Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt của vùng nông thôn đồng bằng bắc bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Miền NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA VÙNG NÔNG THÔN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Miền NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA VÙNG NÔNG THÔN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Chun ngành: Hóa Mơi Trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Minh Phương Hà Nội, 2017 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Minh Phương giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu làm luận văn Em xin cảm ơn thầy, giáo phịng thí nghiệm Hóa Mơi Trường, thầy, giáo khoa Hóa Học - Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội anh, chị bạn phịng thí nghiệm Hố Mơi trường tạo điều kiện giúp đỡ em trình thực luận văn Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp hỗ trợ, giúp đỡ, khích lệ, động viên chia sẻ khó khăn thời gian làm luận văn trình học tập rèn luyện trường để em có thành ngày hơm Luận văn thực khuôn khổ đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp Khoa học Công nghệ phù hợp nhằm kiểm sốt giảm thiểu nhiễm môi trường phục vụ xây dựng nông thôn vùng Đồng Sơng Hồng”, thuộc Chương trình KH&CN phục vụ xây dựng Nông thôn Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (giai đoạn 2011-2015); chủ nhiệm đề tài: TS Hoàng Văn Thắng (Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Môi trường) Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2017 Học viên cao học Trần Thị Miền MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải khu vực nông thôn 1.1.1 Đặc tính nước thải khu vực nơng thơn 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm .3 1.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt .7 1.2.1 Phương pháp học 1.2.2 Phương pháp khử trùng nước thải 1.2.3 Phương pháp sinh học 1.2.4 Phương pháp hấp phụ .11 1.2.5 Một số mơ hình xử lý nước thải .15 1.3 Tổng quan vật liệu phế thải (phế phụ phẩm nông nghiệp) vùng nông thôn .18 1.3.1 Giới thiệu chung .18 1.3.2 Thành phần đặc tính 19 1.3.3 Ứng dụng xử lý môi trường 21 Chương THỰC NGHIỆM .23 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 23 2.1.1 Mục tiêu 23 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 23 2.2 Hóa chất dụng cụ .23 2.2.1 Hóa chất 23 2.2.2 Dụng cụ 23 2.3 Khảo sát đặc tính nước thải sinh hoạt vùng nông thôn Đồng Bắc Bộ 24 2.3.1 Lấy mẫu 24 2.3.2 Phân tích thơng số chất lượng nước 25 2.4 Nghiên cứu sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải 30 2.4.1 Quá trình chế tạo vật liệu hấp phụ 30 2.4.2 Khảo sát khả xử lý nước thải sinh hoạt vật liệu hấp phụ phương pháp hấp phụ tĩnh 31 2.4.3 Khảo sát khả xử lý nước thải sinh hoạt vật liệu hấp phụ phương pháp hấp phụ động 33 2.5 Khảo sát sơ khả xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học hiếu khí 35 2.5.1 Chuẩn bị bùn hoạt tính (sinh khối) 35 2.5.2 Vận hành thiết bị xử lý hiếu khí .36 2.6 Khảo sát khả xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí phương pháp hấp phụ 36 2.6.1 Nguyên lý hoạt động mô hình xử lý nước thải 36 2.6.2 Vận hành mơ hình xử lý nước thải 37 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Các thông số đặc trưng nước thải sinh hoạt nông thôn Đồng Bắc Bộ 38 3.2 Nghiên cứu khả xử lý nước thải sinh hoạt vật liệu hấp phụ chế tạo từ phế