KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY (Phragmites vallatoria .(l) Veldk) Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5070661-nguyen-chi-tam.htm

KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY (Phragmites vallatoria .(l) Veldk) Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5070661-nguyen-chi-tam.htmKHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY (Phragmites vallatoria .(l) Veldk) Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5070661-nguyen-chi-tam.htm

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA

MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY (Phragmites vallatoria

Tác giả

NGUYỄN CHÍ TÂM

Kĩ sư ngành Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo viên hướng dẫn PGS.TS BÙI XUÂN AN

Tháng 7/2009

ii

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN

KHOA: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGÀNH: KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: Nguyễn Chí Tâm Niên khóa: 2005 - 2009 Lớp: DH05MT MSSV: 04127060

1 Tên đề tài: KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ

HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY(Phragmites vallatoria (l.) Veldk)

2 Nội dung KLTN:

Xác định nồng độ nước thải tới hạn mà cây sậy có thể chịu đựng được

Xác định nồng độ nước thải tối ưu mà cây sậy có thể xử lý của mô hình bãi lọc trồng sậy

3 Thời gian thực hiện: 09/04/2009 đến 08/07/2009

4 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Bùi Xuân An

Nội dung và yêu cầu KLTN được thông qua Khoa và Bộ môn

Ngày tháng năm Ngày tháng năm Ban chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Bùi Xuân An

iii

LỜI CẢM ƠN

Ngoài sự nổ lực bản thân, trong quá trình làm đề tài còn có sự giúp đỡ tận tình của giai đình, thầy cô, ban lãnh đạo Công Ty Đường Biên Hòa và bạn bè Tôi xin gởi lời cảm ơn

o Cha và mẹ đã suốt đời tận tụy, hy sinh, là chỗ dựa vững chắc để con có được ngày hôm nay

o Thầy PGS.TS Bùi Xuân An, Khoa Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh, người đã tận tình hướng dẫn, gợi mở

và cho em có cơ hội tiếp cận nghiên cứu

o Thầy cô Khoa Môi Trường Trường Đại Học Nông Lâm đã truyền đạt những kiến thức trong 4 năm học

o Thầy Lê Đình Đôn và các anh chị ở trại thực nghiệm bộ môn công nghệ sinh học, Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

o Các anh chị tại Trung Tâm Phân Tích Môi Trường – Viện Công Nghệ Sinh Học và Công Nghệ Môi Trường Trường Đại Học Nông Lâm TP

Hồ Chí Minh và các chị Viện Sinh Học Nhiệt Đới

o Ban lãnh đạo Công Ty Đường Biên Hòa đã tạo điều kiện giúp em thu thập thông tin, số liệu và lấy nước thải thực hiện cho luận văn tốt nghiệp

o Những người bạn đã chia sẻ và giúp đỡ tận tình

Xin chân thành cảm ơn Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Chí Tâm

iv

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Khóa luận về khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện trên mô hình bãi lọc trồng cây sậy Được tiến hành từ ngày 09/04/2009 đến 08/07/2009 tại Khoa Công Nghệ Môi Trường Và Trại Thực Nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Mô hình bãi lọc cây trồng theo dòng chảy thắng đứng được xây dựng trong xô nhựa 25 lít và được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên Mô hình được tưới nước thải pha loãng với 4 nồng độ 20% 40%, 60 % và 80% với thời gian lưu nước 5 ngày, lặp lại 3 lần Theo dõi các chi tiêu pH, COD, SS, NH4

+

, độ màu trước và sau thí nghiệm

Kết quả đạt được:

o pH về trung tính (pH: 6 – 7)

o Hiệu suất xử lý COD biến động 89 – 92 %

o Hiệu suất xử lý SS biến động 40 – 63%

v

MỤC LỤC

2.2.2 Lịch sử hình thành công nghệ xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo 8

vi

2.2.5 Ưu nhược điểm khi sử dụng bãi lọc trồng cây 13

2.3.2 Qui trình sản xuất CTCP đường Biên Hòa : 16

2.5 Các công nghệ đang được áp dụng và nghiên cứu : 22

3.1 Điều tra hoạt động sản xuất và chuẩn bị tài liệu 24

3.4.2 Chuẩn bị vật liệu xây dựng nhà lưới mô hình thí nghiệm 25

vii

4.2.2 Sự thay đổi lượng nước trong quá trình thí nghiệm 33

Hình 2.8: Sơ đồ 1 công nghệ xử lí nước thải đường tinh luyện 22 Hình 2.9: Sơ đồ 2 công nghệ xử lí nước thải đường tinh luyện 23

Hình 4.1: Biểu đồ mức tăng trưởng chiều cao theo nồng độ trong quá trình thí nghiệm 33 Hình 4.2: Biểu đồ tỷ lệ nước còn lại và nước thất thoát trong quá trình thí nghiệm 34 Hình 4.3 Biểu đồ sự thay đổi SS trước và sau thí nghiệm 35 Hình 4.6: Biểu đồ hiệu suất xử lí COD ở các nồng độ 37 Hình 4.7: Biểu đồ sự thay đổi NH4+ trước và sau thí nghiệm 38 Hình 4.8: Hiệu suất xử lí NH4+ ở các nồng độ 39

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu nước thải sau khi pha loãng 27 Bảng 3.2: Bố trí xác định nồng độ nước thải tối đa 29

