Luận văn Dùng tảo xử lý nước thải kênh Tàu Hũ - Bến nghé trên nền nước ngọt và nước lợ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Đặng Thủy Nguyên DÙNG TẢO XỬ LÝ NƯỚC THẢI KÊNH TÀU HŨ - BẾN NGHÉ TRÊN NỀN NƯỚC NGỌT VÀ NƯỚC LỢ LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành Phố Hồ Chí Minh tháng 06 / 2006 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. ĐẶNG THỦY NGUYÊN 3 LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Tuyên Thầy đã chỉ bảo và hướng dẫn hết sức tận tình giúp tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến: • Các thầy cô đã giảng dạy tôi trong những năm học qua. • Ban chủ nhiệm khoa Sinh - Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM • Phòng Khoa học Công nghệ - Sau Đại học - Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM. • Các thầy, cô khoa sinh - Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM • Trung tâm chất lượng nước và môi trường - Viện khảo sát, quy hoạch thủy lợi Nam bộ. • Phòng kiểm nghiệm hoá lý, vi sinh - Viện Pasteur TP.HCM. • Sở khoa học công nghệ TP.HCM. • Gia đình và bạn bè. Đã tạo điều kiện giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. ĐẶNG THỦY NGUYÊN 4 MỤC LỤC 5TLỜI CÁM ƠN5T ...................................................................................................... 3 5TMỤC LỤC5T ............................................................................................................ 4 5TBẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT5T ...................................... 10 5TMỞ ĐẦU5T ............................................................................................................ 11 5T1.Đặt vấn đề:5T ........................................................................................................... 11 5T2.Mục đích nghiên cứu:5T ......................................................................................... 12 5T3.Nội dung nghiên cứu:5T .......................................................................................... 12 5T4.Đối tượng nghiên cứu5T .......................................................................................... 14 5T .Phạm vi nghiên cứu của luận văn:5T ..................................................................... 15 5T6.Những đóng góp của luận văn:5T .......................................................................... 15 5TChương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU5T .............................................................. 16 5T1.1.Điều kiện tự nhiên, xã hội của thành phố Hồ Chí Minh và của kênh Tàu Hũ-Bến Nghé:5T ......................................................................................................... 16 5T1.1.1.Vài nét về điều kiện tự nhiên và xã hội của thành phố Hồ Chí Minh:5T ... 16 5T1.1.1.1.Địa hình:5T ............................................................................................. 16 5T1.1.1.2.Địa chất:5T .............................................................................................. 16 5T1.1.1.3.Khí hậu- nhiệt độ:5T .............................................................................. 16 5T1.1.1.4.Thủy văn - hệ thống thoát nước và các dòng sông:5T .......................... 17 5T1.1.1.5.Tình hình cấp nước và thoát nước ở thanh phố Hồ Chí Minh:5T ...... 18 5T1.1.1.6.Dân cư - Diện tích thành phố Hồ Chí Minh:5T ................................... 19 5T1.1.2.Điều kiện tự nhiên-xã hội lưu vực kênh Tàu Hũ-Bến Nghé:5T ................. 19 5T1.2. Ô nhiễm môi trường nước:5T ............................................................................. 20 5T1.2.1. Ô nhiễm nước trên thế giới:5T ..................................................................... 20 5 5T1.2.1.1. Ô nhiễm do chất hữu cơ:5T .................................................................. 21 5T1.2.1.2. Vi sinh vật gây bệnh:5T ......................................................................... 21 5T1.2.1.3. Ô nhiễm do dinh dưỡng:5T ................................................................... 22 5T1.2.1.4. Ô nhiễm do kim loại nặng:5T ............................................................... 22 5T1.2.1.5. Ô nhiễm do các chất hữu cơ vi lượng:5T ............................................. 22 5T1.2.2. Vài nét về tình hình ô nhiễm nước ở Việt Nam:5T ..................................... 23 5T1.3.Xử lý nước thải bằng hồ sinh học với sự tham gia của tảo:5T ......................... 26 5T1.3.1.Cơ sở khoa học của quá trình làm sạch nước thải bằng Hồ sinh học:5T .. 26 5T1.3.1.1.Thành phần sinh học có trong nước thải:5T ........................................ 26 5T1.3.1.2.Quan hệ sống của giới thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước:5T ......................................................................................................................... 29 5T1.3.2.Tảo và xử lý nước thải:5T .............................................................................. 