Nghiên cứu chế tạo Eco-Bio-Block EBB cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và amoni trong một số nguồn nước thải

DANH MỤC VIẾT TẮT

Tiếng Anh	Tiếng Việt
ATP	Adenosin Triphosphate	Nguồn cung cấp năng lượng sinh học
BOD5	Biological Oxygen Demand	Nhu cầu ô xy sinh hóa
COD	Chemical Oxygen Demand	Nhu cầu ô xy hóa học
D	Diameter	Đường kính
DO	Oxygen Demand	Nhu cầu ô xy
DGGE	Denaturing Gradient Gel Electrophoresis	Kỹ thuật sinh học phân tử
EBB	Eco-Bio Block	Khối mang sinh vật sinh thái
EPS	Polystyren	Chất dẻo (mút xốp)
GĐ		Giai đoạn
HK		Hiếu khí
KCN		Khu Công Nghiệp
KĐTM		Khu đô thị mới
KĐT		Khu đô thị
KT-XH		Kinh tế - Xã hội
MBBR	Moving Bed BioReactor	Giá thể vi sinh di động
NMXLTT		Nhà máy xử lý tập trung
PCR	Polymerase Chain Reaction	Phản ứng khuếch đại gen

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 143 trang tài liệu này.

Polypropylene	Vật liệu nhựa nhiệt dẻo, cứng
		và dai
PVC	Polyvinyl Clorua	Nhựa dẻo nhân tạo
QCVN		Quy chuẩn Việt Nam
TCTK		Tổng cục thống kê
TDS	Total dissolved solids	Tổng chất rắn hòa tan
TKN	Total Nitrogen Kendal	Tổng nitơ Kendal
TOC	Total Organic Carbon	Tổng các bon hữu cơ
TP		Tổng phốt pho
TSS	Total suspended solids	Tổng chất rắn lơ lửng
SEM	Scanning Electron Microscope	Kính hiển vi điện tử quét
VSV		Vi sinh vật
XLNT		Xử lý nước thải
YK		Yếm khí

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn thải nước của một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng.

.....................................................................................................................................7

Bảng 1. 2. Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước 8

Bảng 1. 3. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư 9

Bảng 1. 4. Thành phần nước thải bệnh viện 14

Bảng 1. 5. Sự phụ thuộc thành phần biogas và dự trữ năng lượng 19

Bảng 1. 6. Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Độ [64]. 41

Bảng 1. 7. So sánh giữa vật liệu EBB cải tiến và EBB nhập khẩu 46

Bảng 2. 1. Thống kê hóa chất và thiết bị phục vụ nghiên cứu. 47

Bảng 2. 2. Hàm lượng phối trộn hỗn hợp vật liệu khô. 52

Bảng 2. 3. Hàm lượng nước bổ sung để phối trộn 54

Bảng 2. 4. Các giai đoạn thực nghiệm ở các phạm vi pH khác nhau. 58

Bảng 2. 5. Tỷ lệ các dung dịch biến tính để tiến hành thực nghiệm. 64

Bảng 3. 1. Độ rỗng của khối chất rắn EBB chế tạo 70

Bảng 3. 2. Hàm lượng nước bổ sung để phối trộn 72

Bảng 3. 3. Mật độ VSV hiếu khí tổng số (CFU/g). 74

Bảng 3. 4. Mật độ VSV kị khí tổng số (CFU/g). 75

Bảng 3. 5.Ảnh hưởng pH đến hoạt động của VSV trong vật liệu EBB 75

Bảng 3. 6. Số liệu thực nghiệm đẳng nhiệt hấp phụ Amoni của vật liệu. 81

Bảng 3. 7. So sánh hiệu quả hấp phụ giữa EBB cải tiến và vật liệu khác 82

Bảng 3. 8. Số lượng các band xuất hiện ở các công thức thí nghiệm khác nhau trên bản điện di DGGE 85

Bảng 3. 9. Số lượng các band xuất hiện ở các mẫu A1-A5 trên bàn điện di DGGE và chỉ số đa dạng H’ và J’ của các mẫu. 86

Bảng 3. 10. Số lượng mẫu xuất hiện các band tương ứng trên bản điện di DGGE ..87

Bảng 3. 11. So sánh hiệu quả xử lý của vật liệu EBB cải tiến với một số kết quả nghiên cứu khác. 101

