Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland trong xử lý nước thải cao su

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:128

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với mục tiêu nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland cho quy trình xử lý chất thải chế biến cao su (sau xử lý sinh học) với yêu cầu xử lý N và P. Để hiểu rõ hơn mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung luận văn này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland trong xử lý nước thải cao su

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN THỊ TÂN VIỄN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WETLAND TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Mã số ngành : 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2016
i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- NGUYỄN THỊ TÂN VIỄN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WETLAND TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Mã số ngành: 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Phượng TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2016
ii CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Phượng Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 GS.TS. Hoàng Hưng Chủ tịch 2 PGS.TS. Huỳnh Phú Phản biện 1 3 PGS.TS. Phạm Hồng Nhật Phản biện 2 4 TS.Nguyễn Xuân Trường Ủy viên 5 TS. Nguyễn Thị Phương Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
iii TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 20..… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thị Tân Viễn Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 09/07/1990 Nơi sinh:Bình Thuận Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường MSHV: 1441810020 I- Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland trong xử lý nước thải cao su II- Nhiệm vụ và nội dung:  Tổng hợp các số liệu, biên hội và kế thừa các nghiên cứu , tài liệu liên quan  Thu thập dữ liệu, phân tích và đánh giá hiện trạng trong công nghệ xử lý nước thải.  Nghiên cứu xử lý nước thải cao su bằng công nghệ wetland qua mô hình thử nghiệm + Xác định tải trọng vận hành + Xác định hiệu quả xử lý N, P, chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải + Đánh giá sự phát triển của hệ thực vật III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Phượng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn
v LỜI CÁM ƠN Trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu Nhà Trường, Phòng Quản Lý Khoa Học và Đào Tạo Sau Đại Học, quý Thầy Cô giảng dạy cao học ngành Công Nghệ Môi Trường tại trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM. Qua quá trình học tập tại Trường, bản thân đã tiếp thu những kiến thức quý báu về chuyên ngành mà các thầy cô là Giáo sư, Phó giáo sư , Tiến sĩ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt . Từ đó bản thân đã tích cực tìm tòi, nghiên cứu về lĩnh vực môi trường và nâng cao năng lực , trình độ chuyên môn, khả năng tư duy độc lập trong nghiên cứu khoa học. Trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Phượng – Cô đã tận tình hướng dẫn , chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện đề tài giúp tác giả hoàn thành tốt luận văn. Cảm ơn anh và gia đình kỹ sư Bùi Văn Hòa và Nguyễn Văn Hành đã tạo điều kiện thuận lợi để em tiến hành nghiên cứu Trân trọng cảm ơn Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM , Ban Giám đốc cùng tập thể nhân viên tại nhà máy Công Ty Cao Su Liên Anh Tây Ninh , công ty Cơ Khí Quang Trung đã tạo điều kiện cho việc điều tra thực tế, cung cấp số liệu của đơn vị. Cảm ơn sự dìu dắt , giúp đỡ của quý đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã giúp tác giả có điều kiện về vật chất , tinh thần để phấn đấu , học hỏi và tiến bộ. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian thực hiện đề tài có hạn nên luận văn khó tránh khỏi những sai sót . Tác giả xin cảm ơn và rất mong nhận được những ý kiến góp ý của các nhà khoa học, quý thầy cô, quý cơ quan, đồng nghiệp và độc giả để luận văn được hoàn thiện hơn. Họ và tên tác giả
