đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu huber thông qua phương pháp vận hành với các lưu lượng khác nhau

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứuBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TNTN ------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐÁNH GIÁ HIỆU QU

Trang 1

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TNTN

- -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC TIỂU HUBER

THÔNG QUA PHƯƠNG PHÁP VẬN HÀNH

VỚI CÁC LƯU LƯỢNG KHÁC NHAU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN:

TRẦN KHƯU TIẾN VƯƠNG ANH THẾ KIỆT

PHAN HỒNG TOÀN MSSV: 1040805

LỚP: Kỹ Thuật Môi Trường – Khóa 30

Cần Thơ, Tháng 10/2008

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG & TNTN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

3.Họ và tên sinh viên: Vương Anh Thế Kiệt MSSV:1040805

Lớp: Kỹ Thuật Môi Trường Khoá: 30

4 Địa điểm và thời gian thực hiện:

- Địa điểm: Nhà Huber – Dự án SANSED Khu II – Đại Học Cần Thơ và Phòng thí nghiệm Hoá Kỹ Thuật Môi Trường – bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường – Khoa Môi Trường

& TNTN – Trường Đại Học Cần Thơ

- Thời gian thực hiện: từ 04/08/2008 đến 28/10/2008

5 Mục đích yêu cầu:

Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu Huber – Ký túc xá B23 – Đại Học Cần Thơ để thu hồi chất dinh dưỡng trong nước tiểu làm phân bón, thông qua phương pháp vận hành với các lưu lượng nước tiểu và lưu lượng cấp khí khác nhau

6.Các nội dung chính của đề tài:

Luận văn được trình bày gồm 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Lược khảo tài liệu Chương 3: Phương pháp và phương tiện thực hiện Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

7 Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài:

- Hỗ trợ về trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và kinh phí thực hiện đề tài từ bộ môn kỹ

thuật môi trường

- Cán bộ hướng dẫn vận hành hệ thống Huber từ dự án Sansed

8 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 800.000 VNĐ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Trang 3

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Ngày nay sự phát triển của nền kinh tế cũng đồng nghĩa với sự phát triển các ngành nghề, trong đó sự biến đổi khá rõ nét là phát triển các khu công nghiệp, khu chế xuất và quá trình đô thị hóa … Mặt trái của sự phát triển là khối chất thải ngày càng gia tăng làm cho hệ thống sông ngòi, môi trường sống ngày càng trở nên ô nhiễm trầm trọng do nước thải: nước thải sinh hoạt của khu dân cư, các nhà máy, xí nghiệp trực tiếp thải ra môi trường mà không qua xử lý Vì vậy để đảm bảo chất lượng môi trường sống tốt hơn, nhất

là chất lượng nước phục vụ cho con người thì đòi hỏi các loại nước thải phải được xử lý trước khi thải ra môi trường

Trong nông nghiệp, việc sử dụng phân bón thuốc bảo vệ thực vật là không thể thiếu

để tăng năng suất thu hoạch Phân bón được người nông dân sử dụng rộng rãi hiện nay là phân hoá học: đây là loại phân tiện dụng vì hiệu quả tức thời của nó, tuy nhiên điều khó khăn hiện nay là giá phân bón không ngừng tăng cao và nguyên liệu làm phân thì đang cạn kiệt dần Giải quyết được vấn đề phân bón đòi hỏi người nông dân nên nghĩ đến việc sử dụng nguồn phân hữu cơ để thay thế dần phân hoá học Nước tiểu được xem là một chất thải, nhưng nó lại chứa một lượng lớn chất dinh dưỡng rất có giá trị Vì vậy ta có thể thu gom nước tiểu và xử lý, chuyển hoá thành phân bón hữu cơ để phục vụ cho nông nghiệp Hiện nay trên thế giới hệ thống xử lý nước tiểu Huber được xem là một công nghệ xử

lý mới, hiệu quả xử lý cao, thu hồi phần lớn chất dinh dưỡng trong nước tiểu Áp dụng hệ thống Huber để xử lý được nước tiểu (nguồn ô nhiễm dưỡng chất chính trong nước thải sinh hoạt) là giải quyết phần nào tình trạng ô nhiễm môi trường, vừa tạo ra được nguồn phân bón tốt cho cây trồng nhằm phát triển bền vững cho nền nông nghiệp trong tương lai Nhưng đây là hệ thống vẫn còn mới ở Việt Nam, nên trước khi sử dụng rộng rãi ta cần xác định trước các điều kiện, các thông số làm việc để vận hành hệ thống được dễ dàng hơn, xử lý nước tiểu và thu hồi dưỡng chất là tốt nhất ở trong điều kiện khí hậu Việt Nam

Vì vậy tôi chọn đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu Huber thông

qua phương pháp vận hành với các lưu lượng khác nhau”

Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được

sự góp ý của quý thầy cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Luận văn tốt nghiệp “Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu Huber

thông qua phương pháp vận hành với các lưu lượng khác nhau” được bắt đầu từ đầu tháng

8, và hoàn thành ngày 26/10/2008 Để hoàn thành được đề tài này tôi đã nhận được rất

nhiều sự giúp đỡ, hỗ trợ, động viên về tinh thần cũng như vật chất

Nhân đây, Tôi xin chân thành gởi lời cảm tạ và biết ơn sâu sắc đến:

Xin cảm ơn gia đình luôn hết lòng quan tâm, ủng hộ và động viên tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Thầy Trần Khưu Tiến và thầy Phan Hồng Toàn đã tận tình hướng dẫn và hết lòng giúp đỡ, chỉ dạy tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Quý Thầy, Cô trong Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường – Khoa Môi Trường &

TNTN – Đại Học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi và hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành đề

tài này

Các bạn trong lớp Kỹ Thật Môi Trường khoá 30 đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện đề tài

Các bạn ở ký túc xá B23 và nhà trọ 1/3b đã giúp tôi thu mẫu nước tiểu

Cuối cùng xin kính chúc quý thầy, cô được dồi giàu sức khoẻ, công tác tốt Chúc các bạn sinh viên lớp Kỹ Thuật Môi Trường khoá 30 nói riêng, các bạn sinh sinh viên khoa

Môi Trường & TNTN nói chung sẽ thành công trong tương lai

Trân trọng

Sinh viên: Vương Anh Thế Kiệt

Cần Thơ, ngày 26 tháng 10 năm 2008

Trang 5

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

Trang 6

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

………

………

Trang 7

MỤC LỤC

Trang

Phiếu đăng ký đề tài tốt nghiệp Lời nói đầu Tóm tắt đề tài Nhận xét và đánh giá của cán bộ hướng dẫn Nhận xét và đánh giá của cán bộ phản biện Mục lục ……… i

