Khóa luận Khảo sát mức độ ô nhiễm chất hữu cơ dễ phân hủy tại một số hồ điều hòa trên địa bàn thành phố hải phòng dựa trên thông số bod được xác định bằng phương pháp đo do và phương pháp chuẩn độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ------------------------------ ISO 9001 : 2008 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Sinh viên : Phạm Thị Bích Hòa Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Văn Dƣỡng HẢI PHÒNG - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG --------------------------- KHẢO SÁT MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ DỄ PHÂN HỦY TẠI MỘT SỐ HỒ ĐIỀU HÒA TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG DỰA TRÊN THÔNG SỐ BOD ĐƢỢC XÁC ĐỊNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO DO VÀ PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Sinh viên : Phạm Thị Bích Hòa Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Văn Dƣỡng HẢI PHÒNG - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ----------------------------- NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Phạm Thị Bích Hoà Mã SV: 110963 Lớp: MT1301 Ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Tên đề tài: “Khảo sát mức độ ô nhiễm chất hữu cơ dễ phân hủy tại một số hồ điều hòa trên địa bàn thành phố Hải Phòng dựa trên thông số BOD đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đo DO và phƣơng pháp chuẩn độ” NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên: ..................................................................................................... Học hàm, học vị: .......................................................................................... Cơ quan công tác: ........................................................................................ Nội dung hƣớng dẫn: ................................................................................... ....................................................................................................................... Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên:.................................................................................................. Học hàm, học vị:......................................................................................... Cơ quan công tác:....................................................................................... Nội dung hƣớng dẫn:................................................................................ Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2013 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng năm 2013 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Phạm Thị Bích Hòa TS. Nguyễn Văn Dƣỡng Hải Phòng, ngày tháng năm 2013 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp: ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 2. Đánh giá chất lƣợng của khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu): ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn (ghi cả số và chữ): ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Hải Phòng, ngày.... tháng .... năm 2013 Cán bộ hƣớng dẫn (họ tên và chữ ký) TS. Nguyễn Văn Dưỡng LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Dưỡng đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực hiện đề tài khóa luận này. Em cũng gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô trong khoa Kỹ thuật môi trường và toàn thể các thầy cô đã dạy em trong suốt khóa học tại trường ĐHDL Hải Phòng. Và em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong việc hoàn thành khóa luận này. Do hạn chế về thời gian cũng như trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu này không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy, các cô để bản báo cáo được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng,.... tháng.... năm 2013 Sinh viên Phạm Thị Bích Hòa DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD: Nhu cầu sinh hóa TVVN: Tiêu Chuẩn Viêt Nam QCVN: Quy Chuẩn Việt Nam STT: Số thứ tự DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm của nƣớc thông qua chỉ số BOD ....................................................................................................................... 4 Bảng 1.2 Lượng oxy hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ và độ ... 6 Bảng 1.3 Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt .................... 7 Bảng 1.4: Độ pha loãng điển hình để xác định BOD ............................... 19 Bảng 3.1. Xác định thông số BOD của hồ Phƣơng Lƣu .......................... 25 Bảng 3.2.Xác định thông số BOD của hồ An Biên .................................. 28 Bảng 3.3.Xác định thông số BOD của hồ Tam Bạc ................................. 30 Bảng 3.4.Xác định thông số BOD của hồ Sen .......................................... 33 Bảng 3.5Xác định thông số BOD của hồ Tiên Nga .................................. 34 Bảng 3.6.Xác định thông số BOD của hồ Cát Bi ..................................... 35 DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ TH Ị Hình 1.1. Sự phụ thuộc của lượng oxy hòa tan vào nhiệt độ ở áp suất P = 1atm ....................................................................................................................... 5 Hình 1.2.Máy đo DO HI991300 của hãng HANNA ................................. 13 Hình 1.3.Tủ ấm BOD model FOC225của hãng VEPT ............................. 