vi TÓM TẮT Tây Ninh là vùng trọng điểm về sản xuất cao su trong cả nước với năng suất cao nhất Việt Nam, đạt 2,1 tấn/ha. Ngành cao su Tây Ninh chiếm 8,9% về diện tích gieo trồng, chiếm 13,2% diện tích cao su cho mủ, chiếm 15,6% sản lượng mủ thu hoạch hằng năm so với cả nước. Tuy nhiên, cao su là ngành đang gây ô nhiễm trầm trọng, chủ yếu là ô nhiễm nước thải, hiện chỉ có 70% các nhà máy cao su tại Tây Ninh có hệ thống xử lý nước thải và 30% các nhà máy xử lý đạt yêu cầu nhưng không ổn định. Các nhà máy đều nghiên cứu riêng từng đơn vị và có 60% các nhà máy cao su đập hệ thống xử lý nước thải ít nhất 4 lần mà vẫn chưa xử lý đạt. Hiện nay hệ thống xử lý nước thải tại các nhà máy đa phần được phân loại theo 3 nhóm quy trình công nghệ, nhóm hiếu khí kết hợp hoá lý có 04 nhà máy sử dụng, chiếm 22,7%), nhóm hiếu khí kết hợp kỵ khí (có 11 nhà máy sử dụng, chiếm 50%) và nhóm AAO kết hợp hoá lý (có 06 nhà máy sử dụng, chiếm 27,3%).Việc nghiên cứu tổng thể, toàn diện tình hình xử lý nước thải ngành cao su cả tỉnh Tây Ninh để từ đó đánh giá ưu nhược điểm của từng công nghệ, đề xuất quy trình xử lý nước thải là một vấn đề cấp bách. Do đó, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland trong xử lý nước thải cao su ”. Qua việc lấy mẫu nước thải đầu vào, ra của các nhà máy đi xét nghiệm, kết quả cho thấy tình hình chung về chất lượng nước thải sau xử lý tại các nhà máy là chưa xử lý tốt BOD, COD, Nitơ, phốt pho, Amoni. Công nghệ wetland Là hệ thống xử lý nước hoàn toàn bằng phương pháp sinh học và cơ học không sử dụng hóa chất ,các vùng đất ngập nước kiến tạo có tiềm năng lớn đối với xử lý nước thải ơ những quốc gia đang phát triển nhờ quy trình vận hành đơn giản và chi phí thực hiện thấp , nhờ những loại cây thủy sinh có các khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm như các chất hữu cơ, amoni, các kim loại nặng, As, Fe …, chúng sử dụng như nguồn thức ăn hấp thụ và phát triển thành sinh khối. Trong quá trình phát triển, chúng loại bỏ được các chất ô nhiễm có trong nước. Trong nghiên cứu nước thải sau bể kỵ khí sẽ dược đưa qua một hệ thống wetland với 3 loại thực vật ( cấp 1 : cỏ vetiver, cấp 2 : cây chuối hoa, cấp 3 : cây thủy trúc )
vii với kích thước 3 bể lần lượt là dài 1m , rộng 50cm, cao 50cm . Lưu lượng nước đưa vào với các mức khấc nhau 60 mm d−1, 80 mm d−, 100 mm d−, 120 mm d− tương đương với thời gian lưu nước là 2 ngày, 1.5 ngày, 1 ngày , 0.5 ngày . Cả 3 loại thực vật đều phát triển tốt trong hệ thống đặc biệt là cây cỏ vetiver và cây chuối hoa tốc độ phát triển tốt hơn cây thủy trúc . Tỉ lệ loại bỏ khối lượng chất rắn lơ lửng cao với hiệu suất lên đến 82,85% khi lưu lượng là 100 mm d−, tỉ lệ loại bỏ COD và BOD biến thiên từ 80- 89 % phụ thuộc vào lượng nước đưa vào. Tỉ lệ loại bỏ nitơ và phốtpho cao ở cây chuối hoa và cỏ vetiver. Có thể kết luận rằng những loài thực vật trang trí như chuối hoa , thủy trúc , cỏ vetiver có thể được trồng để làm tăng tính thẩm mĩ và do đó có thể được chấp nhận rộng rãi trồng trong hệ thống xử lý nước thải những vùng có khí hậu nhiệt đới. Chuối hoa và cỏ vetiver được ưa chuộng hơn trong xử lí nước thải do sức tăng trưởng mạnh mẽ, tuy nhiên thủy trúc và chuối hoa lại mang lại tính thẩm mỹ cao hơn có thể được ưa chuộng trong nhiều trường hợp. Trên cơ sở đánh giá khả năng xử lý của 3 loại thực vật với các mức lưu lượng nước đầu vào khác nhau tương ứng với thời gian lưu nước khác nhau , theo dõi tốc dộ phát triển của thực vật và vi sinh vật trong đất đảm bảo nước thải đầu ra nằm ở cột B bảng 1 theo QCVN 01-MT:2015/BTNMT một cách dễ dàng. Cuối cùng, tác giả đề xuất đối các nhà máy nên ưu tiên lựa chọn phương án công nghệ wetland đối với nước thải cao su sau kỵ khí đối với các nhà máy vừa và nhỏ , và kiến nghị cơ quan chức năng nên có những chính sách đối với các nhà máy chế biến cao su cho việc tái sử dụng nước thải .