Danh sách hình ……… v

Danh sách bảng ……… vii

Danh sách từ viết tắt ……… x

Chương I GIỚI THIỆU: 1

Chương II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Nước tiểu 3

2.1.1 Sự hình thành nước tiểu 3

2.1.2 Sự bài tiết nước tiểu ở người 3

2.1.3 Đặc tính của nước tiểu 4

2.1.3.1 Đặc tính lý học của nước tiểu 4

2.1.3.2 Đặc tính hóa học của nước tiểu 5

2.1.4 Hàm lượng dưỡng chất và tác hại của nước tiểu trong nước thải sinh hoạt 7

2.2 Hiện trạng sử dụng phân bón và tác dụng của phân bón từ nước tiểu 8

2.2.1 Vai trò của chất dinh dưỡng với cây trồng 9

2.2.2 Hiện trạng sử dụng phân bón trong nông nghiệp ở Việt Nam 9

2.2.3 Áp dụng phân bón từ nước tiểu vào nông nghiệp 10

2.3 Các phương pháp xử lý nước tiểu 13

Trang 8

2.3.1 Sơ lược về hệ thống xử lý nước tiểu Huber 13

2.3.2 Các phương pháp xử lý khác 13

2.3.2.1 Bay hơi nước tiểu bằng nhiệt và gió 13

2.3.2.2 Cô đặc nước tiểu bằng hệ thống sấy dùng năng lượng mặt trời 14

Chương III PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 15

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài 15

3.1.1 Địa điểm thực hiện đề tài 15

3.1.2 Thời gian thực hiện đề tài 15

3.2 Phương pháp và phương tiện thực hiện 15

3.2.1 Phương pháp thu gom nguyên liệu đầu vào 15

3.2.2 Hệ thống xử lý nước tiểu Huber 17

3.2.2.1 Sơ đồ xử lý 17

3.2.2.2 Quy trình công nghệ của hệ thống 18

3.2.2.3 Chi tiết hệ thống 19

3.2.2.4 Cách vận hành hệ thống thực tế 25

3.2.3 Các chỉ tiêu phân tích 26

3.2.3.1 Photpho ortho - phân tích theo phương pháp Thiếc Clorua (SnCl2) 26

3.2.3.2 Nitơ tổng - phân tích theo phương pháp phân hủy và chưng cất Kjeldhal 28

3.2.3.3 Nitơ-Amon - phân tích NH4+ theo phương pháp chưng cất Kjeldhal 29

3.2.3.4 Phân tích thành phần photpho trong mẫu MAP 29

3.2.3.5 Xác định lượng MgO cần sử dụng 30

3.3 Tiến hành bố trí thí nghiệm 30

3.4 Công thức xác định các hiệu suất xử lý 32

3.4.1 Hiệu suất xử lý photpho – ortho 32

3.4.2 Hiệu suất xử lý Nitơ tổng 32

3.4.3 Hiệu suất xử lý Nitơ – amon (NH4+) 33

3.4.4 Hiệu suất hấp thu Nitơ – amon (NH4 + ) của cả thí nghiệm 33

Chương IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

Trang 9

4.1 Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước tiểu 35

4.1.1 Đánh giá hệ thống nhà vệ sinh của ký túc xá B23 35

4.1.2 Đánh giá hoạt động của thiết bị xử lý 35

4.2 Xác định một số thông số của hệ thống 36

4.2.1 Kết quả phân tích nước tiểu đầu vào của 9 thí nghiệm 36

4.2.2 Tính lượng MgO cần sử dụng cho mỗi thí nghiệm 37

4.2.3 Xác định lưu lượng của máy bơm P4 (bơm nước tiểu), bơm P5 (bơm dung dịch axit) và bơm cấp khí 37

4.2.3.1 Xác định lưu lượng bơm P4 37

4.2.3.2 Xác định lưu lượng bơm P5 39

4.2.3.3 Xác định lưu lượng bơm cấp khí 39

4.3 Thí Nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống 40

4.3.1 Nêu lên điểm giống nhau và khác nhau giữa hai đề tài 40

4.3.1.1 Giống nhau 40

4.3.1.2 Khác nhau 40

4.3.1.3 Các kết quả sử dụng lại của thí nghiệm trước 41

4.3.2 Thí nghiệm I 42

4.3.3 Thí nghiệm II 46

4.3.4 Thí nghiệm III 49

4.3.5 Thí nghiệm IV 53

4.3.6 Thí nghiệm V 56

4.3.7 Thí nghiệm VI 59

4.3.8 Thí nghiệm VII 63

4.3.9 Thí nghiệm VIII 66

4.3.10 Thí nghiệm IX 69

4.3.11 Nhận xét chung về 9 thí nghiệm 73

Chương V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

Trang 10

5.1 Kết luận` 76

5.1.1 Ưu điểm của hệ thống 76

5.1.2 Nhược điểm của hệ thống 77

5.2 Kiến nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 80

Trang 11

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 2.1 Mẫu nước tiểu của con người 3

Hình 2.2 Bón nước tiểu trực tiếp vào đất vào cánh đồng lúa mì ở Đức 12

Hình 2.3 Người nông dân Rumani bón phân từ nước tiểu lên ruộng ngô 12

Hình 3.1 Bồn vệ sinh tách nước tiểu khi đi toilet 16

Hình 3.2 Bình thu gom nước tiểu 30 lít và các thùng chứa 40 lít 16

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của hệ thống 17

Hình 3.4 Bản thiết kế của hệ thống 18

Hình 3.5 Hệ thống thực nghiệm ở CHLB Đức 19

Hình 3.6 Hệ thống thực nghiệm ở nhà Huber sau ký túc xá B23 – Việt Nam 19

Hình 3.7 Bể kết tủa trong thiết kế và thực tế 20

Hình 3.8 Thùng dạng phễu bên trong có cánh khuấy thể tích 50 lít 20

Hình 3.9 Bơm P2 và Bơm P3 20

Hình 3.10 Bên trong bể kết tủa và đặt túi lọc để lọc MAP 21

Hình 3.11 Đầu dò pH - nhiệt độ và máy hiển thị của bể kết tủa 21

Hình 3.12 Cột giải phóng trong thiết kế và thực tế 22

Hình 3.13 Cột hấp thụ trong thiết kế và thực tế 23

Hình 3.14 Đầu dò pH - nhiệt độ và máy hiển thị của bể chứa axit 24

Hình 3.15 Bơm P6 và bơm P7 24

Hình 3.16 Thùng axit - thùng chứa sản phẩm và các đầu dò mực nước 24

Hình 3.17 Sản phẩm MAP sau khi sấy khô 30

Hình 4.1 Bồn tiểu không hệ thống dội nước và bồn vệ sinh được lắp đặt tại KTX B23 35

Hình 4.2 Máy khuấy và hộp MgO bị hỏng của hệ thống 36

Hình 4.3 Bơm P4 và Bơm P5 39

Hình 4.4 Hệ thống bơm cấp khí 40

Hình 4.5 Thí nghiệm sự gia tăng pH theo lượng NaOH 43

Hình 4.6 Hiệu suất xử lý và thu hồi Photpho, Amon qua các giai đoạn của TN1 45

Trang 12

Hình 4.9 Hiệu suất xử lý và thu hồi Photpho, Amon ở các giai đoạn của 3 thí nghiệm I, II

và III 52

Hình 4.10 Hiệu suất xử lý và thu hồi Photpho, Amon qua các giai đoạn TN4 55

Hình 4.13 Hiệu suất xử lý và thu hồi Photpho, Amon ở các giai đoạn của 3 thí nghiệm IV, V và VI 62

Hình 4.17 Hiệu suất xử lý và thu hồi Photpho, Amon ở các giai đoạn của 3 thí nghiệm VII, VIII và IX 72

`

Trang 13

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Thành phần trung bình của nước tiểu (g/ngày) 5

