Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:154

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm chế tạo được vật liệu Fe0 nano có đặc điểm, tính chất phù hợp, dễ bảo quản và ứng dụng trong xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước; đánh giá được hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước bằng vật liệu Fe0 nano so với xử lý riêng nitrat và photphat; xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước từ đó tìm ra điều kiện phù hợp cho việc ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ NGUYỄN XUÂN HUÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU Fe0 NANO ĐỂ XỬ LÝ KẾT HỢP NITRAT VÀ PHOTPHAT TRONG NƢỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội - 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ NGUYỄN XUÂN HUÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU Fe0 NANO ĐỂ XỬ LÝ KẾT HỢP NITRAT VÀ PHOTPHAT TRONG NƢỚC Chuyên ngành: Môi trƣờng đất và nƣớc Mã số: 9440301.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Đức Hà Nội - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn. Các số liệu và kết quả đƣợc đƣa ra trong luận án là trung thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng. Một số kết quả đã đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành phù hợp với qui định hiện hành. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này và các kết quả nghiên cứu trong luận án của mình. Tác giả luận án Nguyễn Xuân Huân
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án tiến sĩ này, trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng nhất đến thầy giáo PGS.TS. Lê Đức, giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, người đã tận tình hướng dẫn, góp ý, chỉ bảo và động viên tôi trong suốt thời gian học và thực hiện luận án tiến sĩ. Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Môi trường, Phòng thí nghiệm Bộ môn Tài nguyên và Môi trường đất, Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho việc triển khai thí nghiệm và phân tích số liệu cũng như thời gian làm việc để tôi có thể hoàn thành luận án tiến sĩ này. Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đã tận tình giảng dạy và truyền thụ những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập để có thể hoàn thành luận án tiến sĩ này. Tôi xin chân thành cảm ơn đến các anh, chị, em và bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án tiến sĩ Những lời cảm ơn sau cùng xin dành cho bố, mẹ, vợ cùng các con và anh chị em trong gia đình đã hết lòng quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành được luận án tiến sĩ này. Hà Nội, Ngày tháng năm 2020
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 7 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 12 1.1. Ô NHIỄM NITRAT, PHOTPHAT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ......12 1.1.1. Nguồn gốc, tính chất và chuyển hóa của nitrat, photphat........................12 1.1.2. Ô nhiễm nitrat, photphat trong nƣớc .......................................................14 1.1.3. Ảnh hƣởng của nitrat, photphat đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời 18 1.1.4. Phƣơng pháp xử lý nitrat, photphat trong nƣớc .......................................20 1.2. VẬT LIỆU NANO, ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA Fe0 NANO VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG .............................................................27 1.2.1. Khái niệm vật liệu nano ...........................................................................27 1.2.2. Tính chất của vật liệu nano ......................................................................28 1.2.3. Các phƣơng pháp chế tạo vật liệu nano ...................................................29 1.2.4. Đặc điểm, tính chất của Fe0 nano ............................................................37 1.2.5. Một số ứng dụng trong xử lý môi trƣờng của Fe0 nano ...........................39 1.3. THỰC TRẠNG SẢN XUẤT BIA VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG NƢỚC .48 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 52 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................52 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................52 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................53 2.3.1. Phƣơng pháp điều chế vật liệu Fe0 nano..................................................53 2.3.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm, tính chất của vật liệu Fe0 nano ...........55 2.3.3. Phƣơng pháp xác định hiệu quả xử lý riêng nitrat bằng liệu Fe0 nano ....55 2.3.4. Phƣơng pháp xác định hiệu quả xử lý riêng photphat bằng Fe0 nano .....56 2.3.5. Nghiên cứu xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng Fe0 nano ...................57 2.3.6. Nghiên cứu ảnh hƣởng của Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+ đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng vật liệu Fe0 nano .................................59 2.3.7. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano ....................................59 2.3.8. Nghiên cứu ảnh hƣởng của cách thức điều chỉnh pH đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng vật liệu Fe0 nano ...........................60 2.3.9. Phƣơng pháp xác định một số chỉ tiêu cơ bản của nƣớc .........................61 2.3.10. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm nâng cao hiệu quả xử lý N và P trong nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội bằng vật liệu Fe0 nano ......................................61 2.3.11. Phƣơng pháp thống kê và xử lý số liệu .................................................61 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 63 3.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU Fe0 NANO .............63 3.1.1. Kết quả nghiên cứu phổ nhiễu xạ tia X của Fe0 nano ..............................63 1
3.1.2. Kết quả chụp ảnh SEM, TEM vật liệu Fe0 nano .....................................65 3.1.3. Kết quả xác định diện tích bề mặt ...........................................................68 3.1.4. Xác định thế zeta của Fe0 nano ................................................................70 3.2. HIỆU QUẢ XỬ LÝ RIÊNG NITRAT, PHOTPHAT BẰNG Fe0 NANO ....72 3.2.1. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý riêng nitrat ........................72 3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý riêng nitrat ..73 3.2.3. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý riêng photphat ..................74 3.2.4. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý riêng photphat ............................75 3.3. HIỆU QUẢ CỦA VIỆC XỬ LÝ KẾT HỢP NITRAT, PHOTPHAT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ ...................................78 3.3.1. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat 78 3.3.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat ..........80 3.3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ Fe0 nano sử dụng đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat ...............................................................................................82 3.3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ nitrat và photphat đầu vào đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng Fe0 nano...........................................................83 3.3.5. Ảnh hƣởng của Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+ đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano ....................................................................85 3.3.6. Ảnh hƣởng của nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano ...................................................90 3.3.7. Ảnh hƣởng của các loại axit khác nhau sử dụng để điều chỉnh pH đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng Fe0 nano................93 3.4. ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CÁC NGUỒN NƢỚC THẢI TẠI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI HIỆN TẠI ............................................................................................................101 3.4.1. Một số kết quả về hoạt động sản xuất của nhà máy bia Hà Nội ............101 3.4.2. Tính chất nƣớc thải sinh hoạt tại nhà máy bia Hà Nội ..........................113 3.4.3. Tính chất nƣớc thải sản xuất tại nhà máy bia Hà Nội ...........................114 3.4.4. Hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội .................115 3.5. HIỆN TRẠNG CHẤT LƢỢNG NƢỚC MẶT TẠI ĐIỂM TIẾP NHẬN NƢỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI ............................................................119 3.6. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ N VÀ P TRONG NƢỚC THẢI NHÀ MÁY BIA HÀ NỘI BẰNG Fe0 NANO ..............121 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 126 KẾT LUẬN .........................................................................................................126 KHUYẾN NGHỊ .................................................................................................127 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................................................... 128 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 142 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng BET (Brunauer Emmett Teillor): Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt BOD5 (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxi sinh hóa COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxi hóa học DO (Dissolved Oxygen): Oxi hòa tan Fe0 nano: Sắt hóa trị (0) và kích thƣớc nano mét Fe0 micro: Sắt hóa trị (0) và kích thƣớc micro mét FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy): Quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier IEP (Isoelectric Point): Điểm đẳng điện NTS: Nitơ tổng số nZVI: Sắt hóa trị (0) và kích thƣớc nano mét ppm: một phần triệu PAA: Polyacrylamid QCVN: Quy chuẩn Việt Nam QĐ: Quyết định RNIP (Reactive Nanoscale Iron Particles): Những hạt sắt có kích thƣớc nano mét dễ dàng tham gia phản ứng hóa học SEM: Kính hiển vi điển tử quét TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TSS: Tổng chất rắn lơ lửng UBND: Ủy ban nhân dân XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy): Phổ kế quang điện tử tia X XRD (X-Ray Diffraction): Nhiễu xạ tia X ATP (Adenosine Triphosphate ): là 1 hợp chất giàu năng lƣợng sinh hóa học ADP (Adenosine Diphosphat): Đƣợc hình thành từ ATP sau bị đứt một liên kết cao năng, giải phóng một gốc photphat để cung cấp năng lƣợng. AMP (Adenosine Monophosphate): là một nuclêotit bao gồm một nhóm photphat 3
