TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƢỜNG
 NGUYỄN DÂN DUY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KẾT
HỢP NUÔI BÈO LỤC BÌNH (Eichhornia crassipes) VÀ
BÈO TAI TƢỢNG (Pistia stratiotes L.) ĐỂ XỬ LÝ
NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Nha Trang, tháng 06 năm 2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƢỜNG

hướng dẫn em trong suốt khoảng thời gian em thực hiện đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Quản Lý Khu Công Nghiệp suối dầu kỹ sư
Kiều Ngọc Mười và tập thể cán bộ trong phòng thí nghiệm Trung tâm Xử lý nước
thải Khu công nghiệp Suối Dầu đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian thực tập.
Để có được ngày hôm nay con xin chân thành gởi lời cảm ơn đến đấng sinh
thành dưỡng dục, dạy dỗ con nên người, luôn kề vai sát cánh bên con, động viên
những lúc con gặp khó khăn, luôn dạy con những điều hay lẽ phải của cuộc sống để
con ngày một hoàn thiện hơn trong cuộc sống.
Cuối cùng, em xin kính chúc toàn thể quý thầy cô Trường Đại Học Nha Trang,
Cha Mẹ, Ban Quản lý khu công nghiệp Suối Dầu và các thầy cô trong Viện luôn
thành đạt trong công việc và cuộc sống.
Nha Trang, tháng 06 năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Dân Duy
v
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU xi
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ 1
MỞ ĐẦU 1
Tính cấp thiết của đề tài 1
Mục đích đề tài 2
Nội dung nghiên cứu 2
Ý nghĩa thực tiễn 2
Ý nghĩa khoa học 2
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN 3
1.1 Tổng quan về thực vật thủy sinh 3

1.1.8.6 Bèo tai chuột 17
1.1.8.7 Cây điên điển 17
1.1.8.8 Bèo hoa dâu 17
1.1.8.9 Sậy núi 17
1.2 Tổng quan về nước thải thủy sản 18
1.2.1 Tổng quan về ngành thủy sản nước ta 18
1.2.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải chế biến thủy sản 18
1.2.3 Thành phần và tính chất chất thải chế biến thủy sản [5] 19
vii

1.2.3.1 Chất thải rắn 19
1.2.3.2 Chất thải lỏng 19
1.2.3.3 Chất thải khí 20
1.2.4 Tác động của nước thải chế biến thủy hải sản đến môi trường 20
1.2.4.1 Các chất hữu cơ 20
1.2.4.2 Chất rắn lơ lửng 20
1.2.4.3 Chất dinh dưỡng (N, P) 21
1.2.4.4 Vi sinh vật 21
1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải [6] 21
1.3.1 Phương pháp xử lý cơ học 21
1.3.2 Phương pháp xử lý hóa lý 22
1.3.3 Phương pháp sinh học 23
1.3.3.1 Quá trình hiếu khí 23
1.3.3.2 Xử lý kỵ khí 24
1.3.4 Những công trình xử lý sinh học thường sử dụng 25
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1 Đối tượng nghiên cứu 27
2.2 Hóa chất – Dụng cụ – Thiết bị đo 27
2.3 Phương pháp nghiên cứu 28
2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 28

3.5 Kết quả nghiên cứu trên mô hình thực tế 57
3.6 So sánh hiệu suất xử lý giữa mô hình thực tế và mô hình thực nghiệm 58
3.7 Giới hạn đề tài 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60
Kết luận 60
Kiến nghị 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61
PHỤ LỤC 63

ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ATP : Adenosine triphosphate : Năng lượng tự do
BOD : Biochemical Oxygen Demand : Nhu cầu ôxy sinh hóa
BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi Trường
COD : Chemical Oxygen Demand : Nhu cầu ôxy hóa học
DO : Dissolved Oxygen : Nồng độ ôxy hòa tan
FAS : Ferrous ammonium sulfate
KCN : Khu công nghiệp
NADH : Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD) + Hydrogen (H)
PAC : Poly aluminum chloride
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
SS : Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng
TCVN :Tiêu chuẩn Việt Nam
TSS : Total Suspended Solid : Tổng chất rắn lơ lửng
TVTS : Thực vật thủy sinh
UASB : Upflow Anearobic Sludge Blanket : Bể phản ứng kỵ khí
USD : Đô la Mỹ
VSV : Vi sinh vật
N : Total Nitrogen : Hàm lượng nitơ tổng


DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Chƣơng 1
Hình 1.1 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thưc vật 3
Hình 1.2 Bèo lục bình 13
Hình 1.3 Bèo tai tượng 14
Hình 1.4 Cỏ vetiver 15
Hình 1.5 Cây bông súng 16
Hình 1.6 Cỏ voi 16
Hình 1.7 Cây rau mác 16
Hình 1.8 Cây kèo nèo 16
Hình 1.9 Bèo tai chuột 17
Hình 1.10 Sậy núi 17
Hình 1.11 Sậy núi 17
Hình 1.12 Bèo hoa dâu 17
Hình 1.13 Sơ đồ chuyển hóa các chất hữu cơ qua hệ xử lý hiếu khí 24
Hình 1.14 Sơ đồ chuyển hóa các chất hữu cơ qua hệ xử lý kỵ khí 25
Chƣơng 2
Hình 2. 1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 29
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trên quy mô thực tế 31
Chƣơng 3
Hình 3.1 Sinh khối bèo lục bình qua các tuần 41
Hình 3.2 Tỷ lệ che phủ của bèo lục bình qua các tuần thí nghiệm 42
Hình 3.3 Sinh khối bèo tai tượng qua các tuần thí nghiệm 42
Hình 3.4 Tỷ lệ che phủ của tai tượng qua các tuần thí nghiệm 43
Hình 3.5 Sinh khối lục bình + bèo tai tượng qua các tuần thí nghiệm 44
Hình 3.6 Tỷ lệ che phủ của bèo lục bình + bèo tai tượng qua các tuần thí nghiệm 44
xii

Hình 3.7 Diễn biến pH của các mô hình thực nghiệm theo thời gian 46

nhiễm rất nghiêm trọng cần phải xử lý chứ không thể để tự làm sạch được. Xử lý
các chất ô nhiễm này có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau như xử lý bằng
các chất hoá học, làm lắng, đông keo tụ Tuy nhiên, các biện pháp trên đều rất tốn
kém chi phí đầu tư, chi phí vận hành và tốn nhiều công.
Ngược lại, việc sử dụng các biện pháp sinh học đòi hỏi không nhiều kinh phí
đầu tư, không yêu cầu máy móc thiết bị hiện đại đắt tiền và nhiều công sức, đặc biệt
là sử dụng các thực vật thuỷ sinh thân thiện với môi trường và theo nghiên cứu của
Trương Thị Nga, Trương Hoàng Đan, Nguyễn Công Thuận và cộng sự thì các
TVTS có khả năng xử lý các chất ô nhiễm với hiệu suất rất cao chính vì thế tôi thực
hiện đề tài:
2 “Nghiên cứu khả năng ứng dụng mô hình kết hợp nuôi bèo lục bình
(Eichhornia crassipes) và bèo tai tƣợng (Pistia stratiotes L.) để xử lý nƣớc thải
chế biến thủy sản”.