Bảng 2.2 Thành phần chất dinh dưỡng chính trong phân và nước tiểu của người và động vật ở Việt Nam 5

Bảng 2.3 Tỷ lệ phần trăm thành phần trong nước thải sinh hoạt 8

Bảng 2.4 Thống kê tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam qua các năm 10

Bảng 2.5 Kết quả sử dụng phân bón từ nước tiểu trên cánh đồng tỏi tây 12

Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm 31

Bảng 3.2 Vị trí thu mẫu ở các thí nghiệm 32

Bảng 4.1 Kết quả phân tích nước tiểu đầu vào của 9 thí nghiệm 37

Bảng 4.2 Lượng MgO cần sử dụng cho mỗi thí nghiệm 37

Bảng 4.3 Xác định phần trăm mở van của bơm P4 theo cấp bơm của nó 38

Bảng 4.4 Các thông số ở bể kết tủa TN1 42

Bảng 4.5 Thí nghiệm sự gia tăng pH theo lượng NaOH 43

Bảng 4.6 Các thông số ở cột giải phóng và cột hấp phụ TN1 44

Bảng 4.7 Kết quả phân tích các chỉ tiêu và hiệu suất xử lý nước tiểu qua từng giai đoạn xử lý của TN1 44

Bảng 4.8 Kết quả thu hồi Amon và Photpho của TN1 45

Trang 14

Bảng 4.23 Kết quả phân tích các chỉ tiêu và hiệu suất xử lý nước tiểu qua từng giai đoạn xử lý của TN5……….57

Bảng 4.27 Kết quả phân tích các chỉ tiêu và hiêụ suất xử lý nước tiểu qua từng giai đoạn xử lý của TN6 60

Bảng 4.36 Kết quả thu hồi Amon và photpho của TN8 68

Trang 15

Bảng 4.41 Sự sai lệch thời gian bơm 50 lít nước tiểu của các thí nghiệm cùng cấp bơm P4 74

Bảng 4.42 Kết quả xử lý của hệ thống qua 9 thí nghiệm 74

Trang 16

TN6 Thí nghiệm VI TN7 Thí nghiệm VII TN8 Thí nghiệm VIII TN9 Thí nghiệm IX TN-1 Mẫu đầu vào của nước tiểu TN-2 Mẫu Sản phẩm MAP khi lọc TN-3 Mẫu nước tiểu ở bể thu hồi sau lọc TN-4 Mẫu bể thu hồi sau khi tăng nhiệt và pH TN-5 Mẫu nước tiểu đầu ra cột giải phóng TN-6 Mẫu dung dịch (NH4)2SO4 ở bể thu

Trang 17

Chương I GIỚI THIỆU

Như ta đã biết ô nhiễm môi trường là một vấn đề được quan tâm hàng đầu trên thế giới đặc biệt là ở các nước đang phát triển Việt Nam là một quốc gia đang trên đà phát triển, tốc độ công nghiệp hóa - hiện đại hóa nhanh, các khu đô thị các khu công nghiệp đang hình thành ngày một nhiều Với sự phát triển nhanh chóng đó

và nước ta chưa thực hiện được chính sách phát triển bền vững giữa kinh tế – xã hội – môi trường, thì việc môi trường của Việt Nam đang bị ô nhiễm nghiêm trọng như hiện nay là việc đã và đang được cảnh báo Loại ô nhiễm đáng quan tâm hiện nay ở nước ta có thể nói là ô nhiễm nguồn nước mặt (sông, ao, hồ, suối…)

Trong hơn một thập kỷ qua, các khu đô thị phát triển tương đối nhanh Năm

1990 cả nước chỉ mới có 500 đô thị lớn nhỏ, mà đến năm 2003 đã có 656 đô thị Điều đáng quan tâm là nước của nhiều con sông, hồ, kênh, mương chảy qua các khu

đô thị, khu dân cư đã bị ô nhiễm nặng nề vì nước thải sinh hoạt gây ra, như sông Kim Ngưu, Tô Lịch… (ở Hà Nội), kênh Thị Nghè, Tân Hoá, Tầu Hủ… (ở Thành Phố Hồ Chí Minh), rạch Tham Tướng, sông Cái Khế… (ở Thành Phố Cần Thơ) Do

đó, xử lý nước thải sinh hoạt là việc cấp thiết để giảm ô nhiễm cho nguồn nước mặt Nhưng do lượng nước thải sinh hoạt có thể tích rất lớn, xử lý được nó rất tốn kém Vấn đề là trong nước thải sinh hoạt lượng ô nhiễm dưỡng chất xuất phát phần lớn từ nước tiểu.Theo Andreas Schwarz (2006), lượng nitơ trong nước tiểu chiếm khoảng 80% lượng nitơ của nước thải sinh hoạt, photpho trong nước tiểu chiếm nhỏ nhất là 50% của nước thải sinh hoạt, trong khi đó nước tiểu chỉ chiếm khoảng 1% lượng nước thải sinh hoạt Vậy, ta có thể tách nước tiểu ra riêng biệt và xử lý nó, như thế

sẽ giảm một phần chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt góp phần cải thiện môi trường hiện nay ở Việt Nam…

Việt Nam vốn là một nước nông nghiệp với khoảng 80% dân số thu nhập chính từ nghề nông Để tăng năng suất thu hoạch, người nông dân bắt buộc phải sử dụng phân bón Theo FAO (2003), trong năm 2002-2003 nước ta đã sử dụng 1975 ngàn tấn phân bón các loại vào nông nghiệp Lượng phân bón sử dụng là rất lớn, nhưng nước ta lại phải nhập khẩu phần lớn (1881 ngàn tấn) từ nước ngoài Việc tìm

ra nguồn nguyên liệu tại chổ để làm phân bón là rất quan trọng cho nền nông nghiệp cũng như giảm gánh nặng nhập siêu cho Việt Nam

Vì vậy nếu ta có hệ thống thu gom nước tiểu hợp lý sau đó xử lý chúng bằng phương pháp thích hợp và thu hồi lại lượng dưỡng chất làm phân bón hữu cơ cung cấp cho nông nghiệp Như thế sẽ giảm tải gánh nặng về phân hoá học đồng thời góp phần giảm ô nhiễm môi trường… Với các vai trò quan trọng và cấp thiết đấy nên

em đã chọn thực hiện đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu

Huber thông qua phương pháp vận hành với các lưu lượng khác nhau”

Trang 18

 Mục đích yêu cầu:

Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước tiểu Huber – Ký túc xá B23 - Đại Học Cần Thơ để thu hồi chất dinh dưỡng trong nước tiểu làm phân bón, thông qua phương pháp vận hành với các lưu lượng nước tiểu và lưu lượng cấp khí khác nhau

Vận hành hệ thống, và xác định các thông số để hệ thống hoạt động hiệu quả nhất

Giới thiệu công nghệ mới xử lý nước tiểu thành phân bón để giảm ô nhiễm môi trường

Trang 19

Chương II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Hình 2.1 Mẫu nước tiểu của con người 2.1.2 Sự bài tiết nước tiểu ở người

Theo khoa học đã nghiên cứu thì cơ thể con người chiếm hơn 70% trọng lượng

là nước Nước nuôi sống cho tế bào, cho các mô, cơ… trong cở thể Trung bình ở Việt Nam thì mỗi người cần phải uống từ 2 - 3 lít nước trên một ngày để duy trì sự sống cho cơ thể tốt nhất

Trang 20

Nước trong cơ thể con người được bài tiết bằng hai con đường: mồ hôi và nước tiểu Lượng nước tiểu bài tiết trung bình một ngày khoảng 1.4 lít đối với nam

và 1.2 lít đối với nữ Nếu tính theo cân nặng cơ thể người thì lượng nước tiểu bài tiết từ 18-20 mL/kg cân nặng Đối với trẻ em thì lượng nước tiểu sẽ nhiều hơn: đối

với trẻ một tháng tuổi 80mL/kg cân nặng, trẻ năm tháng tuổi 40mL/kg cân nặng [1]

Tuy nhiên lượng nước tiểu của con người còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố: mức sống, chế độ ăn uống (ăn, uống nhiều nước thì lượng nước tiểu thải ra sẽ nhiều), chế

độ lao động – vận động (người lao động, vận động nhiều sẽ ra nhiều mồ hôi nhiều nên lượng nước tiểu sẽ ít hơn người vận động ít), tùy theo mùa (mùa lạnh sẽ đi tiểu nhiều hơn mùa nóng do mùa nóng ra mồ hôi nhiều tiểu ít)… một người trung bình trong một năm thải ra lượng nước tiểu khoảng 400-500 lít

2.1.3 Đặc tính của nước tiểu

2.1.3.1 Đặc tính lý học của nước tiểu

Nước tiểu là một dung dịch lỏng màu trắng trong đến màu vàng nhạt hoặc đậm, những sắc tố có trong nước tiểu là urochrom (sản phẩm chứa nitơ), màu vàng hoặc trắng trong của nước tiểu tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe và chế độ ăn uống của mỗi người:

- Nước tiểu trong khi lượng nước tiểu ra nhiều

- Màu vàng hoặc sẫm là khi tiểu ra ít (uống ít nước hay ra mồ hôi nhiều) Nồng

độ nước tiểu càng cao thì màu càng sẫm

pH của nước tiểu thông thường biến đổi từ 4.5 – 8.0 nhưng bình thường thì nước tiểu mang tính axit nhẹ Trường hợp nước tiểu có tính quá axit hay quá kiềm

có thể là biểu hiện của bệnh tật [15]

pH bình thường của nước tiểu là: [1]

- 5.4 – 5.6 trong chế độ ăn toàn thịt

- 5.8 – 6.2 trong chế độ ăn rau và thịt

- 6.6 – 7.0 trong chế độ ăn toàn rau

Tỷ trọng của nước tiểu:

- Ở nhiệt độ môi trường tỷ trọng nước tiểu nằm trong khoảng 1.003 – 1.035 g/cm3 (1 g/cm3 = 1kg/L) [15]

- Ở nhiệt độ 15oC tỷ trọng nước tiểu là khoảng 1.012 – 1.020 kg/L Tỷ trọng

thay đổi: [1]

 Tùy theo nồng độ các chất trong nước tiểu

 Tùy theo sự mất nước nhiều hay ít (ra mồ hôi nhiều tỷ trọng sẽ cao)

 Tùy theo thời tiết (mùa lạnh có nhiều nước tiểu thì tỷ trọng hạ)

Trang 21

Nước tiểu thường có mùi khai là do khí ammoniac (NH3) thoát ra,NH3 là sản phẩm của sự phân hủy các hợp chất của nitơ (chủ yếu là urê) Hợp chất của nitơchiếm khoảng 5% trọng lượng của nước tiểu, 95% còn lại chủ yếu là nước

2.1.3.2 Đặc tính hóa học của nước tiểu

Nước tiểu là một dung dịch phức tạp chứa nhiều thành phần khác nhau Thành phần hóa học của nước tiểu được thể chủ yếu trong các bảng sau:

Bảng 2.1 Thành phần trung bình của nước tiểu (g/ngày) [3]

Chất vô cơ

Cl

-PO4 2-

SO4

2-6 – 12 2.5 – 4

Mg2+

4 – 6

2 – 3 0.15 – 0.25 0.3 – 1.2 0.1 – 0.2

Urê Creatinin Axit uric Axit amin Axit pyruvic

20 – 30

1 – 1.8 0.4 – 0.8

2 – 4 0.1 – 1

Bảng 2.2 Thành phần chất dinh dưỡng chính trong phân và nước tiểu của

người và động vật ở Việt Nam

Tính theo % trọng lượng chất nguồn Nguồn bài tiết

(Nguồn: Nguyễn Đăng Đức, Đặng Đức Hữu (1968),

Bùi Thanh Tâm (1984), trích ở [12])

Trang 22

* Nitơ toàn phần trong nươc tiểu: Hợp chất có nhiều nhất trong nước tiểu là

urê, nó là sản phẩm của quá trình phân hủy protein Trong nước tiểu tươi có khoảng 80% nitơ xuất hiện ở dạng urê Người trưởng thành bài tiết khoảng 11.8 – 23.8 g urê/người/ngày Theo [1], thì nitơ toàn phần trong nước tiểu có tỷ lệ sau:

 Nitơ của urê 82.29 %

 Nitơ của ammoniac 5.53 %

 Nitơ của creatinin 4.46 %

 Nitơ của axit uric 1.67 %

 Nitơ của các bazơ puric 0.14 %

 Nitơ không định lượng được 5.91 %

+ Urê: là hợp chất chứa nitơ có nhiều trong nước tiểu, sự bài tiết urê phụ thuộc vào chế độ ăn uống, nó tỷ lệ thuận với chế độ ăn giàu đạm

Công thức hóa học của urê:

Trữ nước tiểu càng lâu thì pH và nồng độ amon của nước tiểu sẽ tăng lên do urê phân hủy:

CO(NH2)2 + 3H2O 2NH4+ + HCO3- + OH-

+ NH3: Công thức hóa học

Sau đó trong điều kiện pH, nhiệt độ thích hợp thì amon sẽ chuyển thành ammoniac Với pH = 10.5 và nhiệt độ 40 – 50oC thì NH4

+

sẽ chuyển sang khí NH3

là cao nhất [7]

NH4+ + OH- NH3 + H2O

Thực vật sử dụng đạm trong nước tiểu tương tự như phân bón urê hay phân

bón ở dạng ammonium khác Các tác giả Richert Stinzing et al, (2001) và Kirchman

H & Petterson S, (1995) cho biết khoảng 90 – 100% đạm trong nước tiểu được tìm

Vi khuẩn

to

Trang 23

thấy ở dạng urê và ammonium Điều này đã kiểm tra qua nhiều nghiên cứu sử dụng nước tiểu làm phân bón

+ Creatinin và Creatin: Creatin được tổng hợp từ glycocyamin (chất này do

sự kết hợp của arginin và glycin) và sự metyl hóa glycyamin dạng photphocreatin, ở

đó photphocreatin luôn được phân hủy thành axit photphoric và Creatin Creatin vào máu, qua thận và được bài tiết ra ngoài

+ Axit uric là sản phẩm cuối cùng của chuyển hóa purine, được sản xuất một cách liên tục trong cơ thể và được bài tiết bởi thận thông qua nước tiểu

