Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘI TRƯỜNGĐẠIHỌCKHOAHỌCTỰNHIÊN CaoVũHưng NGHIÊNCỨUSỰCHUYỂNHÓACỦAPAHsVÀMỘTSỐKIM LOẠINẶNGTRONGQUÁTRÌNHỔNĐỊNH BÙNTHẢISÔNGKIMNGƯUKẾTHỢPRÁCHỮUCƠBẰNGP HƯƠNGPHÁPLÊNMENY[.]
ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘI TRƯỜNGĐẠIHỌCKHOAHỌCTỰNHIÊN - CaoVũHưng NGHIÊNCỨUSỰCHUYỂNHĨACỦAPAHsVÀMỘTSỐKIM LOẠINẶNGTRONGQTRÌNHỔNĐỊNH BÙNTHẢISƠNGKIMNGƯUKẾTHỢPRÁCHỮUCƠBẰNGP HƯƠNGPHÁPLÊNMENYẾMKHÍNĨNG LUẬNÁNTIẾNSĨHĨAHỌC HàNội-2015 ĐẠIHỌCQUỐCGIAHÀNỘI TRƯỜNGĐẠIHỌCKHOAHỌCTỰNHIÊN - CaoVũHưng NGHIÊNCỨUSỰCHUYỂNHĨACỦAPAHsVÀMỘTSỐKIM LOẠINẶNGTRONGQTRÌNHỔNĐỊNH BÙNTHẢISƠNGKIMNGƯUKẾTHỢPRÁCHỮUCƠBẰNGP HƯƠNGPHÁPLÊNMENYẾMKHÍNĨNG Chunngành Mãsố :Hóamơitrường :62440120 LUẬNÁNTIẾNSĨHĨAHỌC NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC: PGS.TS BùiDuyCam HàNội-2015 LỜICAMĐOAN Tơixincamđoanđâylàcơngtrìnhnghiêncứudochínhtơithựchiện.Cáckế t quảng hiêncứutrongluậnánlàhồntồntrungthựcvàchưađượcaicơngb ố trongbấtkỳcơngtrì nhnghiêncứunàokhác TÁCGIẢLUẬNÁN LỜICẢMƠN Lờiđầutiên,tơixinbày tỏlịngbiếtơnsâusắcnhấttớiPGS.TS.BùiDuyC a m ngườiđãgiaođềtài,trựctiếpchỉbảo chotơiđịnhhướngnghiêncứu,kiếnt h ứcchunmơnvàhơnhếtl truyềnchot i lịngđ ammêkhoah ọcvàtinhthầntựgiác tronghọctậpvànghiêncứu TơixinbàytỏlịngbiếtơnsâusắctớiPGS.TS.TrịnhLêHùngngườiđãd ạychotơi cáckiếnthứcmới,chotơinhiềulờikhunbổíchcũngnhưhỗtrợtơirấtnhiềutrongq trìnhthựchiệnluậnán Tơicũngxingửil ờic ảmơ nchânthànhđếnTh.S.VũThịBíchNgọcngườiđãsátcá nhcùngtơitronggiaiđoạngiannannhấtcủaqtrìnhthựchiệnluậnán TơixincảmơnquỹhọcbổngPonyChung,tậpđồnCơngnghiệpHyundai,HànQ uốcđãhỗtrợkinhphínhưlàsựđộngviêntolớngiúptơivượtquakhókhănđểhồnthànhlu ậnán TơixincảmơncácanhchịemđồngnghiệpcủaPhịngthínghiệmvàĐàot ạophântí chmơitrường,TrungtâmNghiêncứuĐàotạoViệtNamHànQuốc,ViệnKhoahọcKhítượngThủyvănvàMơitrườngđãgiúptơiphântíchmẫun hiềumẫunghiêncứu TơixincảmơnBanchủnhiệmkhoaHóahọc,TrườngĐạihọcKhoahọcTựnhiên, ĐạihọcQuốcgiaHàNội,cácthầyc v cácbạnnghiêncứusinhthuộcphịngHóahọcMơ itrườngđãgiúpđỡ,hỗtrợtơitrongsuốtkhoảngthờigianhọctậpvànghiêncứutạiđây Cuốicùng,t i xingửilờic ảmơ nđếngiađình,ngườithânv b ạnb è , nhữngngư ờilnởbêntơi,giúptơivượtquamọikhókhănđểhồnthànhluậná n TÁCGIẢLUẬNÁN CaoVũHưng MỤCLỤC MỤCLỤC DANHMỤCHÌNH DANHMỤCBẢNG CÁCCHỮVIẾT TẮT MỞĐẦU Chƣơng1:TỔNGQUANTÀILIỆU 10 1.1 Kháiquátvềbùn thảiđôthịvàthựctrạngquảnlýbùnthảiđôthị tạiHàNội 10 1.1.1 Nguồnphátsinh .10 1.1.2 Đặcđiểmcủa bùnthảiđôthị 11 1.1.3 Cácphƣơngphápxửlýbùnthảiđôthị .13 1.1.4 ThựctrạngquảnlýbùnthảiđôthịtạiHàNội .17 1.2 KimloạinặngvàPAHstrongbùnthảiđôthị 19 1.2.1 Kimloạinặng 19 1.2.2 Cáchợpchấthữucơ đavịngthơm(PAHs) .24 1.3 Phƣơng pháplênmenphânhủyyếmkhítrongxửlý bùnthảiđôthị rácthảihữucơ .30 1.3.1 Cơsởcủaphƣơngpháplênmenphânhủyyếmkhí .31 1.3.2 Cácyếutốảnhhƣởngđếnqtrìnhphânhủyyếmkhí 33 1.3.3 Cáckỹthuậtứngdụngphƣơngpháplênmenphânhủy yếmkhítrongxửlýbùnthảiđơthịvà rácthảihữucơ 36 1.3.4 SựphânhủyPAHstrongqtrìnhổnđịnhbùnthảiđơthị bằngphƣơngpháplênmenyếmkhí 41 1.3.5 Sựchuyểnhóacủakimloạinặngtrongqtrìnhổnđịnh bùnthảiđơthịbằngphƣơngpháplênmemyếmkhí 46 Chƣơng2:ĐỐITƢỢNG,NỘIDUNGVÀPHƢƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 50 2.1 Đốitƣợngvànộidungnghiêncứu 50 2.1.1 Đốitƣợngnghiêncứu 50 2.1.2 Nộidungnghiêncứu 52 2.2 Phƣơngphápnghiêncứu .55 2.2.1 Phƣơngphápthuthậpvàtổnghợptàiliệu 55 2.2.2 Phƣơngpháplấymẫuthựcđịa 55 2.2.3 Phƣơngphápthựcnghiệm .56 2.2.4 Phƣơngphápphântích 61 2.2.5 Hóachấtsửdụng 63 2.2.6 Phƣơngphápxửlýsốliệunghiêncứu .64 Chƣơng3:KẾTQUẢVÀTHẢOLUẬN 65 3.1 ĐặcđiểmônhiễmkimloạinặngvàPAHstrongbùnthải sôngKimNgƣu 65 3.1.1 ĐặcđiểmhóalýcủabùnthảisơngKimNgƣu 65 3.1.2 KimloạinặngtrongbùnthảisôngKimNgƣu 66 3.1.3 PAHstrongbùnthảisôngKimNgƣu .72 3.1.4 ĐánhgiákhảnăngsửdụngbùnthảisôngKimNgƣu chocảitạođấtnôngnghiệp 79 3.2 Nghiêncứuxácđịnhđiềukiệnthíchhợptrongqtrìnhổnđịnhbùnthảik ế t hợprác hữucơbằngphƣơngpháplênmenyếmkhínóng 81 3.2.1 SựthayđổipHvàđộdẫnđiện(EC)theothờigian 82 3.2.2 KhảnăngloạibỏCOD tổng(CODt) 84 3.2.3 Khảnăngloạibỏtổngchấtrắnvàchấtrắnbayhơi .85 3.2.4 KhảnăngsinhbiogasvàthànhphầnkhíCH4 .87 3.2.5 SựgiảmhàmlƣợngNitơtổng(TN)vàN-NH4 90 3.2.6 SựgiảmhàmlƣợngPhốtphotổng(TP)vàP-PO4 .92 3.3 SựchuyểnhóacủakimloạinặngvàPAHstrongqtrìnhổnđịnh bùnthảikếthợpráchữucơbằngphƣơngpháplênmennóng 94 3.3.1 Cácthơngsốhóalýcủaqtrìnhlênmenyếmkhí .94 3.3.2 Sựtíchtụvàvậnchuyểncủakimloạinặng 99 3.3.3 SựphânhủycủacáchợpchấtPAHs 111 3.4 Đềxuấtquytrìnhvàđánhgiákhảnăngápdụngxửlýbùnthải sơngKimNgƣukếthợpráchữucơ .118 3.4.1 Đềxuấtquytrìnhxửlý .118 3.4.2 Đánhgiákhảnăngápdụngmơhìnhđềxuấtxửlýbùnthải sơngKimNgƣukếthợpráchữucơ .120 KẾTLUẬN 126 DANHMỤCCÁCCƠNG TRÌNHKHOAHỌCCỦATÁCGIẢ LIÊN QUANĐẾNLUẬN ÁN 128 TÀILIỆUTHAMKHẢO 129 PHỤLỤC 141 DANHMỤCHÌNH Hình1.1.Cácgiaiđoạntrongqtrìnhphânhủyyếmkhí 32 Hình1.2.Quytrìnhxửlýbằngkỹthuậtlênmenyếmkhíkhơ 38 Hình1.3.Quytrìnhxửlýbằngkỹthuậtlênmenyếmkhíƣớtmộtgiaiđoạn 39 Hình1.4.Quytrìnhxửlýbằngkỹthuậtlênmenyếmkhíƣớthaigiaiđoạn .40 Hình1.5.Qtrìnhthốibiếncủaphenanthrenetrongđiềukiệnyếmkhíbởi vikhuẩnkhửsunfat .43 Hình2.1.Sơđồvịtríkhuvựclựachọnnghiêncứu 52 Hình2.2.Mơtảhệthốngxửlýlênmenyếmkhínóng 56 Hình2.3.Sơđồphƣơngphápthựcnghiệmnghiêncứuxửlýkếthợpbùnthải vàráchữucơ 58 Hình2.4.Sơđồphƣơngphápthựcnghiệmnghiêncứusựtíchtụvàvậnchuyển củakimloạinặngvàphânhủycủaPAHs 59 Hình3.1.Hàmlƣợngkimloạinặngtạicácđiểmkhảosát 68 Hình3.2.HàmlƣợngkimloạinặngtrungbìnhtrongbùnthảisơngKimNgƣu .69 Hình3.3.HàmlƣợngPAHsvớisốlƣợngvịngthơmkhácnhautrong bùnthảisơngKimNgƣu 73 Hình3.4.TỷlệhàmlƣợngPAHsđặctrƣngtrongmẫubùnthảisơngKimNgƣu 77 Hình3.5.SosánhhàmlƣợngPAHstrongbùnthảisơngKimNgƣuvới cácgiátrịgiớihạnquiđịnh 78 Hình3.6.SựthayđổigiátrịpHcủacácthínghiệmtheothànhphầnđầuvào vàtheothờigian 82 Hình3.7.SựthayđổigiátrịECcủacácthínghiệmtheothànhphầnđầuvào vàtheothờigian 83 Hình3.8.SựthayđổigiátrịCODtcủacácthínghiệmtheothànhphần đầuvàovàtheothờigian .84 Hình3.9.KhảnăngloạibỏCODttrongcácthínghiệmtheothànhphần đầuvàokhácnhau .85 Hình3.10.KhảnăngloạibỏTSvàVStheothànhphầnđầuvàokhácnhau 86 Hình3.11.Thểtíchbiogassinhratrongcácthínghiệmvớithànhphần đầuvàokhácnhautheothờigian 87 Hình3.12.Tỷlệthànhphầntrungbìnhcủacáckhít r o n g biogas 88 Hình3.13.ThànhphầnkhíH2Strungbìnhtrongbiogascủacácthínghiệm 89 Hình3.14.SựthayđổigiátrịNitơtổngtheothờigiancủacácthínghiệm vớithànhphầnđầuvàokhácnhau 91 Hình3.15.SựthayđổigiátrịN-NH4theothờigiancủacácthínghiệm vớithànhphầnđầuvàokhácnhau 91 Hình3.16.SựthayđổigiátrịPhốtphotổngtheothờigiancủacácthínghiệm vớithànhphầnđầuvàokhácnhau 93 Hình3.17.SựthayđổigiátrịP-PO4theothờigiancủacácthínghiệm vớithànhđầuvàokhácnhau 93 Hình3.18.SựthayđổigiátrịpHtheothờigian 95 Hình3.19.SựthayđổigiátrịECtheothờigian 96 Hình3.20.SựthayđổigiátrịCODtcủahỗnhợpsinhkhốitheothờigian 96 Hình3.21.SựthayđổicủaTS,VStheothờigiantrong qtrìnhphânhủyyếmkhí 97 Hình3.22.Thểtíchbiogassinhratrongqtrìnhphânhủyyếmkhí 98 Hình3.23.Thànhphầnbiogastheothờigian 98 Hình3.24.Tƣơngquangiữasựgiatăngcủahàmlƣợngkimloạinặngsauổnđịnh vàhàmlƣợngkimloạinặngtrongthànhphầnnguyênliệuđầuvào .100 Hình3.25.Hàmlƣợngkimloạinặngtrƣớcvàsauquátrìnhổnđịnh 100 Hình3.26.Sựthayđổihàmlƣợngkimloạinặngtrongquátrìnhổnđịnhbùnthải .101 Hình3.27.TƣơngquanhàmlƣợngCdtrongchấtrắnvàtrongdungdịchngâmrửa 104 Hình3.28.TƣơngquanhàmlƣợngCrtrongchấtrắnvàtrongdungdịchngâmrửa 104 Hình3.29.TƣơngquanhàmlƣợngCutrongchấtrắnvàtrongdungdịchngâmrửa 105 Hình3.30.TƣơngquanhàmlƣợngNitrongchấtrắnvàtrongdungdịchngâmrửa 105 Hình3.31.TƣơngquanhàmlƣợngPbtrongchấtrắnvàtrongdungdịchngâmrửa 106 Hình3.32.TƣơngquanhàmlƣợngZntrongchấtrắnvàtrongdungdịchngâmrửa 106 Hình3.33.Lƣợngkimloạinặngchuyểnvàodungdịchngâmrửatheothờigian .107 Hình3.34.Lƣợngkimloạinặngchuyểnvàophanƣớctrong18ngàyđầuvà thờigiansaucủaquátrìnhổnđịnh 108 Hình3.35.SựphânhủycáchợpchấtPAHstrongquátrìnhổnđịnh .112 Hình3.36.TỷlệphânhủycáchợpchấtPAHs 113 Hình3.37.HàmlƣợngPAHstrƣớcvàsauổnđịnh 114 Hình3.38.SựphânhủycủaPAHstheothờigiankhisửdụngTween80 .116 Hình3.39.KhảnăngphânhủycủacáchợpchấtPAHskhisửdụngTween80 .116 Hình3.40.QuytrìnhđềxuấtxửlýbùnthảisơngKimNgƣukếthợpráchữucơ 119 DANHMỤCBẢNG Bảng1.1.LƣợngbùnthảiđôthịtạiHàNộinăm2012 18 Bảng1.2.Kimloạinặngtrongnƣớcthảicủamộtsốloạihìnhcơngnghiệp 20 Bảng1.3.TínhchấtvậtlýcủamộtsốPAHs 28 Bảng1.4.Tổnghợpcáckỹthuậtápdụngtrongphƣơngpháplênmenyếmkhí .37 Bảng2.1.Tọađộcủacácđiểmnghiêncứu 52 Bảng2.2.Thànhphầnnguyênliệuđầuvàotrongcácthínghiệm .58 Bảng2.3.Thànhphầnnguyênliệuđầuvàotrongthựcnghiệmnghiêncứu sựtíchtụ,vậnchuyểncủaKLNvàphânhủycủaPAHs 60 Bảng3.1.MộtsốchỉtiêuhóalýcủabùnthảisơngKimNgƣu 65 Bảng3.2.HàmlƣợngKLNtrungbìnhtrongmẫubùntạicácđiểmkhảosát vớiQCVN:03/2008/BTNMT .66 Bảng3.3.SosánhhàmlƣợngKLNtrongbùnthảisôngKimNgƣu vớiQCVN:03/2008/BTNMT .67 Bảng3.4.SosánhhàmlƣợngkimloạinặngtrongbùnthảisôngKimNgƣu vớikếtquảkhảosátđãthựchiệntrƣớctạiđâyvàmộtsốkhuvựckhác .69 Bảng3.5.HàmlƣợngPAHstrungbìnhcủabùnthảiởcácđiểmkhảosát .72 Bảng3.6.SosánhhàmlƣợngPAHstrongbùnthảisôngKimNgƣu vớikếtquảkhảosátbùnthảitạimộtsốkhuvựckhác 74 Bảng3.7.Tốcđộsinhkhítrungbìnhvàthànhphầnbiogas 88 Bảng3.8.XácđịnhhiệusuấtsinhkhíCH4 90 Bảng3.9.Hàmlƣợngmộtsốkimloạinặngtrƣớcvàsauổnđịnhbùnthải .99 Bảng3.10.Hàmlƣợngkimloạinặnggiatăngtrongquátrìnhổnđịnh 101 Bảng3.11.Lƣợngkimloạinặngchuyểnvàodungdịchngâmrửatheothờigian 107 Bảng3.12.Tƣơngquanlƣợngkimloạinặngchuyểnvàophanƣớctrong 18ngàyđầuvàthờigiansaucủaquátrìnhổnđịnh 108 Bảng3.13.LƣợngPAHsphânhủytrongquátrìnhổnđịnh 111 Bảng3.14.ThơngsốhóalýqtrìnhphânhủyyếmkhívớiTween80 115 Bảng3.15.L ƣợngPAHsphânhủykhisửdụngTween80 .115 Bảng3.16.Hàmlƣợngkimloạinặngtronghỗnhợpbùnthảivàráchữucơ quacácgiaiđoạncủaquytrìnhxửlý .121 Bảng3.17.Mộtsốquyđịnhhàmlƣợngkimloạinặngtốiđachophép đốivớiphânbónhữucơ 122 Bảng3.18.TổnghàmlƣợngPAHstronghỗnhợpquacáccôngđoạnxửlý 124 CÁCCHỮVIẾTTẮT STT Chữviếttắt Ýnghĩa BT BTĐT BTNMT CODt DS EC GC-FID HMW 10 HRT ICP-OES 11 LMW 12 PAH 13 PAHs 14 PECs ProbableEffectConcentrations:Nồngđộảnhhƣởng 15 16 17 18 19 20 21 22 23 PELs QCVN RHC SRT TN TNHHNNMTV TP TS USEPA ProbableEffectLevels:Liềuảnhhƣởng 24 25 26 27 VS VSV WHO WS Bùnthải Bùnthảiđôthị BộTàingunvàMơitrƣờng TotalChemicalOxygenDemand:Tổngnhucầuoxihóah ọc DrySubstance:Vậtliệukhơ ElectronicConductivity:Độdẫnđiện GasChromatographyFlameIonizedDe tec tor: S ắck ý khíkếthợpdetectorionhóangọnlửa HighMolecularWeight:Chấtcókhốilƣợngphânt cao HydraulicRetentionTime:Thờigianlƣuthủylực InductivityCouplePlasmaOpticalEmissionSpectrometry: Phổphátxạplasmaghépcặpcảmứng LowMolecularWeight:Chấtcókhốilƣợngphântửthấp PolycyclicAromaticH y d r o c a r b o n : H ợ p chấth ữ u c ơđavòngthơm PolycyclicA r o m a t i c H y d r o c a r b o n s : C c h ợ p c h ấ t hữucơđavòngthơm QuichuẩnViệtNam Ráchữucơ SolidRetentionTime:Thờigianlƣuchấtrắn TotalNitrogen:TổngNitơ Tráchnhiệmhữuhạnnhànƣớcmộtthànhviên TotalPhosphorous:TổngPhốtpho TotalSolid:Tổngchấtrắn EnvironmentalProtection AgencyofUnitedState : Cục bảovệmơitrƣờngliênbangHoaKỳ VolatileSolid:Chấtrắnbayhơi Visinhvật WordHealthOrganization:TổchứcYtếthếgiới WaterSolubility:Khảnănghịatanvàonƣớc MỞĐẦU Tínhcấpthiếtcủađềtài