Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------o0o------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU CỦA THỰC
VẬT NỔI: LỤC BÌNH, BÈO

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SIH HỌC
Mã số ngành: 111

GVHD : Th.S LÂM VĨNH SƠN
SVTH : TRẦN NHẬT LINH
MSSV : 106111016

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 07/2010

MỤC LỤC
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 1

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

1.6.

Ý nghĩa của đề tài .................................................................................... 4

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THỰC VẬT THỦY SINH
2.1.

Giới thiệu chung ..................................................................................... 5

2.2.

Những nhóm thực vật thủy sinh .............................................................. 6

2.2.1. Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước ................................................... 7
2.2.1.1. Thứ nhất ..................................................................................... 7
2.2.1.2. Thứ hai ....................................................................................... 8
2.2.1.3. Thứ ba ........................................................................................ 8
2.2.2. Nhóm thực vật trôi nổi ....................................................................... 8
2.2.3. Nhóm thực vật nữa ngập nước ............................................................ 9
2.2.4. Một số loài thực vật thuỷ sinh có khả năng xử lý nước thải .............. 10
2.2.4.1. Lục bình ................................................................................... 10
Trang
2.2.4.2. Bèo tấm ................................................................................... 12
2.2.5.3. Một số loài thực vật xử lý nước thải khác ................................. 13
2.3.

Quan hệ của thực vật thủy sinh và quá trình tự làmsạch của nước ......... 18

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN


2.7.4.2. Nhược điểm .............................................................................. 36
2.8. Vấn đề sức khoẻ khi ứng dụng thực vật thuỷ sinh để xử lý nước thải ....... 38

Trang
2.8.1. Ảnh hưởng trực tiếp đến người vận hành kỹ thuật xử lý nước
thải bởi thực vật thuỷ sinh .......................................................................... 38
2.8.2. Nước thải trong quá trình xử lý bằng thực vật thuỷ sinh có thể
có chứa các chất độc từ phân hoá học và thuốc trừ sâu ................................ 39
2.8.3. Có thể có nhiều trường hợp sinh ra nhiều muỗi ................................ 39
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU VÀ
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 3

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
3.1. Tổng quan về nước thải nhiễm dầu ........................................................... 41
3.1.1. Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ .............................. 41
3.1.2. Các nguồn nước thải ........................................................................ 41
3.1.3. Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải dầu mỡ ......... 42
3.2. Các phương pháp xử lý ............................................................................ 43
3.2.1. Các phương pháp xử lý nước nhiễm dầu .......................................... 44
3.2.1.1. Xử lý tách dầu sơ bộ ................................................................ 44
3.2.1.2. Xử lý tách dầu cấp I ................................................................. 48
3.2.1.3. Xử lý cấp II .............................................................................. 52
3.2.1.4. Xử lý cấp III ............................................................................ 53

4.2.2. Các thông số tính toán ....................................................................... 68
4.2.2.1. Trong hồ keo tụ ......................................................................... 68
4.2.2.2. Tron hồ thủy sinh ...................................................................... 70
4.2.3. Tiến trình thực nghiệm ...................................................................... 71
4.2.4. Vận hành mô hình thực nghiệm ........................................................ 71
CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
5.1. Kết quả phân tích nước đầu vào của hệ thống ............................................ 73
5.2. Kết quả của quá trình keo tụ - tạo bông ..................................................... 73
5.2.1. Kết quả của thí nghiệm Jartest ................................................................ 73
5.2.2. Kết quả ở hồ keo tụ ................................................................................. 75
5.3. Kết quả xử lý của thực vật nổi trong hồ thủy sinh ...................................... 76
5.3.1. Hồ lục bình ...................................................................................... 76
5.3.1.1. Hiệu quả xử lý COD ................................................................. 77
5.3.1.2. Hiệu quả xử lý BOD5 ................................................................ 79
5.3.1.3. Hiệu quả xử lý SS ..................................................................... 80
5.3.2. Hồ bèo tấm ....................................................................................... 82
Trang
5.3.2.1. Hiệu quả xử lý COD ................................................................. 82
5.3.2.2. Hiệu quả xử lý BOD5 ................................................................ 84
5.3.2.3. Hiệu quả xử lý SS ..................................................................... 85
5.4. So sánh khả năng xử lý của lục bình và bèo tấm ........................................ 86
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1. Kết luận ..................................................................................................... 90
6.2. Kiến nghị ................................................................................................... 92

