Luận văn Nghiên cứu, đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước mặt tại một số khu vực nông thôn tỉnh Bắc Ninh bằng thực vật thủy sinh

đƣợc nồng độ các chất ô nhiễm cao trong nƣớc, có tốc độ phát triển cực nhanh Khả năng vận chuyển oxy vùng rễ cao, có thể xử lý nƣớc thải công nghiệp đạt hiệu quả lớn. Đức, Anh, Hungari, Thái Lan, Ấn Độ. Dễ trồng, tạo bóng râm ngăn sự phát triển của tảo. 11 Cỏ Napier Pennisetum purpureum Elephant Grass Vùng đồng cỏ nhiệt đới châu Phi, có thể sống ở những nơi đất khô cằn. Hiệu quả trong việc hấp thụ các kim loại nặng nhƣ đồng, niken và cadimi, kẽm, chì. Trung Quốc; các nƣớc Châu Phi Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 22 12 Hoa súng Nuphar spp. Cow Lily, Spatterdock Các khu vực ao, hồ và đầm lầy, lá và hoa nổi lên trên mặt nƣớc Ngoài tác dụng làm cảnh còn có tác dụng rất lớn trong việc xử lý nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 23 b/ Cơ sở khoa học của phương pháp dùng TVTS xử lý nước thải TVTS có khả năng xử lý ô nhiễm nƣớc là nhờ hai cơ chế chính là cơ chế vùng rễ và cơ chế hấp thu chất dinh dƣỡng của thực vật: - Cơ chế vùng rễ: Hệ rễ của TVTS có vai trò là giá thể để VSV bám vào, oxy đƣợc lấy từ không khí hoặc từ quá trình quang hợp vận chuyển qua thân xuống rễ và giải phóng ra môi trƣờng nƣớc xung quanh hệ rễ. Nhờ có oxy, các VSV hiếu khí trong vùng rễ phân hủy chất hữu cơ và các quá trình nitrat hóa diễn ra do vậy nƣớc đƣợc làm sạch. - Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng: Các muối khoáng hòa tan có sẵn trong nƣớc hoặc sinh ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ là nguồn dinh dƣỡng của TVTS, đƣợc cây hấp thụ qua hệ rễ, nên nƣớc cũng sẽ đƣợc làm sạch. Bèo tây có khả năng chống chịu rất cao với nguồn nƣớc ô nhiễm đặc biệt là ô nhiễm hữu cơ, bèo tây vẫn có thể tồn tại và sinh trƣởng ở dải nồng độ NH4 + -N từ 110 đến 141mg/l. Mặt khác, bèo tây là một trong mƣời loài cây có tốc độ sinh trƣởng mạnh nhất thế giới. Tốc độ tăng trƣởng của bèo tây khoảng 10,33 - 19,15 kg/ha/ngày. Bèo tây có khả năng tăng gấp đôi sinh khối trong vòng 14 ngày và sinh khối trung bình lớn nhất của bèo 49,6 kg/m2 [9]. Ngoài ra, bèo tây có khả năng đồng hóa cả amôn lẫn nitrat trong khi phần lớn các TVTS khác đồng hóa amôn cao hơn so với nitrat. Ngoài ra, bèo tây còn góp phần hạ thấp nhiệt độ nƣớc, giảm sự khuấy động mặt nƣớc của gió và có đủ bóng che cần thiết để hạn chế sự phát triển của tảo, qua đó giảm sự dao động lớn của nồng độ pH và ôxy hòa tan vào ban ngày [15]. Ở Việt Nam đã có một số công trình của các nhà khoa học nghiên cứu về bèo tây, nhƣ “Nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy chì trong bèo tây và rau muống”, “Nghiên cứu phương pháp xác định và xử lý ô nhiễm Photpho Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 24 trong nước thải bằng bèo tây”, “Nghiên cứu ngưỡng chịu pH và nồng độ ion NH4 + của bèo tây”, Theo Nguyễn Thị Kim Lý (2009), sậy là loài có