Trang 1 B ỘGIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trang 2 B ỘGIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ------ NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN C U XỨỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG BÃI LỌC TRỒNG CÂY KIẾN TẠO
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG BÃI LỌC TRỒNG CÂY KIẾN TẠO (CONSTRUCTED WETLAND) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2014 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131887221000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG BÃI LỌC TRỒNG CÂY KIẾN TẠO (CONSTRUCTED WETLAND) Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS NGHIÊM TRUNG DŨNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hà Nội - 2014 TS LÊ VĂN NHẠ LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Văn Nhạ, thầy cô Viện Khoa học Công nghệ Môi trường đặc biệt PGS TS Đặng Xuân Hiển tạo điều kiện giúp đỡ, động viên đóng góp ý kiến q báu cho tơi q trình thực luận văn Cũng này, xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội quan tâm tạo điều kiện cho thời gian học tập, nghiên cứu hồn thiện luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp dành nhiều quan tâm quý báu, giúp đỡ suốt trình làm luận văn chia sẻ, giải khó khăn, vướng mắc gặp phải HỌC VIÊN Nguyễn Anh Tuấn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bãi lọc trồng kiến tạo (constructed wetland)” thực Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, nguồn thông tin Luận văn tơi điều tra, trích dẫn, tính tốn đánh giá Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà trình bày Luận văn Hà Nội, ngày …… tháng … năm 2014 HỌC VIÊN Nguyễn Anh Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu đề tài Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước rỉ rác 1.1.1 Khái niệm nước rỉ rác 1.1.2 Quá trình hình thành NRR 1.1.3 Các đặc trưng nước rác .4 1.1.3.1 Tính chất lý học, hóa học nước rác 1.1.3.2 Các thơng số nhiễm cần xử lý nước rỉ rác 1.1.3.3 Một số đặc tính nước rác giới Việt Nam 1.1.3.4 Tác động NRR .13 1.2 Các công nghệ xử lý NRR 14 1.2.1 Phương pháp học 14 1.2.2 Phương pháp hóa – lý 14 1.2.3 Phương pháp sinh học 15 1.3 Công nghệ xử lý NRR bãi lọc trồng 15 1.3.1 Bãi lọc trồng .15 1.3.2 Phân loại bãi lọc trồng 16 1.3.2.1 Bãi lọc ngập nước trồng cây, dòng chảy tự bề mặt 16 1.3.2.2 Bãi lọc trồng dòng chảy ngang 17 iii 1.3.2.3 Bãi lọc trồng dòng chảy thẳng đứng 18 1.3.3 Cơ chế trình xử lý NRR bãi lọc trồng 19 1.3.3.1 Loại bỏ chất hữu 19 1.3.3.2 Loại bỏ chất rắn 23 1.3.3.3 Loại bỏ hợp chất Nitơ 24 1.3.3.4 Loại bỏ hợp chất photpho 26 1.3.3.5 Loại bỏ kim loại nặng 27 1.3.3.6 Loại bỏ vi khuẩn virut 28 1.3.3.7 Khả xử lý bãi lọc trồng 29 1.3.4 Một số loài thủy sinh thực vật sử dụng bãi lọc trồng 30 1.3.4.1 Cây sậy 30 1.3.4.2 Cỏ Vetiver 31 1.3.5 Tình hình áp dụng mơ hình bãi lọc trồng xử lý nước thải 32 1.3.5.1 Trên giới 32 1.3.5.2 Việt Nam 33 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 Nguyên vật liệu phương pháp nghiên cứu 36 2.1.1 Nguyên vật liệu dụng cụ 36 2.1.1.1 Nguyên vật liệu 36 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 36 2.1.2.1 Phương pháp thu thập xử lý thông tin .36 2.1.2.2 Phương pháp tham khảo chuyên gia 36 2.1.2.3 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 36 2.1.2.4 Phương pháp phân tích tổng hợp đánh giá 37 2.1.2.5 Phương pháp nghiên cứu mơ hình thí nghiệm 37 2.2 Quy trình cơng nghệ xử lý NRR bãi lọc trồng dòng chảy ngang .37 2.2.1 Quá trình tiền xử lý 38 2.2.2 Tính tốn thiết kế bãi lọc trồng dịng chảy ngang 42 2.