Bài tiểu luận: Nước cấp dùng trong tưới tiêu

Chia sẻ: Hoàng Anh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

1.973
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguồn nước cấp sử dụng trong tưới tiêu, tình hình tái sử dụng nước thải công nghiệp, tái sử dụng nước thải chế biến cao su làm nước tưới tiêu là những nội dung chính trong bài tiểu luận "Nước cấp dùng trong tưới tiêu". Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài tiểu luận để nắm bắt thông tin chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tiểu luận: Nước cấp dùng trong tưới tiêu

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ---------- TIỂU LUẬN Đề tài: Nước cấp dùng trong tưới tiêu GVHD: TS. Phạm Thị Thúy ThS. Hoàng Minh Trang Nhóm 5: Hoàng Thị Lan Anh Nguyễn Thị Hằng Nguyễn Văn Trung MỤC LỤC
Đặt vấn đề Theo FAO, tưới nước và phân bón là hai yếu tố quyết định hàng đầu, là nhu cầu thiết yếu phải đáp ứng được trong canh tác. Nguồn cấp nước và chất lượng nước đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với mỗi hệ thống tưới tiêu. Nguồn nước sạch cung cấp cho tưới tiêu có thể tìm thấy trong tự nhiên từ các ao, hồ, mạch nước hay được tái sử dụng từ nước thải của các ngành công nghiệp. Tình trạng thiếu nước sạch là một vấn đề ngày càng nghiêm trọng đối với toàn cầu, tái sử dụng nước đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi quốc gia. Việc tái sử dụng nước mang lại nhiều lợi ích và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Có rất nhiều ngành công nghiệp sử dụng lượng nước lớn trong quá trình sản xuất, có khả năng tái sử dụng làm nước tưới tiêu. Nước thải công nghiệp chế biến mủ cao su là một minh chứng điển hình. Trong bài tiểu luận này, chúng tôi sẽ đề cập đến tình hình tái sử dụng và quy trình công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chế biến cao su dùng trong tưới tiêu vùng Đông Nam Bộ, Việt Nam và trên thế giới cụ thể là Malaysia. 3
1 Nguồn nước cấp sử dụng trong tưới tiêu 1.1 Nguồn nước trong tự nhiên Nước trong tự nhiên được sử dụng cho tưới tiêu là nước từ các ao, hồ, sông suối, mạch nước ngầm, thác nước,…được tưới trực tiếp cho cây. Tuy nhiên cần kiểm tra chất lượng nước trước khi tưới để đảm bảo sức sống cho cây trồng cũng như chất lượng các thiết bị trong hệ thống tưới tiêu. Các vấn đề cần quan tâm như độ pH của nước, độ cứng, độ mặn hay hàm lượng sắt trong nước… Hình : Nước thiên nhiên dùng trong tưới tiêu 1.2 Nước tái sử dụng [7] Theo ước tính, tổng lượng nước trên Trái đất khoảng 1.386 triệu km3, trong đó, trên 96% là nước mặn. Trong số hơn 3% nước ngọt còn lại, 68% tồn tại ở dạng băng và sông băng, 30% là nước ngầm. Nguồn nước mặt (sông, hồ) chỉ khoảng 93.100 km 3, là nguồn nước chủ yếu mà con người sử dụng hàng ngày. Trong khi dân số không ngừng tăng thì các nguồn nước ngọt lại đang ngày một bị thu hẹp. Việc TSD nước thải, nhất là nước thải công nghiệp được quan tâm ngày càng nhiều, đặc biệt trong những ngành sử dụng nhiều nước. 4
1.3 Tiêu chuẩn nước cấp dùng trong tưới tiêu Nguồn nước dùng trong tưới tiêu được đánh giá và kiểm soát dựa theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu QCVN 39:2011/BTNMT. Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước dùng cho tưới tiêu được quy định tại Bảng . Bảng : Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước dùng cho tưới tiêu TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn 1 pH 5,5-9 5
2 DO ≥2 3 TDS mg/l 2000 4 Tỷ số hấp phụ Natri 9 6
5 Clorua (Cl-) mg/l 350 6 Sunphat (SO42-) mg/l 600 7 Bo (B) mg/l 3 7
8 Asen (As) mg/l 0,05 9 Cadimi (Cd) mg/l 0,01 10 Crom tổng số (Cr) mg/l 0,1 8
11 Thủy ngân (Hg) mg/l 0,001 12 Đồng (Cu) mg/l 0,5 13 Chì (Pb) mg/l 0,05 9
14 Kẽm (Zn) mg/l 2,0 15 Fecal. Coli số vi 200 (Nước tưới rau, thực vật ăn tươi khuẩn/ sống) 100ml 2 Tình hình tái sử dụng nước thải công nghiệp [7] 2.1 Tái sử dụng nước thải công nghiệp trên Thế giới TSD nước trong sản xuất công nghiệp bắt đầu tại Mỹ vào những năm 1940: nước thải sau xử lý được khử trùng và sử dụng trong dây chuyền sản xuất thép. Tại Thụy Điển, từ năm 1930 đến năm 1970, tổng lưu lượng TSD nước đã tăng 5-6 lần. Ở Israel, nước thải công nghiệp và sinh hoạt được thu gom vào các hệ thống xử lý nước thải; hơn 80% lượng nước thải của các hộ gia đình được TSD, đạt tới 400 triệu m 3 10
nước/năm; khoảng ½ lượng nước dùng để tưới tiêu là nước thải đã qua TSD. Hình : Tình hình tái sử dụng nước trên toàn cầu (EPA, 2012) Tại Nhật Bản, do hạn chế về nước nên ứng dụng TSD nước từ rất sớm, nhờ vậy, năm 1995 đã có 89,6% dân số tại các thành phố lớn hơn 50.000 dân được sử dụng nước sạch. Ở Singapore, năm 2003 đã xử lý và cung cấp nguồn nước TSD với chất lượng khá cao (đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng cho ăn uống), cấp trực tiếp cho các ngành công nghiệp, các trung tâm thương mại và tòa nhà. Trung Quốc đã đạt được tỷ lệ 56% TSD nước trên tổng số 82 thành phố lớn (1989) và tỷ lệ TSD cao nhất đạt 93%. Tình hình TSD nước trên thế giới năm 2012 được thể hiện trong Hình và tỷ lệ các hướng nghiên cứu về xử lý nước thải công nghiệp, trong đó có mục đích tái sử dụng cho tưới tiêu được thể hiện ở Hình . 11
Hình : Tỉ lệ các hướng nghiên cứu về xử lý nước thải công nghiệp theo chỉ số phân loại sáng chế quốc tế IPC 2.2 Tái sử dụng nước thải công nghiệp ở Việt Nam Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam thuộc diện quốc gia thiếu nước. Nguồn nước nội địa Việt Nam chỉ đạt mức trung bình kém của thế giới, khoảng 3.600 m3/người/năm, thấp hơn mức bình quân toàn cầu là 4.000 m3/người/năm. Trong những năm gần đây, hệ thống pháp lý và các cơ chế quản lý tài nguyên nước của Việt Nam rất được quan tâm. Gần đây nhất, Chính phủ vừa ban hành Nghị định số 38/2015/NĐ-CP về quản lý chất thải và phế liệu. Nghị định này khuyến khích các hoạt động nhằm giảm thiểu và TSD nước thải. Theo quy định, nước thải phải được quản lý thông qua các hoạt động giảm thiểu, TSD, thu gom, xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật môi trường. Điều này cho thấy mối quan tâm rất lớn của Nhà nước đối với công tác bảo vệ môi trường, bên cạnh yêu cầu phát triển kinh tế. Về phía các nhà khoa học Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu về TSD nước thải và đạt được một số kết quả đáng khích lệ: tác giả Trà Văn Tùng và cộng sự (2011) đã thực hiện đề tài nghiên cứu trên quy mô pilot, về ứng dụng màng lọc (MBR) và hệ thống bùn hoạt tính, kết hợp siêu lọc 12
để TSD nước thải công nghiệp trên địa bàn TP. HCM. Nguyễn Phước Dân và cộng sự (2009) đã nghiên cứu về TSD nước thải sinh hoạt, nguồn nước TSD này có thể sử dụng trong các hoạt động vệ sinh tại các hộ gia đình, công cộng. Ngoài ra, năm 2014, cũng tác giả này đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy chuẩn địa phương về TSD nước thải sau xử lý của ngành chế biến mủ cao su và ngành chăn nuôi để tưới cây”. 3 Tái sử dụng nước thải chế biến cao su làm nước tưới tiêu Công nghiệp sản xuất mủ cao su là một trong những ngành công nghiệp sử dụng lượng nước khá lớn trong quá trình sản xuất, nếu tái sử dụng lại nước thải để tưới cho cây (đặc biệt là cây cao su) sẽ là giải pháp vô cùng hợp lý và tiết kiệm. Không những vậy nước thải chế biến mủ cao su lại không chứa kim loại nặng cũng như các chất hữu cơ khó phân hủy, chỉ cần xử lý vấn đề độ pH của nước thải là hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu tưới tiêu. 3.1 Tình hình sản xuất và đặc điểm nước thải chế biến cao su 3.1.1 Tình hình sản xuất [4] Hình : Sản lượng cao su toàn cầu hàng năm (‘000 tấn) 13
