Sự Biến Đổi Nồng Độ Pht Trong Cột Đối Chứng Và Cột Xử Lý Với Tỉ Lệ

nghiệm xử lý khoảng 80%. Sau 72 giờ xử lý, nồng độ PHT trong nước hồ Hoà Mục giảm với liều lượng sử dụng có tỉ lệ B90-La:P là 230:1, 340:1 và 450:1 lần lượt: từ 0,202 mg/l xuống 0,041 mg/l (giảm 79,70%), 0,205 mg/l xuống 0,036 mg/l (giảm 82,44%) và 0,204 mg/l xuống 0,025 mg/l (giảm 87,75%). Trong khi đó nồng độ PHT trong cột đối chứng gần như thay đổi không đáng kể (Phụ lục P20).

Hình 3.40. Sự biến đổi nồng độ PHT trong cột đối chứng và cột xử lý với tỉ lệ B90- La:P là 230:1, 340:1 và 450:1.

Dung lượng hấp phụ phốtpho biểu kiến tính từ phương trình (2.1) theo thời gian khảo sát chỉ ra trong Hình 3.41 cho thấy, khả năng hấp phụ phốtpho của vật liệu tăng theo thời gian, tăng nhanh trong 24 giờ đầu sau khi xử lý và sau đó giảm dần. So sánh với dung lượng hấp phụ phốtpho biểu kiến của nước tổng hợp và nước hồ Hoà Mục tiến hành trong thí nghiệm với điều kiện khuấy liên tục chỉ trong Hình

3.34 và Hình 3.38 cho thấy, khả năng hấp phụ phốtpho của B90-La tiến hành trong cột thí nghiệm thấp hơn. Dung lượng hấp phụ phốtpho biểu kiến của bentonit biến tính lantan tiến hành khảo sát trong cột với tỉ lệ xử lý khác nhau được sắp xếp theo thứ tự: qe(230/1) >qe(340/1) >qe(450/1).

Hình 3.41. Dung lượng hấp phụ phốtpho biểu kiến theo theo thời gian của nước hồ Hoà Mục với tỉ lệ B90-La:P là 230:1, 340:1 và 450:1.

Mô hình động học biểu kiến bậc 2 được áp dụng mô tả động học hấp phụ phốtpho trong nước hồ Hoà Mục trên vật liệu B90-La với liều lượng B90-La:P là 230:1, 340:1 và 450:1. Đường thẳng tuyến tính t/qt qua t được chỉ ra trong Hình 3.42 và các tham số động học tính toán từ Hình 3.42 chỉ ra trong Bảng 3.35. Từ hệ số tương quan cao (R2 > 0,99) chỉ ra trong Bảng 3.35 cho thấy rằng, động học hấp phụ phốtpho của bentonit biến tính lantan tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 2.

Hình 3.42. Phương trình động học biểu kiến bậc 2 áp dụng cho quá trình hấp phụ phốtpho của B90-La với nước hồ Hoà Mục ở liều lượng dùng khác nhau.

Dung lượng hấp phụ phốtpho biểu kiến B90-La với nước hồ trong cột xử lý với tỉ lệ B90-La:P là 230:1, 340:1 và 450:1 lần lượt là 2,33 mg/g, 1,54 mg/g và 1,14 mg/g. Hằng số tốc độc hấp phụ (k) tăng khi lượng chất xử lý tăng theo thứ tự sắp xếp như sau: k(230:1) < k(340:1) < k(450:1).

Bảng 3.35. Các tham số động học hấp phụ phốtpho của B90-La trong nước hồ Hoà Mục theo mô hình cột với liều lượng dùng khác nhau

B90-La:P

Phương trình	qe (mg/g)	k (g/mg.phút)	R2
230	y = 0,4296x + 5,2098	2,3277	0,0354	0,9996
340	y = 0,6495x + 10,924	1,5408	0,0386	0,9996
450	y = 0,8756x + 15,214	1,1421	0,0504	0,9972

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 213 trang tài liệu này.