khả năng chống chịu rất cao với môi trƣờng bị ô nhiễm hữu cơ. So với các loài cây sống nổi khác nhƣ thủy trúc và vertiver thì sậy có khả năng thích ứng cao hơn nhiều. Ở nồng độ BOD5 từ 45,5 - 96,2 mg/l và NH4+ từ 212,4 - 216,7 mg/l sậy vẫn có thể sống bình thƣờng còn ở dải nồng độ NH4 từ 298,2 - 301,2 mg/l cây chƣa bị chết mà mới bắt đầu có những thay đổi nhất định về hình thái [9]. Mặc dù bèo tây và sậy là hai loài sinh trƣởng nhanh và có khả năng chịu đƣợc ở nồng độ ô nhiễm rất cao, tuy nhiên chúng cũng có giới hạn chịu đựng nhất định, do vậy khi sử dụng chúng để xử lý nƣớc cần chú ý nồng độ BOD và amonia thích hợp. Chính tốc độ sinh trƣởng nhanh, dễ trồng và khả năng chống chịu cao với nguồn nƣớc ô nhiễm mà sậy và bèo tây có nhiều ƣu thế trong việc xử lý nƣớc thải. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 25 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu Để thực hiện đề tài, đối tƣợng nghiên cứu đƣợc chọn là nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm do nƣớc thải của cụm dân cƣ nông thôn, cùng với hai loài TVTS điển hình có khả năng xử lý nƣớc thải là cây Sậy (Phragmites karka) và cây Bèo tây (Eichhornia crassipes). Khi đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, chúng tôi đã chọn 3 địa điểm với các loại hình sản xuất khác nhau trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh: (1) Thôn An Động, xã Lạc Vệ, huyện Tiên Du với đặc trƣng ô nhiễm chủ yếu bởi các hoạt động sinh hoạt và chăn nuôi của cụm dân cƣ nông thôn; (2) Thôn Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong với đặc trƣng ô nhiễm bởi các hoạt động chế biến lƣơng thực kết hợp chăn nuôi gia súc. (3) Nghiên cứu khu vực trang trại nuôi lợn tập trung tại phƣờng Đình Bảng, thị xã Từ Sơn. Khi nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc của sậy và bèo tây, chúng tôi tiến hành các hoạt động sau: - Nghiên cứu ảnh hƣởng của mật độ trồng sậy và bèo tây đến hiệu quả xử lý; - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc bằng hệ thống 1 bậc trồng sậy và bèo tây; và: - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc bằng hệ thống hai bậc có trồng TVTS Từ các kết quả nghiên thu đƣợc, đề tài sẽ chọn ra giải pháp xử lý nƣớc hiệu quả nhất và thí điểm áp dụng ở quy mô pilot để đánh giá hiệu quả của công trình đồng thời khuyến cáo áp dụng cho những vùng nghiên cứu. 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 26 Đánh giá hiện trạng nƣớc mặt tại các thủy vực tiếp nhận nƣớc thải thuộc các thôn của tỉnh Bắc Ninh: An Động, Lạc Vệ; Đại Lâm, Tam Đa và Đình Bảng, Từ Sơn. Các thí nghiệm đƣợc bố trí tại Khu thí nghiệm - Viện Môi trƣờng Nông nghiệp (MTNN). Nƣớc thải sử dụng trong các thí nghiệm lấy tại khu dân cƣ thuộc xã Trung Văn, Từ Liêm, Hà Nội và bằng nguồn ô nhiễm nhân tạo. Quy trình pilot xử lý nƣớc thải đƣợc thực hiện tại Viện MTNN trong điều kiện nhà lƣới có mái che, không chịu ảnh hƣởng bởi các điều kiện ngoại cảnh. 