Luận văn Đánh giá chi phí - Hiệu quả của giải pháp tận dụng bụi bông và vỏ ngao để chế tạo vật liệt xử lý môi trường

Nội dung tài liệu: Luận văn Đánh giá chi phí - Hiệu quả của giải pháp tận dụng bụi bông và vỏ ngao để chế tạo vật liệt xử lý môi trường

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIấN CỨU TÀI NGUYấN VÀ MễI TRƯỜNG --------***-------- HỒ THỊ HềA Đánh giá chi phí – hiệu quả của giải pháp tận dụng bụi bông và vỏ ngao để chế tạo vật liệu xử lý môi tr•ờng LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MễI TRƯỜNG Hà Nội - 2007
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIấN CỨU TÀI NGUYấN VÀ MễI TRƯỜNG --------***-------- HỒ THỊ HềA Đánh giá chi phí – hiệu quả của giải pháp tận dụng bụi bông và vỏ ngao để chế tạo vật liệu xử lý môi tr•ờng Chuyờn ngành: Mụi trường trong phỏt triển bền vững (Chương trỡnh đào tạo thớ điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MễI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN THỊ HÀ Hà Nội - 2007 2
3. LỜI CẢM ƠN Trong quỏ trỡnh hoàn thành Luận văn này, tụi đó nhận được sự giỳp đỡ tận tỡnh và qỳy bỏu của cỏc cơ quan và cỏ nhõn. Nhõn dịp này, tụi xin bày tỏ lũng biết ơn sõu sắc đến: TS. Nguyễn Thị Hà - người trực tiếp hướng dẫn, truyền thụ những kiến thức và kinh nghiệm trong nghiờn cứu khoa học cho tụi. Tập thể cỏn bộ Trung tõm Nghiờn cứu Nghiờn cứu Tài nguyờn và Mụi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tập thể cỏn bộ Phũng Phõn tớch Mụi trường – Khoa Mụi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiờn đó tạo điều kiện thuận lợi cho tụi trong việc nghiờn cứu hoàn thành đề tài. Nhúm cỏn bộ, sinh viờn thực hiện đề tài QG-07- 19 về sự hỗ trợ kinh phớ và phối hợp trong quỏ trỡnh thực hiện đề tài. Cuối cựng tụi xin cảm ơn những người thõn và bạn bố đó động viờn, giỳp đỡ tụi trong thời gian qua. Hà Nội, ngà y tháng năm 2007 Học viên Hồ Thị Hoà 3
4. LỜI CAM ĐOAN “Tôi xin cam đoan nội dung luận văn đã viết là do bản thân thực hiện, không sao chép, cắt ghép các tài liệu, chuyên đề hoặc luận văn của ng•ời khác. Các kết quả ch•a đ•ợc công bố trên bất kỳ tài liệu nào. Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.” Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Học viên Hồ Thị Hòa 4
5. Danh mục chữ viết tắt Acf Vải cacbon hoạt tính (Activated carbon fabric cloth) atfac Cacbon hoạt tính có chi phí thấp đ•ợc chế tạo từ vỏ dừa Atsac Cacbon hoạt tính đ•ợc chế tạo từ vỏ dừa qua xử lý bằng axit btcn Bùn thải công nghiệp cac Cacbon hoạt tính cba Phân tích chi phí lợi ích (Cost Benefit Analysis) cbba Tro đáy (Coal - based bottom ash) cea Phân tích chi phí hiệu quả (Cost Effective Analysis) scs Than vỏ dừa ctnh Chất thải nguy hại gac Cacbon hoạt tính dạng hột (Granular activated carbon) irr Tỷ suất lợi nhuận nội bộ (Internal rate of return) jpw Chất thải từ quá trình chế biến đay npv Giá trị hiện tại ròng (Net Present Value) pac Cacbon hoạt tính dạng bột (Powdered activated carbon) pb Vỏ cây thông (Pipe bark) rbf Công nghệ lọc phản ứng (Reactive bed filter) rscc Cacbon hoạt tính từ vỏ cây cao su wmpi Nhiệt phân rác thải từ ngành công nghiệp giấy (Waste material from paper industry) 5
6. mụC LụC ch•ơng 1- tổng quan tài liệu .................................................................................3 1.1. Ph•ơng pháp phân tích chi phí - hiệu quả .................................................3 1.1.1. Tổng quan về ph•ơng pháp phân tích chi phí - hiệu quả.......................3 1.1.2. Các b•ớc phân tích chi phí -hiệu quả.......................................................5 1.2. Tận dụng vật liệu thải trên Thế giới và Việt Nam......................................9 1.2.1. Tận dụng vật liệu thải trên thế giới..........................................................9 1.2.2. Tận dụng vật liệu thải ở Việt Nam .........................................................22 1.2.3. Sử dụng vỏ ngao hấp phụ kim loại nặng trong n•ớc............................26 1.2.4. Hấp phụ màu bằng than hoạt tính..........................................................28 Ch•ơng 2 - Đối t•ợng và ph•ơng pháp nghiên cứu..................................30 2.1. Đối t•ợng nghiên cứu..................................................................................30 2.1.1. Vật liệu thải tận dụng..............................................................................30 2.1.2. Mẫu n•ớc nghiên cứu...............................................................................35 2.2. Ph•ơng pháp nghiên cứu............................................................................35 2.2.1. Thu thập và tổng quan, phân tích tài liệu..............................................35 2.2.2. Ph•ơng pháp khảo sát thực địa..............................................................35 2.2.3. Ph•ơng pháp nghiên cứu thực nghiệm..................................................35 2.2.4. Ph•ơng pháp phân tích chi phí -hiệu quả..............................................41 6
7. Ch•ơng 3 - Kết quả và thảo luận......................................................................42 3.1. Kết quả xử lý, hoạt hoá vỏ ngao và bụi bông............................................42 3.1.1. Kết quả hoạt hoá vỏ ngao........................................................................42 3.1.2. Kết quả hoạt hoá bụi bông......................................................................43 3.2. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ KLN trong n•ớc của vỏ ngao hoạt hoá...............................................................................................................44 3.2.1. Trong hệ mẻ (hấp phụ tĩnh)....................................................................44 3.2.2. Trong hệ liên tục (hấp phụ động)..........................................................50 3.2.3. Cơ chế của ph•ơng pháp xử lý kim loại nặng trong n•ớc bằng vỏ ngao.................................................................................................................51 3.3. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ màu của bụi bông hoạt hoá......52 3.3.1. Hệ hấp phụ tĩnh (thí nghiệm mẻ có lắc)................................................52 3.3.2. Hệ hấp phụ liên tục (hấp phụ động trên cột)........................................56 3.4. Kết quả phân tích sơ bộ chi phí - hiệu quả của giải pháp tận dụng vật liệu thải..........................................................................................................59 3.4.1. Giải pháp tận dụng vỏ ngao làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng........59 3.4.2. Giải pháp tận dụng bụi bông chế tạo cacbon hoạt hoá làm vật liệu hấp phụ màu.......................................................................................................62 Kết luận và kiến nghị.................................................................................................65 tài liệu tham khảo.......................................................................................................67 phụ lục.................................................................................................................................73 7
8. DANH MụC BảNG Bảng 1. Kết quả khảo sát khả năng hấp thu Cu2+ theo thời gian (CCu2+ đầu vào =20mg/L) .....................................................................................46 Bảng 2- Khảo sát ảnh h•ởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu2+ của 2+ vỏ ngao hoạt hóa (Cu đầu vào =20mg/L; tỉ lệ vật liệu 2g/150ml)...........................47 3+ 3+ Bảng 3. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ As (As đầu vào =10mg/L).........48 3+ Bảng 4. Khảo sát ảnh h•ởng của pH đến khả năng hấp phụ As của 3+ vỏ ngao hoạt hóa (As đầu vào =10mg/L; tỉ lệ vật liệu 2g/150ml)......................49 Bảng 5. Dung tích xử lý tối đa phụ thuộc vào tốc độ dòng (Co=10mg/L; pH = 6,5; d<0,25mm)....................................................................51 Bảng 6. Giá trị mật độ quang (D) của các dung dịch tr•ớc và sau hấp phụ.........52 Bảng 7. Kết quả khảo sát ảnh h•ởng của vật liệu đến hiệu quả hấp phụ (Dđầu vào =1,24; CODđầu vào= 670mg/L, thể tích dung dịch 50ml nồng độ 100mg/L)................55 Bảng 8. ảnh h•ởng của tốc độ dòng đến hiệu quả hấp phụ màu (Dban đầu=1,19; CODban đầu = 658mg/L, pH=7-8)................................................57 Bảng 9. Tính toán sơ bộ về chi phí - hiệu quả của giải pháp công nghệ tận dụng vỏ ngao hấp phụ Cu2+.............................................................................61 Bảng 10. Tính toán sơ bộ về chi phí - hiệu quả của giải pháp công nghệ tận dụng bụi bông.................................................................................................64 8
9. DANH MụC HìNH Hình 1. Hiệu quả hấp phụ màu của bùn than cacbon theo thời gian..................16 Hình 2. ảnh h•ởng của pH lên hiệu suất hấp phụ erythrosine của lông gà.........19 Hình 3. Một số loài ngao .....................................................................................31 Hình 4. Cấu trúc mạng tinh thể của canxi cacbonat............................................32 Hình 5. Than tre hoạt tính...................................................................................33 Hình 6. Vỏ ngao tr•ớc và sau hoạt hoá................................................................42 Hình7. Bụi bông sau khi xử lý bằng axit chuyển thành cacbon hoạt hoá............43 Hình 8. Kết quả khảo sát khả năng hấp thu Cu2+ theo thời gian (CCu2+ đầu vào =20mg/L) .....................................................................................45 Hình 9. Khảo sát ảnh h•ởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu2+ của 2+ vỏ ngao hoạt hóa (Cu đầu vào =20mg/L; tỉ lệ vật liệu 2g/150ml)....................47 3+ 3+ Hình 10.Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ As (As đầu vào =10mg/L).......49 Hình11. Dung tích xử lý tối đa phụ thuộc vào tốc độ dòng (Co=10mg/L; pH = 6,5; d<0,25mm)...................................................................51 Hình 12. ảnh h•ởng của pH đến hiệu quả xử lý COD của cacbon hoạt hoá từ bụi bông............................................................................................ 53 Hình13. Biến thiên mật độ quang D theo thời gian ở nhiệt độ hấp phụ khác nhau (Dban đầu=1,21 ở λ = 597,6nm)................................54 9
10. Hình 14. Kết quả khảo sát ảnh h•ởng của vật liệu đến hiệu quả hấp phụ (Dđầu vào =1,24; CODđầu vào= 670mg/L, thể tích dung dịch 50ml nồng độ 100mg/L)...................56 Hình 15. ảnh h•ởng của tốc độ dòng đến hiệu quả hấp phụ màu (Dban đầu=1,19; CODban đầu = 658mg/L, pH=7-8)..................................................57 Hình 16. Hiệu quả xử lý COD của cacbon hoạt hoá từ bụi bông đối với mẫu n•ớc thải nhuộm thực tế................................................................................................58 10