3.6.4. Kết luận về hấp phụ phốtpho của vật liệu trong phòng thí nghiệm

Trên cơ sở khảo sát khả năng hấp phụ phốtpho trong dung dịch nước và nước hồ Hoà Mục bị phú dưỡng vào liều lượng B90-La khác nhau cho thấy, dung lượng hấp phụ phốtpho giảm khi lượng chất hấp phụ tăng, giá trị qe của quá trình hấp phụ

phốtpho trên bentonit biến tính với tỉ lệ B90-La:P là 100:1, 230:1, 340:1 và 450:1 lần lượt là 9,67; 4,32; 2,95 và 2,24 mg/g. Hằng số tốc độ hấp phụ (k) tăng khi liều lượng dùng tăng và sắp sếp theo thứ tự: k(100:1) < k(230:1) < k(340:1) < k(450:1). Dung lượng hấp phụ phốtpho biểu kiến (qe) và hằng số tốc độ hấp phụ (k) trong nước hồ phú dưỡng thấp hơn so với dung dịch phốtpho tổng hợp. Sự giảm này là do ảnh hưởng của một số tác nhân khác có trong hồ Hoà Mục, chẳng hạn axit humic, axit fluvic,v.v. cạnh tranh hấp phụ với phốtpho hoà tan lên vật liệu bentonit biến tính.

3.7. XỬ LÝ HỒ HOÀ MỤC BẰNG VẬT LIỆU B90-La

Trong phần nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ phốtpho của vật liệu và khảo sát sự biến đổi một số tính chất lý hoá của hồ Hoà Mục trước và sau khi phun bentonit biến tính lantan trên toàn hồ.

3.7.1. Thời gian khảo sát

Các vị trí được theo dõi trong suốt thời gian từ tháng 4/2011 đến 12/2011. pH trung bình của nước là 8,8. Nồng độ PHT trong hồ Hoà Mục dao động trong khoảng 0,2 mg/l, thay đổi không đáng kể trong thời gian trước khi xử lý, do vậy nồng độ PHT là 0,2 mg/l dùng để tính toán lượng B90-La cần sử dụng. Trong môi trường pH trung tính, tỉ lệ B90-La:P là 230:1 được sử dụng. Nhưng pH trong hồ Hoà Mục cao, do vậy cần lượng B90-La cao hơn (tỉ lệ B90-La:P là 400:1). Hồ Hoà Mục chứa khoảng 1500 m3 nước thì lượng B90-La cần sử dụng là 120 kg.

Trước khi tiến hành phun, 120 kg B90-La được thêm vào 1000 lít nước, trộn đều trong một thùng lớn và bùn này được phun lên bề mặt nước trong toàn hồ Hoà Mục bằng cách sử dụng một máy bơm.

3.7.2. Đặc tính lý hoá của hồ Hoà Mục trước khi xử lý

3.7.2.1. Phân tích một số chỉ tiêu lý hoá

Khi phân tích, đánh giá chất lượng mẫu nước mặt, một số chỉ tiêu sinh hoá và hữu cơ cũng rất được quan tâm như: DO, COD, BOD, tổng nitơ (TN), tổng phốtpho (TP),v.v.. Ngoài ra một số ion chất dưỡng chất (chẳng hạn hợp chất của nitơ và phốtpho) là các chỉ tiêu hoá lý hoá trọng để đánh giá độ sạch của mẫu nước mặt. Kết quả phân tích được trình bày trong Bảng 3.36.