13 Hình 1.4. Các chai BOD được sử dụng trong phương pháp chuẩn độ và điện cực ............................................................................................................... 14 Hình 1.5. Các sensor điện tử đo tự động lượng ....................................... 14 Hình 3.1.Vị trí của hồ điều hòa Phương Lưu ........................................... 24 Hình 3.2.Một số hình ảnh của hồ điều hóa Phương Lưu ......................... 25 Đồ thị 3.1Kết quả xác định BOD5 hồ điều hòa Phương Lưu ................... 26 Hình 3.3. Vị trí của hồ điều hòa An Biên .................................................. 27 Hình 3.4. Một số hình ảnh của hồ điều hóa An Biên ................................ 27 Đồ thị 3.2 Kết quả xác định BOD5 hồ điều hòa An Biên ......................... 28 Hình 3.5. Vị trí của hồ điều hòa Tam Bạc ................................................ 29 Hình 3.6. Một số hình ảnh của hồ điều hóa Tam Bạc .............................. 30 Đồ thị 3.3 Kết quả xác định BOD5 hồ điều hòa Tam Bạc ........................... 31 Hình 3.7. Vị trí của hồ Hồ Sen .................................................................. 32 Hình 3.8. Một số hình ảnh của Hồ Sen ....................................................... 32 Đồ thị 3.4Kết quả xác định BOD5 hồ điều hòa Hồ Sen ........................... 33 Hình 3.9. Vị trí của hồ điều hòa Tiên Nga ................................................ 34 Đồ thị 3.5 Kết quả xác định BOD5 hồ điều hòa Tiên Nga ........................ 34 Hình 3.10. Vị trí của hồ điều hòa Cát Bi .................................................. 35 Đồ thị 3.6 Kết quả xác định BOD5 hồ điều hòa Cát Bi ........................... 36 Hình 3.11. Hình ảnh nuôi bèo tây trong hồ điều hòa ............................... 37 M ỤC l ỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................. 7 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. 8 DANH MỤC BẢNG................................................................................... 9 MỞ ĐẦU..................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN ...................................................................... 3 1.1. Tổng quan về BOD .................................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm cơ bản ................................................................................ 3 1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lƣợng oxy hòa tan .................................... 4 1.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấ t lượng nước mặ t (QCVN08:2008) ............................................................................................... 7 1.2.1. Phạm vi áp dụng .................................................................................. 7 1.2.2. Giải thích từ ngữ ................................................................................. 7 1.2.3. Qui định kỹ thuật: ............................................................................... 7 1.3. Các phƣơng pháp xác định chỉ số BOD ................................................... 10 1.3.1.Mục đích của việc xác định BOD ...................................................... 10 1.3.2 Nguyên tắc xác định BOD ................................................................ 11 1.3.3. Phƣơng pháp iod- winkler ................................................................ 11 1.3.4. Phƣơng pháp dùng đầu đo điện hóa ................................................. 12 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................ 15 2.1 Dụng cụ và hóa chất .................................................................................. 15 2.1.1 Dụng cụ và thiết bị ............................................................................. 15 2.1.2 Hóa chất ............................................................................................. 15 2.2. Chuẩn bị nƣớc pha loãng cấy vi sinh vật ................................................. 16 2.3. Chuẩn bị dung dịch dùng trong phƣơng pháp iod-winkler ..................... 17 2.4 Lấy mẫu ..................................................................................................... 18 2.5 Tiến hành đo BOD ................................................................................... 19 2.6 Phép thử kiểm tra và phép thử trắng ......................................................... 22 2.7 Tính toán kết quả ....................................................................................... 23 2.8. Các điều yếu tố ảnh hƣởng tới kết quả do BOD ...................................... 23 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................... 24 3.1. Kết quả xác định giá trị BOD tại hồ điều hòa Phƣơng Lƣu..................... 24 3.2. Kết quả xác định giá trị BOD tại hồ điều hòa Phƣơng Lƣu..................... 26 3.3. Hồ Tam Bạc ............................................................................................. 28 3.4. Hồ Sen ...................................................................................................... 31 3.5. Hồ Tiên Nga ............................................................................................. 33 3.6. Hồ Cát Bi .................................................................................................. 35 3.3 Biện pháp khắc phục chỉ số BOD vƣợt mức cho phép ............................. 37 KẾT LUẬN ............................................................................................... 