phụ phẩm nông nghiệp .44 3.2.1 Đặc trưng hình thái bề mặt vật liệu 44 3.2.2 Thời gian cân hấp phụ .45 3.2.3 Khả xử lý chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt với nồng độ khác .51 3.3 Khả xử lý nước thải sinh hoạt vật liệu hấp phụ phương pháp hấp phụ động 57 3.3.1 Chất hữu (thông qua số COD) .57 3.3.2 Amoni .62 3.3.3 Photphat 64 3.4 Xây dựng mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt nơng thơn 66 3.4.1 Khảo sát sơ khả xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học hiếu khí .67 3.4.2 Khả xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình xử lý kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí phương pháp hấp phụ .69 KẾT LUẬN .76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Diễn biến số COD nước sông số khu vực nông thơn phía Bắc giai đoạn 2011-2014 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống xử lý phương pháp yếm khí kết hợp hiếu khí 15 Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải phương pháp lọc sinh học yếm khí kết hợp với lọc sinh học hiếu khí 16 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bệnh viện phương pháp sinh học hiếu khí kết hợp với phương pháp hấp phụ .17 Hình 1.5 Biểu đồ ước tính lượng rơm rạ phát sinh ngồi đồng ruộng .18 Hình 2.1 Sơ đồ mơ tả quy trình chế tạo trấu nung từ vỏ trấu 30 Hình 2.2 Mơ hình cột hấp phụ 33 Hình 2.3 Dạng đường cong phân bố nồng độ chất bị hấp phụ điểm cuối cột hấp phụ theo thời gian 34 Hình 2.4 Sơ đồ mơ hình xử lý nước thải 37 Hình 3.1 Biểu diễn thông số COD 42 Hình 3.2 Biểu diễn thơng số amoni 43 Hình 3.3 Biểu diễn thơng số photphat 43 Hình 3.4 Ảnh chụp SEM VLHP trấu nung 44 Hình 3.5 Ảnh chụp SEM VLHP rơm nung .45 Hình 3.6 Biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả xử lý COD VLHP 47 Hình 3.7 Biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả xử lý amoni VLHP 48 Hình 3.8 Biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến khả xử lý photphat VLHP 50 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ VLHP với giá trị COD khác 52 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ VLHP với nồng độ amoni khác .54 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ VLHP với nồng độ photphat khác 57 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP trấu nung 1,5 g 58 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP trấu nung 1,0 g 59 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,5 g 61 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,0 g 61 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn nồng độ amoni sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,5 g 63 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn nồng độ amoni sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,0 g 64 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,5 g 65 Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,0 g 66 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn biến đổi giá trị COD theo thời gian 68 Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn biến đổi nồng độ amoni, photphat theo thời gian 69 Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat theo dõi ngày .71 Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat 54 với tốc độ bơm 10 ml/phút 73 Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat 56 với tốc độ bơm 12,5 ml/phút .74 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý Bảng 1.2 Ước tính hàm lượng số chất nhiễm nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 dự báo năm 2020 Bảng 1.3 Ước tính tải lượng nitơ photpho phát sinh hoạt động nuôi tôm Bảng 1.4 Thành phần hợp chất rơm rạ, vỏ trấu 20 Bảng 1.5 Thành phần oxit có tro trấu .20 Bảng 1.6 Thành phần chất có tro rơm rạ 21 Bảng 2.1 Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định tiêu COD 26 Bảng 2.2 Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định amoni 28 Bảng 2.3 Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định photphat .29 Bảng 2.4 Các thông số ô nhiễm NTSH sử dụng luận văn .31 Bảng 2.5 Khảo sát khả xử lý NTSH với khối lượng VLHP vàtốc độ dòng khác 35 Bảng 3.1 Kết đo nhanh phân tích thơng số nhiễm NTSH ba tỉnh .41 Bảng 3.2 Kết phân tích thơng số nhiễm NTSH tỉnh Bắc Ninh 42 Bảng 3.3 Kết xử lý COD VLHP trấu đốt, rơm đốt thời gian hấp phụ khác 45 Bảng 3.4 Kết xử lý COD VLHP trấu nung, rơm nung thời gian hấp phụ khác .46 Bảng 3.5 Kết xử lý amoni VLHP trấu đốt, rơm đốt thời gian hấp phụ khác 47 Bảng 3.6 Kết xử lý amoni VLHP trấu nung, rơm nung thời gian hấp phụ khác .48 75 1,46 2.54 1,64 2,71 100 1,82 3,07 2,36 3,96 125 3,43 5,04 3,96 5,21 150 5,04 6,11 5,21 6,11 175 6,11 8,25 5,57 9,86 200 7,18 11,29 8,07 11,64 225 7,54 12,36 9,32 13,96 250 8,61 13,96 10,39 14,50 275 8,96 15,04 10,75 15,75 300 10,75 15,75 12,54 17,36 325 11,29 16,64 13,07 18,07 350 13,43 17,54 15,21 19,14 375 15,21 18,25 17,00 20,04 400 16,29 18,61 18,79 20,81 425 16,82 18,79 19,50 21,06 450 17,00 19,14 20,86 21,89 475 17,18 19,32 21,31 22,27 500 17,36 19,50 21,69 22,85 QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) 10 VLHP rơm nung 1,5g 21 photphat (mg/l) 18 15 12 1,0 ml/phút 1,5 ml/phút QCVN 0 100 200 300 400 500 V (ml) 600 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,5 g 65 Qua hình 3.18 cho thấy với tốc độ dịng 1ml/phút cho kết xử lí 280ml NTSH cho kết nằm giới hạn cho phép QCVN 14MT:2008/BTNMT (cột B); với tốc độ dòng 1,5ml/phút cho kết xử lí 190ml NTSH cho kết nằm giới hạn cho phép QCVN 14MT:2008/BTNMT (cột B) photphat (mg/l) VLHP rơm nung 1,0g 1,5 ml/phút y = 0.0048x + 8.4337 R² = 0.1145 1ml/phút QCVN V(ml) Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khỏi cột hấp phụ tốc độ dòng khác VLHP rơm nung 1,0 g Qua hình 3.19 cho thấy với tốc độ dịng 1ml/phút cho kết xử lí 250ml NTSH cho kết nằm giới hạn cho phép QCVN 14MT:2008/BTNMT (cột B); với tốc độ dòng 1,5ml/phút cho kết xử lí 180ml NTSH cho kết nằm giới hạn cho phép QCVN 14MT:2008/BTNMT (cột B) Kết cho thấy khả hấp phụ VLHP rơm nung cao tốc độ dòng 1,0ml/phút, khối lượng VLHP 1,5g 3.4 Xây dựng mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt nông thôn Để nâng cao hiệu xử lý chất ô nhiễm NTSH rút ngắn thời gian xử lý, việc sử dụng VLHP, đề tài nghiên cứu xây dựng mơ hình xử lý kết hợp thêm phương pháp sinh học hiếu khí, phương pháp thường sử dụng để xử lý NTSH Trước khảo sát khả xử lý mơ hình xử lý kết hợp phương pháp 66 sinh học hiếu khí phương pháp hấp phụ, tiến hành khảo sát sơ khả xử lý phương pháp sinh học hiếu khí 3.4.1 Khảo sát sơ khả xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học hiếu khí Thí nghiệm tiến hành thiết bị xử lý sinh học hiếu khí Armfield W11 aerobic digester, với mẫu NTSH có thông số COD, amoni, photphat đầu vào 280mg/l; 36,5 mg/l; 21,4 mg/l Sự biến đổi thông số