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 5

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Trang 6

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

CFS :

Cross Flow Separator

CPI:

Corrugated Plate nterception

DAF:

Dissolved Air Flotation

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
2.1. Khả năng làm giảm sắt của bèo hoa dâu Lemnamior Aspirodela ................ 22
2.2. Khả năng làm giảm đồng của bèo hoa dâu Lemnamior Aspirodela ............. 22
2.3. Khả năng làm giảm sắt của bèo hoa dâu Azolla pinata ................................ 23
2.4. Khả năng làm giảm đồng của bèo hoa dâu Azolla pinata ............................ 23
4.1. Số liệu trong thí nghiệm xác định pH tối ưu ............................................... 69
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 7

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 8

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

5.4. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý COD trong hồ lục bình ............................. 78
5.5. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý BOD5 trong hồ lục bình ........................... 79
5.6. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý SS trong hồ lục bình ................................. 81
5.7. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử ly COD trong hồ bèo tấm ............................. 83
5.8. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý BOD5 trong hồ bèo tấm ............................ 84
5.9. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý SS trong hồ bèo tấm ................................. 85
5.10. So sánh khả năng xử lý COD của lục bình và bèo tấm .............................. 86
5.11. So sánh khả năng xử lý SS của lục bình và bèo tấm .................................. 87
5.12. So sánh khả năng xử lý BOD5 của lục bình và bèo tấm ............................ 87
5.13. So sánh khả năng xử lý của lục bình và bèo tấm ....................................... 88

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
2.1. Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật ................ 6
2.2. Lục bình ..................................................................................................... 10
2.3. Bèo tấm ...................................................................................................... 12
2.4. Cỏ vetiver ................................................................................................... 14
2.5. Cây bông súng ............................................................................................ 14
2.6. Cỏ voi ........................................................................................................ 15
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN


3.13 Sơ đồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL có tuần
hoàn lại nước đã xử lý. Lưu lượng 400m3/h ...................................................... 57
3.14. Xử lý nước dầu mỏ ................................................................................... 58
3.15. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho xăng dầu ở
Thành phố Hồ Chí Minh ................................................................................... 59
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 10

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

4.1. Máng gạt dầu .............................................................................................. 62
4.2. Môtơ dùng trong hệ thống tách dầu ............................................................ 62
4.3. Van lấy nước ra .......................................................................................... 63
4.4. Van đưa nước đầu vào ................................................................................ 63
4.5. Ống đưa nước đầu vào ................................................................................ 64
4.6. Ống đưa nước vào 2 hồ thủy sinh ............................................................... 64
4.7. Ống phân phối hay thu nước ....................................................................... 65
4.8. Dòng chảy của nước trong hồ chứa ............................................................. 65
4.9. Hồ chứa nước đầu vào ................................................................................ 66
4.10. Vách ngăn ................................................................................................ 66
4.11. Hồ keo tụ – tạo bông ................................................................................ 67
4.12. Hồ lục bình ............................................................................................... 67
4.13. Hồ bèo tấm ............................................................................................... 68
4.14. Mô hình thí nghiệm Jartest ....................................................................... 68
4.15. Mô hình hệ thống xử lý ............................................................................ 72


tâm.
Với mục tiêu góp phần bảo vệ môi trường. Ngoài việc tránh các hiện tượng rò
rĩ khí dầu ra bên ngoài thì việc xử lý nước thải trong nhà máy lọc dầu được đặc biệt
quan tâm chú ý, đầu tư phát triển.
Và để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và trả lại cho môi trường sự trong sạch
ban đầu của nó, người ta đã nghiên cứu nhiều áp dụng thành công nhiều phương
pháp, trong đó phương pháp sinh học được đánh giá cao bởi các đặc tính ưu việt của
nó như: giá thành hạ, không gây ô nhiễm cho môi trường xử lý, tuy thời gian dài hơn
so với các phương pháp khoa học khác.
Trong các phương pháp xử lý sinh học thì việc sử dụng thực vật thủy sinh là
một phương pháp tương đối phù hợp với tình hình kinh tế hiện nay. Đặc biệt là các
loài thực vật bản địa như lục bình, bèo… Thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước
thải tốt. Vì những lý do đó tôi đã chọn đề tài “nghiên cứu khả năng xử lý nước
nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình, bèo tấm”
1.2. Mục tiêu đề tài:

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 12

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Thử nghiệm khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình,
bèo tấm. Từ đó đưa ra loại thực vật nào có hiệu suất xử lý cao hơn.
1.3. Nội dung nghiên cứu:
Thu thập tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu: nước thải nhiễm dầu,
thực vật thuỷ sinh (lục bình, bèo).


Tiến hành thực hiện khảo sát thực địa lấy mẫu, thí nghiệm, khảo sát, đo đạc
và quan trắc.
1.4.2.4. Phương pháp thống kê
Hệ thống hóa các chỉ tiêu cần thống kê, tiến hành điều tra thống kê, tổng hợp
thống kê, phân tích và dự đoán.
1.4.2.5. Phương pháp phân tích hóa, lý của nước
Phân tích các chỉ tiêu về BOD5, COD, SS, pH trong nước
1.5. Giới hạn của đề tài
Kết quả thu được từ mô hình tương đối khả quan, tuy nhiên quá trình được
thực hiện còn nhiều hạn chế:
-

Thời gian thực hiện gần 3 tháng từ ngày 1/04/2010 đến ngày 28/06/2010

-

Số chỉ tiêu khảo sát chất lượng nước thải không nhiều (BOD5, COD, SS,
pH). Do đó, phần nào ảnh hưởng đến đánh giá của thí nghiệm.

-

Chỉ thực hiện với 2 đối tượng lục bình và bèo tấm

-

Chưa có điều kiện thực hiện mô hình thực nghiệm ở một diện tích đủ lớn
để có thể thấy rõ hơn mức độ xử lý nước thải của lục bình, bèo tấm trên
thực tế


dưỡng. Do đó, lượng vật chất đi qua lổ khí khổng để tham gia quá trình
quang hợp không nhỏ. Ở rễ, các chất dinh dưỡng vô cơ được lông rễ
hút và chuyển hoá lên lá để tham gia quá trình quang hợp. Như vậy vật
chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật thủy sinh và
đi lên lá. Lá nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp thành vật chất hữu
cơ. Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác xây dựng nên tế bào
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 15

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất hữu cơ hoà tan. Các
chất vô cơ không được thưc vật tiêu thụ trực tiếp mà phải qua quá trình
vô cơ hoá nhờ hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ phân hủy các
hợp chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ
hoàn tan. Lúc đó thực vật mới có thể sử dụng chúng để tiến hành trao
đổi chất.
Chính vì thế, thực vật không thể tồn tại và phát triển trong môi
trường chỉ chứa các chất hữu cơ mà không có mặt của vi sinh vật.
Quá trình vô cơ hoá bởi vi sinh vật và quá trình hấp thụ các chất vô cơ
hoà tan bởi thực vật thủy sinh tạo ra hiện tượng giảm vật chất có trong
nước. Nếu đó là nước thải thì quá trình này được gọi là quá trình tự
làm sạch sinh học.

vô cơ hoá
Các chất hữu cơ

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.
2.2.1. Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước (submerged plant)
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.
Khi thực vật thủy sinh sống hẳn trong lòng nước, có rất nhiều quá
trình xảy ra không giống như thực vật sống trên cạn. những quá trình đó
bao gồm
2.2.1.1. Thứ nhất
Ánh sáng từ mặt trời không trực tiếp tác động vào diệp lục có
ở lá mà mà ánh sáng mặt trời đi qua một lớp nước. Một phần năng
lượng của ánh sáng mất đi do sự hấp thụ của các chất hữu cơ có trong
nước. Chính vì thế, phần lớn các thực vật thủy sinh sống ngập trong
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 17

SVTH: TRẦN NHẬT LINH

-

Từ quá trình hòa tan của không khí

Các quá trình hô hấp thải CO2 thường xảy ra trong điều kiện thiếu
oxy. Các phản ứng hóa học chỉ xảy ra trong môi trường nước chứa
nhiều cacbonat. Khả năng hòa tan CO2 từ không khí rất hạn chế. Chúng
chỉ xảy ra ở bề mặt nước và khả năng này thường giới hạn ở độ
dày của nước khoảng 20 cm kể từ bề mặt nước. Chính vì những hạn chế
này mà các loài thực vật thủy sinh thường phải thích nghi hết sức mạnh
với môi trường thiếu CO2.
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 18