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tích số tan của một số hợp chất photphat với canxi, sắt, nhôm ở 250C............. 25 Bảng 3.1. Số liệu về lƣợng nitrat xử lý trên 1g vật liệu Fe0 nano và hiệu suất xử lý nitrat khi thay đổi nồng độ nitrat và photphat ban đầu ........................................................................ 83 Bảng 3.2. Số liệu về nồng độ photphat sau xử lý và tính toán số liệu thiết lập phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .............................................................................................. 83 Bảng 3.3. Nhu cầu năng lƣợng và nhiên liệu ..................................................................... 104 Bảng 3.4. Nhu cầu về nguyên liệu, vật liệu ....................................................................... 104 Bảng 3.5. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tại nhà máy bia Hà Nội ...... 113 Bảng 3.6. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải sản xuất tại nhà máy bia Hà Nội ....... 114 Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội qua từng công đoạn xử lý ....... 115 Bảng 3.8. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc mặt tại điểm tiếp nhận ............................... 119 Bảng PL1. Nồng độ nitrat sau xử lý và hiệu suất xử lý theo thời gian .............................. 142 Bảng PL2. Nồng độ nitrat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các pH khác nhau .................... 142 Bảng PL3. Nồng độ photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý theo thời gian ........................ 143 Bảng PL4. Nồng độ photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các pH khác nhau ............... 143 Bảng PL5. Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý kết hợp nitrat và photphat theo thời gian ..................................................................................................................... 144 Bảng PL6. Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý và hiệu suất kết hợp xử lý nitrat và photphat theo pH ............................................................................................................................... 144 Bảng PL7. Ảnh hƣởng của DO đến hiệu quả xử lý nitrat bởi Fe0 nano theo pH............... 144 Bảng PL8. Ảnh hƣởng của DO đến hiệu quả xử lý photphat bởi Fe0 nano theo pH ......... 145 Bảng PL9. Nồng độ N-NO3- còn lại sau xử lý khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau ... 146 Bảng PL10. Nồng độ N-NH4+ tạo thành sau xử lý khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau .................................................................................................................................... 146 Bảng PL11. Nồng độ N-NO2- tạo thành sau xử lý khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau .................................................................................................................................... 146 Bảng PL12. Nồng độ N mất đi ở dạng khí sau xử lý khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau .................................................................................................................................... 147 Bảng PL13. Nồng độ N bị vật liệu hấp phụ sau xử lý khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau .................................................................................................................................... 147 Bảng PL14. Nồng độ N và P còn lại sau xử lý khi bổ sung Fe0 nano tại bể điều hòa ....... 148 Bảng PL15. Nồng độ N và P còn lại sau xử lý khi bổ sung Fe0 nano tại bể yếm khí ........ 148 Bảng PL16. Nồng độ N và P còn lại sau xử lý khi bổ sung Fe0 nano tại bể hiếu khí ........ 149 Bảng PL17. Nồng độ N và P còn lại sau xử lý khi bổ sung Fe0 nano tại bể lắng .............. 149 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Chu trình N trong tự nhiên .................................................................................. 12 Hình 1.2. Chu trình P trong tự nhiên .................................................................................. 13 Hình 1.3. Cấu trúc lõi vỏ của hạt Fe0 nano .......................................................................... 