Mục đích đề tài
Đánh giá hiệu quả và khả năng ứng dụng của mô hình xử lý nước thải chế biến
thủy sản bằng bèo lục bình, bèo tai tượng và mô hình bèo lục bình kết hợp bèo tai
tượng.
Nội dung nghiên cứu
Triển khai bố trí mô hình thực nghiệm trên quy mô phòng thí nghiệm.
Phân tích các thông số ô nhiễm COD, BOD
5
, TSS, N, P, pH.
Theo dõi tốc độ sinh trưởng phát triển của lục bình và bèo tai tượng.
Ý nghĩa thực tiễn
Thông qua nghiên cứu của đề tài để góp phần làm sáng tỏ thêm việc sử dụng
thực vật thủy sinh để xử lý nước thải chế biến thủy sản. Có thể coi đây là một
Các chất hữu cơ Các chất vô cơ hòa tan Sinh khối sinh vật Sinh khối vi sinh vật
Hình 1.1 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thƣc vật
Vô cơ hóa
Quang hợp
4 1.1.2 Những nhóm thực vật thủy sinh [9]
Tuy không đa dạng như thực vật phát triển trên cạn, nhưng thực vật thủy sinh
cũng phát triển rất phong phú ở nhiều khu vực trên trái đất. Để tồn tại được trong
môi trường nước khác nhau đòi hỏi mỗi loài thực vật phải có sự tiến hóa và tính
thích nghi rất cao. Chính do sự tiến hóa và tính thích nghi này mà các loài thực vật
thủy sinh có những đặc điểm riêng, khác với thực vật trên cạn.
Cần lưu ý rằng, không phải tất cả các loài thực vật thủy sinh đều có thể sử
dụng để xử lý môi trường nước. Chỉ có một ít trong số thực vật thủy sinh mới có
những tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm. Thực vật thủy
sinh được sử dụng để xử lý nước ô nhiễm được chia ra làm ba nhóm lớn.
1.1.2.1 Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước (submerged plant)
Những thực vật ngập nước tồn tại hai dạng: một dạng thực vật có rễ bám vào
đất, hút chất dinh dưỡng trong đất, thân và lá ngập trong nước, một dạng thân và lá
lơ lững trong lòng nước. Những thực vật sống trong lòng nước (phát triển dưới bề
mặt nước) được gọi là thủy sinh ngập nước. Đặc điểm quan trọng của các loài thực
vật thủy sinh ngập nước là tiến hành quang hợp hay các quá trình trao đổi chất hoàn
toàn trong lòng nước, quá trình quang hợp phụ thuộc vào:
- Cường độ ánh sáng

1.1.3.1 Quá trình hô hấp ở thực vật
Tất cả các quá trình trao đổi chất của sinh vật được tập trung trong tế bào. Quá
trình hô hấp cũng vậy, quá trình này được xem như quá trình phản ứng enzym rất
đặc trưng. Các hợp chất hữu cơ có trong tế bào như protein, polysaccharit, lipit, axit
amin sẽ bị oxy hóa tạo ra CO
2
, H
2
O, các loại khí khác và năng lượng. Năng lượng
được tạo ra sẽ được tích lũy trong phân tử ATP. Năng lượng trong phân tử ATP sẽ
được tế bào sử dụng dần trong suốt quá trình sống của thực vật. Phương trình tổng
quát của quá trình hô hấp:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
6CO
2
+ 6H
2
O + ATP
Đường glucose là vật chất được sử dụng trong quá trình hô hấp thường xuyên
nhất. Khi gặp oxy, chúng sẽ được chuyển thành CO
2
và H
2