Bảng 4.1: Chiều cao của cây trong quá trình thí nghiệm 32 Bảng 4.2: Mức độ tăng trưởng chiều cao trung bình của cỏ sau 2 tuần thí nghiệm 32 Bảng 4.3: Thay đổi của lượng nước trong quá trình thí nghiệm 33 Bảng 4.4: Sự thay đổi pH trong quá trình thí nghiệm 34

Bảng 4.7: Hiệu suất xử lí NH4+ ở các nồng độ 38 Bảng 4.8: Hiệu suất xử lí COD, SS, NH4+ của mẫu đối chứng 41

COD: Nhu cầu ôxi hóa hóa học (Chemical Oxygen Demand)

SS: Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids)

TP: Thành phố

PL: Phụ lục

về số lượng đến chất lượng, các nước đang có xu hướng phát triển ngành này, nước thải đường tinh luyện phần lớn chất lơ lửng ở dạng vô cơ, hàm lượng chất hữu cơ cao bao gồm các loại hợp chất của cacbon, nitơ, các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật, gây ra mùi hôi thối, chúng có khả năng kiệt oxi trong nước làm ảnh hưởng đến chất lượng nguồn tiếp nhận nên cần phải được xử lí trước khi xả thải ra môi trường Nước thải đường tinh luyện còn có nhiệt độ cao làm ức chế hoạt động của vi sinh vật, nước thải có độ màu cao, hàm lượng COD cao làm gây mất mĩ quan, cản trở bức xạ mặt trời xuống nguồn nước làm cản trở sự phát triển của các sinh vật sống dưới nước

Theo các nghiên cứu về cây sậy trước đây, sậy là thực vật thủy sinh chịu được môi trường khắc nghiêt, có hiệu quả xử lí khá cao các chất lơ lửng, các chất hữu cở, các hợp chất nitơ …, và rất phù hợp với điều kiện nước ta

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Thời gian gần đây, song song với phát triển kinh tế Nước ta ngày càng quan tâm đến vấn đề môi trường Trong đó, ô nhiễm nguồn nước được xem là vấn đề trọng tâm cần giải quyết Vì vậy, cần những công nghệ đơn giản, tốn ít chi phí mà vẫn có thể giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước như hiện nay Hiện nay, vấn đề môi trường tại các doanh nghiệp là vấn đề chưa được quan tâm đúng mức Để giải quyết vấn đề xử lí nước thải đạt được các tiêu chuẩn, cần phải đầu tư xây dựng cho các công trình xử lí với chi phí cao Các công ty, nhà máy đang có kế hoạch xây dựng các công trình xứ lý nước thải đạt tiêu chuẩn, sự lựa chọn các công trình chi

phí thấp vẫn được quan tâm hàng đầu Nước thải đường tinh luyện là một trong các loại nước thải khó xử lí, với hàm lượng chất hữu cơ, độ màu cao

Mô hình trồng sậy là mô hình khá đơn giản, thân thiện với môi trường, chi phí đầu tư thấp và khả năng xử lí nước thải cao, được áp dụng rộng rãi trên các nước trên thế giới

1.3 Đối tượng nghiên cứu

o Cây sậy

o Nước thải đường tinh luyện

o Mô hình đất ngập nước nhân tạo

1.4 Mục tiêu của đề tài

Xem xét khả năng xử lí nước thải đường của mô hình sậy ở các nồng độ khác nhau

1.5 Nội dung nghiên cứu

o Xác định nồng độ nước thải tới hạn mà cây sậy có thể chịu đựng được

o Xác định nồng độ nước thải tối ưu mà cây sậy có thể xử lý trên mô hình bãi lọc

1.6 Tính mới của đề tài

Chưa có sự nghiên cứu đối với nước thải đường ở Việt Nam trên mô hình bãi

lọc trồng cây

1.7 Phạm vi của đề tài

o Thực hiện trên mô hình ngập nước dung tích 25 (l)

o Khảo sát 5 chỉ tiêu : pH, độ màu, COD, SS, NH4+

o Kiểm tra một số chỉ tiêu tăng trưởng dài thân, lượng nước hao hụt

1.8 Ý nghĩa khoa học

Xác định khả năng xử lí của cây sậy đối với nước thải đường tinh luyện Nó

là cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng và nhân rộng

1.9 Ý nghĩa thực tế

Tìm ra phương pháp xử lí hiệu quả nước thải đường, làm cơ sở nhân rộng rãi nghiên cứu có tính thực tiễn cao

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về cây sậy

2.1.1 Giới thiệu

Hình 2.1: Hình ảnh cây sậy

Nguồn : Santa Tecla, 2006

Sậy có tên khoa học là Phragmites vallatoria (l.) Veldk, thuộc giới: plantae,

ngành : hạt kín, họ : poaceae( hòa thảo), giống : sậy, loài : P.australis Sậy có rộng

khắp trên thế giới, thích nghi ở Bắc Mĩ, Nam Mĩ, Châu Âu, Châu Phi, Châu Á và

Châu Úc Tên phổ biến trong tiếng Anh : Phragmites, Cane, Reed, Ditch, Giant

Reed, Giant

2.1.2 Nguồn gốc

Sậy được tìm thấy ở Bắc Mĩ từ 3000 năm trước Tại Bắc Mỹ, tình trạng của loài này vẫn chưa được hiểu đúng Nói chung, nó được coi là loài ngoại lai được đưa vào từ Châu Âu Tuy nhiên, có các chứng cứ rõ ràng về sự tồn tại của sậy có nguồn gốc Bắc Mỹ từ rất lâu trước khi loài người xâm chiếm châu lục này

