Luận văn nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng cristaria bialata hấp thụ photpho po4 3 ô nhiễm trong nước thải bằng phương pháp cột đứng

Nghiên cứu ứng dụng vỏ trai cánh mỏng Cristaria Bialata để hấp thụ PO4 3- trong nước thải qua hệ thống cột đứng, hiệu quả và thân thiện môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Hải Phương
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Phả
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Tận Dụng Vỏ Trai Cánh Mỏng Cristaria Bialata Hấp Thụ PO4 3- Trong Nước Thải Bằng Cột Đứng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích và yêu cầu của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.1.1. Một số khái niệm
• 2.1.2. Cơ sở pháp lý
• 2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam
• 2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 2.3. Ô nhiễm photphat và một số phương pháp xử lý photphat hiện nay
• 2.3.1. Một số phương pháp xử lý photphat đang được sử dụng hiện nay
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.1.3. Địa điểm và thời gian tiến hành
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp thực nghiệm
• 3.3.2. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
• 3.3.3. Phương pháp xử lí số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nghiên cứu đặc điểm của vỏ trai cánh mỏng và cách xây dựng đường chuẩn PO43-
• 4.1.1. Đặc điểm của loài trai cánh mỏng
• 4.1.2. Tập tính, phân bố
• 4.1.3. Khả năng hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng
• 4.1.4. Xây dựng đường chuẩn PO43-
• 4.2. Nghiên cứu các chế độ của hệ xử lý cột liên tục
• 4.2.1. Ảnh hưởng của chiều cao cột đầu vào
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Mở đầu

Nước là một tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển của con người. Tuy nhiên, với sự phát triển kinh tế, ô nhiễm nước ngày càng trở thành vấn đề nghiêm trọng. Ô nhiễm photphat (PO4^3-) là một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng trong các nguồn nước. Việc sử dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) như một vật liệu hấp phụ để xử lý ô nhiễm này là một giải pháp tiềm năng. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định khả năng hấp thụ PO4^3- của vỏ trai cánh mỏng trong nước thải, từ đó đề xuất các phương pháp xử lý hiệu quả hơn.

1.1 Mục đích và yêu cầu của đề tài

Mục đích của nghiên cứu là xây dựng mô hình hệ hấp phụ photpho (PO4^3-) trong nước ô nhiễm và xác định ảnh hưởng của nồng độ photpho đến quá trình xử lý. Yêu cầu của đề tài bao gồm việc đánh giá hiệu quả xử lý PO4^3- bằng vỏ trai cánh mỏng, đảm bảo tính chính xác và khách quan trong các thí nghiệm thực hiện. Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa trong học tập mà còn trong thực tiễn, cung cấp tài liệu tham khảo cho các đơn vị sản xuất và tư vấn về môi trường nước.

II. Tổng quan tài liệu

Nghiên cứu về ô nhiễm nước và các phương pháp xử lý đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới và tại Việt Nam. Ô nhiễm photphat chủ yếu xuất phát từ các hoạt động nông nghiệp và công nghiệp. Các phương pháp xử lý hiện nay bao gồm hóa lý, sinh học và sử dụng vật liệu hấp phụ tự nhiên. Vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata), với thành phần chính là canxi cacbonat, đã cho thấy khả năng hấp phụ tốt đối với các ion photphat. Việc nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu tự nhiên như vỏ trai cánh mỏng có thể giảm thiểu ô nhiễm nước hiệu quả. Tại Việt Nam, nghiên cứu về vỏ trai cánh mỏng trong xử lý nước thải vẫn còn hạn chế. Tuy nhiên, với sự gia tăng ô nhiễm nước, việc áp dụng các giải pháp tự nhiên như vỏ trai cánh mỏng đang trở thành xu hướng được quan tâm.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, sử dụng cột đứng để kiểm tra khả năng hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng đối với PO4^3-. Các yếu tố như nồng độ photpho, chiều cao cột và thời gian tiếp xúc được điều chỉnh để đánh giá hiệu quả xử lý. Phương pháp phân tích số liệu được áp dụng để đảm bảo tính chính xác và khách quan trong kết quả nghiên cứu.

