tóm tắt luận án tiến sĩ Nghiên cứu sự chuyển hóa của một số yếu tố gây ô nhiễm trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men nóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Cao Vũ Hƣng NGHIÊN CỨU SỰ CHUYỂN HÓA MỘT SỐ YẾU TỐ GÂY Ô NHIỄM TRONG QUÁ TRÌNH ỔN ĐỊNH BÙN THẢI KẾT HỢP RÁC HỮU CƠ BẰNG PHƢƠNG PHÁP LÊN MEN NÓNG Chuyên ngành : Hóa môi trƣờng Mã số : 62440120 TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Hà Nội - 2014 Công trình này đƣợc hoàn thành tại: Phòng thí nghiệm hóa môi trường - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội. Giáo viên hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Bùi Duy Cam Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án này sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sỹ cấp Đại học Quốc gia họp tại: Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên. vào hồi ngày tháng năm 2014. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam. - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong các loại hình chất thải đô thị, bùn thải đô thị là một loại hình chất thải đặc thù phát sinh chủ yếu từ các hoạt động xử lý nước thải và nạo vét hệ thống thoát nước đô thị. Bùn thải đô thị có hàm lượng chất dinh dưỡng như Nitơ, Phốt pho khá cao. Mặt khác, quá trình hình thành bùn thải cũng tích lũy nhiều chất gây ô nhiễm nguy hiểm. Bùn thải đô thị có thể chứa tới hơn 300 các hợp chất hữu cơ khác nhau. Các hợp chất vô cơ và các vi sinh vật gây bệnh cũng tồn tại với thành phần đa dạng trong bùn thải đô thị. Các chất hữu cơ ô nhiễm chủ yếu phát hiện được trong bùn thải bao gồm các hợp chất hydrocacbon đơn vòng thơm (MAHs), các hợp chất hydrocacbon đa vòng thơm (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), phthalic acid esters (PAEs), polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans (PCDD/Fs), chlorobenzens (CBs), amins, nitrosamins, phenols. Chính sự tồn tại của kim loại nặng cũng như các chất ô nhiễm hữu cơ nêu trên trong bùn thải đã làm hạn chế khả năng tái chế bùn thải và sử dụng sản phẩm tái chế cho mục đích nông nghiệp. Báo cáo của Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, trong năm 2012 lượng bùn thải đô thị thu gom trên toàn thành phố đạt 167.200 tấn trong đó chỉ có 2.140 tấn phát sinh từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt. Trước thực trạng này, đã có một số nghiên cứu được triển khai nhằm tìm ra lời giải cho bài toán quản lý bùn thải đô thị. Do năng lượng ngày một khan hiếm cộng với sức ép phải xử lý bùn thải đô thị mà việc phát triển phương pháp phân hủy yếm khí ổn định bùn thải, thu hồi biogas như nguồn năng lượng tái tạo là xu hướng tất yếu. Tại châu Âu hiện nay, lượng biogas thu được trong xử lý bùn thải bằng phương pháp lên men yếm khí đã vượt 200 tỷ m 3 khí mỗi năm. Hơn nữa, ổn định bùn thải đô thị bằng phương pháp lên men yếm khí là giải pháp phù hợp để sử dụng sản phẩm sau xử lý cho mục đích nông nghiệp. Phương pháp phân hủy yếm khí ổn định bùn thải đô thị đã và đang trở thành một phương án tối ưu trong tổng thể hệ thống quản lý nước thải đô thị. Thời gian gần đây, ổn định bùn thải kết hợp với rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng với ưu thế như: thời gian ổn định ngắn, hiệu suất sinh CH 4 cao và tiêu diệt triệt