Nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp lục bình xử lý nước Hồ Long Ẩn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
--------

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HIẾU KHÍ KẾT HỢP LỤC BÌNH
XỬ LÝ NƯỚC HỒ LONG ẨN

NGUYỄN HOÀNG LONG
DAOPHASOUK SOPHANTHAVONG

ĐỒNG NAI, THÁNG 12/2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
--------

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HIẾU KHÍ KẾT HỢP LỤC BÌNH
XỬ LÝ NƯỚC HỒ LONG ẨN

SVTH: NGUYỄN HOÀNG LONG
DAOPHASOUK SOPHANTHAVONG
GVHD: TS. NGUYỄN HUỲNH BẠCH SƠN LONG

ĐỒNG NAI, THÁNG 12/2017


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

Điểm........................................Bằng chữ...........................................................................
Lạc Hồng, ngày.....tháng.....năm....
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Về hình thức trình bày báo cáo nghiên cứu:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
2. Tìm hiểu tổng quan về đề tài nghiên cứu:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
3. Nội dung nghiên cứu:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
4. Trình bày bài học của sinh viên về báo cáo nghiên cứu:
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………
5. Điểm yếu của SV về nghiên cứu:………………………………………………
.………………………………………………………………………………….
..…………………………………………………………………………………
6. Điểm mạnh của SV về nghiên cứu: ………………………………………….
.…………………………………………………………………………………..
..…………………………………………………………………………………
7. Kết luận:
 Được báo cáo

 Không được báo cáo
…………, ngày….tháng….năm……
Giảng viên hướng dẫn
(ký ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm báo cáo nghiên cứu tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự
giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Huỳnh Bạch Sơn Long,
Trưởng khoa kỹ thuật Kỹ Thuật Hoá Học và Môi Trường - trường Lạc hồng người đã
tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Lạc Hồng nói
chung, các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Hoá Học và Môi Trường nói riêng đã dạy dỗ
cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có
được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học
tập.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đên ban giám đốc công ty TNHH MTV Đầu tư
phát triển Bửu Long đã giúp đỡ nhóm thực hiện đề tài này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận
tốt nghiệp


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌ NH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1

2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 2
1. Phạm vi giới hạn của đề tài ...................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 2
4. Tính mới của đề tài................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 4
1.1 Tổng quan nguồ n nước mă ̣t ................................................................................... 4
1.2 Tổng quan về Phú dưỡng ....................................................................................... 4
1.2.1 Hiện tượng Phú dưỡng ........................................................................................ 4
1.2.2 Nguyên nhân của sự Phú dưỡng ......................................................................... 5
1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nguồ n nước mă ̣t trong ao hồ ...................... 6
1.3.1 Quá trình tiền xử lý ............................................................................................. 6
1.3.2 Quá trình tự nhiên trong hồ chứa nước ............................................................... 6
1.3.3 Quá trình ngăn ngừa sự phát triển của tảo .......................................................... 7
1.3.4 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý ................................................................. 7
1.3.5 Phương pháp xử lý sinh học ................................................................................ 8
1.4 Tổng quan về phương pháp xử lý của đề tài .......................................................... 8
1.5 Tổng quan Cây Lu ̣c Biǹ h ..................................................................................... 11
1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................................... 12
1.6.1 Trong nước ........................................................................................................ 12
1.6.2 Ngoài nước ........................................................................................................ 13
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 15
2.1 Vật liệu ................................................................................................................. 15
2.1.1 Thực vật nghiên cứu .......................................................................................... 15
2.1.2 Mô hình ............................................................................................................. 15
2.1.3 Nước hồ Long Ẩn ............................................................................................. 15
2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ........................................................................ 16


2.3 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 17
2.4 Phương pháp phân tích ......................................................................................... 17

2.4.1 Quy trình lấy mẫu.............................................................................................. 17
2.4.2 Phương pháp phân tích ...................................................................................... 17
2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm ........................................ 18
2.4.4 Phương pháp thống kê và thu thập dữ liệu ....................................................... 18
2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................. 18
2.4.6 Thuâ ̣n lơ ̣i và khó ung trong quá trình thực hiê ̣n................................................ 18
2.5 Phương pháp thực nghiệm ................................................................................... 19
2.5.1 Giai đoạn 1: chuẩn bị và nuôi trồng lục bình thích nghi môi trường ................ 19
2.5.2 Giai đoạn 2: Tiến hành vận hành mô hình thực nghiệm và đối chứng với lưu
lượng nước đầu vào là 400L nước/lần (mô hình dạng tĩnh) ...................................... 19
2.5.3 Giai đoạn 3: Tiến hành vận hành liên tục với lưu lượng đầu vào là 30l/ngày
(mô hình dạng động) .................................................................................................. 19
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ............................................................................................. 21
3.1 Kết Quả ................................................................................................................ 21
3.1.1 Kết quả phân tích mẫu nước Hồ Long Ẩn ........................................................ 21
3.1.2 Mô hình công nghệ hiếu khí kết hợp Lục bình ................................................. 21
3.1.3 Giai đoạn 1 ........................................................................................................ 22
3.1.4 Giai đoạn 2 ........................................................................................................ 24
3.1.4.1 khảo sát hiệu quả xử lý Amoni của mô hình.................................................. 24
3.1.4.2 khảo sát hiệu quả xử lý Phosphat của mô hình .............................................. 25
3.1.4.3 khảo sát hiệu quả xử lý COD của mô hình .................................................... 26
3.1.4.4 khảo sát hiệu quả xử lý TSS của mô hình ...................................................... 26
3.1.4.5 khảo sát hiệu quả xử lý độ đục của mô hình .................................................. 27
3.1.4.6 khảo sát hiệu quả xử lý sinh vật phù du của mô hình .................................... 28
3.1.4.7 Nhận xét ......................................................................................................... 28
3.1.5 Giai đoạn 3 ........................................................................................................ 29
3.1.6 Giai đoạn 4: ....................................................................................................... 30
3.2 Lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp cho mô hình nghiên cứu công nghệ hiếu
khí kết hợp lục bình .................................................................................................... 31
3.2.1 COD .................................................................................................................. 32