2.1.3 Phân loại

Gồm 4 loại :

o Cây sậy thông thường (danh pháp khoa học: Phragmites australis cav)

o Cây sậy khổng lồ (danh pháp khoa học: Arundo donax l.)

o Cây sậy Miến Điện (danh pháp khoa học: Neyraudia reynaudiana)

o Cây sậy gai (danh pháp khoa học: Sparganium eurycarpum)

Ngoài ra còn được phân loại: sậy tự nhiên và sậy ngoại lai

Bảng 2.1 : Phân loại cây sậy

Mật độ Dày đặc thấp Dày đặc cao

Thân cao khoảng 1,6 m, đến mức độ nào đó thân

sẽ mảnh, rất nhẵn khi sờ

Thân cao khoảng 3m, rất cứng, đến mức độ nào đó, thân sẽ xù xì, gồ ghề khi sờ Thân

Thân có màu vàng xanh Thân có màu xanh đậm, tươi

tốt

Lá

Lá rụng vào mùa thu, không giữ được qua mùa đông

Lá cây bám chặt, tồn tại được qua mùa đông

Hoa

Sự ra hoa xuất hiện từ tháng 6 đến 8, sự phát hoa thưa thớt

Hoa xuất hiện từ tháng 6 - 12, chùy hoa mọc rậm rạp

Nguồn: JIL M Swearin, 2006

Hình 2.2: Hình ảnh về thân sậy ngoại lai và sậy tự nhiên

Nguồn: JIL M Swearin, 2006

Hình 2.3: Hình ảnh về ngọn sậy ngoại lai và sậy tự nhiên

Nguồn: JIL M Swearin, 2006

Cụm hoa là chùy, dài 30- 90 cm, trục chính mang nhiều nhánh hình sợi, nhẹ,

có màu tím, dạng lông vũ, xuất hiện trên trên đầu thân cây, dài khoảng 13 – 40 cm Chùm hoa riêng rẻ sắp xếp dài đặc trải dài trên nhánh lông vũ Hoa có màu tím trở nên màu nâu đến màu đen vào lúc ra quả Quả có màu nâu, mảnh dễ vỡ Chúng dài khoảng 0,8 cm Số lượng lớn hạt sẽ thành quả, có thể đến 2000 hạt giống Tuy nhiên theo nghiên cứu, chỉ có 1 số ít sống sót Có hoa vào mùa hè và mùa thu

2.1.5 Đặc điểm sinh lí

Loài này chịu đựng pH khá cao, sự lạnh giá và cỏ dại Khi chết nó trở thành

thân gỗ và có mùi khó chịu Sản lượng 4,15 calo/g

Thành phần hóa học của cây sậy: gồm 11,4 % protein; 2,3 % chất béo; 42,1 % hydrat cacbon; 31,1 % chất xơ; 10,8 tro; còn lại là chất khô

2.1.6 Đặc điểm sinh thái

Cây sậy rất phổ biến, phát triển mạnh ở môi trường ngập nước có nhiều ánh sáng nó Thường tìm thấy ở đầm lầy, bờ hồ, ao, lề đường, hào, mương, cánh đồng Thông thường sống trong nước hơi mặn, nước ngọt và ở bờ đất đầm lầy nước mặn hay

ở nơi đầm lầy ít nước, nó xuất hiện cả đầm lầy nước ngọt có tính axit lẫn bazơ Nó không chịu đựng được nơi có gió lớn và nước chảy mạnh

a) Loại đất

Phát triển mạnh ở đầm lầy và một số loại đất khác, đất có pH từ 7- 9,3

f) Nguy cơ gây cháy

Cỏ dễ bị cháy vào mùa khô nhưng sẽ nhanh chóng tái tạo lại vào mùa mưa,

nó phát triển lại rất nhanh Vì khả năng sinh nhiệt lượng cao nên người ta sử dụng

nó như một nguồn chất đốt Bãi sậy luôn được chú ý, đề phòng như một khu vực tiềm ẩn nguy cơ gây cháy

2.2 Tổng quan đất ngập nước nhân tạo

nhiên về chế độ thủy lực, chúng có thể được quản lý chặt chẽ và có những ưu điểm của đất ngập nước tự nhiên

Đất ngập nước phải có 3 thuộc tính sau

o Có thời kỳ nào đó, đất thích hợp cho phần lớn các loài thực vật thủy sinh

o Nền đất hầu như không bị khô

o Nền đất không có cấu trúc rõ rệt hoặc bão hòa nước bị ngập nước ở mức cạn

ở một số thời điểm nào đó trong mùa sinh trưởng hàng năm

Hệ thống này được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau: bãi lọc ngầm trồng cây, hệ xử lý với vùng rễ cây

2.2.2 Lịch sử hình thành công nghệ xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo

Người mở đầu cho việc sử dụng thực vật bậc cao trong xử lý nước thải là Kathe Seidel vào đầu những năm 1950 tại Đức Đến thập niên 1960, Seidel phát triển thành “đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới” Vào những năm 1980 – 1990, phương pháp xử lý nước thải “vùng rễ” của Reinhold Kickuth được phổ biến Cuối thập kỷ 80 đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới được thay thế

và sử dụng đến nay

Năm 1991, đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới dùng xử lý nước thải sinh hoạt xây dựng đầu tiên ở NaUy Ngày nay chúng trở thành phổ biến khắp các vùng nông thôn ở nước này do tiết kiệm về kinh tế lại có hiệu quả cao

