DSpace at VNU: Nghiên cứu sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện Mông Dương làm chất nền trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT
NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT
NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trƣờng
Mã số
: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Loan

Hà Nội – Năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng kết quả nghiên cứu trong luận văn là do tôi tự làm.
Tôi xin cam đoan rằng mọi số liệu và thông tin trong luận văn đều được
ghi rõ nguồn gốc.
Hà nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016
Người thực hiện luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn này, tôi đã
nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân
dịp này tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến:
Các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, Phòng quản lý đào tạo Sau Đại
học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Loan - người đã tận tình
hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Tôi xin cảm ơn các tập thể, cơ quan, ban, ngành đã tạo điều kiện và giúp
đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu và nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn
tập thể lớp Cao học Công nghệ Kỹ thuật Môi trường K21 đã cùng chia sẻ với
tôi, đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn
thành Luận văn.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu của các

tập thể và cá nhân đã dành cho tôi.
Hà Nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016
Người thực hiện luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................. Error! Bookmark not defined.
1. Đặt vấn đề ............................................................ Error! Bookmark not defined.
2. Mục tiêu nghiên cứu............................................ Error! Bookmark not defined.
3. Nội dung nghiên cứu ........................................... Error! Bookmark not defined.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................ Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨUError! Bookmark not
defined.
1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt .................. Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạtError!

Bookmark

not

defined.
1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trườngError! Bookmark not
defined.
1.2. Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạtError!

Bookmark

not

defined.
1.2.1. Khảo sát và đánh giá mức độ ô nhiễm .......... Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạtError!

Bookmark

not

defined.
1.2.3. Công nghệ xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo ... Error!
Bookmark not defined.
1.3. Tính chất hóa lý của xỉ than Nhà máy Nhiệt điệnError!

Bookmark

not

defined.
1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về đất ngập nƣớc nhân tạo Error!
Bookmark not defined.
1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới ................................ Error! Bookmark not defined.
1.4.2. Nghiên cứu tại Việt Nam ............................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............... Error!
Bookmark not defined.

iii

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................... Error! Bookmark not defined.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấpError!

Bookmark

not

defined.
2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp ............ Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNError!

Bookmark

not defined.
3.1. Điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu . Error! Bookmark not defined.
3.2. Kết quả phân tích tính chất lý hóa của xỉ than Mông Dƣơng ...................... 51
3.3. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt của các công
thức vật liệu lọc ........................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Hiệu suất xử lý COD ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Hiệu suất xử lý BOD5..................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Khả năng xử lý NH4+ ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý sau xử lý của các công thức .. Error!
Bookmark not defined.
3.4. Kết quả thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên môi
trƣờng nền của xỉ than ............................................ Error! Bookmark not defined.

3.4.1. Xác định lượng nước và nồng độ COD đầu vào của thí nghiệm......... Error!
Bookmark not defined.
3.4.2. Biểu hiện kiểu hình của các loại cây trồng tham gia thí nghiệm ........ Error!
Bookmark not defined.
3.4.3. Tỷ lệ sống của các loại cây tham gia thí nghiệmError!

Bookmark

not

defined.
3.4.4. Khả năng sinh trưởng của các loại cây ở các công thức thí nghiệm .. Error!
Bookmark not defined.

iv


3.5. Khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức cây trồngError!

Bookmark

not defined.
3.5.1. Khả năng xử lý Amoni, Nitrit của các thức cây trồngError! Bookmark not
defined.
3.5.2. Hiệu quả xử lý BOD5 của các công thức cây trồngError! Bookmark not
defined.
3.5.3. Khả năng xử lý tổng chất rắn lơ lửng ở các công thức cây trồng ....... Error!
Bookmark not defined.
3.5.4. Hiệu quả xử lý COD ở các công thức cây trồngError!

Bookmark

not

defined.
3.5.5. Khả năng xử lý Phốtphát của các công thức cây trồngError!

Bookmark

not defined.
3.5.6. Kết quả đánh giá định tính (cảm quan) các chỉ tiêu vật lýError! Bookmark
not defined.
3.6. So sánh hiệu suất xử lý giữa các công thức với các chỉ tiêu theo dõi .. Error!
Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................ Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................1
PHỤ LỤC ................................................................. Error! Bookmark not defined.

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nước khu vực dân cư............................................... 5
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu dịch vụ thương mại ...................... 6
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nước từ các công sở ................................................ 6
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu giải trí ........................................... 7
Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người. .......... 8
Bảng 1.6. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp
của APHA ....................................................................................... 9
Bảng 1.7. Một số loại thực vật thủy sinh tiêu biểu ......................................... 24

Bảng 1.8. Lượng than, tro xỉ thải ra hằng năm, diện tích bãi chứa tro xỉ ....... 27
Bảng 1.9. Tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 – 2030 ...... 27
Bảng 1.10. Một số tính chất vật lý của xỉ than ............................................... 28
Bảng 1.11. Khác biệt về thành phần hóa học của tro xỉ khi đốt than ............. 29
Bảng 1.12. Thành phần hóa học của tro xỉ...................................................... 29
Bảng 1.13. Đặc tính của than dùng trong các NMNĐ ở Việt Nam ................ 29
Bảng 2.1. Các vật liệu lọc được sử dụng ........................................................ 42
Bảng 2.2. Bảng công thức vật liệu lọc không trồng cây ................................. 43
Bảng 2.3. Các loại cây được sử dụng trong thí nghiệm .................................. 43
Bảng 2.4. Các công thức cây trồng trong thí nghiệm .................................... 45
Bảng 3.1. Bảng số liệu điều kiện thời tiết khí hậu Hà Nội ............................. 50
Bảng 3.2. Độ ẩm của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .................................... 52
Bảng 3.3. pH của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .......................................... 52
Bảng 3.4. Tỉ trọng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1.................................. 52
Bảng 3.5. Thành phần khoáng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ............... 52
Bảng 3.6. Hàm lượng kim loại nặng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ..... 53
Bảng 3.7. Hiệu suất xử lý COD của các công thức vật liệu lọc...................... 53

vi


Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý BOD5 của các công thức vật liệu lọc .................... 54
Bảng 3.9. Hiệu suất xử lý NH4+ của các công thức vật liệu lọc ...................... 55
Bảng 3.10. Kết quả xác định màu, mùi và pH sau xử lý của các công thức... 56
Bảng 3.11. Lượng nước cần pha tương ứng với các nồng độ cần .................. 58
Bảng 3.12. Sự biểu hiện hình thái màu sắc lá của các loại cây thí nghiệm ... .59
Bảng 3.13. Tỷ lệ sống và chết của các loại cây trồng ..................................... 59
Bảng 3.14. Chiều cao của các loại cây qua thời gian thí nghiệm ................... 60
Bảng 3.15. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các loại cây qua các lần đo .... 62
Bảng 3.16. Số lá qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........................................ 64

Bảng 3.17. Số rễ và chiều dài của rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........ 65
Bảng 3.18. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải đầu
vào thí nghiệm................................................................................ 66
Bảng 3.19. Hàm lượng amoni, hiệu suất xử lý amoni sau 5, 10 ngày trồng cây
trên vật liệu 4.................................................................................. 67
Bảng 3.20. Hiệu suất xử lý nitrit sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 68
Bảng 3.21. Hiệu suất xử lý BOD5 sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ... 69
Bảng 3.22. Hiệu quả xử lý TSS sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ....... 71
Bảng 3.23. Hiệu suất xử lý COD sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 72
Bảng 3.24. Hàm lượng Phốtphát sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 73
Bảng 3.25. Kết quả màu sắc và mùi nước thải trước và sau xử lý.................. 74
Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây trên vật
liệu 4 ............................................................................................... 79

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Bãi xỉ than của nhà máy Ninh Bình ................................................ 30
Hình 1.2. Bãi thải 1 của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 ......................... 31
Hình 2.1. Cây Dong Riềng, cây Mon Nước, cây Phát Lộc............................. 40
Hình 2.2. Cây Thủy Trúc, Muống Nhật .......................................................... 40
Hình 3.1. Hiệu suất xử lý NH4+, NO2-, BOD5, COD, TSS, PO43- sau 10 ngày
trồng cây trên vật liệu 4 ................................................................... 75

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu

Tiếng Việt

1

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá

2

COD

Nhu cầu oxy hoá học

3

CHC

Chất hữu cơ

4

CT

Công thức

5

ĐNN

Đất ngập nước

6

ĐV

Động vật

7

HCHC

Hợp chất hữu cơ

8

KLN

Kim loại nặng

9

NMNĐ

Nhà máy Nhiệt điện

10

NTSH

Nước thải sinh hoạt

11

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

12

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

13

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

14

TVTS

Thực vật thủy sinh

15

VL

Vật liệu

16

VK

Vi khuẩn

17

VS

Vi sinh

18

VSV

Vi sinh vật

19

XLNT

Xử lý nước thải

20

XT

Xỉ than

ix


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1] Nguyễn Việt Anh (2005), “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm
trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam”, Trường
Đại học Xây dựng.
[2] Nguyễn Việt Anh (2007), Nghiên cứu cơ sở khoa học, đề xuất lựa chọn
các giải pháp thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp trong điều kiện
Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội.
[3] Nguyễn Đình Bảng (2004), Giáo trình các phương pháp xử lý nước thải,
NXB Khoa học tự nhiên, Hà Nội.
[4] Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ và phốtpho, NXB
KH Tự nhiên và Công nghệ.
[5] Hoàng Đàn (2007), “Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây, công nghệ
mới đem lại nhiều lợi ích cho môi trường”, Trường Đại học Tây
Nguyên.
[6] Nguyễn Thế Đặng – Nguyễn Thế Hùng (1999), Giáo trình đất, NXB nông
nghiệp.
[7] Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB KHKT, Hà Nội.
[8] Nguyễn Tiến Hoàng (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
sinh học, Trường ĐH Khoa học Huế.
[9] Trịnh Lê Hùng (1996), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo dục, Hà Nội.
[10] Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải,

NXB Xây dựng, Hà Nội.
[11] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999), Giáo trình công nghệ xử lý nước
thải, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[12] Lương Đức Phẩm (2000), Vi sinh vật học và an toàn vệ sinh thực phẩm,
NXB Nông nghiệp, Hà Nội.


[13] Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp
sinh học, NXB Giáo Dục.
[14] Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công
nghiệp bằng phương pháp sinh học, NXB Xây dựng, Hà Nội.
[15] Lâm Vĩnh Sơn (2009), Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải, Trường Đại
học Kỹ thuật Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh.
[16] Kiều Cao Thăng, Nguyễn Đức Quý (2011), “Tình hình và phương
hướng tái chế, sử dụng tro xỉ của các Nhà máy Nhiệt điện ở Việt Nam”,
Hội thảo về Tận thu thạch cao, Hội VLXD Việt Nam .
[17] Trần Cẩm Vân, Bạch Phương Lan (1995), Công nghệ vi sinh và bảo vệ
môi trường, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Trung tâm Giao lưu quốc tế về
Văn hoá, Giáo dục và Khoa học (CCES), Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh
[18] Dayna, Yocum (2002), Wetlands, Science and Environmental
Management, University Santa Barbara of California.
[19] EPA (1988), Design Manual Constructed wetlands and aquatic plant
systems

for

municipal

wastewater

treatment,

United

States

Environmental Protection Agency.
[20] Gupta VK, Mittal A, Krishnan L, Mittal J (2006), Adsorption treatment
and recovery of the hazardous dye, Brilliant Blue FCF, over bottom ash
and de-oiled soya, J Colloid Interface Sci 293(1), pp.16–26.
[21] Jan Vymazal, Lenka Kropfelova (2008), Wastewater treatment in
constructed wetlands with Horizontal subsuface flow, Czech University
of Life Sciences Prague, Faculty of Environmental Sciences
[22] Sim Cheng Hua (2003), The use of constructed wetlands for wastewater
treatment, Wetlands International - Malaysia Offce.