3.2.2 Amoni ................................................................................................................ 32
3.2.3 Phosphat ............................................................................................................ 32
3.2.4 TSS .................................................................................................................... 32
3.2.5 Độ đục ............................................................................................................... 32
3.2.6 Sinh vật phù du.................................................................................................. 33
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 34
1. Kết luận .................................................................................................................. 34
2. Kiến nghị ............................................................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC A
PHỤ LỤC B
PHỤ LỤC C
PHỤ LỤC D


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thống kê hàm lượng chất thải được xử lý bằng cây lục bình.......................12
Bảng 2.1: Kí hiệu vị trí lấy mẫu ....................................................................................16
Bảng 2.2: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích mẫu .......................................................17
Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu tại Hồ Long Ẩn ........................................................21
Bảng 3.2: Tỷ lệ tăng trưởng Lục bình ...........................................................................22
Bảng 3.3: Đối chứng khả năng sinh trưởng Lục bình ...................................................23
Bảng 3.4 Thông số đầu vào nước xử lý .........................................................................24
Bảng 3.5: Hiệu suất xử lý mật độ phân bố lục bình ......................................................30

DANH MỤC HÌ NH
Hin

̀ h 1.1: Cây Lu ̣c Bình.................................................................................................11
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí mô hình thực nghiê ̣m .................................................................15
Hin
̀ h 2.2: Sơ đồ vị trí lấy mẫu Hồ Long Ẩn ..................................................................16
Hình 3.1: Mô hình nghiên cứu.......................................................................................22
Hình 3.2 Kết quả và hiệu suất xử lý Amoni (NH4+) của mô hình tĩnh và mô hình .......24
Hình 3.3 Kết quả và hiệu suất xử lý Phosphat (PO43-) của mô hình tĩnh và mô hình đối
chứng ............................................................................................................................. 25
Hình 3.4 Kết quả và hiệu suất xử lý COD mô hình tĩnh và mô hình đối chứng ...........26
Hình 3.5 Kết quả và hiệu suất xử lý TSS của mô hình tĩnh và đối chứng ....................26
Hình 3.6 Kết quả và hiệu suất xử lý độ đục của mô hình tĩnh và mô hình đối chứng ..27
Hình 3.7 Kết quả và hiệu suất xử lý sinh vật phù du của mô hình tĩnh và mô hình đối
chứng ............................................................................................................................. 28
Hình 3.8 Hiệu suất xử lý mô hình hiếu khí kết hợp lục bình Q = 30 lit/ngày ...............29
Hình 3.9: Hiệu suất xử lý mật độ phân bố lục bình .......................................................30

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ xử lý nước mă ̣t ................................................................................... 17
Sơ đồ 3.1: Quy trình công nghệ xử lý nước hồ Long Ẩn .............................................. 33


DANH MỤC VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên tiếng anh

Tên tiếng việt

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Dyssolved Oxygen

Ôxy hoà tan trong nước

ĐH
PAC

Đại học
Poly Aluminium Chloride

Chỉ tiêu đánh giá tính axit hay

pH

SMEWW
TSS

Chất trợ lắng, chất keo tụ

bazo
Standard methods for Examination Phương pháp chuẩn xét nghiệm
Water and Wastewater 21th

nước và nước thải

Total Solid Solved

Tổng chất rắn lơ lửng

TCVN

Tiêu chuẩ n Viê ̣t Nam

PTN

Phòng thí nghiệm

VSV

Vi sinh vật


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Khu du lịch Bửu Long – hồ Long Ẩn thuộc phường Bửu Long, Tp. Biên Hoà,