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu Các đánh giá và nghiên cứu thực nghiệm đƣợc tiến hành từ tháng 1/2010 đến tháng 12/2011. Trong quá trình thực hiện đề tài này, chúng tôi đã tập trung vào một số phƣơng pháp chính nhƣ sau: 2.2.1. Phƣơng pháp kế thừa Quá trình thực hiện đề tài có tham khảo nhiều nguồn tài liệu có giá trị, các báo cáo khoa học có liên quan đến nội dung nghiên cứu, phƣơng pháp bố trí thí nghiệm cũng nhƣ kế thừa kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả, nhà khoa học. 2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm - Quy cách lấy mẫu và bảo quản mẫu theo các quy chuẩn quy định hiện hành đƣợc quy định trong QCVN 08:2008/ BTNMT; Các điểm mẫu đƣợc lấy đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu. - Chỉ tiêu pH, DO đƣợc đo trực tiếp tại hiện trƣờng bằng máy xách tay đo đa chỉ tiêu Model MC500 (tiêu chuẩn chất lƣợng châu Âu). Các chỉ tiêu khác sau khi xử lý cuối cùng đƣợc đo bằng máy quang phổ tử ngoại khả kiến – máy UV/VIS Spectrophotometer Model DR500 của Hach – Đức. 2.2.3. Thiết kế thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của TVTS đến hiệu quả xử lý nƣớc ô nhiễm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 27 - Các thí nghiệm đƣợc bố trí trong các bể có dung tích hữu dụng là 1000x1000x1000 (mm) đƣợc xây bằng gạch có trát xi măng và phủ lớp nilon dày trƣớc khi đổ nƣớc vào, đƣờng ống và phụ kiện sử dụng là nhựa PVC. Độ sâu mực nƣớc ở các bể là 800mm (riêng ở bãi lọc trồng sậy độ sâu là 400mm) - Mỗi công thức thí nghiệm lặp lại 3 lần, các chỉ tiêu theo dõi là: TSS, COD, BOD5, NH4 + và PO4 3- - Nƣớc trong bể đƣợc thu thập và phân tích định kỳ 5 ngày 1 lần theo thời gian thí nghiệm: ngày 0, 5, 10 đến ngày thứ 15 nhằm nghiên cứu khả năng hấp thu cũng nhƣ động thái giảm nồng độ của các chất ô nhiễm trong nƣớc. Nguồn nƣớc ban đầu lấy từ nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm do nƣớc thải sinh hoạt của 1 cụm dân cƣ xã Trung Văn, Từ Liêm, Hà Nội có các thông số nhƣ sau: TSS – 218 mg/l; COD 338,67 mg/l; BOD5 223,4 mg/l; NH4 + 40,21 mg/l và PO4 3- là 12,32 mg/l. Các cây bèo tây và sậy dùng trong thí nghiệm là những cây có số lá, kích thƣớc và hình dáng tƣơng đồng nhau. Cụ thể các thí nghiệm nhƣ sau: + Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hƣởng của mật độ trồng sậy và bèo tây đến hiệu quả xử lý. Mục đích của nghiên cứu nhằm xác định mật độ sậy và bèo tây đảm bảo hiệu quả xử lý tối ƣu, làm cơ sở khoa học cũng nhƣ tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo. Qua quan sát thực tế, với lƣợng sinh khối ít hơn 4kg/m2 diện tích bề mặt thì bể thí nghiệm tƣơng đối ít bèo còn ở mật độ sinh khối 8kg/m2 thì quá dầy, choán hết diện tích mặt thoáng. Đối với sậy cũng cho những quan sát tƣơng tự. Do vậy, đề tài bố trí các công thức thí nghiệm trồng TVTS ở các mật độ trồng khác nhau từ 4 đến 7 kg sinh khối tƣơi (tƣơng ứng với diện tích che phủ Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 