ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Bích Phương KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC SÔNG KIM NGƯU CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐ
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Lê Thị Bích Phương
KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC SÔNG KIM NGƯU CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ PHÙ HỢP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2015
Header Page 1 of 27.
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Lê Thị Bích Phương
KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC SÔNG KIM NGƯU CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ PHÙ HỢP
Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60440120
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2015
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa Môi Trường, khoa Hóa học – trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Hà Nội
Tôi xin giành những lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS Trần Hồng Côn đã tin tưởng giao đề tài, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Trần Hồng Côn đã cho tôi nhiều ý kiến quý báu trong thời gian làm thực nghiệm vừa qua
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa, đặc biệt là trong bộ môn Hóa Môi Trường đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị và bạn bè trong phòng phân tích Hóa Môi Trường, đặc biệt là các bạn Trần Phương Nhật Thủy – University of science and technology of Ha Noi – Undergraduate School đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian vừa qua
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu
Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 2015
Học viên
Lê Thị Bích Phương Header Page 3 of 27.
Trang 4MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined.
1.1 Vai trò quan trọng của nước trong đời sống Error! Bookmark not defined 1.2 Giới thiệu về sông Kim Ngưu Error! Bookmark not defined 1.2.1 Lịch sử sông Kim Ngưu Error! Bookmark not defined 1.2.2 Điều kiện khí tượng, thủy văn lưu vực sông Kim Ngưu Error! Bookmark not
defined
1.2.3 Hiện trạng ô nhiễm sông Kim Ngưu Error! Bookmark not defined 1.3 Một số phương pháp thông dụng xử lý nước thải sinh hoạt Error! Bookmark not
defined
1.3.1 Keo tụ hóa học Error! Bookmark not defined 1.3.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học Error! Bookmark not defined
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined.
2.1 Mục tiêu, nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined
2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị Error! Bookmark not defined 2.2.1 Hóa chất Error! Bookmark not defined
2.2.2 Dụng cụ Error! Bookmark not defined 2.2.3 Thiết bị Error! Bookmark not defined
2.3 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu của nước thải Error! Bookmark not defined 2.3.1 Xác định TSS Error! Bookmark not defined 2.3.2 Xác định chỉ số COD bằng phương pháp bicromat Error! Bookmark not
defined
2.3.3 Xác định nồng độ Amoni trong nước thải bằng phương pháp Nessler Error!
Bookmark not defined
2.3.4 Xác định Nitrat bằng phương pháp Brucine Error! Bookmark not defined 2.3.5 Xác định hàm lượng Nitrit trong nước thải Error! Bookmark not defined 2.3.6 Xác định Photphat bằng phương pháp so màu vanađat Error! Bookmark not
defined
Trang 52.3.7 Xác định Coliform bằng phương pháp đếm khuẩn lạc Error! Bookmark not
defined
2.4 Lấy mẫu và bảo quản mẫu Error! Bookmark not defined 2.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ hóa học Error! Bookmark not defined 2.5.1 Keo tụ bằng phèn nhôm Error! Bookmark not defined 2.5.2 Keo tụ bằng PAC Error! Bookmark not defined 2.6 Xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí Error!
Bookmark not defined
2.6.1 Chuẩn bị sinh khối Error! Bookmark not defined 2.6.2 Xử lý sinh học hiếu khí Error! Bookmark not defined
CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.
3.1 Một số chỉ tiêu nước sông Kim Ngưu Error! Bookmark not defined 3.2 Xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.2.1 Hiệu suất xử lý TSS, độ đục của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not
defined
3.2.2 Hiệu suất xử lý COD của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.2.3 Hiệu suất xử lý Amoni của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.2.4 Hiệu suất xử lý Nitrit của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.2.5 Hiệu suất xử lý Nitrat của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.2.6 Hiệu suất xử lý Photphat của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.2.7 Hiệu suất xử lý Coliform của phèn nhôm và PAC Error! Bookmark not defined 3.3 Tốc độ lắng bùn trong xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phèn nhôm và PAC Error!
Bookmark not defined
3.4 Tối ưu hóa nồng độ phèn nhôm và PAC trong xử lý nước sông Kim Ngưu Error!
Bookmark not defined
3.5 Xử lý nước sông Kim Ngưu bằng phương pháp vi sinh hiếu khí Error! Bookmark not
defined
3.5.1 Hiệu suất loại bỏ COD bằng phương pháp vi sinh hiếu khí Error! Bookmark not
defined
3.5.2 Hiệu suất loại bỏ amoni bằng phương pháp vi sinh hiếu khí Error! Bookmark not
defined
3.6 Thảo luận Error! Bookmark not defined
3.7 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước sông Kim Ngưu Error! Bookmark not
defined
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.
Header Page 5 of 27.