Bảng 3.36. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý hoá của nước hồ Hoà Mục

Chỉ tiêu

Đơn vị	Hồ Hoà Mục	Chỉ tiêu	Đơn vị	Hồ Hoà Mục
pH		8,85	TN	mg/l	12,27
COD	mg/l	51	TP	mg/l	0,394
BOD5	mg/l	16	N–NH4+	mg/l	5,74
DO	mg/l	1,86	N–NO3-	mg/l	0,709
Độ đục	NTU	86	N–NO2-	mg/l	0,292
Độ dẫn	mS/cm	0,37	3- P–PO4	mg/l	0,205

(Ngày 5/04/2011)

Từ Bảng 3.36 nhận thấy rằng, đa số các chỉ tiêu nằm trong giới hạn B1 của Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước mặt , nhưng có một số ít chỉ tiêu của nước hồ Hoà Mục vượt quá giới hạn này, chẳng hạn COD là 51 mg/l, lớn hơn nhiều (giới hạn B1 là 30 mg/l). Nồng độ các ion trình bày trong Bảng 3.36 cho thấy, chỉ có chỉ

tiêu NO3- là thấp hơn so với QCVN 08:2008/BTNMT. Còn các chỉ tiêu khác đều

lớn, đặc biệt là chỉ tiêu N–NH4+ lớn hơn rất nhiều (giới hạn B2 là 1 mg/l). Điều này cho thấy nguy cơ phú dưỡng ở nước hồ Hoà Mục xảy ra rất cao.

3.7.2.2. Nồng độ kim loại có trong nước và bùn đáy hồ Hoà Mục trước khi xử lý

Nồng độ các kim loại có trong nước hồ cũng là chỉ tiêu thường được sử dụng để đánh giá độ sạch, cũng như chất lượng của nước mặt. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong mẫu nước hồ Hoà Mục trước khi phun B90-La được thể hiện trong Bảng 3.37 cho thấy, hầu hết các chỉ tiêu kim loại có trong nước hồ Hoà Mục đều thấp hơn giới hạn cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT và TCVN 5942-95. Chỉ có hàm lượng Cd là cao hơn so với giới hạn cho phép (giới hạn B của TCVN 5942-95 là 0,01 mg/l).

Kết quả phân tích hàm lượng một số kim loại có trong lớp bùn đáy của hồ Hoà Mục trước khi xử lý bằng vật liệu B90-La được trình bày trong Bảng 3.38. So sánh hàm lượng kim loại trong Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng trầm tích thì hàm lượng kim loại trong lớp bùn đáy của hồ Hoà Mục thấp hơn nhiều.

Bảng 3.37. Hàm lượng kim loại có trong nước hồ Hoà Mục trước khi phun B90-La

Chỉ tiêu

Đơn vị	Nồng độ kim loại	Chỉ tiêu	Đơn vị	Nồng độ kim loại
La	mg/l	< 0,001	As	mg/l	0,001
Na	mg/l	25,67	Cr	mg/l	< 0,001
K	mg/l	12,52	Cu	mg/l	< 0,001
Ca	mg/l	40,70	Fe	mg/l	0,054
Mg	mg/l	7,93	Pb	mg/l	< 0,001
Ba	mg/l	0,003	Si	mg/l	< 0,01
Zn	mg/l	0,065	Al	mg/l	0,01
Ni	mg/l	0,039	Mn	mg/l	< 0,001
Cd	mg/l	0,031	(Ngày 5/04/2011)

Bảng 3.38. Hàm lượng một số kim loại có trong mẫu bùn đáy hồ Hoà Mục

Chỉ tiêu

Đơn vị	Nồng độ kim loại	Chỉ tiêu	Đơn vị	Nồng độ kim loại
Zn	mg/l	1,436	Fe	mg/l	19,563
Ni	mg/l	0,079	Pb	mg/l	0,194
Cd	mg/l	0,004	Ag	mg/l	0,015
As	mg/l	0,009	Al	mg/l	13,547
Cr	mg/l	0,251	Mn	mg/l	0,765
Cu	mg/l	0,093	Lượng tro	%	13,60

(Ngày 5/04/2011)

3.7.3. Đặc tính lý hoá của hồ Hoà Mục sau khi phun bằng B90-La

3.7.3.1. Chất dinh dưỡng

Sự biến đổi nồng độ PHT trong 12 ngày sau khi xử lý toàn hồ Hoà Mục bằng vật liệu bentonit biến tính lantan chỉ ra trong Hình 3.43.