tỉnh Đồng Nai, khu du lịch Bửu Long được xây dựng quanh một hồ nước nhân tạo do
khai thác đá đó là hồ Long Ẩn, hồ rộng hàng chục héc ta đẹp như một bức tranh thu
nhỏ của vịnh Hạ Long, là điểm đến hấp dẫn khách du lịch muốn dã ngoại tìm đến thiên
nhiên trong một ngày nghỉ thư giãn với vô số vách đá soi bóng trên mặt nước xnh tạo
cho hồ một cảnh sắc thiên nhiên mỹ lệ. Trong thời gian gần đây, tình trạng chất lượng
nước hồ đang có dấu hiệu suy giảm do hiện tượng nồng độ các chất dinh dưỡng nitơ
(N), phospho (P) trong hồ tăng cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N,
làm bùng phát các loại thực vật nước (như rong, tảo ...), tăng các chất lơ lửng, chất hữu
cơ, làm suy giảm lượng oxy trong nước, gây ô nhiễm môi trường, cân bằng sinh thái bị
thay đổi, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ và cuộc sống của con người.
Công nghệ hiếu khí là quá trình thực hiện tiếp xúc giữa nước với không khí bằng
cách pha trộn hoàn toàn không khí và nước để phản ứng loại bỏ các chất gây mùi, CO2
trong nước và oxy hoá các tạp chất có trong nước tạo thành các cặn lơ lửng. Thuỷ sinh
Lục bình được nuôi trồng nhằm mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ công nghệ hiếu
khí chuyển qua bằng khả năng phân huỷ sinh học nhờ các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí
bám trên phần thân, lá và rễ ngập nước của thực vật.
Đã có một số nghiên cứu nhằm cải thiện môi trường nước hồ bằng các loài thực
vật thủy sinh, tuy không giải quyết triệt để được các thành phần gây ô nhiễm nhưng
chi phí lại thấp, đối tượng nghiên cứu phổ biến, thân thiện với con người. Tuy nhiên,
tùy theo điều kiện từng vùng và mức độ ô nhiễm môi trường nước khác nhau mà việc
lựa chọn công nghệ xử lý và loài thực vật thủy sinh thích hợp là rất quan trọng.
Với thực trạng trên, đề tài: “Nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp Lục bình
xử lý nước hồ Long ẩn”, đang được thực hiên với mong muốn góp phần nghiên cứu
và giải quyết chất lượng nguồn nước tại Hồ Long Ẩn và nâng tầm cảnh quan khu du
lịch ngày càng xanh, sạch, đẹp.


2
2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
➢ Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp Lục bình xử lý nước hồ Long Ẩn
Đề xuất hướng xử lý nước các ao hồ trên địa bàn TP. Biên Hòa
➢ Đối tượng nghiên cứu
Nước Hồ Long Ẩn – Khu du lịch Bửu Long (TP. Biên Hòa)
Thực vật có khả năng xứ lý nước: Lục bình.
1. Phạm vi giới hạn của đề tài
Quy mô đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa KTHH - MT - Trường
Đại học Lạc Hồng.
Đề tài đánh giá hiệu quả xử lý qua các chỉ tiêu: Amoni, Phosphat, COD, TSS, độ
Đục, sinh vật phù du.
Thời gian thực hiện: tháng 01/2017 đến tháng 12/2017.
3. Nội dung nghiên cứu
❖ Xây dựng mô hình nghiên cứu
Xuấ t phát từ nghiên cứu của tác giả Châu Minh Khôi về Khả năng xử lý ô nhiễm
đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nuớc thải ao nuôi cá tra của lục bình (eichhorina
crassipes) và cỏ vetiver (vetiver zizanioides) có đưa ra đề xuấ t: “Cần bổ sung thêm
nghiệm thức nước thải + sục khí (SK) và nước thải + sục khí + vi sinh (SK+VS) để có
thể đánh giá khả năng loại bỏ ô nhiểm từ lục bình”. Từ đó nhóm nghiên cứu đã tiế n
hành xây dựng mô hiǹ h thực nghiê ̣m: Bể điề u hòa + Bể thủy sinh – Ngăn thu nước.
(Châu Minh Khôi, 2012)
❖ Đánh giá mô hin
̀ h nghiên cứu
Đánh giá khả năng sinh trưởng của cây lục bình.
Đánh giá hiểu quả của mô hình nghiên cứu thông qua các chỉ tiêu: N, P, COD,
TSS, độ đục, sinh vật phù du.
Đánh giá khả năng áp dụng thực tế của mô hình trên các ao hồ tại Thành phố
Biên Hòa.


3

4. Tính mới của đề tài
Đề tài mở ra một hướng đi cụ thể cho việc làm sạch nguồn nước dựa trên tiêu chí
công nghệ xử lý đơn giản, nhỏ gọn, chi phí thấp, dễ vận hành phù hợp với điều kiện
Việt Nam.
Đề tài nghiên cứu thành công góp phần cải ta ̣o, nâng cấ p tin
̀ h trang ô nhiễm, góp
phần làm xanh hóa không gian sống và cải thiện cảnh quan môi trường nước ta hiện
nay.
Kết quả của đề tài nghiên cứu có thể đề xuất triển khai rộng rãi đối với ao hồ
trong khu vực công cộng trên dịa bàn thành phố và nông thôn.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan nguồ n nước mă ̣t
Nước mặt có nồng độ lớn các chất lơ lửng đặc biệt là trong dòng chảy. Chất
huyền phù rất khác nhau, bắt đầu từ các hạt keo đến các nguyên tố hữu hình được trôi
theo các dòng sông khi lưu lượng tăng đáng kể. Ở các đập nước thời gian dừng lâu tạo
nên sự lắng gạn tự nhiên của các phần tử có kích thước lớn, độ đục còn lại của nước là
do các chất keo.
Trong nước mặt có mặt các chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên là do sự phân hủy
các chất hữu cơ thực vật và động vật sống trên bề mặt bể chứa nước hoặc trong các
sông và các vi sinh vật tự phân hủy sau khi chết (thực vật và động vật) (Tổng Cục Môi
Trường, 2013).
Nước mặt là nơi cư trú và phát triển quan trọng của thực vật nổi (tảo) và động vật
nổi. Trong điều kiện nhất định cuộc sống dưới nước có thể được phát triển mạnh: Bao
gồm sự phát triển của thực vật, động vật, cá…
Trong nước mặt thường xuyên tồn tại các khí hòa tan đặc biệt là khí oxy.

Sự thay đổi hàng ngày (sự chênh lệch nhiệt độ, ánh sáng mặt trời) thay đổi theo
mùa, sự thay đổi khí hậu (nhiệt độ,...) và của thực vật (rụng lá). Chúng có thể xảy ra
ngẫu nhiên như mưa, giông, ô nhiễm mạnh. Ở các nơi chứa nước mặt, chất lượng nước
thay đổi từ bề mặt đến đáy bể chứa (O2, Fe, Mn, khả năng oxy hóa, sinh vật nổi). Hàm
lượng của mỗi yếu tố thay đổi phụ thuộc vào chu kỳ của một năm (Tổng Cục Môi
Trường, 2013).
1.2 Tổng quan về Phú dưỡng
1.2.1 Hiện tượng Phú dưỡng
Phú dưỡng là hiện tượng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn
nước thải. Biểu hiện phú dưỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao,
tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N, sự yếm khí và môi trường khử của
lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự kém đa dạng
của các sinh vật nước, đặc biệt là cá, nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi khai thối
do thoát khí H2S v.v... (Trần Văn Tựa, 2010).


5
1.2.2 Nguyên nhân của sự Phú dưỡng
Nguyên nhân gây ra tình trạng phú dưỡng tại hồ chứa chủ yếu là từ nguồn thải
xác định. Đây là các nguồn gây ô nhiễm có thể xác định vị trí chính xác (thường trong
một phạm vi không gian xác định) như cống dẫn nước thải ở khu dân cư, nhà máy, khu
công nghiệp, đô thị... Hàm lượng các chất dinh dưỡng từ nguồn này đổ trực tiếp vào
hồ thường rất cao. Tại khu vực Hà Nội, phần lớn lượng nước thải sinh hoạt (khoảng
600.000 m3/ngày) và lượng nước thải công nghiệp (khoảng 260.000 m3/ngày, khoảng
10% được xử lý) được đổ thẳng vào các sông, ao, hồ. Ngoài ra, việc sử dụng bột giặt,
các chất tẩy rửa chứa P được đưa trực tiếp vào ao hồ cũng đang rất đáng báo động.
Hàng năm, chỉ tính riêng 2 thành phố Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh đã tiêu thụ trên
32.000 tấn bột giặt/năm và 17.141 tấn chất tẩy rửa/năm. Bên cạnh đó, nguồn thải từ
các khu công nghiệp, các nhà máy cũng góp phần không nhỏ vào quá trình phú dưỡng
ao hồ. Ngành chế biến sữa, hàm lượng N trong nước thải là 50mg/l; còn ngành chế

biến thịt hộp hàm lượng N, P cao gấp 2, 3 lần so với ngành chế biến sữa (Trần Văn
Tựa, 2010).
Một nguyên nhân khác dẫn đến phú dưỡng là từ các dòng chảy tràn trên bề mặt
cũng có khả năng mang về hồ rất nhiều chất dinh dưỡng. Dần dần hồ tích tụ nhiều chất
hữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển của các vi sinh vật dưới nước làm cho hồ trở
nên giàu chất dinh dưỡng. Hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng là một trong những
tác nhân rất quan trọng gây nên hiện tượng phú dưỡng. Phân bón hóa học sử dụng
ngày càng nhiều, nhất là phân đạm (chứa N), phân lân (chứa P). Lượng phân bón sử
dụng ở Việt Nam trung bình 73,5kg/ha (trung bình của thế giới là 95,4 kg/ha). (Trần
Văn Tựa, 2010)
Đặc biệt tại các khu vực nước cạn có xuất hiện tảo, giá trị pH của nước tăng, có
thể lên đến pH=10. Do tảo sử dụng CO2 cho quang hợp: CO2 + H2O và (CH2O) + O2.
Tảo phát triển cần nhiều CO2 dẫn đến lượng CO2 trong môi trường nước giảm và có
khuynh hướng giảm nồng độ ion [H+] trong môi trường nước, điều này làm tăng giá trị
pH. Tảo cần nhiều CO2 để thực hiện quang hợp sẽ dẫn đến làm giảm lượng CO2 thấp
dưới mức nồng độ cân bằng với không khí. Như vậy, pH tăng mạnh, trong tình huống
này kết quả là tảo sử dụng lượng CO2 trong quá trình chuyển dịch:


6
H2CO3 -> H+ + HCO3–
2HCO3– -> CO32- + H2O +CO2
CO32- + H2O -> CO2 + 2OH–
Sự thiếu CO2 làm chuyển dịch từ dạng bicarbonate HCO3– sang dạng carbonate
CO32-và tiếp theo từ carbonate CO32- sang dạng hydroxide OH–.
Ngoài N và P, còn một số chất dinh dưỡng khác: vi lượng, vitamin, axit amin
cùng tham gia vào việc gây ra sự phú dưỡng. Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng, sự
thoát nước chậm gây ứ đọng cũng có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng nở hoa
trong các hồ.
1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nguồ n nước mă ̣t trong ao hồ

