Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng than cacbon hóa làm giá thể sinh học trong mô hình Bio-toilet nhằm cải thiện môi trường nước ở Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------- HOÀNG LƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN CACBON HOÁ LÀM GIÁ THỂ SINH HỌC TRONG MÔ HÌNH BIO-TOILET NHẰM CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------- HOÀNG LƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN CACBON HOÁ LÀM GIÁ THỂ SINH HỌC TRONG MÔ HÌNH BIO-TOILET NHẰM CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRỊNH VĂN TUYÊN Hà Nội - 2012 2 MỤC LỤC Tr. MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 3 1.1. Tổng quan về công nghệ Bio-toilet khô............................................................... 3 1.1.1. Nguyên lý hoạt động của Bio-toilet khô............................................................... 3 1.1.2. Ưu điểm và nhược điểm của Bio-toilet................................................................. 4 1.1.3. Những ứng dụng của Bio-toilet trên thế giới....................................................... 4 1.1.4. Những nghiên cứu và ứng dụng của Bio-toilet ở Việt Nam................................. 8 1.2. Tổng quan về vật liệu đệm sử dụng trong mô hình Bio-toilet .......................... 10 1.2.1. Phương pháp chế tạo, đặc điểm và nguồn nguyên liệu than tre cacbon hóa....... 13 1.2.2. Đặc điểm than tre cacbon hóa............................................................................. 15 1.2.3. Tiềm năng nguyên liệu tre ở Việt Nam................................................................. 15 1.2.4. Phân tích lựa chọn giá thể sinh học cho công nghệ Bio-toilet khô...................... 17 1.3. Tổng quan các chủng vi sinh phân hủy chất thải hữu cơ.................................. 18 1.3.1. Cơ chế phân giải chất hữu cơ trong tự nhiên bằng vi sinh vật............................ 18 1.3.2. Các nhóm vi sinh vật phân giải hữu cơ trong tự nhiên........................................ 18 1.3.3. Cơ chế phân giải hợp chất cacbon trong tự nhiên bằng vi sinh vật.................... 20 1.3.4. Chế phẩm vi sinh sử dụng trong xử lý hầm cầu và nước thải ở Việt Nam........... 23 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................ 24 2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................ 24 2.1.1. Phân..................................................................................................................... 24 2.1.2. Nước tiểu.............................................................................................................. 24 2.1.3. Giá thể sinh học – than cacbon hóa tre............................................................... 24 2.1.4. Chế phẩm vi sinh BIOMIX1................................................................................. 25 2.2. Các phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 25 2.3. Mô hình thực nghiệm............................................................................................ 28 2.3.1. Cách thức vận hành mô hình thực nghiệm........................................................... 29 2.3.2. Danh mục các dụng cụ thiết bị dùng để tiến hành thực nghiệm.......................... 29 2.3.3. Danh mục các hóa chất dùng để tiến hành thực nghiệm..................................... 30 2.3.4. Phương pháp tiến hành thực nghiệm Bio-toilet theo mẻ...................................... 30 3 2.3.5. Phương pháp tiến hành thực nghiệm Bio-toilet liên tục...................................... 32 2.3.6. Quy hoạch thực nghiệm....................................................................................... 33 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 35 3.1. Kết quả về tính toán, thiết kế mô hình thí nghiệm............................................. 35 3.2. Kết quả thực nghiệm Bio-toilet theo mẻ.............................................................. 37 3.2.1. Xác định pH tối ưu............................................................................................... 37 3.2.2. Xác định độ ẩm tối ưu.......................................................................................... 41 3.2.3. Xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu.............................................................................. 44 3.3. Kết quả thực nghiệm Bio-toilet khô liên tục....................................................... 51 3.4. Kết quả thực nghiệm đo khí ở nhà vệ sinh sinh thái (Bio-toilet)...................... 58 3.5. Cách thức vận hành Bio-toilet khô...................................................................... 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 62 PHỤ LỤC...................................................................................................................... 64 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho phép tôi gửi lời cám ơn chân thành tới TS. Trịnh Văn Tuyên, Viện phó Viện Công nghệ môi trường, Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, người đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi nghiên cứu và thực nghiệm trong thời gian thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy, đặt nền móng tri thức khoa học cho tôi trong hai năm học tập tại trường. Qua đây, tôi cũng xin gửi những lời tri ân, lời cám ơn sâu sắc đến các cô chú, anh chị em đồng nghiệp hướng Công nghệ xử lý ô nhiễm, Viện Công 4 nghệ môi trường đã hỗ trợ và tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi để tôi hoàn thành luận văn của mình. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm tạ, cảm ơn tới hai bên Gia đình nội ngoại, là nơi hậu phương vững chắc đã động viên, khích lệ, sát cánh bên tôi trên những chặng đường nghiên cứu khoa học cũng như cuộc sống hàng ngày của tôi. Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Hoàng Lương DANH MỤC BẢNG TÊN BẢNG Tr. Bảng 1.1. Tính chất vật lý của đá, xỉ làm giá thể sinh học............................................. 11 Bảng 1.2. Tính chất vật lý của chất dẻo, gỗ đỏ làm giá thể sinh học............................. 12 Bảng 2.1. Thành phần hoá học trong nước tiểu............................................................ 24 Bảng 2.2. Bảng công thức phối trộn xác định tối ưu................................................... 30 Bảng 2.3. Bảng công thức phối trộn xác định độ ẩm tối ưu.......................................... 31 Bảng 2.4. Bảng công thức phối trộn xác định tỉ lệ phối trộn tối ưu............................... 32 Bảng 2.5. Bảng công thức phối trộn trong mô hình Bio-toilet liên tục.......................... 33 Bảng 3.1. Vi sinh vật hiếu khí tổng số của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau........ 38 Bảng 3.2. Vi sinh vật kỵ khí tổng số của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau…… 39 Bảng 3.3. Vi sinh vật phân giải xenluloza của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau... 40 Bảng 3.4. Vi sinh vật hiếu khí tổng số của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau…… 41 Bảng 3.5. Vi sinh vật kỵ khí tổng số của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau……… 42 Bảng 3.6. Vi sinh vật phân giải xenluloza của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau... 43 Bảng 3.7. Vi sinh vật hiếu khí tổng số của hỗn hợp tại các thời điểm khác nhau……. 45 5 ... - tailieumienphi.vn