Luận án Kỹ thuật Môi trường: EDCs sông Sài Gòn-Đồng Nai, xử lý Ozone, PAC-MF

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LE THI MINH TAM DANH GIA HIEN DIEN HOP CHAT EDCs TRONG NUOC SONG SAI GON —- DONG NAI, THU NGHIỆM KHẢ NĂNG GIAM THIEU EDCs BANG QUA TRINH OZONE HOA VA THAN HOAT TINH BOT KET HOP MANG VI LOC (MF) LUAN AN TIEN SI KY THUAT TP. HO CHi MINH NAM 2018 ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LE THI MINH TAM DANH GIA HIEN DIEN HOP CHAT EDCs TRONG NUOC SONG SAI GON —- DONG NAI, THU NGHIỆM KHẢ NĂNG GIAM THIEU EDCs BANG QUA TRINH OZONE HOA VA THAN HOAT TINH BOT KET HOP MANG VI LOC (MF) Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Mã số chuyên ngành : 62.20 Phản biện độc lập 1: PGS.

TS HOÀNG THỊ THU HƯƠNG Phản biện độc lập 2: PGS. TS TÔ THỊ HIEN Phản biện 1: PGS. TS LÊ THANH HAI Phản biện 2: PGS. TS PHAM NGUYEN KIM TUYẾN Phan bién 3: PGS.

TS LE THI KIM PHUNG NGUOI HUONG DAN KHOA HOC 1.TS NGUYEN PHƯỚC DAN 2.TS NGUYEN TAN PHONG LOI CAM DOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tac giả. Các kết qua nghiên cứu và các kết luận trong luận án nảy là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bat kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Lê Thị Minh Tâm TOM TAT LUẬN AN Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát nồng độ EDCs trong nguồn nước mặt và nguôn thải điểm ở lưu vực sông Sai Gòn và Đồng Nai, xác định mối tương quan giữa EDCs với các thông số hóa lý và xác định các thông số cũng như điều kiện vận hành phù hợp cho việc loại bỏ hợp chất EDCs được lựa chọn từ kết quả khảo sát ở lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai bằng công nghệ ozone va PAC kết hợp MF ở nồng độ gây ảnh hưởng đến các sinh vật thủy sinh.

Để đạt được các mục tiêu nay luận án đã tiễn hành các nội dung nghiên cứu bao gồm: khảo sát sự hiện diện của EDCs trong nguồn nước mặt và nguồn thải điểm thuộc lưu vực sông Sài Gòn và Đồng Nai, ứng dụng qua trình ozone cho loại bỏ DOC và NPEs trong nguồn nước sông Sài Gòn và loại bỏ NPEs bằng công nghệ PAC kết hợp màng ME. Đối với nghiên cứu khảo sát, tổng lượng mẫu cho cả hai đợt lẫy mẫu phân tích EDCs là 72 mẫu, các mẫu này được lẫy vào mùa khô (tháng 4) và mùa mưa (tháng 9) năm 2013. Kết quả phân tích cho thấy nonylphenol triethoxylate (NPE3), nonylphenol diethoxylate (NPE2) được phát hiện trong hầu hết các mẫu khảo sát. Nông độ của NPE3 dao động trong khoảng 5,9 — 235 ng/1, trong khi bisphenol A được tìm thấy ở nồng độ cao vào mùa khô ở các kênh rạch TP.

Ở khu vực thượng nguồn sông Sài Gòn và Đồng Nai, atrazine (ATZ) hiện diện trong đầu vào của nhà máy nước cấp phục vụ cho cấp nước khu vực TP. Tương tự, những rủi ro tiềm ân về sự nhiễm ban của NPE2 và NPE3 ở cầu Phú Cường gần trạm bơm Hòa Phú đã được tìm thấy. Mối tương quan giữa NPE2, cacbon hữu cơ hòa tan (DOC) và tổng nitơ (TN) cũng được xác định trong nghiên cứu này. So với một số nghiên cứu khác hoạt tính estrogen trong nghiên cứu này thấp hơn.

