đất ngập nước nghiên cứu khoa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ THUYẾT MINH ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC 2022 2023 TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU Thuộc.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÝ THUYẾT MINH ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC 2022 - 2023 TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học tự nhiên SV: Nguyễn Lê Trung Dũng GVHD: TS Hồ Bích Liên Mẫu Mẫu đề cương đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Năm học 2022-2023 Tên đề tài: Thiết kế hệ thống đất ngập nước xử lý nước thải cao su Loại hình nghiên cứu: € Cơ € Ứng dụng € Triển khai Lĩnh vực nghiên cứu: € Khoa học Xã hội Nhân văn € Kinh tế € Khoa học Giáo dục € Khoa học Kỹ thuật Công nghệ € Khoa học Tự nhiên Thời gian thực hiện: tháng Từ tháng 11 năm 2022 đến tháng năm 2023 Đơn vị quản lý chuyên môn: Khoa: Khoa học Quản lý Chương trình đào tạo: Khoa Học Môi Trường Giáo viên hướng dẫn: Họ tên: Hồ Bích Liên Học vị: Tiến Sĩ Đơn vị cơng tác (Khoa, Phịng): Khoa Khoa học Quản lý Địa nhà riêng: Điện thoại nhà riêng: Di động: 0938387714 E-mail: lienhb@tdmu.edu.vn Nhóm sinh viên thực đề tài: Sinh viên chịu trách nhiệm chính: (Họ tên, email, điện thoại): Nguyễn Lê Trung Dũng dungnguyen3301@gmail.com 0945546352 Các thành viên tham gia đề tài (không 04 sinh viên): T T Họ tên MSSV Lớp Ghi Nguyễn Lê Trung Dũng 1924403010190 D19MTKT01 Nhóm trưởng Tính cấp thiết đề tài: Ngành sản xuất chế biến cao su Việt Nam ngành sản xuất nông lâm nghiệp quan trọng kinh tế, xã hội mơi trường Đến năm 2017 diện tích cao su nước đạt 969.700 ha, với 67% tổng diện tích giai đoạn cho thu hoạch mủ (37% diện tích cịn lại giai đoạn kiến thiết bản, chưa cho mủ) Hiện có nhiều thành phần kinh tế tham gia vào khâu sản xuất, chủ yếu doanh nghiệp (DN) nhà nước (phần lớn thuộc Tập đồn Cơng nghiệp Cao su Việt Nam, gọi tắt Tập đoàn Cao su) hộ gia đình (hay cịn gọi cao su tiểu điền) Đến năm 2017, diện tích cao su tiểu điền chiếm khoảng 51% tổng diện tích cao su nước Theo Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, xuất cao su năm 2021 đạt 1,93 triệu tấn, đem 3,24 tỷ USD Nhờ giá cao su liên tục tăng cao nên dù lượng cao su xuất tăng 11,7% so với năm 2020, giá trị kim ngạch xuất tăng đến 36,2% so với năm 2020 Bên cạnh việc thúc đẩy kinh tế, ngành cao su mang đến cho môi trường nhiều hệ lụy ngành thải môi trường chất ô nhiễm có nồng độ từ cao đến cao, bao gồm khí thải, chất thải rắn nước thải Đất ngập nước nhân tạo hay đất ngập nước kiến tạo hay bãi lọc trồng cơng trình mang đầy đủ đặc điểm chức năng, vai trò ý nghĩa đất ngập nước tự nhiên thông thường Việc thiết kế xây dựng mơ hình đất ngập nước nhân tạo nhằm phục vụ công tác quản lý xử lý hiệu nguồn nước ô nhiễm Trong xử lý mơi trường, việc sử dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo đem lại hiệu cao mặt môi trường kinh tế Các vùng đất ngập nước sử dụng để xử lý nước thải có tiềm giải pháp hay để xử lý nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp quốc gia phát triển có khí hậu nóng nhiệt đới Lợi ích cơng nghệ đất ngập nước tận dụng quy trình tự nhiên nước, thực vật vi sinh vật Việc xử lý loại nước thải có nồng độ nhiễm cao nước thải cao su vấn đề khơng dễ dàng để giải Việc có sử dụng công nghệ đất ngập nước (sau hệ thống xử lý chính) giải pháp vừa tiết kiệm tài vừa có lợi mặt mơi trường mà sử dụng cơng nghệ đất