37 Hình 2.1. Sản phẩm vật liệu Fe0 nano sau chế tạo và bảo quản ở điều kiện thƣờng ........... 54 Hình 3.1. Phổ nhiễu xạ tia X của Fe0 nano .......................................................................... 64 Hình 3.2. Ảnh nhiễu xạ tia X mẫu sắt nano điều chế bởi Yuan-Pang Sun và cộng sự ........ 65 Hình 3.3. Ảnh SEM vật liệu Fe0 nano ................................................................................. 66 Hình 3.4. Ảnh TEM vật liệu Fe0 nano ................................................................................. 66 Hình 3.5. Phổ FT-IR của mẫu Fe0 nano đƣợc bọc bởi PAA và mẫu PAA .......................... 67 Hình 3.6. Kết quả phân tích diện tích bề mặt Fe0 nano bằng phƣơng pháp BET ................ 69 Hình 3.7. Thế zeta của Fe0 nano theo pH ............................................................................ 71 Hình 3.8. Nồng độ nitrat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các thời gian khác nhau ............... 72 Hình 3.9. Nồng độ nitrat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các pH khác nhau ........................ 73 Hình 3.10. Nồng độ photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các thời gian khác nhau........ 75 Hình 3.11. Nồng độ photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý ở các pH khác nhau ................. 76 Hình 3.12. Cơ chế xử lý photphat bằng Fe0 nano phụ thuộc vào pH .................................. 77 Hình 3.13. Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý kết hợp nitrat và photphat theo thời gian ....................................................................................................................... 78 Hình 3.14. So sánh hiệu quả xử lý kết hợp với xử lý riêng nitrat và photphat .................... 79 Hình 3.15. Cơ chế kết hợp xử lý nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano ........................ 80 Hình 3.16. Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý và hiệu suất kết hợp xử lý nitrat và photphat theo pH ................................................................................................................................. 81 Hình 3.17. So sánh hiệu quả xử lý kết hợp với xử lý riêng nitrat và photphat theo pH ...... 81 Hình 3.18. Nồng độ nitrat và photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý kết hợp nitrat và photphat theo nồng độ Fe0 sử dụng...................................................................................... 82 Hình 3.19. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir photphat của vật liệu Fe0 nano ............... 84 Hình 3.20. Nồng độ nitrat, photphat sau xử lý và hiệu suất xử lý kết hợp khi thay đổi nồng độ nitrat và photphat ban đầu ............................................................................................... 84 Hình 3.21. Ảnh hƣởng của Cu2+ đến hiệu quả xử lý nitrat và photphat với nồng độ nitrat và photphat ban đầu là 50 mg/L ............................................................................................... 86 5
Hình 3.22. Ảnh hƣởng của Pb2+, Cd2+ đến hiệu quả xử lý nitrat và photphat với nồng độ nitrat và photphat ban đầu là 50 mg/L ................................................................................. 88 Hình 3.23. Ảnh hƣởng của Zn2+ đến hiệu quả xử lý nitrat và photphat với nồng độ nitrat và photphat ban đầu là 50 mg/L ............................................................................................... 89 Hình 3.24. Ảnh hƣởng của DO đến hiệu quả xử lý nitrat bởi Fe0 nano theo pH ................. 90 Hình 3.25. Ảnh hƣởng của DO đến hiệu quả xử lý photphat bởi Fe0 nano theo pH ........... 92 Hình 3.26. Nồng độ N-NO3- còn lại sau xử lý ..................................................................... 93 Hình 3.27. Nồng độ N-NH4+ tạo thành sau xử lý ................................................................ 94 Hình 3.28. Nồng độ N-NO2- tạo thành sau xử lý ................................................................. 95 Hình 3.29. N mất đi ở dạng khí sau xử lý ............................................................................ 96 Hình 3.30. N bị vật liệu hấp phụ sau xử lý .......................................................................... 97 Hình 3.31. So sánh hiệu suất xử lý nitrat khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau ....... 98 Hình 3.32. So sánh hiệu suất xử lý photphat khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau .. 98 Hình 3.33. So sánh hiệu suất loại bỏ N khi điều chỉnh pH bằng các axit khác nhau ......... 99 Hình 3.34. Sơ đồ quy trình sản xuất bia ............................................................................ 103 Hình 3.35. Sơ đồ thu gom và thoát nƣớc thải của nhà máy bia Hà Nội ............................ 106 Hình 3.36. Quy trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng bể phốt 3 ngăn ................................ 106 Hình 3.37. Nguyên lý hoạt động của bể phốt tự hoại 3 ngăn ............................................ 