NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC THEO HƯỚNG THU HỒI NITƠ VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
I. GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC THEO HƯỚNG THU HỒI NITƠ VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm do nước rác, nhiều loại công nghệ đã được nghiên cứu và áp dụng như: công nghệ sinh học (xử lý yếm khí, hiếu khí); xử lý hóa học-sinh học (fenton – yếm khí – hiếu khí, stripping – yếm khí – hiếu khí); xử lý hóa học, sinh học, vật lý (oxy hóa hóa học – sinh học – công nghệ màng)…
Theo công nghệ truyền thống để tách nitơ và xử lý BOD5, COD trong nước rác nhu cầu năng lượng cho quá trình oxy hóa hiếu khí rất cao. Mặt khác công nghệ hiện hành chỉ phần nào giải quyết được ô nhiễm do BOD5 và COD. Để xử lý thành công nước rác cần thực hiện 2 giải pháp cơ bản là xử lý được các hợp chất hữu cơ (BOD5) và các thành phần khác: COD, hợp chất nitơ, phốt pho…
Thu hồi nitơ, phốt pho trong nước rác bằng phương pháp hóa học tạo tinh thể MAP. Xử lý nước rỉ rác đạt QCVN 25 – 2009/BTNMT (cột B2) bằng công nghệ tiết kiệm năng lượng, chi phí thấp.
Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách nitơ, phốt pho trong nước rác bằng kết tinh MAP. Nghiên cứu xử lý sinh học nước rác sau tách MAP bằng công nghệ sinh học đơn giản, tiêu tốn ít năng lượng.
II. MỤC LỤC
MỞ ĐẦU …………………………………………………………………….. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN …………………………………………… 4
1.1 Sự hình thành và đặc trưng của nước rác ……………………………… 4
1.1.1 Sự hình thành nước rác ……………………………………………………… 4
1.1.1.1 Lượng nước rác phát sinh ………………………………………… 4
1.1.1.2. Qúa trình sinh học xảy ra trong ô chôn lấp ………………… 5
1.1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng và đặc trưng nước rác … 6
1.1.2 Đặc trưng nước rác …………………………………………………………….. 7
1.1. 2.1 Đặc trưng nước rác của một số bãi chôn lấp trên thế giới … 7
1.1.2 .2. Đặc trưng nước rác của một số bãi chôn lấp Việt Nam … 10
1.2 Phương pháp xử lý nước rác ………………………………………………….. 11
1.2.1 Phương pháp xử lý sơ bộ ……………………………………………………… 11
1.2 .1.1 Phương pháp động keo tụ …………………………………………. 11
1.2 .1.2. Phương pháp oxi hóa………………………………………………… 12
1.2.1.3 Công nghệ Stripping khử nitơ ……………………………………… 14
1.2.1.4 Phương pháp kết tinh Magnesium Ammonium Phosphat (MAP) … 15
1.2.2 Xử lý sinh học ………………………………………………………………………. 19
1.2.2.1 Xử lý yếm khí ……………………………………………………………… 19
1.2.2.2 Xử lý thiếu khí……………………………………………………………… 26
1.2.2.3 Xử lý bằng bãi lọc trồng cây …………………………………………. 28
1.3 Tình hình nghiên cứu xử lý nước rác ……………………………………….. 34
1.3.1 Một số công nghệ xử lý nước rác trên thế giới ………………………… 34
1.3.2 Công nghệ xử lý nước rác ở Việt Nam …………………………………….. 38
1.3.2.1 Một số công nghệ xử ý nước đã được nghiên cứu …………. 38
1.3.2.2 Một số công nghệ xử lý nước đã được áp dụng ……………… 39
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……………………. 46
2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ……………………………………………… 46
2.2 Phân tích lựa chọn phương pháp xử lý nước rác với công nghệ đơn
giản, tiêu tốn ít năng lượng và chi phí thấp …………………………………….. 47
2.3 Thiết bị và vật liệu nghiên cứu ………………………………………………….. 48
2.3.1 Thiết bị nghiên cứu tách MAP ……………………………………………….. 48
2.3.2 Thiết bị tích hợp yếm khí, thiếu khí …………………………………………. 50
2.3.2.1 Kết cấu và nguyên lý hoạt động của thiết bị tích hợp yếm khí – thiếu
khí ………………………………………………………………………………………… 50
2.3.2.2 Phương pháp và vật liệu nghiên cứu ……………………………… 52
2.3.2.3 Khởi động thiết bị yếm – thiếu khí ………………………………….. 54
2.3.3 Thiết bị mô phỏng bãi lọc trồng cây ………………………………………… 56
2.3.3.1 Kết cấu thiết bị …………………………………………………………….. 56
2.3.3.2 Lựa chọn thực vật cho bãi lọc trồng cây ………………………… 57
2.3.3.3 Hoạt hóa bãi lọc trồng cây ……………………………………………. 58
2.3.4 Thiết kế thí nghiệm ………………………………………………………………… 60