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

2.2.1.3. Thứ ba
Việc cạnh tranh CO2 trong nước xảy ra rất mạnh giữa thực vật thủy
sinh và tảo, kể cả với vi sinh vật quang năng.
Ở những lưu vực nước không chuyển động có sự hạn chế rất lớn
lượng CO2, nhưng ở những dòng chảy hay có sự khuấy động, lượng CO2
từ không khí sẽ tăng lên.
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.
2.2.2. Nhóm thực vật trôi nổi (floating plants)

Ở nhiều nước nhiệt đới, các loài thực vật trôi nổi này,
đặc biệt là loài lục bình phát triển rất nhanh ở các dòng sông. Một
mặt, lục bình làm giảm khả năng gây ô nhễm của nước, mặt khác
chúng làm tắc nghẽn dòng chảy và gây ra hiện tượng ùn tắc lưu thông.
2.2.3. Thực vật nửa ngập nước (emergent plant)
Đây là loài thực vật có rễ bám vào đất và một phần thân ngập
trong nước. Một phần thân và toàn bộ lá của chúng lại nhô hẳn trên
bề mặt nước. Phần rễ bám vào trong đất ngập trong nước, nhận các
chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển chúng lên lá trên mặt nước để
tiến hành quá trình quang hợp. Thuộc các nhóm này là các loài cỏ
nước và các loài lúa nước. Việc làm sạch môi trường nước đối với
các loài thực vật này chủ yếu ở phần lắng ở đáy lưu vực nước.
Những vật chất lơ lững thường ít hoặc không được chuyển hóa. Các
loài thân cỏ thuộc nhóm này bao gồm: cỏ đuôi mèo (cattails), sậy
(reed), cỏ lỏi bấc (bulrush).
Các loại thực vật thủy sinh trong quá trình phát triển phụ thuộc
vào các điều kiện môi trường nước như sau:
-

Nhiệt độ

-

Ánh sáng

-

Chất dinh dưỡng và cơ chất có trong nước

-

Sinh thái của nước

2.2.4. Một số loài thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước
thải
2.2.4.1. Lục bình

Hình 2.2

Lục bình
(Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

a.Tên
Tên tiếng việt: Lục bình, bèo tây hay bèo Nhật Bản.
Tên khoa học: Eichhornia crassipes
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Liliopsida
Bộ: Liliales
Họ: Pontederiaceae
Chi: Eichhornia
b. Nguồn gốc
Cây lục bình Nam Bộ có nguồn gốc ở Brazil, nhập vào Việt Nam
từ năm 1905.
c. Đặc điểm
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 21

SVTH: TRẦN NHẬT LINH



GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 22

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Hình

2.3 Bèo tấm
(Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

a. Tên
Tên khoa học: Lemnoideae
Giới: Plantae
Bộ: Alismatales
Họ: Araceae
b. Đặc điểm
Các loài thực vật này rất đơn giản, chúng thiếu thân hoặc lá,
nhưng bao gồm cấu trúc nhỏ giống như lưỡi lam trôi nổi trên hay chỉ ngay
dưới bề mặt nước, có hoặc không có rễ con đơn giản. Sự sinh sản của
chúng diễn ra chủ yếu là vô tính, nhờ nảy chồi, nhưng thỉnh thoảng thì
hoa, bao gồm 2 nhò hoa và một nhụy hoa (đôi khi gọi nó là cụm hoa gồm
3 hoa đơn tính) cũng được sinh ra. Quả là một loại túi nhỏ, một cái túi
chứa không khí và hạt, nhằm mục đích có thể nổi được. Hoa của chi
Wolffia là nhỏ nhất trong thế giới các loài hoa, nó chỉ dài 0,3 mm
Bèo tấm là nguồn thức ăn quan trọng cho các loại chim nước,

Tên khoa học: Nymphaea rubra Roxb. ex Salisb

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 24

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Hình 2.5 Cây

bông súng
(Nguồn: www.ctu.edu.vn)

c. Cỏ voi
Tên thường gọi: cỏ voi, Napier, Elephant grass,...
Họ: Geminae

Hình 2.6 Cỏ

voi (Nguồn:
www.khuyennongvn.gov.vn)

d. Cây rau mác
Tên khoa học: Sagttiaria trofolis L
Họ: Alismataceae

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN