Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm và công nghệ xử lý nước thải của một số cơ sở sản xuất nước mắm ở Hải Phòng : Luận văn ThS. Kỹ thuật hóa học, vật liệu, luyện kim và môi trường: 605203

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - rần Ử n n ỘT SỐ Ơ Ạ HÀ NỘI – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - rần Ử n n ỘT SỐ Ơ huy n ng nh thu t số 60520320 i tr ờng Ạ Ờ Ớ GVHD 1: Ts guy n Th GVHD 2: PGS.Ts guy n HÀ NỘI – 2018 Ọ im ung nh h i O Tơi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu thực hướng dẫn người hướng dẫn khoa học Các số liệu kết trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác ọc viên Tr n nh ng L IC Ơ Lời đ u ti n, t i xin b y tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ts Dung PGS.Ts guy n nh guy n Th im h i, ng ời đ t n t nh h ớng dẫn, t o điều kiện thu n lợi v lu n gi i đáp thắc mắc v đóng góp ý kiến quý báu giúp t i, đồng thời cho phép t i đ ợc sử dụng ph n số liệu đề t i cấp th nh phố “ ghi n cứu xây dựng m h nh ứng dụng c ng nghệ b i lọc trồng để xử lý n ớc th i th i mắm t i i Phòng” Ts guy n Th im ung l m ch nhiệm đề t i để t i ho n th nh lu n v n n y Xin cám ơn Th y Đ ng hinh dân l p i Phòng, ng ời đ c ng th m gi v h trợ thực đề t i Tôi xin chân th nh c m ơn t n t nh gi ng d y, b o c ho i, Đ th y c i tr ờng, Tr ờng Đ i học ho học Tự nhi n, Đ i học Quốc gi m ơn đồng nghiệp dự án Đất ng p n ớc v l nh đ o ục ội o tồn đ d ng sinh học đ t o điều kiện cho t i ho n th nh lu n v n n y Tuy có nhiều cố gắng nh ng thời gi n v kiến thức có h n n n kh ng thể tránh khỏi thiếu sót, khiếm khuyết Rất mong nh n đ ợc góp ý, chỉnh sử c quý th y c V cuối c ng, t i xin gửi lời c m ơn chân th nh đến ng ời thân gi đ nh v b n bè đ lu n cổ vũ v động vi n t i lúc khó kh n để v ợt qu v ho n th nh tốt lu n v n n y Hà Nội, ngày tháng 03 năm 2018 ọc viên Tr n nh ng ẦU M Ơ .3 1.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ sản xuất nước mắm nước thải từ sản xuất nước mắm ước mắm c n n c i m c un c ệ sản uất nước mắm nước t ải sản uất nước mắm 1.2 Tổng quan c c p n p p c sử n tron qu tr n lý nước thải sản xuất nước mắm 1.2.1 Xử lý nước thải bằn p n p pc ọc 1.2.2 Xử lý nước thải bằn p n p p ó ọc 1.2.3 Xử lý nước thải bằn p n p p sin ọc .8 1.2.3.1 B phản ứng sinh học – Aerotank .8 1.2.3.2 B lọc sinh học 1.2.3.3 Quá trình xử lý nước thải bằn p n p ổn qu n c i lọc tr n c làm s c nước t ải tron n lo i c c 1.3.3 iệt n tron n i lọc tr n c i lọc tr n c tron p sin ọc kị khí lý nước t ải i lọc tr n c 10 lý nước t ải .11 lý m t s lo i nước t ải t iới t i m 16 1.3.3.1 Trên th giới 16 1.3.3.2 Việt Nam 18 n i phù h p với việc xử lý nước thải nước mắm công nghệ bãi lọc tr n c Ơ 20 Ố Ợ Ơ 21 2.1 