Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ từ xơ dừa để xử lý Amoni trong nước thải bệnh viện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- BÙI THỊ LAN ANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN LUẬN VĂN THẠC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

BÙI THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ

TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG

NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội –2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

BÙI THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ

TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG

NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRỊNH VĂN TUYÊN

TS PHẠM THỊ THÚY

Hà Nội –2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi thực hiện trong chương trình đào tạo của trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm

về nội dung luận văn

Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016

Người thực hiện luận văn

Bùi Thị Lan Anh

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS

Trịnh Văn Tuyên - Viện Công nghệ môi trường - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ

Việt Nam; TS Phạm Thị Thúy – Khoa môi trường – Trường đại học khoa học tự nhiên –

Đại học Quốc gia Hà Nội đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn em nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này

Em xin cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ - Khoa môi trường – Trường đại học Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ, tạo điều kiện, tận tình dạy bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em suốt quá trình học tập và giúp em hoàn thiện luận văn này

Em xin cảm ơn các anh chị trong Viện Công nghệ môi trường – Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam đã tận tình dạy bảo, trang bị kiến thức giúp em hoàn thành luận văn

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè, người thân đã động viên tạo điều kiện cho

em hoàn thành tốt luận văn này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016

Người thực hiện luận văn

Bùi Thị Lan Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 8

DANH MỤC BẢNG 9

DANH MỤC HÌNH 10

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨUError! Bookmark not

defined

1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm amoni trong nước thải bệnh việnError! Bookmark not defined

1.2 Giới thiệu về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện E – Hà NộiError! Bookmark not defined

1.3 Một số phương pháp xử lý amoni trong nước thảiError! Bookmark not defined 1.3.1 Phương pháp Clo hóa Error! Bookmark not defined 1.3.2 Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng Error! Bookmark not defined 1.3.3 Phương pháp Ozon hóa với xúc tác BrommuaError! Bookmark not defined 1.3.4 Phương pháp trao đổi ion Error! Bookmark not defined 1.3.5 Phương pháp sinh học Error! Bookmark not defined 1.3.6 Phương pháp hấp phụ Error! Bookmark not defined 1.4 Công trình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở thế giới và Việt NamError! Bookmark not defined

1.4.1 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải trên thế giới Error! Bookmark not defined

1.4.2 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở Việt Nam Error! Bookmark not defined

1.5 Hiện trạng và một số biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt NamError! Bookmark not defined

1.5.1 Hiện trạng xơ dừa ở Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.5.2 Biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam Error! Bookmark not defined

1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt Nam

Error! Bookmark not defined 1.6.1 Tổng quan về phương pháp cacbon hóa Error! Bookmark not defined 1.6.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giớiError! Bookmark not defined

1.6.3 Tình hình nghiên cứu cacbon hóa ở Việt NamError! Bookmark not defined Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark not

defined

2.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2 Dụng cụ thí nghiệm Error! Bookmark not defined 2.3 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.1 Phương pháp tài liệu Error! Bookmark not defined 2.3.2.Phương pháp thực nghiệm Error! Bookmark not defined 2.3.2.1 Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa xơ dừa Error! Bookmark not defined

2.3.2.2 Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ than cacbon hóa xơ dừa dạng viên

Error! Bookmark not defined 2.3.2.3 Thực nghiệm hấp phụ dạng tĩnh Error! Bookmark not defined 2.3.2.4 Thực nghiệm hấp phụ dạng cột Error! Bookmark not defined 2.3.3 Phương pháp phân tích Error! Bookmark not defined Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not

defined

3.1 Đánh giá quá trình thực nghiệm cacbon hóa Error! Bookmark not defined 3.1.1 Khảo sát sự biến đổi nhiệt độ của buồng cacbon hóaError! Bookmark not defined

3.1.2 Khảo sát tỷ lệ hơi nước trong vật liệu thí nghiệmError! Bookmark not defined

3.1.3 Khảo sát tỷ trọng đổ đống của vật liệu xơ dừaError! Bookmark not defined 3.1.4 Khảo sát độ tro hóa của xơ dừa Error! Bookmark not defined

3.1.5 Khảo sát hiệu suất thu hồi sản phẩm của vật liệu khi tiến hành cacbon hóa

Error! Bookmark not defined

3.2 Khảo sát lựa chọn loại than tối ưu cho quá trình hấp phụ amoni trong nước thải bệnh

viện Error! Bookmark not defined

3.3 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ qua quá trình hấp phụ tĩnh

Error! Bookmark not defined

3.3.1 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của than cacbon hóa qua sự thay đổi của các

dải pH Error! Bookmark not defined

3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của dung lượng hấp phụ đến quá trình xử lý amoni trong

nước thải bệnh viện Error! Bookmark not defined 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ Error! Bookmark not defined 3.3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng Error! Bookmark not defined

3.3.5 So sánh hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính gáo dừa ở thị trường với than

cacbon hóa xơ dừa đã chế tạo Error! Bookmark not defined

3.4 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ chế tạo từ quá trình cacbon

hóa theo cột Error! Bookmark not defined

3.4.1 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ là 100% than cacbon hóa từ xơ

dừa Error! Bookmark not defined 3.4.2 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ dạng viênError! Bookmark not defined

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học BTNMT Bộ tài nguyên môi trường

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần và nguồn phát sinh nước thải bệnh việnError! Bookmark not

defined.