Hình 3.43. Nồng độ PHT của khu vực xử lý và đốt chứng 2 ngày trước khi xử lý và 12 ngày sau khi xử lý: (♦) khu vực xử lý, (■) khu vực đối chứng.

Từ Hình 3.43 nhận thấy rằng, nồng độ PHT giảm 50,25% sau 24 giờ phun B90-La toàn hồ từ 0,205 mg/l xuống 0,102 mg/l. Sau 48 giờ, nồng độ PHT trong khu vực xử lý giảm 59,51% xuống còn 0,083 mg/l và sau đó tiếp tục giảm trong 10 ngày tiếp theo. Vào ngày thứ 12 sau khi phun B90-La thì nồng độ PHT giảm 80,98%, xuống còn 0,039 mg/l. Trong khi đó, nồng độ PHT trong khu vực đối chứng thay đổi không nhiều, vẫn ở mức cao (Phụ lục P21). Kết quả cho thấy sự khác biệt của nồng độ PHT trong khu vực xử lý và khu vực đối chứng sau 12 ngày xử lý. Quan sát thấy số lượng tảo trên bề mặt giảm và sau 12 ngày áp dụng, tảo vẫn chưa trở lại trạng thái cũ của nó. Sự biến đổi nồng độ PHT trong khu vực xử lý và khu vực đối chứng trong thời gian thử nghiệm từ 4/2011 đến 12/2011 được chỉ ra trong Hình 3.44.

Hình 3.44. Nồng độ PHT của khu vực xử lý và cột đối chứng trong thời gian thử nghiệm: (♦) khu vực xử lý, (■) khu vực đối chứng.

Từ kết quả chỉ ra trên Hình 3.44 cho thấy rằng, nồng độ PHT có xu hướng tăng lên từ ngày 40 sau khi phun B90-La. Điều này được giải thích do lượng mưa lớn xảy ra vào ngày thứ 35 của cuộc thử nghiệm, làm tăng lượng nước chảy tràn vào khu vực xử lý. Dẫn đến nồng độ PHT tăng lên trong khu vực xử lý (0,066 mg/l) và khu vực đối chứng (0,199 mg/l). Trong suốt thời gian các tháng khảo sát tiếp theo từ 17/5/2011 đến 12/2011, nồng độ PHT trong khu vực xử lý thay đổi không đáng kể, vẫn duy trì ở mức 0,03 mg/l. Trong thời gian từ 17/5/2011 (40 ngày sau khi xử lý) đến 15/11/2011 (222 ngày sau khi xử lý) nồng độ PHT trong khu vực đối chứng gần như không thay đổi (khoảng 0,19 mg/l). Sau 222, nồng độ PHT có xu hướng tăng lên trong khu vực đối chứng (0,226 mg/l). Nồng độ PHT trong khi vực xử lý vẫn duy trì ở mức 0,03 mg/l trong suốt những tháng mùa đông, thực tế tảo bắt

đầu chết khi nhiệt độ giảm xuống (khoảng 17oC) vào cuối tháng 12/2011. Nồng độ PHT trong khu vực đối chứng bắt đầu tăng vào mùa đông (nửa cuối tháng 11/2011), đến giữa tháng 12/2011 nồng độ PHT giữ ổn định ở mức 0,226 mg/l. Sự khác biệt nồng độ PHT trong khu vực xử lý và khu vực đối chứng là do B90-La đã hấp phụ các dạng ion phốtphat tồn tại trong nước hồ Hoà Mục và cố định trong cấu trúc, không phát sinh trở lại cột nước nên thuỷ sinh vật không thể hấp thu phát triển.