3.1 Phương pháp thực nghiệm

Thí nghiệm được thiết kế để xác định khả năng hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng trong điều kiện khác nhau. Các mẫu nước thải được chuẩn bị với nồng độ PO4^3- khác nhau và được đưa vào cột lọc đứng chứa vỏ trai cánh mỏng. Kết quả được ghi chép và phân tích để đánh giá hiệu quả hấp phụ. Phương pháp này không chỉ giúp xác định khả năng hấp phụ mà còn cung cấp thông tin về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý.

IV. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) có khả năng hấp phụ PO4^3- hiệu quả, đặc biệt ở nồng độ cao. Chiều cao cột cũng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý, với chiều cao tối ưu được xác định trong nghiên cứu. Việc sử dụng vỏ trai cánh mỏng không chỉ giúp xử lý ô nhiễm mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu chất thải từ ngành nông nghiệp và công nghiệp.

4.1 Đặc điểm của vỏ trai cánh mỏng

Vỏ trai cánh mỏng có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn, giúp tăng cường khả năng hấp phụ. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vỏ trai cánh mỏng có thể hấp phụ một lượng lớn photphat, từ đó cải thiện chất lượng nước. Việc áp dụng vỏ trai cánh mỏng trong xử lý nước thải là một giải pháp bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Như chúng ta đã biết cũng như đất, không khí và ánh sáng, nước cũng đóng một vai trò quan trọng tác động đến sự tồn tại và phát triển của các loài sinh vật và đời sống con người trên trái đất. Cùng với quá trình phát triển về kinh tế, xã hội,các cơ sở hạ tầng, giao thông, khoa học – công nghê vượt bậc của loài người đang ngày một vượt bậc, các nguồn tài nguyên này đang dần bị suy giảm về tính chất. Có thể nói nguồn tài nguyên nước đóng vai trò đặc biệt quan trọng như : phục vụ cho mục đích sinh hoạt của con người, trong sản xuất nông nghiệp, nhu cầu thiết yếu đối với cây trồng và các loài động vật, vi sinh vật.thế nhưng do xã hội ngày càng phát triển để tạo ra của cải vật chất đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người đã dẫn đến môi trường nước ngày càng ô nhiễm. Nguyên nhân là do cái loại chất thải của các khu công nghiệp, hoạt động sinh hoạt, các trang trại chăn nuôi, các loại phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật.

đã không được xử lý hoặc xử lý không triệt để dẫn đến nguồn nước ngầm và nguồn nước mặt trên các ao hồ , sông, suối. bị ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống của con người và sinh vật. Một trong những vấn đề ô nhiễm nguồn nước có thể kể đến như ô nhiễm kim loại nặng: Pb, Cd, As, Cr,. ô nhiêm nước do vi sinh vật và ô nhiễm nước mặt .Ngoài những vấn đề ô nhiễm nước trên có thể kể đến một dạng ô nhiễm nước điển hình đó là ô nhiễm do PO43- nguyên nhân gây nên dạng ô nhiễm này là do các hợp chất photphat được tìm thấy trong nước thải hay được thải ra trực tiếp vào nguồn nước mặt phát sinh từ : thất thoát từ phân bón có trong đất, chất thải từ người và động vật, các hóa chất tẩy rửa.

Để xử lý cho vấn đề ô nhiễm nguồn nước đã có rất nhiều các nghiên cứu khoa học, các công nghệ áp dụng trong xử lý nước thải đã được ứng dụng và xử lý rất triệt để. n 2 Các vật liệu hấp phụ nguồn gốc tự nhiên đã được nghiên cứu và ứng dụng như: vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ sò, xỉ than,… Trai cánh mỏng (Cristaria bialata) là một loài sinh vật phổ biến sinh sống ở các sông, hồ, đầm, ao trong vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ nước ta. Vỏ trai cánh mỏng có cấu tạo chính từ thành phần canxi cacbonat, với đặc điểm có hình elip dài, chiều dài có thể tới 23 - 25 cm, có khả năng giữ lại một số chất trên bề mặt nên đây có thể là một vật liệu có khả năng hấp phụ tốt. Từ những vấn đề nêu trên, việc lựa chọn đề tài luận văn với tiêu đề: “Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) hấp thụ photpho (PO43-) ô nhiễm trong nước thải bằng phươg pháp cột đứng” mang tích cấp thiết.

Mục đích và yêu cầu của đề tài 1. Mục đích của đề tài - Mô hình hệ hấp phụ photpho (PO43-) trong nước ô nhiễm quy mô phòng thí nghiệm. - Xác định được ảnh hưởng của nồng độ photpho (PO43-) trong nước ô nhiễm đến quá trình xử lý. - Xác định được ảnh hưởng của chiều cao lớp vật liệu hấp phụ (vỏ trai cánh mỏng) đến hiệu quả xử lý photpho (PO43-) trong nước ô nhiễm.Yêu cầu của đề tài - Nghiên cứu xử lý bị ô nhiễm Photpho (PO43-) thông qua sử dụng vỏ trai cánh mỏng, trong đó nguyên liệu lựa chọn đáp ứng các tiêu chí: sẵn có, thuận lợi và giá rẻ.

- Đánh giá hiệu quả xử lý PO43- bằng vỏ trai cánh mỏng. - Thí nghiệm được bố trí và thực hiện trong phòng phí nghiệm, theo dõi, ghi chép cụ thể. - Bố trí thí nghiệm phải theo đúng trình tự. - Số liệu phải chính xác, khách quan.

Ý nghĩa của đề tài 1.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác nghiên cứu sau này; - Vận dụng và phát huy các kiến thức đó vào thực tế; - Bổ sung tư liệu cho học tập; 1.2 Ý nghĩa trong thực tiễn - Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho các đơn vị có hoạt động sản xuất và các đơn vị tư vấn về môi trường nước. - Nghiên cứu áp dụng mô hình vào xử lý nước thải sinh hoạt quy mô hộ gia đình. - Đưa ra được một số giải pháp xử lý nhằm nâng cao hiệu quả quản lý Nhà nước về môi trường góp phần nâng cao hiệu quả quản lý Nhà nước về Môi trường tại địa phương. - Góp phần cải tạo môi trường nước, sử dụng vỏ trai cánh mỏng thải ra môi trường một cách triệt để, cải thiện tính chất hóa lý của nước, xử lý PO43- trong nước thải.

n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của đề tài 2. Một số khái niệm  Khái niệm về môi trường Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật”  Khái niệm về ô nhiễm môi trường: “Ô nhiễm môi trường là việc chuyển các chất thải hoặc nguyên liệu vào môi trường đến mức có khả năng gây hại cho sức khỏe con người và sự phát triển của sinh vật hoặc làm giảm chất lượng môi trường sống” Khái niệm nước thải Nước thải là “ một dạng lỏng hòa tan hay trộng lẫn giữa nước (nước dùng, mước mưa, nước mặt, nước ngầm…) và chất thải từ sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thương mại, du lịch, vui chơi giải trí, giao thông vận tải…” - Khái niệm hấp phụ Hấp phụ, trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất này trên bề mặt chất khác.  Khái niệm về nguồn nước - Nước mặt: Thủy quyển là một thành phần cơ bản của môi trường tự nhiên, bao gồm toàn bộ nước của các đại dương, sông, suối, ao, hồ, đầm, kênh rạch, nước n 5 ngầm, băng tuyết và hơi ẩm trong không khí.

