Nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm chất hữu cơ tại sông Tô Lịch bằng hệ thống sục khí sử dụng pin năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Phí Phương Hạnh

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ TẠI SÔNG TÔ LỊCH BẰNG HỆ THỐNG SỤC KHÍ

SỬ DỤNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Phí Phương Hạnh

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ TẠI SÔNG TÔ LỊCH BẰNG HỆ THỐNG SỤC KHÍ

SỬ DỤNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Trần Thiện Cường TS. Nguyễn Hữu Huấn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Các trích dẫn sử dụng trong luận văn đã ghi rõ tên tài liệu tham khảo và tác giả của tài liệu đó.

TÁC GIẢ

Phí Phương Hạnh

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thiện được nội dung của luận văn thạc sĩ khoa học, ngoài sự nỗ lực không ngừng của bản thân, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới quý thầy cô bộ môn Môi trường và Phát triển bền vững nói riêng và toàn thể thầy cô Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung đã luôn quan tâm và tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích và vô cùng quý báu cho tôi trong suốt thời gian theo học tại trường.

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới TS. Trần Thiện Cường và TS. Nguyễn Hữu Huấn, những người đã trực tiếp hướng dẫn, luôn luôn sát sao, động viên, nhắc nhở kịp thời và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu phục vụ cho luận văn.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các cán bộ thuộc Phòng Thí nghiệm Khoa Môi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, cảm ơn Trung tâm nghiên cứu quan trắc và mô hình hóa môi trường đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi hết sức nhiệt tình trong quá trình phân tích và vận hành thiết bị thực nghiệm để tôi có thể thuận lợi hoàn thành luận văn của cá nhân mình.

Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, những người vẫn luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi và đồng thời cũng là chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sĩ khoa học vừa qua.

TÁC GIẢ

Phí Phương Hạnh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC B ẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội của thành phố Hà Nội 3

1.1.1 Tổng quan về điều khiện tự nhiên của TPHN 3

1.1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.1.2 Khí hậu 3

1.1.1.3 Thủy văn 4

1.1.2 Tổng quan về điều kiện kinh tế xã hội của TPHN 4

1.1.2.1 Dân số 4

1.1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 5

1.2 Tổng quan về hiện trạng môi trường của sông Tô Lịch 6

1.2.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình của sông Tô Lịch 6

1.2.2 Thực trạng nguồn thải sông Tô Lịch tiếp nhận 7

1.3 Tổng quan về hoạt động quản lý nước thải đô thị tại Hà Nội 9

1.4 Tổng quan về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông 13

1.4.1 Phân loại các hợp chất hữu cơ 13

1.4.2 Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông 14

1.4.3 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ 16

1.4.3.1 Tách nước thải và nước mưa đợt đầu khỏi sông 16

1.4.3.2 Xử lý nước thải trước khi xả vào sông 16

1.4.3.3 Tăng cường quá trình tự làm sạch trong sông 17

1.4.3.4 Giảm thiểu nguồn ô nhiễm từ tầng đáy và bùn cặn 19

1.5 Tổng quan xử lý ô nhiễm chất hữu cơ bằng phương pháp sục khí 21

1.5.1 Cơ sở khoa học 21

1.5.2 Thí nghiệm sử dụng công nghệ sục khí 21

1.5.2.1 Cơ sở khoa học của hệ thống sục khí 21

1.5.2.2 Mô hình hệ thiết bị sục khí quy mô P TN 22

1.5.2.3 Ảnh hưởng của phương pháp sục khí đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ 25

1.5.2.4 Công nghệ sục khí ngầm được áp dụng trên thế giới 30

1.6 Tổng quan về năng lượng mặt trời 32

1.6.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời tại Việt Nam 32

1.6.2 Ứng dụng hệ thống sục khí sử dụng pin mặt trời tại Việt Nam 32

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 Đối tượng nghiên cứu 36

2.1.1 Chất lượng nước sông Tô Lịch 36

2.1.2 Phương pháp xử lý ô nhiễm chất hữu cơ bằng hợp chất chứa sắt 37

2.1.3 Khả năng thay thế điện năng dùng cho hệ thống sục khí bằng pin mặt trời 41

2.2 Phạm vi nghiên cứu 42

2.3.1 Phương pháp thừa kế có chọ n lọc 44

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 44

2.3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 47

2.3.5 Phương pháp thống kê 50

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51

3.1 Đánh giá chất lượng môi trường nước sông Tô Lịch 51

3.1.1 Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa khô 51

3.1.2 Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa mưa 58

3.2 Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xử lý ô nhiễm chất hữu cơ 64

3.2.1 Xử lý ô nhiễm chất hữu cơ bằng hệ thống sục khí 64

3.2.1.1 Nguyên tắc hoạt động của máy sục khí ngầm 64

3.2.1.2 Sự phù hợp của phương pháp xử lý ô nhiễm CHC bằng hệ thống sục khí trên sông Tô Lịch 65

3.2.2 Xử lý ô nhiễm chất hữu cơ bằng hợp chất chứa sắt 67

3.2.3 So sánh ưu nhược điểm của 2 phương pháp xử lý COD 72

3.2.4 Sử dụng pin năng lượng mặt trời cho hệ thống sục khí 73

3.2.4.1 Tiềm năng sử dụng pin năng lượng mặt trời 73

3.2.4.2 Tính toán và thiết kế sơ đồ hệ thống sục khí sử dụng pin NLMT 75

3.2.4.3 Hiệu quả của hệ thống pin năng lượng mặt trời 79

3.2.4.4 Phương án thu gom xử lý pin năng lượng mặt trời sau khi hết hạn sử dụng 83

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TPHN

Thành phố Hà Nội
NTSX	Nước thải sản xuất
NTSH	Nước thải sinh hoạt
NTCN	Nước thải công nghiệp
NTDV	Nước thải dịch vụ
NTBV	Nước thải bệnh viện
TLV	Tiểu lưu vực
HTTN	Hệ thống thoát nước
KCN	Khu công nghiệp
CCN	Cụm công nghiệp
NLMT	Năng lượng mặt trời