106 Hình 3.38. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy bia Hà Nội ............................. 108 Hình 3.39. Diễn biến các dạng N qua các công đoạn xử lý ............................................... 117 Hình 3.40. Diễn biến các dạng P qua các công đoạn xử lý................................................ 117 Hình 3.41. Hiệu quả xử lý N và P khi bổ sung Fe0 nano tại bể điều hòa.......................... 121 Hình 3.42. Hiệu quả xử lý N và P khi bổ sung Fe0 nano tại bể yếm khí .......................... 122 Hình 3.43. Hiệu quả xử lý N và P khi bổ sung Fe0 nano tại bể hiếu khí .......................... 123 Hình 3.44. Hiệu quả xử lý N và P khi bổ sung Fe0 nano tại bể lắng ................................. 124 6
MỞ ĐẦU Quá trình phát triển kinh tế-xã hội trong thời gian qua đã góp phần nâng cao đáng kể chất lƣợng sống của ngƣời dân. Tuy nhiên, đi kèm với đó là những áp lực không nhỏ tác động lên môi trƣờng, đặc biệt là đối với môi trƣờng nƣớc. Sử dụng hợp lý tài nguyên nƣớc nói chung và nƣớc sinh hoạt nói riêng đang là một vấn đề toàn xã hội quan tâm khi mà tình hình ô nhiễm nguồn nƣớc bởi nitơ (N) và photpho (P) ngày càng nghiêm trọng. N và P là hai nguyên tố cơ bản của sự sống, có mặt ở tất cả các hoạt động liên quan đến sự sống và trong rất nhiều ngành nghề sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. N và P là thành phần dinh dƣỡng quan trọng trong sự sinh trƣởng và phát triển của các loài sinh vật nhƣng khi sự xuất hiện với một hàm lƣợng lớn trong nƣớc thải thì chúng lại là đối tƣợng gây ô nhiễm khá nghiêm trọng cho môi trƣờng. Khi thải 1 kg N và P vào môi trƣờng nƣớc thì tƣơng ứng sẽ tạo ra 20 và 138 kg COD dƣới dạng tảo chết [3]. Nguyên nhân chủ yếu làm tăng hàm lƣợng các chất ô nhiễm chứa N và P trong nƣớc mặt là các nguồn chất thải sinh hoạt của con ngƣời, động vật và các trang trại chăn nuôi gia súc, chất thải công nghiệp hoặc từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và sản xuất bia [11, 29]. Nitrat và photphat là hai dạng tồn tại chính của chu trình N và P trong tự nhiên. Tình hình ô nhiễm nitrat và photphat trong hệ thống nƣớc mặt và nƣớc ngầm hiện đang ngày càng nghiêm trọng. Nƣớc bị ô nhiễm nitrat và photphat có thể gây hại cho sức khỏe của con ngƣời khi sử dụng cho mục đích ăn uống hay sinh hoạt. Ngoài ra, hàm lƣợng nitrat và photphat quá cao trong nƣớc còn gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng nguồn nƣớc, tác động xấu tới hệ thủy sinh vật cũng nhƣ cảnh quan, gây mùi hôi thối ảnh hƣởng đến mục đích sử dụng của các thủy vực. Việc loại bỏ nitrat và photphat trong nƣớc thải của các khu đô thị, nhà máy hay xí nghiệp là vô cùng cần thiết và cấp bách vì chúng đƣợc coi là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm N và P trong nƣớc. Để xử lý nitrat và photphat trong nƣớc đã có nhiều nghiên cứu với các giải pháp công nghệ khác nhau đƣợc tiến hành. Phƣơng pháp ứng dụng công nghệ nano đã và đang đƣợc các nhà nghiên cứu đƣa vào xử lý môi trƣờng bởi những tiện ích đáng kể của nó. Công nghệ nano thƣờng đƣợc nói đến nhƣ một cuộc cách mạng 7
trong lĩnh cực công nghệ mới. Đặc biệt là lĩnh vực y học và môi trƣờng, các nano có thể là chất dẫn truyền thuốc, là chất xử lý ô nhiễm môi trƣờng [100]. Trong công nghệ nano thì sắt có hóa trị 0 và kích thƣớc nano (Fe0 nano) đƣợc các nhà khoa học quan tâm lựa chọn nhiều trong ứng dụng xử lý ô nhiễm môi trƣờng nhƣ: xử lý nƣớc thải có chứa các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật trong đất và nƣớc [8, 14, 17, 28, 50, 64, 73, 83, 84]. Theo các tài liệu này Fe0 nano hoàn toàn không độc và an toàn với môi trƣờng, việc sử dụng Fe0 nano trong xử lý ô nhiễm môi trƣờng đạt hiệu suất rất cao [19, 51, 56, 95, 105] . Fe0 nano trong điều kiện môi trƣờng bình thƣờng có thể đóng vai trò là một chất cho electron (chất khử) để khử nitrat và sau đó biến đổi thành vật liệu có cấu trúc lõi vỏ để hấp phụ photphat. Hơn nữa, Fe0 nano còn là vật liệu có thể điều chế bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau với giá thành hợp lý, dễ chế tạo, dễ dàng biến tính để nâng cao hiệu suất xử lý. Sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp chế biến thực phẩm sử dụng lƣợng nƣớc lớn và tạo ra một lƣợng lớn nƣớc thải. Nƣớc thải của nhà máy bia có hàm lƣợng chất hữu cơ dễ phân huỷ cao có thể gây ảnh hƣởng nghiêm trọng cho con ngƣời, môi trƣờng và sinh vật thủy sinh nếu không đƣợc xử lý đúng cách [70]. Do đó, việc xử lý và xử lý an toàn nƣớc thải là rất quan trọng trong việc vận hành các nhà máy bia [81]. Phƣơng pháp xử lý truyền thống tại các nhà máy bia nhƣ đông tụ/keo tụ, ly tâm và tách lắng trọng lực có những hạn chế nhất định trong việc xử lý COD và các hợp chất chứa N, P. Theo Guida và cộng sự (2007), các phƣơng pháp này có hiệu quả xử lý thấp, chi phí vận hành cao, hệ thống xử lý lớn và tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp [36, 41]. Nhà máy bia Hà Nội tại Hƣng Yên có công suất 50 triệu lít/năm, với lƣu lƣợng xả nƣớc thải khoảng 750 m3/ngày đêm. Hệ thống xử lý nƣớc thải hiện tại của nhà máy mới chỉ đáp ứng theo tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, cột B đối với N và P-Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp. Theo Quyết định số 28/2017/ QĐ-UBND ngày 05/12/2017 của UBND tỉnh Hƣng Yên về công tác bảo vệ môi trƣờng trên địa bàn tỉnh thì các khu sản xuất, kinh doanh, dịch vụ phải có hệ thống thu gom và xử lý nƣớc thải đạt giá trị giới hạn 8