Sản lượng cao su toàn cầu năm nay khoảng 27.5 triệu tấn bao gồm cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp. Nguồn cung cao su thiên nhiên tùy theo nhu cầu có thể chiếm từ 4044% tổng sản lượng cao su. Có thể thấy nhu cầu cao su tăng cao của thế giới đã đưa nguồn cung cao su thiên nhiên từ mức 6.8 triệu tấn năm 2000 lên gần gấp đôi 12.2 triệu tấn năm 2014. Nguồn cung cao su tổng hợp thế giới vẫn chiếm tỷ trọng khoảng 56% và tăng lên khoảng 60% trong 6 tháng đầu năm nay. Hình : Thị phần sản xuất cao su tự nhiên Nguồn cung cao su tự nhiên hầu hết đến từ các nước Đông Nam Á với tỷ lệ hơn 92%, còn lại là các nước Châu Phi và Châu Mỹ La tinh. Các nước Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Việt Nam là những nước sản xuất cao su tự nhiên hàng đầu chiếm hơn 80% nguồn cung và Việt Nam trong năm 2014 đã vượt lên trở thành quốc gia sản xuất cao su tự nhiên thứ 3 thế giới với sản lượng năm nay dự tính khoảng 1 triệu tấn. 14
3.1.2 Đặc điểm nước thải chế biến cao su [5] Nước thải chế biến cao su có pH trong khoảng 4,2 –5,2 do việc sử dụng acid để làm đông tụ mủ cao su. Hơn 90% chất thải rắn trong nước thải cao su là chất rắn bay hơi. Phần lớn các chất này ở dạng hoà tan, còn ở dạng lơ lửng chủ yếu là những hạt cao su còn sót lại sau quá trình đông tụ. Hàm lượng Nitơ hữu cơ thường không cao lắm và có nguồn gốc từ protein trong mủ cao su, trong khi hàm lượng Nitơ dạng amonia là rất cao, do việc sử dụng amoni để chống đông tụ trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ mủ cao su. Đặc trưng cơ bản của các nhà máy chế biến cao su đó là sự phát sinh mùi. Mùi hôi thối sinh ra do men phân hủy protein trong môi trường acid. Chúng tạo thành nhiều chất khí khác nhau: NH 3, CH3COOH, H2S, CO2, CH4… Tóm lại nước thải chế biến cao su thuộc loại có tính chất ô nhiễm nặng, vì vậy cần phải có qui trình xử lí hợp lí để có thể tái sử dụng nước thải làm nước tưới tiêu. 3.2 Tái sử dụng nước thải chế biến cao su ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên 3.2.1 Nguồn gốc và đặc tính dòng thải của công nghiệp chế biến cao su [8] Hiện nay, diện tích trồng cây cao su đang phát triển mạnh, lợi ích kinh tế từ việc trồng cây cao su đang làm thay đổi bộ mặt kinh tế nhiều nơi, nhất là ở các tỉnh cón thế mạnh về đất trồng cây công nghiệp như vùng Đông Nam Bộ, Tây Nguyên. Song song với việc phát triển nhanh chóng diện tích cây cao su là việc hình thành nhiều nhà máy sản xuất mủ cao su. 15
Sản xuất mủ cao su sinh ra rất nhiều nước thải từ các công đoạn sản xuất từ quá trình sản xuất mủ skim, mủ khối và từ việc rửa thiết bị sản xuất. Dưới đây là một ví dụ về thành phần hóa học và đặc tính ô nhiễm của nước thải chế biến mủ cao su vùng Đông Nam Bộ, Tây nguyên được thể hiện trong Bảng và Error: Reference source not found. Bảng : Thành phần hóa học của nước thải chế biến cao su [5] Chỉ tiêu Loại sản phẩm Mủ tươi Mủ đông Cao su tờ Cao su ly tâm N hữu cơ 20,2 8,1 40,4 139 N-NH3 75,5 40,6 110 426 N-NO3 Vết Vết Vết Vết N-NO2 - - - - P-PO4 26,6 12,3 38 48 Al Vết Vết Vết Vết Sulphide 22,1 10,3 21,2 35 Ca 2,7 4,1 4,7 7,1 Cu Vết Vết Vết Vết Fe 2,3 2,3 2,6 3,6 K 42,5 48 45 61 Mg 11,7 8,8 15,1 25,9 Mn Vết Vết Vết Vết Zn - - - - Bảng : Đặc tính ô nhiễm của nước thải chế biến cao su [5] Chỉ tiêu Loại sản phẩm Mủ tươi Mủ đông Cao su tờ Cao su ly tâm pH 5,2 5,9 5,1 4,2 16
COD 3540 2720 4350 6212 BOD 2020 1594 2514 4010 TSS 114 67 80 122 Tổng N 95,7 48,7 150,4 565 Amoni (tính theo 75,5 40,6 110 426 N) 3.2.2 Quy trình xử lý nước thải chế biến cao su [9] 17
18
1.1.1 Thuyết minh và đánh giá sơ đồ công nghệ nước thải 3.2.2.1 Thuyết minh sơ đồ công nghệ [9] Nước thải chế biến mủ cao su được phân thành 2 loại và chảy vào hai bể là bể gạt mủ tạp và bể gạt mủ kem. Sau đó, nước thải từ 2 bể chảy vào bể trộn qua song chắn rác tinh nhằm giữ lại các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn. Bể trộn có tác dụng trộn đều 2 loại nước thải trước khi chảy vào bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ các chất bẩn có trong nước thải cho các công trình xử lý phía sau. Nước thải trong bể điều hòa được trộn đều bằng khí từ hệ thống cung cấp, đồng thời phân hủy ít lượng chất bẩn (từ 5-10% COD). Từ bể điều hòa, nước thải được bơm lên bể keo tụ tạo bông, tại bể này, phèn sẽ được bơm định lượng vào nhằm tạo phản ứng, xảy ra quá trình keo tụ, liên kết các hạt chất bẩn thành dạng huyền phù, tiếp theo hóa chất polymer được châm vào, các bông cặn hình thành sẽ liên kết với nhau thành khối lớn hơn nổi lên trên mặt nước. Sau bể keo tụ tạo bông, nước thải chảy vào bể tuyển nổi, nước thải tại đây được trộn chung với khí từ dưới lên tạo thành hỗn hợp, nước nổi từ dưới lên, tách cách bông cặn từ quá trình tạo bông, giảm lượng chất hữu cơ, tạo hiệu quà cho các quá trình sau. Sau tuyển nổi, nước thải được bơm định lượng vào tháp khử Nitơ nhằm giảm bớt lượng Nitơ. Từ Tháp khử Nitơ, nước thải sẽ được dẫn qua trình xử lý sinh học tiếp theo là bể Biochip MBBR. Tại đây có các giá thể động với diện tích bề mặt rất lớn do đó làm tăng nồng độ bùn trong bể. Hỗn hợp bùn nước và giá thể được xáo trộn đều bằng hệ thống phân phối khí từ máy thổi khí. Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt. Những giá thể này được thiết kế 19
với bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofim dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lững trong nước. Nước thải sau khi qua bể MBBR sẽ có nồng độ BOD giảm thất hơn 500 mg/l đảm bảo an toàn và ổn định khi vào Mương oxy hóa. Tại đây, các chất hữu cơ còn lại trong nước thải sẽ được xử lý triệt để. Máy khuấy trộn được vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động. Trong điều kiện làm thoán kéo dài, quần thể vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở trạng thái lơ lửng (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ đơn giản như CO2 và nước…theo phản ứng sau: Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí → H2O + CO2 + sinh khối mới + … Nước thải sau khi ra khỏi mương oxy hóa sẽ chảy qua bể lắng. Tại đây, xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn ( vi sinh vật). Phần bùn lắng này chủ yếu là vi sinh vật trôi ra từ mương oxy hóa. Phần bùn sau khi lắng được bơm tuần hoàn về mương oxy hóa nhằm duy trì nồng độ vi sinh vật hoạt động. Phần nước trong sau khi qua bể lắng sẽ chảy qua bể khử trùng, hóa chất khử trùng (dung dịch Chlorine) được bơm hóa chất bơm đồng thời vào bể để xử lý triệt để các vi trùng gây bệnh như E.Coli, Coliform,… Nước thải sau khi qua bể khử trùng đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên QCVN 01:2008/BTNMT, cột B và được xả ra nguồn tiếp nhận. 3.2.2.2 Nhận xét, giải thích Hệ thống xử lý nước thải chế biến cao su vùng Đông Nam Bộ, Tây Nguyên sử dụng hai bể thu gom dòng thải mủ cao su riêng biệt là mủ tạp và mủ kem. Sở dĩ như vậy là do mủ kem có đặc tính mịn, không chứa 20