i tư ng ph m vi nghiên cứu 21 i tư ng n 2.1.1 iên cứu 21 2.1.2 Ph m vi nghiên cứu .21 n p pn iên cứu .22 n p p ảo sát thực ịa 22 n p p xây dựng mơ hình thí nghiệm 22 2.3.2.1 Xây dựng mơ hình bãi lọc quy mô 6m3/ngày 22 2.3.2.2 B trí vật liệu, ường ng cấp, t u nước 23 2.3.2.3 Thi t bị ph tùng ph tr bãi lọc .24 2.3.2.4 Vận hành thử nghiệm mô hình bãi lọc ngầm dịng chả ứng 6m3/ngày .24 2.3.4 n p pp n tíc tron p ịn t í n n p p lý s liệu 27 Ơ iệm 27 28 3.1 Khảo sát quy trình cơng nghệ sản xuất nước mắm 28 3.1.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất nước mắm t i Công ty CPCBDVTS – Cát Hải .28 3.1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất nước mắm t i c n t 3.2 Nghiên cứu c c i m nhiễm c c tính hố lý c u n ải30 nước t ải n àn sản xuất nước mắm 33 nước t ải sản uất nước mắm c a Công ty CPCBDVTS – Cát Hải 33 c c tín nước t ải sản uất nước mắm c n t u n ải .34 3.3 Xây dựng mơ hình bãi lọc tr ng xử lý nước thải sản xuất nước mắm t i Công ty CPCBDVTS – Cát Hải 35 ề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất mắm .35 3.3.2 Xây dựng mơ hình bãi lọc tr ng xử lý nước thải mắm .37 u t ản 3.3.3 Nghiên cứu m t s 3.3.3.1 K t n n tới iệu suất lý c ng c a BOD5 tron nước t ải ầu vào i lọc .38 i lọc n chất lư n nước thải ầu 38 n ng c moni tron nước thải ầu vào bãi lọc n chất lư ng nước thải ầu 39 n ng c a m n tron nước thải ầu vào bãi lọc n chất lư ng nước thải ầu 40 t ản ng c t c òn tron nước thải ầu vào bãi lọc n chất lư n nước thải ầu 42 c iều iện vận àn i lọc .47 3.5 K t thử nghiệm vận hành mơ hình bãi lọc tr ng sậy dịng chảy ứn lưu lư ng 6m3/n êm .48 3.5.1 Chất lư n nước thải ầu vào bãi lọc 48 n i c ất lư n nước t ải ầu r lý s u i lọc .49 51 O 53 56 DANH M C CÁC TỪ VI T T T BLNN : Bãi lọc nằm ngang LTĐ : Bãi lọc thẳng đứng BTNMT : Bộ t i nguy n CPCBDVTS : ổ ph n chế biến d ch vụ th y s n HTBL : Hệ thống bãi lọc NCKH : Nghiên cứu khoa học PTN : Phịng thí nghiệm QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH Trách nhiệm hữu h n VSV : Vi sinh v t XLNT : Xử lý n ớc th i i tr ờng n m c n nh Phân lo i hệ đất ng p n ớc nhân t o xử lý n ớc th i 12 nh i lọc trồng dòng ch y m t 13 nh : Sơ đồ bãi lọc ng m trồng dòng ch y ngang 14 nh : Sơ đồ hệ thống bãi lọc ng m trồng dòng ch y đứng 15 nh Phân bố lớp v t liệu bãi lọc ng m dòng ch y đứng công suất m3/ngày 24 nh Quy tr nh c ng nghệ s n xuất n ớc mắm t i Công ty CPCBDVTS – Cát H i .28 nh Quy trình cơng nghệ s n xuất n ớc mắm t i c ng ty T Qu ng i 30 nh Quy tr nh c ng nghệ xử lý n ớc th i mắm công nghệ bãi lọc trồng kết hợp ph ơng pháp hiếu khí 37 nh Ảnh h ởng c a BOD5 đến chất l ợng n ớc đ u r 39 nh Ảnh h ởng c a amoni đến chất l ợng n ớc đ u r 40 nh Ảnh h ởng c độ m n n ớc th