Giá Trị Thực Tế Và Ứng Dụng Các Kết Quả Của Luận Án

Các công nghệ xử lý nước thải khá đa dạng, tùy thuộc điều kiện cụ thể từng vùng, từng địa phương, công suất cần có của nhà máy/trạm XLNT tập trung. Việc quản lý, vận hành, bảo dưỡng hiệu quả các hạng mục công trình của các nhà máy, trạm XLNT đặt ra là một vấn đề lớn, đòi hỏi các chủ đầu tư và các bên liên quan phải nghiêm túc tuân thủ quy định, quy chế và hướng dẫn kỹ thuật, đảm bảo tính bền vững của hệ thống.

Hiện nay, có nhiều công nghệ xử lý nước thải đã được đưa vào thực tế và đã cho nhiều kết quả tốt. Tuy nhiên, các công nghệ truyền thống thường đòi hỏi mặt bằng khá lớn, khó đáp ứng được với những thành phố lớn có mật độ dân cư đông. Việc nghiên cứu, ứng dụng các loại vật liệu thân thiện môi trường nhằm cải tiến và nâng cao hiệu suất xử lý, giảm chi phí đầu tư, chi phí vận hành và mặt bằng cho xây dựng hệ thống đã và đang được quan tâm thực hiện.

Eco-Bio-Block (EBB) là vật liệu có xuất xứ từ Nhật Bản, được chế tạo từ các hạt đá xốp zeolit có trong nham thạch của núi lửa, chứa nhiều khoáng chất, và được gắn kết bằng xi măng để tạo thành các khối chất rắn phù hợp với địa hình lắp đặt. Cơ chế hoạt động XLNT của EBB được thực hiện thông qua vai trò của các VSV gắn trong khối với mật độ cao.

EBB làm sạch nguồn nước một cách tự nhiên nhờ có diện tích bề mặt cao trên 100 m2/g. Trong khối EBB còn chứa các nhóm vi sinh vật hữu ích như Bacillus subtilis nato, có khả năng phân hủy mạnh các chất hữu cơ, nitrat hóa amoni và giảm mùi hôi trong nước một cách đáng kể. EBB là một khối sinh thái, làm sạch nguồn nước nhanh mà không gây hại cho thực vật và cá, sản phẩm này là sản phẩm độc quyền của M/s, công ty TNHH Koyoh, Nhật Bản, được cấp bằng sáng chế số 4065402 năm 2008.

Hiện nay, EBB được sử dụng khá rộng rãi tại nhiều nước để XLNT nhằm làm tăng hiệu suất xử lý, đồng thời giảm thời gian lưu và mặt bằng cần thiết cho xây dựng hệ thống. Tuy nhiên, suất đầu tư của hệ thống XLNT sẽ bị tăng cao nếu sử dụng vật liệu EBB nhập khẩu. Việc cải tiến vật liệu EBB bằng các vật liệu nội địa và thử

nghiệm hiệu quả của vật liệu cải tiến trong XLNT sẽ là cơ sở khoa học khách quan cho việc đưa loại vật liệu này vào các hệ thống XLNT tại Việt Nam.

Với cách tiếp cận như trên, luận án “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” tập trung nghiên cứu và chế tạo các khối EBB bằng các vật liệu sẵn có ở Việt Nam như cát, kezamzit, zeolit, xi măng, than cacbon và chế phẩm vi sinh Sagi - Bio 2. Trên cơ sở vật liệu EBB cải tiến, luận án sẽ đánh giá hiệu quả xử lý một số loại hình nước thải bằng vật liệu này để hướng tới việc phát triển, ứng dụng thêm công nghệ mới, thân thiện với môi trường để XLNT, phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế - xã hội ở Việt Nam.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu:

+ Luận án tập trung xác định hàm lượng các vật liệu phối trộn với nhau để tạo thành vật liệu EBB cải tiến

+ Đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ và amoni của vật liệu EBB cải tiến trên 1 số đối tượng nước thải sinh hoạt, nước hồ ô nhiễm, nước rỉ rác và nước thải bệnh viện.