ngập nước mang lại khả xử lý nitơ, photpho, BOD, COD tốt, bên cạnh cơng nghệ cịn mang lại cảnh quan đẹp với thực vật trồng hệ thống Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài: “Thiết kế hệ thống đất ngập nước xử lý nước thải cao su” thực Mục tiêu đề tài: Đánh giá thành phần ô nhiễm nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cuapari từ thiết kế hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải đạt QCVN Mục tiêu cụ thể: - Xác định hàm lượng thành phần gây nhiễm có nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cua Paris - Đánh giá chất lượng nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cuaparis - Thiết kế hệ thống đất ngập nước xử lý hiệu nước thải cao su 10 Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài: 10.1 Trong nước: Nguyễn Thị Kim Dung cộng nghiên cứu hiệu xử lý nước thải rửa chai sản xuất nước mắm mơ hình bãi lọc trồng kết cho thấy tách dòng nước thải rửa chai, hiệu suất xử lý COD NH4+ tăng lên rõ rệt, tương ứng 13,4-17,0 % 20,1- 23,3 % Nước thải rửa chai tách dòng xử lý mơ hình bãi lọc trồng cói, hiệu suất xử lý COD amoni đạt khoảng 68,7 – 75,6 % 51,3 – 63,2 % Lượng clo dư độ mặn nước thải ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất xử lý nước thải rửa chai Khi clo dư tăng từ 1,12 lên 3,59 mg/l, hiệu suất xử lý COD amoni giảm 16,6 21,9 % Hiệu suất xử lý COD amoni giảm 8,0 16,3 % độ mặn tăng từ 15 lên 35 g/l Kết nghiên cứu bước đầu sở để nâng cao hiệu xử lý nước thải công ty Cổ phần dịch vụ chế biến thủy sản mắm Cát Hải giải pháp tách dòng Bùi Thị Kim Anh nghiên cứu khả xử lý mangan, kẽm sắt nước thải mỏ thanbằng công nghệ đất ngập nước nhân tạo Nước thải đầu vào có pH = 4; hàm lượng Mn, Zn Fe tương ứng 5, 10 mg/l Thí nghiệm thiết kế chảy qua bể đá vơi dịng chảy mặt - dòng chảy ngầm sử dụng sậy (Phragmites australis) Thí nghiệm thực 30 ngày với lưu lượng nước thải 50 lít/ ngày đêm Các mẫu nước lấy hai ngày điểm vào bể xử lý để xác định hàm lượng kim loại nặng (KLN) nghiên cứu Đá vôi có khả làm tăng pH nước lên nhanh giảm đáng kể hàm lượng KLN Hiệu suất xử lý kim loại dòng chảy ngầm tốt dòng chảy mặt Kim loại nặng sau qua hệ thống đá vơi - dịng chảy mặt đá vơi - dòng chảy ngầm nhỏ giới hạn loại B QCVN40/2011-BTNMT, chứng tỏ khả xử lý nước thải cơng nghệ tích hợp đá vơi với đất ngập nước nhân tạo khả thi Nhóm nghiên cứu Nguyễn Xuân Cường Nguyễn Thị Loan khảo sát hiệu xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống đất ngập nước nhân tạo tích hợp Mơ hình đất ngập nước nhân tạo (CW) nghiên cứu áp dụng hiệu xử lý nước thải sinh hoạt Tuy nhiên, để loại bỏ hiệu chất dinh dưỡng tăng hiệu suất xử lý, cần sử dụng mô hình CW tích hợp Mơ hình thí nghiệm CW gồm: dòng chảy ngang (HF) – dòng chảy đứng (VF) - dòng chảy tự bề mặt (FWS) với chuối hoa (Canna hybrids), môn nước (Colocasia esculenta), môn đốm (Caladium bicolor), phát lộc (Dracaena sanderiana) hoa súng (Nymphaea) Nước thải vận hành lấy cống thải sinh hoạt khu phố 1, phường 1, thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị Mơ hình vận hành với tải lượng thủy lực (HLR) cm/ng 10 cm/ng Hiệu xử lý (E) BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa) trung bình 83,7%, TSS (tổng chất rắn lơ lửng) 75,5%, NH4-N (amoni) 87%, PO4-P (photphat) 15,6% TCol (tổng Coliforms) 98,9% Khi tải lượng tăng từ cm/ng đến 10 cm/ng, E BOD5 giảm từ 84,8% xuống 82,6%, TSS từ 83,8% xuống 67,1%, NH4-N tăng từ 85,6% lên 