31 5T1.3.2.1.Tảo loại bỏ nguồn Nitơ, Photpho có trong nước thải:5T ..................... 31 5T1.3.2.2.Tảo quang hợp cung cấp nguồn oxi cho thủy vực:5T .......................... 32 5T1.3.2.3.Tảo diệt các tác nhân gây bệnh có trong nước thải:5T ........................ 32 5T1.3.2.4.Tảo và việc xử lý kim loại nặng trong nước thải:5T ............................. 33 5T1.3.3.Những nghiên cứu dùng tảo để xử lý nước thải trên thế giới:5T ............... 34 5T1.3.4.Những nghiên cứu dùng tảo để xử lý nước thải ở Việt Nam:5T ................. 36 5TChương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU5T ................................................ 38 5T2.1.Nghiên cứu lý thuyết:5T ....................................................................................... 38 5T2.2.Nghiên cứu thực nghiệm:5T ................................................................................ 38 5T2.2.1.Phương pháp thu mẫu:5T.............................................................................. 38 5T2.2.1.1.Thời gian thu mẫu:5T............................................................................. 38 5T2.2.1.2.Địa điểm thu mẫu:5T .............................................................................. 38 5T2.2.1.3.Lượng nước lấy cho các thực nghiệm:5T ............................................. 39 6 5T2.2.1.4.Cách thu mẫu tảo:5T .............................................................................. 39 5T2.2.2.Dụng cụ và phương pháp phân tích thành phần thủy lý, thủy hoá:5T ....... 39 5T2.2.2.1.Đo ngay tại hiện trường:5T .................................................................... 39 5T2.2.2.2.Phân tích ở phòng thí nghiệm:5T .......................................................... 39 5T2.2.3.Phương pháp xác định thành phần thủy sinh:5T ........................................ 40 5T2.2.3.1.Vi sinh vật:5T .......................................................................................... 40 5T2.2.3.2.Động vật:5T ............................................................................................. 40 5T2.2.3.3.Thực vật:5T ............................................................................................. 40 5T2.2.4.Phương pháp nuôi cấy tảo để tham gia xử lý nước thải:5T ........................ 40 5T2.2.5.Phương pháp xử lý số liệu:5T ....................................................................... 42 5T2.2.6.Đánh giá chất lượng nước:5T ....................................................................... 42 5TChương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN5T ....................................................... 43 5T3.1.Đánh giá chất lương nước kênh Tàu hũ- Bến nghé:5T ..................................... 43 5T3.2.Thể loại hoá học cơ bản nước kinh Tàu hũ – Bến Nghé:5T ............................. 46 5T3.3.Sự đa dạng sinh học tảo ở các thủy vực thành phố Hồ Chí Minh:5T .............. 47 5T3.4.Chọn nồng độ nưức thải và nguồn giống nuôi cấy:5T ...................................... 48 5T3.4.1.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nguồn giông và nồng độ nưđc thải khác nhau:5T ..................................................................................... 48 5T3.4.1.1.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở các nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Bệnh viện Nguyễn Trãi:5T ................................. 48 5T3.4.1.2.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Công viên Lê Thị Riêng:5T ......................................... 49 5T3.4.1.3.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao cá Quận 8:5T .......................................................... 50 5T3.4.1.4.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Đầm Sen:5T .................................................................. 51 7 5T3.4.1.5.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao cá Bình Chánh:5T .................................................. 52 5T3.4.1.6. Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cây ở nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao Sen Bình Chánh:5T ............................................... 53 5T3.4.1.7.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao cầu Bình Tân:5T .................................................... 54 5T3.4.2.Sự biến động pH,Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nguồn giống và nồng độ nước thải khác nhau:5T ........................................................................... 55 5T3.4.2.1.Sự biến động pH,Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Bệnh viện Nguyễn Trãi:5T ................................. 55 5T3.4.2.2.Sự biến động pH,Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nưổc thải khác nhau của nguồn giống Công viên Lê Thị Riêng:5T ................................ 56 5T3.4.2.3.Sự biến động pH, Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao Cá Quận 8:5T ................................................ 