quy định tại Cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Để đạt đƣợc điều này, cần phải có biện pháp phù hợp cho việc tăng cƣờng hiệu quả xử lý nƣớc thải của nhà máy bia. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu Fe0 nano trong việc xử lý kết hợp nitrat và photphat cho thấy có nhiều ƣu điểm, đặc biệt trong việc xử lý nƣớc nhằm đạt những tiêu chuẩn cao (Cột A) theo tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Trên cơ sở những vấn đề đặt ra ở trên, đề tài luận án “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc” đã đƣợc lựa chọn nhằm tìm các giải pháp xử lý các nguồn nƣớc thải chứa nitrat và photphat. Đây là công trình nghiên cứu có triển vọng thực tiễn cao, tiếp nhận đƣợc công nghệ tiên tiến, đóng góp một phần cơ sở khoa học cho việc nâng cao hiệu quả xử lý nitrat và photphat trong nƣớc thải nói chung và nƣớc thải nhà máy bia nói riêng góp phần vào sự nghiệp bảo vệ môi trƣờng. Mục tiêu của nghiên cứu: 1. Chế tạo đƣợc vật liệu Fe0 nano có đặc điểm, tính chất phù hợp, dễ bảo quản và ứng dụng trong xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc. 2. Đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng vật liệu Fe0 nano so với xử lý riêng nitrat và photphat. Xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc từ đó tìm ra điều kiện phù hợp cho việc ứng dụng vật liệu Fe0 nano để xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc. 3. Khảo sát đƣợc tính chất nƣớc thải của nhà máy bia Hà Nội tại Hƣng Yên và hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải hiện có từ đó thử nghiệm ứng dụng vật liệu Fe0 nano để nâng cao hiệu quả xử lý N và P. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án: - Để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu của luận án, đối tƣợng nghiên cứu trƣớc tiên là các mẫu nƣớc đƣợc gây nhiễm nitrat và photphat nhân tạo từ các hóa chất 9
tinh khiết hóa học là KNO3 và KH2PO4 để có thể dễ dàng điều chỉnh các nồng độ khác nhau và chứng minh đƣợc cơ chế của việc xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng Fe0 nano mà không chịu tác động từ các yếu tố khác. Từ các mẫu nƣớc đã đƣợc gây nhiễm nhân tạo, nghiên cứu đã bổ sung, thay đổi từng các yếu tố có thể gây ảnh hƣởng đến hiệu quả của việc xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng Fe0 nano để tìm ra điều kiện phù hợp cho việc kết hợp xử lý. Sau đó đối tƣợng nghiên cứu tiếp theo đƣợc lựa chọn là nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội để thử nghiệm nâng cao hiệu quả xử lý N và P của hệ thống xử lý nƣớc thải hiện tại của nhà máy. - Phạm vi nghiên cứu của luận án ở quy mô trong phòng thí nghiệm cho cả nghiên cứu cơ bản trên nền mẫu gây nhiễm nhân tạo và thử nghiệm ứng dụng với nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội. Nội dung nghiên cứu của luận án: 1. Nghiên cứu điều chế vật liệu Fe0 nano có thể bảo quản ở điều kiện tự nhiên và xác định đặc điểm, tính chất của vật liệu; 2. Nghiên cứu hiệu quả xử lý riêng nitrat và riêng photphat bằng vật liệu Fe0 nano; 3. Nghiên cứu hiệu quả xử lý kết hợp nitrat và photphat bằng Fe0 nano và ảnh hƣởng của các yếu tố (thời gian, pH, nồng độ Fe0 nano sử dụng, nồng độ nitrat và photphat ban đầu, nồng độ của Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+, DO và cách thức điều chỉnh pH) đến hiệu quả xử lý; 4. Khảo sát đƣợc tính chất các nguồn nƣớc thải tại nhà máy bia Hà Nội và hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải hiện tại; 5. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nitrat và photphat trong nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội bằng Fe0 nano. 10
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án: 1. Đề tài đã làm rõ hơn cơ sở khoa học về cơ chế kết hợp xử lý nitrat và photphat bằng vật liệu Fe0 nano, đồng thời góp phần tiếp cận hƣớng nghiên cứu mới trong việc xử lý nitrat và photphat trong môi trƣờng; 2. Các số liệu thu đƣợc có thể mở ra một hƣớng mới cho việc nâng cao hiệu quả xử lý N và P có trong nƣớc thải của các nhà máy nhằm đáp ứng yêu cầu nƣớc thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại A về tổng N và tổng P theo tiêu chuẩn QCVN 40:2011/ BTNMT. 3. Các kết quả đạt đƣợc của đề tài, góp một phần nhỏ vào phục vụ nghiên cứu, giảng dạy và ứng dụng công nghệ xử lý ô nhiễm môi trƣờng. Những đóng góp mới của luận án: 1. Đã xác định đƣợc hiệu quả của việc xử lý kết hợp nitrat và photphat trong nƣớc bằng vật liệu Fe0 nano không giảm nhiều so với xử lý riêng nitrat và photphat. Đã tìm đƣợc điều kiện phù hợp để xử lý N và P trong nƣớc bằng vật liệu Fe0 nano. 2. Đã tìm ra giải pháp ứng dụng vật liệu Fe0 nano vào nâng cao hiệu quả xử lý N và P trong nƣớc thải nhà máy bia Hà Nội, giúp nƣớc thải sau xử lý có nồng độ N và P đạt tiêu chuẩn tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A). 11