Bảng 1.2 Chất lượng nước thải một số bệnh viện khu vực phía BắcError! Bookmark

not defined.

Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm tại bệnh viện EError! Bookmark

not defined.

Bảng 1.4 Hiệu suất thu hồi sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp …… Error! Bookmark not defined.

Bảng 1.5 TOC của than carbon hóa từ các vật liệu khác nhau Error! Bookmark not

defined.

Bảng 1.6 Kích thước và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóaError! Bookmark

not defined.

trên các vật liệu khác nhau Error! Bookmark not defined Bảng 2.1 Danh mục các thiết bị cần thiết cho quá trình nghiên cứuError! Bookmark not

defined.

Bảng 2.2 Danh mục các hóa chất cần thiết cho nghiên cứu Error! Bookmark not

defined.

Bảng 2.3 Hóa chất lập đường chuẩn xác định N-NH4+ theo phương pháp NesslerError!

Bookmark not defined.

Bảng 3.1 Tỉ trọng của xơ dừa Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Độ tro hóa của xơ dừa Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi sản phẩm từ xơ dừa ở T=3000C, T= 400oC, T= 500oCError!

Bookmark not defined.

Bảng 3.4 Nồng độ NH4+ sau khi điều chỉnh pH Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Các thông số xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.6 Các thông số xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Error!

Bookmark not defined.

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện E Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ Error! Bookmark not defined.

Hình 1.3 Lò nung cacbon hoá đặt tại Viện Công nghệ môi trường và mẫu tre khô trước

cabon hoá và mẫu than Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Ảnh SEM của than cacbon hoá các Error! Bookmark not defined thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm quá trình Cacbon hóa Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Lò nung Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm pilot Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Mô hình và thiết bị Jartest của quá trình thí nghiệm hấp phụError! Bookmark

not defined.

Hình 2.6 Sơ đồ hệ nghiên cứu thực nghiệm liên tục Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Phương trình đồ thị đường chuẩn amoni Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hóaError! Bookmark not defined Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ bay hơi nước của xơ dừa theo thời gianError! Bookmark

not defined.

Hình 3.3 Đồ thị biến đổi hiệu suất thu hồi sản phẩm theo thời gianError! Bookmark

not defined.

ở các mức nhiệt độ khác nhau Error! Bookmark not defined.

Hình 3.4 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 3000C Error! Bookmark not defined.

Hình 3.5 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 4000

C Error! Bookmark not defined.

Hình 3.6 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 5000C Error! Bookmark not defined.

Hình 3.7 Đồ thị dung lượng hấp phụ amoni của các loại than cacbon hóa đã chế tạo ở các

nhiệt độ và thời gian khác nhau Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Kích thước mao quản của than cacbon hóa xơ dừa Error! Bookmark not

defined.

ở T= 500o

C, t= 30 phút Error! Bookmark not defined.

Hình 3.9 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NH4+Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ ban amoni đến hiệu suất xử lý Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.11Đường đẳng nhiệt Langmuir Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Đường đẳng nhiệt Freundlich Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý amoniError! Bookmark

not defined.

Hình 3.14 Ảnh hưởng của khối lượng than đến hiệu suất xử lý NH4+Error! Bookmark

not defined.

Hình 3.15 So sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính thị trườngError! Bookmark not

defined.

và than cacbon chế tạo Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ ở mô hình dạng cộtError! Bookmark

not defined.

Hình 3.17 Khả năng hấp phụ của vật liệu dạng viên Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt

1 Nguyễn Việt Anh (2005), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương

pháp sinh học, Bảo vệ môi trường số 3, trang 22-24

2 Lương Văn Anh (2013), Xử lý amoni trong nước ngầm bằng bể lọc sinh học cần

được mở rộng cho hệ thống cấp nước nông thôn, Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi

trường, số 43, trang 43-47

3 Báo nông nghiệp & PTNT (2007), Báo cáo tình hình phế phẩm nông nghiệp, Hà

Nội

4 Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010) Quy chuẩn nước thải bệnh viện QCVN

28-2010 ngày 16/12/28-2010

5 Bộ y tế, Viện sức khỏe nghề nghiệp và môi trường (2014), Báo cáo tính chất và

thành phần của nước

6 Bộ y tế, cục quản lý môi trường y tế (2015), Hướng dẫn áp dụng công nghệ xử lý

nước thải y tế , Dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện, Nhà xuất bản y học Hà Nội