88,2% Giá trị thông số ô nhiễm đầu hai mức tải lượng thủy lực thấp giá trị Cmax QCVN 14:2008/BTNMT 10.2 Ngoài nước Chang-gyun Lee, Tim D Fletcher vàGuangzhi Sun nghiên cứu: khả loại bỏ nitơ nước thải phương pháp đất ngập nước Nghiên cứu cung cấp đánh giá trạng công nghệ loại bỏ nitơ, tập trung vào loại đất ngập nước có, chế loại bỏ nitơ, yếu tố mơi trường liên quan đến loại bỏ nitơ, vận hành quản lý vùng đất ngập nước Dani Vrhovšek cộng có nghiên cứu sử dụng đất ngập nước để xử lý nước thải công nghiệp Khu đất ngập nước xây dựng (CW) Gradišče (Slovenia) đưa vào hoạt động từ năm 1991 để lọc nước thải từ nhà máy chế biến thực phẩm Nó hoạt động theo phương pháp dòng chảy bề mặt nằm ngang Nước thải bao gồm nước công nghiệp, nước phân nước băng CW bao gồm hai luống, lấp đầy chất trồng Carex gracilis Phragntic australis Tải trọng thủy lực trung bình CW m3/ngày Giá trị trung bình COD cao 3674 mg/ l giá trị trung bình BOD5 962 mg/l đặc trưng nước đầu vào Phân tích cho thấy nhiễm giảm COD 92%, BOD5 89%, orthophosphat 96%, amoni 86% nitrat 65% Các thông số vi sinh cho thấy tổng số vi khuẩn coliform giảm 99% số lượng liên cầu khuẩn phân giảm 98% Kết chứng minh CW thích hợp để xử lý nước thải từ nhà máy chế biến thực phẩm 11 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: 11.1 Đối tượng nghiên cứu Nước thải cao su quy trình chế biến cao su nhà máy chế biến cao su Cua Paris 11.2 Phạm vi nghiên cứu Nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cua Paris 11.3 Cách tiếp cận Dựa vào nguồn tài liệu sách báo chuyên ngành môi trường để định hướng nghiên cứu Dựa vào mô hình đất ngập nước có để thực mơ hình phù hợp xử lý nước thải cao su nhà máy chế biến Cua Paris 11.4 Phương pháp nghiên cứu 11.4.1 Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu Sử dụng tài liệu nghiên cứu trước Việt Nam giới để làm xác định hướng nghiên cứu đề tài nghiên cứu Nhận thức, phát khai thác khía cạnh khác nghiên cứu mơ hình đất ngập nước trước để làm sở lý luận chọn lọc thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài nghiên cứu 11.4.2 Phương pháp khảo sát thực địa - Khảo sát hàm lượng thành phần gây nhiễm có nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cua Paris - Khảo sát chất lượng nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cua Paris - Khảo sát điều kiện tự nhiên nhà máy chế biến cao su Cua Paris 11.4.3 Phương pháp đồ họa Dùng phần mềm AutoCcad 2021 vẽ hệ thống đất ngập nước 11.4.5 Phương pháp phân tích thơng số nước thải Việc thu mẫu thực trực tiếp ống đầu vào ống đầu hệ thống xử lý Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu: thực theo TCVN 5999:1995 TCVN 6663 - 3:2008 Các tiêu nhiệt độ, pH đo khu vực hệ thống xử lý nhiệt kế cầm tay máy đo cầm tay MW120 Các tiêu cịn lại: COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh học), SS (chất rắn lơ lững), tổng nitơ, tổng photpho, coliforms phân tích phịng thí nghiệm theo phương pháp quy trình tiêu chuẩn đánh giá nước nước thải (QCVN 40:2011/BTNMT) 11.4.6 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Tất số liệu chất lượng nước thu thập q trình phân tích tính giá trị trung bình độ lệch chuẩn cho giá trị phần mềm Excel 2019 Vẽ đồ thị phần mềm Excel 2019 12 Nội dung nghiên cứu tiến độ thực hiện: 12.1 Nội dung nghiên cứu Hình Nội dung nghiên cứu 12.1.1 Nội dung 1: Đánh giá khái quát chất lượng nước - Sử dụng cảm quan mùi, màu, pH, TDS (đo nhanh) để đánh giá chất lượng nước sau hệ thống xử lý - Đánh giá chất lượng nước vào khung khác ngày xác định nhanh chất lượng nước dựa QCVN 40:2011/BTNMT - Từ kết đánh giá khái quát xác định cần thiết phải xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas làm sở tính tốn thơng số kỹ thuật hệ thống đất ngập nước 12.1.2 Nội dung 2: Xác định hàm lượng thông số ô nhiễm Phương pháp đánh giá chất lượng nước: Từ kết thu thập tiến hành đánh giá chất lượng nước thải sau hệ thống xử lý với tiêu sau: pH, nhiệt độ, COD, BOD5, SS, photpho tổng, độ đục, nitơ tổng, coliforms, nitrat Các kết phân tích so sánh với quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia (QCVN 40:2011/BTNMT) Bảng Các thông số nước thải cần phân tích Thơng số Phương pháp thực pH Sử dụng máy đo pH đo theo TCVN 6492:2011 Nhiệt độ (0C) Nhiệt kế cầm tay SS (mg/L) Máy đo SS Độ đục Máy đo độ đục COD (mg/L) Phương pháp đun hồn lưu kín – trắc quang BOD5 (mg/L) Phương pháp ủ 20oC ngày Coliforms TCVN 6187-2:1996 MPN/100ml) N tổng (mg/L) Phương pháp Kjeldahl Photpho tổng (mg/L) Phương pháp axit ascorbic/đo hấp thu quang phổ 10 Nitrat Phương pháp natri xalixilat Lấy mẫu: Thực lấy mẫu vào khung khác (1 giờ/lần) để có số liệu khách quan nhằm đánh giá xác chất lượng nước thải sau xử lý 12.1.3 Nội dung 3: Thiết kế hệ thống đất ngập nước xử lý hiệu nước thải cao su - Tính tốn: Các thơng số kỹ thuật hệ thống xử lý xác định dựa công thức STT tính tốn sau đây: + Cơng thức tính diện tích bề mặt hệ thống đất ngập nước theo cơng thức tính tải lượng bề mặt (ALR) lưu lượng trung bình ngày (Qo) ALR = Với: Q0 * C0 As ALR: tốc độ tải lượng bề mặt Q0: lưu lượng dòng thải vào (m3/ngày.đêm) C0: nồng độ chất thải đầu vào As: diện tích bề mặt + Cơng thức tính chiều rộng hệ thống đất ngập nước W = W2 = Q AS (VW ) K i dhi Dwo Với W: chiều rộng Ki: tốc độ chảy nước(m/ngày) dhi: lỗ phân phối nước Dw0: chiều sâu bể + Cơng thức tính chiều dài hệ thống đất ngập nước AS W Li = Li: Chiều dài hệ thống đất ngập nước As: diện tích bề mặt W: chiều rộng + Cơng thức tính độ cao đáy hệ thống đất ngập nước (Với S: độ dốc) Eb= S* L + Cơng thức tính thể tích đầm lầy Vw=Aw*h Với Vw: thể tích đầm lầy (m3) h: chiều sâu trung bình mực nước đầm (m) + Cơng thức tính thời gian lưu nước lý thuyết T= Aw h e Với: T: thời gian lưu nước đầm lầy (ngày) e: hệ số độ xốp Wetland + Cơng thức tính độ dốc thủy lực nước bề mặt S = v *h n Với: v: vận tốc trung bình dịng chảy (m/s) n: hệ số nhám Manning (s/m1/3) h: độ sâu trung bình dịng chảy (m) S: độ dốc thủy lực độ nghiêng nước bề mặt + Cơng thức tính tải trọng thủy lực HLR = Với: Q0 AW HLR: mức tải trọng thủy lực (m/ngày) + Cơng thức tính tải trọng hữu theo BOD5 ALR = Q0 * C0 AW + Cơng thức tính hiệu loại bỏ BOD5 C1 = C0 (1 + tK b )N Với: C0: nồng độ BOD5 đầu vào(mg/l) C1: nồng độ BOD5 đầu (mg/l) t (HRT): thời gian lưu nước (ngày) Kb : số tốc độ loại bỏ BOD riêng (T-1) T : nhiệt độ (0C) + Cơng thức tính hiệu xử lý BOD H= C1 − C 100% C1 +Cơng thức tính lưu lượng nước thải sau xử lý Qe = Q0 + P -I –ET Với: Qe: Lưu lượng nước sau xử lý khỏi bể (m3/ngày) Q0: lưu lượng nước thải vào (m3/ngày) P: lượng mưa trung bình (mm/tháng) I = K*AW: tốc độ thẩm thấu vào nước ngầm (m3/ngày) ET: tốc độ bay (mm/tháng) (Tất công thức tham khảo theo E Timothy Oppelt, 1999 [20]) - Thiết kế hệ thống: Dùng phương pháp đồ họa (Dùng phần mềm Autocad để thiết kế hệ thống đất ngập nước dựa thông số kỹ thuật tính tốn) - Dự