1.3.1 Quá trình tiền xử lý
Xử lý sơ bộ nước bề mặt rất quan trọng. Trước khi dẫn nước vào dây chuyền xử
lý sẽ tiến hành dùng biện pháp lưu nước trong một hồ chứa nhân tạo với thời gian hợp
lý; dùng hệ thống máy móc trang bị hiện đại để tự động hóa đưa vào nguồn nước một
lượng hóa chất nhất định nhằm:
- Tại qúa trình lắng tự do của các hạt bụi và các kim loại nặng có nồng độ cao
trong nước thô không tách được bằng quá trình keo tụ như: côban, niken, xyanua
(CN-), chì, cađimi và các kim loại độc hại khác cùng lắng xuống đáy.
- Xúc tiến làm sạch tự nhiên để tách được phần lớn các chất hữu cơ nhỏ và các
tạp chất vô cơ.
- CPS thể dùng các biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng oxy hòa
tan trong nước.
- Xử lý sơ bộ với dịch vôi để duy trì độ cứng của nước từ 8.5-9.00 dGH / ° dH.
Nhờ bổ sung quá trình nhân tạo nên nồng độ tảo thấp, độ cứng và nồng độ kim
loại độc hại giảm đi, kết quả là giảm đi rất nhiều chi phí cho giai đoạn tiếp theo (Trần
Văn Tựa, 2010).
1.3.2 Quá trình tự nhiên trong hồ chứa nước
Các quá trình tự nhiên xảy ra trong hồ chứa nước có thể giảm đáng kể lượng vi
sinh vật gây bệnh có mặt trong nước, bởi:
- Nồng độ chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn trong nước rất thấp;


7
- Nhiệt độ của nước nhỏ hơn 370C nên tốc độ sinh sản của vi khuẩn, vi rút rất
chậm;
- Các động vật nguyên sinh, nấm trong nước thường là kẻ thù của vi khuẩn, vi
rút;
- Tia cực tím của ánh sáng mặt trời tiêu diệt vi khuẩn ở lớp bề mặt;
- Vi khuẩn, vi rút thường bị lắng cùng với các hạt cặn trong nước
- Các chất vô cơ, các chất độc trong nước có thể hủy hoại vi khuẩn, độ pH không

thích hợp cho vi khuẩn (Trần Văn Tựa, 2010).
1.3.3 Quá trình ngăn ngừa sự phát triển của tảo
Để ngăn ngừa sự phát triển của tảo trong các nguồn nước có thể sử dụng các
phương pháp sau đây:
- Sử dụng hóa chất để diệt tảo: Dùng các hóa chất như CuSO4 nồng độ từ 0.110mg/l, những hợp chất của clo nồng độ từ 0.3 đến 1.0 mg/l, natri sunfat…
.Công ty nghiêm cấm đưa hóa chất có hại cho sức khỏe người tiêu dùng, đặc biệt
là các hóa chất bảo vệ thực vật vào các hồ chứa để diệt tảo.
- Giảm chất dinh dưỡng cho tảo trong nước:
•

Các chất dinh dưỡng như nitơ, photphat trong nước có thể được giảm bớt bằng
cách ngăn ngừa việc thải nước thải sinh hoạt, chất thải của con người và động
vật cũng như các chất thải có chứa NH4+, NO3-, PO43- vào nguồn nước…Công
ty đã áp dụng các phương pháp tách chất dinh dưỡng ra nguồn thải như sau:

•

Xử lý sinh hóa kết hợp với khử NO3- trong điều kiện yếm khí;

•

Clo hóa nâng pH hoặc là làm thoáng khí;

•

Tách photphat ra khỏi nước bằng cách kết tủa với Fe3+, Al3+ hoặc Ca(OH)2;

•

Giảm cưồng độ ánh sáng tới hồ chứa: muốn giảm được lượng ánh sáng hấp phụ

vào nước cần giảm hệ số hấp phụ của nước bằng cách giảm độ đục của nước;
(Trương Thị Nga , 2010)

1.3.4 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý
Các phương pháp xử lý hóa học và hóa lý được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát
ô nhiễm nước thải công nghiệp, đặc biệt khi cần phải xử lý ở mức cao hoặc cần phải
quay vòng nước. Phương pháp này được dùng để thu hồi các chất hoặc khử các chất
độc, các chất có ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hóa sau này.


8
Cơ sở phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình lý hóa diễn ra
giữa các chất ô nhiễm với hóa chất cho thêm vào. Những phản ứng diễn ra có thể là
phản ứng oxy hóa khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất
độc hại. Các phương pháp hóa học là oxy hóa, trung hòa và keo tụ.
Xử lý bằng phương pháp hóa lý phụ thuộc vào sự tương tác giữa dung môi chất
tan và tính chất vật lý của dung môi – chất tan. Xử lý bằng phương pháp hóa lý bao
gồm: trung hòa keo tụ, oxi hóa – khử, trao đổi ion, hấp phụ, tuyển nổi, thẩm thấu
ngược điện hóa học.
1.3.5 Phương pháp xử lý sinh học
Phương pháp này dựa vào khả năng sống của vi sinh vật. Chúng sử dụng các chất
hữu có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ, photpho, kali,…
.Trong quá trình dinh dưỡng các vi sinh vật sẽ nhận các chất để xây dựng tế bào và
sinh năng lượng nên sinh khối của nó tăng lên.
Quá trình diễn ra qua 2 giai đoạn:
- Giai đoạn hấp phụ các chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan (dạng hữu cơ và vô cơ)
lên bề mặt tế bào vi sinh vật.
- Giai đoạn phân hủy các chất chỉ hấp phụ qua màng vào trong tế bào vi sinh vật.
Đó là phản ứng sinh hóa (oxy hóa – khử).
1.4 Tổng quan về phương pháp xử lý của đề tài