1.1.4.1 Khả năng chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải của thực vật thủy sinh
Các loài thực vật thủy sinh thường rất nhạy cảm với pH, chất độc, nồng độ
hữu cơ cao. Do đó, trong nước thải chứa nhiều độc tố pH, quá kiềm hay quá axít
đều ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của chúng.
7 Ngoài ra, sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh tuy nhanh hơn các loài
thực vật khác nhưng lại chậm hơn các loài vi sinh vật. Do đó, nếu so sánh khả năng
chuyển hóa vật chất hóa học có trong nước thải giữa thực vật và vi sinh vật thì thực
vật thường chậm hơn rất nhiều. Ngoài tốc độ sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật
ra, còn có một đặc điểm rất quan trọng khác là tốc độ chuyển hóa vật chất trong một
ngày/đêm của vi sinh vật rất cao. Chúng có thể chuyển hóa lượng vật chất gấp hàng
ngàn lần khối lượng của chúng. Trong đó, thực vật chuyển hoá lượng vật chất so
với khối lượng của chúng thường không cao.
Tuy nhiên các loài thực vật thủy sinh có những ưu điểm rất đặc biệt mà ở vi
sinh vật không có được, đó là khả năng hấp thụ kim loại nặng, khả năng ổn định
sinh khối trong điều kiện tự nhiên, khả năng cộng sinh trong môi trường nước và
mức độ dễ dàng trong thu nhận sinh khối thực vật cũng như khả năng sử dụng sinh
khối này trong nhiều mục đích khác nhau [12].
1.1.4.2 Khả năng làm giảm kim loại nặng và vi lượng trong nước thải bằng TVTS
Các loài thực vật thủy sinh có khả năng xử lý kim loại nặng rất tốt.
Thực vật nhận kim loại nặng từ môi trường nước, đưa chúng vào sinh khối
thực vật. Sinh khối thực vật được thu hoạch và đưa ra khỏi môi trường nước. Do đó,
kim loại nặng được chuyển từ môi trường nước và chuyển vào sinh khối của thực
vật, kết quả là nước giảm kim loại nặng [12].
1.1.4.3 Thực vật thủy sinh và hiện tượng phú dưỡng hóa
Hiện tượng phú dưỡng hóa là hiện tượng phát triển mạnh các loài rong, tảo và
thực vật thủy sinh khi trong môi trường nước chứa nhiều nitơ và phốt pho. Khi xuất
hiện hiện tượng phú dưỡng hóa sẽ làm thay đổi rất lớn hệ sinh thái nước và ảnh

 Khả năng chuyển đổi chất rắn
Thực vật thủy sinh có thời gian tồn tại trong nước rất lâu, do đó các chất rắn
dạng keo được chuyển hóa nhờ vi sinh vật hoặc hút bám, hấp phụ bởi TVTS.
Ngoài ra, chất rắn dạng keo bị biến đổi do sự va chạm vào thực vật thủy sinh,
đáy hồ, sông và các chất rắn lơ lửng khác. Các chất rắn lơ lửng được chuyển hóa
bởi sự thối rữa yếm khí.
 Chuyển hóa nitơ
Ở những vùng nước thải mới, thực vật dễ nhận nitơ hơn nước thải tồn tại lâu
trong thiên nhiên. Điều đó có thể được hiểu là nước thải tồn tại lâu trong điều kiện
tự nhiên thường chứa ít nitơ vô cơ và trong loại nước thải này có nhiều NO
3
-
, trong
khi đó, ở nước thải mới thải ra chứa nhiều NH
4
+
. Nitơ được chuyển hóa trong môi
trường nước do một số nguyên nhân cơ bản sau:
- Thực vật nhận từ các chất chứa nitơ có trong môi trường nước để tạo ra sinh
khối, sau đó sinh khối được loài người, động vật sử dụng.
- Bị mất theo dạng amoniac.
9 - Vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrit hóa và phản ứng nitrit hóa. Hai quá
trình này xảy ra do vi sinh vật thực hiện.
 Chuyển hóa phốt pho
Phốt pho trong môi trường nước tham gia vào thành phần AND (Axit
Deoxyribo Nucleic), ARN (Axit Ribo Nucleic), ATP (Adenosine Tri Photpate),
ADP (Adenosine Di Photpate), AMP (Adesine Mono Photphate). Tất cả những hợp

Thông số ô nhiễm
Hiệu quả xử lý
Bèo tai tượng
COD
BOD
Tổng N
Tổng P
44,00
75,00
84,00 – 95,00
> 90
Cần ống
BOD
Tổng N
Tổng P
96,00
94,30
81,4
Bèo lục bình
BOD
Tổng N
Tổng P
87,67
62,25
64,37
Ngổ
COD
Tổng N
Tổng P
44,97

+
từ 400 mg/l xuống còn khoảng trên dưới 100 mg/l, là giới
hạn nồng độ mà cây có thể chịu đựng được. Bèo lục bình thí nghiệm nuôi trồng ở
đó đều phát triển, thể hiện qua sự tăng trọng lượng tươi tương đối nhanh. Hàm
lượng NH
4
+
sau khoảng thời gian một vài ngày đầu thí nghiệm đã giảm nhanh từ
100,383 mg/l xuống còn 6,560 mg/l. Hàm lượng COD đã giảm khá nhanh, khoảng
từ 60% đến 70% sau 25 ngày, còn hàm lượng BOD đã giảm gần 9 lần. Nếu kết hợp
với quá trình tiền xử lý hóa học đơn giản như keo tụ, trộn vôi và sục CO
2
hoặc sau
giai đoạn tự phân hủy hiếu khí, nước rò rỉ từ bãi rác được pha loãng để giảm hàm
lượng NH
4
+
xuống còn khoảng 100 mg/lít thì khả năng sử dụng bèo lục bình để xử
lý chất lượng nước thải nhằm đạt tiêu chuẩn cho phép là hoàn toàn khả thi [7].
Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian 9 tháng, nhằm
khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, tổng phốt pho trong nước
thải 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 thu đạm, lân, kim loại nặng của hai loại
rau này trong môi trường nước thải. Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải của
rau ngổ đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; nitơ tổng là 53,60%, phốt pho
tổng là 33,56%. Hiệu suất xử lý nước thải của lục bình đối với độ đục là 97,79%;
COD là 66,10%; nitơ tổng là 64,36%, phốt pho tổng là 42,54%. 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


Lưu lượng nạp chất hữu cơ
< 30kg BOD
5
/(ha.ngày)

Tỉ lệ dài : rộng của ao
> 3 : 1

Nƣớc thải qua xử lý cấp I Thời gian lưu tồn nước
> 6 ngày
BOD
5
< 10mg/L
Lưu lượng nạp nước thải
800 m
3
/(ha.ngày)
TSS < 10 mg/L
Độ sâu tối đa
0,91 m
P < 5 mg/L
Diện tích một đơn vị ao
0,4 ha
N < 5 mg/L
Lưu lượng nạp chất hữu cơ
< 50kg BOD

hoặc xanh tím tạo thành chùm đứng, đài và tràng hoa cùng đính ở gốc, cánh hoa
trên có đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ có 1 tâm bì thụ, 6 tiểu nhị với 3 dài và 3 ngắn.
Trái lục bình là nang có 3 buồng, bì mỏng nhiều hột. Thường mọc nổi trên mặt
nước hay bám vào đất bùn của các vùng nước ngọt có nhiệt độ từ 10
0
C – 40
0
C,
nhưng sinh trưởng mạnh nhất ở nhiệt độ 20
0
C - 30
0
C. Lục bình sinh sản rất mạnh, 1
cây mẹ có thể đẻ con, tăng số gấp đôi sau mỗi 2 tuần. Ở Việt Nam lục bình thường

Hình 1.2 Bèo lục bình
14 phát triển rất mạnh ở các ao hồ, ven sông, sống thành quần thể sát bờ sông hoặc
kênh rạch.
 Sử dụng
Ở dạng tự nhiên, loại lục bình này có tác dụng hấp thụ những kim loại nặng
(như chì, thủy ngân và strontium) và vì thế có thể dùng để xử lý ô nhiễm môi
trường.
Ngoài ra, còn dùng làm thức ăn cho gia súc, nguyên liệu để ủ nấm rơm, làm
phân chuồng. Trong y học cổ truyền, lá lục bình đem giả với muối rồi đem đắp lên
ung nhọt sẽ làm giảm sưng.
1.1.7.2 Bèo tai tượng [11]
 Tên