DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
BOD Biochemical Oxygen
Demand
Nhu cầu oxy hóa sinh hóa
BOD
5
Nhu cầu oxy sinh học trong năm
ngày 20
o
C
COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học
CV Coefficient of variation Hệ số biến động
DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan
BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường
LSD Least Significant
Difference
Sai khác nhỏ nhất
QCVN Qui chuẩn Việt Nam
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng
HSSV Học sinh sinh viên
T-P Tổng lân
XLNT Xử lý nước thải
KTX Ký túc xá
VSV Vi sinh vật
UASB Upflow anaerobic sludge
blanket
Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược
qua tầng bùn kỵ khí
EGSB Expanded Granular Sludge
2.4.4 Sơ lược về thực vật và vật liệu lọc trong mô hình 24
PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26
3.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 26
3.3 Nội dung nghiên cứu 26
3.4 Phương pháp nghiên cứu 26
3.4.1 Phương pháp thu nhập số liệu 26
3.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 26
3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 28
3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 29
PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30
4.1 Hiện trạng nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K – Đại học Thái Nguyên 30
4.2 Đánh giá và bàn luận khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình đất ướt 31
4.2.1 Kết quả xử lý BOD5 của mô hình đất ướt 31
4.2.2. Kết quả xử lý COD của mô hình đất ướt 34
4.2.3. Kết quả xử lý NO3- của mô hình đất ướt 35
4.2.4. Kết quả xử lý T – P của mô hình đất ướt 36
4.2.5 Kết quả xử lý TSS của mô hình đất ướt 37
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39
5.1 Kết luận 39
5.2. Kiến nghị 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 41
ii
iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người 5
Bảng 1.2 Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo phương pháp
APHA 5
Bảng 2.1: Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho
phép trong nước thải sinh hoạt 8
đáp ứng nhu cầu tại chỗ về nguồn nhân lực của địa phương trong khu vực,
đặc biệt là các tỉnh miền núi còn nhiều khó khăn về nguồn nhân lực và tạo cơ
hội và điều kiện thuận lợi cho người học, con em các dân tộc thiểu số. Các
trường thành viên của Đại học Thái Nguyên gồm nhiều trường đã thành lập
trên 40 năm, có bề dày truyền thống, có uy tín về chất lượng đào tạo.
Hàng năm, Đại học Thái Nguyên tuyển sinh hàng chục nghìn sinh viên
hệ chính quy và không chính quy. Đại học Thái Nguyên chủ yếu tập trung
phát triển các ngành nghề đào tạo các bậc học từ Đại học trở lên. Đến năm
2011, Đại học tổ chức tuyển sinh trên 150 chuyên ngành nghề đào tạo đại học
với tổng chỉ tiêu đại học chính quy là 12.420 và cao đẳng chính quy là 1.890
chỉ tiêu. Công tác đào tạo sau đại học không ngừng được nâng cao cả về số
lượng và chất lượng. Năm 2011, Đại học Thái Nguyên tuyển sinh cả ở 41
1
chuyên ngành với 1.570 chỉ tiêu, 19 chuyên ngành đào tạo trình độ tiến sĩ với
50 chỉ tiêu; 320 chỉ tiêu đào tạo bác sĩ chuyên khoa, bác sĩ nội trú.
Đại học Thái Nguyên đang đào tạo trên 95.000 HSSV (trong đó có trên
46.568 HSSV chính quy, 3.912 học viên cao học và chuyên khoa, 180 học
viên là nghiên cứu sinh). Trong đó có khoảng 6000 sinh viên được ở trong ký
túc xá thuộc trường thành viên. Khu ký túc xá Đại học Thái Nguyên hiện nay
đang có hơn 4000 sinh viên thuộc các trường thành viên: Đại học Nông Lâm,
Đại học Kinh tế và Quản trị Kinh doanh, Khoa Ngoại Ngữ
Với số lượng sinh viên lớn như vậy cùng với sự phát triển của các dịch
vụ ăn uống, giải trí nên dẫn đến lượng nước thải sinh hoạt ngày càng gia tăng
theo. Có thể ước tính bằng 80% lượng nước cấp.
Nước thải sinh hoạt có chứa các thành phần ô nhiễm chính như BOD
5
,
COD, Nito, Photpho. Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là
không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật
và lượng dư thừa này thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn
Mô hình đất ướt là một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều
kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn
định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo môi trường
của ký túc xá.