Nước ta cũng có một số công trình nghiên cứu ứng dụng khả năng xử lý nước thải của đất ngập nước nhân tạo điển hình như:

o Năm 2005 mô hình đất ngập nước nhân tạo được xây dựng tại xã Minh Nông – Bến Giót – TP Việt Trì, để nghiên cứu chất lượng nước thải sinh hoạt pha trộn nước thải công nghiệp

o Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam của Trung Tâm Kỹ Thuật Môi Trường Và Khu Công Nghiệp, Trường ĐH Xây Dựng Hà Nội

o Xử lý phân bùn bằng bãi lọc ngập trồng cây, ĐH Xây Dựng Hà Nội

o Đề tài khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải từ các ao nuôi cá nước ngọt bằng đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy nằm ngang ở ĐH Cần Thơ

o Nghiên cứu sử dụng các hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải

ở làng giấy Phong khê của ĐH Khoa Học Tự Nhiên – ĐH Quốc Gia Hà Nội

2.2.3 Phân loại

Đất ngập nước nhân tạo được chia làm hai loại

a) Đất ngập nước có dòng chảy tự do trên bề mặt (Free Water Surface –FWS)

Đất ngập nước có dòng chảy tự do thì ít tốn kém và tạo điều kiện điều hòa nhiệt độ khu vực hơn đất ngập nước có dòng chảy ngầm nhưng hiệu quả xử lý kém hơn, tốn diện tích hơn và có thể phải giải quyết thêm vấn đề muỗi và côn trùng phát sinh Những hệ thống này thường là lưu vực chứa nước hoặc các kênh dẫn nước, với lớp lót bên dưới để ngăn sự rò rỉ nước, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho thực vật nổi Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm

b) Đất ngập nước có dòng chảy ngầm (Subsurface Flow Constructed wetland – SSF)

Bao gồm hai hệ thống sau:

o Hệ thống dòng chảy thẳng đứng (Vertical Subsurface Flow - VSF)

Nước thải được đưa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt Nước sẽ chảy xuống dưới theo chiều thẳng đứng Ở gần dưới đáy có ống thu nước đã xử lý để đưa ra ngoài

Hình 2.4: Mô hình đất ngập nước có dòng chảy thẳng đứng

Nguồn: Lê Thị Cúc, 2008

o Hệ thống dòng chảy ngang (Horizontal Subsurface Flow -HSF)

Hệ thống này được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được đưa vào và chảy chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt của nền trên một đường ngang cho tới khi nó tới được nơi dòng chảy ra Trong suốt thời gian này, nước thải sẽ tiếp xúc với một mạng lưới hoạt động của các đới hiếu khí, tùy nghi và kị khí Các đới hiếu khí ở xung quanh rễ và bầu rễ, O2 được cung cấp từ lá Khi nước thải chảy qua đới rễ, nó được làm sạch bởi quá trình cơ học, sự phân hủy sinh học của vi sinh vật, sự hấp thụ của cây

Hình dạng của bãi lọc này thường là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp nước nhỏ, vận tốc dòng chảy chậm và thân cây trồng nhô lên khỏi bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dòng chảy đẩy

Hệ thống này có cấu tạo khá đơn giản Ngăn phân phối nước thải, hệ thống phân phối bãi lọc và hệ thống thu nước Dưới đáy có lớp chống thấm là lớp đất sét

tự nhiên hay nhân tạo, hoặc một lớp vải nhựa chống thấm với chiều cao tối thiểu hơn mực nước ngầm 0,5m Bên trên là lớp vật liệu lọc, chiều cao phụ thuộc vào loại

rễ cây trồng Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc Nước thải sau khi phân phối vào sẽ thấm qua lớp vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong khu đất, qua đó các vi sinh vật sống trong vật liệu lọc và sống bám vào hệ thống rễ cây trồng sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ trong nước thải phục vụ cho quá trình sinh sản

và phát triển của chúng Hệ thống rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải qua việc hấp thu chất dinh dưỡng có trong nước thải cũng như chất giữ lại trong quá trình lọc, cung cấp oxy tạo ra các quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khu đất

Hình 2.5: Mô hình đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm nằm ngang

Nguồn : Lê Thị Cúc, 2008:

2.2.4 Cơ chế xử lý trong bãi lọc trồng cây

Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, nitơ, phốtpho, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút Các chất ô nhiễm trên được loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong bãi lọc như lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật

Nước thải trước khi qua bãi lọc ngầm phải được lắng sơ bộ trong các công trình xử lý cơ học Khi đi qua lớp đất bãi lọc ngầm, các chất bẩn trong nước thải sẽ được hấp thụ theo con đường thấm lọc, sau đó được ôxy hoá, sinh hoá Thông thường trong lớp đất phía trên diễn ra quá trình ôxy hoá hiếu khí và trong lớp đất phía dưới diễn ra quá trình hô hấp kị khí các chất hữu cơ Do lớp đất không lớn (từ 0,6 đến 0,9 m) nên vào thời kỳ phát triển của cây trồng, một khối lượng lớn nước thải được rẽ cây hấp thụ và chỉ một phần nước chảy vào nguồn Sự hoạt động của cây trồng cũng góp phần cung cấp ôxy cho đất Cường độ tưới phụ thuộc vào đặc điểm đất, cây trồng và nồng độ các chất trong nước thải và dao dộng từ 0,1 đến 0,2 m/năm (1000m3/năm) Phương pháp tưới là tưới ngập hoặc tưới phun khi dùng nước thải để tưới sản lượng cây trồng sẽ tăng thêm 20% đến 30%