Khoảng 97% lượng nước trên thế giới là nước mặn. Nước ngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ khoảng 3%. Nguồn nước tự nhiên dồi dào đảm bảo cho trái đất luôn được cân bằng về khí hậu. Nước là dung môi lý tưởng để hòa tan, phân bố các hợp chất vô cơ và hữu cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của thủy sinh và các động-thực vật trên cạn.

Nước cũng là môi trường thuận lợi cho giao thông đường thủy, thể thao và giải trí. Nước mặt bao gồm các nguồn nước ở sông, suối, ao, hồ, đầm, kênh rạch…Đặc điểm chung của các nguồn nước này phụ thuộc rất mạnh vào điều kiện khí hậu, địa hình từng khu vực. Nguồn nước mặt có tầm quan trọng hàng đầu trong việc cung cấp nước cho các mục đích khác của con người, đồng thời là nơi tiếp nhận một khối lượng khổng lồ các nguồn chất thải do sinh hoạt và các hoạt động sản xuất của con người thải ra. - Nước ngầm Nước ngầm được dự trữ trong phần xốp của bề mặt trái đất hoặc trong các khe nứt từ đá.

Nước này có khả năng di chuyển thành mạch ngầm. Mức nước ngầm phụ thuộc vào địa hình và lượng mưa của từng khu vực. Nước ngầm cũng là một nguồn nước quan trọng được dùng để cung cấp cho các nhu cầu sinh hoạt của con người cũng như phục vụ sản xuất công nghiệp.  Khái niệm về ô nhiễm nước: “Ô nhiễm nước là sự có mặt của một số chất ngoại lai trong môi trường nước tự nhiên dù chất đó có hại hay không.

Khi vượt một ngưỡng nào đó trở nên độc hại cho con người và sinh vật”. (bài giảng công nghệ môi trường thầy thành)  Nguồn gốc ô nhiễm - Nguồn gốc tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước các chất thải bẩn, các sinh vật vi sinh vật gây hại kể cả xác chết của chúng. n 6 - Nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước. Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta có thể phân ra các loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý.2 Các tác nhân ngây ô nhiêm nguồn nước - Các ion vô cơ hòa tan Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là trong nước biển.

Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion Cl, SO42-, PO43-, Na+, K+. Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion kể trên còn có thể có các chất vô cơ có độc tính rất cao như các hợp chất của Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F.  Các hợp chất chứa nitơ trong nước tự nhiên là chất dinh dưỡng cho thực vật. Nó thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật như vi khuẩn, nấm nước, tảo, thực vật nổi.

Khi nhiều chất dinh dưỡng chúng sẽ phát triển dày đặc , khi chết đi chúng làm BOD cao, gây thiếu oxi trong nguồn nước, tạo mùi vị cho nước và hạn chế sử dụng nguồn nước cho mục đích khác. Nitơ ở trong nước tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như nitrit, nitrat, amoni và các dạng hữu cơ. Nitơ có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước, cần thiết cho đời sống sinh vật vì là một phần của protein. Tất cả các quá trình sống đều được các enzim điều chỉnh mà các enzim lại là những protein chứa nitơ.

Do đó, nitơ ở một lượng thích hợp là cần thiết. Người ta đề cập đến ba dạng tồn tại chủ yếu của nitơ đó là: nitrit, nitrat, amoni. Nitrit (NO2-),nitrat (NO3-), amoni (NH4+) là sản phẩm của quá trình trao đổi chất. Trong chu trình nitơ, các chất này có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.Khi phân tích hàm lượng nitơ trong nước: Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất hữu cơ chứa nitơ ở dạng amoni và các amoni hydroxyt (NH4OH) thì chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm.

Amoniac n 7 trong nước sẽ ảnh hưởng độc hại đối với cá và vi sinh vật. Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrit là nước đã bị ô nhiễm trong một thời gian dài.