* Photpho: Trong nước tiểu photpho thông thường ở dạng ion photphat (H

2-PO4-, HPO42-) Bình thường lượng photphat này được đào thải ra ngoài theo nước tiểu sau 24h (tính theo P2O5) là khoảng 24 – 62 mmol (theo Hằng số sinh học của người Việt Nam) Hàm lượng này tăng khi ăn nhiều thịt và giảm khi ăn nhiều rau

Theo Lentner el al (1981), photpho cho toàn bộ khoảng 95 – 100% ở dạng vô cơ và

được bài tiết ở dạng ion photphat Ion này được thực vật sử dụng trực tiếp và không

có gì ngạc nhiên khi thực vật hấp thu nó tốt như các dạng photphat khác [9]

* Kali: Hàm lượng kali trong nước tiểu sau 24h được đào thải khoảng 26 –

128 mmol (1- 5g), hàm lượng này biến động lớn là do tùy theo chế độ ăn uống của mỗi người Kali được bài tiết ở dạng ion (K+) và trực tiếp được thực vật hấp thu do

đó ảnh hưởng của nó cũng tốt như các loại phân bón khác [1]

* NaCl: Muối NaCl (muối ăn) trong nước tiểu sau 24h khoảng 15.6  4.3g

theo Hằng số sinh học người Việt Nam Hàm lượng này biến động tùy theo chế độ

ăn nhiều muối hay ít muối của mỗi người [1]

* Lưu huỳnh: Lưu huỳnh toàn phần bài tiết trung bình 32 – 54 mmol qua

nước tiểu bao gồm :

 Sunphat vô cơ: 1.02  0.3g (chiếm 88% lưu huỳnh toàn phần)

 Sulphat của este hoặc photphat liên hợp lại khoảng: 0.11  0.03g

 Lưu huỳnh trung tính gắn với các chất hữu cơ: 0.26  0.11g theo Hằng

số sinh học của người Việt Nam [1]

2.1.4 Hàm lượng dưỡng chất và tác hại của nước tiểu trong nước thải sinh hoạt

Trong cuộc sống con người sử dụng nước để ăn uống, sinh hoạt và còn nhiều

sử dụng cho nhiều mục đích khác Nước thải sinh hoạt gộp chung lại bao gồm: nước tắm, giặt giũ, nước tiểu, phân, nước dội nhà vệ sinh… Nó chứa đựng nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ (nitơ, photpho, kali, sinh vật gây bệnh và nhiều chất khác) Trong

đó phần lớn dưỡng chất trong nước thải sinh hoạt là xuất phát từ nước tiểu, lượng nitơ trong nước tiểu chiếm khoảng 80% lượng nitơ của nước thải sinh hoạt, photpho

Trang 24

trong nước tiểu chiếm nhỏ nhất là 50% của nước thải sinh hoạt Trong khi đó nước tiểu chỉ chiếm khoảng 1% lượng nước thải sinh hoạt [5]

Thoạt nhìn, nước tiểu dường như vô hại đối với môi trường Câu hỏi đặt ra là: liệu việc xả một dòng nước thải mà phần lớn là nước, với một lượng nhỏ protein và muối có thể gây hại gì cho môi trường Thật đáng ngạc nhiên khi câu trả lời là: có rất nhiều mối nguy hại Vấn đề ở chỗ nước tiểu lại là nguồn cung cấp phần lớn một

số chất dinh dưỡng hoá học, những chất phải được lọc trong các nhà máy xử lí nước thải nếu muốn chúng không gây hại cho các hệ sinh thái Mặc dù chỉ chiếm 1% lượng nước thải nhưng nước tiểu lại chứa tới 80% tổng lượng nitơ và 45% tổng phopho.[16]

Nhìn chung nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng nitơ và photpho cao (hàm lượng nitơ và photpho chủ yếu là của nước tiểu) Nitơ và photpho sẽ theo nước thải

đi vào nguồn nước sẽ làm giàu chất dinh dưỡng trong nguồn nước Ở đây nitơ và photpho được các sinh vật phù du (chủ yếu là tảo) hấp thụ, với lượng dưỡng chất phong phú kết hợp quang hợp chúng sẽ tăng sinh khối một cách nhanh chóng Sự tăng đột ngột này sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa Hiện tượng phú dưỡng hóa làm ô nhiễm môi trường nước, ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, gây tác hại với động – thực vật thủy sinh, làm giảm đa dạng sinh học trong khu vực, tăng độ mùi, màu gây mất mỹ quan… [7]

Bảng 2.3 Tỷ lệ phần trăm thành phần trong nước thải sinh hoạt

(Ngu ồn:[10])

Qua các số liệu trên ta thấy hàm lượng dưỡng chất (chủ yếu là N-P-K) trong nước tiểu là rất cao, cao hơn nhiều sao với phân và nước thải sinh hoạt Do đó nước tiểu là một nguồn dưỡng chất phong phú mà con người có thể tận dụng lại, vì vậy nếu ta sử dụng dưỡng chất có trong nước tiểu để làm phân bón (Nitơ trong nước tiểu nằm dưới dạng urê và amon là dạng mà cây trồng dễ dàng hấp thu) không những tạo hiệu quả kinh tế, mà còn tránh gây ô nhiễm môi trường do dưỡng chất trong nước tiểu gây ra

Nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu

Trang 25

2.2 Hiện trạng sử dụng phân bón và tác dụng của phân bón từ nước tiểu

2.2.1 Vai trò của chất dinh dưỡng với cây trồng

Chất dinh dưỡng là một trong các yếu tố không thể thiếu trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng Những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sống của cây trồng gồm tới 30 chất cơ bản thuộc hai nguyên tố đa lượng và vi lượng Trong đó nitơ, photpho và kali thuộc loại các nguyên tố đa lượng mà cây trồng cần nhiều nhất để sinh trưởng - phát triển

a Nitơ: có ý nghĩa vô cùng lớn đối với hoạt động sống của cây trồng Nitơ có

trong các axit amin, protein, có trong diệp luc tố (chất nhận năng lượng mặt trời) và

có trong nhiều hợp chất khác liên quan đến cấu tạo và sinh sản của tế bào Nói chung không có nitơ cung cấp cho cây trồng, cây trồng sẽ chết Mặc dù nitơ có rất nhiều trong khí quyển (lớp khí quyển trên mỗi km2 mặt đất chứa khoảng 7.5 triệu tấn nitơ ở dạng phân tử khí N2), nhưng chỉ với một số ít cây trồng thuộc họ đậu mới

có thể tận dụng được nguồn nitơ dồi dào này bằng khả năng cố định đạm của chúng , các loại thực vật còn lại không có khả năng trực tiếp hấp thu lượng nitơ trong khí quyển này Việc cung cấp nitơ cho cây trồng chỉ có thể thực hiện dưới dạng nitơ hợp chất, hay liên kết

b Photpho: photpho cần để tạo thành axit adenozinphotphoric trong cấu tạo

tế bào thực vật, quá trình hình thành này cần hấp thu nhiều năng lượng mặt trời Photpho còn tham gia vào thành phần của nhiều hợp chất hữu cơ trong thực vật: trong đó có protein chứa trong hạt, thành phần photpho chứa trong hạt khô chiếm khoảng 0.7 – 1.0% Ngoài ra cung cấp photpho cho cây trồng sẽ làm: tăng tính chịu lạnh cho cây, thúc đẩy sự phát triển và tốc độ chín của quả và hạt, nâng cao năng suất hạt ngũ cốc, tăng hàm lượng đường trong quả, tăng chất bột cho cây lấy củ,

nâng cao chất lượng cây lấy sợi Do đó photpho cũng không thể thiếu cho cây trồng

c Kali: kali có vai trò điều hòa quá trình trao đổi chất của màng tế bào thực

vật Cung cấp kali cho cây trồng còn làm tăng chất lượng sản phẩm mà đặc biệt là rau, cây lấy củ và cây ăn quả Trong đất mà thiếu kali sẽ làm giảm sức nảy mầm của hạt và khả năng chống chịu Do đó thiếu kali cây trồng không thể phát triển tốt