 Phạm vi nghiên cứu:

+ Vật liệu EBB cải tiến được nghiên cứu và chế tạo tại phòng nghiên cứu của Viện Công nghệ môi trường.

+ Ứng dụng vật liệu EBB cải tiến để XLNT ngoài hiện trường tại hồ Khương Thượng, nước thải nhà máy chế biến rác Phương Đình, Đan Phượng, Hà Nội và nước thải bệnh viện E Hà Nội.

1.3. Mục tiêu nghiên cứu

Luận án “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” được thực hiện nhằm các mục tiêu chính sau:

 Nghiên cứu tạo ra sản phẩm với EBB cải tiến phù hợp với điều kiện Việt Nam nói chung và trên địa bàn Thành phố Hà nội nói riêng, nhằm mục đích giảm giá thành

vật liệu và nâng cao hiệu quả xử lý, cải thiện chất lượng nước thải; Làm chủ công nghệ với nguồn nguyên liệu sẵn có, an toàn và thân thiện với môi trường; Hướng tới giảm chi phí vận hành hệ thống XLNT thông qua giảm sử dụng năng lượng, giảm chi phí lắp đặt và vận hành.

 Góp phần giảm thiểu các chỉ tiêu COD và Amoni có trong nguồn nước thải.

1.4. Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm EBB cải tiến

Xác định tỉ lệ phối trộn nguyên liệu chế tạo EBB cải tiến để đánh giá khả năng kết dính của vật liệu.

Xác định độ rỗng, thể tích rỗng, diện tích bề mặt vật liệu EBB cải tiến đã chế tạo.

Nội dung 2: Đánh giá các đặc trưng của EBB cải tiến đã chế tạo

 Nghiên cứu cấy VSV và đánh giá hoạt động của VSV trong vật liệu EBB cải tiến.

 Đánh giá hiệu suất xử lý COD và Amoni của vật liệu EBB cải tiến trong phòng thí nghiệm

Nội dung 3: Ứng dụng vật liệu EBB cải tiến đã chế tạo trong xử lý một số loại hình nước thải

 Xử lý nước Hồ

 Xử lý nước rỉ rác

 Xử lý nước thải bệnh viện

1.5. Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp phân tích: COD và Amoni

Phương pháp chế tạo vật liệu EBB cải tiến

- Phương pháp xác định độ rỗng của vật liệu

Phương pháp đánh giá đặc trưng của vật liệu EBB cải tiến.

- Phương pháp xác định hiệu quả hấp phụ Amoni của vật liệu EBB cải tiến

- Phương pháp xác định hiệu quả hoạt động VSV trong EBB cải tiến bằng kỹ thuật sinh học phân tử

- Phương pháp đánh giá hiệu suất xử lý COD và Amoni của vật liệu EBB cải tiến trong phòng thí nghiệm

Phương pháp đánh giá ứng dụng của vật liệu EBB cải tiến

- Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý nước hồ

- Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý nước rỉ rác

- Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bệnh viện

1.6. Giá trị thực tế và ứng dụng các kết quả của luận án

EBB cải tiến là một sản phẩm được sản xuất bằng nguyên liệu hoàn toàn sẵn có trong nước, kỹ thuật sử dụng đơn giản và giá thành có tính cạnh tranh rất cao. Tính sáng tạo của luận án là dựa trên sự kết hợp giữa vật liệu sử dụng trong lĩnh vực xây dựng và các chủng VSV và được phối trộn với nhau ở các tỷ lệ, thành phần và mức độ để tạo ra một sản phẩm EBB cải tiến có tính năng tương tự nhập ngoại. Hơn nữa, đặc tính của EBB cải tiến còn thể hiện một số tính ưu việt như nhẹ, chịu nén tốt và rất bền với điều kiện khí hậu Việt Nam.