viii ABSTRACT Tay Ninh is the main region for rubber production of the country that has the highest yield of rubber in Vietnam, reaching 2.1 tons per hecta. Tay Ninh Rubber industry accounted for 8.9 per cents of the cultivated areas, accounting for 13.2 per cents of latex rubber, latex rubber accounted for 15.6 per cents of the annual harvest of the whole country. However, the rubber industry is causing serious pollution, mainly sewage pollution. Currently, only 70 per cents of the rubber factory in Tay Ninh having wastewater treatment system and 30 per cents of the factories having satisfied treatment but the systems are not stable. All the factories study individually and 60 per cents of the rubber factories resolved wastewater treatment system at least 4 times but still had not achieved the satisfactory. In the overall research, comprehensive wastewater treatment situation of rubber industry province to evaluate the advantages and disadvantages of each technology, from there to propose the wastewater treatment processes is an urgent issue in Tay NinhThe topic “the application of Wetland technology for rubber waste water treatment”. Through taking sample of waste water input and output in factories to test, results show that general status of waste water quality after treatment at factories has not treated BOD, COD, Nitro, phosphor, amoni not well. Wetland technology is water treatment system completely by the biological and physical method without using chemical, tectonic flooding land areas have great potential for waste water treatment in developing countries by simple operational procedures and low performance costs, thankful for aquatic plants which have ability of absorbing contaminated substances such as organic, amoni, heavy metal, As, Fe, etc, they are used as the absorbed food and developed to be biomass. During the development process, we reject contaminated substances in the water. In the research of waste water, anaerobic tank will be taken through one wetland system with three plants (level 1: vetiver grass, level 2: canna tree, level 3: reed) with dimensions of three tanks which in turn are: length: 1m , width: 50cm, height: 50cm. The water volume is taken into different levels: 60 mm d−1, 80 mm d−, 100
ix mm d−, 120 mm d− equivalently with water storing time which are 2 days, 1.5 days, 1 day, 0.5 day. Three kinds of plant develop well in the system, especially vetiver grass and canna tree have better development speed than reed’s one. The rate of rejecting high suspended solid volume with the performance up to 82,85% when the capacity is 100 mm d−, the rejection rate of COD and BOD fluctuate from 80-89 % depending on taken water volume. The rejection rate of high nitro and phosphor can be founded in canna tree and vetiver grass. It is possible to conclude that decorative plants such as canna, reed and vetiver grass can be planted in order to increase up the aesthetics then it is possibly accepted and planted widely in waste water treatment system in tropical climate regions. Canna and vetiver grass are loved more in waste water treatment due to their strong development, however reed and canna can bring back higher aesthetics and are loved in many cases. On the base of evaluating treatment ability of three plants with different input water volume levels correspondingly with different water storing time, follow with development speed of plant and microorganism in the soil to ensure the waste water output to stay in column B table 1 according to QCVN 01-MT: 2015/BTNMT easily. Finally, the author proposes that factories in Tay Ninh should give priorities for selecting the plan of wetland technology for rubber waste water after anaerobic to middle and small factories and suggest competent authorities to offer policies for rubber manufacture plants for re-use waste water.
x MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv LỜI CÁM ƠN ..............................................................................................................v TÓM TẮT.................................................................................................................. vi ABSTRACT ............................................................................................................ viii MỤC LỤC ...................................................................................................................x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... xii DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... xiv DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH .............................. xvi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Đặt vấn đề ......................................................................................................................... 1 2.Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................... 3 3. Mục tiêu , nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................................... 4 3.1 Mục tiêu nghiên cứu .........................................................................................4 3.2 Nội dung nghiên cứu.........................................................................................4 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................5 3.4 Giới hạn đề tài ..................................................................................................6 3.5 Ý nghĩa đề tài ....................................................................................................6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................7 1. Tổng quan về cao su thiên nhiên ..................................................................................... 7 1.1 Tổng quan về cao su thiên nhiên.............................................................................. 7 1.2 Công nghệ chế biến cao su ..............................................................................8 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải cao su ..............................................................11 1.3.1 Nước thải cao su và các vấn đề môi trường ...................................................11 1.3.2 Đánh giá quy trình công nghệ..................................................................14 1.4 Tổng quan về hệ thống xử lý bằng đất ngập nước nhân tạo ................................17 1.4.1 Đất ngập nước nhân tạo ............................................................................17 1.4.2 Phân loại đất ngập nước nhân tạo.............................................................18 1.4.3 Vật liệu cấu tạo .................................................................................................20 1.4.4 Thực vật nước ...........................................................................................22 1.4.5 Vai trò của thực vật trong xử lý nước thải ...............................................29
xi 1.4.6 Cơ chế các quá trình xử lý nước thải của đất ngập nước .........................30 1.4.7 Các yếu tố đặc trưng thiết kế đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm ..35 1.4.8 Các điều kiện vận hành khu đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm ...36 1.4.9 Các mô hình đất ngập nước đã được thử nghiệm.....................................38 CHƯƠNG 2 : MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................44 2.1 Mô hình và phương pháp nghiên cứu ....................................................................44 2.2 Dẫn nước ........................................................................................................52 2.3 Phân tích nước ..................................................................................................53 2.4 Phân tích thực vật..............................................................................................54 2.5 Hiệu suất loại bỏ : ...........................................................................................54 2..6 Phân tích số liệu ..............................................................................................54 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................55 3.1 Kết quả vận hành hệ thống Wetland trong xử lý nước thải ..........................55 3.1.1 Thành phần và tính chất nước thải ......................................................55 3.1.2 Sức tăng trưởng của cây...........................................................................56 3.1.3 Thông số pH: ........................................................................................57 3.1.4 Hiệu quả xử lý BOD5 ............................................................................59 3.1.5 Hiệu quả xử lý COD ............................................................................. 61 3.1.6 Hiệu quả xử lý TSS: ..............................................................................64 3.1.7 Hiệu quả xử lý Nitơ: ............................................................................67 3.3.8 Hiệu quả xử lý Photpho ................................................................. 72 3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý ở các lưu lượng .........................................................75 3.3 Đánh giá hiệu quả xử lý ở lưu lượng tối ưu ....................................................86 3.4. Kết luận và kiến nghị.....................................................................................91 3.4.1 Kết luận ..........................................................................................................91 3.4.2. Kiến nghị .......................................................................................................92 3.4.3.Hướng phát triển ............................................................................................92 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................93
xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT STT TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT TẮT Anaerobic-Anoxic- Công nghệ kỵ khí – thiếu khí – 1 AAO Oxic hiếu khí Anaerobic- Công nghệ kỵ khí – thiếu 2 A2OD Anoxic- khí – Mương oxy hoá Oxidation Ditch Agricultural Trung tâm thông tin phát triển 3 AGROINFO Information Center Nông nghiệp nông thôn Việt The Association Hiệp hội cácNam nước xuất khẩu Of Natural Rubber 4 ANRPC cao su Producing Biochemical Countries 5 BOD Nhu cầu oxy sinh hoá Oxygen Demand 6 Cao su Natural Rubber Cao su thiên nhiên Chemical 7 COD Nhu cầu oxy hoá học Oxygen 8 DAF Dissolved Air Demand Công nghệ tuyển nổi khí hoà 9 DO Dissolve Oxygen Flotation Oxy tan hoà tan Hydraulic 10 HRT Thời gian lưu nước Retention Time International Tập đoàn nghiên cứu cao su 11 IRSG Rubber Study quốc tế MixedGroup Liquid Cặn lơ lững của hỗn hợp bùn 12 MLSS Suspended hoạt tính 13 QCVN Regulations Solid Vietnam Quy chuẩn Việt Nam 14 OLR Organic Loading Rate Tải lượng hữu cơ
xiii Sequencing 15 SBR Bể phản ứng theo mẻ batch reactor 16 TKN Total Kjedahl nitrogen Tổng nitơ Kjeldahl 17 TCVN Vietnam Standards Tiêu chuẩn Việt Nam 18 TP Total Phosphorus Tổng phosphor 19 TSS Total susplendid solid Tổng chất rắn lơ lững Ho Chi Minh city Viện kỹ thuật nhiệt đới và Bảo Tropical technical vệ môi trường Thành phố Hồ institutes and 20 VITEP Chí Minh environmentalprotecti 21 SD Standardon Deviation Độ lệch chuẩn
xiv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học của mủ cao su ............................................................8 Bảng 1.2: Kết quả phân tích các thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su theo các chủng lọai sản phẩm khác nhau. .................................................................12 Bảng 1.3: Một số chất gây mùi hôi thường gặp trong nước thải cao su ...................13 Bảng 1.4: Các công nghệ xử lý nước thải cao su .......................................................14 Bảng 1.5 Đặc điểm của một số loại nguyên liệu dùng làm vật liệu lọc ....................21 Bảng 1.6 Vai trò của thực vật nước trong xử lý nước thải ........................................30 Bảng 1.7 Cơ chế làm sạch nước thải trong các loại Đất ngập nước nhân tạo...........34 Bảng 2.1: Hàm lượng các chất ô nhiễm giữa nước thải chế biến cao su ..................44 Bảng 3.1 : Thành phần và tính chất nước thải sau sinh học kị khí .......................55 Bảng 3.2 Tổng vi sinh vật hiếu khí và %N , %P có trong đất trước khi cho nước thải vào .............................................................................................................................57 Bảng 3.3 Tốc độ tăng trưởng chiều cao qua từng lưu lượng..........................................57 Bảng 3.4: Hàm lượng BOD đầu vào và đầu ra theo lưu lượng xử lý. ..................59 Bảng 3.7: Hàm lượng COD đầu vào và đầu ra theo lưu lượng xử lý. ..................61 Bảng 3.5: Hàm lượng TSS đầu vào và đầu ra theo lưu lượng xử lý. ....................64 Bảng 3.6: Hàm lượng TN đầu vào và đầu ra theo lưu lượng xử lý. ......................67 Bảng 3.7: Hàm lượng TP đầu vào và đầu ra theo lưu lượng xử lý. ......................72 Bảng 3.8 : Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 40l/ngày ..................75 Bảng 3.9 : Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 40l/ngày .................76 Bảng 3.10: Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 60l/ngày .................78 Bảng 3.11 : Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 60l/ngày................78 Bảng 3.12: Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 80l/ngày .................80 Bảng 3.13 : Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 80l/ngày (không thực vật ) ...................................................................................................................80 Bảng 3.14: Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 100l/ngày ...............82 Bảng 3.15 : Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 100l/ngày (không có
xv thực vật ) ...................................................................................................................82 Bảng 3.16: Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 100l/ngày ...............84 Bảng 3.17: Kết quả vận hành hệ đất ngập nước ở lưu lượng 120l/ngày (không có thực vật ) ...................................................................................................................84 Bảng 3.18: Kết quả coliform trong nước ở lưu lượng 100 l / ngày .............................87 Bảng 3.19: Kết quả tổng vi sinh vật hiếu khí và %N va %P có trong đất ở lưu lượng 100 l / ngày .................................................................................................................87 Bảng 3.20: Tải trọng vận hành đối với hệ thống khi có thực vật. .............................87
xvi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1.1:Sơ đồ công nghệ chế biến cao su thiên nhiên ..............................................8 Hình 1.2. Quy trình sản xuất mủ cao .........................................................................10 Hình 1.3: Nguồn gốc phát sinh nước thải tại các nhà máy cao su Việt Nam ...........12 Hình 1.4 Đất ngập nước ............................................................................................17 Hình 1.5 Đất ngập nước nhân tạo dùng để xử lý nước thải ......................................18 Hình 1. 6 Đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang ................19 Hình 1.7 Đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm theo phương thẳng đứng..........19 Hình 1.8. Đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy bề mặt .........................................20 Hình 1.9 Kích thước của vật liệu cấu tạo đề xuất cho từng vùng trong wetland có dòng chảy ngầm theo phương ngang. .......................................................................21 Hình 1.10 Một số loại thực vật nước thường được dùng trong đất ngập nước nhân tạo ..............................................................................................................................23 Hình 1.11 Cỏ Vetiver ...............................................................................................24 Hình 1.12 Đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm trồng cỏ Vetiver .....................25 Hình 1.13 Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm của đất ngập nước ......................................30 Hình 1.14 Sự biến đổi Carbon trong đất ngập nước dòng chảy bề mặt (FWS) ........31 Hình 1.15 Sự biến đổi Nitơ trong đất ngập nước dòng chảy bề mặt (FWS) ............33 Hình 1.16 Sự chuyển đổi phosphorus trong đất ngập nước dòng chảy bề mặt ........33 Hình 2.1 : Mô hình thực nghiệm..................................................................................51 Hình 2.2 : Mô hình thực nghiệm..................................................................................52 Hình 3.1: Sự thay đổi pH theo lưu lượng đối với mẫu TV. ......................................57 Hình 3.2: Sự khác nhau sự thay đổi pH giữa mẫu TV và mẫu trắng. .......................58 Hình 3.3: Hiệu suất xử lý BOD theo lưu lượng. .......................................................59 Hình 3.4: Sự thay đổi BOD qua từng bể xử lý (Mẫu TV) ........................................60 Hình 3.5: Sự thay đổi BOD qua từng bể xử lý (Mẫu trắng) .....................................60 Hình 3.6: Hiệu suất xử lý COD theo lưu lượng. .......................................................62 Hình 3.7: Sự thay đổi COD qua từng bể xử lý (Mẫu TV) ........................................62
xvii Hình 3.8: Sự thay đổi COD qua từng bể xử lý (Mẫu trắng) .....................................63 Hình 3.9: Hiệu suất xử lý TSS theo lưu lượng ..........................................................65 Hình 3.10 : Sự thay đổi TSS qua từng bể xử lý (Mẫu TV) .......................................66 Hình3.11 : Sự thay đổi TSS qua từng bể xử lý (Mẫu Trắng)....................................66 Hình 3.12: Hiệu suất xử lý N theo lưu lượng .........................................................68 Hình 3.13: Sự thay đổi TN qua từng bể xử lý (Mẫu TV) .........................................69 Hình 3.14: Sự thay đổi TN qua từng bể xử lý (Mẫu TV) ........................................70 Hình 3.15: Sự thay đổi TP qua từng bể xử lý (Mẫu trắng) ......................................72 Hình 3.16: Sự thay đổi TP qua từng bể xử lý (Mẫu TV) ..........................................73 Hình 3.17: Hiệu suất xử lý P theo lưu lượng ..........................................................73 Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý ở 40l/ngày.........................................77 Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý ở 60l/ngày .........................................79 Hình 3.20 : Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý ở 80l/ngày .......................................81 Hình 3.21 : Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý ở 80l/ngày .......................................81 Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý ở 100l/ngày ......................................83 Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý ở 120l/ngày ......................................85 Hình 3.24 : Đồ thị biểu hiện sự khả năng xử lý ở lưu lượng 100l/ngày.........................86 Hình 3.25: Đồ thị biểu hiện khả năng xử lý của thực vật ở lưu lượng 100 l / ngày ........86 Hình 3.26: Tải trọng vận hành đối với hệ thống khi có thực vật. .............................89
1 MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp cao su đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam với tốc độ tăng trưởng khá cao trong những năm vừa qua ( từ năm 1996 đến năm 2010 mỗi năm sản lượng trung bình tăng 13,3 % năm ) ( Báo cáo thường niên ngành cao su Việt Nam năm 2010 và triển vọng năm 2011 , AGROINFO 2010 ). Với kết quả này, Việt Nam hiện đang đứng thứ 4 thế giới về sản lượng cao su ( sau Thái Lan, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ ). Mặc dù ngày càng có nhiều vật liệu mới được sử dụng trên thế giới nhưng vật liệu cao su vẫn là sản phẩm chưa được thay thế ở bất cứ quốc gia nào. Hiện nay, cao su là sản phẩm cần thiết và không thể thay thế đối với ngành nệm, phụ tùng xe các loại, phị tùng máy bay, trang thiết bị y tế…… Sự phát triển nhanh của ngành công nghệ cao su kéo theo đó là nhiều hệ lụy như sự gia tăng về ô nhiễm từ các nhà máy. Trong đó, đáng chú ý là nước thải chế biến mủ cao su với nồng độ pH thấp trung bình 3,5 -5,5 , Nitơ Amôni, Nitơ hữu cơ, BOD, COD cao ( BOD khoảng 3000 mg/l , COD khoảng 7000 mg/l ) ngoài ra, nước thải còn có các kim loại nặng, chất rắn lơ lửng. Tất cả các chất này đều tác dộng đáng kể đối với sức khỏe con người, sinh vật và môi trường. Đất ngập nước nhân tạo hay đất ngập nước kiến tạo hay bãi lọc trồng cây là công trình mang đầy đủ các đặc điểm chức năng, vai trò và ý nghĩa của đất ngập nước tự nhiên thông thường. Việc thiết kế và xây dựng một mô hình đất ngập nước nhân tạo nhằm phục vụ công tác quản lý và sử dụng hiệu quả hơn. Trong xử lý môi trường, việc sử dụng mô hình đất ngập nước nhân tạo là chủ yếu và đem lại hiệu quả cao cả về mặt môi trường và kinh tế. Các vùng đất ngập nước (CWs) sử dụng để xử lý nước thải có tiềm năng là một giải pháp hay để xử lí nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp ở các quốc gia kém phát triển có khí hậu nóng và nhiệt đới Lợi ích của công nghệ CW là tận dụng các quy trình tự nhiên truyền qua nước lây lan và phát triển, và tình trạng sẽ trở nên tồi tệ hơn nữa khi tốc độ đô thị hóa tăng nhanh mà không xây dựng các công trình vệ sinh phù hợp.
2 Các cơ sở xử lý nước thải còn thiếu do chi phí cao và thiếu các điều luật kiểm soát ô nhiễm môi trường một cách có hiệu quả hoặc các điều luật bắt buộc. Các hệ thống xử lý nước thải với công nghệ cũ trong nhiều trường hợp đã không còn là giải pháp phù hợp ở các nước đang phát triển do hệ thống nước thải không được lắp đặt ổn định để đảm bảo cung cấp đủ năng lượng, thay thế các chi tiết dự phòng cũng như đội ngũ công nhân lành nghề để vận hành và bảo dưỡng. Việc xử lí nước thải giờ đây đã có công nghệ CW mới, có thể được sử dụng đơn giản và tiết kiệm chi phí. Một vấn đề nữa là yêu cầu xử lí. Ở các nước phát triển, mục tiêu là loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm như sinh vật gây bệnh, các chất nuôi dưỡng, các chất hóa học vô cơ và hữu cơ. Ngược lại, mục tiêu cơ bản trong xử lí nước thải ở các quốc gia đang phát triển là bảo vệ sức khỏe cộng đồng thông qua việc kiểm soát các vi sinh vật gây bệnh để ngăn chặn sự lan truyền của các bệnh dưới nước. Để đáp ứng mục đích này, CW là giải pháp phù hợp do chúng loại bỏ BOD (nhu cầu oxy hóa học) và các vi sinh vật gây bệnh hiệu quả, trong khi việc loại bỏ các chất dinh dưỡng lại thường bị hạn chế Những loài thực vật sinh trưởng trong CW là đặc điểm dễ nhận thất nhất trong hệ thống. Rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng thực vật góp phần vào hệ thống xử lí nước bằng các cơ chế trực tiếp và gián tiếp, do đó chúng là một phần không thể thiếu của CW Chức năng quan trọng nhất của thực vật liên quan tới tác động vật lý của chúng đối với các vùng đất ngập nước. Bộ rễ cung cấp một diện tích bề mặt lớn cho các vi khuẩn bám vào để phát triển, và ở những vùng ôn hòa, lớp rơm phủ thực vật còn tạo ra một lớp cách biệt để chống lại sương giá trong suốt mùa đông. Thực vật cũng giúp cho quá trình thoái biến ưa khí thuận lợi hơn bằng cách giải phóng khí oxy vào vùng rễ, tuy nhiên sẽ rất khó khăn để xác định tỉ lệ oxy được giải phóng và các tác động đến việc loại bỏ chất gây ô nhiễm có thể thay đổi Về việc hấp thu khí ni-tơ và phốt pho, rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng lượng hấp thu bị mất đi khi thu hoạch thường là không đáng kể. Tuy nhiên, ở vùng nhiệt đới nơi thực vật phát triển nhanh hơn và quanh năm, việc hấp thu các chất dinh dưỡng có thể góp phần loại bỏ các chất dinh dưỡng nhanh hơn và đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu (Koottatep and Polprasert, 1997; Greenway and Woolley, 2001; Kyambadde và những người khác, 2004, 2005; Kantawanichkul và những người khác,