được

2.2.2 Hiện trạng sử dụng phân bón trong nông nghiệp ở Việt Nam

Việt Nam vốn là một nước nông nghiệp, với khoảng 80% dân số có thu nhập chính từ nghề nông Với sự phát triển mạnh mẽ của xã hội dẫn đến nhu cầu cuộc sống ngày càng cao, người nông dân bắt buộc phải áp dụng các máy móc hiện đại vào nông nghiệp và sử dụng phân bón thuốc bảo vệ thực vật ngày càng nhiều để tăng năng suất thu hoạch, có như thế lãi suất của họ được cao hơn nhằm bảo đảm cho cuộc sống… Phân bón được người dân sử dụng rộng rãi hiện nay là phân hoá

Trang 26

học: đây là loại phân tiện dụng vì hiệu quả tức thời của nó Tuy nhiên những thí nghiệm cho thấy một tấn các chất dinh dưỡng trong phân bón có thể hy vọng sản xuất mười tấn hạt, và việc bón phân trên một đơn vị diện tích mùa sau phải nhiều hơn mùa trước, do đất ngày càng bạc màu vì sự sản xuất các mùa vụ không ngừng nghỉ của các cánh đồng

Bảng 2.4 Thống kê tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam qua các năm

Năm Phân

1989-1991 (tấn)

1999-2001 (tấn)

2001-2002 (tấn)

2002-2003 (tấn)

2.2.3 Áp dụng phân bón từ nước tiểu vào nông nghiệp

Những chất dinh dưỡng trong nước tiểu có thể chuyển hoá thành phân bón Novaqautis, một cơ sở của Viện Khoa học và Công nghệ về nước của Thụy Điển đặt tại ngoại ô Zurich, đang tiến hành tách thử nghiệm nitơ và kali thành dạng có thể phun trực tiếp vào cây trồng Về cơ bản, những phương pháp này đã tách được các chất dinh dưỡng trực tiếp từ nước tiểu và tiêu tốn ít thời gian hơn nhiều so với việc xử lí chúng ở dạng hoà tan trong nước thải nói chung Việc chuyên trở nước tiểu tuy phát sinh thêm chi phí nhưng theo ông Wilsenach chi phí đó là rất nhỏ so vớí những gì thu được từ vấn đề môi trường phân bón cho nông nghiệp.[16]

Ở Việt Nam người nông dân đã biết sử dụng nước tiểu để bón cho cây trồng thay thế cho phân hoá học nhằm giảm chi phí Điển hình là ở các tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An và Bình Trị Thiên hầu như các gia đình làm nghề nông ở đây đều có chậu thu gom nước tiểu Sau khi trữ họ sẽ để một thời gian cho phân huỷ sinh học rồi mới đem đi bón cho cây trồng Trước khi bón họ thường pha loãng nước tiểu với nước từ 7 đến 10 lần, sự pha loãng này nhằm pha loãng chất dinh dưỡng có trong nước tiểu và để tránh bón quá liều gây tác hại đến cây trồng Ngoài ra nước tiểu còn được trộn với phân gia súc để bón cho cây Riêng ở tỉnh Thái Bình người nông dân còn trộn nước tiểu với tro rồi bón cho cây trồng Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long hiện

Trang 27

nay một số hộ gia đình cũng thu gom nước tiểu, sau khi thu trữ lại khoảng 6 tháng rồi pha loãng 10 lần với nước mới bón cho cây Việc trộn tro hay phân gia súc vào nước tiểu sẽ làm tăng lượng chất hữu cơ như thế sẽ giúp cây trồng dễ hấp thu hơn

Trung bình nước tiểu của một người trên một năm khoảng 400 – 500 lít, chỉ với số lượng trên nhưng do chất dinh dưỡng có trong nước tiểu rất cao nên có thể pha loãng 7 – 10 lần mới bón cho cây, vì thế nước tiểu một năm của một người có thể bón cho 300 – 400 m2 đất nông nghiệp thậm chí là đến 600 m2 trên vụ mùa một năm Có nhiều cách bón nước tiểu cho cây, nhưng không nên bón trực tiếp vào lá hay các phần khác của cây vì có thể cây sẽ bị cháy lá và thất thoát nguồn dưỡng chất Hữu dụng nhất là ta nên bón nước tiểu trực tiếp xuống đất và ở xung quanh các cây trồng chứ không phải bón trực tiếp ngay gốc cây [9]

Trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu về tính hiệu quả khi sử dụng phân bón từ nước tiểu nhiều vào nông nghiệp Và đã có khá nhiều quốc gia đã thành công trong việc sử dụng phân bón từ nước tiểu thay thế cho phân hóa học để bón trên một

số loại cây trồng…

 Một số nghiên cứu và ứng dụng nước tiểu vào nông nghiệp ở một vài

quốc gia trên thế giới:

Ở Mỹ, các nhà nghiên cứu đã lựa chọn cải bắp để thử nghiệm bởi vì loại cây này cần nhiều nitơ, hơn nữa nó được tiêu thụ ở khắp mọi nơi và được dùng để làm món dưa cải bắp vốn rất phổ biến Các nhà nghiên cứu đã tiến hành so sánh cải bắp được bón phân bằng nước tiểu với loại không được bón phân hoặc sử dụng phân bón thương mại Khi thu hoạch, cải bắp được bón phân bằng nước tiểu cho thấy có nhiều ưu điểm hơn: chúng lớn hơn, tăng trưởng nhanh hơn đến kích thước tối đa và trong hầu hết chu kỳ tăng trưởng nó cũng ít bị tổn hại do sâu bệnh hơn so với loại được bón phân thương mại Và khi được dùng làm dưa bắp cải, được các nhà chuyên môn đánh giá là có hương vị ngon Từ các kết quả của thực tiễn, nhóm nghiên cứu đã đi đến kết luận rằng lượng nước tiểu do một người thải ra trong một năm sẽ đủ để trồng được 160 cây cải bắp, tăng hơn được 64 kg so với cùng một diện tích trồng tương tự nhưng được bón bằng phân bón thương mại Các nhà nghiên cứu khuyến nghị rằng nên thu thập nước tiểu từ các nhà vệ sinh kiểu sinh thái, bảo quản nó và sau đó tưới đều trên nền đất xung quanh cây trồng, chứ không nên tưới trực tiếp vào gốc cây Công trình nghiên cứu này đã được đăng trên Tạp

chí Agricultural and Food Chemistry vào ngày 31/10/2007

Ở Đức, bón phân từ nước tiểu trên cây lúa mì trên cánh đồng Nước tiểu được thêm axit hạ pH để tránh mất đạm do amoniac (NH3) bay lên Kết quả từ sự thử nghiệm trên cánh đồng cho thấy rằng hiệu quả phân bón từ nước tiểu đã cao hơn so với phân bón hoá học trong sản xuât lúa mì [9]