28 mặt nƣớc là 40 – 70%). Với 1kg bèo tây tƣơng ứng với khoảng 5 – 6 cây bèo và tƣơng ứng với sậy từ 15 - 17 cây/1kg sậy tƣơi. Từ bể 1 đến bể 4 là các thí nghiệm thả bèo tây, bể 5 đến 8 là các thí nghiệm trồng sậy. Bể 9 là các công thức đối chứng không trồng cây. Bảng 2.1. Mô tả thí nghiệm theo dõi ảnh hƣởng mật độ phủ bề mặt đến hiệu quả xử lý nƣớc ô nhiễm Thí nghiệm bèo tây Thí nghiệm sậy ĐC Bể 1 Bể 2 Bể 3 Bể 4 Bể 5 Bể 6 Bể 7 Bể 8 Bể 9 4kg bèo tƣơi/bể 5kg bèo tƣơi/bể 6kg bèo tƣơi/bể 7kg bèo tƣơi/bể 4kg sậy tƣơi/bể 5kg sậy tƣơi/bể 6kg sậy tƣơi/bể 7kg sậy tƣơi/bể Không trồng cây Hình 2.1. Sơ đồ thí nghiệm theo dõi ảnh hưởng của mật độ trồng TVTS đến hiệu quả xử lý nước Nƣớc vào Nƣớc sau xử lý Bể X Trồng bèo tây Nƣớc vào Nƣớc sau xử lý Bể Z Đối chứng Nƣớc vào Nƣớc sau xử lý Bể Y Trồng sậy Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 29 + Thí nghiệm 2: Nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc bằng hệ thống một bậc trồng TVTS. Đề tài đã nghiên cứu hiệu quả xử lý với hệ thống nƣớc tĩnh gồm một bể trồng cả sậy và bèo tây. Hai loài cây đƣợc trồng với tỷ lệ sinh khối tƣơi bằng nhau và bằng 50% so với lƣợng đối chứng. Đối chứng chỉ trồng sậy hoặc bèo tây. Bảng 2.2. Mô tả thí nghiệm xác định hiệu quả xử lý nƣớc của hệ thống một bậc trồng TVTS Bể 11 Bể 12 Bể 13 Tỷ lệ sinh khối tƣơi Sậy: bèo tây=1:1 (2,5kg sậy + 2,5kg bèo tây) Tỷ lệ sinh khối tƣơi Sậy: bèo tây=100:0 (5kg sậy) Tỷ lệ sinh khối tƣơi Sậy: bèo tây=0:100 (5kg bèo tây) Hình 2.2. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước bằng hệ thống một bậc trồng TVTS Nƣớc vào Nƣớc sau XL 2,5 kg sậy + 2,5 kg bèo tây Nƣớc vào Nƣớc sau XL 5,0 kg bèo tây Nƣớc vào Nƣớc sau XL 5,0 kg sậy tƣơi Nƣớc vào Nƣớc sau XL Không có cây Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 30 + Thí nghiệm 3. Nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc bằng hệ thống hai bậc trồng TVTS (trong điều kiện không có đất; và có đất). Nghiên cứu này nhằm xác định hiệu quả xử lý phối hợp của hệ thống gồm hai bể: 01 bể trồng sậy và 01 bể thả bèo tây. Nƣớc ô nhiễm sẽ đƣợc xử lý khi chảy từ hệ thống trồng sậy rồi sang bể thả bèo tây hoặc ngƣợc lại. Thời gian lƣu nƣớc đối với hệ thống có sậy là 3 ngày và có bèo là 5 ngày. - Trong điều kiện không có đất: là sự phối hợp 02 bể, trong đó 01 bể thả bèo tây và 01 bể có trồng sậy (có thể tạo khung để nâng đỡ và cố định thân cây sậy). Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm xử lý hai bậc trong điều kiện không có đất - Trong điều kiện có đất: là sự phối hợp 02 bể trong đó 01 bể thả bèo tây còn một bể có bổ sung thêm vật liệu lọc (đất, cát, sỏi, đá) ở dƣới rồi trồng sậy trên bề mặt. Độ sâu lớp vật liệu lọc là 400mm. Hệ thống (1) Sậy Sậy Bèo tây Sậy Hệ thống (2) Sậy Bèo tây Hệ thống (3) Sậy Hệ thống (4) Nƣớc vào Nƣớc ra Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 31 Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm xử lý hai bậc trong điều kiện có