i đ u vào bãi lọc đến chất l ợng n ớc đ u r 42 nh Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r nh Ảnh h ởng c tốc độ dòng đến chất l ợng n ớc đ u r nh Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r nh Ảnh h ởng c a tốc độ dòng đến chất l ợng n ớc đ u r mẫu mẫu mẫu mẫu 43 44 45 46 n m c ản ng chế lo i bỏ chất ô nhi m bãi lọc trồng 11 ng ho ng biến động tính chất n ớc th i Công ty CPCBDVTS – Cát H i .33 ng ho ng biến động tính chất n ớc th i ng ty T Qu ng i 34 ng Kết qu chất l ợng n ớc n ớc th i sau qua xử lý hiếu khí 36 ng Kết qu ng Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r mẫu 43 ng Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r mẫu 44 ng Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r mẫu 45 ng Ảnh h ởng c a tốc độ dòng đến chất l ợng n ớc đ u r nh h ởng độ m n đến chất l ợng n ớc đ u r 41 mẫu 46 ng Chất l ợng n ớc th i đ u vào bãi lọc c đợt thí nghiệm 7- 8/2017 .48 ng hất l ợng n ớc th i đ u bãi lọc c đợt thí nghiệm 7- 8/2017 .49 ẫu lấy ng y / / ng Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r (mẫu ẫu n ớc th i lấy ngày 15/6/2017 Th ng số Tốc độ dòng (l/m2.h) 3,07 Độ m nvào ‰ 4,63 6,17 Độ m nra ‰ HSXL (%) Độ m nra ‰ HSXL (%) Độ m nra ‰ HSXL (%) 8,20 44,2 10,3 29,93 12 18,36 BOD v o (mg/l) BOD5ra (mg/l) HSXL (%) BOD5ra (mg/l) HSXL (%) BOD5ra (mg/l) HSXL (%) 219,50 36,02 83,6 49,2 77,6 86,7 60,5 Amoniv o (mg/l) Amonira (mg/l) HSXL (%) Amonira (mg/l) HSXL (%) Amonira (mg/l) HSXL (%) 54,76 8,104 85,2 10,130 21,,32 TSSvào TSSra TSSra (mg/l) (mg/l) HSXL (%) 81,5 HSXL (%) 61 HSXL (%) 145,70 22,78 14,7 (mg/l) 84,4 80,5 26,6 TSSra (mg/l) 47,1 67,67 100 90 80 HSXL % 70 Tốc độ dòng 3,07 l/m2.h 60 Tốc độ dòng 4,63 l/m2.h2 50 40 Tốc độ dòng 6.17 l/m2.h22 30 20 10 Độ mặn BOD5 nh 13 Ảnh h ởng c Amoni TSS tốc độ dòng đến chất l ợng n ớc đ u r (mẫu 44 ẫu lấy ng y / / ng 8: Ảnh h ởng c tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r (mẫu ẫu n ớc th i Th ng số lấy ngày 20/6/2017 Tốc độ dòng (l/m2.h) 3,07 4,63 6,17 Độ m nvào(‰) Độ m nra ‰ HSXL (%) Độ m nra ‰ HSXL (%) Độ m nra ‰ HSXL (%) 12,6 BOD v o (mg/l) 7,05 BOD5ra (mg/l) 44,0 HSXL (%) 8,5 BOD5ra (mg/l) 32,53 HSXL (%) 10 BOD5ra (mg/l) 20,63 HSXL (%) 145,10 19,1 86,8 27,2 81,25 46,7 67,9 Amoniv o (mg/l) Amonira (mg/l) HSXL (%) Amonira (mg/l) HSXL (%) Amonira (mg/l) HSXL (%) 23,50 TSSvào 3,15 TSSra 7,2 TSSra (mg/l) 69,4 HSXL (%) 11,4 TSSra (mg/l) 86,6 HSXL (%) 51,5 HSXL (%) 115,60 16,81 85,45 (mg/l) 27,6 76,12 (mg/l) 34,78 70 100 90 80 70 Tốc độ dòng 3,07 l/m2.h 60 Tốc độ dòng 4,63 l/m2.h 50 40 Tốc độ dòng 6,17 l/m2.h 30 20 10 Độ mặn BOD5 nh 14: Ảnh h ởng c Amoni TSS tốc độ dòng tới chất l ợng n ớc đ u r (mẫu ) 45 ẫu lấy ngày 24/6/2017 ng 9: Ảnh h ởng c a tốc độ dòng đến chất l ợng n ớc đ u r (mẫu ẫu n ớc th i Th ng số lấy ngày 24/6/2017 Tốc độ dòng ( l/m2.h) 3,07 4,63 6,17 Độ m nvào(‰) Độ m nra ‰ HSXL (%) Độ m nra ‰ HSXL (%) Độ m nra ‰ HSXL (%) 9,7 BOD5v o 5,40 BOD5ra 6,2 BOD5ra (mg/l) 36,08 HSXL (%) 7,6 BOD5ra (mg/l) 44,3 HSXL (%) 21,64 HSXL (%) 125,10 18,9 84,9 24,2 80,65 42,7 65,9 Amoniv o (mg/l) Amonira (mg/l) HSXL (%) Amonira (mg/l) HSXL (%) Amonira (mg/l) HSXL (%) 18,33 TSSvào 2,33 TSSra 4,45 TSSra (mg/l) 75,72 HSXL (%) 7,4 TSSra (mg/l) 87,3 HSXL (%) 59,6 HSXL (%) 89,45 13,84 84,5 (mg/l) (mg/l) 16,3 81,7 (mg/l) (mg/l) 28,9 67,7 100 90 80 HSXL % 70 Tốc độ dòng 3,07 l/m2.h 60 Tốc độ dòng 4,63 l/m2.h 50 40 Tốc độ dòng 6.17 l/m2.h 30 20 10 Độ mặn BOD5 Amoni TSS nh 15: Ảnh h ởng c a tốc độ dòng đến chất l ợng n ớc đ u r (mẫu 46 h n xét Tốc độ dòng ch y ch m chất l ợng n ớc đ u sau bãi lọc cao Điều lý gi i với tốc dòng ch y bãi lọc ch m, thời gi n l u n ớc th i bãi lọc c ng lâu kh n ng l u giữ chất nhi m c a lớp v t liệu lọc kh n ng hấp thu, phân h y chất ô nhi m c a trồng bãi lọc tốt n n chất l ợng n ớc th i sau xử lý với tốc dộ dòng ch y nhỏ tốt tốc dòng ch y cao Tuy nhiên tốc độ nhỏ gây t ợng d b tắc đ ờng ống phân phối n ớc th i công suất xử lý thấp Với tốc độ dòng l , l/m h cho hiệu suất xử lý TSS c o Với tốc độ dòng , 5c o > % , hiệu suất xử lý moni v l/ m h, số đ u r l i v ợt quy chuẩn v hiệu suất xử lý kh ng c o h v y để đ t mục tiêu chất l ợng n ớc th i đ u có thơng số đ t tiêu chuẩn QCVN 11: 2015 cột B áp dụng cho n ớc th i chế biến th y s n, đồng thời đáp ứng công suất xử lý cao d v n hành nhóm nghiên cứu lựa chọn tốc độ dòng tối u chung cho b i lọc 3,07 - 4,63 l/m2.h Ngoài hiệu xuất xử lý phụ thuộc vào tuổi c a m t độ trồng Tuổi c a trồng v m t độ trồng bãi lọc nh h ởng đến hiệu qu xử lý tùy thuộc vào thời kỳ phát triển c a mà kh n ng hấp thu chất hữu v dinh d ỡng c “ khác nh u Theo kết qu nghi n cứu đề t i ghi n cứu xây dựng m h nh ứng dụng b i lọc trồng để xử lý n ớc th i s n xuất n ớc mắm ” c Ts guy n Th im ph hợp để xử lý n ớc th i mắm l s u ung th độ tuổi v m t độ tháng tuổi v m t độ trồng 67 cây/m2 c iều iện vận àn i lọc Từ kết qu nghi n cứu yếu tố nh h ởng đến chất l ợng n ớc th i đ u r s u xử lý, đ r điều kiện v n h nh b i lọc trồng S y dòng ch y đứng xử lý n ớc th i s n xuất mắm c m h nh đ xây dựng nh s u Tốc độ dòng ch y tối u b i lọc T i l ợng 20‰ , ngo i r đ c th lo i h nh s n xuất, kinh nh m t h ng n ớc mắm n n th ờng phát sinh m i từ tr nh , l n men c ng đo n l m mắm Xây dựng m h nh b i lọc trồng kết hợp với c ng nghệ sinh học hiếu khí để xử lý n ớc th i s n xuất n ớc mắm với l u l ợng m3/ng y đ m Xác đ nh đ ợc điều kiện v n h nh c b i lọc - T i l ợng BOD5 < 1,91 kg/ng (300 mg/l) - T i l ợng moni < 0,57 kg/ng ( 95 mg/l) - Độ m n < ‰ - Tốc độ dòng ch y tối u b i lọc 3,07- 4,63 l/m2.h go i r độ tuổi v m t độ ph hợp để xử lý n ớc th i mắm l s u tháng tuổi v m t độ trồng 67 cây/m2 V n h nh m h nh thử nghiệm b i lọc ng m dòng ch y đứng trồng s y với diện tích b i lọc l m2, l u l ợng m3/ng y s u m h nh b i lọc ng m đ t T V hất l ợng n ớc th i đ u r xử lý / T 51 T cột V t liệu lọc b i lọc s u thời gi n ho t động kho ng –6 tháng) t y theo c ng suất ho t động c sở, b b o hị bề m t Lúc n n bơm n ớc để sục rử ho n nguy n l i v t liệu v l m s ch bề m t b i lọc ây trồng tr n b i lọc hết thời gi n sinh tr ởng b gi v kh héo n n hiệu qu xử lý gi m xuống, ph i có ho t động tái t o cây đ ợc cắt bỏ ph n thân b kh héo cách m t đất kho ng ác cm để m m non phục hồi trở l i Khuyết cáo cho sở n n cắt v o tháng 1- đến tháng đ ợc m -6 - tháng tuổi, b i lọc trồng S y bắt đ u có hiệu qu xử lý tốt tốt phục vụ thời vụ l m mắm Kh ng c n thiết ph i th y c n cắt cũ h nh b i lọc trồng dòng ch y đứng n n thiết kế ng n ho t động song song Điều n y thu n lợi cho sở s n xuất t i thời điểm tái sinh l i v t liệu v trồng ột ng n ngừng ho t động để r v t liệu ho c tái t o trồng, th ng n l i ho t động b nh th ờng kh ng nh h ởng đến tr nh xử lý n ớc th i c sở 52 O i n iệt Nguy n Việt Anh (2010),Xử l nước thải sinh hoạt bẵng bãi lọc ngầm dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam, Tr ờng đ i Học Xây Dựng Hà Nội ng ty ổ ph n hế biến ch vụ Th y s n át i , ổ đăng kí nguồn thải chất thải nguy hại ng ty ổ ph n hế biến ch vụ Th y s n át i , Báo cáo đánh giá tác động Môi trường ng ty T Qu ng i guy n Th Kim Dung , Báo cáo quan tr c môi trường guy n i Linh , “ Đánh giá hiệu qu tách dòng v xử lý n ớc th i rử ch i s n xuất n ớc mắm m h nh b i lọc trồng cây”, T p chí v ng nghệ, T p guy n Th im ho học Đ Q , ho học Tự nhiên S ung v cs , Nghiên cứu xây dựng mơ hình ứng dụng cơng nghệ b i lọc trồng để xử l nước thải sản xuất m m, đề t i cấp Th nh phố - i Phòng Tr nh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử l nước thải, NXB Giáo Dục, Hà Nội Đ ng Đ nh im v cs , Xử lý ô nhiễm môi trường thực vật, NXB Nông nghiệp Hà Nội Nguy n Th Loan (2007), Nghiên cứu sử dụng hệ thống wedland nhân tạo để xử l nước thải làng giấy Phong Khê, Đ i học khoa học tự nhi n, Đ i Học Quốc Gia Hà Nội 10 gọc Th nh , Nghiên cứu Công nghệ b i lọc ngầm trồng để xử l nước thải chăn nuôi điều kiện tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam, Đ i học Thái guy n 53 i n n 11 Alexandros Stefanakis, Christos Akratos, Vassilios Tsihrintzis, (2004) Vertical Flow Constructed Wetlands Eco-engineering Systems for Wastewater and Sludge Treatment, Elsevier Inc All rights reserved, PP.2122 12 Brix, H.; Schierup, H.