Luận văn Nghiên cứu đánh giá khả năng keo tụ của một số loại thực vật ứng dụng trong xử lý nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ------------o0o----------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ CỦA MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC Chuyên ngành: Môi Trường Mã số ngành: 108 GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI SVTH : LƯƠNG MINH KHÁNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC KTCN TP.HCM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC    KHOA : MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC BỘ MÔN : MÔI TRƯỜNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN : LƯƠNG MINH KHÁNH MSSV: 106108009 NGÀNH : MÔI TRƯỜNG LỚP : 06DMT 1. Đầu đề Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu quả keo tụ của một số loại thực vật ứng dụng trong xử lý nước 2. Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung và số liệu ban đầu) - Thu thập các tài liệu liên quan đến các loài thực vật có khả năng keo tụ. - Đánh giá hiệu quả keo tụ của những loại thực vật trên. - Xây dựng mô hình áp dụng thực tiễn. 3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp : 05/04/2010 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 07/07/2010 5. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Phần hướng dẫn Th.S Võ Hồng Thi ........................... Nội dung và yêu cầu ĐATN đã được thông qua bộ môn. Ngày........tháng.......năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ) ......................................... Đơn vị: ................................................................................ Ngày bảo vệ: .................................................................... Điểm tổng kết: ................................................................ Nơi lưu trữ đồ án tốt nghiệp: ................................... LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt là các thầy cô Khoa Môi trường và Công nghệ sinh học trong suốt thời gian qua đã tận tâm chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và dạy dỗ em ngày một trưởng thành hơn, để em có thể vững vàng bước chân trên con đường sự nghiệp của mình. Em xin chân thành cảm ơn cô Võ Hồng Thi người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên em trong suốt thời gian em thực hiện đồ án này. Và em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đồ án. Cảm ơn tất cả bạn bè trong lớp, trong khoa những người đã luôn động viên, giúp đỡ em trong thời gian qua Cuối cùng, em xin gửi lời chúc đến toàn thể thầy cô trong trường cũng như trong khoa, cô Võ Hồng Thi, các bạn lời chúc sức khỏe, mọi điều tâm muốn và luôn thành công trong công việc và cuộc sống. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Lương Minh Khánh MỤC LỤC CHƯƠNG 1 . MỞ ĐẦU ......................................................................................... 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................. 1 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 2 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................. 2 1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................... 3 1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................. 3 CHƯƠNG 2 . TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ........................................................................................................................ 4 2.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƢỚC CẤP ....................................................... 4 2.1.1 Ƣng dụng của nƣớc cấp ............................................................................. 5 2.1.2 Các yêu cầu chung về chất lƣợng nƣớc ....................................................... 5 2.2 CÁC NGUỒN NƢỚC TỰ NHIÊN ................................................................... 5 2.2.1 Thành phần và chất lƣợng nƣớc mƣa .......................................................... 6 2.2.2 Thành phần và chất lƣợng nƣớc bề mặt....................................................... 6 2.2.3 Thành phần và chất lƣợng nƣớc ngầm ........................................................ 7 2.3 CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG VÀ TIÊU CHUẨN CHẤT LƢỢNG NƢỚC ...................................................................................................... 9 2.3.1 Các thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc....................................................... 9 2.3.1.1 Các chỉ tiêu vật lý ............................................................................. 10 2.3.1.2 Các chỉ tiêu hoá học .......................................................................... 11 2.3.1.3 Các chỉ tiêu vi sinh............................................................................ 15 2.3.2 Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt và ăn uống ........................ 16 2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC .......................................................... 17 2.4.1 Lựa chọn nguồn nƣớc cho mục đích cấp nƣớc ....................................... 17 2.4.2 Các dạng sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc cấp .............................................. 18 2.4.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thiên nhiên ................................................ 22 2.4.3.1 Quá trình keo tụ ........................................................................... 22 2.4.3.2 Quá trình lắng. ............................................................................. 23 2.4.3.3 Quá trình lọc nƣớc........................................................................ 24 2.4.3.4 Khử sắt và mangan ....................................................................... 25 2.4.3.5 Làm mềm nƣớc ............................................................................ 25 2.4.3.6 Khử trùng nƣớc. ........................................................................... 25 CHƯƠNG 3 . TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT CÓ KHẢ NĂNG KEO TỤ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC ................................................. 27 3.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÙM NGÂY ...................................................... 27 3.1.1 Nguồn gốc ............................................................................................. .27 3.1.2 Đặc điểm hình thái ................................................................................ .28 3.1.3 Đặc điểm phân loại ................................................................................ .28 3.1.4 Đặc điểm phân bố .................................................................................. 