Bảng 3. 12. Vị trí lấy mẫu tại hồ Khương Thượng 102

Bảng 3. 13. Kết quả thực nghiệm nước hồ Khương Thượng 103

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. 1. Sơ đồ các quá trình chuyển hóa bằng vi sinh Yếm khí [16] 18

Hình 1. 2. Cân bằng chất và năng lượng trong quá trình vi sinh yếm khí. [16] 19

Hình 1. 3. Cân bằng vật chất cacbon (BOD5) trong sinh học hiếu khí 22

Hình 1. 4. Sơ đồ công nghệ bùn hoạt tính 24

Hình 1. 5. Sơ đồ quá trình loại bỏ COD và ni tơ bằng vi sinh: (a) anoxic trước; (b) anoxic sau; (c) 2 giai đoạn nitrat hóa và khử nitrat độc lập; (d) quá trình Bardenpho.

...................................................................................................................................26

Hình 1. 6. Sơ đồ công nghệ bùn hoạt tính xử lí COD và TN. 26

Hình 1. 7. EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka [64] 41

Hình 1. 8. Ứng dụng EBB trong nước thải CN [64] 42

Hình 1. 9. Đặt EBB ở mương thoát nước [64] 42

Hình 1. 10. Thương mại hóa EBB [64] 43

Hình 2. 1. Sơ đồ nghiên cứu tổng thể của Luận án 47

Hình 2. 2. Sơ đồ thực nghiệm EBB cải tiến. 52

Hình 2. 3. Sơ đồ thực nghiệm sản xuất EBB cải tiến 55

Hình 2. 4. Cấy VSV vào EBB cải tiến 55

Hình 2. 5. Ảnh hưởng pH đến VSV (a): đối với EBB cải tiến, (b) mẫu đối chứng..58

Hình 2. 6. Hệ thực nghiệm đánh giá hoạt động của VSV trong vật liệu EBB cải tiến

...................................................................................................................................62

Hình 2. 7. Mô hình thí nghiệm EBB cải tiến. 65

Hình 2. 8. Khu vực khảo sát và lấy mẫu nước hồ Khương Thượng 66

Hình 2. 9. Mô hình sử dụng EBB để xử lý nước rỉ rác 67

Hình 3. 1. Hình ảnh soi kính hiển vi điện tử (SEM) của vật liệu tạo EBB cải tiến ..69

Hình 3. 2. Hình ảnh đo BET của vật liệu EBB cải tiến 71

Hình 3. 3. Lượng nước phối trộn để tạo EBB cải tiến 100ml 72

Hình 3. 4. Lượng nước trộn để tạo EBB cải tiến 120 ml 73

Hình 3. 5.. Lượng nước phối trộn để tạo EBB cải tiến 150 ml. 73

Hình 3. 6. EBB cải tiến trước và sau khi cấy VSV 10 ngày 74

Hình 3. 7. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD ở pH 4÷5 76

Hình 3. 8. Kết quả thực nghiệm ở pH 7÷8 77

Hình 3. 9. Kết quả thực nghiệm pH 9÷10 77

Hình 3. 10. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả loại bỏ Amoni; (Nồng độ NH4+ ban đầu 30 mg/L, lượng chất hấp phụ 150 g/L. Thời gian tiếp xúc 240 phút). 78

Hình 3. 11. Cân bằng hấp phụ Amoni của vật liệu EBB tại pH 6 79

Hình 3. 12. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ đến hiệu quả loại bỏ Amoni, pH 6, thời gian tiếp xúc 240 phút. 80

Hình 3. 13. Đường biểu diễn động học biểu kiến bậc nhất. 80

Hình 3. 14. Đường biểu diễn động học biểu kiến bậc hai. 80

Hình 3. 15. Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir NH4+ của vật liệu, pH 6. 81

Hình 3. 16. Hình ảnh kết quả tách chiết mẫu ADN tổng số 84

Hình 3. 17. Kết quả chạy điện di DGGE của các mẫu A1, A2, A3, A4 và A5 84

Hình 3. 18. Cây phát sinh thể hiện mối liên quan của các loài VSV có trong 5 mẫu nghiên cứu A1, A2, A3, A4 và A5 90