Hiệu quả của chúng phụ thuộc vào đặc tính chất thải, địa điểm, vận tốc và lưu lượng dòng thải…

a) Quá trình vật lí, hóa học

Các quá trình này giúp xử lý được cả các hợp chất vô cơ và hữu cơ, kim loại

nặng bao gồm :

o Lắng do trọng lực và do vật cản: thực vật làm giảm vận tốc gió ở bề mặt, vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng nước thải dòng ra

o Lọc hay đóng cặn: các hạt được lọc cơ học khi nước chảy qua lớp lọc, qua tầng rễ Qua đó, loại bỏ chất hạt và chất rắn lơ lửng

o Thấm hút bề mặt: bao gồm các quá trình hấp thụ và hấp phụ, xảy ra trên bề

mặt của lớp vật liệu lọc và bề mặt của các loài thực vật nhờ các mô xốp

o Ôxi hóa, khử và kết tủa hóa học: sự chuyển biến kim loại dưới tác dụng của dòng chảy, thông qua sự tiếp xúc của nước với vật liệu thành dạng chất rắn không tan và lắng xuống, đây là một biện pháp hữu hiệu hạn chế tác hại của các kim loại có tính độc trong đất ngập nước Các chất hữu cơ sẽ được phân giải thành các hợp chất vô cơ thích hợp cho cây hấp thụ và không gây hại cho môi trường

o Sự quang phân, ôxi hóa: phân hủy, ôxi hóa các hợp chất dưới tác dụng của

ánh sáng mặt trời Đồng thời các tia UV sẽ tiêu diệt các vi khuẩn gây hại

o Sự bay hơi: xảy ra khi có áp suất đủ lớn, hợp chất sẽ chuyển sang thể khí như bay hơi ammoniac

b) Quá trình sinh học

Quá trình sinh học như phân hủy sinh học và hấp thụ của thực vật

Phân hủy sinh học đóng vai trò quan trọng nhất trong việc loại bỏ chất hữu

cơ dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải, có chức năng loại bỏ các chất ô nhiễm ở dạng vô cơ và hữu cơ, bao gồm:

o Phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí: là quá trình chuyển hóa của các vi sinh vật đang cư trú trong lớp vật liệu lọc hay sống bám trên thân và rễ thực vật thủy sinh Quá trình chuyển hóa tạo ra NH4+, CO2 là nguồn dinh dưỡng cho thực vật phát triển sinh khối và thải ra O2 làm giàu môi trường nước tạo thuận lợi cho vi khuẩn hiếu khí phát triển tiếp tục chuyển hóa các chất

o Tích tụ thực vật: là sự hấp thụ, giữ lại các nguyên tố vô cơ trong thực vật

o Ổn định thực vật: là khả năng cô lập các hợp chất vô cơ trong rễ thực vật

o Phân hủy thực vật: cây trong vùng đất ngập nước sẽ sản xuất ra các enzym giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong suốt quá trình thoát hơi nước của chúng

o Phân hủy ở rễ: thực vật sẽ cung cấp chất dịch làm tăng quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ bằng vi sinh vật

o Sự thoát, bốc hơi ở thực vật: là sự hấp thụ và thoát hơi của các hợp chất dễ bay hơi thông qua lá cây

2.2.5 Ưu nhược điểm khi sử dụng bãi lọc trồng cây

a) Ưu điểm

Tại Đan Mạch, hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt đã được Bộ Môi Trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95%

và nitrat đạt 90% Hệ thống này bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách photpho trong bể phản ứng lắng, cho phép loại bỏ 90% phốtpho

Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng các loại thực vật sống dưới nước đã và đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới với ưu điểm là:

o Quá trình xử lý ổn định và ít gây mùi hôi làm ảnh hưởng đến môi trường không khí

o Mức độ xử lý ô nhiễm cao

o Chi phí xử lý không cao

o Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp

o Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng Do vậy có thể ứng dụng ở những vùng hạn chế việc cung cấp năng lượng

o Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau :

 Làm nguyên liệu cho ngành thủ công mỹ nghệ

 Làm thực phẩm cho người và gia súc

 Làm phân bón cải tạo đất: sinh khối có thể thu hoạch, chế biến thành phân hữu cơ, phụ gia cải tạo đất, bón trên rễ cây mới trồng, đốt thành tro hay làm phân compost