Trang 6TÀI LIỆU THAM KHẢO 8
PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Trang 7DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các hóa chất vô cơ được sử dụng phổ biến nhất trong các quá trình keo
tụ và kết tủa trong xử lý nước thải……… 10
Bảng 2.1 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn COD ……… 19
Bảng 2.2 Cách pha dung dịch chuẩn NH4+ nồng độ từ 0 – 5mg/L………20
Bảng 2.3 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn amoni ……….21
Bảng 2.4 Cách pha dung dịch chuẩn NO3- nồng độ từ 0 – 2mg/L……….22
Bảng 2.5 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn nitrat ……… 23
Bảng 2.6 Cách pha dung dịch chuẩn NO2- nồng độ từ 0-1mg/L 24
Bảng 2 7 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn nitrit 25
Bảng 2 8 Cách pha dung dịch chuẩn photphat nồng độ từ 0-18mg/L 26
Bảng 2 9 Kết quả đo Abs xây dựng đường chuẩn photphat 27
Bảng 2 10 Thành phần các chất trong môi trường nuôi cấy Endo 28
Bảng 3 1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu nước sông Kim Ngưu 34
Bảng 3 2 Hiệu suất xử lý TSS của phèn nhôm và PAC 36
Bảng 3 3 Hiệu suất xử lý độ đục của phèn nhôm và PAC 37
Bảng 3 4 Hiệu suất xử lý COD của phèn nhôm và PAC 38
Bảng 3 5 Hiệu suất xử lý Amoni bằng phèn nhôm và PAC 39
Bảng 3 11 Hiệu suất xử lý nitrit bằng phèn nhôm và PAC 40
Bảng 3 12 Hiệu suất xử lý Nitrat của phèn nhôm và PAC 40
Bảng 3 13 Hiệu suất xử lý photphat của phèn nhôm và PAC 41
Bảng 3 14 Hiệu suất xử lý Coliformcủa phèn nhôm và PAC 42
Bảng 3 15 pH của nước sau khi xử lý keo tụ bằng phèn nhôm và PAC 51 Header Page 7 of 27.
Trang 8DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Nước thải được xả sôngKim Ngưu qua các họng cống 6
Hình 1.2 Sông Kim Ngưu đen ngòm với hàng ngàn họng cống ngày đêm xả nước thải chưa qua xử lý vào sông 7
Hình 1 3 Hiện tượng keo tụ và bông tụ (hạt màu sẫm là đã mất tính bền) 9
Hình 2.1 Đường chuẩn xác định nồng độ COD 19
Hình 2.2 Đường chuẩn xác định nồng độ Amoni 21
Hình 2.3 Đường chuẩn xác định nồng độ nitrat 23
Hình 2.4 Đường chuẩn xác định nồng độ nitrit 25
Hình 2.5 Đường chuẩn xác định nồng độ photphat 27
Hình 2.6 Quy trình lọc mẫu 29
Hình 3.1 Hiệu suất xử lý TSS của phèn nhôm và PAC……… 36
Hình 3.2 Hiệu suất xử lý độ đục của phèn nhôm và PAC………37
Hình 3.3 Hiệu suất xử lý COD của Alum và PAC……… 38
Hình 3.4 Hiệu suất xử lý Nitrat của phèn nhôm và PAC……… 41
Hình 3.5 Hiệu suất xử lý phophat của Phèn nhôm và PAC……… 42
Hình 3.6 Hiệu suất xử lý Coliform của phèn nhôm và PAC……… 43
Hình 3.7 Sự phụ thuộc của bùn lắng vào thời gian khi xử lý bằng PAC……… 44
Hình 3.8 Sự phụ thuộc của bùn lắng vào thời gian khi xử lý bằng phèn nhôm 45
Hình 3.9 Nồng độ tối ưu của phèn nhôm trong xử lý COD……… 46
Hình 3.10 Nồng độ tối ưu của PAC trong việc xử lý COD……… 47
Hình 3.11 Hiệu xuất xử lý COD bằng phương pháp sinh học hiếu khí…………48
Hình 3.12 Hiệu xuất xử lý Amoni bằng phương pháp sinh học hiếu khí……….49
Hình 3.13 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước sông Kim Ngưu……… 53
Trang 9KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
COD Chemical Oxygen
Demand
Nhu cầu oxy hóa học
TSS Total Suspended
Solids
Tổng chất rắn lơ lửng
PAC Poly Alminiun
Chloride
Poly nhôm clorua
Header Page 9 of 27.
Trang 10MỞ ĐẦU
Nước thải sinh hoạt là một vấn đề quan trọng của những thành phố lớn và đông dân cư, nhất là đối với các quốc gia đã phát triển Riêng đối với các quốc gia đang trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, công nghiệp hóa, hiện đại hóa như Việt Nam, với trình độ khoa học công nghệ chưa cao, hệ thống cống rãnh thoát nước còn trong tình trạng thô sơ, không hợp lý, không theo kịp đà phát triển dân số của các thành phố lớn như: thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Nha Trang,
Đà Nẵng, … thì việc xử lý nước thải sinh hoạt đang tạo nên sức ép lớn đối với môi trường Tính đến năm 2005, cả nước có 722 đô thị với tổng số dân trên 25 triệu người (bằng 27% dân số cả nước) với tổng lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất chưa qua
xử lý hoặc xử lý không đạt tiêu chuẩn môi trường là 3.110.000 m3/ngày[2, 9] Lượng nước thải này được xả trực tiếp vào nguông nước sông, hồ, biển ven bờ[2] Mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm ở Việt Nam đang ngày càng trầm trọng, nều tình trạng này không chấm dứt thì nguồn nước mặt sẽ không còn sử dụng được trong thời gian không xa
Thủ đô Hà Nội là một trong những thành phố có tốc độ đô thị hóa cao nhất trong cả nước, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa – xã hội của cả nước, với tốc độ tăng trưởng cao về nhiều mặt như: công nghiệp và dịch vụ, cùng với tốc độ tăng dân số nhanh ngày càng làm cho môi trường ô nhiễm trầm trọng hơn Hệ thống thoát nước của nội thành Hà Nội bao gồm nhiều kênh mương và bốn con sông thoát nước chính là sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ và sông Sét với tổng chiều dài gần 40 km trong đó có 29,7 km là kênh mương hở Hệ thống sông, kênh mương này bị bồi lắng, thu hẹp ở nhiều đoạn do bị lấn chiếm, đổ rác thải bừa bãi, đặc biệt là rác thải xây dựng Theo báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Hà Nội năm 2005 thì hằng ngày hệ thống cống thoát nước và bốn con sông chính tiếp nhận khoảng 370.000 – 400.000 m3 nước thải sinh hoạt và thêm vào đó khoảng 100.000 m3
nước thải công nghiệp, dịch vụ
và bệnh viện Vậy mà tổng lượng nước thải công nghiệp được xử lý ở Hà Nội hiện nay mới đạt 20 – 30%, mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải; 36/400 cơ
sở sản xuất có hệ thống xử lý nước thải; lượng rác thải sinh hoạt chưa được thu gom
Trang 11TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1 Nguyễn Đình Bảng (2004), Bài giảng chuyên đề “Các phương pháp xử lý nước,
nước thải”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội
2 Bộ Tài Nguyên và Môi trường (2005), Báo cáo hiện trạng môi trường Quốc gia
năm 2005, Nhà xuất bản Hà Nội
3 Đặng Kim Chi (1998), Hóa học môi trường, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội
4 Trần Đức Hạ (2007), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật
Hà Nội
5 Lương Đức Phẩm (2011), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học,
NXB Giáo dục Việt Nam
6 Nguyễn Văn Phước (2008), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp
bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
7 Nguyễn Thị Thu Thủy (2012), Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
8 Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội, Sở Tài nguyên Môi trường và nhà đất (2003),
Báo cáo hiện trạng môi trường Thành phố Hà Nội 2003, Nhà xuất bản Hà
Nội
9 Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội, Sở Tài nguyên Môi trường và nhà đất (2005),
Báo cáo hiện trạng môi trường Thành phố Hà Nội 2005, Nhà xuất bản Hà
Nội
Tiếng Anh
10 Aguilar, M, J Saez, et al (2002), “Nutrient removal and sludge production in the
coagulation–flocculation process”, Water Research 36(11), pp 2910-2919
11 American Public Health Associations, AWWA (2012) Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater, American Water Works Assn
Header Page 11 of 27.
Trang 1212 Cheng, W.P (2002), “Comparison of hydrolysis/coagulation behavior of
polymeric and monomeric iron coagulants in humic acid solution”,
Chemosphere 47(9), pp.963-969
13 Droste, R.L (1997), Theory and practice of water and wastewater treatment,
Wiley New York etc
14 Gebbie, P (2001), Using Polyaluminium coagulants in water treatment, Proc.64th
AWIEO Conference
15 Jeppsson, U (1996), Modelling aspects of wastewater treatment processes, Lund
University
16 Metcalf, L., H P Eddy, et al (1972) Wastewater engineering: treatment,
disposal, and reuse, McGraw-Hill
17 STANLEY E MANAHAN (1999) Environmental Chemistry, Lewis Publisher,
Boca Raton, London, New York, Washington D.C
18 Treatment, A W (1995), Principles and Practices of Water Supply Operations,
Denver: AWWA
19 Vallero, D (2003), Engineering the risks of hazardous wates, Butterworth –
Heinemann
20 Vallero, D (2010), Environmental biotechnology: a biosystems approach,
Academic Press
21 Westerhoff, G.P (1968), Coagulation in waste water treatment, Newark College of
Engineering
22 Yan, M, D Wang, et al (2007), “Relative importance of hydrolyzed Al (III)
species (Ala, Alb, and Alc) during coagulation with polyaluminum chloride: A
case study with the typical micro-polluted source waters”, Joumal of Colloid and Interface Science 316(2), pp.482-489
23 Yan, M, D Wang, et al (2008), “Enhanced coagulation with polyaluminum
chlorides: role of pH/alkalinity and speciation”, Chemosphere 71(9),pp
1665-1673
Trang 1324 Yang, Z., B Gao, et al (2010) “Coagulation performance and residual aluminum
speciation of Al2(SO4)3 and polyaluminum chloride (PAC) in Yellow River
water treatment”, Chemical Engineering Journal 165(1), pp.122-132
Header Page 13 of 27.