COD, amoni, photphat đầu theo dõi sau khoảng thời gian lưu khác Kết trình bày bảng đây: Bảng 3.20 Biến thiên giá trị COD theo thời gian xử lý sinh học hiếu khí Mẫu Thời gian (giờ) COD Thời gian COD Mẫu (mg/l) (mg/l) (giờ) 317 14 46 177 294 15 47 170 280 16 48 157 267 17 63 120 264 18 64 110 257 19 65 110 250 20 66 104 244 21 67 84 24 220 22 68 77 10 25 224 23 69 54 11 26 220 24 83 160 12 27 217 25 84 154 13 28 210 26 85 160 QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B2) 67 50 COD (mg/l) COD QCVN Thời gian (h) Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn biến đổi giá trị COD theo thời gian Qua hình 3.20 cho thấy giá trị COD giảm dần theo thời gian, sau 69 giá trị COD đạt tiêu chuẩn nước chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B2)); sau 83 lại thấy giá trị COD tăng lên Nguyên nhân thời điểm điều kiện dinh dưỡng không đảm bảo để đáp ứng cho phát triển VSV nên chúng bị chết dần, bị phân huỷ nên làm tăng giá trị COD Bảng 3.21 Kết xử lý amoni, photphat phương pháp sinh học hiếu khí Mẫu Thời gian (giờ) CNH4+ (mg/l) CPO43- (mg/l) 41,67 29,77 2 44,68 28,16 38,93 24,59 21 26,81 19,95 22 23,31 18,34 28 14,69 16,38 30 12,03 15,30 42 6,70 10,30 45 4,88 9,39 QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) 10 10 68 50 mg/l 40 30 QCVN 20 amoni 10 photphat 0 10 20 30 40 50 Thời gian (h) Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn biến đổi nồng độ amoni, photphat theo thời gian Qua hình 3.21 cho thấy nồng độ amoni tăng lên 02 đầu chạy mơ hình, ngun nhân NTSH đầu vào nitơ tồn dạng hợp chất cao phân tử, có cấu trúc phức tạp vi khuẩn phân hủy thành chất đơn giản amoni, nồng độ amoni tăng đầu Sau nồng độ amoni, giảm nhanh theo thời gian, sau 45 nồng độ amoni đầu đạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) Nồng độ photphat giảm dần theo thời gian sau 45 nồng độ photphat đầu đạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) Như vậy, để xử lý NTSH nơng thơn sử dụng phương pháp sinh học hiếu khí, nhiên cần thời gian xử lý dài (69 thông số COD đạt tiêu chuẩn cho phép chất lượng NTSH thải môi trường) 3.4.2 Khả xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình xử lý kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí phương pháp hấp phụ Thí nghiệm tiến hành mơ hình thiết bị mơ tả mục 2.6.1 (hình 2.4) Do khả xử lý thông số ô nhiễm (COD, amoni, photphat) VLHP rơm nung tốt loại VLHP nghiên cứu luận văn nên rơm nung sử dụng làm vật liệu nhồi cột hấp phụ mơ hình Vận hành mơ hình với 10 lít NTSH trộn với 01 lít bùn hoạt tính bể xử lý hiếu khí (VNTSH : Vbùn hoạt tính = 10:1) 80g VLHP rơm nung nhồi vào cột hấp 69 phụ Khảo sát khả xử lý NTSH mơ hình với tốc độ bơm khác Sự biến thiên thông số COD, amoni, photphat đầu sau qua bể xử lý hiếu khí cột hấp phụ theo dõi theo thời gian 3.4.2.1 Kết theo dõi mô hình ngày Khảo sát khả xử lý NTSH mơ hình với tốc độ bơm 10 ml/phút, theo dõi khả xử lý thông số ô nhiễm (COD, amoni, photphat) ngày, ngày lấy mẫu (lấy mẫu van lấy nước thải cuối cột hấp phụ), sau đem mẫu phân tích thông số ô nhiễm (COD, amoni, photphat) kết cụ thể: Bảng 3.22 Kết xử lý COD, amoni, photphat ngày với tốc độ bơm 10ml/phút Mẫu Thời gian (ngày) COD (mg/l) CNH4+ (mg/l) CPO43(mg/l) 230 50,81 23,56 64 17,84 4,54 143 35,61 15,58 175 37,28 16,21 178 36,94 17,23 180 34,52 17,45 QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) - QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) - 10 10 50 0,9 0,5 QCVN08-MT:2015/BTNMT(Cột B2) 70 nồng độ (mg/l) COD amoni photphat Thời gian (ngày) Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat theo dõi ngày Qua hình 3.22 cho thấy ngày chạy mơ hình hàm lượng chất ô nhiễm giảm mạnh, đặc biệt thông số photphat đạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A), thông số COD đạt QCVN08-MT:2015/BTNMT (Cột B2) Sang ngày thứ hàm lượng chất ô nhiễm tăng dần, sau ngày thứ trở hàm lượng chất ô nhiễm biến đổi không nhiều Nguyên nhân ngày đầu VLHP hấp phụ mạnh chất ô nhiễm, đến đạt trạng bão hoà, khả hấp phụ giảm, đó, VSV bị suy yếu, bị phân huỷ làm tăng giá trị COD nồng độ amoni photphat tăng nhẹ 3.4.2.2 Kết theo dõi chi tiết mơ hình 54-56 Từ kết theo dõi mơ hình ngày thấy hàm lượng chất ô nhiễm (COD, amoni, photphat) giảm mạnh ngày đầu tiếp tục giảm ngày thứ 2, tiến hành theo dõi mơ hình chi tiết khoảng thời gian 54-56 với hai tốc độ bơm khác 10 ml/phút 12,5 ml/phút Với tốc độ bơm 10 ml/phút: Thời gian lưu NTSH bể xử lý hiếu khí 18,3 giờ; cột hấp phụ 2,3 giờ; tiến hành chạy mơ hình với mẫu NTSH có thơng số COD, amoni, photphat đầu vào 254 mg/l; 43,42 mg/l; 22,27 mg/l Sự biến đổi thông số 71 COD, amoni, photphat đầu trình bày bảng đây: Bảng 3.23 Kết xử lý COD, amoni, photphat 54 với tốc độ bơm 10 ml/phút Mẫu Thời gian (giờ) COD (mg/l) CNH4+ (mg/l) CPO43(mg/l) 254 43,42 22,27 0 0 0 11 0 13 0,88 25 76 15,04 4,05 28 83 16,51 6,73 32 100 17,77 7,80 10 36 110 18,96 8,88 11 48 156 29,54 14,23 12 51 163 30,25 15,13 13 54 166 30,39 16,02 QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) - QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) - 10 10 50 0,9 0,5 QCVN08-MT:2015/BTNMT(Cột B2) 72 nồng độ (mg/l) COD amoni photphat Thời gian (h) Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat 54 với tốc độ bơm 10 ml/phút Qua hình 3.23 cho thấy hàm lượng chất nhiễm giảm mạnh vịng 15 chạy mơ hình, đặc biệt 13 đầu hiệu suất xử lý thông số ô nhiễm (COD, amoni, photphat) gần đạt 100% Sau 20 hàm lượng chất ô nhiễm tăng dần Nguyên nhân đến thời điểm này, trình hấp phụ dần đạt đến trạng thái trạng cân nên khả hấp phụ VLHP giảm, đó, VSV bị suy yếu, bị phân huỷ làm tăng giá trị COD nồng độ amoni photphat tăng nhẹ Với tốc độ bơm 12,5 ml/phút: Thời gian lưu NTSH bể xử lý hiếu khí 14,6 giờ; cột hấp phụ 1,8 giờ; tiến hành chạy mơ hình với mẫu NTSH có thông số COD, amoni, photphat đầu vào 270 mg/l; 44,12 mg/l; 24,05 mg/l Sự biến đổi thông số COD, amoni, photphat đầu trình bày bảng đây: Bảng 3.24 Kết xử lý tiêu COD, amoni, photphat 56 với tốc độ bơm 12,5 ml/phút Mẫu Thời gian (giờ) COD (mg/l) CNH4+ (mg/l) CPO43(mg/l) 270 44,12 24,05 0 73 0 0 12 12 2,00 14 26 4,32 0,84 24 86 19,87 7,09 26 100 20,36 7,98 28 110 21,91 8,52 10 32 119 22,19 8,88 11 36 126 26,88 9,77 12 48 180 32,49 16,02 13 52 203 33,19 17,80 14 56 206 33,89 18,34 QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A) - QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) - 10 10 50 0,9 0,5 nồng độ (mg/l) QCVN08-MT:2015/BTNMT(Cột B2) COD amoni photphat Thời gian (h) Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat 56 với tốc độ bơm 12,5 ml/phút Qua hình 3.24 cho thấy hàm lượng chất ô nhiễm giảm mạnh vịng 12 chạy mơ hình, đặc biệt 09 đầu hiệu suất xử lý thông số ô nhiễm (COD, amoni, photphat) đạt 100% Sau 