Đối với thí nghiệm than hoạt tính dạng bột (PAC) kết hợp mang MF cho loại bỏ nonylphenol ethoxylates (NPEs), kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả loại bỏ NPEs đạt trên 85% tương ứng với thời gian tiếp xúc 30 phút và liều lượng PAC là 50 mg/I trong các thí nghiệm theo mẻ. Đối với thí nghiệm trên mô hình PAC kết hop MF hiệu quả loại bỏ NPEs đạt được trên 80% trong 50 giờ đầu vận hành ở thông lượng 20 1/m”.h và nồng độ PAC 50 mg/l. Tuy nhiên, những giờ tiếp theo hiệu quả loại bỏ giảm xuống cho đến khi kết thúc thí nghiệm. Lượng DOC hap phụ trên PAC trong bể ii phản ứng và lượng DOC hấp phụ trên PAC lắng đọng trên bề mặt màng biến thiên theo thời gian đã được tính toán trong nghiên cứu này.

Kết quả chỉ ra rằng khối lượng cũng như dung lượng hấp phụ của DOC trong bé phan ứng luôn cao hơn so với trên bề mặt màng. Đối với nghiên cứu về loại bỏ NPEs bằng quá trình ozone hóa, kết quả cho thấy liều lượng ozone, thời gian tiếp xúc và giá trị pH thích hợp cho quá trình khử NPEs lần lượt là 5,88 mgO3/mgDOC, 3 phút và 8,5. Với điều kiện vận hành này, hiệu quả loại bỏ DOC và NPEs lần lượt là 40,3% và 53,9%. Nghiên cứu đã chứng minh quá trình ozone có khả năng chuyển hóa NPEs thành các chất dễ phân hủy sinh học qua tỉ số bDOC/DOC.

Tương ứng với thời gian tiếp xúc (3 phút), liều lượng ozone (5,88 mgOz/mg DOC) va pH (8,5) thì tỉ số bDOC/DOC lần lượt là 0,60; 0,64 va 0,86. Trong thí nghiệm với mẫu nước sông Sài Gòn tại trạm Bơm Hòa Phú hiệu quả loại bỏ đối với NP, NPE2 và NPE3 đạt trên 50%, đối với BPA là 30% và 59% cho atrazine. lil ABSTRACT This study aimed to (i) assess the presence of endocrine disrupting compounds (EDCs) in the surface water and effluents from potential water pollution sources in Saigon and Dong Nai river basins; (1) determinate correlation among concentrations EDCs and physico-chemical parameters and (iii) evaluate performance of PAC-MF reactor for treatment of NPEs contaminated water and determinate appropriate operating conditions for NPEs removal using ozonation. The results of investigation shown that NPE3 and NPE2 were detected in most of the surface water samples.

Concentrations of NPE3 were in a range of less than 5.9 to 235 ng/l, whereas BPA was detected at significantly high concentrations in the dry season in canals in HCMC. In the upstream of Sai Gon and Dong Nai Rivers, ATZ concentrations were observed at water intake of water treatment plants served for HCMC water supply system. Similarly, the high potential risk of NPE2 and NPE3 contamination at Phu Cuong Bridge near Hoa Phu water intake was identified. The significant correlation between NPE2, dissolved organic carbon and total nitrogen was found.

Estrogenic equivalent or estrogenic activity of Sai Gon and Dong Nai Rivers was lower than those of the previous studies. Compared with other studies, e-EDCs of pollution in Sai Gon river basin were relatively low. For nonylphenol ethoxylates removal using PAC-MEF hybrid process, the experiments of suitable contact time and powdered activated carbon concentration for nonylphenol ethoxylates (NPEs) removal in synthetic water which contained 4 mg/l of NPEs were carried out using batch experiment. The results showed that NPEs removal was above 85% corresponding to contact time of 30 minutes and powdered activated carbon (PAC) concentration of 50 mg/l.

NPEs and Dissolved Organic Carbon (DOC) removal in tap water which contained 4 mg/l of NPEs were determined in PAC combined microfiltration (MF) system at a flux of 20 I/m’.h and PAC concentration of 50 mg/l. The results demonstrated that NPEs removal achieved over 80% during first 50 hours of operation in PAC-MEF system. However, the next hours, removal of NPEs decreased until the end of the experiment. The amount of DOC adsorbed on PAC in the reactor and the mass of DOC adsorbed on PAC deposited on the membrane surface were iV calculated in this study.

