Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng

Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước vịnh Hạ Long tỉnh Quảng Ninh và đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT AAS Atomic absorption spectrophotometer (Máy quang phổ ABR hấp thụ nguyên tử) Anaerobic baffled reactor (Cột/bể phản ứng kị khí chảy ADP ngang) Adenosine diphosphate AF AMD Anaerobic filter reactor (Cột/bể phản ứng kị khí kiểu lọc) Acid mine drainage (Nước thải khai thác mỏ) AMP APS ATP Adenosine monophosphate Adenosine phosphosulfate Adenosine triphosphate COD Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học) CWs DSFF Constructed wetlands (Vùng/hệ thống đất ngập nước) Downflow stationary fixed film reactor (Cột/bể phản ứng EB màng cố định chảy xuôi) Expanded bed reactor (Cột/bể phản ứng mở rộng) FB HRT HPSH MPN Fluidized bed reactor (Cột/bể phản ứng tầng sôi) Hydraulic retention time (Thời gian lưu nước) Hấp phụ sinh học Most probable number NADP Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate SEM Scanning electronic microscopy (Kính hiển vi điện tử SRB Sulfate reducing bacteria (Vi khuẩn khử sunphat) STN PAPS Cơ chất giá thể sau trồng nấm Phosphoadenosine phosphosulfate PCR Polymerase chain reaction (chuỗi phản ứng polimeraza) PPi TB TOC Inorganic phosphate (photphat vô cơ) Cơ chất than bùn Total organic carbon (Tổng cácbon hữu cơ) quét) III TSS Total suspended solids (Tổng chất rắn lơ lửng) UASB Upflow anaerobic slugde blanket reactor (Cột/bể phản ứng bùn kị khí chảy ngược) Cơ chất xơ dừa XD IV MỤC LỤC Lời cảm ơn I Lời cam đoan II Danh mục ký hiệu chữ viết tắt III Danh mục bảng IX Danh mục hình vẽ, đồ thị XII Mở đầu Chương I: Tổng quan tài liệu 1.1 Phân loại nước thải 1.1.1 Nước thải sinh hoạt 1.1.2 Nước thải công nghiệp 1.2 Kim loại nặng môi trường nước 1.2.1 Kim loại nặng chuyển hoá mơi trường nước 1.2.2 Tính độc kim loại nặng 10 1.2.2.1.Đồng 10 1.2.2.2 Asen 12 1.2.3 Nước thải chứa kim loại nặng q trình sản xuất cơng nghiệp Việt Nam tác động chúng đến môi trường 1.3 Công nghệ xử lý nước thải chứa kim loại nặng V 13 19 1.3.1 Sử dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm kim loại nặng môi trường nước 19 1.3.1.1 Sử dụng thực vật 20 1.3.1.2 Sử dụng vật liệu hấp phụ sinh học 23 1.3.1.3 Sử dụng vi sinh vật 26 1.3.2 Các dạng cột phản ứng kị khí 35 1.3.3 Cột phản ứng sinh học kị khí với chất rắn 39 1.3.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng biện pháp kị khí để xử 43 lý nước thải chứa kim loại nặng 1.3.4.1 Trên giới 43 1.3.4.2 Việt Nam 45 Chương II: Vật liệu phương pháp nghiên cứu 46 2.1 Vật liệu thiết bị nghiên cứu 46 2.1.1 Vật liệu 46 2.1.2 Thiết bị 46 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 47 2.2.1 Chuẩn bị dụng cụ phân tích 47 2.2.2 Loại bỏ oxy thị môi trường khử 47 2.2.3 Các thí nghiệm sử dụng