Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp lọc sinh học

• Tác giả: Lê Cao Khải
• Người hướng dẫn: PGS. Trịnh Văn Tuyên
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác hiệu quả bằng keo tụ điện hóa và lọc sinh học
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác
• 1.2. Đặc điểm, thành phần của nước rỉ rác
• 1.3. Tác động của nước rỉ rác đến môi trường và con người
• 1.4. Tổng quan quá trình keo tụ điện hóa
• 1.5. Cơ chế của quá trình keo tụ điện hóa
• 1.6. Ưu và nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa trong xử lý nước thải
• 1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa
• 1.8. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng keo tụ điện hóa trong xử lý môi trường
• 1.9. Tổng quan về lọc sinh học
• 1.10. Cơ chế của quá trình lọc sinh học
• 1.11. Cơ sở lí thuyết của các quá trình sinh học xử lý nitơ trong nước thải
• 1.12. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc sinh học
• 1.13. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp lọc sinh học trong xử lý môi trường
• 1.14. Kết hợp keo tụ điện hóa với các quá trình lọc sinh học trong xử lý môi trường
• 1.15. Tổng quan về phương pháp xử lý nước rỉ rác
• 1.16. Phương pháp keo tụ điện hóa xử lý nước rỉ rác
• 1.17. Phương pháp sinh học xử lý nước rỉ rác
• 1.18. Phương pháp oxi hóa nâng cao xử lý nước rỉ rác
• 1.19. Kết hợp các phương pháp trong xử lý nước rỉ rác
• 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phạm vi nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp phân tích chất lượng nước thải
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp thực nghiệm keo tụ điện hóa
• 2.5.2. Phương pháp thực nghiệm lọc sinh học
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng keo tụ điện hóa
• 3.1.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý COD, amoni, TSS và độ màu với điện cực sắt
• 3.1.2. Ảnh hưởng pH đầu vào của nước rỉ rác đến hiệu suất xử lý COD, amoni, TSS và độ màu với điện cực sắt
• 3.1.3. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực sắt đến hiệu suất xử lý COD, amoni, TSS và độ màu
• 3.1.4. So sánh hiệu suất xử lý COD, amoni, TSS và độ màu khi sử dụng điện cực sắt và nhôm
• 3.2. Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng quá trình lọc sinh học
• 3.2.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý COD, amoni, TSS và độ màu bằng quá trình BF
• 3.2.2. Ảnh hưởng của tải lượng đầu vào đến hiệu suất xử lý COD, amoni, nitrat, TSS và độ màu của quá trình lọc sinh học
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nước rỉ rác

Nước rỉ rác (NRR) là một loại chất lỏng ô nhiễm phát sinh từ các bãi chôn lấp rác thải. NRR chứa nhiều thành phần độc hại, bao gồm các chất hữu cơ, kim loại nặng và các hợp chất độc hại khác. Đặc điểm của NRR là sự biến đổi thành phần theo thời gian, phụ thuộc vào loại rác thải và điều kiện môi trường. NRR có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước ngầm và mặt đất, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Theo nghiên cứu, NRR có thể chứa chỉ số COD lên đến 70.000 mg/l, chất rắn hòa tan 50.000 mg/l và hàm lượng nitơ cao. Việc xử lý NRR là một thách thức lớn trong công tác bảo vệ môi trường.

1.1. Đặc điểm thành phần của nước rỉ rác

NRR được hình thành từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nước mưa, độ ẩm của rác và nước từ các vật liệu phủ. Thành phần của NRR rất phức tạp, bao gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy và các chất độc hại khó phân hủy. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong NRR diễn ra qua nhiều giai đoạn, từ giai đoạn hiếu khí đến kỵ khí, dẫn đến sự hình thành các sản phẩm phụ như khí metan và amoni. Việc hiểu rõ về thành phần và đặc điểm của NRR là rất quan trọng để phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả.

II. Tổng quan quá trình keo tụ điện hóa

Quá trình keo tụ điện hóa (EC) là một công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải, đặc biệt là NRR. EC sử dụng điện cực để tạo ra các phản ứng hóa học, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm như kim loại nặng và hợp chất hữu cơ. Quá trình này có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng loại bỏ hiệu quả các chất độc hại mà không cần sử dụng nhiều hóa chất. EC cũng giúp giảm thiểu lượng bùn cặn sinh ra, một vấn đề lớn trong các phương pháp xử lý truyền thống. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số như mật độ dòng, thời gian điện phân và pH có thể nâng cao hiệu suất xử lý của EC.

2.1. Cơ chế của quá trình keo tụ điện hóa

Cơ chế của EC dựa trên việc tạo ra các ion từ điện cực khi có dòng điện chạy qua. Các ion này sẽ tương tác với các chất ô nhiễm trong NRR, tạo thành các bông cặn có thể dễ dàng loại bỏ. Quá trình này không chỉ giúp loại bỏ các chất hữu cơ mà còn cải thiện chất lượng nước sau xử lý. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng điện cực sắt có hiệu quả hơn so với điện cực nhôm trong việc xử lý COD và TSS trong NRR.

III. Kết hợp keo tụ điện hóa với lọc sinh học

Việc kết hợp quá trình keo tụ điện hóa với lọc sinh học (BF) là một giải pháp hứa hẹn trong xử lý NRR. BF có khả năng xử lý các hợp chất lơ lửng và nitơ tổng, trong khi EC giúp loại bỏ các chất độc hại. Sự kết hợp này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất xử lý mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng BF sau quá trình EC có thể cải thiện đáng kể chất lượng nước đầu ra, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc xử lý NRR hiệu quả và bền vững.

3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp lọc sinh học

Lọc sinh học là một phương pháp xử lý nước thải hiệu quả, sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các giá thể hữu cơ trong BF có thể nâng cao hiệu suất xử lý. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng, việc tối ưu hóa chế độ sục khí và tải lượng đầu vào có thể cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý COD, amoni và TSS trong NRR. Việc áp dụng BF sau EC không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn bảo vệ môi trường.