3
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Cơ sở khoa học
2.1.1 Cơ sở lý luận
2.1.1.1 Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của
các cộng đồng dân cư: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui
chơi giải trí, cơ quan công sở,…Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng
thường thấy ở nước thải sinh hoạt là BOD
5
, COD, Nitơ và Photphat. Một yếu
tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh
được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân. Vi sinh vật gây bệnh cho
người bao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và run sán.
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
•Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
•Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt
Lượng nước thải sinh hoạt dân cư phụ thuộc vào dân số và đặc điểm của hệ
thống thoát nước. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây
bệnh nguy hiểm. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn,
tùy thuộc vào mức sống và thói quen của người dân, có thể tính bằng 80%
lượng nước cấp.[5]
2.1.1.2 Tính chất nước thải sinh hoạt
BOD
5
mg/l 300 200 100
Oxy hòa tan,mg/l 0 0 0
Tổng nito, mg/l 85 50 25
Nito hữu cơ, mg/l 35 20 10
Nito amoniac, mg/l 50 30 15
Nitrite, mg/l 0.1 0.05 0
Nitrate, mg/l 0.4 0.2 0.1
Clorua, mg/l 175 100 15
Độ kiềm, mgCaCO
3
/l 200 100 50
Chất béo, mg/l 40 20 0
Tổng photpho (theo P), mg/l - 8 -
(Nguồn Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2009)
Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau:
COD = 500 mg/l, BOD
5
= 250 mg/l, SS = 220 mg/l, Photpho = 8 mg/l, Nito
NH
3
và Nito hữu cơ = 40 mg/l, PH = 6,8, TS = 720 mg/l
- Thông số vật lý
* Hàm lượng chất rắn lơ lửng
5
Các chất rắn lơ lửng trong nước (Total) Suspended Solids – ( TSS – SS)
có thể có bản chất là:
- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);
- Các chất hữu cơ không tan;
để oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật.
COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu
cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không
phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.
6
* Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD)
BOD (Biochemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy sinh hóa) là lượng
oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ theo phản ứng:
Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian
Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi
sinh vật sử dụng oxy hòa tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hòa tan cần thiết
cho quá trình phân hủy sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng
của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các
chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật.
* Nitơ và các hợp chất chứa nito
Trong nước mặt cũng như nước ngầm nito tồn tại ở 3 dạng chính là: ion
amoni (NH
4
+
), nitrit (NO
2
-
) và nitrat (NO
3
-). Dưới tác động của nhiều yếu tố
hóa lý và do hoạt động của một số sinh vật các dạng nito này chuyển hóa lẫn
nhau, tích tụ lại trong nước ăn và có độc tính đối với con người. Nếu sử dụng
nước có NO
2
- với hàm lượng vượt mức cho phép kéo dài, trẻ em và phụ nữ có
0
C) mg/l 30
3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50
4 Nitrat (NO
3
-
) mg/l 30
5 Photphat (PO
4
3-
) mg/l 6
2.2 Cơ sở thực tiễn
2.2.1 Hiện trạng nước thải sinh hoạt ở Việt Nam
Quá trình đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra rất nhanh. Những đô thị lớn tại
Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng bị ô nhiễm nước rất nặng nề.
Đô thị ngày càng phình ra tại Việt nam, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển
không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại Việt Nam
vô cùng thô sơ. Vì hệ thống cống rãnh thoát nước còn trong tình trạng thô sơ,
không hợp lý cũng như không theo kịp đà phát triển dân số nhanh như trường
hợp ở các thành phố ở Việt Nam như Hà Nội, Sài Gòn, Hải Phòng, Nha
Trang, Đà Nẵng, Cần Thơ…, việc giải quyết và xử lý nước thải này hầu như
không thực hiện được. Nước thải sau khi qua mạng lưới cống rãnh được chảy
thẳng vào sông rạch và sau cùng đổ ra biển cả mà không qua giai đoạn xử lý,
độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiêu chuẩn cho
phép, các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; COD; ôxy hòa tan (DO) đều vượt
8
từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần TCCP. Có thể nói rằng người Việt Nam đang làm
ô nhiễm nguồn nước uống chính bằng nước sinh hoạt thải ra hằng ngày.[1]
Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam (VACNE), nước
thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một
Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác phân thành loại thô, trung
bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100
mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm.
Theo hình dạng có thể phân song chắn rác và lưới chắn rác. Song chắn rác có
thể đặt cố định hay di động.