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Ô NHIỄM NITRAT, PHOTPHAT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ 1.1.1. Nguồn gốc, tính chất và chuyển hóa của nitrat, photphat N là một loại khí chiếm tới 78% bầu khí quyển và rất cần thiết cho sự sống. Nitrat (NO3-) đƣợc tạo thành tự nhiên từ N trong lòng đất. Cây trồng hấp thụ càng nhiều N thì năng xuất của mùa màng càng cao. Quá trình hình thành nitrat là một giai đoạn không thể thiếu trong vòng tuần hoàn của N trong tự nhiên. Thực phẩm và đồ uống có chứa một hàm lƣợng nitrat thấp thì không có hại cho sức khỏe. Cây cối hấp thụ nitrat trong đất để lấy dƣỡng chất và có thể sẽ tạo một dƣ lƣợng nhỏ trong lá và quả. Do tính linh động cao, nitrat dễ dàng thấm vào nguồn nƣớc ngầm. Nếu con ngƣời và gia súc uống phải nƣớc có nhiều nitrat sẽ dễ bị mắc các chứng bệnh về máu, đặc biệt là đối với trẻ nhỏ. Nitrat hình thành khi vi sinh vật chuyển hóa phân bón, phân hủy xác động thực vật. Nếu cây cối không kịp hấp thụ hết lƣợng nitrat này thì nƣớc mƣa và nƣớc tƣới sẽ làm cho nó ngấm vào lòng đất, làm ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm [67]. Con ngƣời là đối tƣợng chính tạo ra nguồn ô nhiễm nitrat lớn nhất thông qua các hoạt động nông nghiệp nhƣ: sử dụng phân bón hóa học, chăn nuôi, nƣớc thải không qua xử lý hoặc xử lý không đạt tiêu chuẩn cho phép. Hình 1.1. Chu trình N trong tự nhiên [3] 12
Photphat đƣợc hình thành tự nhiên từ nguyên tử P trong môi trƣờng nƣớc, P là nguyên tố rất quan trọng đối với sinh vật. Chúng có mặt trong thành phần ATP, ADP, AMP, trong phospholipit, trong axit nucleic. Chính vì thế, P rất cần thiết cho sinh vật. Trong môi trƣờng nƣớc, P tồn tại ở các dạng: H2PO4-, HPO42-, PO43-, dạng polymetaphotphat nhƣ: (NaPO3)6 và P hữu cơ. Trong môi trƣờng tự nhiên, quá trình trao đổi, hoà tan photphat từ dạng kết tủa hoặc phức bền diễn ra từ từ, quá trình tiêu thụ photphat diễn ra cân bằng tạo sự phát triển ổn định cho hệ sinh vật. Tuy nhiên khi lƣợng photphat quá dƣ do nƣớc thải mang đến gây hiện tƣợng phú dƣỡng ở các lƣu vực [34]. Lƣợng photphat trong hệ sinh thái nƣớc và sinh vật trên cạn không đủ cung cấp dinh dƣỡng cho các thực vật. Sự thiếu hụt này đƣợc bổ sung bởi các hoạt động nhân tạo nhƣ việc sản xuất các phân bón photphat từ các quặng photphat (superphotphat, đisuperphotphat, N, P, K...). Lƣợng P dƣ trong phân bón thấm qua đất, qua sông ra biển và lắng ở đó. Trong nƣớc mƣa nồng độ P có từ 10-100 mg/m3. Nguồn phát sinh photphat bao gồm: trong tự nhiên; sản xuất bom, đạn; sản xuất hóa chất, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật; chất thải, các chất bài tiết của động vật; trong bùn thải của hệ thống xử lý nƣớc thải…[3]. Hình 1.2. Chu trình P trong tự nhiên [3] 13
1.1.2. Ô nhiễm nitrat, photphat trong nƣớc Theo báo cáo hiện trạng môi trƣờng Quốc gia năm 2016, môi trƣờng nƣớc khu vực đô thị đang chịu sức ép rất lớn từ các nguồn thải từ các hoạt động sinh hoạt của ngƣời dân và các hoạt động phát triển kinh tế, điển hình là nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải y tế và nƣớc thải của các cơ sở sản xuất công nghiệp, dịch vụ. Tỷ lệ phần trăm lƣợng nƣớc thải đƣợc xử lý còn khá thấp đã ảnh hƣởng lớn đến hiện trạng chất lƣợng môi trƣờng nƣớc ở đô thị. Tại các sông chảy qua khu vực đô thị, chất lƣợng nƣớc một số đoạn sông đã bị suy giảm. Đối với những sông có lƣu lƣợng nƣớc lớn, khả năng tự làm sạch tốt, chất lƣợng nƣớc sông khá ổn định, điển hình nhƣ sông Hồng, sông Thái Bình, sông Đồng Nai. Đối với những sông có lƣu lƣợng nƣớc nhỏ hơn, khả năng phục hồi hạn chế, chất lƣợng nƣớc bị suy giảm đáng kể ở các khu vực chảy qua nội thành, nội thị, điển hình nhƣ sông Nhuệ, sông Cầu, sông Sài Gòn... Trên cùng một lƣu vực sông, những đoạn chảy qua các đô thị lớn có chất lƣợng nƣớc bị suy giảm rõ rệt so với các đoạn sông chảy qua các đô thị nhỏ. Nƣớc mặt ở các sông, hồ, kênh, mƣơng nội thành, nội thị hầu hết đã bị ô nhiễm. Mặc dù đã có những nỗ lực cải thiện thông qua các dự án cải tạo nhƣng ô nhiễm nƣớc mặt tại các khu vực này vẫn đang là vấn đề nổi cộm tại hầu hết các đô thị hiện nay. Tại nhiều đô thị, các kênh, mƣơng, hồ nội thành đã trở thành nơi chứa nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải sản xuất, điển hình nhƣ tại Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh. Ô nhiễm nƣớc mặt trong khu vực nội thành xảy ra không chỉ ở các thành phố lớn mà tại các đô thị nhỏ, đây cũng đang là vấn đề nổi cộm ở nhiều địa phƣơng. Vấn đề ô nhiễm chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dƣỡng (N, P) dẫn đến làm phú dƣỡng các ao hồ đô thị gây ô nhiễm môi trƣờng và mất cảnh quan đô thị [2]. Phú dưỡng (eutrophication) là hiện tƣợng hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng, đặc biệt là N, P tăng quá cao trong nƣớc ở các thủy vực, gây ra sự phát triển bùng nổ của các loài tảo, tạo ra những biến động lớn trong hệ sinh thái nƣớc, làm cho chất lƣợng nƣớc bị suy giảm. Hiện tƣợng phú dƣỡng có thể xảy ra qua 4 giai đoạn: giai đoạn 1- ô nhiễm gia tăng, giai đoạn 2-rong, tảo phát triển, giai đoạn 3-phân hủy hiếu khí, giai đoạn 4-phân hủy kị khí. 14