57 5T3.4.2.4.Sự biến động pH, Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Đầm Sen:5T ......................................................... 58 5T3.4.2.5.Sự biến động pH, Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao Cá Bình Chánh:5T ........................................ 59 5T3.4.2.6.Sự biến động pH, Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao Sen Bình Chánh:5T ...................................... 60 5T3.4.2.7.Sự biến động pH, Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên nồng độ nước thải khác nhau của nguồn giống Ao cầu Bình Tân:5T ........................................... 61 5T3.4.3.Cấu trúc thành phần loài tảo ở các nồng độ nước thải và các nguồn giống khác nhau:5T ................................................................................................ 63 5T3.4.3.1.Cấu trúc thành phần loài tảo của nồng độ nước thải 100%:5T ........... 63 5T3.4.3.2.Cấu trúc thành phần loài tảo của nồng độ nước thải 70%:5T ............. 64 5T3.4.3.3.Cấu trúc thành phần loài tảo của nồng độ nước thải 50%:5T ............. 65 8 5T3.4.3.4.Câu trúc thành phần loài tảo của nồng độ nước thải 30%:5T ............. 66 5T3.4.4.Số lượng cá thể và độ đa dạng về loài ở các nồng độ nước thải:5T ............ 67 5T3.4.5.Độ phì của một số điểm thu mẫu giống nuôi:5T .......................................... 69 5T3.5.Thí nghiệm chọn lượng giống cấy vào để xử lý nước thải:5T........................... 70 5T3.5.1.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy trên các lượng giống khác nhau:5T.................................................................................................................... 70 5T3.5.2.Biến thiên pH, Ec theo mỗi ngày nuôi cấy của các lượng giống khác nhau:5T.................................................................................................................... 71 5T3.6.Xử lý nưởc thải kênh Tàu hũ -Bến nghé trên nền nưởc ngọt(S=‰):5T .......... 72 5T3.6.1.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy ở mùa mưa và mùa khô:5T ...... 73 5T3.6.2.Sự biến động pH theo mỗi ngày nuôi cấy ở mùa mưa và mùa khô:5T ....... 76 5T3.6.4.Thành phần loài tảo tham gia xử lý nước thải ở mùa mưa và mùa khô:5T .............................................................................................................................. 79 5T3.6.5.Độ đa dạng loài tảo tham gia xử lý nước thải ở mùa mưa và mùa khô:5T 80 5T3.6.6.Mối tương quan giữa câu trúc loài và độ phì:5T ......................................... 81 5T3.6.7.Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý của mùa mưa và mùa khô:5T .... 82 5T3.6.8.Khả năng xử lý nước thải kênh Tàu Hũ Bến Nghé của tảo:5T .................. 84 5T3.7.Xử lý nưổc thải kênh Tàu Hũ - Bến nghé trên nền nước lợ:5T ........................ 85 5T3.7.1.Sự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nồng độ nước thải và nền nước khác nhau:5T .......................................................................................... 86 5T3.7.2.Sự biến động pH theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nồng độ nưởc thải và nền nước khác nhau:5T .......................................................................................... 88 5T3.7.3.Sự biến động Ec (µs/cm), S‰ theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nồng độ nước thải và nền nước khác nhau:5T .................................................................... 89 5T3.7.4.Thành phần loài tảo tham gia xử lý trên các nồng độ nước thải và nền nước khác nhau:5T ................................................................................................. 90 9 5T3.7.5.Độ đa dạng loài tảo tham gia xử lý trên nền nước S‰= 2, S‰= 4 ở các nồng độ nước thải khác nhau so với nền nước S‰= 0:5T ................................... 92 5T3.7.6.Đánh giá chất lượng nước sau xử lý trên các nền nước khác nhau:5T ..... 93 5TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ5T .......................................................................... 94 5TKẾT LUẬN:5T ............................................................................................................ 94 5TKIẾN NGHỊ:5T ........................................................................................................... 96 5T ÀI LIỆU THAM KHẢO5T ................................................................................ 97 5T iếng Việt5T ................................................................................................................ 97 5T iếng Anh5T .............................................................................................................. 102 5T iếng Pháp5T ............................................................................................................ 103 5T iếng Đức5T .............................................................................................................. 104 5TPHỤ LỤC5T ......................................................................................................... 