15 hàm lượng 74 chất ô nhiễm tăng dần Nguyên nhân đến thời điểm này, trình hấp phụ dần đạt đến trạng thái trạng cân nên khả hấp phụ VLHP giảm, đó, VSV bị suy yếu, bị phân huỷ làm tăng giá trị COD nồng độ amoni photphat tăng nhẹ Qua kết theo dõi chi tiết mơ hình ngày với tốc độ bơm khác nhau, cho thấy tốc độ bơm chậm khả xử lý chất nhiễm (COD, amoni, photphat) mơ hình xử lý nước thải tốt Như vậy, mơ hình xử lý NTSH kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí phương pháp hấp phụ cho hiệu xử lý chất ô nhiễm (COD, amoni, photphat) tốt rút ngắn thời gian xử lý so với phương pháp sinh học hiếu khí 75 KẾT LUẬN Trong khn khổ nghiên cứu luận văn đạt kết sau: - Đã đánh giá sơ đặc trưng chất lượng NTSH vùng nơng thơn Đồng Bắc Bộ Kết phân tích cho thấy NTSH vùng nông thôn Đồng Bắc Bộ bị ô nhiễm chủ yếu chất hữu cơ, amoni, photphat, chất rắn lơ lửng vi sinh vật gây bệnh (Ecoli, coliform) - Đã chế tạo loại VLHP từ vỏ trấu rơm rạ với qui trình đơn giản Khi khảo sát với thơng số COD, amoni, photphat, VLHP rơm trấu sau nung đạt thời gian cân hấp phụ nhanh hơn; khả loại bỏ chất ô nhiễm cao so với VLHP rơm trấu đốt Trong đó, VLHP rơm nung, với kích thước hạt đồng độ xốp cao, có khả loại bỏ chất ô nhiễm tốt Với tốc độ dòng 1ml/phút; cột hấp phụ chứa 1,5g VLHP có khả xử lý 165ml (~ 11 BV), 170ml (~ BV) 280ml (~ 11 BV) NTSH nằm giới hạn cho phép số COD, amoni photphat tương ứng, qui định QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B2) với số COD QCVN 14-MT:2008/BTNMT (cột B) với số amoni, photphat - Đã nghiên cứu khả xử lý NTSH phương pháp sinh học hiếu khí, kết sau 69 xử lý NTSH thông số COD đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B2), sau 45 thông số amoni đạt QCVN 14:2008/ BTNMT (cột A), sau 45 thông số photphat đạt QCVN 14:2008/ BTNMT (cột B) - Đã xây dựng theo dõi khả xử lý NTSH mơ hình xử lý nước thải kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí phương pháp hấp phụ sử dụng VLHP rơm nung Trong khoảng 9-13 khả xử lý thông số ô nhiễm (COD, amoni, photphat) gần triệt để, đạt hiệu suất xấp xỉ 100% So với việc sử dụng phương pháp sinh học hiếu khí, việc kết hợp thêm cột hấp phụ sau bể hiếu khí mơ hình xử lý làm giảm đáng kể thời gian xử lý 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Phạm Thị Liên (2015), Những chuyến biến kinh tế nông nghiệp Đồng Bắc Bộ từ năm 1883 đến năm 1945, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại học sư phạm Hà Nội [2] Nguyễn Đình Bảng (2004), Các phương pháp xử lý nước thải, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN [3] Võ Văn Bé, Huỳnh Thu Hà (2008), Môi Trường Con Người, Đại học Cần Thơ [4] Trung tâm đào tạo ngành nước môi trường (1999), Sổ tay xử lý nước, Nhà xuất xây dựng [5] Đặng Kim Chi (2011), Hóa học môi trường, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [6] PGS.TS Lương Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất giáo dục [7] Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lí nước, Nhà xuất Thanh Niên [8] Bộ tài nguyên môi trường Việt Nam (2012), Báo cáo môi trường quốc gia, Nhà xuất Hà Nội [9] Bộ tài nguyên môi trường Việt Nam (2014), Báo cáo môi trường quốc gia, Nhà xuất Hà Nội [10] Báo nông nghiệp & PTNT (2007), Báo cáo tình hình phế phẩm nông nghiệp, Nhà xuất Hà Nội [11] Vũ Thị Nghĩa Duyên (2014), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2 biến tính