Cơ sở sinh hóa cho rong tảo phát triển mạnh trong môi trƣờng nƣớc có nồng độ N và P cao là phản ứng quang hóa. Quang năng đƣợc chuyển hóa thành hóa năng để thực hiện phản ứng quang hóa từ CO2 và H2O. Cacbon vô cơ chuyển hóa thành cacbon hữu cơ (gluco), sau đó chuyển thành phân tử của tế bào. Thành phần chủ yếu của rong, tảo, cây xanh là C, H, O. Phản ứng quang hóa của thực vật phù du xảy ra theo phƣơng trình sau: 106CO2 + 16NO3- + HPO42- +122H2O + 18H+  C106H263ON16P +138O2 (1.1) Từ phản ứng cho thấy tỷ số C:N:P là 106:16:1. Tỷ số N:P đƣợc gọi là “giá trị biên độ đỏ”. Nếu tỷ lệ hàm lƣợng N:P > 7 thì P trở thành yếu tố hạn chế, ngƣợc lại thì N trở thành yếu tố hạn chế. P thƣờng hạn chế dinh dƣỡng trong các vùng nƣớc ngọt, còn N là yếu tố hạn chế chủ yếu ở các vùng nƣớc biển. Nếu hàm lƣợng N > 30 (mg/L), P > 6 (mg/L) thì xảy ra hiện tƣợng phú dƣỡng. Hiện nay hầu hết các hồ tỉ lệ N:P > 20. Vì vậy, nguyên tắc trong xử lí nƣớc phú dƣỡng ở vùng nƣớc ngọt hiện nay là hạn chế hàm lƣợng nitrat và photphat trong nƣớc [3]. Phú dƣỡng làm tăng sinh khối và khi chúng bị thối rữa, phân hủy sẽ làm giảm nghiêm trọng hàm lƣợng oxi hòa tan trong nƣớc. CH2O106(NH3)16H3PO4 + 138O2  106CO2 +122H2O + 16HNO3 +H3PO4 (1.2) Cứ 1 phân tử thực vật phù du sử dụng 276 nguyên tử oxy để tiến hành phản ứng phân huỷ đồng thời giải phóng một lƣợng đáng kể khí CO2 và axit vào trong môi trƣờng làm giảm pH của nƣớc, làm cho nƣớc bị nhiễm bẩn, có màu xanh, mùi hôi thối, cá chết hàng loạt [3]. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Bích Ngọc và cộng sự (2017) về mức độ phú dƣỡng của một số hồ nội thành Hà Nội cho thấy hầu hết các hồ đều bị ô nhiễm các chất dinh dƣỡng (N, P) ở các mức khác nhau, trong đó hồ Ba Mẫu là cao nhất, tiếp đến là Ngọc Khánh > Giảng Võ > Trúc Bạch > Thành Công > Hồ Tây > Thiền Quang > Bảy Mẫu > Hồ Gƣơm > Thủ Lệ. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, dƣới áp lực của quá trình đô thị hóa, hệ thống thu gom nƣớc thải không hợp lí, ý 15
thức của ngƣời dân còn kém khiến tải lƣợng chất gây ô nhiễm xả xuống hồ tăng nhanh, gây ô nhiễm nƣớc hồ đô thị. Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng (NH4+; NO3-; PO43- mg/l tƣơng ứng) trong một số hồ ở Hà Nội rất cao và dao động trong khoảng sau: hồ Ba Mẫu (8-10; 3-5; 7,3-10 mg/L), hồ Giảng Võ (7-10; 2-10 mg/L); hồ Ngọc Khánh (8-9; 30-40; 3,2-5 mg/L), không đạt quy chuẩn 08-MT:2015/BTNMT cột B1. Nếu dựa vào tổng P và tổng N để đánh giá trạng thái của nguồn nƣớc thì các hồ quan trắc nói trên đƣợc xếp loại ở trạng thái phú dƣỡng và dinh dƣỡng rất cao [9]. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Hợp và cộng sự (2012) về chất lƣợng nƣớc và tình trạng phú dƣỡng các hồ trong kinh thành Huế cho thấy, kênh Ngự Hà và 8 hồ trong Kinh thành Huế đều bị ô nhiễm hữu cơ: COD trung bình theo thời gian là 23-31 mg/L, theo không gian (hồ-kênh) là 18-38 mg/L và không đạt loại B1 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Về mức ô nhiễm hữu cơ, có thể chia các hồ- kênh thành 2 nhóm-nhóm 1 gồm các hồ Đoài, Tiền Bảo, Tịnh Tâm, Kim Thủy ngoài, Xã Tắc, Thành Hoàng mức ô nhiễm nhỏ hơn nhóm 2 gồm hồ Cây Mƣng, Tân Miếu, kênh Ngự Hà. Các hồ-kênh bị ô nhiễm bởi các chất dinh dƣỡng: nồng độ N-NO2- trong khoảng 0,01-0,21 mg/L; nồng độ N amoni khoảng 0,02-3,86 mg/L; nồng độ P-PO43- khoảng 0,03-2,21 mg/L, TN và TP tƣơng ứng khoảng 0,55-4,86 mg/L và 0,04-2,97 mg/L không đáp QCVN 08-MT:2015/ BTNMT, cột B1. Hầu hết các hồ-kênh khảo sát đều ở mức siêu phú dƣỡng khi đánh giá qua chỉ số dinh dƣỡng Carlson (TSI) và chỉ số dinh dƣỡng Wollenweider (TRIX). Vào đầu mùa khô (tháng 3, 4), đối với đa số các hồ-kênh, P là yếu tố giới hạn sự phú dƣỡng, nhƣng vào giữa và gần cuối mùa khô (tháng 5, 6, 7), N lại là yếu tố giới hạn sự phú dƣỡng [6]. Theo kết quả nghiên cứu của Đặng Thị Hà và Nguyễn Văn Tới (2017) về khảo sát chất lƣợng nƣớc sông Dinh và các hồ trên địa bàn thành phố Vũng Tàu cho thấy cùng với sự phát triển kinh tế thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là môi trƣờng nƣớc, đang trở nên nghiêm trọng trên toàn tỉnh. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đang trở thành một trong những thách thức lớn đối với ngƣời dân và chính quyền tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu bởi các ảnh hƣởng của nó đến sức khỏe con ngƣời, kinh tế cũng nhƣ mỹ quan đô thị. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lƣợng các kim loại 16