Giải pháp xử lý nước mặt ô nhiễm hữu cơ cho trạm cấp nước nông thôn

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nước mặt ô nhiễm hữu cơ

1.2. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới

1.3. Tác hại của ô nhiễm hữu cơ trong nước sinh hoạt

1.4. Các chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm hữu cơ trong nước mặt

1.5. Tổng quan các phương pháp xử lý ô nhiễm hữu cơ

1.5.1. Xử lý tại hồ chứa và lắng sơ bộ

1.5.2. Clo hóa sơ bộ

1.5.3. Keo tụ tạo bông

1.5.4. Lắng

1.5.5. Lọc, bể lọc

1.5.6. Lọc qua màng

1.5.7. Hấp phụ bằng than hoạt tính

1.5.8. Lọc sinh học

1.5.9. Oxy hóa bậc cao, ozone hóa

1.6. Tổng quan các nghiên cứu ở nước ngoài và ở Việt Nam về xử lý nước mặt ô nhiễm hữu cơ

1.6.1. Một số nghiên cứu và ứng dụng xử lý ô nhiễm hữu cơ ở nước ngoài

1.6.2. Một số nghiên cứu ứng dụng xử lý nước mặt ô nhiễm hữu cơ ở Việt Nam

1.7. Phân tích và so sánh các phương pháp xử lý chất hữu cơ trong nước mặt

1.7.1. Ưu nhược điểm các phương pháp xử lý ô nhiễm hữu cơ

1.7.2. Lựa chọn phương pháp xử lý chất hữu cơ

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC

2.1. Công nghệ than hoạt tính

2.1.1. Cấu tạo và đặc tính

2.1.2. Những thông số của than hoạt tính

2.1.3. Quá trình chế tạo than hoạt tính

2.1.4. Cơ chế quá trình hấp phụ của than hoạt tính

2.1.5. Than hoạt tính hấp phụ các hợp chất hữu cơ tự nhiên

2.1.6. Hấp phụ bằng than hoạt tính dạng bột (PAC)

2.1.7. Hấp phụ bằng than hoạt tính dạng hạt (GAC)

2.2. Lý thuyết về xử lý nước của than hoạt tính

2.2.1. Giải hấp phụ

2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

2.2.3. Khả năng hấp thụ

2.2.4. Xác định COD bằng phương pháp đo quang

3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT Ô NHIỄM HỮU CƠ

3.1. Tổng quan tình hình cấp nước khu vực nghiên cứu

3.1.1. Hiện trạng môi trường nước trong tỉnh Bến Tre

3.1.2. Tình hình ô nhiễm hữu cơ nguồn nước mặt dùng cho cấp nước ở Bến Tre

3.1.3. Tình hình cấp nước sinh hoạt trong tỉnh Bến Tre

3.1.4. Mô khu vực nghiên cứu

3.1.4.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên tỉnh Bến Tre

3.1.4.2. Lựa chọn trạm cấp nước điển hình

3.1.4.3. Vị trí, điều kiện môi trường xã Phi Đức

3.1.4.4. Hiện trạng trạm cấp nước Phú Đức

3.2. Mô hình thí nghiệm

3.2.1. Vị trí đặt mô hình Pilot

3.2.2. Thời gian và đối tượng nghiên cứu

3.2.3. Thiết bị và mô hình thí nghiệm

3.2.4. Phương pháp thí nghiệm

3.2.5. Phương pháp và phương tiện phân tích mẫu

3.3. Kết quả và thảo luận

3.3.1. Tính toán dây chuyền công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ cho trạm cấp nước Phú Đức

3.3.1.1. Tính toán bể lọc than hoạt tính

3.3.1.2. Tính toán đường ống bơm

3.3.1.3. Tính toán công suất bơm trung gian bơm qua lọc than

3.3.1.4. Tính toán thời gian rửa lọc

3.3.1.5. Chu kỳ thay thế than hoạt tính

3.3.1.6. Lập bản vẽ thiết kế

3.3.2. Quy trình vận hành trạm cấp nước sau cải tiến bổ sung

3.3.3. Đánh giá chi phí sản xuất nước tăng thêm

3.3.3.1. Khái toán hạng mục cải tiến bổ sung công nghệ

3.3.3.2. Giá tiêu thụ nước sạch vùng nông thôn tỉnh Bến Tre hiện nay

3.3.3.3. Tính giá thành nước tăng thêm

3.3.3.4. Tính hiệu quả khi áp dụng giá nước tăng thêm

3.3.4. Tính khả thi về mặt công nghệ lọc qua than hoạt tính và thị trường hiện nay

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

2. Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

1. Phụ lục 1: QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

2. Phụ lục 2: QCVN 01-1:2018/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt

3. Phụ lục 3: Phiếu xét nghiệm nước thô sông Ba Lai

4. Phụ lục 4: Phiếu xét nghiệm nước thô tại Rạch Dừa, Tân Phú Đông

5. Phụ lục 5: Bản vẽ thiết kế cải tiến, bổ sung công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ

6. Phụ lục 6: Khái toán giá thành nước sạch tăng thêm

7. Phụ lục 7: Bảng tính giá tiêu thụ nước sạch bình quân

I. Tổng quan về nước mặt ô nhiễm hữu cơ

Ô nhiễm nước là hiện tượng mà các yếu tố tự nhiên và nhân tạo tác động vào môi trường nước, làm thay đổi tính chất tự nhiên của nó. Điều này có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sinh vật và môi trường xung quanh. Ô nhiễm nước thường do ba yếu tố chính: vật lý, hóa học và sinh học. Những yếu tố này có thể tác động đồng thời hoặc riêng lẻ, dẫn đến sự biến đổi chất lượng nước. Ô nhiễm hữu cơ là một trong những loại ô nhiễm phổ biến, xảy ra khi nước bị nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ, gây nguy hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các hợp chất hữu cơ có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo, và việc loại bỏ chúng khỏi nguồn nước là một thách thức lớn trong xử lý nước. Theo nghiên cứu, các hợp chất hữu cơ tự nhiên (NOM) thường rất khó loại bỏ bằng các phương pháp xử lý thông thường, vì chúng có thể tồn tại ở dạng hạt keo hoặc hòa tan. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển các công nghệ xử lý nước hiệu quả hơn nhằm đảm bảo chất lượng nước sạch cho sinh hoạt.

II. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới

Tình trạng ô nhiễm nước trên toàn cầu đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là ở các khu vực châu Á, nơi các nhà máy công nghiệp hoạt động mạnh mẽ. Nhiều con sông và nguồn nước bị ô nhiễm nặng nề do việc xả thải không được xử lý đúng cách. Ô nhiễm nước không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động tiêu cực đến sự phát triển kinh tế và môi trường. Các nghiên cứu cho thấy, hàm lượng vi khuẩn trong nước ở châu Á cao gấp ba lần so với mức trung bình toàn cầu. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc cải thiện công nghệ xử lý nước, nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc phát triển các giải pháp xử lý nước hiệu quả không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân.

III. Tác hại của ô nhiễm hữu cơ trong nước sinh hoạt

Ô nhiễm hữu cơ trong nước sinh hoạt gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Các hợp chất hữu cơ như trihalomethanes (THMs) có thể hình thành trong quá trình khử trùng nước bằng chlorine, gây ra nguy cơ ung thư nếu tích lũy lâu dài. Việc khử trùng nước nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng, nhưng nếu không kiểm soát tốt, có thể dẫn đến sự hình thành các sản phẩm phụ độc hại. Do đó, việc xử lý ô nhiễm hữu cơ trước khi khử trùng là một giải pháp khả thi và cần thiết. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến có thể giảm thiểu đáng kể nồng độ ô nhiễm hữu cơ trong nước, từ đó bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và đảm bảo an toàn cho nguồn nước sinh hoạt.

IV. Công nghệ Than hoạt tính

Công nghệ xử lý nước bằng than hoạt tính đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong nhiều năm qua. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh mẽ các hợp chất hữu cơ, giúp loại bỏ chúng khỏi nguồn nước. Cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn của than hoạt tính tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ diễn ra hiệu quả. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng than hoạt tính dạng hạt (GAC) và dạng bột (PAC) có thể mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý nước ô nhiễm hữu cơ. Hơn nữa, công nghệ này có thể được kết hợp với các phương pháp khác như lọc sinh học và oxy hóa bậc cao để nâng cao hiệu quả xử lý. Việc áp dụng công nghệ than hoạt tính không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn giảm thiểu chi phí vận hành cho các trạm cấp nước.

V. Tổng quan tình hình cấp nước khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu là tỉnh Bến Tre, nơi có nhiều trạm cấp nước phục vụ cho sinh hoạt của người dân. Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm hữu cơ trong nguồn nước mặt đang ngày càng gia tăng do hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Nguồn nước thô chủ yếu được lấy từ các con sông, hồ, nhưng chất lượng nước không đáp ứng được tiêu chuẩn an toàn cho sức khỏe. Việc áp dụng công nghệ xử lý ô nhiễm hữu cơ là cần thiết để cải thiện chất lượng nước cấp. Các trạm cấp nước hiện tại chủ yếu sử dụng công nghệ xử lý truyền thống, nhưng không đủ khả năng loại bỏ hoàn toàn các hợp chất hữu cơ phức tạp. Do đó, việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý hiệu quả hơn là rất quan trọng nhằm đảm bảo cung cấp nước sạch cho cộng đồng.

VI. Đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm hữu cơ

Giải pháp xử lý ô nhiễm hữu cơ cho các trạm cấp nước nông thôn tỉnh Bến Tre được đề xuất là sử dụng công nghệ hấp phụ bằng than hoạt tính. Phương pháp này không chỉ hiệu quả trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ mà còn có thể áp dụng dễ dàng trong thực tế. Việc lắp đặt hệ thống lọc than hoạt tính tại các trạm cấp nước sẽ giúp cải thiện chất lượng nước đầu ra, đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. Hơn nữa, nghiên cứu còn chỉ ra rằng, việc kết hợp công nghệ này với các phương pháp xử lý khác có thể nâng cao hiệu quả xử lý, giảm thiểu chi phí và thời gian vận hành. Giải pháp này không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân địa phương.

Nghiên cứu giải pháp xử lý nước mặt ô nhiễm hữu cơ cho các trạm cấp nước nông thôn