Lắng cát trong xử lý nước thải
Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích
thước từ 0,2 mm đến 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm
khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tánh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các
công trình sinh học phía sau. Bể lắng cát có thể phân thành 2 loại: bể lắng
ngang và bể lắng đứng. Ngoài ra để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi
khí cũng được sử dụng rộng rãi.
Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt qua 0,3 m/s.
Vận tốc này cho phép các hạt cát, các hạt sỏi và các hạt vô cơ khác lắng
xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý công
trình tiếp theo.
Bể lắng xử lý nước thải
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể
lắng đợt 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử
lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng
ngang và bể lắng đứng.
Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận
tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5h. Các bể lắng
ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000 m3/ngày.
10
Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ
dưới lên đến vách tràn với vận tốc từ 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước
trong bể dao động khoảng 45 -120 phút. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng
thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 – 20 %.
Tuyển nổi trong hệ thống xử lý nước thải.
tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ
trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waaks giữa các hạt.
Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa
chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra nhờ chuyển động Brow và do
tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên trong trường hợp phân tán cao, các hạt
duy trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích
điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc
các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ
lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính
bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được
gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết
với các hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và
lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông.
* Phương pháp sinh học
Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn
của vi sinh vật. Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hóa hoặc khử
các hợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ.
Phương pháp này dựa trên hoạt động của các vi sinh vật có khả năng
phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và các chất
khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo từng nhóm vi
khuẩn mà sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình
khác nhau và phụ thuộc vào khả năng tài chính, diện tích đất mà người ta có
thể sử dụng hồ sinh học hay các bể nhân tạo để xử lý.
12
* Vai trò của thực vật trong xử lý nước thải sinh hoạt
Bảng 2.2 Vai trò của thực vật trong xử lý
Các bộ phận của
thực vật
Vai trò trong xử lý
Những mô nổi trên
* Đặc tính vật lý
Sự có mặt của thực vật trong các bãi lọc làm giảm tốc độ dòng chảy tạo
ra điều kiện tốt hơn cho quá trình lắng đọng các chất rắn, giảm nguy cơ sói
mòn và xáo trộn, tăng thời gian tiếp xúc giữa nước và thực vật. Trong Mô
hình đất ướt (hệ thống dòng chảy đứng), thực vật với các chức năng hoạt
động của hệ rễ làm giảm nguy cơ tắc nghẽn dòng chảy trong lớp vật liệu lọc.
Thực vật bao phủ bãi lọc giống như màng sinh học ngăn giữa không khí
ẩm và đất ẩm hoặc bề mặt nước tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa của nhiều thông
số môi trường. Giảm tốc độ gió gần mặt đất hoặc mặt nước làm giảm sự xáo
trộn của các chất lắng. Vì vậy có thể loại bỏ các chất rắn khỏi nước thải bởi
quá trình lắng đọng. Tuy nhiên nhược điểm của việc giảm tốc độ gió gần bề
mặt nước giảm khả năng làm thoáng trong nước.
Các tán lá thực vật ngăn khả năng truyền ánh sáng mặt trời, làm cho quá
trình sinh sôi của tảo dưới tán cây bị chậm lại. Đối với các vùng khí hậu ôn đới
cây có thể giữ cho đất khỏi bị đóng băng khi có tuyết bao phủ vào mùa đông.
* Tạo bề mặt cho các vi sinh vật phát triển
Thân và lá cây cũng như rễ cây và thân rễ của thực vật đóng vai trò như
vật liệu lưu giữ tạo bề mặt dính bám cho sự phát triển của màng sinh học cấu
thành từ các loại tảo quang hợp và các VSV. Những màng sinh học này và các
màng sinh học bám trên bề mặt các vật liệu khác trong hồ bao gồm cả mô thực
vật đã chết, là nơi diễn hầu hết các quá trình xử lý sinh học trong bãi lọc.[9]
* Cung cấp oxy qua rễ cây
Thực vật trong hồ thải oxy qua bộ rễ. Các loài thực vật thân rỗng với hệ
thống khí đối lưu bên trong có nồng độ oxy tích tụ bên trong thân và rễ cây
cao hơn các loài chỉ dựa vào sự trao đổi oxy khuếch tán. Dòng khí đối lưu làm
tăng đáng kể độ dài có khả năng làm thoáng của rễ so với độ dài làm thoáng
theo cơ chế khuếch tán. Vì vậy thực vật thân rỗng với cơ chế dòng khí đối lưu
có tiềm năng giải phóng ra nhiều oxy từ rễ hơn là các loài không có cơ chế
này. Oxy được giải phóng ra từ đầu rễ có tác dụng oxy hóa và khử độc các
chất có hại có trong hệ thân rễ. Ngoài oxy ra, rễ cây cũng thải ra các chất khác
- Ở Na Uy, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm đã được xây dựng để xử lý
nước thải sinh hoạt vào năm 1991. Ngày nay, ở những vùng nông thôn ở Na
Uy, phương pháp này trở nên rất phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt, nhờ
các bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùa đông và với chi
phí thấp.