để mầm bệnh đang rất được quan tâm nghiên cứu ứng dụng. Tuy nhiên, để có thể áp dụng phương pháp xử lý nêu trên một cách hiệu quả đối với bùn thải đô thị tại Việt Nam cần thiết phải triển khai những nghiên cứu cụ thể. Nhằm góp phần vào việc hoàn thiện các phương pháp, quy trình xử bùn thải đô thị Việt Nam nói chung và bùn thải của thành phố Hà Nội nói riêng, chúng tôi đã chọn đề tài là “Nghiên cứu sự chuyển hóa của một số yếu tố gây ô nhiễm trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men nóng”. 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm một số kim loại nặng và PAHs trong bùn thải sông Kim Ngưu, thành phố Hà Nội. - Nghiên cứu ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Nghiên cứu sự chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn định kết hợp bùn thải và rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Đề xuất quy trình xử lý và đánh giá khả năng áp dụng xử lý bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ theo hướng giảm thiểu tối đa kim loại nặng và PAHs trong sản phẩm. Hướng tới sử dụng sản phẩm sau xử lý cho mục đích nông nghiệp. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Góp phần đánh giá nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm kim loại nặng, PAHs trong bùn thải sông Kim Ngưu (một trong những con sông tiếp nhận nước thải điển hình của Hà Nội). - Tìm được điều kiện tối ưu để ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Đánh giá được khả năng tích tụ và vận chuyển của kim loại nặng cũng như sự phân hủy của các hợp chất PAHs trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Xây dựng được quy trình hiệu quả xử lý bùn thải sông Kim Ngưu nhằm thu hồi biogas và sử dụng bùn thải sau xử lý vào mục đích nông nghiệp. - Cung cấp thông tin cần thiết về mức độ ô nhiễm của bùn thải đô thị Hà Nội cho các nhà quản lý và cộng đồng xã hội làm cơ sở để hoạch định chính sách về công tác quản lý bùn thải cũng như nâng cao nhận thức của xã hội nhằm giảm thiểu khả năng gây ô nhiễm bùn thải. - Bước đầu đề xuất quy trình xử lý bùn thải đô thị của Hà Nội phù hợp với mục đích sử dụng (thu hồi biogas trong quá trình xử lý và sử dụng sản phẩm sau xử lý vào mục đích nông nghiệp). 4. Những đóng góp mới của đề tài - Lần đầu tiên đánh giá tổng quát nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm PAHs trong bùn thải của sông Kim Ngưu. - Đánh giá được khả năng tích tụ và vận chuyển của một số kim loại nặng trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Xác định được khả năng phân hủy các hợp chất PAHs trong bùn thải ở điều kiện lên men yếm khí nóng và ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Tween 80 đối với sự phân hủy PAHs trong điều kiện trên. - Đề xuất được quy trình xử lý bùn thải tại sông Kim Ngưu kết hợp với rác hữu cơ theo hướng giảm thiểu kim loại nặng và PAHs nhằm sử dụng sản phẩm sau xử lý cho mục đích nông nghiệp. Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Khái quát về bùn thải đô thị và thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội 1.1.1. Nguồn phát sinh bùn thải đô thị Bùn thải đô thị là sản phẩm của quá trình thoát nước đô thị. Nguồn phát sinh chủ yếu bao gồm: bùn phát sinh từ hệ thống bể phốt (septick tank), bùn từ các trạm xử lý nước thải trong thành phố và bùn nạo vét hệ thống thoát nước. Tỷ trong của các loại bùn nêu trên phụ thuộc vào đặc điểm riêng của hệ thống thoát nước đô thị. 1.1.2. Đặc điểm của bùn thải đô thị Bùn thải thoát nước đô thị có thành phần phức tạp. Ngoài việc có chứa hàm lượng chất dinh dưỡng, bùn thải đô thị còn chứa nhiều chất gây ô nhiễm nguy hiểm như: kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ khó phân hủy và mầm gây bệnh. 1.1.3. Các phƣơng pháp xử lý bùn thải đô thị Tổng hợp được một số phương pháp xử lý đang được áp dụng phổ biến hiện nay cũng như sơ bộ đánh giá ưu nhược điểm của mỗi phương pháp. Các phương pháp xử lý phổ biến hiện nay bao gồm: Chôn lấp tại bãi chôn lấp chất thải, xử lý bằng phương pháp nhiệt (đốt triệt để), Sử dụng cải tạo đất nông nghiệp. 1.1.4. Thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội Khái quát được thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội. Suy rộng ra thực trạng quản lý loại hình chất thải này trên cả nước. 1.2. Kim loại nặng và PAHs trong bùn thải đô thị 1.2.1. Kim loại nặng Phần tổng quan này đã giới thiệu rõ được nguồn phát sinh kim loại nặng trong bùn thải đô thị, đặc điểm tồn tại của một số kim loại nặng trong bùn thải đô thị và độc tính của một số kim loại nặng. 1.2.2. Các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm (PAHs) Khái quát các thông tin liên quan đến các hợp chất PAHs. Xác định nguồn phát sinh, đặc điểm tồn tại trong bùn thải đô thị cũng như độc tính của PAHs. 1.3. Phƣơng pháp lên men yếm khí trong xử lý bùn thải đô thị và rác thải hữu cơ 1.3.1. Cơ sở của phƣơng pháp lên men phân hủy yếm khí Đã nêu rõ được lý thuyết quá trình phân hủy yếm khí. Sự hình thành khí CH 4 trải qua 03 giai đoạn khác nhau bao gồm: giai đoạn thủy phân (hydrolysis), giai đoạn axít hóa (acidogenesis) và giai đoạn sinh CH 4 (methanogenesis). 1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy yếm khí Các yếu tố tác động lên quá trình phân hủy yếm khí bao gồm: thành phần nguyên liệu đầu vào, pH, độ kiềm, tỷ lệ axít béo dễ bay hơi/độ kiềm, nhiệt độ và thời gian lưu. 1.3.3. Các kỹ thuật ứng dụng phƣơng pháp lên men yếm khí trong xử lý bùn thải đô thị và rác thải hữu cơ Đã chi tiết được lý thuyết về một số kỹ thuật phổ biến được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi bao gồm: kỹ thuật lên men khô, kỹ thuật lên men ướt một giai đoạn, kỹ thuật lên men ướt hai giai đoạn. 1.3.4. Sự phân hủy PAHs trong quá trình ổn định bùn thải đô thị bằng phƣơng pháp lên men yếm khí Khái quát được lý thuyết cơ bản về phân hủy của PAHs trong điều kiện yếm khí và các yếu tố tác động đến quá trình phân hủy của chúng. 1.3.5. Sự chuyển hóa của kim loại nặng trong quá trình ổn định bùn thải đô thị bằng phƣơng pháp lên mem yếm khí Tổng hợp lý thuyết về sự tích tụ và vận chuyển của kim loại nặng trong quá trình ổn định bùn thải bằng phương pháp lên men yếm khí. Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu Bùn thải sông Kim Ngưu sông tiếp nhận nước thải đặc trưng của thành phố Hà Nội được lựa chọn là đối tượng nghiên cứu chính của Luận án. 05 điểm dọc theo bờ sông Kim Ngưu được lựa chọn lấy mẫu bao gồm: M1: Cầu Lạc Trung, M2: Ngõ 03 Yên Lạc, M3: Cầu Minh Khai, M4: Cầu Voi, M5: Khu đô thị Minh Khai. Bùn trong phạm vi lựa chọn được lấy và triển khai nghiên cứu ổn định kết hợp với rác hữu cơ bằng phương pháp lên men nóng trong phòng thí nghiệm. Để thực hiện nghiên cứu ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ trong phòng thí nghiệm, rác hữu cơ với thành phần xác định (30% nguồn gốc động vật, 70% nguồn gốc rau quả thực vật) được sử dụng kết hợp với bùn thải nhằm điều chỉnh thành phần đầu vào trong các thí nghiệm ổn định. 2.2. Nội dung nghiên cứu - Đánh giá nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm một số kim loại nặng và PAHs trong bùn thải sông Kim Ngưu. - Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để xử lý bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng trên quy mô phòng thí nghiệm. - Nghiên cứu sự chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Đề xuất và đánh giá quy trình xử lý bùn thải sông Kim Ngưu theo hướng giảm thiểu hàm lượng kim loại nặng và PAHs trong sản phẩm sau xử lý để sử dụng vào mục đích nông nghiệp. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập và tổng hợp tài liệu Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu được sử dụng để thu thập các thông tin khoa học, các văn bản, tài liệu của các nghiên cứu sẵn có trong đó vận dụng một cách phù hợp các kết quả nghiên cứu sẵn có làm cơ sở định hình nghiên cứu cũng như rút ra những kết luận khoa học cần thiết. 2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu thực địa Mẫu tại các điểm lựa chọn nghiên cứu được lấy bằng dụng cụ lấy mẫu. Mỗi điểm lấy lặp 03 mẫu. Các mẫu bùn được lấy ở tầng bùn phía trên trong khoảng từ 0 - 20 cm tính từ mặt lớp bùn xuống. Mẫu được bảo quản và chuyển về phòng thí nghiệm. Tại phòng thí nghiệm mẫu được bảo quản trong tủ lạnh tại nhiệt độ 4 o C. Bùn sử dụng tiến hành ổn định trong phòng thí nghiệm được lấy tại vị trí M3 (cầu Minh Khai). Bùn được lấy bằng gầu múc thép không rỉ và được chuyển vào thùng nhựa 30 lít, sau khi loại bỏ hết gạch đá có kích thước lớn bùn được chuyển vào can nhựa dung tích 20 lít và vận chuyển về phòng thí nghiệm. 2.2.3. Thiết bị xử lý lên men yếm khí Mô hình xử lý quy mô phòng thí nghiệm được thiết kế và chế tạo bao gồm các bộ phận chính: - Thân thiết bị phản ứng: được chế tạo bằng thép không gỉ, kích thước R = 600 mm, H = 800 mm, thể tích hiệu dụng 40 lít, hai lớp vỏ và ngoài cùng được bảo ôn bằng bông thủy tinh. - Động cơ cánh khuấy là loại động cơ giảm tốc với tốc độ 200 vòng/phút kết hợp với cánh khuấy bằng thép không gỉ. - Cửa nạp liệu hình tròn đường kính R = 60 mm, nguyên liệu sau khi chuẩn bị được đưa vào thiết bị lên men thông qua cửa nạp liệu. - Hệ thống đo thể tích biogas hoạt động theo nguyên tắc chiếm chỗ của thể tích khí so với thể tích nước trong bình. - Van lấy mẫu đường kính 48 mm được đặt ở phía dưới đáy thiết bị phản ứng. - Bộ điều nhiệt hoạt động theo nguyên tắc gia nhiệt và bơm nước nóng tuần hoàn qua lớp vỏ thiết bị lên men yếm khí. - Tủ điện điều khiển được lắp đặt bao gồm các linh kiện giúp duy trì hoạt động ổn định của cả hệ thống. 