Công nghệ hiếu khí kết hợp với lục bình được hiểu đơn giản là bằng mô hình bể
phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm
cho VSV tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng sau đó nước
trong bể sẽ được bơm qua bể thủy sinh lục bình, tại đây cây lục bình sẽ hấp thụ các
chất ô nhiễm và cuối cùng nước sau xử lý sẽ chảy qua ngăn thu nước trước khi đưa ra
môi trường tự nhiên (Phạm Quốc Nguyên, 2015).
Là hệ thống xử lý nước hoàn toàn bằng phương pháp sinh học và cơ học không
sử dụng hóa chất, đó là một ưu điểm rất quan trọng trong công nghệ xử lý này.
Xử lý nước bằng phương pháp hiếu khí (aerobic): phương pháp này dùng để loại
các chất hữu cơ dễ bị vi sinh phân hủy ra khỏi nguồn nước. Các chất này được các vi
sinh hiếu khí oxy hóa bằng oxy hòa tan trong nước.


9
Xử lý nước bằng các quá trình sinh học nhờ những loại cây thủy sinh có khả
năng hấp thụ các chất ô nhiễm như chất hữu cơ, amoni, phosphat, các kim loại nặng…
chúng sử dụng như nguồn thức ăn hấp thụ và phát triển thành sinh khối. Trong quá
trình phát triển chúng loại bỏ được các chất ô nhiễm có trong nước.
Một số loại cây thủy sinh có thể được sử dụng trong công nghệ này sử dụng các
loài thực vật thủy sinh lưu niên, thân thảo, thân xốp, rễ chùm như sậy, cói, cỏ đuôi
mèo, thủy trúc, rau mác, bèo tây, lục bình, rau ngổ…
Một yêu cầu quan trọng khi lựa chọn cây thủy sinh cho công nghệ xử lý trên đó
là: Khả năng hấp thụ cao các chất ô nhiễm cao mà không nhả ra các cặn bẩn, các chất
ô nhiễm trong quá trình phát triển.
Chức năng xử lý nước của cây thủy sinh như sau:
-

Loại bỏ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học: do sự tiếp nhận bởi thực
vật, loại bỏ COD, BOD nhờ các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí bám trên phần thân,
lá và rễ ngập nước của thực vật;

-

Loại bỏ chất rắn: dựa trên cơ chế lắng trọng lực;

-

Loại bỏ Nitơ: bởi 3 quá trình chính là quá trình Nitrat hoá (bằng việc oxy hóa
NH3, NH4+ thành NO2- và NO3-, được xảy ra theo hai giai đoạn nitrit hóa với sự
tham gia của các vi khuẩn nitrit hóa như Nitrosomonas, Nitrococcus cystis,
Nitrogloea, Nitrospira… và giai đoạn nitrat hóa với sự tham gia của vi khuẩn
nitrat hóa như Nitrobacter), Quá trình denitrat hóa (quá trình trao đổi chất trong
điều kiện thiếu oxy của vi khuẩn trong môi trường có ít hoặc không có oxy, quá
trình này có chức năng cung cấp đầy đủ C để tổng hợp tế bào, phụ thuộc vào
nhiệt độ, độ pH trung tính, diện tích bề mặt, khả năng thoát khí N2;

-

Sự bay hơi của 9ung9hat: các phân tử ion NH4+ sẽ chuyển sang NH3 dạng khí
hoặc hòa tan vào dung dich ở dạng NH4OH và 1 phần sẽ bay hơi vào không khí,
tiếp đến là do sự hấp thụ của thực vật;

-

Hấp thụ Photpho: bởi quá trình hấp thụ của thực vật và đồng hoá của vi khuẩn,
tạo phức và hấp phụ lên bề mặt hạt rắn hay các chất hữu cơ để kết tủa và lắng
theo thời gian lớp trầm tích đó được nạo vét và xả bỏ;

-

Hấp thụ kim loại nặng: nhóm ion kim loại nặng có trong nước thải khi chạy qua
hệ thống xử lý tự nhiên, chúng cũng được loại bỏ bởi các cơ chế kết tủa và lắng


10
ở dạng hydroxit hoặc sunfur kim loại không tan trong vùng hiếu khí và yếm
khí. Một phần được hấp thụ vào tế bào của thực vật thủy sinh cũng như các vi
khuẩn tiếp nhận hoặc cùng với chất rắn, thực vật chết lắng đọng vào trầm tích.
Khi lượng bùn chứa kim loại nặng cũng như chất hữu cơ đạt tới giới hạn thì cần
loại bỏ khỏi hệ thống tránh hòa tan ngược trở lại bằng việc nạo vét;
-

Sự phân loại và xử lý vi sinh vật gây bệnh: VSV được phân loại nhờ các quá
trình vật lý như dính kết, lắng, lọc, hấp phụ và nó cũng dẫn đến sự tiêu diệt vi
khuẩn, vi rút, do tồn tại trong điều kiện môi trường không thuận lợi với thời
gian dài bởi tác động của các yếu tố lý – hoá của môi trường tự nhiên như nhiệt
độ.Trong tự nhiên, bộ rễ của của một số loại thực vật ngập nước có thể sinh ra
một số chất đặc biệt có thể sinh ra chất kháng sinh.
Thời gian phục hồi các ao, hồ bị ô nhiễm phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như:

diện tích mặt nước, thể tích nước, chất lượng nguồn nước, thông số kỹ thuật của hệ
thống xử lý và sự phát triển của thực vật, vi sinh vật cũng như nhiều yếu tố môi trường
khác (Pha ̣m Khánh Huy, 2012).
Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý
Ưu điểm:
-

Phương pháp này xử lý nước mă ̣t ao, hồ có khả năng làm sạch cao. Thực vâ ̣t
thủy sinh dễ tìm kiế m và khi sử dụng khả năng tự tái sinh; điều này đã làm hạ
giá thành xử lý và đây cũng là ưu điểm lớn nhất của phương pháp.

