Luận văn Nghiên cứu phân tích và xử lý nước thải làng nghề giết mổ gia súc Phúc Lâm, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CHU THỊ NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÍ NƢỚC THẢI LÀNG NGHỀ GIẾT MỔ GIA SÚC PHÚC LÂM, HUYỆN VIỆT YÊN, TỈNH BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CHU THỊ NHÀN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÍ NƢỚC THẢI LÀNG NGHỀ GIẾT MỔ GIA SÚC PHÚC LÂM, HUYỆN VIỆT YÊN, TỈNH BẮC GIANG Chuyên ngành: Hóa học phân tích Mã số : 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Ng•êi h•íng dÉn khoa häc: TS. Đào Văn Bảy THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Đào Văn Bảy đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em cũng xin được cảm ơn các thầy, cô trong tổ bộ môn Hoá Công nghệ và Môi trường trường Đại học Sư phạm I đã tạo điều kiện, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin được cảm ơn các thầy, cô trong khoa Hoá trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Nhân đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè về sự động viên, cổ vũ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu của em. Do thời gian có hạn, nên bài luận văn này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, em kính mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn. Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 11 tháng 8 năm 2011 Học viên Chu Thị Nhàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thái Nguyên, ngày 11 tháng 8 năm 2011 Học viên Chu Thị Nhàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i MỤC LỤC Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục ................................................................................................................... i Danh mục các bảng .............................................................................................. v Danh mục các hình ............................................................................................. vii MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 0 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 2 1.1. NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƢỚC ................................... 2 1.1.1. Nguồn gốc các chất ô nhiễm N, P trong nƣớc ........................................... 2 1.1.2. Sự chuyển hóa các chất ô nhiễm N, P trong nƣớc ..................................... 6 1.1.3. Tác hại của các chất ô nhiễm chứa N và P ................................................ 7 1.2. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC .............. 9 1.2.1. Các thông số cơ bản .................................................................................... 9 1.2.2. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm các nguồn nƣớc ........................... 12 1.3. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P .......................................... 15 1.3.1. Xác định hàm lƣợng phôtphat bằng phƣơng pháp trắc quang ................ 15 1.3.2. Xác định hàm lƣợng P tổng ...................................................................... 17 1.4. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG N ......................................... 17 1.4.1. Xác định hàm lƣợng ion amoni ................................................................ 17 1.4.2. Xác định hàm lƣợng N tổng ..................................................................... 18 1.5. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHỨA N VÀ P ........... 19 + 1.5.1. Xử lý ion amoni NH4 .............................................................................. 19 - 1.5.2. Xử lý ion nitrit NO2 ................................................................................. 21 - 1.5.3. Xử lý ion nitrat NO3 ................................................................................. 21 1.5.4. Xử lý ion photphat .................................................................................... 22 1.5.5. Các phƣơng pháp mới đang đƣợc nghiên cứu và sử dụng để xử lý nƣớc thải ở Việt nam và thế giới ................................................................................. 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 27 2.1. DỤNG CỤ, MÁY MÓC, HÓA CHẤT ......................................................... 27 2.1.1. Dụng cụ, máy móc .................................................................................... 27 2.1.2. Hóa chất .................................................................................................... 27 2.2. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH P ........................................ 29 2.2.1. Khảo sát các điều kiện tối ƣu ................................................................... 30 2.2.2. Đo phổ hấp thụ phân tử của hợp chất màu xanh molipden ..................... 31 2.2.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng P ....................................... 32 2.2.4. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định P ................................... 32 2.3. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH N ........................................ 32 2.3.1. Khảo sát các điều kiện tối ƣu ................................................................... 32 2.3.2. Đo phổ hấp thụ phân tử của dung dịch màu ............................................ 33 2.3.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng N ...................................... 33 2.3.4. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định N ................................... 33 2.4. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ DO VÀ COD ................................. 33 2.4.1. Xác định chỉ số DO .................................................................................. 33 2.4.2. Xác định chỉ số COD ................................................................................ 34 2.5. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ VỊ TRÍ LẤY MẪU ............................... 35 2.5.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 35 2.5.2. Vị trí lấy mẫu ............................................................................................ 37 2.5.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ....................................................................... 38 2.6. PHÂN TÍCH MẪU NƢỚC THẢI ................................................................ 39 2.6.1. Phân tích mẫu xác định nồng độ photphat ............................................... 39 2.6.2. Phân tích mẫu xác định hàm lƣợng P tổng .............................................. 39 + 2.6.3. Phân tích mẫu xác định nồng độ NH4 .................................................... 40 2.6.4. Phân tích mẫu xác định hàm lƣợng N tổng ............................................. 41 2.7. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ Ô NHIỄM N VÀ P TRONG NƢỚC THẢI ...... 42 2.7.1. Chuẩn bị bèo tây ....................................................................................... 42 2.7.2. Chuẩn bị mẫu nƣớc và nuôi bèo .............................................................. 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii 2.7.3. Lấy mẫu và phân tích ............................................................................... 43 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 44 3.1. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG P................. 44 3.1.1. Khảo sát các điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo màu xanh Molipden .... 44 3.1.2. Kết quả đo phổ hấp thụ phân tử của hợp chất màu xanh Molipden ....... 50 3- 3.1.3. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn xác định PO4 - P ................................. 51 3.1.4. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định photphat ....................... 52 3.2. KẾT QUẢ XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH N ....................... 53 3.2.1. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu ........ 53 3.2.2. Kết quả đo phổ hấp thụ phân tử của phức màu ....................................... 54 + 3.2.3. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn xác định NH4 - N ................................ 55 3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG N, P TRONG NƢỚC THẢI LÀNG NGHỀ GIẾT MỔ GIA SÚC ..................................................................... 56 3.3.1. Kết quả xác định hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm trong các mẫu nƣớc thải (đợt 1 – 18/4/2011) ..................................................................... 56 3.3.2. Kết quả xác định hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm trong các mẫu nƣớc thải (đợt 2 – 13/6/2011) ..................................................................... 60 3.3.3. Kết quả xác định hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm trong các mẫu nƣớc thải (đợt 3 – 21/7/2011) ..................................................................... 61 3.3.4. Đánh giá chung mức độ ô nhiễm N, P tại ao nƣớc thải làng Phúc Lâm ... 62 3.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÍ CÁC CHẤT Ô NHIỄM N, P TRONG NƢỚC THẢI LÀNG NGHỀ PHÚC LÂM BẰNG BÈO TÂY ........................... 64 3.4.1. Kết quả xử lí mẫu nƣớc thải bằng bèo đợt 1 (22/6 ÷ 01/7/2011) ............ 64 3.4.2. Kết quả xử lí mẫu nƣớc thải bằng bèo đợt 2 (11/7 ÷ 21/7/2011) ............ 67 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 71 KIẾN NGHỊ ......................................................................................................... 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Mức độ ô nhiễm N tại thôn Phú Đô, xã Mễ Trì [31] ............................ 2 Bảng 1.2. Hàm lƣợng các chất ô nhiễm N trong nƣớc mặt ở một số tỉnh, thành vùng đồng bằng sông Hồng [2] .................................................. 3 Bảng 1.3. Hàm lƣợng chất thải của con ngƣời vào môi trƣờng [7,48] ................. 3 Bảng 1.4. Các đặc tính trung bình của nƣớc thải đô thị [5]-tr.87 .......................... 4 Bảng 1.5. Hàm lƣợng chất thải do hoạt động của con ngƣời [7] .......................... 5 Bảng 1.6. Hàm lƣợng oxi hòa tan (DO) bão hòa trong nƣớc sạch ở các nhiệt độ khác nhau tại 1 at [8] ..................................................................... 10 Bảng 1.7. Giá trị giới hạn các thông số chất lƣợng nƣớc mặt (trích QCVN 08:2008/BTNMT) ............................................................................... 12 Bảng 1.8. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp (trích QCVN 24:2009/BTNMT) .......................................................... 13 Bảng 1.9. Giá trị các thông số ô nhiễm tối đa cho phép trong nƣớc thải sinh hoạt (trích QCVN 14:2008/BTNMT) .................................................. 14 Bảng 2.1. Chọn thể tích mẫu phân tích dựa vào hàm lƣợng N tổng ................... 41 Bảng 3.1. Chuẩn bị các dung dịch màu xanh molipden ở các giá trị pH khác nhau .... 44 Bảng 3.2. Chuẩn bị các dung dịch màu xanh molipden ở các nồng độ Si khác nhau khi dùng thuốc thử R ......................................................... 