Tên luận án:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT XÁM TẠI CHỖ BẰNG VẬT LIỆU LATERIT (ĐÁ ONG)
Ngành:
Kỹ thuật tài nguyên nước
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tiến sĩ kỹ thuật này tập trung vào nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt xám tại chỗ bằng vật liệu laterit (đá ong) theo kỹ thuật xếp lớp đa tầng. Vấn đề cấp thiết đặt ra là nước thải xám, chiếm đến 69% tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt ở Việt Nam, thường không được xử lý trước khi xả thải, gây ô nhiễm môi trường. Mặc dù có nồng độ ô nhiễm thấp hơn nước thải đen, các chỉ tiêu vẫn vượt quá quy chuẩn cho phép, đòi hỏi một giải pháp xử lý đơn giản, hiệu quả, ít chiếm diện tích và bền vững tại nguồn.
Đá ong, một vật liệu địa phương phổ biến, được đánh giá cao nhờ cấu trúc khung xương và các khoáng chất có khả năng hấp phụ, trao đổi ion và liên kết tĩnh điện với các chất ô nhiễm. Để khắc phục hạn chế về sự giảm khả năng xử lý theo thời gian do tắc nghẽn màng vi sinh, kỹ thuật xếp lớp đa tầng (Multi Soil Layering - MSL) được áp dụng. Mục tiêu nghiên cứu bao gồm khảo sát tính chất nước thải xám tại các nhà cao tầng ở Hà Nội; đánh giá khả năng xử lý chất hữu cơ, amoni bằng đá ong theo kỹ thuật xếp lớp đa tầng; xác định các hệ số tốc độ phân hủy sinh học và chuyển hóa amoni; đồng thời ứng dụng kết quả vào mô hình thử nghiệm pilot tại nhà B5-Yên Thường để đánh giá chất lượng nước sau xử lý cho mục đích tưới.
Các phương pháp nghiên cứu chính bao gồm điều tra, thu thập mẫu, phân tích trong phòng thí nghiệm, xây dựng mô hình thí nghiệm với 3-7 lớp đá ong và mô hình thử nghiệm pilot MSL6-PL. Kết quả cho thấy, nồng độ các chất ô nhiễm chính trong nước thải xám của các nhà cao tầng ở Hà Nội đều vượt quy chuẩn, yêu cầu xử lý trước khi xả thải. Hệ thống xử lý bằng đá ong theo kỹ thuật xếp lớp đa tầng đã chứng minh hiệu quả cao. Cụ thể, hiệu suất xử lý BOD5 đạt từ 77,22-90,60% (mô hình thí nghiệm) và trung bình 88,4% (pilot); COD đạt 45,72-71,61% (mô hình thí nghiệm) và trung bình 69,72% (pilot). Amoni (NH4+-N) được loại bỏ với hiệu suất 66,49-94,58% (mô hình thí nghiệm) và 90,33% (pilot); phốt phát (PO4³--P) đạt 87,31-98,84% (mô hình thí nghiệm) và 91,81% (pilot); tổng chất rắn lơ lửng (TSS) đạt trung bình 89,6% (pilot). Nước thải sau xử lý từ mô hình pilot MSL6-PL đáp ứng các quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (B) và QCVN 08:2008/BTNMT (B1), cho phép tái sử dụng cho mục đích tưới tiêu và xả bồn cầu, góp phần chủ động nguồn cấp nước và tiết kiệm tài nguyên.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1.1 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
- 1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
- 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
- 1.4 Phương pháp nghiên cứu
- 1.5 Nội dung nghiên cứu
- 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- 1.6.1 Ý nghĩa khoa học
- 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn
- 1.7 Cấu trúc của luận án
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
- 1.1 Nước thải xám
- 1.2 Đá ong và ứng dụng đá ong trong lĩnh vực xử lý nước thải
- 1.2.1 Khoáng vật trong đá ong có ích cho quá trình xử lý một số chất ô nhiễm có trong nước thải.
- 1.2.2 Những công trình nghiên cứu trong và ngoài nước ứng dụng đá ong trong lĩnh vực xử lý nước thải
- 1.3 Kỹ thuật xếp lớp đa tầng
- CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT XÁM BẰNG ĐÁ ONG THEO KỸ THUẬT XẾP LỚP ĐA TẦNG
- 2.1 Cơ sở khoa học nghiên cứu xử lý nước thải xám bằng đá ong theo kỹ thuật xếp lớp đất đa tầng
- 2.2 Vật liệu nghiên cứu
- 2.3 Phương pháp nghiên cứu
- 2.3.1 Mô hình thí nghiệm
- 2.3.2 Mô hình thử nghiệm (pilot)
- 2.3.3 Phân tích trong phòng thí nghiệm
- 2.3.4 Phân tích thống kê
- CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI XÁM TẠI CHỖ BẰNG ĐÁ ONG THEO KỸ THUẬT XẾP LỚP ĐA TẦNG
- 3.1 Tính chất nước thải xám một số nhà cao tầng trên địa bàn thành phố Hà Nội
- 3.2 Kết quả nghiên cứu trên các mô hình xếp lớp đa tầng quy mô phòng thí nghiệm
- 3.2.1 Sự di chuyển của dòng nước qua các lớp đá ong
- 3.2.2 Biến đổi chất lượng nước thải xám qua các lớp đá ong theo kỹ thuật xếp lớp đa tầng
- 3.2.2.1 Chất hữu cơ nền (BOD5, COD)
- 3.2.2.2 Nitơ và hợp chất của nitơ
- 3.2.2.3 Phốt pho (T-P) và phốt phát (PO4³--P)
- 3.2.3 Xác định tỷ lệ phân hủy chất hữu cơ nền (BOD5, COD) và chuyển hóa amoni qua các lớp đá ong trong hệ thống xếp lớp đa tầng
- 3.2.3.1 Xác định hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ nền (qua thông số BOD5, COD) theo số lớp đá ong trong hệ thống xếp lớp đa tầng
- 3.2.3.2 Xác định hệ số tốc độ loại bỏ Nitơ.
- 3.2.3.3 Cơ chế xử lý chất ô nhiễm chính có trong nước thải xám bằng đá ong theo kỹ thuật xếp lớp đa tầng.
- 3.3 Kết quả nghiên cứu mô hình thực nghiệm (pilot) xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt xám của nhà B5 – Yên Thường
- 3.3.1.1 Thay đổi độ pH
- 3.3.1.2 Chất hữu cơ nền (BOD5, COD)
- 3.3.1.3 Nitơ (T-N) và amoni (NH4+-N)
- 3.3.1.4 Phốt pho (T-P) và phốt phát (PO4³--P)
- 3.3.1.5 Tổng chất rắn lơ lửng
- 3.3.2 Đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải xám bằng đá ong theo kỹ thuật xếp lớp đa tầng
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