Tiểu luạn Phương pháp luận nghiên cứu khoa học - Công nghệ Bioreactor sông Tô Lịch PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THĂNG LONGTIỂU LUẬN CUỐI HỌC KỲĐỀ TÀI: Ứng dụng công nghệ Bio-Reactor trong xử lýnước thải tại sông Tô Lịch, Hà Nội ( Tháng 5-8/2019)Giáo viên hướng dẫn: Ths. Hồ Xuân NgọcNhóm sinh viên thực hiện: A32378 Đỗ Quốc ViệtA33439 Mai Hồng NgọcA34107 Bùi Kim ChiA33125 Nguyễn Thị Hồng HạnhHà N...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THĂNG LONG

TIỂU LUẬN CUỐI HỌC KỲ

ĐỀ TÀI: Ứng dụng công nghệ Bio-Reactor trong xử lý nước thải tại sông Tô Lịch, Hà Nội ( Tháng 5-8/2019)

Giáo viên hướng dẫn:

Ths. Hồ Xuân Ngọc

Nhóm sinh viên thực hiện:

A32378

Đỗ Quốc Việt

A33439

Mai Hồng Ngọc

A34107

Bùi Kim Chi

A33125

Nguyễn Thị Hồng Hạnh

Hà Nội, tháng 7 năm 2020

DANH SÁCH SINH VIÊN THỰC HIỆN TIỂU LUẬN

TT

MSV

Họ và tên

Phần nội dung đã

Trang

thực hiện 1

A33439

Mai Hồng Ngọc

Phần mở đầu (5 ý đầu)

Điểm

Điểm

Điểm

GV1

GV2

Trung bình

1-3, 11-14

+ chương 2 2

A34107

Bùi Kim Chi

Phần mở đầu (còn lại)

3 - 10

+ Chương 1 (ý 2,3,4) 3

A32378

Đỗ Quốc Việt

Khái niệm (Chương 1) + Mô tả phương pháp nghiên cứu (chương 3)

4

A33125

6, 15-19,

+ khuyến nghị

25 - 26

Nguyễn Thị

Chương 3 (phần còn

20-26

Hồng Hạnh

lại) + kết luận

Giảng viên chấm 1

Giảng viên chấm 2

Ts. Vũ Thị Thanh Nhàn

Ths. Hồ Xuân Ngọc

PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 1.

Lý do lựa chọn đề tài......................................................................................... 1

2.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu: .......................................................................... 2

3.

Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................... 2

4.

Đối tượng nghiên cứu: ...................................................................................... 3

5.

Khách thể nghiên cứu ....................................................................................... 3

6.

Câu hỏi nghiên cứu: .......................................................................................... 3

7.

Phạm vi nghiên cứu: ......................................................................................... 3

8.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu: ................................... 4 8.1. Ý nghĩa khoa học của nghiên cứu: .................................................................. 4 8.2. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu: ................................................................... 4

9.

Phương pháp trong nghiên cứu để thu thập thông tin: ...................................... 4 9.1. Phương pháp định tính: 3 người kỹ sư của Nhật Bản ..................................... 4 9.2. Phương pháp định lượng: 200 người dân sinh sống xung quanh khu vực Quan Hoa, Hoàng Quốc Việt.................................................................................. 4

10.

Cấu trúc của đề tài nghiên cứu: ......................................................................... 5

PHẦN NỘI DUNG ......................................................................................................... 6 CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .... 6 1.

Khái niệm nghiên cứu ....................................................................................... 6 1.2. Khái niệm công nghệ sinh học (Bio-technology)............................................. 6 1.2. Khái niệm Bio-Reactor .................................................................................... 6

2.

Hướng tiếp cận nghiên cứu ............................................................................... 7

3.

Các lý thuyết vận dụng trong khóa luận/luận văn ............................................ 8 3.1. Lý thuyết môi trường nước .............................................................................. 8 3.2. Lý thuyết công nghệ Bio-Reactor .................................................................... 9

4.

Chính sách pháp luật của Nhà nước liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu .... 10

CHƯƠNG II. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ........................................................................................................................... 11 1.

Giới thiệu địa bàn nghiên cứu ......................................................................... 11

2. Đánh giá thực trạng vấn đề nghiên cứu – các yếu tố tác động ............................. 12 2.1.Thực trạng sông Tô Lịch hiện nay .................................................................. 12 2.2.Công nghệ sinh học Bio-Reactor hiện nay ..................................................... 14 CHƯƠNG III. TRÌNH BÀY PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ KIẾN ............................................................................................................................. 15 1.Mô tả phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 15 1.1. Phân tích, nghiên cứu tài liệu ........................................................................ 15 1.2. Quan sát, điều tra, khảo sát thực tế ............................................................... 18 1.3. Thống kê toán học ......................................................................................... 19 2.

Dự kiến các hoạt động thu thập thông tin sẽ triển khai .................................. 20

3.

Dự đoán kết quả thu thập được sau nghiên cứu .............................................. 22

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................................... 25 1.

Kết luận ........................................................................................................... 25

2.

Khuyến nghị .................................................................................................... 25

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 27

PHẦN MỞ ĐẦU 1.

Lý do lựa chọn đề tài

Môi trường xung quanh chúng ta có mối quan hệ mật thiết, gắn bó song song đối với sự tồn tại cũng như phát triển của không chỉ riêng với loài người mà còn đối với hàng ngàn các loài sinh vật khác. Vì vậy, bảo vệ môi trường đang là mối quan tâm mang tính toàn cầu, đã và đang trở thành một trong những vấn đề được quan tâm nhất và cũng là một trong những thách thức lớn nhất của nhân loại. Hoạt động bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay không chỉ là đòi hỏi cấp thiết đối với bất kỳ một khu vực, một quốc gia nào mà nó còn là nhiệm vụ chung đối với toàn nhân loại. Cùng với sự bùng nổ dân số mạnh mẽ trong những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm môi trường sinh thái do các hoạt động sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt phục vụ cho cuộc sống của con người đang đe dọa trực tiếp đến sự phát triển, tồn tại của loài người trong hiện tại cũng như đối với các thế hệ tương lai. Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy được môi trường đang bị ô nhiễm một cách trầm trọng dẫn tới việc biến đổi khí hậu, thời tiết khắc nghiệt hơn, những cơn mưa axit, băng tan ở hai cực dẫn tới việc nước biển dâng và hiện tượng sa mạc hóa. Theo những nghiên cứu của các nhà khoa học trên toàn thế giới, trái đất chúng ta hiện nay đang nóng tới hơn 40 C so với kỷ o

băng hà gần đây nhất là khoảng 13.000 năm trước. Dự báo trong 100 năm trở lại đây, nhiệt độ sẽ tăng từ 0.6-0.8 C và thậm chí trong 100 năm tới mức biên độ nhiệt cao o

nhất sẽ tăng khoảng 1.4-5.8 C. Hiện tại, một số loài động vật do không kịp thích nghi o

với sự thay đổi đột ngột của môi trường cũng như bị phá hủy môi trường sống nên đã dẫn tới tuyệt chủng. Để có thể bảo vệ cũng như duy trì sự tồn tài của nhân loại cũng như các sinh vật sống khác, chúng ta cần tìm ra được phương án tối ưu nhất cho nhiệm vụ chung của nhân loại – Bảo vệ môi trường. Mặc dù có rất nhiều phương thức để hạn chế sự ảnh hưởng của con người đối với môi trường nhưng, theo ý kiến cá nhân, nhóm chúng tôi tin rằng sử dụng công nghệ sinh học sẽ là một cách tối ưu nhất, thân thiện với môi trường và sẽ đạt được năng suất, hiệu quả vượt trội hơn so với các phương thức khác hiện nay. Trang 1

Chính vì những lý do trên, nhóm chúng tôi lựa chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc bảo vệ môi trường” làm đề tài nghiên cứu môn Phương pháp luận nghiên cứu khoa học.

2.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu:

Sông Tô Lịch có chiều dài khoảng 14 km, chảy qua địa phận 6 quận, huyện: Ba Đình, Cầu Giấy, Đống Đa, Thanh Xuân, Hoàng Mai, Thanh Trì. Sông Tô Lịch cùng với sông Kim Ngưu, sông Lừ và sông Sét đã tạo nên hệ thống tiêu thoát nước chính của TP. Hà Nội. Tuy nhiên, từ nhiều năm nay, dưới sức ép của quá trình đô thị hóa, quy hoạch xây dựng không đồng bộ cùng với sự thiếu ý thức của người dân sống ven sông đã làm cho diện tích sông bị thu hẹp, hành lang bảo vệ bị lấn chiếm ở nhiều đoạn, chất lượng nước sông bị ô nhiễm nghiêm trọng. Bằng phương pháp nghiên cứu quan sát khoa học, Sở Tài nguyên và Môi trường Hà nội thống kê được hiện nay trung bình mỗi ngày đêm, sông Tô Lịch phải tiếp nhận khoảng 150.000 m³ nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt đổ trực tiếp ra dòng sông thông qua hơn 300 cống xả thải. Kết quả quan trắc nước sông Tô Lịch của Trung tâm Quan trắc và phân tích tài nguyên môi trường - Sở TN&MT Hà Nội tiến hành năm 2013 cho thấy: Lượng oxy hòa tan (DO) thấp hơn 2 lần so với tiêu chuẩn; Lượng oxy hóa học trong nước (COD), oxy sinh học trong nước (BOD5), khuẩn coliform trong nước, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), tổng dầu, mỡ, hàm lượng amoni (NH4+)… đều vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Nước sông chuyển thành màu đen, có váng, cặn lắng và mùi hôi. Đặc biệt, mức độ ô nhiễm trầm trọng về cuối nguồn.

3.

Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

-

Mục đích nghiên cứu: Hiệu quả khi ứng dụng công nghệ Bio-Reactor vào xử lý

nước thải, qua đó đưa ra biện pháp nâng cao hiệu quả của công nghệ trên. -

Nhiệm vụ nghiên cứu:



Nghiên cứu hiệu suất thực tế của công nghệ Bio-Reactor.



Đưa ra một số kiến nghị nhằm cải thiện hiệu suất của công nghệ Bio-Reactor. Trang 2

4.

Đối tượng nghiên cứu:

Ứng dụng công nghệ Bio-Reactor 5.

Khách thể nghiên cứu

-

Kỹ sư (định tính): 5 người

-

Người dân (định lượng): 200 người tại khu vực Hoàng Quốc Việt – Quan Hoa

và 1000 người trên mạng xã hội 6.

Câu hỏi nghiên cứu:

Câu hỏi nghiên cứu 1: Công nghệ sinh học Bio-Reactor có hiệu quả trong việc xử lý nước thải tại các dòng sông, hồ ô nhiễm như thế nào? Câu hỏi nghiên cứu 2: Ô nhiễm nguồn nước tại sông Tô Lịch hiện tại như thế nào? Câu hỏi nghiên cứu 3: Làm gì để nâng cao hiệu suất bên cạnh ứng dụng BioReactor? Giả thuyết nghiên cứu: Giả thuyết nghiên cứu 1: Hiệu quả của công nghệ Bio-reactor tại một số nước Châu Á Giả thuyết nghiên cứu 2: Tình trạng ô nhiễm nặng nề, gây mùi hôi thối cho cư dân xung quanh sông Tô Lịch Giả thuyết nghiên cứu 3: Các đề xuất giúp cải thiện sự hiệu quả của công nghệ BioReactor 7.

Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu về thời gian: 3 tháng (giữa tháng 5 – giữa tháng 8/2019) Phạm vi nghiên cứu về không gian: một phần sông Tô Lịch, khu vực đường Hoàng Quốc Việt.

Trang 3

8.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu:

8.1.

Ý nghĩa khoa học của nghiên cứu:

Công nghệ Bioreactor của Nhật Bản đã thành công và được công nhận tại rất nhiều quốc gia, có thể kể đến như: Hoa Kỳ, Trung Quốc, Malaysia, Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan và Lào. Bioreactor đã được cấp bằng sáng chế Nhật Bản và cũng được Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên hiệp quốc (United Nations Industrial Development Organization, UNIDO) công nhận. Chính vì vậy, nghiên cứu trên sẽ chỉ ra những mặt ưu, nhược điểm cũng như những đề xuất để nâng cao hiệu suất xử lý vấn đề ô nhiễm nguồn nước bên cạnh việc sử dụng công nghệ Bioreactor nhằm tạo ra hiệu quả cao nhất. 8.2.

Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu:

Công nghệ Bioreactor trực tiếp giải quyết một vấn đề nan giải không chỉ đối với người dân Hà Nội mà còn rất nhiều các đô thị, các quốc gia trên Thế giới nơi đang phải oằn mình chống lại các hậu quả do sự phát triển, gia tăng chóng mặt của dân số cũng như các hoạt động sản xuất, sinh hoạt. Dựa trên kết quả nghiên cứu chúng ta sẽ đánh giá được độ ổn định cũng như hiệu quả thực tế của Bioreactor tại khu vực sông Tô Lịch, Hà Nội. Không chỉ như vậy, kết quả của cuộc nghiên cứu sẽ được sử dụng làm định hướng hoặc tài liệu tham khảo cho các hoạt động xử lý nguồn nước ô nhiễm trong tương lai.

9.

Phương pháp trong nghiên cứu để thu thập thông tin:

9.1. Phương pháp định tính: 3 người kỹ sư của Nhật Bản 9.2. Phương pháp định lượng: 200 người dân sinh sống xung quanh khu vực Quan Hoa, Hoàng Quốc Việt Trong 2000 người dân sinh sống xung quanh khu vực sông Tô Lịch, đoạn Quan Hoa, Hoàng Quốc Việt có danh sách xếp theo độ tuổi từ 18-40, chọn 200 người tham gia khảo sát về mức độ ô nhiễm tại sông Tô Lịch 1.

Xác định: N=2000, n=200 Trang 4

2.

Bước nhảy: k= N/n = 2000/200 = 10

3.

Khoảng cách chọn mẫu số ngẫu nhiên: a =< 10, chọn 10

4.

Chọn các phần tử thứ a, a+k, a+2k, … a+(n-1)k trong khung lấy mẫu

Vậy mẫu sẽ là người dân có số thứ tự 10,20,30...2000 trong khung lấy mẫu Phương pháp thu thập thông tin: Thiết kế bảng hỏi chi tiết về thực trạng ô nhiễm tại khu vực sông Tô Lịch, nguyên nhân gây ra ô nhiễm nguồn nước sông Tô Lịch và ảnh hưởng của việc ô nhiễm nguồn nước đối với hoạt động sinh hoạt hằng ngày của người dân xung quanh. Số lượng câu hỏi từ 15-20 câu, thời gian hỏi 5-7 phút. 10.

Cấu trúc của đề tài nghiên cứu:

Đề tài: Ứng dụng công nghệ Bio-Reactor trong xử lý nước thải tại sông Tô Lịch, Hà Nội ( Tháng 5-8/2019) Tiểu luận gồm 30 trang cùng phụ lục. Ngoài phần mở đầu và kết thúc, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài được kết cấu thành 3 mục như sau: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu. Chương 2: Thực trạng vấn đề nghiên cứu. Chương 3: Trình bày phương pháp và kết quả nghiên cứu.

Trang 5

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm nghiên cứu 1.2.

Khái niệm công nghệ sinh học (Bio-technology)

Công nghệ sinh học là thuật ngữ được kết hợp bởi 2 từ: sinh học (Bio) có nghĩa là sự sống, công nghệ (technology) là kỹ thuật sử dụng để tạo ra những quy trình mới hoặc sản phẩm mới. Như vậy, công nghệ sinh học có thể được hiểu theo nghĩa rộng là sử dụng các kỹ thuật để khai thác những tế bào sống và các phân tử sinh học (như DNA và protein) vào nhiều mặt của đời sống xã hội góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống. Khác với tên gọi, công nghệ sinh học không phải là một công nghệ đơn lẻ mà là một tập hợp các công nghệ. Ở Việt Nam, các văn bản liên quan đã chỉ rõ: “Công nghệ sinh học là một lĩnh vực công nghệ cao dựa trên nền tảng khoa học về sự sống, kết hợp với quy trình và thiết bị kỹ thuật nhằm tạo ra các công nghệ khai thác các hoạt động sống của vi sinh vật, tế bào thực vật và động vật để sản xuất ở quy mô công nghiệp các sản phẩm sinh học có chất lượng cao, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường” (1,2).

1.2.

Khái niệm Bio-Reactor

Bio-Reactor là sự kết hợp giữa vi sinh trong bể bùn hoạt tính lơ lửng và công nghệ màng lọc sợi rỗng trong xử lý nước thải, hàm lượng bùn trong bể sinh học sẽ được giữ lại thông qua cơ chế vi lọc của màng, nhờ kích thước nhỏ (µm) nên nước thải sau khi ra khỏi màng có chất lượng rất tốt. Đây là một công nghệ đã xuất hiện từ những năm cuối 1970 tại Bắc Mỹ, và tới những năm đầu 1980 đã được Nhật Bạn áp dụng, kế thừa cũng như phát triển hệ thống xử lý nước thải này. (3) (13)

Trang 6

Hình 1 Nguyên lý hoạt động của công nghệ xử lý nước thải Bio-reactor

2. Hướng tiếp cận nghiên cứu Nhiều năm qua sông Tô Lịch luôn được coi là dòng sông “chết” với mức độ ô nhiễm nghiêm trọng. Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tình trạng ô nhiễm đó là do nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp xả trực tiếp ra đây. Để nhằm hồi sinh sông Tô Lịch, nhóm đã tiếp cận nghiên cứu theo hai cách: -

Ứng dụng công nghệ sục khí nano. Khi ứng dụng công nghệ này sẽ khuyếch

tán các bọt khí micro/nan trong nước dưới dạng siêu bão hòa, làm tăng hàm lượng ôxy hòa tan trong khu vực nước xử lý. Qua đó, các vi khuẩn hiếu khí sẽ được kích hoạt và các quá trình chuyển hóa tự nhiên sẽ được tăng nhanh nhất. Kết quả chuỗi dinh dưỡng được cải thiện trong thời gian ngắn, cải thiện được chất lượng nước. Bọt khí micro/nano tồn tại ở môi trường nước trong thời gian dài hơn dạng bọt khí thông thường, vì vật có thể cung cấp ô-xy trong cả khu vực rộng lớn. Công nghệ sục khí nano sẽ giúp phân hủy các chất ô nhiễm trong nước. Bọt khí nano sẽ oxy hóa các thành phần tế bào của vi khuẩn khiến chúng bị phân hủy nhanh chóng. Bùn đáy sẽ bị phân hủy phóng thích nước và khí carbonic, CO2. -

Ứng dụng công nghệ Bio-reactor. Bioreactor là chất phản ứng sinh học, khi

hiện diện trong môi trường nước, sẽ kích thích phát triển vi sinh vật có ích,và ức chế hay giảm mạch các vi sinh vật có hại, gây ô nhiễm nước. Bioreactor sẽ phân hủy các chất bẩn tồn tại trong nước, làm giảm các chất ô nhiễm hữu cơ, hợp chất chứa nito, chất rắn lửng lơ, màu và mùi nước,… Công nghệ này thúc đẩy quá trình tự làm sạch của môi trường thông qua việc phát huy tối đa năng lực phân giải các chất bẩn, độc hại của các vi sinh vật có lợi sẵn trong môi trường.

Trang 7

3. Các lý thuyết vận dụng trong khóa luận/luận văn 3.1. Lý thuyết môi trường nước Gồm các chỉ tiêu vật lý: -

Màu sắc: Nước sạch không màu. Nước có màu là biểu hiện nước bị ô nhiễm.

Nếu bề dày của nước lớn ta có cảm giác nước có màu xanh nhẹ đó là do nước hấp thụ chọn lọc một số bước sóng nhất định của ánh sáng mặt trời. Nước có màu xanh đậm chứng tỏ trong nước có các chất phú dưỡng hoặc các thực vật nổi phát triển quá mức và sản phẩm phân hủy của thực vật đã chết. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ sẽ làm xuất hiện acid humichoaf tan làm nước có màu vàng. Nước thải của các nhà máy, công xưởng, lò mổ có nhiều màu sắc khác nhau. Màu do hóa chất gây nên rất độc với sinh vật trong nước. Cường độ màu của nước thường xác định bằng phương pháp so màu sau khi đã lọc bỏ các chất vẩn đục. -

Mùi vị: Nước sạch không mùi, không vị. Nếu nước có mùi vị khó chịu là triệu

chứng nước bị ô nhiễm. Mùi vị trong nước gây ra do 2 nguyên nhân chủ yếu: Do các sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước; Do nước thải có chứa những chất khác nhau, màu mùi vị của nước đặc trưng cho từng loại. Mùi của nước được xác định theo cường độ tương đói quy ước, ví dụ nếu mẫu nước có mùi nhẹ và pha loãng bằng nước sạch đến thể tích bằng 1:1; mà mùi biến mất thì chỉ số ngưỡng có mùi (ton) bằng 1, còn nếu pha loãng gấp đôi mùi mới biến mất thì chỉ số mùi bằng 2. Nếu pha loãng gấp 4,5,6… mùi mới biến mất thì chỉ số ngưỡng mùi tương ứng là 4,5,6… -

Độ đục: Nước tự nhiên thường bị vẩn đục do những hạt keo lơ lửng trong

nước, các hạt keo này có thể là mùn, vi sinh vật, sét. Nước đục làm giảm sự chiếu sáng của ánh mặt trời qua nước. Độ đục của nước được xác ...