2.2.4. Phƣơng pháp thực nghiệm 2.2.4.1. Nghiên cứu điều kiện tối ưu trong ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng Thực nghiệm xác định điều kiện tối ưu và tỷ lệ phối trộn thích hợp trong ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng đươc thiết lập với 03 thí nghiệm (TN1, TN2, TN3) với sự phối trộn tỷ lệ khác nhau giữa hai thành phần bùn thải và rác hữu cơ. Các bước tiến hành thực nghiệm được chỉ ra trong Hình 2.3. Hình 2.3. Sơ đồ phương pháp thực nghiệm xử lý kết hợp bùn thải và rác hữu cơ Bùn được lọc qua sàng kích thước mắt lưới 1 mm loại bỏ hoàn toàn sạn, sỏi to còn sót lại, bổ sung thêm nước sao cho tỷ trọng bùn đạt 1,45 g/ml. Rác thải hữu cơ có nguồn gốc từ rác chợ, rác hữu cơ được lựa chọn với tỷ lệ 30% nguồn gốc động vật và 70% nguồn gốc rau quả thực vật. Rác được nghiền mịn bằng máy xay sinh tố, thêm nước sao cho rác sau chuẩn bị đạt tỷ trọng khoảng 1,25 g/ml. Phối trộn hai thành TN1 BT 100% V BT 30% V +RHC 70% V Đảo trộn Xác định: Vbiogas, thành phần biogas, pH, EC, TS, VS, CODt, NH 4 + , TN, PO 4 3- , TP Thiết bị lên men yếm khí T o = 55 o C BT 70% V + RHC 30% V Đảo trộn TN2 TN3 Đảo trộn Lấy mẫu phần bùn thải và rác hữu cơ theo thành phần thể tích đã định trong các thí nghiệm (Hình 2.3) với tổng thể tích mỗi mẻ thí nghiệm là 30 lít. Hỗn hợp được đưa vào thiết bị phản ứng lên men nóng. Nhiệt độ trong thiết bị được duy trì ở 55 o C trong suốt khoảng thời gian tiến hành ổn định. Thể tích biogas, pH, EC được theo dõi hàng ngày. Các chỉ số khác như thành phần biogas, TS, VS, TN, NH 4 + , TP, PO 4 3- , CODt được theo dõi định kỳ sau khoảng 3-10 ngày/lần theo kế hoạch thực nghiệm. 2.2.4.2. Nghiên cứu sự tích tụ, vận chuyển của kim loại nặng và sự phân hủy của PAHs Trong thí nghiệm 4 (TN4) và thí nghiệm 5 (TN5), thành phần rác hữu cơ và bùn thải được chuẩn bị và điều chỉnh dựa trên tỷ lệ phối trộn thích hợp đã được xác định trong nghiên cứu trước. TN5 được thiết lập nhằm nghiên cứu tác dụng của chất hoạt động bề mặt đối với sự phân hủy của các hợp chất PAHs có trong bùn thải. Các bước tiến hành thí nghiệm được chỉ ra trong Hình 2.4. Thể tích hỗn hợp bùn rác đưa vào thiết bị phản ứng của hai thí nghiệm (TN4 và TN5) đều đạt 30 lít. Hình 2.4. Sơ đồ phương pháp thực nghiệm nghiên cứu sự tích tụ và vận chuyển của kim loại nặng và phân hủy của PAHs Các thí nghiệm trên được tiến hành trong 90 ngày, nhiệt độ được duy trì ổn định tại 55 o C. Trong suốt quá trình ổn định, thể tích biogas, pH, EC được theo dõi hàng ngày, các chỉ số khác như thành phần biogas, TS, VS, CODt, NH 4 + , TN, PO 4 3- , TP, kim loại nặng và PAHs được theo dõi định kỳ sau khoảng 3-10 ngày/lần theo kế hoạch thực nghiệm. 2.2.5. Phƣơng pháp phân tích - pH và độ dẫn điện (EC) được xác định bằng phương pháp đo nhanh bằng máy đo pH Cyberscan EuTech Con700 và máy đo độ dẫn điện Cyberscan 110; tổng TN4 BT 30% V +RHC 70% V Đảo trộn 70% V Xác định: Vbiogas, thành phần biogas, pH, EC, TS, VS, CODt, NO 3 - , NH 4 + , TN, PO 4 3- , TP, Tổng KLN, KLN trong dd ngâm rửa, PAHs Thiết bị lên men yếm khí T o = 55 o C Đảo trộn Lấy mẫu 70% V BT 30% V +RHC 70% V + Tween 80 (0,5g/l) TN5 chất rắn (TS) áp dụng phương pháp SMEWW 2540.B:2005; chất rắn bay hơi (VS) áp dụng phương pháp SMEWW 2005 (2540 E); COD tổng áp dụng theo TCVN 6492: 2011 (ISO 10523: 2008); Nitơ tổng áp dụng theo TCVN 6624-1:2000 (ISO 11905- 1:1997); N-NH 4 áp dụng theo TCVN 6660:2000; Phốt pho tổng (TP) áp dụng theo TCVN 6202:1996; P-PO 4 áp dụng theo TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004). - Phân tích thành phần biogas bằng máy phân tích nhanh Biogas, Ggeotech. Thành phần khí được xác định bao gồm: %CH 4 , %CO 2 , %H 2 S, %O 2 và % khí khác. - Áp dụng phương pháp phân tích ICP-OES (TCVN 6665:2011) để xác định nồng độ kim loại nặng. - Áp dụng phương pháp GC-FID để xác định nồng độ PAHs. 2.2.6. Hóa chất sử dụng Các hóa chất dùng trong nghiên cứu có độ sạch tinh khiết phân tích (PA). 