Với ưu thế có khả năng hoàn toàn làm chủ công nghệ với nguồn nguyên liệu sẵn có, sản phẩm EBB cải tiến được đánh giá là rất có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải tại Việt Nam. Khi sản phẩm EBB cải tiến được đưa vào áp dụng trong thực tiễn sẽ góp phần vào việc cải thiện môi trường nước với đặc thù xử lý cho nhiều kênh, lạch, sông nhỏ, ao hồ và các hệ thống xử lý nước thải tại Việt Nam.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Thực trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam

Theo Unicef cho biết, tình trạng ô nhiễm nguồn nước ở Việt Nam đang đứng TOP 5, chỉ sau Trung Quốc, Philippines, Indonesia và Thái Lan có lượng rác thải đổ ra sông, ra biển nhiều nhất thế giới hiện nay.

Ở Việt Nam tại các khu công nghiệp có hàng trăm đơn vị sản xuất lớn nhỏ, hàng tấn nước thải rác thải chưa qua xử lý đã xả trực tiếp vào đường ống, các chất ô nhiễm hữu cơ, các kim loại còn nguyên trong nước đã thâm nhập vào nguồn nước.

Ở các thành phố, rác thải sinh hoạt được vứt lung tung, ngổn ngang làm tắc đường cống, nước không thoát được, nên cứ mỗi trận mưa đến ngừời ta lại phải đi thông cống để thoát nước. Những con sông nhuệ, sông tô lịch đen kịt, bốc mùi hôi vì rác thải.

Ở nông thôn do điều kiện sinh hoạt còn khó khăn, cơ sở lạc hậu, các chất thải sinh hoạt và cả gia súc, gia cầm chưa qua xử lý đã thấm xuống các mạch nước ngầm, nếu sử dụng nước ngầm không xử lý sẽ có khả năng mắc các bệnh do nguồn nước gây ra.

Bên cạnh đó, việc lạm dụng phân bón và các chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp dẫn đến các kênh mương, sông hồ bị ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Theo Nghị định số 38/2015/NĐ-CP ngày 24/4/2015 của Thủ tướng Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu, nước thải nói chung được định nghĩa là nước đã bị thay đổi đặc điểm, tính chất, được thải ra từ quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác. Về nguyên tắc phần lớn các loại nước thải ít nhiều đều chứa các chất hoặc tác nhân ô nhiễm thải ra trong quá trình sử dụng nên nước thải sẽ có tác động có hại đối với môi trường. Nếu như nước thải công nghiệp chứa rất nhiều hoá chất vô cơ và hữu cơ thì nước thải sinh hoạt được thải ra sau quá trình sử dụng của con người chứa rất nhiều các chất bẩn dưới dạng protein, hydratcacbon, mỡ, các chất thải ra từ con người và động vật, ngoài ra còn phải kể đến các loại rác như giấy, gỗ, các chất hoạt động bề mặt… [3]

Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa các khu vực, và được tính tương đương khoảng 80 – 100% lượng nước cấp cho sinh hoạt [4]. Hiện nay, tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt ở Việt Nam dao động trong khoảng 120 đến 180 lít/người/ngày đối với khu vực thành thị, và 50 đến 120 lít/người/ngày đối với khu vực nông thôn.

Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của người dân. Đối với các cơ sở dịch vụ và công trình công cộng, lượng nước thải sinh hoạt phát sinh phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người sử dụng tại khu vực đó. Tiêu chuẩn thải nước của một số loại cơ sở dịch vụ và công trình công cộng này được nêu trong Bảng 1.1.