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 41 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng Sinh viên: Phạm Thị Bích Hòa MSV: 1353010025 1 MỞ ĐẦU Nƣớc rất cần cho hoạt động sống của con ngƣời cũng nhƣ các sinh vật.Con ngƣời cần nƣớc ngọt cho ăn uống, sinh hoạt hằng ngày và quá trình sản xuất. Nguồn nƣớc quan trọng nhƣ vậy, nhƣng hiện nay con ngƣời lại chính là tác nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc nặng nề nhất.Chúng ta đã và đang thải vào nguồn nƣớc các chất vô cơ hữu cơ, các loại hóa chất độc hại, gây ra những hậu quả nặng nề tới môi trƣờng nƣớc. Trong số các chỉ tiêu dùng để đánh giá chất lƣợng nƣớc thì chỉ số BOD là một trong số các chỉ tiêu quan trọng, thông qua chỉ số BOD có thể đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm nguồn nƣớc bởi các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học từ đó cũng dự đoán đƣợc khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc và đề ra những biện pháp thích hợp để xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm. Chỉ số BODn đƣợc xác định thông qua lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc ở ngày đầu tiênvà sau ngày thứ n, phƣơng pháp phổ biến đƣợc dùng để xác định lƣợng oxy hòa tan là phƣơng pháp Winkler và phƣơng pháp hiện đại hơn, nhanh hơn và chính xác hơn là đo lƣợng oxy hòa tan bằng điện cực oxy hòa tan. Những điện cực oxy hiện đại nhất có thể đo tự động lƣợng oxy hòa tan theo từng ngày nên rất thuận tiện cho việc theo dõi chỉ số BOD.Chúng ta có thể sử dụng một trong các cách trên để xác định BOD nhƣng điểm chung của các phƣơng pháp này là cần thiết phải có một tủ ủ BOD để duy trì nhiệt độ của quá trình ở 200C. Các năm trƣớc, do chƣa có tủ ủ BOD nên khi thực hiện các đề tài xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học của giảng viên và sinh viên khoa Môi trƣờng – ĐHDL Hải Phòng, thông số BOD thƣờng không thể xác định tại phòng thí nghiệm mà phải gửi nhờ đo ở các đơn vị khác. Trong năm học vừa qua, phòng thí nghiệm của khoa môi trƣờng – trƣờng Đại Học Dân Lập Hải phòng đã đƣợc trang bị thêm 1 tủ ủ BOD và 1 điện cực đo oxy hòa tan. Với mong muốn Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng Sinh viên: Phạm Thị Bích Hòa MSV: 1353010025 2 có thể xác định đƣợc thông số BOD ngay tại phòng thí nghiệm của trƣờng ĐHDL Hải Phòng em đã thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp: “ Khảo sát mức độ ô nhiễm chất hữu cơ dễ phân hủy tại một số hồ điều hòa trên địa bàn thành phố Hải Phòng dựa trên thông số BOD được xác định bằng phương pháp đo DO và phương pháp chuẩn độ”. Để có sự so sánh kết quả và lựa chọn đƣợc phƣơng pháp xác định BOD phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, em đã xác định BOD của thải đƣợc lấy tại một số hồ điều hòa trên địa bàn thành phố hải phòng bằng cả 3 phƣơng pháp: - Chuẩn độ theo phƣơng pháp Winkler. - Đo DO bằng máy đo DO để bàn (đo nhanh). - Đo DO bằng Sensor điện tử (đo tự động). Các hồ điều hòa dƣợc lựa chọn lấy nƣớc thải xác định BOD là: Hồ Phƣơng Lƣu Hồ An Biên Hồ Tam Bạc Hồ Sen Hồ Tiên Nga Hồ Cát Bi Thời gian thực hiện khóa luận: từ tháng 4/2013 đến tháng 6/2013. Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng Sinh viên: Phạm Thị Bích Hòa MSV: 1353010025 3 CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về BOD 1.1.1. Khái niệm cơ bản BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa hay nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand) là lƣợng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy trong nƣớc bởi các vi sinh vật đƣợc tính bằng mg/L. Trong môi trƣờng nƣớc, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan, vì vậy xác định tổng lƣợng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh họclà phép đo quan trọng đánh giá ảnh hƣởng của một dòng thải đối với nguồn nƣớc. Nhƣ vậy BOD có ý nghĩa biểu thị lƣợng các chất thải hữu cơ trong nƣớc có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật, là một chỉ tiêu sinh hóa rất quan trọng của nƣớc. Mỗi loại nƣớc cho các đối tƣợng cụ thể có yêu cầu giá trị BOD nhất định. BOD5: Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nƣớc thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nƣớc thải. Để chuẩn hóa các số liệu ngƣời ta thƣờng báo cáo kết quả dƣới dạng BOD5 (BOD trong 5 ngày ở 20oC).Nhƣ vậy BOD5 là lƣợng oxi cần thiết cho quá trình oxy hóa sinh học trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 200C trong buồng tối để tránh ảnh hƣởng của quá trình quang hợp. Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cƣờng độ mạnh hơn và sau đó giảm dần. Ví dụ: đối với nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải của một số ngành công nghiệp có thành phần gần giống với nƣớc thải sinh hoạt thì lƣợng oxy tiêu hao để oxy hóa các chất hữu cơ trong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm 87% và qua 20 ngày đêm chiếm 99%. Để kiểm tra khả năng làm việc của các công trình xử lý nƣớc thải ngƣời ta thƣờng dùng chỉ tiêu BOD5. Khi biết Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng Sinh viên: Phạm Thị Bích Hòa MSV: 1353010025 4 BOD5 có thể tính gần đúng BOD20 bằng cách chia cho hệ số biến đổi 0,68(BOD20 = BOD5 : 0,68)[???]. Để đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm của nƣớc thải thông qua chỉ số BOD5, ngƣời ta có thể dựa và bảng sau: Bảng 1.1 Đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm của nƣớc thông qua chỉ số BOD 1.1.2. Các yếu t