29 3.1.5 Công dụng............................................................................................... 29 3.1.6 Ứng dụng của chùm ngây trong xử lý nƣớc ............................................ 31 3.2 TỔNG QUAN VỀ CÂY DẦU MÈ ................................................................. 32 3.2.1 Nguồn gốc ............................................................................................. 33 3.2.2 Đặc điểm sinh học ................................................................................. 34 3.2.3 Công dụng .............................................................................................. 34 3.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÂY HỌ ĐẬU ........................................................ 35 3.3.1 Cây đậu cô ve ........................................................................................ 35 3.3.2 Cây đậu nành ......................................................................................... 37 3.3.3 Cây đậu xanh .......................................................................................... 39 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KEO TỤ CỦA MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC ................................................................. 41 4.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC NGHIỆM ............................................. 41 4.2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .................................... 41 4.2.1 Giai đoạn 1: nghiên cứu khả năng keo tụ của một số loại thực vật trên mẫu nƣớc đục nhân tạo ................................................................................................. 41 4.2.2 Giai đoạn 2: nghiên cứu khả năng keo tụ của một số loại thực vật trên mẫu nƣớc mặt tự nhiên ................................................................................................. 42 4.2.3 Giai đoạn 3: đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt sau khi xử lý theo dây chuyền công nghệ keo tụ bằng thực vật, lọc qua cát và khử trùng bằng SODIS ................. 43 4.3 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM ......................................................................... 44 4.3.1 Mô hình Jartest ....................................................................................... 44 4.3.2 Mô hình bể lọc cát .................................................................................. 45 4.3.3 Thí nghiệm SODIS................................................................................. 46 4.4 CÁC THÔNG SỐ QUAN TRẮC HIỆU QUẢ XỬ LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM................................................................................................... 47 4.5 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................ 48 4.5.1 Giai đoạn 1 và 2 ..................................................................................... 48 4.5.1.1 Nhóm 1: dùng hạt cây chùm ngây làm chất keo tụ ....................... 48 4.5.1.2 Nhóm 2: dùng hạt cây dầu mè làm chất keo tụ ............................. 62 4.5.1.3 Nhóm 3: dùng các loại đậu làm chất keo tụ .................................. 66 4.5.1.4 Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ bằng phƣơng pháp keo tụ................ 76 4.5.1.5 Kết luận và thảo luận kết quả giai đoạn thực nghiệm 1 và 2 ......... 77 4.5.2 Giai đoạn 3.............................................................................................. 80 CHƯƠNG 5. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XỬ LÝ QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ VÙNG NÔNG THÔN VIỆT NAM. .............................. 84 5.1 NƢỚC SẠCH TỪ MÔ HÌNH 5.1.1 Giới thiệu mô hình ................................................................................... 84 5.1.2 Vận hành mô hình ................................................................................... 85 5.1.3 Đánh giá mô hình .................................................................................... 87 5.2 GÓP PHẦN “ XÓA ĐÓI GIẢM NGHÈO ” TỪ MÔ HÌNH ............................ 87 5.2.1 Bài toán dinh dƣỡng ................................................................................ 87 5.2.2 Bài toán kinh tế ....................................................................................... 88 5.3 CÔNG TÁC TUYÊN TRUYỀN MÔ HÌNH ĐẾN VỚI MỌI NGƢỜI ............. 88 5.3.1 Xây dựng sổ tay hƣớng dẫn sử dụng mô hình .......................................... 88 5.3.2 Tập huấn tuyên truyền viên ..................................................................... 88 5.3.3 Tập huấn cho ngƣời sử dụng ................................................................... 89 CHƯƠNG 6 . KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 90 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT - SODIS : Xử lý vi sinh vật trong nƣớc bằng ánh sáng mặt trời. - PET : PolyEthylene Terephtalate - TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam - SS: ( Suspended Solid) hàm lƣợng cặn lơ lửng( mg/l) - TSS: ( Total Suspended Solid) tổng hàm lƣợng cặn lơ lửng( mg/l) - DS: ( Dissol Solid) chất rắn hoà tan ( mg/l) - VS: ( Volatile Solid) chất rắn hoá hơi( mg/l) - COD (Chemical Oxugen Demand): nhu cầu oxy hoá học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nƣớc bề mặt ..................................... 6 Bảng 2.2 Thành phần có trong nƣớc ngầm, nƣớc mặt và những điểm khác nhau giữa hai nguồn nƣớc này .................................................................................. 9 Bảng 4.1 Các thông số quan trắc hiệu quả xử lý trong quá trình thực nghiệm ........ 47 Bảng 4.2 Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 50 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau .................................................................. 48 Bảng 4.3 Hiệu quả xử lý độ đục nƣớc ứng với các khoảng giá trị của độ đục và ngƣỡng nồng độ chất keo tụ có thể áp dụng ........................................... 55 Bảng 4.4 Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT1 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ....................................................................................... 56 Bảng 4.5 Hiệu quả khi dùng hạt chùm ngây làm chất keo tụ thử nghiệm trên các mẫu nƣớc tự nhiên ......................................................................................... 59 Bảng 4.6 Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 50 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau .................................................................. 63 Bảng 4.7 Nồng độ dầu mè keo tụ ứng với các độ đục nhân tạo ............................... 