105 5TPHỤ LỤC HÌNH I:5T .............................................................................................. 105 5TPHỤ LỤC HÌNH II:5T ............................................................................................. 142 5TPHỤ LỤC HÌNH III:5T ........................................................................................... 149 5TPHỤ LỤC BẢNG I:5T ............................................................................................. 155 5TPHỤ LỤC BẢNG II:5T ............................................................................................ 168 5TPHỤ LỤC BẢNG III:5T .......................................................................................... 173 10 BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt 1. Nxb: Nhà xuất bản. 2. TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh. 3. TH-BN : Tàu Hũ - Bến Nghé. Tiếng anh 1. DO ( Dissolved oxygen): Hàm lượng oxy hoà tan. 2. BOD (Bichemical oxygen demand ): Nhu cầu oxy hoá 3. COD (Chemical oxygen demand ): Nhu cầu oxy hoa học. 4. ERcR (Electric conductivity): Độ dẫn 5. ERhR (Oxydation redutíon potentical): Tổng hiệu điện thế oxy hoá khử. 6. pH: (Acidity) 7. TSS ( Suspended rolid): Chất rắn lơ lửng. 8. TDS (Total dissolved solid): Tổng chất rắn hoa tan. 9. S‰ (salinity): Độ mặn 10. N: Số lượng cá thể 11. S: Số loài 12. d: Độ đa dạng 11 MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề: Hệ thống kênh rạch Việt Nam nói chung và ở Thành phố Hồ chí Minh nói riêng đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế, xã hội của đất nước. Kênh rạch vừa là đường giao thông vừa là cảnh quan đô thị, là nhân tố có giá trị trong việc điều hoà khí hậu, cải thiện môi sinh, là nơi thoát nước mưa nước thải cho thành phố. Hiện nay, hầu hết các kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh đều bị ô nhiễm nghiêm trọng. Trong đó nổi bật có kênh Tàu Hũ - Bến Nghé, sự ô nhiễm đang ở mức báo động. Kênh này là đường giao thông huyết mạch và chiến lược để vận chuyển trao đổi hàng hoá giữa thành phố với các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Đây là nơi lưu trú, hoạt động của phố chợ, cơ sở sản xuất, của những ghe thuyền buôn bán trên sông của các khu dân cư với nhiều nhà xây dựng trái phép và tạm bợ. Trong sinh hoạt hằng ngày, họ đã thải mọi loại rác xuống kênh. Đây cũng là nơi tiếp nhận nguồn nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp chưa qua xử lý. Vì những nguyên nhân trên đã làm cho nước ở kênh Tàu hũ - Bến nghé có màu đen, hôi thối do rác đọng lâu năm. Sự ô nhiễm đến mức tại kênh này khó có sinh vật hữu ích nào sống nổi do độc tố trong nước quá cao. Ngoài ra các bệnh lây lan cho người từ môi trường nước cũng là điều đáng lo ngại hiện nay. Để giải quyết tình trạng trên, thì việc đánh giá hiện tượng ô nhiễm và nghiên cứu tìm ra biện pháp tối ưu để xử lý nước thải ở các kênh rạch thành phố nói chung và ở kênh Tàu Hũ - Bến nghé nói riêng là rất cần thiết. Ngày nay, công nghệ xử lý nước thải rất phát triển, có thể chọn nhiều phương pháp hiện đại khác nhau để xử lý nước thải, trong đó phương pháp dùng hồ sinh học với sự tham gia trực tiếp của tảo để xử lý nước thải là biện pháp tối ưu hơn cả, vì chi phí thấp mà kết quả lại cao, không để lại độc tố cho môi trường. Ngoài ra, tại TP.HCM đã có sẩn một số công trình nghiên cứu về tảo và khả năng xử lý nước thải của tảo. Bên cạnh đó, nước ta là một trong những nước có độ đa dạng sinh học rất cao, có thể sử dụng nguồn tiềm năng sinh học dồi dào này, đặc biệt là tảo để xử lý nước thải. Và điểm đáng chú ý nữa là nước tại các kênh rạch TP.HCM không chỉ là nước 12 ngọt mà còn chịu ảnh hưởng của biển nên có cả nước lợ. Vì những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: " Dùng tảo để xử lý nước thải kênh Tàu Hũ - Bến Nghé thành phố Hồ Chí Minh trên nền nước ngọt và nước lợ". Với mong muốn xoa đi hình ảnh " Kênh nước đen" trong mắt người dân thành phố. 2.Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu điều chỉnh hệ sinh thái để chuyển nó về trạng thái tối ưu. Tức là xử lý nước thải ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé để có thể đạt tiêu chuẩn TCVN về nước loại B. bao gồm các mục đích cụ thể sau: —Phân tích đánh giá chất lượng nước ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé, xếp loại mức độ ô nhiễm của kênh này. —Điều tra cơ bản về sự đa dạng sinh học đặc biệt là tảo ở các thúy vực của thành phố Hồ Chí Minh để chọn ra nhóm tảo tham gia xử lý nước thải. —Nghiên cứu xem xử lý nước thải ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé trên nền nước nào ( nước ngọt hay nước lợ ) thì tốt hơn. —Tiến hành xử lý nước thải ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé. 3.Nội dung nghiên cứu: * Đánh giá mức đô ỏ nhiễm nước ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé: Dựa vào các chỉ số thúy lý, thúy hóa và sinh học để xếp loại mức độ ô nhiễm nước tại kênh này. Cụ thể là theo dõi các chỉ số như: Nhiệt độ, PH, ERcR, ERhR, COD, BODR5R,TSS, Tổng Photpho, Đạm ammoni, DO, màu mùi, hà