Trang 28

Ở Rumani, từ 11/2001 đến 12/2003 trong kế hoạch của dự án Maltra hợp tác giữa Hà Lan và Rumani đã tiến hành thử nghiệm ở làng Garla – Rumani Thử nghiệm này là việc sử dụng phân bón từ nước tiểu của 200 học sinh tiểu học để bón cho ruộng ngô Kết quả thu được từ việc thử nghiệm vào mùa xuân 2005 là rất khả quan về chất lượng và sản lượng ngô Các bác sĩ ở địa phương rất hài lòng với kết quả đạt được về chất lượng vệ sinh thực phẩm [13]

Ở Mêxicô, Thử nghiệm trên rau dền cho kết quả rằng với kết hợp giữa nước tiểu và phân gà bón thì cho sản lượng cao nhất là 2350 kg/ha Trong khi đó nếu chỉ bón có mỗi phân gà thì cho sản lượng 1500 kg/ha, còn không bón gì cả thì sản lượng là 875 kg/ha [9]

Ở Thụy Điển, thí nghiệm trên tỏi tây ở các cánh đồng, phân bón từ nước tiểu cho sản lượng gấp 3 lần so với không bón phân [9]

Bảng 2.5 Kết quả sử dụng phân bón từ nước tiểu trên cánh đồng tỏi tây [9]

Bón sau mỗi 14 ngày

Qua các ứng dụng trên ta có thể nhận ra, nước tiểu rất thích hợp bón cho các loại rau và ngũ cốc Phân bón từ nước tiểu có tác dụng nhanh, quan hệ giữa tỷ lệ N:P:K trong nước tiểu rất thích hợp với ngũ cốc và rau cải cần [5]

Hình 2.3 Người nông dân Rumani bón phân từ nước tiểu lên ruộng ngô [13] Hình 2.2 Bón nước tiểu trực tiếp

vào đất vào cánh đồng lúa mì ở Đức [11]

Trang 29

2.3 Các phương pháp xử lý nước tiểu

2.3.1 Sơ lược về hệ thống xử lý nước tiểu Huber

 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống [7]

Nước tiểu từ bể thu sẽ được bơm vào thùng chứa dạng phễu của hệ thống, thùng chứa này có thể tích là 50 lít Sau đó châm MgO vào và khuấy trộn 30 phút cho phản ứng xảy ra nhanh, MgO sẽ phản ứng với photpho và một phần đạm amon trong nước tiểu tạo nên kết tủa gọi tắt là MAP (magiê amoni photphat) Mg(NH4)PO4

Sau khi khuấy sẽ để lắng khoảng 180 phút rồi đem qua lọc bằng một túi vải để thu lại MAP MAP là một chất rắn được dùng làm phân bón

Nước tiểu qua lọc sẽ vào bể thu ở đây sẽ được hệ thống tăng nhiệt độ khoảng

400C – 500C và tăng pH lên bằng dung dịch NaOH 50% Tăng nhiệt độ và pH lên nhằm chuyển NH+4 thành khí NH3 Sau đó nước tiểu được bơm (bơm P4) lên trên cột giải phóng, không khí sạch được cấp phía dưới cột giải phóng (bơm cấp khí), ở giữa cột giải phóng có một lớp vật liệu đệm polypropylen Nước tiểu từ trên xuống

không khí từ dưới lên sẽ gặp tiếp xúc nhau ở bề mặt của lớp vật liệu đệm, tại đây không khí sẽ tách NH3 trong nước tiểu rồi bay lên dẫn sang cột hấp phụ

Cột hấp phụ là một cột hình trụ phía dưới cột bố trí bể khuấy trộn chứa dung dịch axit sulphuric Axit này được bơm lên (bơm P5) trên cột hấp phụ còn không khí mang theo NH3 được dẫn từ dưới lên, nằm giữa cột vẫn là lớp vật liệu đệm chất liêu tương tự ở cột giải phóng Dòng khí sẽ tiếp xúc với dung dịch axit phía trên bề mặt của vật liệu lọc, khi tiếp xúc NH3 sẽ tác dụng với dung dich axit tạo amon sulphat (NH4)2SO4 ở dạng lỏng và được dẫn ra ngoài thùng thu sản phẩm Amon sulphat được dùng như phân bón Còn không khí tiếp tục được bơm về để hoàn lưu

2.3.2 Các phương pháp xử lý khác

2.3.2.1 Bay hơi nước tiểu bằng nhiệt và gió [5]

a Gió: Lấy 30ml nước tiểu trên một đĩa pêtri cho mỗi mẫu với ba lần lặp lại,

cố định các đĩa này ở vị trí cách xa quạt, lượng nước bốc hơi qua thời gian Đồng thời dung máy đo vận tốc gió đo vận tốc gió xung quanh các mẫu nhiều lần để ghi nhận lại vận tốc gió trung bình

b Nhiệt độ: Lấy 30ml nước tiểu trên một đĩa pêtri cho mỗi mẫu với ba lần

lặp lại, đặt các mẫu này trong tủ ủ với mức nhiệt ổn định, nước tiểu cũng sẽ bốc hơi

lượng bốc sẽ được xác định qua thời gian theo trọng lượng

Trang 30

2.3.2.2 Cô đặc nước tiểu bằng hệ thống sấy dùng năng lượng mặt trời

Hệ thống vận hành đơn giản, mẫu sau khi thu gom đưa vào hệ thống bằng đường ống và được đậy kín lại Đậy kín nhằm ngăn không cho mùi hôi từ đường ống thoát ra làm ảnh hưởng đến khu vực xung quanh và hạn chế đạm thoát ra (do urê sẽ bị vi khuẩn phân hủy thành NH4+ và với điều kiện pH, nhiệt độ cao sẽ tạo thành NH3 thoát ra) Lượng nước trong mẫu sẽ bốc hơi bởi nhiệt của năng lượng mặt trời dưới dạng hơi nước, lượng hơi nước này sẽ ngưng tụ lại dưới lớp kính được đặt nghiêng với độ dốc 10% Theo độ dốc này thì nước ngưng tụ sẽ chảy vào máng thu đặt cuối tấm kính Sau một thời gian đủ dài lượng nước sẽ bốc hơi hết, mẫu nước tiểu sẽ cô đặc lại thành dạng rắn Sau đó ta thu lại chất rắn làm phân bón [6]

Trang 31

Chương III PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài

3.1.1 Địa điểm thực hiện đề tài

 Nhà HUBER – Dự án SANSED Khu II – Đại Học Cần Thơ

 Phòng thí nghiệm Hoá Kỹ Thuật Môi Trường – Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường – Khoa Môi Trường & TNTN – Trường Đại Học Cần Thơ