The results of the study indicated that mass as well as the adsorptive capacity of DOC on PAC in the reactor was higher than on the membrane surface. For nonylphenol ethoxylates removal by ozonation, the results showed that appropriate ozone dose, contact time and pH for NPEs reduction in solution were 5.88 mgO;:/mgDOC, 3 minutes and 8. In this operating conditions, DOC and NPEs removal were 40. NPEs transformation into biodegradable substances demonstrated through the ratio of bDOC/DOC in this study.

Corresponding to contact time (3 min), ozone dose (5.88 mgO3jnitia/MgDOC initia) and pH (85), the ratios of bDOC/DOC (Biodegradable Dissolved Organic Carbon/Dissolved Organic Carbon) were 0. NPEs removal of 34% was obtained in the experiment for Sai Gon river water. This may be due to competition from natural organic matters (NOMs) such as humic or fulvic compound in Saigon river water sample. The percent removal by ozonation at Hoa Phu Water Intake achieved over 50% removal of EDCs (NP, NPE2 and NPE3), 30% removal of BPA and 59% removal of atrazine.

LOI CAM ON Hành trình dé hoàn thành luận án tiến sĩ đối với tôi không chi là một công trình nghiên cứu khoa học mà nó còn mang lại cho tôi biết bao cung bậc của cảm xúc. Hơn thế nữa đó là sự thử thách, sự thu gom tat cả những ý chí và nghị lực đang an chứa đâu đó trong con người tôi để tựu trung lại thành một mũi tên nhăm đúng mục tiêu. Tuy nhiên để hoàn thành mục tiêu đặt ra thì rất cần có sự giúp đỡ, hỗ trợ về vật chất cũng như những lời động viên hết sức quý báu về mặt tinh thần từ nhiều phía. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy hướng dẫn bao gồm PGS.

Nguyễn Phước Dân và PGS. Nguyễn Tân Phong đã giúp tôi hoàn thành luận án nay. Đặc biệt là Thay Nguyễn Phước Dân, chính Thay là nguồn động viên lớn lao trong những lúc tôi gặp khó khăn tưởng chừng như phải từ bỏ con đường tôi đã chọn. Thật cảm động biết bao khi Thay đã đến động viên, thăm hỏi trong khoảng thời gian tôi trải qua hai lần phẫu thuật vì căn bệnh hiếm gặp.

Những câu la rầy của Thầy luôn an chứa sự khích lệ mỗi khi Thay hướng dẫn tôi cách trình bay, cách viết một bài báo khoa học. Chính Thây đã nâng đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt chuyến hành trình để giờ đây tôi có thé hoàn thành quyền luận án này. Tiếp theo, tôi xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô khoa Môi trường và Tài nguyên đã dành thời gian quý báu của minh dé tham dự các buổi sinh hoạt học thuật nhằm dua ra các góp ý và chỉnh sửa những điều còn thiếu sót trong luận án. Chính các góp ý và chỉnh sửa của Thầy Cô đã giúp luận án của tôi ngày một hoàn thiện hơn.

Tôi cũng xin gửi lời cắm ơn đến các học viên cao học Lại Duy Phương, Đặng Mai Nguyên Vy cùng với các sinh viên Nguyễn Minh Nhật, Nguyễn Thành Ninh, Võ Thanh Sang, Nguyễn Minh Thành, Võ Minh Phượng và Phan Thanh Hiệp đã nhiệt tình phối hợp dé thực hiện các nghiên cứu. Bên cạnh đó, tôi cũng gửi lời cám ơn đến phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Thật thiếu sót nếu tôi không nhắc đến Phòng thí nghiệm nghiên cứu về nước khu vực Châu A. Noi đã chia sẻ va tạo điều kiện về vật chất lẫn tinh thần dé tôi được yên tâm theo đuổi con đường học tập và nghiên cứu.