2.2.7. Phƣơng pháp xử lý số liệu nghiên cứu Phương pháp thống kê được sử dụng xử lý số liệu nghiên cứu. Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm ô nhiễm kim loại nặng và PAHs trong bùn thải sông Kim Ngƣu 3.1.1. Đặc điểm hóa lý của bùn thải sông Kim Ngƣu Các thông số hóa lý đối với bùn thải tại 05 điểm khảo sát (M1: Cầu Lạc Trung, M2: Ngõ 03 Yên Lạc, M3: Cầu Minh Khai, M4: Cầu Voi, M5: Khu đô thị Minh Khai) là ổn định. Độ pH trong khoảng 7,04 - 7,41, COD tổng (CODt) dao động trong khoảng 79900 - 83030 mg/l, là khoảng chênh lệch không quá lớn qua 05 điểm khảo sát nêu trên. Tổng chất rắn bay hơi (VS) ổn định trong khoảng 24,5 - 26,2%, một số chỉ số khác như: NH 4 + , NO 3 - và PO 4 3- có giá trị lần lượt trong khoảng 25,9 - 28,3 mg/l, 192 - 212 mg/l và 494 - 522 mg/l. Số liệu phân tích các chỉ số ở 5 điểm khảo sát khác nhau không nhiều. Điều này chứng tỏ bùn sông Kim Ngưu tại thời điểm lấy mẫu đã tồn tại với thời gian dài. Như vậy, mẫu bùn được lấy và khảo sát trong nghiên cứu có tính đại diện cao cho bùn thải tại sông Kim Ngưu. 3.1.2. Kim loại nặng trong bùn thải sông Kim Ngƣu Kết quả phân tích hàm lượng một số kim loại nặng được chỉ ra ở bảng dưới đây: Bảng 3.2. Hàm lượng kim loại nặng trung bình của bùn thải ở các điểm khảo sát Kim loại nặng Hàm lượng (mg/kg DS) M1 (n=3) M2 (n=3) M3 (n=3) M4 (n=3) M5 (n=3) Trung bình As 20,2 23,1 47,8 16,9 13,6 24,3 Cd 1,76 3,45 3,71 1,93 2,40 2,65 [...]... 3.3 Sự chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phƣơng pháp lên men nóng 3.3.1 Các thông số hóa lý của quá trình lên men yếm khí Xem xét tổng hợp sự thay đổi các thông số hóa lý trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng tạo ra cơ sở khoa học vững chắc cho việc triển khai nghiên cứu sự chuyển. .. vậy không có sự chuyển hóa một cách mạnh mẽ dạng tồn tại của một số kim loại nặng khảo sát trong suốt quá trình ổn định Nghiên cứu đã chỉ ra sự linh động của các kim loại nặng trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp với rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng có sự phụ thuộc chặt chẽ vào sự giảm pH của hỗn hợp phản ứng trong quá trình ổn định Kết quả này góp phần phát triển phương. .. tiếp bùn thải sông Kim Ngưu cho cải tạo đất nông nghiệp là không khả quan Cần thiết phải có biện pháp xử lý loại bỏ các yếu tố ô nhiễm nêu trên để có thể sử dụng bùn thải cho mục đích nông nghiệp 3.2 Nghiên cứu xác định điều kiện tối ƣu trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phƣơng pháp lên men yếm khí nóng Mục tiêu nghiên cứu ở đây là xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp giữa bùn thải. .. phương pháp giảm thiểu kim loại nặng trong sản phẩm sau ổn định 3.3.3 Sự phân hủy của các hợp chất PAHs Trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ với tỷ lệ 30% bùn thải và 70% rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng, sự