Sự biến đổi nồng độ TP có trong nước hồ Hoà Mục theo thời gian được chỉ ra trong Hình 3.45. So sánh với nồng độ PHT chỉ ra trong Hình 3.44, ta thấy nồng độ TP lớn hơn một ít so với PHT. Điều này có thể khẳng định, lượng phốtpho trong nước hồ Hoà Mục tồn tại chủ yếu dưới dạng anion phốtphat, các dạng tồn tại khác của phốtpho chiếm số lượng không đáng kể. Trong khu vực xử lý, nồng độ TP biến đổi tương tự như nồng độ PHT trong thời gian từ tháng 4/2011 đến 12/2011.

Hình 3.45. Biến đổi giá trị TP (mg/l) của khu vực xử lý và khu vực đối chứng trong thời gian thử nghiệm: (♦) khu vực xử lý, (■) khu vực đối chứng.

Cùng với phốtpho, nitơ cũng là yếu tố giới hạn quyết định đến sự phú dưỡng, mà ion amoni là một trong những tác nhân quan trọng. Hiện nay, có rất ít nghiên cứu về hàm lượng amoni trong nước hồ Hoà Mục. Kết quả xác định nồng độ amoni cho thấy, hầu hết lượng amoni trong hồ cao hơn rất nhiều so với Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước mặt (giớn hạn B2 của QCVN 08:2008/BTNMT, N–NH4+

≤ 1 mg/l). Sự biến đổi của nồng độ amoni trong hồ Hoà Mục trước và sau khi phun

B90-La chỉ ra trong Hình 3.46. Sau khi xử lý hồ bằng vật liệu B90-La ta thấy nồng độ amoni trong hồ giảm đáng kể, tuy nhiên vẫn còn một số thời điểm vượt quá giá trị quy định của Quy chuẩn Việt Nam. Trong khi đó ở trong khu vực đối chứng, nồng độ amoni ít thay đổi.

Hình 3.46. Biến đổi giá trị N-NH4+ (mg/l) của khu vực xử lý và khu vực đối chứng trong thời gian thử nghiệm: (♦) khu vực xử lý, (■) khu vực đối chứng.

- -

Bên cạnh ion amoni, nitrat cũng là nhận tố quan trọng của yếu tố nitơ có khả năng gây ra sự phú dưỡng ở thuỷ vực. Sự biến đổi nồng độ nitrat của nước hồ Hoà Mục theo thời gian khảo sát chỉ ra trong Hình 3.47. Nồng độ nitrat khác nhau đáng kể trong cả khu vực xử lý và khu vực đối chứng từ tháng 4/2011 đến 12/2011, mặc dù vậy cả 2 khu vực cho thấy xu hướng tăng – giảm xảy ra tương tự nhau. Nồng độ nitrat tăng lên một ít trong cả 2 khu vực do xảy ra hiện tương mưa lớn xảy ra ở ngày thứ 35. Trong những ngày khảo sát tiếp theo, nồng độ nitrat ít thay đổi, ở mức 0,29 mg/l (N–NO3 ) đối với khu vực xử lý và 0,63 mg/l (N–NO3 ) đối với khu vực đối chứng. Tuy nhiên, nồng độ nitrat có xu hướng tăng khi nhiệt độ nước giảm từ ngày 15/11/2011 (222 ngày sau khi xử lý), trong khi đó nồng độ nitrat ít thay đổi trong khu vực xử lý trong thời gian này. Điều này cũng khẳng định thêm, B90-La không chỉ hấp phụ phốtpho có trong nước hồ Hoà Mục mà còn có hiệu quả hấp phụ và kéo tế tảo và tảo lam xuống lớp bùn đáy, giữ chặt không cho chúng quay trở lại cột nước.

Hình 3.47. Biến đổi giá trị N–NO3- (mg/l) của khu vực xử lý và khu vực đối chứng trong thời gian thử nghiệm: (♦) khu vực xử lý, (■) khu vực đối chứng.