tốn kinh phí xây dựng - đánh giá kết xử lý 12.2 Tiến độ thực Thời gian T11-2022 T11/2022-T12/2022 T1/2023-T2/2023 T3-T5/2023 T5/2023 Các nội dung, công việc thực Xây dựng đề cương chi tiết Sản phẩm Đề cương chi tiết Đánh giá khái quát chất Bảng báo cáo chất lượng nước thải cao su sau lượng nước thải sau hệ hệ thống xử lý thống xử lý cảm quan, đánh giá khả xử lý hệ thống xử lý nước thải cao su cơng ty Phân tích mẫu nước xác Bảng báo cáo thông định thành phần, thông số ô nhiễm thông số số nhiễm có mẫu vượt so với quuy chuẩn nước thải sau xử lý (QCVN 40:2011/BTNMT) Thiết kế hệ thống đất ngập Bảng thiết kế chi tiết hệ nước xử lý nước thải đầu thống đất ngập nước công ty đạt QCVN 40:2011/BTNMT Viết báo cáo hoàn chỉnh Bảng báo cáo hoàn chỉnh Báo cáo đề tài Người thực Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng 13 Sản phẩm khả ứng dụng: - Sản phẩm: Bài báo cáo chi tiết Thiết kế hệ thống đất ngập nước xử lý nước thải cao su nhà máy chế biến cao su Cuapari 14 Kinh phí thực đề tài: Kinh phí thực (đồng): 4.000.000 đồng Bằng chữ: Bốn triệu đồng chẵn * Ghi chú: Đối với đề tài có mức kinh phí thực cao định mức quy định (2.800.000 đồng/ 4.000.000 đồng), cần thẩm định phê duyệt để thực cấp Trường với kinh phí hỗ trợ lên đến 20.000.000đ/đề tài (theo Quyết định số 388/QĐ-ĐHTDM ngày 04/4/2017 việc Bổ sung điều chỉnh số chế độ nghiên cứu khoa học) Ngày …… tháng …… năm 20… Giáo viên hướng dẫn đề tài (Ký, ghi rõ họ tên) Ngày …… tháng …… năm 20… Sinh viên chịu trách nhiệm (Ký, ghi rõ họ tên) TS Hồ Bích Liên Nguyễn Lê Trung Dũng Bình Dương, ngày …… tháng …… năm 201… Lãnh đạo Khoa (Ký, ghi rõ họ tên) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N T T VIỄN, "NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WETLAND TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU," 2016 [2] B T K Anh, "Thử nghiệm quy trình tích hợp đá vôi công nghệ đất ngập nước nhân tạo để xử lý mangan, kẽm sắt nước thải mỏ than," VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Mar 15, 2016 [3] N T M L Nguyễn Thị Kim Dung, "Đánh giá hiệu tách dòng xử lý nước thải rửa chai sản xuất nước mắm mơ hình bãi lọc trồng cây," VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Mar 15, 2016 [4] N T L Nguyen Xuan Cuong, "Hiệu xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống đất ngập nước nhân tạo tích hợp," VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Mar 15, 2016 [5] T D F G S Chang-gyun Lee, "Nitrogen removal in constructed wetland systems," [Online] Available: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/elsc.200800049 [6] V K T B Dani Vrhovšek, "Constructed wetland (CW) for industrial waste water treatment," ScienceDirect, pp 2287-2292, October 1996 [7] A G S R Oren Shelef, "Role of Plants in a Constructed Wetland: Current and New Perspectives," MDPI, pp 405-419, April 2013  ... báo cáo hoàn chỉnh Báo cáo đề tài Người thực Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng Nguyễn Lê Trung Dũng 13 Sản phẩm khả ứng dụng: - Sản phẩm: Bài... điện thoại): Nguyễn Lê Trung Dũng dungnguyen3301@gmail.com 0945546352 Các thành viên tham gia đề tài (không 04 sinh viên): T T Họ tên MSSV Lớp Ghi Nguyễn Lê Trung Dũng 1924403010190 D19MTKT01 Nhóm... kinh phí xây dựng - đánh giá kết xử lý 12.2 Tiến độ thực Thời gian T11 -2022 T11 /2022- T12 /2022 T1 /2023- T2 /2023 T3-T5 /2023 T5 /2023 Các nội dung, công việc thực Xây dựng đề cương chi tiết Sản phẩm