46 Bảng 3.3. Chuẩn bị các dung dịch màu xanh molipden ở các nồng độ Si khác nhau khi dùng TNKH ................................................................ 47 Bảng 3.4. Chuẩn bị các dung dịch màu xanh molipden ở các thể tích dung dịch TNKH khác nhau ........................................................................ 48 Bảng 3.5. Kết quả đo phổ hấp thụ electron của dung dịch màu xanh Molipden trong khoảng bƣớc sóng từ 600 ÷ 1000nm ........................ 50 Bảng 3.6. Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đƣờng chuẩn xác định photphat .. 51 Bảng 3.7. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định photphat bằng xử lí thống kê (xem phụ lục 1) ................................................................ 52 Bảng 3.8. Kết quả đo phổ hấp thụ electron của loạt dung dịch phức màu trong khoảng bƣớc sóng từ 350 ÷ 450nm .......................................... 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v Bảng 3.9. Dãy dung dịch chuẩn để xây dựng đƣờng chuẩn xác định amoni ...... 55 Bảng 3.10. Kết quả đo giá trị pH trong các mẫu nƣớc thải đợt 1 ........................ 56 Bảng 3.11. Kết quả xác định chỉ số DO (mg/l) trong các mẫu nƣớc thải đợt 1 .. 57 Bảng 3.12. Kết quả chuẩn độ mẫu trắng ............................................................. 57 Bảng 3.13. Kết quả chuẩn độ mẫu nƣớc thải đợt 1 (thể tích muối Mohr tiêu tốn ml) ................................................................................................. 58 Bảng 3.14. Kết quả xác định giá trị COD trong các mẫu nƣớc thải (đợt 1) ........ 58 Bảng 3.15. Kết quả phân tích hàm lƣợng N, P trong các mẫu của cống dẫn nƣớc thải đợt 1 .................................................................................... 59 Bảng 3.16. Tổng hợp kết quả phân tích hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm (đợt 1) ...................................................................................... 60 Bảng 3.17. Tổng hợp kết quả phân tích hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm (đợt 2) ...................................................................................... 61 Bảng 3.18. Tổng hợp kết quả phân tích hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm (đợt 3) ...................................................................................... 62 Bảng 3.19. Tổng hợp trung bình kết quả phân tích hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm (3 đợt) .................................................................... 62 Bảng 3.20. Kết quả nuôi bèo đợt 1 từ ngày 22/06/2011 đến 01/07/2011 .......... 65 Bảng 3.21. Kết quả phân tích hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm trung bình trƣớc và sau xử lí bằng bèo (đợt 1) ............................................ 65 Bảng 3.22. Kết quả so sánh sự biến đổi hàm lƣợng N, P trong mẫu xử lí và mẫu ĐC không đƣợc xử lí (đợt 1- 22/6/2011) .................................... 66 Bảng 3.23. Kết quả nuôi bèo đợt 2 từ ngày 11/07/2011 đến 21/07/2011 .......... 67 Bảng 3.24. Kết quả phân tích hàm lƣợng N, P và các thông số ô nhiễm trung bình trƣớc và sau xử lí bằng bèo (đợt 2) ............................................ 68 Bảng 3.25. Kết quả so sánh sự biến đổi hàm lƣợng N, P trong mẫu xử lí và mẫu ĐC không đƣợc xử lí (đợt 2- 11/7/2011) .................................... 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1. Một phần của bãi nƣớc thải ................................................................. 36 Hình 2.2. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nƣớc thải ............................................................. 37 Hình 2.3. Mẫu nƣớc thải đƣợc chứa trong chai polietilen .................................. 38 Hình 2.4. Hình ảnh cây bèo tây ........................................................................... 42 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của pH đến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden .. 45 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden sử dụng thuốc thử R không có kali antimonyl tactrat ....................... 46 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của Si dến phản ứng tạo hợp chất màu xanh molipden sử dụng TNKH có kali antimonyl tactrat ........................................... 47 Hình 3.4. Sự phụ thuộc mật độ quang của hợp chất màu xanh molipden vào thể tích TNKH .................................................................................... 49 Hình 3.5. Độ bền của hợp chất màu xanh molipden vào thời gian ..................... 49 Hình 3.6. Phổ hấp thụ electron của dung dịch màu xanh molipden .................... 51 3- Hình 3.7. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng PO4 - P ....................................... 52 + Hình 3.8. Ảnh hƣởng của pH đến phản ứng tạo phức màu giữa NH4 và thuốc thử Nessler .......................................................................................... 53 + Hình 3.9. Sự phụ thuộc độ bền của phức màu giữa NH4 và thuốc thử Nessler vào thời gian ....................................................................................... 53 + Hình 3.10. Phổ hấp thụ electron của phức màu với nồng độ NH4 -N =1mg/l .... 54 Hình 3.11. Phổ hấp thụ electron của loạt dung dịch phức màu ........................... 55 + Hình 3.12. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng NH4 - N .................................... 56 Hình 3.13. Hình ảnh mẫu nƣớc thải trƣớc và sau xử lí (đợt 1) .......................... 64 Hình 3.14. Hình ảnh mẫu nƣớc thải trƣớc và sau xử lí (đợt 2) .......................... 67 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên