Luận văn Nghiên cứu xử lý nước thải gara ô tô bằng phương pháp sinh học

trong nước nguồn sẽ giảm đi do ôxy được tiêu thụ cho quá trình ôxy hóa các sản phẩm dầu, làm cản trở quá trình làm thoáng mặt nước. - Khi hàm lượng dầu trong nước cao 0,2mg/l, nước có mùi hôi không dùng được cho các mục đích sinh hoạt (tiêu chuẩn Việt Nam quy định trong nguồn nước mặt dung để cấp nước không có dầu). - Ô nhiễm dầu giàu lưu huỳnh còn có thể gây chết cá nếu hàm lượng Na2S trong nước đạt đến 3:4 mg/l. Một số loài cá nhạy cảm có thể bị chết khi hàm lượng Na2S nhỏ hơn 1 mg/l. - Ngoài ra, dầu trong nước còn có khả năng chuyển hóa thành các hóa chất độc loại khác đối với con người và thủy sinh như phenol, các dẫn xuất 10 clo của phenol. Tiêu chuẩn phenol cho nguồn cấp nước sinh hoạt là 0.001 mg/l, ngưỡng chịu đựng của cá là 10 – 4 mg/l. (Tổng cục môi trường, 2013) [10] 2.2.2. Ảnh hưởng tới môi trường sinh thái Các tác động này chủ yếu liên quan đến việc thải các chất ô nhiễm nước, khí, các chất thải rắn vượt quá mức cho phép vào môi trường tiếp nhận gây nên những biến đổi cơ bản về hệ sinh thái. Tùy theo dạng chất thải và môi trường tiếp nhận mà các hệ sinh thái có thể bị tác động: - Hệ sinh thái dưới nước: nước thải của kho xăng dầu bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ, hóa chất, chất rắn lửng lơ. Tính chất ô nhiễm của nước thải làm cho môi trường nước bị biến đổi bất lợi (DO giảm, pH biến đổi, nhiều chất độc hóa học đặc biệt là CxHy, SOx, NOx) cho sự sinh tồn của hầu hết các loài thủy sinh và thậm chí làm mất khả năng tự làm sạch của nước. - Hệ sinh thái trên cạn: Chất thải dạng lỏng, rắn và khí của kho xăng dầu sẽ có những ảnh hưởng nhất định. Nhìn chung, các động vật nuôi cũng như các loài động vật hoang dã đều rất nhạy cảm với sự ô nhiễm môi trường. Hầu hết các chất ô nhiễm môi trường không khí và môi trường nước thải đều có tác động xấu đến thực vật và động vật, gây ảnh hưởng có hại đối với nghề nông và nghề trồng vườn. Biểu hiện chính của nó là làm cho cây trồng chậm phát triển, đặc biệt là các sương khói quang hóa gây tác hại đến các loại rau trồng, đậu, lúa, ngô, các loại cây ăn trái và các loài cây cảnh. Các thành phần ô nhiễm trong môi trường không khí như SO2, NO2, Cl2 và bụi ngay cả ở nồng độ thấp cũng làm chậm quá trình sinh trưởng của cây trồng, ở nồng độ cao làm vàng lá, hoa quả bị lép, bị nứt và ở mức độ cao hơn cây sẽ bị chết. (Tổng cục môi trường, 2013) [10] 2.2.3. Ảnh hưởng tới con người Đối với gara ô tô, tất cả các nguồn gây ô nhiễm trong quá trình hoạt động đều có thể gây tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe của con 11 người trong vùng chịu ảnh hưởng. Tùy thuộc vào nồng độ và thời gian tác dụng của các chất ô nhiễm mà mức độ tác hại của chúng đối với sức khỏe cộng đồng sẽ khác nhau [13]. Tất cả các loại xăng, dầu ở một mức độ nào đó đều độc.Vì vậy, phải sự hạn chế thấp nhất khả năng gây độc cho con người. Các chất độc có thể nhiễm vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa, qua da.Ngoài ra, nó có thể ảnh hưởng tới niệm mạc và mắt. Qua đường hô hấp nó gây nhiễm độc qua các túi phổi, vào máu rồi đi theo vòng tuần hoàn của máu mà không qua thận là cơ quan chính giữ và thải độc. Nhiễm độc xăng, dầu qua đường tiêu hóa có thể do thức ăn và nước uống hoặc vô tình hút xăng dầu vào cơ quan tiêu hóa. Hầu hết các loại hydrocacbon, cồn, rượu có thể nhiễm vào cơ thể qua da vì nó dễ hòa tan được trong mỡ và các chất đó. Nhiên liệu ở thể hơi và lỏng đều có thể tác động lên niêm mạc và mắt. Sự phá hủy các hoạt động sống của con người có thể do bị nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính. Nhiễm độc cấp tính thường gặp khi bị nhiễm nhiều chất độc hoặc chất độc có tính độc cao, nồng độ lớn.dấu hiệu nhiễm độc cấp tính có thể xảy ra trong vòng vài phút hoặc vài giờ sau khi chất độc bắt đầu có tác động. Nhiễm độc mãn tính là do sự tác động thường xuyên bởi các liều lượng nhỏ trong thời gian dài. Tùy thuộc vào mức độ nhiễm độc, người ta chia thành nồng độ giới hạn cho phép, nồng độ cho phép trong thời gian ngắn, nồng độ nguy hiểm và nồng độ chết người (bảng 2.2.). Cơ thể con người có khả năng nhất định để bảo vệ, chống ảnh hưởng của chất độc. Trong một số trường hợp, các chất độc với nồng độ nhỏ có thể bị thải ra ngoài theo đường thở hoặc bị trung hòa. Tác động lặp lại của chất độc, tùy thuộc vào tính chất của chất đó và các nét đặc biệt của cơ thể người, có 12 thể dẫn tới việc suy giảm các phản ứng tự bảo vệ của cơ thể. Một số chất độc, như tetraethyl chì , có khả năng tích tụ lại trong cơ thể người (Tổng cục môi trường, 2013) [10]. Bảng 2.2. Nồng độ độc hại của một số chất TT Các chất độc Nồng độ giới hạn cho phép tại nơi làm việc Cho phép trong thời gian ngắn Nguy hiểm cho sự sống Nồng độ (mg/l) Thời gian (phút) Nồng độ (mg/l) Thời gian (phút) 1 Nhiên liệu: - Chủ yếu chứa parafin,naphten 0,3 1,2 40 35 - 40 10 - Chưa nhiều hydrocacbon thơm và không no hoặc có hàm lượng hợp chất lưu huỳnh cao 0,1 0,5 – 1,0 40 20 – 30 10 2 Hydrocacbon thơm: - Benzen 0,02 0,5 30 4 10 - Toluen, xilen 0,05 1,0 30 10 10 3 Các loại rượu: - Metylic 0,05 1,0 40 6 15 - Etylic 1,0 3 – 5 60 15 – 20 20 - I zop ropylic 0,2 2 – 3 40 8 – 10 20 - Oxit cacbon 0,03 0,05 60 0,2 15 4 Tetraetyl chì 0,000005 - - - - (Nguồn: Tổng cục môi trường) 13 Dầu nhờn thải từ hoạt động giao thông và sản xuất công nghiệp là một trong những chất thải công nghiệp rất độc hại cho môi trường.Hậu quả đặc biệt nghiêm trọng khi con người ăn phải những thực phẩm này vì trong dầu thải có chứa nhiều kim loại nặng như kẽm, chì. Chì có khả năng gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, gây rối loạn tạo huyết của người tiếp xúc trực tiếp và khả năng dẫn đến gây ung thư là rất lớn [13]. 2.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải gara ôtô 2.3.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hoà tan và một phần các chất keo ra khỏi nước thải. Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tantrong nước thải sinh hoạt và giảm BOD (Nhu cầu Oxy sinh hoá) đến 20%. Thông thường, xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi có quá trình xử lý sinh học. Xử lý bằng phương pháp lý học gồm: - Lưu lượng kế (Flow-Mettering Device) - Bể điều lưu (Flow Equalization Tank) - Song chắn rác (Bar Racks) - Bể lắng cát (Grit-Chamber) - Khuấy trộn (Mixing Devices) - Bể lắng sơ cấp (Primary Sendimentation Tank) - Bể keo tụ và tạo bông cặn (Coagulation and Floculation) - Bể tuyển nổi (Floatation-Chamber) - Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc (Filtration) 14 2.3.2. Xử lý bằng phương pháp hoá học Thực chất của phương pháp xử lý hoá- lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường. Ví dụ phương pháp trung hoà nước thải chứa Axit, Bazơ, phương pháp oxy hoá, Phương pháp hoá lý có thể là giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn xử lý sơ bộ cho giai đoạn tiếp theo. Xử lý bằng phương pháp hoá - lý gồm: - Trung hoà nước thải - Phương pháp kết tủa - Phương pháp oxy hoá khử - Phương pháp quang xúc tác - Phương pháp hấp phụ - Khử trùng - Ví dụ điển hình về sử dụng hoá chất để loại kim loại nặng. 2.3.3. Xử lý bằng phương pháp sinh học Phương pháp này thường dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và hữu cơ hoà tan (đôi khi cả vô cơ) khỏi nước thải. Nguyên lí của phương pháp là dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật có khả năng phân huỷ, bẻ gẫy các đại phân tử hữu cơ thành các chất đơn giản hơn, đồng thời chúng cũng sử dụng các chất có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như Cacbon, Nitơ, Phôpho, Kali Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử lý sinh học hoàn toàn) với BOD giảm tới 90-95% và không hoàn toàn với BOD giảm tới 40-80%. 15 Phương pháp sinh học là phương pháp triệt để nhất, nó tạo ra những sản phẩm thân thiện với thiên nhiên hoặc biến đổi những chất có hại trở thành hữu ích. Ngày nay, phương pháp sinh học đã và đang được nghiên cứu, áp dụng để xử lý ô nhiễm môi trường. Phương pháp sinh học gồm: - Các công trình xử lý nước thải hiếu khí - Sử dụng các ao hồ để xử lý nước thải bằng sinh vật thuỷ sinh - Các hệ thống xử lý yếm khí 2.4. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải gara ô tô ở Việt Nam Công nghiệp sửa chữa ôtô là một ngành có dây chuyền công nghệ phức tạp, nước thải của ngành chủ yếu bị ô nhiễm bởi nhiên liệu thừa, dầu mỡ, chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt, bụi bẩn, đất cát Đặc biệt là các chế phẩm có chứa HF, NH4HF2, các chất tẩy rửa có khả năng phân hủy sinh học rất nguy hiểm cho sinh vật và môi trường [13]. Bảng 2.3. Một số thông số nƣớc thải đầu vào của gara ô tô STT Thông số Đơn vị tính Giá trị QCVN 40-2011/BTNMT (Cột A) 1 pH – 6,2 – 6,6 6 – 9 2 BOD5 mg/l 75 – 150 30 3 COD mg/l 280 – 360 75 4 SS mg/l 1800 – 2000 50 5 Tổng dầu mỡ mg/l 300-700 5 5 Tổng Nitơ mg/l 10-50 20 6 Tổng Photpho mg/l 3 – 7 4 16 Hình 2.1.Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải gara ô tô Nước thải phát sinh từ khu vực sửa chữa theo hệ thống cống rãnh chảy vào hố thu gom sau khi qua song chắn rắc. Nước thải khi vào đến hố thu gom đã được loại bỏ phần lớn rác có đường kính tương đối lớn, nhưng trong nước thải vẫn còn có các chất nổi chủ yếu là dầu mỡ phát sinh từ khâu rửa xe, thiết bịHố thu gom sẽ được thiết kế hai ngăn. Đầu tiên nước thải được dẫn vào ngăn thứ nhất, ngăn này có nhiệm vụ thu gom nước thải. Trong ngăn này, các hợp chất vô cơ có khẳ năng lắng sẽ được lắng xuống đáy bể và được hút lên theo định kỳ. Nước từ ngăn thu gom được dẫn sang ngăn tách dầu mỡ. Tại đây, lượng dầu mỡ có trong nước thải sẽ được loại bỏ bằng vải lọc dầu mỡ.Phần nước được hệ thống bơm đưa lên thiết bị keo tụ – lắng. Lượng dầu Nước thải đầu vào SCR Hố thu gom/tách mỡ Thiết bị keo tụ - lắng Bể bị khử trùng Bồn lọc áp QCVN40-2011/BTNMT (Cột A) Thu gom dầu mỡ Bể chứa bùn PAC Hóa chất chỉnh pH Hóa chất khử trùng 17 mỡ thấm vào vải lọc được tách ra bằng phương pháp cơ học (vắt, ép) và đem đi xử lý theo yêu cầu [15]. Đầu tiên nước thải được bơm vào ngăn keo tụ, tại đây hệ thống châm hóa chất sẽ bổ sung hóa chất keo tụ và hóa chất điều chỉnh pH để tạo điều kiện cho quá trình kẹo tu xảy ra. Motor cánh khuấy sẽ hòa trộn đều hóa chất vào nước thải. Nước từ ngăn keo tụ sẽ chảy tràn vào ống trung tâm của ngăn lắng.Hỗn hợp nước thải cùng bông cặn di chuyển từ trên xuống đáy ngăn lắng. Trong quá trình di chuyển, các bông cặn va chạm vào tấm chắn của ống trung tâm, bị mất lực và rơi xuống đáy thiết bị, phần nước trong dâng lên thành thiết bị và được dẫn vào hệ thống thu nước của thiết bị. Nước từ hệ thống thu nước của thiết bị được dẫn sang bể khử trùng. Tại bể khử trùng, hệ thống châm hóa chất sẽ bổ sung hóa chất khử trùng vào nhằm loại bỏ các chất độc hại, các vi trùng gây hại có trong nước thải. Motor cánh khuấy sẽ khuấy trộn đều nước thải và hóa chất. Nước sau khử trùng được bơm áp lực đưa lên thiết bị lọc áp lực để loại bỏ các cặn lơ lững còn sót lại. Nước sau khi qua thiết bị lọc áp lực được dẫn theo đường ống ra nguồn tiếp nhận. Nước sau xử lý đạt giá trị C cột A QCVN 40 – 2011/BTNMT [15]. 2.5. Tổng quan về xử lý nƣớc thải bằng xơ dừa và rau muống 2.5.1. Xử lý nước thải bằng xơ dừa Xơ dừa là phần của vỏ trái dừa được xé ra.Loại sản phẩm này sử dụng rộng rãi trong các ngành thủ công mỹ nghệ hoặc dùng để phủ lên gốc của những cây trồng, giá thể (để trồng rau).Ngoài ra người ta còn phát hiện ra rằng xơ dừa có thể được dùng để xử lý nước thải rất tốt [16]. Xơ dừa là một vật liệu có thể tránh được những bất lợi đó. Phương pháp xử lý theo kiểu sinh trưởng dính bám (có giá thể), một trong những biện pháp nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải. 18 Vì thành phần chủ yếu của xơ dừa là cellulose (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%), nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy, khả năng và hiệu quả sử dụng xơ dừa thô trong bể xử lý hiếu khí để xử lý nước thải sinh hoạt. Xơ dừa là một vật liệu rẻ tiền và sẵn có ở nhiều vùng trong nước ta, nên đây có thể được coi như một hướng phát triển các công nghệ xử lý nước thải đơn giản và rẻ tiền (Đặng Thị Lê Phương, 2010) [6]. Hình 2.2.Xơ dừa 2.5.2. Xử lý nước thải bằng rau muống Cây rau muống (Ipomoea Aquatica): Rau muống là cây ngắn ngày, sinh trưởng nhanh, cho năng suất cao, sống được ở nhiệt độ cao và đủ ánh sáng. Hình 2.3. Cây rau muống 19 Có thể trồng rau muống trên nhiều loại đất: đất sét, đất cát, đất pha cát, đất ẩm giàu mùn hoặc đất được bón phân hữu cơ, kể cả trên nước , có độ pH= 6,3 – 7,3 ( Nguyễn Trần Ngọc Phương, 2010) [7]. Gần đây các nhà khoa học phát hiện ra rằng việc trồng rau muống trên các bè nổi có thể làm sạch dòng nước ô nhiễm bởi hóa chất công nghiệp, nước đen sinh hoạt đổ ra từ các vùng dân cư đô thị [14]. Trong số các loài cây cỏ có tính năng làm sạch nước thì rau muống (Ipomea aquatica) là giống bản địa phát triển rất nhanh nhưng dễ kiểm soát vì hạt không thể tự mọc trong nước. Đây lại là nguồn thực phẩm có nhu cầu lớn nên không phải xử lý lượng sinh khối khổng lồ sau một chu kỳ sử dụng. Một nghiên cứu công bố trên báo Agricultural Water Management số 95 (năm 2008) cho biết hàm lượng kim loại nặng chủ yếu tập trung trong bùn rễ và rồi lắng xuống đáy nước, trong khi sản phẩm rau muống vẫn bảo đảm mức độ an toàn thực phẩm theo các yêu cầu của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Cơ quan Lương Nông Liên hợp quốc (FAO, 1994) [18]. Nghiên cứu này áp dụng kỹ thuật chảy sâu (deep flow technique). Theo đó nhiều bè nổi dạng máng hẹp đặt song song bắc ngang dòng kinh làm cho dòng chảy phải nhiều lần chui xuống lách qua các bộ rễ chằng chịt trong nước. Kết quả cho thấy chỉ sau 48 giờ tổng lượng bùn đen (TSS) giảm đến 91,1%, nhu cầu ô-xy hóa học (COD) và sinh học (BOD) lần lượt giảm 84,5% và 88,5%, lượng thừa chất đạm (TN) và chất lân (TP) được cây hấp thụ vào thân và lá lên đến 41,5-71,5% dẫn đến làm giảm 68,8% diệp lục tố chlorophylla trôi nổi trong nước nghĩa là giảm khả năng sinh trưởng của các loài rong tảo [14]. 20 PHẦN 3 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nước thải tại gara ôtô, xơ dừa, rau muống. - Phạm vi nghiên cứu: Địa bàn thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên. 3.2. Địa điểm và thời gian thực hiện - Địa điểm: phòng Thí nghiệm khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. - Thời gian: 27/08/2015 – 29/11/2015 3.3. Nội dung nghiên cứu - Hiện trạng nước thải của một số gara ôtô trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. - Nghiên cứu xử lý nước thải gara ô tô bằng xơ dừa - Nghiên cứu xử lý nước thải gara ôtô bằng rau muống. 3.4. Phƣơn