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích 44 iv 2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 44 2.3.2 Phương pháp phân tích 45 2.3.3 Phương pháp xử lý kết 46 2.4 Mơ hình ứng dụng đề tài……………………………………………… 45 2.4.1 Mơ hình lựa chọn để mơ phỏng…………………………………………… 45 2.4.2 Các thơng số mơ hình SubWet 2.0 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 52 3.1 Tiền xử lý NRR 52 3.1.1 Mẫu NRR thí nghiệm 52 3.1.2 Tiền xử lý NRR 52 3.1.2.1 Hiệu suất xử lý hóa lý 53 3.1.2.2 Hiệu suất xử lý sinh học 55 3.2 Mơ hình thí nghiệm xử lý NRR bãi lọc trồng dòng chảy ngang 55 3.3 Vận dụng mơ hình Subwet 2.0 bãi lọc trồng dịng chảy ngang 61 3.3.1 Các thơng số vào mơ hình………………………………………………… 60 3.3.2 Kết chạy mơ hình Subwet 2.0 64 3.3.2.1 Giá trị hàm lượng BOD 64 3.3.2.2 Giá trị hàm lượng NO 3- 65 3.3.2.3 Giá trị hàm lượng NH 4+ 66 3.3.2.4 Giá trị hàm lượng N hữu 67 3.3.2.5 Giá trị hàm lượng tổng P 68 3.3.2.6 Hiệu chỉnh thông số ảnh hưởng đến trình xử lý BOD5 69 3.4 Thiết kế hệ thống bãi lọc trồng xử lý NRR công suất 20m 3/ngày đêm .74 KẾT LUẬN .80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 84 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BTNMT BOD Bộ Tài nguyên Môi trường Biological oxygen demand BCL COD Nhu cầu oxy sinh hoá Bãi chơn lấp Chemical oxygen demand Nhu cầu oxy hố học CTR Chất thải rắn DO Dissolved Oxy Oxy hòa tan HRT Hydraulic retention time Thời gian lưu nước NRR Nước rỉ rác QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TXL Trạm xử lý XLNT Xử lý nước thải vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các số liệu tiêu biểu thành phần tính chất nước rác BCL lâu năm Bảng 1.2: QCVN 25:2009/BTNMT thông số ô nhiễm nước rác Bảng 1.3: Thành phần NRR số quốc gia giới Bảng 1.4: Thành phần NRR số BCL thành phố Hồ Chí Minh .11 Bảng 1.5: Thành phần chất thải chôn lấp BCL rác Nam Sơn .12 Bảng 2.1: Các hóa chất thường sử dụng trình keo tụ .39 Bảng 2.2: Các thơng số mơ hình SubWet 2.0 khí hậu nhiệt đới 49 Bảng 3.1: Thành phần ban đầu mẫu NRR 52 Bảng 3.2: Thành phần NRR sau keo tụ 53 Bảng 3.3: Nồng độ chất sau công đoạn kết tủa hóa học 54 Bảng 3.4: Thành phần NRR sau trình kết tủa hóa học bậc 54 Bảng 3.5: Thành phần NRR sau trình xử lý sinh học 55 Bảng 3.6: Kết phân tích chất lượng nước trước xử lý tháng 2-3/2014 58 Bảng 3.7: Kết phân tích chất lượng nước sau xử lý tháng 2-3/2014 59 Bảng 3.8: Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm bãi lọc trồng 60 Bảng 3.9: Hiệu chỉnh giá trị BOD mơ hình thông qua thông số OC TO 70 Bảng 3.10: Độ lệch phần trăm giá trị tập trung sau hiệu chỉnh 71 Bảng 3.11: Các thông số mô phần mềm Subwet 2.0 73 Bảng 3.12: Các tổng hợp giá trị mô chất lượng nước sau xử lý .73 Bảng 3.13: Các tiêu nước đầu vào 79 Bảng 3.14: So sánh nước trước xử lý sau xử lý bãi lọc trồng 79 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Mơ hình cân nước Hình 1.2: Mơ hình bãi lọc trồng dòng chảy ngang 17 Hình 1.3: Mơ hình bãi lọc trồng cây, dòng chảy thẳng đứng 19 Hình 1.4: Cơ chế phân hủy chất hữu bãi lọc dịng chảy ngầm 20 Hình 1.5: Lượng BOD đầu vào lượng BOD đầu 21 Hình 1.6: Lượng BOD loại bỏ với tỷ lệ L – W 22 Hình 1.7: Loại bỏ chất rắn với HRT khác 23 Hình 1.8: Loại bỏ chất rắn với tỉ lệ L:W 23 Hình 1.9: Q trình chuyển hóa N bãi lọc dòng chảy ngầm 25 Hình 1.10: Quá trình loại bỏ photpho bãi lọc dịng chảy ngang 27 Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ xử lý NRR bãi lọc trồng 37 Hình 2.2: Quá trình tiền xử lý NRR trước đưa vào bãi lọc trồng 38 Hình 2.3: Mơ hình thí nghiệm bãi lọc trồng xử lý NRR 43 Hình 3.1: Mơ hình thí nghiệm bãi lọc trồng 57 Hình 3.2: Kết diện tích (AA), thể tích (VO) tải trọng thủy lực (HL) tính sở liệu đầu vào 62 Hình 3.3: Bảng thơng số đầu vào nước thải 62 Hình 3.4: Các giá trị ban đầu áp dụng cho trường hợp nghiên cứu 63 Hình 3.5: Các thơng số mặc định mơ hình 63 Hình 3.6: Mơ giá trị BOD 64 Hình 3.7: Mơ giá trị NO 3- 65 Hình 3.8: Mơ giá trị NH 4+ 66 Hình 3.9: Mơ giá trị N hữu 67 Hình 3.10: Mô giá trị tổng P 68 Hình 3.11: Hiệu suất xử lý tổng P 69 Hình 3.12: Mơ giá trị BOD5 sau hiệu chỉnh 71 Hình 3.13: Mơ hiệu suất xử lý BOD5 sau hiệu chỉnh 72 Hình 3.14: Mơ hình thiết kế bãi lọc trồng dòng chảy ngang 75 viii