đất * Nội dung 3: Nghiên cứu xử lý nguồn nƣớc ô nhiễm ở quy mô pilot - Nguồn nƣớc ô nhiễm nhân tạo là một bể có phân lợn tƣơi (bể 1), tiếp theo là bể lắng rồi đến bể có thả bèo tây (có kích thƣớc 1000 x 1000 x 1000, mm) và cuối cùng là bãi lọc trồng sậy (kích thƣớc Rộng 1000 x Sâu 1000 x dài 3000, mm). Bề dầy của lớp vật liệu lọc là 400mm và mức nƣớc trong bể là 500mm. Thứ tự các bể sẽ là: Hình 2.5. Sơ đồ thí nghiệm mô hình pilot - Dùng bơm định lƣợng hút nƣớc từ bể thứ (4) cho chảy liên tục vào bể (1) >> sang bể thứ (2) >> bể thứ (3) rồi trở lại bể thứ (4). Thời gian lƣu nƣớc đƣợc lựa chọn bởi lƣu lƣợng nƣớc bơm (chế độ 10 L/h và 6 L/h). Thời gian thí nghiệm là 30 ngày. Bể 1: Chứa phân bò tƣơi Bể 3: Thả 5kg bèo tây Bể 4: Bãi lọc trồng 5kg sậy Bể 2: Bể lắng Hệ thống (5) Bãi lọc trồng sậy Bèo tây Bãi lọc trồng sậy Bèo tây Hệ thống (6) Không thả cây Không thả cây Hệ thống (7) Không thả cây Hệ thống (8) Nƣớc vào Nƣớc ra Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 32 - Cứ 2 ngày lấy mẫu nƣớc 1 lần tại đầu vào của bể bèo và đầu ra của bãi lọc trồng sậy. Các chỉ tiêu theo dõi gồm: TSS, COD, BOD5, NH4 + , PO4 3- . 2.2.4. Phƣơng pháp đánh giá và xử lý số liệu. Đánh giá chất lƣợng nƣớc theo quy chuẩn hiện hành QCVN 08:2008/ BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt. Hiệu suất xử lý tính theo công thức: H = (C0 – C) x 100/C0 Trong đó: H: Hiệu suất xử lý (%) C: là nồng độ tại thời điểm lấy mẫu t (mg/l) C0: nồng độ ban đầu ở thời điểm t0 (mg/l) Kết quả thí nghiệm đƣợc xử lý thống kê (EXCEL), các số liệu đƣa ra là trung bình của ba lần nhắc lại. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 33 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu 3.1.1. Nguồn ô nhiễm nƣớc Kết quả quan sát thực tế hiện trạng môi trƣờng ở địa bàn nghiên cứu của tỉnh Bắc Ninh chúng tôi nhận thấy chất thải ra từ các khu vực này chủ yếu từ hoạt động sinh hoạt, phân gia súc gia cầm và bã thải hữu cơ của làng nghề nấu rƣợu. Các số liệu thu thập thực tế và tính toán đƣợc trình bày trong bảng 3.1 Bảng 3.1. Lƣu lƣợng xả chất thải từ khu vực nghiên cứu Nguồn Lƣợng thải An Động Đại Lâm Đình Bảng 1 Sinh hoạt - Số hộ - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 800 400 6 900 450 6,75 50 25 0,38 2 Chế biến lƣơng thực, thực phẩm - Nhu cầu (tấn sắn/ngày) - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 0 0 0 50 2000 50 0 0 0 3 Chăn nuôi - Số đầu lợn - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 400 20 0,8 1000 50 2 800 40 1,6 Tổng - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 420 6,8 2500 58,75 65 1,98 Thôn An Động (xã Lạc Vệ) có hơn 4000 nhân khẩu, chiếm 1/3 dân số toàn xã là nơi có mật độ dân số đông nhất. Mặc dù các hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung đã đƣợc quy hoạch ra rìa thôn nhƣng trong thôn vẫn còn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 34 nhiều hộ chăn nuôi nhỏ lẻ. Nƣớc thải sinh hoạt, chất thải và phân gia