-

Hạn chế sự bùng nổ của Tảo, tạo môi trường sống cho Thủy sinh vật và tạo
cảnh quan thân thiện với môi trường, tiềm năng phát triển có thể sử dụng vừa
xử lý nước vừa trang trí không gian nhà, quán nước và công viên.
Nhược điểm:

-

Không thể sử dụng đối với nguồn thải có tải trọng ô nhiễm cao. Quá trình xử lý
thường phải thực hiện liên tu ̣c.

-

Thực vật thủy sinh phát triển nhanh cần biện pháp sử dụng hoặc xử lý hợp lý.

Chính vì những ưu, nhược điểm trên cho nên khi có ý định sử dụng phương pháp
này cần phải cân nhắc và phân tích, điều tra tỉ mỉ và thật cụ thể rồi mới tiến hành
(Pha ̣m Khánh Huy, 2012).


11

1.5 Tổng quan Cây Lu ̣c Bin
̀ h
Lu ̣c biǹ h (danh pháp hai phần: Eichhornia crassipes) còn được gọi là Bèo tây,
lộc bình, hay bèo Nhật Bản là một loài thực vật thuỷ sinh, thân thảo, sống nổi theo
dòng nước, thuộc về chi Eichhornia của họ Bèo Tây (Pontederiaceae).

Hình 1.1: Cây Lục Bình
Cây lu ̣c bình mọc cao khoảng 30 cm với dạng lá hình tròn, màu xanh lục, láng và
nhẵn mặt, gân lá hình cung dài,hẹp. Lá cuốn vào nhau như những cánh hoa. Cuống lá
nở phình ra như bong bóng xốp ruột giúp cây nổi trên mặt nước. Ba lá đài giống như
ba cánh. Rễ Lu ̣c bình trông như lông vũ sắc đen buông rủ xuống nước, dài đến 1m.
Lục bình được nhập vào Việt Nam từ Nhật Bản vào năm 1902 với mục đích làm
cảnh. Trong điều kiện thuận lợi, loài này có thể phát triển gấp đôi diện tích trong
khoảng mười ngày và hiện đã phát triển phân bố rộng khắp các thủy vực nước ngọt ở
Việt Nam. Lục bình che phủ mặt nước, thối mục làm giảm ô-xy hòa tan trong nước,
dẫn đến làm chết cá và các loài thủy sinh khác. Cũng như một số loài sinh vật khác, nó
còn gây ra những hậu quả xấu đối với nền kinh tế. Chúng không chỉ cản trở hoạt động


12
giao thông đường thủy mà còn làm chậm dòng chảy, làm giảm khả năng phát điện, sức
tưới tiêu và tăng kinh phí bảo trì các hồ chứa (Trần Huỳnh Nguyễn Khánh, 2012).
Trước vấn nạn trên nhóm nghiên cứu quyết định đưa ra phương tận dụng cây lục
bình mang đi xử lý nhằm mục đích giảm số lượng phát triển quá nhanh trên diện tích
mặt nước, ngoài ra cây lục bình còn được biết đến khi hiệu suất xử lý cao. Nhóm tác
giả đề xuất Lục bình sau khi xử nước sẽ đem tận dụng cho mục đích khác như: Biogas,
thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu trồng nấm rơm v.v .Nếu ta vận dụng được sẽ đạt được
2 mục tiêu bảo vệ môi trường: xử lý nước ô nhiễm và tìm đầu ra cho cây lục bình khi
mọc tràn lan khó kiểm soát trên mặt nước (Châu Minh Khôi, 2012).
Bảng 1.1: Thống kê hiệu suất được xử lý bằng cây lục bình
STT

Chỉ tiêu

Hiệu xuất xử lý (%)

1

pH

6.5 – 8.52

2

Ntổng

86

3

Ptổng

>80

4

COD

80

5

BOD

90

6

TSS

46.6

7

Sắt

70.5

8

Crom

69.1

9

Cadimi

66.4

10

Kẽm

65.3

11

Đồng

76.9

12

Niken

55.4
(Trần Huỳnh Nguyễn Khánh, 2012)

1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.6.1 Trong nước
Nghiên cứu về công nghệ hiếu khí kết hợp với thủy sinh trong xử lý nước ở Việt
Nam thật sự là chưa nhiều. Chủ yếu là các nghiên cứu về cây lục bình.
Một số nghiên cứu được đưa ra như: Trong nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm
đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nước thải ao nuôi cá tra bằng lục bình (E.crassipes) và


13
cỏ Vetiver (Vetiver zizanioides) được thực hiện bởi Châu Minh Khôi và cộng sự
(2012). Kết quả cho thấy sau 7 ngày trồng lục bình và cỏ Vetiver lượng N hữu cơ
trong môi trường trồng lục bình còn lại 0,16 mg so với 5 mg ban đầu, giảm 96,8%, còn
lượng N hữu cơ trong môi trường trồng cỏ Vetiver còn lại 2,07 mg so với 5 mg ban
đầu, giảm 58,6%. Tương tự sau 7 ngày trồng lượng P hữu cơ trong môi trường có lục
bình còn lại 0,13 mg so với 5 mg ban đầu, giảm 97%. (Châu Minh Khôi, 2012)
Nghiên cứu xử lý nước thải bằng rau ngổ và lục bình được thực hiện tại tỉnh Hậu
Giang trong thời gian 9 tháng nhằm khảo sát độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, tổng

photphat trong nước chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của rau ngổ và lục
bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thụ đạm, lân, kim loại nặng của
hai loại rau này trong nước thải. Kết quả về đặc điểm sinh học cho thấy rau ngổ và lục
bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải. Phân tích
hàm lượng kim loại nặng trong rau ngổ, lục bình, nước ao thí nghiệm và bùn, kết quả
cho thấy Cu, Zn, Cd, Cr trong nước thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN5942 –
1995 (Châu Minh Khôi, 2012).
Theo nghiên cứu của Phạm Khánh Huy và cộng sự (2012) về xử lý nước thải
sinh hoạt bằng mô hình hồ thủy sinh nuôi bèo lục bình. Hiệu quả xử lý như sau: chất
rắ n lơ lửng đạt từ 90 đến 95%, COD và BOD5 đạt 70%, phospho tổ ng giảm tới 75%,
nitơ tổ ng giảm tới 88% và chất lượng nước sau xử lý đạt mức A theo QCVN 14:
2008/BTNMT và QCVN 40: 2011/BTNMT. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử
dụng bèo lục bình cho xử lý nước thải sinh hoạt, thích hợp cho qui mô vừa và nhỏ như
các khu vực ven đô, nông thôn nơi có diện tích rộng hay trong các khu đô thị với mục
đích vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa tạo cảnh quan môi trường (Phạm Khánh Huy,
2012).
1.6.2 Ngoài nước
Barry (1998) nghiên cứu xử lý nước ao nuôi cá rô phi lai (Oreochromis
mossambicus × O. urolepis hornorum) bằng lục bình (E.crassipes) và rau muống
(Ipomea aquatica). Kết quả cho thấy lục bình đã hấp thu 90% và rau muống hấp thu
7% đạm vô cơ hòa tan (nitrat) (Trương Thị Nga, 2010).
Một nghiên cứu khác của Janjit và cộng sự (2006) trong sử dụng 21 loại thực vật
thủy sinh (trong đó có 3 loại 15 thực vật thượng đẳng) để xử lý nước thải trong hệ


14
thống đất ngập nước kiến tạo đã kết luận rằng thực vật thủy sinh có khả năng loại bỏ
dinh dưỡng gần như hoàn toàn từ nước thải sinh hoạt sau 14 ngày. Thêm vào đó hiệu
quả xử lý của thực vật thượng đẳng thủy sinh sống trôi nổi phụ thuộc vào những yếu tố
vật lý như hình dạng của lá, chiều cao (Trương Thị Nga, 2016).

Campuchia dùng lục bình chặn đứng nạn cá chế, loạt giải pháp được Campuchia
sử dụng là thả lục bình và liên tục bơm nước vào hồ bảo tồn Tonle Chhmar Hiện các
cơ quan chức năng Campuchia đã thả được 3 hectar lục bình, bắt đầu từ hôm
25/4/2016. Từ hôm thả lục bình, hiện tượng cá chết đã không còn nữa. Dự kiến,
Campuchia sẽ thả 4 hectar lục bình. Theo Bộ Nông nghiệp Campuchia, nếu trong vòng
một tháng tới không có mưa, mực nước sẽ xuống thấp, máy bơm cũng không giải
quyết được vấn đề do cạn kiệt nguồn nước. Lục bình được xem giải pháp hữu hiệu
nhất hiện nay (Văn Việt, 2016).


15

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Vật liệu
2.1.1 Thực vật nghiên cứu
Nguyên liệu được đưa vào nghiên cứu là cây lục bình, theo nhiều nghiên cứu đã
chứng minh loài cây có khả năng xử lý ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng. Lục bình là loại
thực vật có hoa, lá đẹp và có thể phối hợp tạo để tạo cảnh quan và phát triển sinh thái.
(Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam, 2011).
Lục bình được chọn làm nguyên liệu là cây tươi, có sức sống tốt, hệ rễ phát triển,
không bị sâu bệnh được chọn làm thí nghiệm. Trước khi thí nghiệm lục bình được
nuôi trong nước sạch từ 3- 5 ngày.
2.1.2 Mô hình
Mô hình thực nghiệm bể hiếu khí kết hợp bể thuỷ sinh Lục bình để xử lý nước hồ
Long Ẩn được xây dựng như hình 2.1:

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí mô hình thực nghiê ̣m
2.1.3 Nước hồ Long Ẩn
Nguồn nước đầu vào được lấy ở một số khu vực tại Hồ Long Ẩn – Khu Du Lịch
Bửu Long, phương pháp lấy mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 5994:1995 (ISO 5667-

4:1987)