-H ( , “The use of macrophytes in water pollution control”, AMBIO, 18,pp 100-107 13 Chambers, R M.; Osgood, D T.; Bart, D J.; Montalto, F (2003), Phragmites australis invasion and expansion in tidal wetlands: interactions among salinity, sulfide, and hydrology, Estuaries, 26, PP 398-406.[i] 14 Cooper PF, Job GD, Green MB, Shutes RBE (1996), Reedbeds and constructed wetlands for wastewater treatment, WRc, Swindon, Wiltshire 15 Gauss, M.; WSP (2008), Constructed Wetlands: A Promising Wastewater Treatment system for Small Localities,experiences from Latin America, Washington D.C, The World Bank 16 Heike Hoffmann, Christoph Platzer, Martina Winker, Elisabeth von Muench (2011), Technology review of constructed wetlands: Subsurface flow constructed wetlands for greywater and domestic wastewater treatment, Eschborn 17 Heike Hoffmann, Christoph Platzer, Martina Winker, Elisabeth von Muench (2011), Technology review of constructed wetlands: Subsurface flow constructed wetlands for greywater and domestic wastewater treatment, Eschborn 18 Hoffmann, H.; Platzer, C.; Winker, M.; Muench, E von (2011), Technology Review of Constructed Wetlands Subsurface Flow Constructed Wetlands for Greywater and Domestic Wastewater Treatment, Eschborn, Deutsche Gesellschaft fuer Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH, Giz Editor 19 Robert H Kadlec, ScottD Wallace (2009) Treatment Wetlands second edition, Taylor & Francis Group, LLC 54 20 Vym z l, J , “Types of onstructed Wetl nds for W stew ter Treatment: Their Potential for Nutrient Removal In Transformations of Nutrients in tur l nd onstructed Wetl nds”, The Netherlands, pp 1-93 21 Vymazal, J ( , “Removal of nutrients in various types of constructed wetl nds”, Sci Tot Environ, 380, pp 48-65 22 Vym z l, J ; röpfelová, L , “ s oncentr tion of issolved xygen Good Indicator of Processes in Filtration Beds of Horizontal-flow onstructed Wetl nds?” n , the Netherlands, pp 311-317 23 Vymazal, J.; Kröpfelová, L (2008), Wastewater Treatment in Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow, Springer, Czech University of Life Sciences Prague 24 Water for Asian Cities Program, Editor (2008), UN-HABITAT Constructed Wetlands Manual 55 ột số h nh nh li n qu n đến q tr nh nghi n cứu HÌNH NH MƠ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY nh phụ lục 1: Hình nh cấu t o đáy m h nh b i lọc dịng ch y đứng nh phụ lục 2: Hình nh cấu t o bề m t mơ hình bãi lọc dòng ch y đứng 56 nh phụ lục Ảnh lấy mẫu n ớc th i đ u v o c nh phụ lục Công ty CPCBDVTS – Cát H i nh nh s y b i lọc 57 nh phụ lục nh phụ lục ớc th i đ u v o v đ u r b i lọc nh nh Công ty CPCBDVTS – Cát H i 58