súc, gia cầm chƣa qua xử lý đều xả thẳng ra rãnh thoát nƣớc lộ thiên rồi đổ xuống các ao trong làng với lƣợng nƣớc thải ra môi trƣờng là khoảng 420 m3/ngày. Tình trạng xả thải bừa bãi các chất thải ra ao mƣơng trong làng đã gây ô nhiễm môi trƣờng dẫn đến tỷ lệ số ngƣời mắc các bệnh nhƣ đau mắt, sốt xuất huyết, một số bệnh liên quan đến đƣờng ruột và đặc biệt là bệnh ung thƣ đang ngày một tăng. Theo số liệu báo cáo xã năm 2008 có 17/54 trƣờng hợp trong xã tử vong do ung thƣ (chủ yếu là ung thƣ đƣờng hô hấp và tiêu hóa) thì riêng thôn An Động đã chiếm tới gần 2/3 số ngƣời nhiễm. Hình 3.1. Đồ thị thể hiện lượng thải từ các điểm nghiên cứu Hơn 80% số hố xí không hợp vệ sinh và nƣớc thải ra cũng xả trực tiếp vào hệ thống rãnh thoát. Hầu hết các mƣơng chảy qua làng nƣớc đen, rác nổi lềnh bềnh và bốc mùi khó chịu, các ổ dịch tiêu chảy thƣờng xuyên bùng phát tại đây. Vào mùa mƣa cũng nhƣ mùa nắng, các ngả đƣờng trong thôn luôn bốc mùi hôi thối. Trong số các làng nghề nấu rƣợu ở Bắc Ninh thì Đại Lâm là làng điển hình có nhiều hộ nấu rƣợu nhất và tình trạng ô nhiễm môi trƣờng cũng nặng Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 35 nề nhất. Hơn 50% số hộ Đại Lâm làm nghề nấu rƣợu, hàng năm tiêu thụ khoảng 18.000 tấn sắn khô và tạo trên 1,2 triệu lít rƣợu. Phƣơng pháp nấu rƣợu hoàn toàn thủ công: sắn khô sau khi ngâm liên tục trong 12 giờ đƣợc nấu chín, ủ lên men và chƣng cất. Nhiên liệu dùng để nấu rƣợu là than cám, than bùn và nguồn nƣớc sử dụng là nƣớc giếng khoan và nƣớc lấy từ sông Cầu. Nhƣ vậy, ngoài nhu cầu sử dụng lƣợng nƣớc lớn và sắn khô nguyên liệu thì lƣu lƣợng nƣớc thải và bã thải một ngày ở khu vực này rất lớn, tƣơng ứng 2500m 3 nƣớc thải và khoảng 60 tấn chất thải rắn/ngày. Vài năm trở lại đây mô hình trang trại đã hình thành và phát triển mạnh ở Đình Bảng, nhiều gia đình đã đầu tƣ vốn để phát triển kinh tế theo mô hình VAC, chăn nuôi kết hợp với thả cá. Bên cạnh chăn nuôi truyền thống và phân tán nhỏ lẻ tại các gia đình thì nơi đây cũng đã hình thành khu trang trại tập trung với khoảng 40 hộ gia đình trên diện tích hơn 20 ha. Trong số các địa điểm nghiên cứu thì Đình Bảng là thôn có tổng lƣợng thải nhỏ nhất, nguyên nhân là do số hộ ít, chất thải chủ yếu từ các chuồng trại chăn nuôi với lƣu lƣợng nƣớc thải là 65 m3/ngày. Nhƣ vậy lƣợng thải ra từ các khu vực nghiên cứu tƣơng đối lớn, kể cả nƣớc thải và chất thải rắn. Một phần bã thải rắn đƣợc tận dụng làm nguồn thức ăn cho chăn nuôi, tuy nhiên lƣợng này là không nhiều. Phần lớn chất thải đều xả thẳng xuống cống rãnh hoặc chảy vào các ao trong khu vực làng gây tắc cống rãnh, ô nhiễm môi trƣờng cảnh quan, bốc mùi hôi thối nếu không có biện pháp kiểm soát và xử lý thích hợp sẽ là nguồn ô nhiễm và gây nên nhiều dịch bệnh. 3.1.2. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu Mẫu nƣớc đƣợc thu thập và phân tích các thông số ô nhiễm chủ yếu trong nƣớc mặt. Kết quả phân tích đặc trƣng ô nhiễm nƣớc đƣợc trình bày trong bảng 3.2 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 36 Bảng 3.2. Kết quả phân tích đặc trƣng ô nhiễm nƣớc khu vực nghiên cứu Chỉ tiêu phân tích Địa điểm nghiên cứu QCVN 08:2008 (Cột B1) An Động Đại Lâm Đình Bảng pH 6,8 7,1 7,7 5.5 - 9 DO (mg/L) 0,7 1,4 1,08 ≥ 2 TSS (mg/L) 95 82,2 106,5 100 TN (mg/L) 32,5 27,5 12,3 - NH4 + (mg/L) 30,4 23,3 9,8 1 COD (mg/L) 155,7 135 103,8 50 BOD5 (mg/L) 88,5 80,1 55,7 25 TP (mg/L) 6,8 6,1 2,6 - PO4 3- (mg/L) 6,5 5,18 2,3 0.5 Coliform(MPN/100ml) 10,2x10 4 7,14x10 4 6,2x10 4 10000 (Tổng hợp từ bảng 3.2a, 3.2b, 3.2c trong phần phụ luc). Kết quả phân tích nƣớc mặt tại các điểm nghiên cứu cho thấy: mức độ ô nhiễm ở các tháng mùa khô cao hơn so với các tháng mùa mƣa. Tại An Động, giá trị thông số BOD5 vào mùa khô là là 128,5 mg/l và tƣơng ứng vào mùa mƣa 108,4 mg/l, cao hơn so với QCCP. Nồng độ amoni rất cao, tƣơng ứng các tháng 3, 8 và 11 lần lƣợt là 42,8 mg/l, 33,1 mg/l và 41,7 mg/l cao hơn QCCP từ 30 – 40 lần; tƣơng tự hàm lƣợng photsphat là 7,92 mg/l, 6,24 mg/l và 7,43 mg/l cũng vƣợt QCCP nhiều lần (Số liệu cụ thể đƣợc minh họa trong phụ lục của Luận văn). Trong số 10 chỉ tiêu phân tích có quy chuẩn đối chiếu thì có đến 5/10 chỉ tiêu vƣợt quá QCCP, chủ yếu ô nhiễm hữu cơ cao và hàm lƣợng chất rắn lơ lửng nhiều. Trong đó, đáng kể nhất là hàm lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 37 quá thấp (<1mg/l) trong khi QCCP đối với nguồn nƣớc mặt dùng để tƣới cho nông nghiệp yêu cầu thấp nhất 2mg/l thì hàm lƣợng oxy hòa tan đo đƣợc là 0,7 mg/l trong mẫu nƣớc mặt tại thôn An Động. Tình trạng nƣớc mặt ở Tam Đa bị ô nhiễm, giá trị BOD5 thay đổi từ 40 đến 130 mg/l; hàm lƣợng amoni dao động trong khoảng rộng từ 5 đến 45 mg/l; và hàm lƣợng photsphat từ 2,6 đến 8,5 mg/l. Hàm lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc thấp hơn QCCP, các thông số còn lại đều đạt QCCP. Mức độ ô nhiễm có sự thay đổi theo vị trí khảo sát và theo mùa trong năm: ở mùa khô mức ô nhiễm cao hơn mùa mƣa, tuy nhiên ở ngay tại mùa mƣa mức độ ô nhiễm cũng rất cao, vƣợt quá QCCP nhiều lần. Ở Đình Bảng điển hình là tình trạng nƣớc thải từ phân và nƣớc rửa chuồng trại không qua xử lý mà đổ trực tiếp xuống các ao hồ. Nhiều chuồng gia súc xây dựng ngay cạnh bờ ao, phân và nƣớc thải xả trực tiếp xuống ao. Ngoài khu vực trang trại là hệ thống các mƣơng tiêu và ao hồ, cũng bị ô nhiễm nặng nề do ảnh hƣởng của nƣớc và phân từ chuồng trại. Từ kết quả phân tích cho thấy: Mức độ ô nhiễm ở khu vực trang trại có sự khác biệt lớn tại các vị trí lấy mẫu và theo các mùa trong năm. Hầu hết các chỉ tiêu phân tích vƣợt quá QCCP, chỉ tiêu BOD5 thay đổi từ 45 đến 65 mg/l, NH4 + từ 12 - 24 mg/l và PO4 3- từ 1,5 đến 2,8 mg/l cao hơn so với Quy chuẩn nƣớc mặt dùng để tƣới cho nông nghiệp. Nhìn chung nƣớc mặt ở các điểm nghiên cứu đã bị ô nhiễm hữu cơ ở mức cao, hai chỉ tiêu BOD và COD dao động trong khoảng rộng và vƣợt QCCP từ 3 – 5 lần. Hàm lƣợng photsphat vƣợt QCCP