2.3.5 Một số thông số quan trọng trong vận hành hệ thống xử lý ………. 60
2.4 Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm ………………………. 60
2.4.1 Phương pháp thiết lập phương trình hồi quy thực nghiệm …………. 60
2.4.2 Xác định hệ số hồi quy ……………………………………………………………. 61
2.4.3 Kiểm tra độ phù hợp ……………………………………………………………….. 63
2.4.4 Ngôn ngữ lập trình R ……………………………………………………………….. 63
2.5 Phương pháp phân tích ………………………………………………………………. 64
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ……… 65
3.1 Tách nitơ tạo tinh thể MAP (bước 1) ……………………………………………. 65
3.1.1 Nghiên cứu quá trình tạo MAP trong môi trường giả định ………….. 66
3.1.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ Amoni ban đầu ………………………… 66
3.1.1.2 . Ảnh hưởng của độ pH tới quá trình tạo MAP …………………. 67
3.1.1.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới quá trình tạo MAP … 69
3.1.1.4. Ảnh hưởng của tố ộ khuấy trộn tới hiệu quả tạo MAP …….. 70
3.1.1.5 Thiết lập phương trình hồi quy mô tả mối quan hệ của nồng độ
amoni ban đầu, pH, thời gian phản ứng và tốc độ khuấy trộn tới hiệu
quả tách Amoni tạo MAP …………………………………………………………. 72
3.1.1.6 Ảnh hưởng của pH, thời gian phản ứng và tốc độ khuấy đến
kích thước tinh thể MAP trong môi trường giả định ……………………. 73
3.1.1.7 Kết quả phân tích MAP trong môi trường giả định ………….. 76
3.1.2 Nghiên cứu tách nitơ trong nước rác bãi chôn lấp Đá Mài …………. 78
3.1.2 .1 Đố tượng nghiên cứu …………………………………………………… 78
3.1.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng NH4 + ban đầu…………………….. 79
3.1.2.3 Ảnh hưởng của việc bổ xung mầm tinh thể. ……………………. 80
3.1. 2.4 Tách nito trong nước rác bằng kết tinh MAP ………………….. 81
3.1.2.5 Kết quả phân tích MAP được từ nước rác ………………………. 81
3.2 Nghiên cứu xử lý nước rác bằng phương pháp sinh học (bước 2) … 83
3.2.1 Nghiên cứu xử lý yếm khí nước rác ………………………………………….. 83
3.2.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ COD dòng vào …………………………. 84
3.2.1.2 Ảnh hưởng của thờ g n ư ………………………………………………. 86
3.2.1.3 Ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng ………………………….. 87
3.2.2 Nghiên cứu xử lý nước rác bằng lọc sinh học thiếu khí ……………… 88
3.2.2.1 Nghiên cứu Ảnh hưởng của COD dòng vào …………………….. 89
3.2.2.2 Nghiên cứu Ảnh hưởng của thời gian lưu ……………………….. 91
3.2.2.3 Nghiên cứu Ảnh hưởng của thể tích đệm ……………………….. 92
3.2.3 Nghiên cứu xử lý bằng bãi lọc trồng cây …………………………………… 93
3.2.3.1 Ảnh hưởng của thời gian lưu………………………………………….. 93
3.2.3.2 Ảnh hưởng của COD dòng vào ………………………………………. 94
3.2.3.3 Ảnh hưởng của tổng nitơ dòng ………………………………………. 95
3.3 Nghiên cứu xử lý với dòng liên tục bằng công nghệ kết hợp tách
MAP- sinh học (yếm khí – lọc sinh học thiếu khí – bãi lọc trồng cây) ….. 98
3.3.1 Đặc trưng nước rác dòng vào ………………………………………………….. 98
3.3.2 Kết quả nghiên cứu xử lý với dòng liên tục bằng công nghệ kết hợp … 99
3.4 Đề xuất công nghệ xử lý nước rác theo hướng thu hồi nitơ và tiết kiệm
năng lượng …………………………………………………………………………………….. 100
3.4.1 Công nghệ xử lý nước rác được đề xuất …………………………………… 100
3.4.1.1 Sơ ồ quy trình công nghệ (Hình 3.17) …………………………….. 100
3.4.1.2 Thuyết minh công nghệ ………………………………………………… 100
3.4.2 Tính toán sơ bộ các hạng mục chính trong hệ thống xử lý nước rác … 101
3.4.2.1 Các tiêu chuẩn sử dụng ơ tính toán trong thiết kế …………… 101
3.4.2.2 Tính toán các hạng mục chính ………………………………………. 102
3.4.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế và nhu cầu năng lượng của công nghệ để
xuất ……………………………………………………………………………………………….. 104
3.4.3.1 Hiệu quả kinh tế môi trường của công nghệ …………………… 104
3.4.3.2 So sánh với một số công nghệ hiện hành ……………………….. 105
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………………………. 111
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN … 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………. 114
PHỤ LỤC ……………………………………………………………………….. 122
Link Tham Khảo