7 Nguyễn Bin (2004), Giáotrình các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và

thực phẩm , tập 4 - NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội

8 Ngô Kim Chi (2013), Phát triển công nghệ chuyển hoá tài nguyên Biomass, tạp chí

Khoa học và Công nghệ, số 14, tr.31

9 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải

Nhà Xuất Bản thống kê Hà Nội

10 Đào Văn Đông (2007), Nghiên cứu góp phần hoàn thiện công nghệ sản xuất phụ,

gia tro trấu ở Việt Nam, pp.2-8

11 Cao Ngọc Điệp, Nguyễn Thị Hoàng Nam (2012), Ứng dụng vi khuẩn Pseudomonas

Stutzeri và Acinetobacter Lwoffii loại bỏ amoni trong nước thải từ rác hữu cơ, Tạp

chí khoa học, tr 1-8

12 Trần Quang Ninh (2010),Tổng luận về công nghệ xử lý chất thải rắn của một số

nước và ở Việt Nam, Trung tâm thông tin khoa học và công nghệ quốc gia

13 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải , NXB

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội

14 Nguyễn thị Yến Nhi, Huỳnh Thị Ngọc Trinh (2012), Nghiên cứu cấu trúc và tính

hấp phụ ammonium trong nước của than trà Bắc, Khoa học công nghệ, số 06, trang

2-6

15 Trần Hiếu Nhuệ, Ưng Quốc dũng, Nguyễn Thị Kim Thái, (2001), Quản lý chất thải

rắn – tập 1 Chất thải rắn đô thị”, Nxb Xây dựng, Hà Nội

16 Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2004), Công nghệ xử lý nước thải bệnh

viện, NXB KHKT, Hà Nội

17 Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy (2004), Công nghệ xử lỷ chát thải và chất

thải rắn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, trang 41-43

18 Đào Ngọc Phong, Nguyễn Thị Thái, Đỗ Văn Hợi (1998), Đánh giá ô nhiễm môi

trường và khả năng lây truyền bệnh do nước thải bệnh viện gây ra ở Hà Nội, Kỷ

yếu hội thảo Quản lý chất thải bệnh viện, Hà Nội

19 Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấpphụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao quản,

NXB Khoa học và kỹ thuật

20 Minh Tâm (2012), Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá để xử lý chất thải đô thị ở

Việt Nam, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam

21 Trịnh Văn Tuyên, Mai Trọng Chính, Đỗ Hồng Trang (2010), Báo cáo tổng hợp

Định hướng nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại tại Việt Nam trong giai đoạn từ nay đến 2015 và 2025, Viện Công nghệ môi trường, trang

79-81

22 Trịnh Văn Tuyên, Văn Hữu Tập, Vũ Thị Mai (2014), Xử lý chất thải rắn và chất

thải nguy hại, NXB Khoa học và Kỹ thuật,

23 Trịnh văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến, Shuji Yosizawa (2010), Nghiên cứu công nghệ

cacbon hóa chất thải đô thị ở Việt Nam, Hội nghị khoa học kỉ niệm 35 năm Viện

Khoa học và công nghện Việt Nam, 421 tr 72-78

24 Trịnh văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến, Shuji Yosizawa (2012), Nghiên cứu xử lý nước

thải dệt nhuộm bằng phương pháp lọc sinh học sử dụng than cacbon hóa, Tạp chí

môi trường của Tổng cục môi trường 56-58

25 Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Thu Hà, Hoàng Lương, Tăng Thị Chính (2012) , Nghiên

cứu xây dựng mô hình Bio- Toilet sử dụng than cacbon hóa nhằm cải thiện môi

trường nước ở Việt Nam Tạp chí Khoa học và Công nghệ 50(2B) 134-142

26 Trịnh Văn Tuyên, Vũ Thị Phương Anh (2014), Giáo trình các quá trình thiết bị và

thiết bị công nghệ môi trường”, Viện Công nghệ môi trường, NXB Khoa học tự

nhiên và công nghệ

27 Viện công nghệ môi trường – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, (2008), Tổng

quan về tình hình nghiên cứu, công nghệ nhiệt phân, cacbon hóa chất thải

Tài liệu tiếng anh

28 Dang Xuan Hien, Cao Xuan Mai (2009), research on ammonia treatment in

groundwater by ion exchange method Review of Ministry of Construction, ISSN

0866 8762, Ministry of construction,

29 D J Goucher (2002), Coalite tyre services pyprolysis process, Presented to the

Midland Section on 19 Septembe, at the corus conference Centre, Scunthorpe

30 FAO (1983), Simpletechnolgies of charcoal making

31 Frank M Gentry (1928), The Technology of low temperature

32 Hazardous waste incineration (1994) Second edition

33 J.Lee (2002), selective photocatalytic oxidation of NH 3 to N 2 on platinized TiO 2 in

water, Environ Sci Technol,Vol.36,pp 5462-5468

34 Kazuhiro Mochidzuki, Lloyd S Peredes, and Michael J Antal, Jr Flash (2003)

Cacbonization of Bionmass, Ind Eng Chem Res.42 (16) 3690-3699

35 Nicholas P., Cheremisnnoff P., Biotechnology for waste and wastewater treatment,

Noyes publication, New Jersey, USA