cột phản ứng sinh học kị khí tạo sunphua để nghiên cứu khả loại bỏ kim loại nặng 49 2.2.4 Đếm số lượng SRB 50 2.2.5 Phân lập SRB 50 VI 2.2.6 Phân loại vi khuẩn 51 2.2.6.1 Đặc điểm hình thái 51 2.2.6.2 Các phương pháp sinh học phân tử 51 2.2.7 Phương pháp phân tích kim loại nặng 57 2.2.7.1 Xác định hàm lượng đồng 57 2.2.7.2 Xác định hàm lượng asen 57 2.2.8 Phương pháp xác định COD 58 2.2.9 Các tiêu khác 59 2.2.10 Phương pháp xác định thành phần chất: chất hòa tan nước nóng, xenlulo, hemixenlulo, lignin, tro 59 2.2.10.1 Các chất hịa tan nước nóng 59 2.2.10.2 Lignin 59 2.2.10.3 Hemixenlulo 60 2.2.10.4 Xenlulo 60 2.2.11 Xác định khả hấp phụ kim loại chất 60 2.2.12 Xác định khả loại bỏ kim loại chủng vi 61 khuẩn lựa chọn 2.2.13 Phương pháp quan sát đặc điểm chất kính hiển vi 62 điện tử quét 2.2.14 Phương pháp xác định sunphua 62 2.2.15 Phương pháp xác định axít béo 63 2.2.16 Phương pháp xử lý thống kê 63 VII Chương III: Kết thảo luận 64 3.1 Xây dựng cột phản ứng sinh học kị khí tạo sunphua với loại 64 chất khác 3.1.1 Thiết lập cột phản ứng sinh học 64 3.1.2 Hoạt động cột phản ứng sinh học 65 3.2 Cơ chất khả hấp phụ kim loại nặng 65 3.2.1 Thành phần loại chất 65 3.2.2 Khả hấp phụ kim loại nặng loại chất khác 71 3.3 Ảnh h-ëng cđa viƯc bỉ sung vi sinh vËt vµ chất dinh d-ỡng (phân bò, bùn kị khí) lên hoạt ®éng cđa cét ph¶n øng sinh häc 3.4 SRB cột phản ứng sinh học kị khí với loại chất khác 76 81 3.4.1 Số lượng SRB 81 3.4.2 Thành phần SRB 82 3.4.3 Khả loại bỏ Cu, As chủng vi khuẩn phân lập 84 3.4.4 Một số đặc điểm sinh học hai chủng vi khuẩn STN8 87 XD5 3.4.5 Kết định loại hai chủng vi khuẩn STN8 XD5 89 kỹ thuật sinh học phân tử 3.4.5.1 Kết đọc trình tự nucleotit rADN 16S hai 89 chủng STN8 XD5 VIII 3.4.5.2 Kết định loại hai chủng STN8 XD5 91 3.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình hoạt động cột phản ứng sinh học kị khí với loại chất khác 91 3.5.1 pH oxy hóa khử 91 3.5.2 Độ kiềm 94 3.5.3 Hàm lượng sunphua hòa tan nước 95 3.6 Hiệu hoạt động cột phản ứng với loại chất 96 khác 3.6.1 Hiệu loại bỏ sunphat 96 3.6.2 Hiệu loại bỏ kim loại nặng 98 3.6.3 Chất hữu 104 3.7 ảnh hưởng tốc độ dòng chảy lên khả loại bỏ kim loại nặng cột phản ứng sinh học kị khí 108 3.8 Xử lý nước thải tuyển quặng cột phản ứng sinh học kị khí 113 với chất rắn 3.9 Xử lý chất sau sử dụng 116 Kết luận kiến nghị 117 Danh mục cơng trình cơng bố liên quan đến luận án 119 Tài liệu tham khảo 121 Phụ lục 144 IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng nước thải Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 1.8 Bảng 1.9 10 Bảng 1.10 11 Bảng 3.1 Thành phần chất trước sau thí nghiệm 12 Bảng 3.2 Sự thay đổi hàm lượng số axít béo cột số sở sản xuất khí Hàm lượng kim loại nặng nước thải số nhà máy Hàm lượng số kim loại nặng nước làng nghề tái chế kim loại Nồng độ kim loại