với sắt tro trấu ứng dụng xử lý chất hữu ô nhiễm, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN 77 [12] Bùi Thị Lan Anh (2016), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa để xử lý amoni nước thải bệnh viện, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN [13] Bùi Minh Quý (2015), Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb (II), Cr(VI) Cd (II), Luận án tiến sĩ khoa học, Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên [14] Nguyễn Đình Bảng, Hà Minh Ngọc, Nguyễn Văn Nội (2009), Nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề chế biến lương thực phương pháp lọc sinh học ngập nước, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN [15] Đặng Ngọc Định (2015), Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính làm pha tĩnh cho kỹ thuật chiết pha rắn ứng dụng tách, làm giàu, xác định lượng vết số ion kim loại, Luận án tiến sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên ĐHQGHN [16] QCVN 14:2008/ BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt [17] QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt [18] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2006), Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, Nhà xuất Đại học Quốc gia TPHCM [19] Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ metyl đỏ dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thử nghiệm xử lý mơi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Thái Nguyên [20] Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hữu Nghị, Trần Hữu Bằng, Đặng Thị Thanh Lê (2015), “Điều chế vật liệu nano SiO2 cấu trúc xốp từ tro trấu để hấp phụ xanh metylen nước”, Tạp chí hóa học, 53(4), tr 491-496 78 [21] Phạm Thị Ngọc Lan (2016), “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni nước”, Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường, 52(3), tr 130-137 Tiếng Anh: [22] Metcalf & Eddy (1999),Wastewater Engineering Treatment, Disopal, Reuse Mc Craw, Hill International Edition, Third Edition [23] GTZ (1989),Wastewater Technology Springer Verlag Berlin Heidelberg [24] M.J.Hammer(1977), Water and Water Technology, John Wiley and Sons Ins [25] Farook Adam, Anwar lqbal (2011), “Silica supported amorphous molybdenum catalysts prepared via sol-gel method and its catalytic activity”, Microporous and Mesoporous Material,141, pp 119-127 [26] E.Clave., J Francois., L Billon., B De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as complexing Agents for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 - 826 [27] Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 [28] W.E Marshall., L.H Wartelle., D.E Boler, M.M Johns., C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp 263-268 79 ... tập trung ? ?Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt vùng nông thôn Đồng Bắc Bộ? ?? Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải khu vực nông thôn 1.1.1 Đặc tính nước thải khu... HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Miền NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA VÙNG NÔNG THÔN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Chun ngành: Hóa Mơi Trường Mã số: 60440120... hình xử lý nước thải sinh hoạt nơng thơn 66 3.4.1 Khảo sát sơ khả xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học hiếu khí .67 3.4.2 Khả xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình xử lý kết