phân hủy của các hợp chất PAHs trong thành phần nguyên liệu đầu vào được chỉ ra ở Bảng 3.13 Bảng 3.13 Lượng PAHs phân hủy trong quá trình ổn định PAHs... thực trong việc đánh giá sự chuyển hóa của kim loại nặng và sự phân hủy của PAHs trong điều kiện lên men yếm khí nóng Ngoài ra, kết quả thu được có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng quy trình áp dụng vào thực tế 3.3.2 Sự tích tụ và vận chuyển của kim loại nặng trong quá trình ổn định Trong quá trình phân hủy yếm khí, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy do hoạt động của tập đoàn vi sinh vật sẽ chuyển hóa. .. hướng sử dụng sản phẩm cho mục đích nông nghiệp cũng cần thiết phải nghiên cứu sự vận chuyển của kim loại nặng vào pha nước trong suốt quá trình ổn định Sự giảm giá trị pH trong pha thủy phân hình thành axít hữu cơ, sự sinh ra các phối tử hữu cơ trong quá trình phân hủy yếm khí của hợp chất hữu cơ trong bùn thải và hoạt động ôxi hóa các hợp chất sunfua kim loại nặng của nhóm vi khuẩn Thiobacillus ferrooxidans... các mô hình đang áp dụng trong thực tế hiện nay Bùn thải được thu gom, loại bỏ rác cá biệt kết hợp với rác hữu cơ được phân loại và nghiền cơ học với tỷ lệ 30% bùn thải và 70% rác hữu cơ theo thể tích định sẵn Hỗn hợp bùn rác được thêm nước sao cho giá trị tổng chất rắn của hỗn hợp đạt 15 - 20% Sau đó, hỗn hợp được bơm vào thiết bị lên men với lượng định sẵn sao cho thời gian lưu trong thiết bị lên men. .. cùng điều kiện lên men yếm khí nóng (tại nhiệt độ 55oC) Sự hoạt động tốt của hệ vi sinh vật với hiệu quả ổn định cao là cơ sở xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp giữa bùn thải và rác hữu cơ 3.2.1 Sự thay đổi pH và độ dẫn điện (EC) theo thời gian pH Trong khoảng thời gian 10 ngày đầu của quá trình phân hủy, pH giảm rõ rệt do sự hình thành các axít hữu cơ trong giai đoạn axít hóa của quá trình phân hủy... TN3 là phù hợp để tiến hành ổn định kết hợp bùn thải tại sông Kim Ngưu và rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng 3.2.5 Sự giảm thiểu Nitơ tổng (TN) và N-NH4 Sự giảm thiểu của Nitơ tổng tính từ khi bắt đầu nạp nguyên liệu đến ngày thứ 60 của TN3, TN2 và TN1 lần lượt là 52,62%, 50,26%, và 30,75% Trường hợp TN3 có sự giảm thiểu mạnh nhất điều này phù hợp với hoạt động của vi sinh vật trong TN3... hợp chất 6 vòng (Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Dibenz[a,h]anthracene, Benzo[ghi]perylene) tăng từ 21,35% lên 67,06% và tổng các PAHs tăng từ 22,83% lên 67,22% - Quy trình đề xuất xử lý bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ theo hai giai đoạn bằng phương pháp lên men yếm khí nóng kết hợp với xử lý bằng phương pháp hiếu khí (composting) DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN . Hƣng NGHIÊN CỨU SỰ CHUYỂN HÓA MỘT SỐ YẾU TỐ GÂY Ô NHIỄM TRONG QUÁ TRÌNH ỔN ĐỊNH BÙN THẢI KẾT HỢP RÁC HỮU CƠ BẰNG PHƢƠNG PHÁP LÊN MEN NÓNG Chuyên ngành : Hóa môi trƣờng Mã số : 62440120. - Nghiên cứu ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng. - Nghiên cứu sự chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn định kết hợp bùn. chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phƣơng pháp lên men nóng 3.3.1. Các thông số hóa lý của quá trình lên men yếm khí Xem xét tổng hợp sự