3.1.2 Thời gian thực hiện đề tài

 Từ 04/08/2008 đến 28/10/2008

3.2 Phương pháp và phương tiện thực hiện

3.2.1 Phương pháp thu gom nguyên liệu đầu vào

Để thu gom nước tiểu ở ký túc xá B23, thì trong toilet của các phòng có gắn bồn tiểu và bồn cầu riêng biệt (khác với các phòng khác ở ký túc xá thường chỉ có bồn cầu trong toilet chứ không có bồn tiểu), việc tách riêng bồn tiểu bồn cầu này có tác dụng tách nước tiểu riêng ra tránh nước tiểu thất thoát

 Bồn tiểu: Giống các bồn tiểu thông thường, phía dưới có ống dẫn để dẫn trực tiếp nước tiểu vào đường ống chính, chuyển về bể thu

 Bồn cầu: đây là một loại bồn cầu có khả năng tự động đóng mở bằng một van đặc biệt Van này chỉ mở khi có áp lực nước tác dụng vào nhằm thu gom triệt

để hơn nữa nước tiểu Nước tiểu theo van xuống ống dẫn, dẫn về bể thu

Do bơm chìm (P1) đã bị hỏng không bơm nước tiểu lên thí nghiệm được và do

đề tài này sẽ sử dụng lại một số kết quả đã thí nghiệm trong đề tài “Đánh giá hiệu

quả xử lý để thu hồi nitơ và photpho làm phân bón của hệ thống xử lý nước tiểu Huber” của sinh viên Châu Ngọc Ánh, ngành KTMT khóa 29 Sử dụng lại một số

kết quả của đề tài trước nên phải đồng nhất về nồng độ chất dinh dưỡng trong nước tiểu như ở đề tài trước (đề tài trước sử dụng nước tiểu tinh khiết để thí nghiệm) Vì hai nguyên nhân trên nên nguồn nước tiểu để thí nghiệm phải là nước tiểu tinh khiết Nồng độ chất dinh dưỡng có trong nước tiểu tinh khiết khá cao (với nồng độ

Trang 32

Nitơ amon là 4816 mg/L, Nitơ kjeldhal là 5152 mg/L, Photpho ortho là 425,43

mg/L - phân tích mẫu thử ngày 29/08/2008 tại phòng thí nghiệm Hóa KTMT )

Hình 3.1 Bồn vệ sinh tách nước tiểu khi đi toilet

Tiến hành thu gom: Đầu tiên liên hệ với bốn phòng 5-8 của ký túc xá B23 và toilet nam của nhà trọ 1/3b – đường 30/4 – Thành Phố Cần Thơ, sau đó phân phát cho mỗi phòng một thùng nhựa có thể tích 30L, các bạn sinh viên sẽ thu gom nước tiểu vào thùng, mỗi ngày sẽ đến từng phòng thu gom vì tránh để lâu gây mùi hôi cho các bạn Sau khi thu gom sẽ để vào các thùng 40L để trữ Thời gian thu gom bắt đầu từ ngày 26/08/2008 đến ngày 23/09/2008

Hình 3.2 Bình thu gom nước tiểu 30 lít và các thùng chứa 40 lít

Ống dẫn

Van thu nước tiểu

Trang 33

3.2.2 Hệ thống xử lý nước tiểu Huber

sau lọc

NaOH, tăng to

Bơm P4 Bơm dung dịch

P5 H2SO4 Bơm

cấp khí Khí + NH3

Nước tiểu

sau xử lý

Không khí hoàn lưu lại

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của hệ thống

Trang 34

3.2.2.2 Quy trình công nghệ của hệ thống

Hình 3.4 Bản thiết kế của hệ thống

Nguồn nước tiểu

Nước tiểu ra

Túi lọc

Bể thu nước tiểu

Chảy tràn

Bể chứa

Bể trộn tank

Trang 35

và bơm P3 (bơm hoàn lưu nước tiểu từ bể chứa về bể chứa để trộn đều nước tiểu)

Trang 36

Hình 3.7 Bể kết tủa trong thiết kế và thực tế

Hình 3.8 Thùng dạng phễu bên trong có cánh khuấy thể tích 50 lít

Trang 37

Hình 3.10 Bên trong bể kết tủa và đặt túi lọc để lọc MAP

Hình 3.11 Đầu dò pH - nhiệt độ và máy hiển thị của bể kết tủa

Trang 38

b Cột giải phóng

Hình 3.12 Cột giải phóng trong thiết kế và thực tế

Cột giải phóng là một cột hình trụ dùng để tách NH3 ra khỏi nước tiểu Nước tiểu được bơm bằng bơm P4 vào phía trên của cột, còn không khí được thổi từ phía dưới lên Ở giữa là lớp vật liệu đệm được làm bằng polypropylen, lớp vật liệu này

có tác dụng là nơi giao nhau giữa dòng nước tiểu và dòng khí Khi giao nhau không khí sẽ mang NH3 ra khỏi nước tiểu Không khí sẽ đi ra cột giải phóng và đẩy qua cột hấp thụ bằng ống thoát khí ở phía trên cột Ngoài ra phía dưới cột còn có van thu mẫu nước tiểu sau khi đã tách NH3, và van thoát nước tiểu đã xử lý ra ngoài hệ thống

c Cột hấp thụ

Cột hấp thụ là một cột hình trụ, phía dưới có bố trí bể chứa dung dịch axit

H2SO4 Dung dịch axit được bơm P5 bơm lên từ bể chứa lên trên cột hấp thụ, ở đầu

Nước tiểu vào Không khí ra

Nước tiểu ra sau xử lý Không

khí vào

Trang 39

hút dung dich axit của bơm P5 có thông với ống thu mẫu để thu mẫu (TN-6) khi thí nghiệm kết thúc Ở giữa cột cũng là lớp vật liệu đệm polypropylen có tác dụng là nơi giao nhau giữa dùng khí mang NH3 từ dưới lên và dung dịch H2SO4 từ trên xuống, khi tiếp xúc dung dịch H2SO4 sẽ hấp thu NH3 trong không khí để tạo sản phẩm (NH4)2SO4 Lắp ở phía trên bể chứa là các đầu dò mực nước min, max trong

bể thu và phía dưới bể chứa có lắp đầu dò pH, nhiệt độ để theo dõi sự thay đổi nhiệt

và pH trong bể chứa Khi kết thúc sự hấp thu dung dịch axit rơi trở về bể chứa để tiếp tục được bơm P5 bơm đi hấp thu tiếp Còn không khí sẽ thoát ra khỏi cột bằng

lỗ thoát phía trên và được máy bơm khí tiếp nhận trở lại để tiếp tục bơm đi vào cột giải phóng Sau thí nghiệm dung dịch H2SO4 trong bể chứa đã trở thành dung dịch sản phẩm (NH4)2SO4, sản phẩm này sẽ được bơm ra bể thu sản phẩm bằng bơm P7 Khi đó ta phải pha tiếp 20 lít dung dịch H2SO4 mới (tỉ lệ 1:20 với nước) từ thùng, rồi bơm vào bể chứa bằng bơm P6 để sử dụng cho thí nghiệm tiếp theo

Hình 3.13 Cột hấp thụ trong thiết kế và thực tế

Đầu dò pH

và nhiệt độ Đầu dò

Trang 40

Hình 3.14 Đầu dò pH - nhiệt độ và máy hiển thị của bể chứa axit

Hình 3.15 Bơm P6 và bơm P7

Hình 3.16 Thùng axit - thùng chứa sản phẩm và các đầu dò mực nước

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	7,02 MB