 Tái tạo năng lượng: sinh khối sử dụng sản xuất ethanol, đốt trực tiếp thành củi

 Nguyên liệu sản xuất bột giấy, giấy và sợi

 Làm dược phẩm

b) Nhược điểm

o Diện tích cần dùng để xử lý chất thải lớn và luôn đòi hỏi phải có đủ ánh sáng Do sự tiếp xúc giữa thực vật và ánh sáng trong điều kiện có đủ chất dinh dưỡng càng nhiều thì quá trình chuyển quá càng tốt

o Trong trường hợp không có thực vật thủy sinh, vi sinh vật không có nơi bám vào Chúng dễ dàng trôi theo dòng nước hoặc lắng xuống đáy không thể thực hiện tốt quá trình phân giải các chất

o Rễ thực vật có thể là nơi các vi sinh vật gây hại định cư, chúng là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường mạnh

o Thực vật chiếm không gian lớn, phủ kín bề mặt, ngăn cản ánh sáng chiếu sâu vào nước Tác dụng này tạo điều kiện cho các vi sinh vật phát triển bao gồm

có ích và có hại

o Thực vật thủy sinh có thể gây nên một số bất lợi cho con người như ngăn cản tàu thuyền, dòng chảy, phát triển hoang dại khó kiểm soát

2.2.6 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Đã có 1 số nghiên cứu dùng thực vật thủy sinh như Cỏ nến, Thủy trúc, Phát lộc, Mai nước, sậy, Vetiver, Para…để xử lí các loại nước thải khác nhau như nước thải tinh bột khoai mì, chăn nuôi …Cho thấy rằng khả năng xử lí khá cao, đạt chỉ tiêu xả ra môi trường Dưới đây là các nghiên cứu gần đây đã dùng sậy để xử lí nước thải:

o Thí điểm dùng sậy xử lí nước thải bệnh viện Nhân Ái trên mô hình bể cát trồng cây (Lê Trường Giang,2008)

o Sử dụng các loại lau sậy sống trong bùn có thể xử lý nước thải chứa lưu huỳnh và asen (Nobert Konemann, 2000)1Cây sậy xử lí nước thải nguồn nước sông ô nhiễm (Tập đoàn Ebara, 2008)

o Nghiên cứu sử dụng các hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải tại làng giấy Phong Khê (Nguyễn Thị Loan, 1997)

o Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của Điền thanh của cây thầu dầu, sậy, và

cỏ voi (Nguyễn Văn Lộc, 2008)

o Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng sậy (Trương Thị Nga, 2007)

2.3 Khái quát về CTCP đường Biên Hòa

2.3.1 Giới thiệu về công ty

Quá trình hình thành và phát triển của công ty:

o Công Ty Cổ Phần Đường Biên Hòa được xây dựng từ năm 1969 với tiền thân là một nhà máy đường 400 tấn sản phẩm lúc bấy giờ là đường ngà, rượu mùi, bao đay

o Đến 1971 – 1972 : Đầu tư Nhà Máy Đường Tinh Luyện

o Đến 1994 : Nhà Máy Đường Biên Hòa đổi tên thành Công Ty Đường Biên Hòa

o Đến 1995 : Để mở rộng sản xuất Công Ty Đường Biên Hòa tiến hành đầu tư

mở rộng công suất sản xuất đường luyện tại Biên Hòa từ 200 tấn/ngày đến

300 tấn/ngày và khởi công xây dựng nhà máy Đường Tây Ninh (hiện là Nhà Máy Đường Biên Hòa Tây Ninh) Sau 20 năm thiết kế, thi công và lắp đặt, Nhà Máy Đường Tây Ninh đã chính thức đi vào hoạt động ngày 26/03/1998 với công suất chế biến là 2500 tấn mía/ngày, đến năm 2001 đã đầu tư nâng công suất chế biến lên 3500 tấn mía/ngày

o Đến tháng 05/2001 quá trình cổ phần hóa công ty được hoàn tất, công ty Đường Biên Hòa ra đời

o Công Ty Cổ Phần Đường Biên Hòa hướng đến việc tạo ra giá trị cho tất cả các bên liên quan (bao gồm các cổ đông sở hữu, người lao động, nông dân vùng nguyên liệu, các khách hàng, các nhà cung ứng và các bên liên quan khác) theo một phương thức có trách nhiệm và đóng góp thiết thực vào bối cảnh xã hội và môi trường nơi công ty hoạt động Để đạt được điều đó, công

ty sẽ tận dụng toàn bộ các ưu thế tiềm năng sẵn có, theo đuổi một chính sách phát triển bền vững và đa dạng trong mọi khía cạnh hoạt động kinh doanh của công ty

2.3.2 Qui trình sản xuất CTCP đường Biên Hòa :

Đường tinh luyện Biên Hòa được sản xuất trên công nghệ tiên tiến hàng đầu thế giới, sử dụng phương pháp chế luyện carbonate hóa, tẩy màu bằng than hoạt tính và nhựa trao đổi ion, hoàn toàn không sử dụng bất kỳ một loại hóa chất độc hại nào khác, tuyệt đối đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Dây chuyền thiết bị sản xuất đường tinh luyện đồng bộ do hãng Toyomenka Kaisha Nhật cung cấp và lắp đặt hoàn chỉnh năm 1971 Toàn bộ dây chuyền được trang bị hệ thống kiểm soát và điều khiển tự động

Sản phẩm đường tinh luyện Biên Hòa có độ tinh khiết cao, đạt tiêu chuẩn quốc tế Hiện nay, đường tinh luyện Biên Hòa được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho các công ty thực phẩm hàng đầu trong và ngoài nước như: sữa, rượu bia, nước giải khát, bánh kẹo, cà phê, dược phẩm…đồng thời được sử dụng trực tiếp trong đời sống hàng ngày của người tiêu dùng