66 Bảng 4.8 Hiệu quả keo tụ ở các độ đục của mẫu nƣớc đục nhân tạo khi dùng các loại đậu khác nhau làm chất keo tụ................................................................ 73 Bảng 4.9 Nồng độ đậu cô ve làm chất keo tụ cần thiết làm cơ sở áp dụng thử nghiệm cho mẫu nƣớc tự nhiên ........................................................................... 73 Bảng 4.10 Hiệu quả loại bỏ COD bằng phƣơng pháp kep tụ với chùm ngây .......... 76 Bảng 4.11 Hiệu quả loại bỏ COD bằng phƣơng pháp kep tụ với đậu cô ve ............. 77 Bảng 4.12 So sánh và đánh giá các nhóm vật liệu dùng làm chất keo tụ ................ 78 Bảng 4.13 Cơ sở nồng độ chất keo tụ chùm ngây và đậu cô ve để áp dụng cho xử lý keo tụ ở các mẫu nƣớc tự nhiên .............................................................. 80 Bảng 4.14 Kết quả phân tích các chỉ tiêu chạy mô hình của mẫu nƣớc MH1 với các chất keo tụ khác nhau ............................................................................. 81 Bảng 4.15 Kết quả phân tích các chỉ tiêu chạy mô hình của mẫu nƣớc MH2 với các chất keo tụ khác nhau ............................................................................. 82 Bảng PL2-1: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau .................................................. A Bảng PL2-2: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 150 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ................................................. .B Bảng PL2-3: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 200 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ................................................. .B Bảng PL2-4: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 250 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ................................................. .C Bảng PL2-5: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 300 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ................................................. D. Bảng PL2-6: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau .......................................................... .D Bảng PL2-7: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 150 NTU bằng hạt cây dầu mè ở các thời gian lắng khác nhau .......................................................... .E Bảng PL2-8: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 50 NTU ở thời gian lắng 2 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ ................................................F. Bảng PL2-9: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 50 NTU ở thời gian lắng 4 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ .................................................F Bảng PL2-10: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 50 NTU ở thời gian lắng 6giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ ....................................... .G Bảng PL2-11: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 2 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ ......................................... .H Bảng PL2-12: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 4 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ ......................................... .H Bảng PL2-13: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 6 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ .......................................... .I Bảng PL2-14: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 150 NTU ở thời gian lắng 2 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ .......................................... J. Bảng PL2-15: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 4 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ .......................................... .J Bảng PL2-16: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU ở thời gian lắng 6 giờ của các loại đậu dùng làm chất keo tụ ......................................... .K Bảng PL2-17: Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT2 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau .......................................................................... .L Bảng PL2-18: Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT3 bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau .......................................................................... .L Bảng PL2-19: Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT2 bằng hạt đậu cô ve ở các thời gian lắng khác nhau ........................................................................................ .M Bảng PL2-20: Kết quả xử lý keo tụ mẫu CT4 bằng hạt đậu cô ve ở các thời gian lắng khác nhau. .................................................................................. N . . . . . DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Cây chùm ngây ....................................................................................... 28 Hình 3.2 Sử dụng cây chùm ngây xử lý nƣớc ở châu Phi ...................................... 32 Hình 3.3 Cây dầu mè ............................................................................................ 33 Hình 3.4 Cây đậu cô ve ......................................................................................... 36 Hình 3.5 Cây đậu nành ......................................................................................... 38 Hình 3.6 Cây đậu xanh ......................................................................................... 40 Hình 4.1 Mô hình thí nghiệm Jartest ..................................................................... 45 Hình 4.2 Mô hình bể lọc cát ................................................................................. 45 Hình 4.3 Hƣớng dẫn cách áp dụng SODIS ........................................................... 46 Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 50 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ...................................... .49 Hình 4.5 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 100 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ....................................... 50 Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 150 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ....................................... 51 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 200 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ....................................... 52 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 250 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở các thời gian lắng khác nhau ....................................... 53 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn kết quả xử lý keo tụ nƣớc đục nhân tạo 300 NTU bằng hạt cây chùm ngây ở