nặng tích luỹ thân số "siêu tích luỹ" Một số vật liệu sinh học dùng làm chất hấp phụ kim loại nặng Tóm tắt yêu cầu việc lưu giữ sinh khối Các yêu cầu điều kiện cho tiếp xúc hiệu sinh khối nước thải Thuận lợi khó khăn việc xử lý nước thải chứa kim loại nặng biện pháp kị khí Một số tác giả nghiên cứu sử dụng cột phản ứng kị khí với chất rắn để loại bỏ kim loại nặng Tóm tắt hệ thống xử lý AF qui mô lớn Mỹ Canada X phản ứng q trình thí nghiệm 13 Bảng 3.3 Khả hấp phụ kim loại nặng loại chất 14 Bảng 3.4 15 Bảng 3.5 16 Bảng 3.6 17 Bảng 3.7 18 Bảng 3.8 19 Bảng 3.9 20 Bảng 3.10 21 Bảng 3.11 22 Bảng 3.12 Một số đặc điểm sinh học hai chủng STN8 XD5 23 Bảng 3.13 Hiệu loại bỏ COD sunphat 24 Bảng 3.14 25 B¶ng 3.15 Hàm lượng kim loại nặng bị hấp phụ vào tồn lượng chất có cột phản ứng Số lượng SRB bùn kị khí, phân bị chất trước cho vào cột phản ứng ảnh hưởng bùn kị khí phân bị lên phát triển SRB cột phản ứng sinh học kị khí ảnh hưởng việc bổ sung bùn kị khí phân bị đến số yếu tố cột phản ứng sinh học kị khí Số lượng SRB cột phản ứng với chất khác Các đặc điểm hình thái số chủng SRB tách từ cột phản ứng sinh học kị khí Khả loại bỏ Cu chủng vi khuẩn phân lập Khả loại bỏ As chủng vi khuẩn phân lập ảnh hưởng tốc độ dòng chảy hoạt ng ca ct phn ng k khớ Thành phần n-ớc thải Trung tâm Nghiên cứu thực XI nghiệm sản xuất mỏ luyện kim, Thái Nguyên tr-ớc sau xử lý cột phản ứng kị khí DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Nguồn gốc kim loại nguồn nước Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 2.1 Một số dụng cụ làm việc với SRB Hình 2.2 Hệ thống phân phối khí để làm việc với vi khuẩn kị khí Hình 2.3 Hình 3.1 Cột phản ứng sinh học kị khí phịng thí nghiệm Hình 3.2 Cơ chất trước, sau thí nghiệm cột phản ứng 10 Hình 3.3 11 Hình 3.4 12 Hình 3.5 13 Hình 3.6 Quá trình khử sunphat khơng hồn tồn với lactate nguồn cácbon Các dạng cột phản ứng Sơ đồ dạng cột phản ứng kị khí với chất rắn chảy ngược Sơ đồ thí nghiệm sử dụng cột phản ứng tạo sunphua để xử lý nước thải chứa kim loại nặng Cơ chất STN trước sau thí nghiệm độ phóng đại khác Cơ chất XD trước sau thí nghiệm độ phóng đại khác Cơ chất TB trước sau thí nghiệm độ phóng đại khác Khả hấp phụ Cu loại chất XII ... khí để xử lý Cu, As nước thải, từ đề xuất sử dụng chất cho thiết kế, xây dựng hệ thống xử lý nước thải chứa kim loại nặng qui mô lớn Khả ứng dụng đề tài - Kết đề tài ứng dụng để xử lý nước thải... thải Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm sản xuất mỏ luyện kim Thái Nguyên trước sau xử lý 3.9 Xử lý chất sau sử dụng Đây công đoạn quan trọng cần giải vào giai đoạn cuối trình xử lý Các chất (xơ dừa,... loại nặng Đây phương pháp sinh học có nhiều triển vọng cạnh tranh xu hướng nghiên cứu sử dụng nhiều nước giới Mặt khác sử dụng phương pháp cịn thu hồi kim loại sau xử lý chất axít SRB loại bỏ