Hình 2.6: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất đường tinh luyện:

Kết tinh

Li tâm

Sấy Sàng, bao gói

Thành phẩm

Bùn

Mật rỉ

Than hoạt tính

Than hoạt tính tái sử dụng

Lọc nhất Carbonate hóa Hòa tan

Li tâm AFF

Làm AFF Mật rửa

Mật nguyên

Bã bùn

CO2

Vôi

Qui trình sản xuất gồm 6 bước :

Bước 1: Nhập máy

Đường thô từ kho được các xe xúc đổ vào các thùng chứa và được hệ thống bằng chuyền, dàn gàu chuyển qua phân xưởng chế biến, số lượng đường nhập vào được xác định qua cân tự động rồi chế luyện tiếp

Bước 2: Làm Affination

Sau khi qua cân, đường thô được trộn với mật rửa tạo thành đường hồ Đường này được qua ly tâm để thu được đường AFF có tinh độ cao hơn cùng mật nguyên và mật rửa Đường AFF được hòa tan với nước ngọt, qua lược rác để loại bỏ tạp chất không tan tạo thành nước đường luyện

Bước 3: Cacbonnat hóa

Nước đường nguyên sẽ được gia vôi rồi dẫn qua 4 cột phản ứng để xông khí

CO2 tạo thành phản ứng cacbonat hóa trước khi bơm vào bàn lọc tự động để loại bỏ CaCO3 và các tạp chất khác trong nước đường

Bước 4 : Tẩy màu

Sau khi qua lọc I, nước đường được trộn với than hoạt tính trong 30 phút để tẩy màu rồi được bơm qua bể lọc II và bàn lọc an toàn I để loại bỏ hoàn toàn các loại cặn có trong nước đường Từ bàn lọc an toàn I, nước đường được qua các cột nhựa có khả năng trao đổi ion, nhựa Antonit sẽ tách các ion mang màu làm giảm độ màu của nước đường Sau đó nước đường này sẽ bơm qua bàn lọc Ceramic (lọc sứ) thành nước đường tinh lọc

Bước 5: Nấu đường ly tâm

Nước đường tinh lọc được bơm đến các nồi nấu Sau khi nấu 7 hệ tại các nồi chân không và qua các máy ly tâm sẽ cho ra các sản phẩm đường từ R1, R2; R3; R4

và phụ phẩm là mật rỉ Đường thành phẩm được đưa qua hệ thống sấy nóng, sấy nguội để đảm bảo độ ẩm thấp nhất và đưa silo chứa Trong silo đường làm ổn định bằng hệ thống gió khô có độ ẩm < 50 thổi vào

Bước 6: Sàng sấy và đóng bao:

Từ silo, đường được đưa vào hệ thống sàng nhiều tầng để phân cỡ hat

2.4 Tổng quan về nước thải đường

2.4.1 Nguồn gốc nước thải

Tổng lượng nước sử dụng: nước dùng cho sinh hoạt, nước dùng cho sản xuất, lượng nước tuần hoàn dùng cho vệ sinh công nghiệp, nước dùng tưới cây, nước dùng cho chữa cháy

Bảng 2.2: Nguồn gốc và đặc trưng nước thải

Nước rửa nồi nấu đường Ô nhiễm hữu cơ cao, khó

Ô nhiễm chất hữu cơ cao

Nước thải giai đoạn gia vôi Nước có hàm lượng lớn

CaCO3Nước giải nhiệt máy nghiền,

tuốc bin, bơm Nhiệt cao

2.4.2 Tính chất nước thải :

Với Q= 600 m 3 / ngđ

Bảng 2.3: Tính chất nước thải

TCVN 5945 - 2005

Loại A Loại B Loại C

pH 4 - 5 6 - 9 5,5 – 9 5 - 9 COD mg/l 1100 - 12000 50 80 400

b) Ảnh hưởng của các chất hữu cơ

Hàm lượng chất hữu cơ cao sẽ làm giảm nồng độ oxi hòa tan trong nước, cản trở ánh sáng mặt trời chiếu xuống làm ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật của nguồn tiếp nhận Ngoài ra, nó còn gây nên tình trạng ô nhiễm mùi

c) Ảnh hưởng của chất lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục và có màu làm hạn chế nguồn ánh sáng chiếu vào nước, cản trở quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh, giảm lượng oxi sinh ra Mặc khác, phần cặn lắng xuống đáy sẽ gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông và làm thay đổi dòng chảy Phần cặn này sẽ bị phân hủy kị khí gây nên mùi hôi cho khu vực xung quanh

d) Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng

Hàm lượng chất dinh dưỡng (N, P) quá lớn sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, sự phát triển khó kiểm soát của rong và tảo Làm cho môi trường sống của nguồn tiếp nhận bị thay đổi và xấu đi

e) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Làm ức chế hoạt động của vi sinh vật của nguồn tiếp nhận