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

Nguồn nước thải

Đơn vị tính	Lưu lượng, lít/ngày
Nhà ga, sân bay	Hành khách	7,5 – 1,5
Khách sạn	Khách	152 - 212
Khách sạn	Nhân viên phục vụ	30 - 45
Nhà ăn	Người ăn	7,5 - 15
Siêu thị	Người làm việc	26 - 50
Bệnh viện	Giường bệnh	473 - 908
Bệnh viện	Nhân viên phục vụ	19 - 56
Trường đại học	Sinh viên	56 - 113
Bể bơi	Người tắm	19 - 45
Khu triển lãm, giải trí	Người tham quan	15 - 30

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 143 trang tài liệu này.

Nguồn :Metcalf&Eddy. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. Third Eđition ,1991. [5]

Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt thể hiện tính chất tổng quát, cảm quan của nước như pH, độ dẫn/lực ion, màu sắc, mùi...; thành phần các tạp chất trong nước gây hại với môi trường cần phải được xử lí như nồng độ cặn lơ lửng (SS), nồng độ cặn lơ lửng cháy được (VSS), nồng độ ôxy hóa hóa học và sinh học (COD/BOD520), tổng lượng chất hữu cơ tan trong nước (TOC), tổng nồng độ các chất dinh dưỡng như Nitơ (TN) hoặc N-amôni (N-NH4+) có trong nước.

Lượng chất bẩn cho một người dân xả vào hệ thống thoát nước theo quy định tại tiêu chuẩn TCXD 51:2007, và số liệu tham khảo về thành phần nước thải sinh hoạt các khu dân cư được tổng hợp trong bảng 1.2 và bảng 1.3 dưới dây.

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

Các chất

Giá trị, g/ng.đ
- Chất lơ lửng (SS )	6065
- BOD5 của nước thải chưa lắng	65
- BOD5 của nước thải đã lắng	3035
- NH4+-N	8
- P2O5	3,3
- Cl-	10

Nguồn :Metcalf&Eddy. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. Third Eđition ,1991. [5]

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt từ các hoạt động dịch vụ và các loại hình sản xuất phụ thuộc vào loại hình sản xuất hay dịch vụ. Với các loại hình dịch vụ thông thường như vận tải (sân bay, nhà ga, bến xe ...) nước thải tương tự như nước thải sinh hoạt nhưng nồng độ Nitơ có thể cao (do nước tiểu). Đối với nước thải từ các bệnh viện cần chú ý thêm nguy cơ vi khuẩn gây bệnh và khả năng nước thải có một số

dược phẩm cũng như hóa chất sát trùng ... Phần lớn các đặc trưng còn lại thay đổi không lớn giữa các loại nước thải sinh hoạt có nguồn gốc khác nhau.

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

Chỉ tiêu

Trong khoảng	Trung Bình
Tổng chất rắn ( TS), mg/L	350÷1.200	700
Chất rắn hoà tan (TDS) , mg/L	250÷850	500
Chất rắn lơ lửng (SS), mg/L	100÷350	220
BOD5, mg/L	110÷400	220
Tổng Nitơ, mg/L	20÷85	40
Nitơ hữu cơ, mg/L	8÷35	15
NH4+-N mg/L	12÷50	25
NO2--N mg/L	0÷0,1	0,05
NO3--N mg/L	0,1÷0,4	0,025
Clorua, mg/L	30÷100	50
Độ kiềm , mgCaCO3/l	50÷200	125
Tổng chất béo, mg/L	50÷150	100
Tổng Phốt pho, mg/L	7÷9	8

Nguồn :Metcalf&Eddy. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. Third Eđition ,1991. [5]

Các số liệu trong bảng trên cho thấy, nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 50 đến 55%). Ngoài ra, nhiều nghiên cứu còn cho thấy, nước thải sinh hoạt, đặc biệt là nước thải sinh hoạt đô thị có chứa nhiều VSV, trong đó có VSV gây bệnh với nồng độ coliform tổng số từ 106 đến 109 MPN/100 ml và nồng độ fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100ml. Trong nước thải sinh hoạt còn chứa các vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ, cần thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nước [6].