từ 10 – 12 lần và amoni vƣợt quy chuẩn tới 30 lần. Ô nhiễm ở đây chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ, hàm lƣợng các chất hữu cơ, N, P và chất rắn lơ lửng trong các mẫu thí nghiệm rất cao. Đây là nguồn dinh Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 38 dƣỡng dồi dào, có thể tận dụng làm nguồn dƣỡng chất để thực vật sinh trƣởng, phát triển và đạt đƣợc mục tiêu xử lý nƣớc thải. 3.2. Kết quả xử lý nƣớc mặt bằng các hệ thống trồng TVTS 3.2.1. Ảnh hƣởng của mật độ TVTS đến hiệu quả xử lý 3.2.1.1. Ảnh hƣởng của mật độ bèo ban đầu đến hiệu quả xử lý nƣớc Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm trong các bể thí nghiệm có thả bèo với lƣợng sinh khối từ 4 đến 7 kg/bể thí nghiệm, kết quả thu đƣợc trình bày trong Bảng 3.3 (chi tiết phần phụ lục). Diễn biến sự thay đổi hàm lƣợng tổng chất rắn lơ lửng thể hiện ở hình 3.2 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g T S S ( m g /l ) Thời gian (ngày) 4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC Hình 3.2. Hàm lượng TSS ở các công thức thí nghiệm có thả bèo Sau thời gian xử lý, tổng hàm lƣợng chất rắn lơ lửng ở các công thức có thả bèo tây đều giảm hơn so với ban đầu. Ở công thức có thả bèo giảm nhiều hơn so với công thức đối chứng không thả bèo và giảm mạnh từ ngày thứ 5 trở đi. Không có sự khác nhau nhiều giữa các công thức 4kg, 5kg, 6kg và có sự khác nhau lớn giữa các công thức này với công thức 7kg. Ở công thức mật độ 5kg/m2 cho hiệu quả xử lý cao nhất (91,72%) và ở công thức 7kg có hiệu quả loại bỏ TSS thấp nhất. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa Môi trường/2009-2011 §ç ThÞ H¶i – Cao häc MTK17 Ngµnh Khoa häc M«i tr-êng 39 Hệ số tiêu hao TSS cao nhất (19,2 mg/m2/ngày) trong 5 ngày đầu, sau đó giảm dần từ ngày thứ 10 trở đi và đạt giá trị thấp nhất (7,6 mg/m2/ngày) ở ngày cuối cùng thí nghiệm (ngày thứ 15) tại công thức 6 kg sinh khối. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g C O D ( m g /l ) Thời gian (ngày) 4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g B O D 5 ( m g /l ) Thời gian (ngày) 4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC Hình 3.3. Sự thay đổi của hai thông số COD và BOD5 ở các thí nghiệm Tóm tại, từ kết quả phân tích các chỉ tiêu COD, BOD5 ở các công thức thí nghiệm cho thấy: - Các công thức có thả bèo cho hiệu quả loại bỏ ô nhiễm rõ rệt so với công thức đối chứng, chứng tỏ sự có mặt của bèo làm tăng hiệu quả xử lý. - Hiệu suất giảm thiểu hai thông số COD và BOD5 giữa các mật độ thí nghiệm chênh lệch nhau không đáng kể. Ở mật độ 5kg/m2 cho hiệu quả loại bỏ cao nhất về cả hai chỉ tiêu này, trong đó COD đạt 87,6% và BOD5 là 91,63%. Ở mật độ 7kg sinh khối cho hiệu suất loại bỏ thấp nhất (83,46 % COD và 85,99% BOD5). Ở công thức đối chứng, trong 5 ngày đầu hàm lƣợng các chỉ tiêu TSS, COD, BOD5 có giảm đi do khả năng tự làm sạch của nƣớc. Tuy nhiên, do hàm lƣợng các chất hữu cơ tƣơng đối lớn, không có các thực vật