Hình 3. 19. Hiệu suất xử lý COD với lưu lượng 0,5 L/giờ 93

Hình 3. 20. Hiệu suất xử lý COD với lưu lượng 1 L/giờ 93

Hình 3. 21. Hiệu suất xử lý COD với lưu lượng 2 L/giờ 94

Hình 3. 22. Hiệu suất xử lý COD với lưu lượng 3 L/giờ 95

Hình 3. 23. Hiệu suất xử lý COD với lưu lượng 4 L/giờ 95

Hình 3. 24. Hiệu suất xử lý COD với lưu lượng 5 L/giờ 96

Hình 3. 25. Hiệu suất xử lý Amoni với lưu lượng 0,5 L/giờ 97

Hình 3. 26. Hiệu suất xử lý Amoni với lưu lượng 1 L/giờ 98

Hình 3. 27. Hiệu suất xử lý Amoni với lưu lượng 1 L/giờ 98

Hình 3. 28. Hiệu suất xử lý Amoni với lưu lượng 3 L/giờ 99

Hình 3. 29. Hiệu suất xử lý Amoni với lưu lượng 4 L/giờ 99

Hình 3. 30. Hiệu suất xử lý Amoni với lưu lượng 5 L/giờ 100

Hình 3. 31. Các điểm lấy mẫu hồ Khương Thượng 101

Hình 3. 32. Hiệu suất xử lý COD trong nước rỉ rác bằng vật liệu EBB cải tiến 104

Hình 3. 33. Hiệu suất xử lý Amoni trong nước rỉ rác bằng vật liệu EBB cải tiến ..104

Hình 3. 34. Ảnh hưởng lưu lượng đến hiệu quả xử lý COD 105

Hình 3. 35. Ảnh hưởng của lưu lượng đến hiệu quả xử lý Amoni trong 106

MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của luận án

Việt Nam đang trong thời điểm then chốt của quá trình phát triển đô thị, với tổng số đô thị đạt mức 862 vào năm 2020, tăng 7,5% so với năm 2016. Tỷ lệ đô thị hóa toàn quốc tăng từ 36,7% vào năm 2016, lên 39,3% vào năm 2020, và dự kiến đạt 45% vào năm 2026 [1]. Đô thị hóa đồng nghĩa với tập trung dân cư và phát triển công nghiệp, góp phần tăng trưởng kinh tế. Bên cạnh những mặt tích cực, quá trình đô thị hóa ở Việt Nam cũng tạo ra nhiều thách thức và vấn đề cấp bách liên quan đến ô nhiễm môi trường. Môi trường nước mặt ở một số thành phố lớn bị ô nhiễm do các hoạt động đô thị hóa, công nghiệp hóa. Hệ thống thoát nước tại các đô thị chỉ đáp ứng được 60% nhu cầu thoát nước. Nhiều hệ thống thoát nước không đồng bộ với hệ thống xử lý nước thải tập trung, dẫn đến hiệu quả xử lý kém chất lượng [2].

Nước thải sinh hoạt được ước tính bằng khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt, thường chứa các tạp chất khác nhau, trong đó 52% là các hợp chất hữu cơ và 48% là các hợp chất vô cơ. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loại sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Theo thống kê, hiện trên toàn quốc chỉ có khoảng 15% nước thải sinh hoạt đô thị được thu gom và xử lý tại 43 nhà máy xử lý nước thải tập trung với tổng công suất thiết kế đạt 926.000m3/ngày đêm, chủ yếu ở các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Quảng Ninh… Phần còn lại chưa được thu gom, xử lý hiện đang được xả thải trực tiếp, gây ô nhiễm nghiêm trọng các thủy vực tiếp nhận.

Các địa phương, đặc biệt là các đô thị lớn, đã và đang có nhiều nỗ lực để đầu tư mới và nâng cấp các hệ thống xử lý nước thải sẵn có, nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực tới môi trường. Quy hoạch thoát nước Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 ban hành kèm theo Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 của Thủ tướng Chính phủ đặt mục tiêu tỷ lệ dân số được phục vụ thu gom và xử lý nước thải trong phạm vi quy hoạch đạt 90% đến năm 2030 và đạt 100% đến năm 2050. Đề án chống ngập và xử lý nước thải Thành phố Hồ Chí Minh cũng hướng tới việc thu gom và xử lý đạt chuẩn 80% tổng lượng nước thải sinh hoạt của thành phố vào năm 2025.