2.4.4 Qui trình xử lí nước thải

Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải

Nước thải

Bể lắng sơ

bộ

Bể cân bằng

Bể trung hòa

Bể UASB

Bể Aerotank

Bể lắng

Bể chứa

Bể lọc

Thải ra sông

Hóa chất điều chỉnh pH

Bể nén bùn

Sân phơi bùn

Hố thu bùn

Bể gạt bùn

Tính chất và lưu lượng nước thải thay dổi theo từng ngày, trong đó ô nhiễm

do chất hữu cơ và độ màu là chủ yếu

Hệ thống xử lí của công ty Đường Biên Hòa xử lí chưa đạt tiêu chuẩn như yêu cầu công ty đặt ra, trong đó có 2 chỉ tiêu độ màu, COD thường xuyên không đạt tiêu chuẩn Hệ thống xử lí nước thải chưa đủ diều kiện để cấp giấy phép xả thải: mặc dù công ty đang gấp rút hoàn tất hồ sơ, nhưng vẫn chưa đáp ứng điều kiện để cấp giấy phép

o Nước thải chưa đạt tiêu chuẩn loại A và chưa có cơ quan có chức năng thử nghiệm

o Nước thải sau xử lí chưa được thải ra sông như khuyến cáo của Sở Tài Nguyên Môi Trường

Công ty còn quỹ đất trống của nhà máy dành cho khu xử lí nước thải rất lớn 18000 (m2) Chiếm 9,35 % diện tích nhằm mở rộng xây dựng các công trình xử lí nước thải

2.5 Các công nghệ đang được áp dụng và nghiên cứu :

Quy trình 1 :

Hình 2.8: Sơ đồ 1 công nghệ xử lí nước thải đường tinh luyện

Nguồn: Trương Lê Huỳnh Anh, 2007

SCR tinh

Hầm bơm +

Bể điều hòa

bể trộn và phản ứng

Lắng 1

UASB Bể Trung Gian SBR Nguồn tiếp nhận

NT

Quy trình 2 :

Hình 2.9: Sơ đồ 2 công nghệ xử lí nước thải đường tinh luyện

Nguồn: Trương Lê Huỳnh Anh, 2007

SCR Hố thu gom Bể lắng cát Bể điều hòa

Bể lắng

1

Bể UASB Biofil Nguồn tiếp nhận

NT

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Điều tra hoạt động sản xuất và chuẩn bị tài liệu

o Nội dung: Tìm hiểu hiện trạng sản xuất công ty, tìm hiểu những khía cạnh môi trường còn tồn tại tại công ty

o Thời gian khảo sát : 09/02/2009 đến 10/03/2009

o Địa điểm khảo sát: Công Ty Cổ Phẩn Đường Biên Hòa thuộc Khu Công Nghiệp Biên Hòa 1, Phường An Bình, TP Biên Hòa, Tỉnh Đồng Nai

o Phương pháp khảo sát: Điều tra thực tế, lấy mẫu phân tích

o Thu thập tài liệu: 11/03/2009 đến 08/04/2009

3.2 Thời gian tiến hành thí nghiệm

Thời gian tiến hành cho thí nghiệm từ 09/04/2009 đến 08/07/2009

3.2.1 Giai đoạn tiền thí nghiệm

o Viết đề cương, thời gian biểu, tính toán lượng hóa chất: 09/04/2009

o Chuẩn bị dụng cụ và mô hình: 17/04/2009 đến 24/04/2009

o Giai đoạn ổn định cây: 25/04/2009 đến 09/05/2009

o Giai đoạn dưỡng cây: 10/05/2009 đến 07/06/2009

o Xác định nồng độ tối đa: 22/05/2009 đến 07/06/2009

o Giai đoạn thích nghi: 08/06/2009 đến 18/06/2009

3.2.2 Giai đoạn thí nghiệm

Qua giai đoạn tiền thí nghiệm, cây phát triển tốt có đủ điều kiện đưa vào thí nghiệm và lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu từ 19/06/2009 đến 08/07/2009

3.3 Địa điểm thí nghiệm :

o Đặt tại trại thực nghiệm bộ môn Công Nghệ Sinh Học Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

o Phân tích mẫu tại Trung Tâm phân Tích Môi Trường – Viện Công Nghệ Sinh Học và Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm Thành

Phố Hồ Chí Minh Và tại Viện Sinh Học Nhiệt Đới 9/261, Xa Lộ Hà Nội, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh

3.4 Chuẩn bị vật liệu và cây thí nghiệm

3.4.1 Chuẩn bị cây

Cây lấy tại bãi sậy gần cầu Sài Gòn Chọn những cây sậy trưởng thành, thân chắc khỏe đường kính khoảng 0,5 đến 1cm Cắt thành đoạn có chiều dài 40 – 50

cm, có từ 4 - 5 mắt, cắt bỏ hết lá

3.4.2 Chuẩn bị vật liệu xây dựng nhà lưới mô hình thí nghiệm

o Mái che nilon trong

o Kẽm kỹ thuật

o Tầm vông

o Dây thép

3.4.3 Vật liệu làm mô hình thí nghiệm

o Xô nhựa có dung tích 25l

o Keo dán ống nhựa PVC, silicon, lốp xe cao su…

Thí nghiệm được thực hiện theo mô hình bãi lọc trồng cây, mô hình gồm 12 nghiệm thức theo các nồng độ được đặt ngẫu nhiên, mô hình được tiến hành (hình 3.1): Mô hình bãi lọc trồng cây được thiết kế với đáy có ống thu nước và van lấy nước, lớp đá lớn dày 6 cm, lớp đá mi dày 4 cm và lớp cát 20 cm Cát, đá rửa sạch để loại bỏ tạp chất trước khi đổ vào xô Các xô thí nghiệm được đặt trên ghế nhựa cao

20 cm trong nhà lưới