15
- Ở miền bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để
xử lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý đô thị. Nhìn chung, khử nito là
mục đích chính, mặc dù hiệu quả xử lý TSS và BOD cũng khá cao. Nghiên
cứu của J.L.Andersson, S.Kallner Bastviken và K.S.Tonderski đã đánh giá
hoạt động trong 3 – 8 năm của bốn bãi lọc trồng cây quy mô lớn (diện tích 20
– 28 ha)[2]
- Tại Đan Mạch, hướng dẫn chính thức mới về xử lý nước thải tại chỗ
nước thải sinh hoạt gần đây đã được Bộ Môi Trường Đan Mạch công bố, áp
dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn. Trong hướng dẫn này người
ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho
phép đạt hiệu suất khử BOD tới 95% và nitrat hóa đạt 90%. Hệ thống này có
thể bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách photpho bằng PAC trong bể
phản ứng lắng, cho phép loại bỏ 90% Photpho.
• Nghiên cứu về loại bỏ vi sinh vật trong nước thải
Ở Đức, một chương trình nghiên cứu về mặt vi sinh vật - sự tồn tại và
chết của các mầm bệnh trong nước thải được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu
Hagendorf Ulrich, Diehl Klaus và nhiều người khác trong nhiều năm, trên các
mẫu nước lấy từ ba bãi lọc trồng cây xử lý nước thải đã qua xử lý sơ bộ (bể tự
hoại nhiều ngăn, hồ) và từ nước thải sinh hoạt đã qua xử lý sơ bộ. Nồng độ của
các vi sinh vật chỉ thị hay các mầm bệnh được xác định ở nhiều vị trí và các bậc
của hệ thống xử lý. Với số liệu từ hơn 3600 phân tích vi sinh, so sánh với các số
liệu từ một hệ thống đã vận hành được 18 năm cho phép đưa được cả các yếu tố
vận hành vào trong đánh giá.
Các nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất loại bỏ trung bình của các vi
- Xây dựng mô hình hệ thống Đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải
sinh hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, thành phố Việt Trì do GS.TSKH
Dương Đức Tiến và các cộng sự thực hiện. Kết quả cho thấy chất lượng nước
thải đầu ra sau khi đã được xử lý bằng các biện pháp sinh học mang lại kết
quả tương đối tốt, nước không có mùi hôi, số lượng vi khuẩn coliform giảm đi
rõ rệt, các chỉ số ô nhiễm COD, BOD5 ở dưới ngưỡng cho phép, các chỉ số
NH4+, NO3- rất thấp.
2.3 Một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt.
2.3.1 Quá trình kỵ khí trong UASB
Hệ thống này được nghiên cứu và ứng dụng bởi Gatze Lettinga và các
cộng sự của trường đại học Wageningen ở Hà Lan từ những năm 1970, nó
thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp tới cao
tại các vùng nhiệt đới. Trong quá trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng
chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khí Biogas đáng kể [27].
17
Nc thi c a t di lờn qua lp bựn k khớ l lng dng ht.
Quỏ trỡnh sinh húa din ra khi nc thi tip xỳc vi lp ht bựn ny. Khớ sinh
ra s kộo cỏc bụng bựn lờn l lng trong b to ra s khuy trn u gia bựn
v nc. Khi lờn n nh cỏc bt khớ s va chm vi cỏc tm chn nghiờng,
cỏc bt khớ c giỏi phúng t do cũn bựn c ri xung theo trng lc.
Tm chn c t nghiờng trong vựng tỏch pha tng tit din, tit din
dũng chy tng do ú lm gim tc lng ca pha rn ti vựng ny, bựn
c tớch t trờn b mt tm chn nghiờng khi ln tỏch ra v ri xung
vựng lng.
Ngun: Nguyn Vit Anh, 2007
Hỡnh 1.4. S cu to b UASB
So sỏnh vi cỏc k thut x lý ym khớ khỏc, trờn nhiu phng din cho
thy k thut UASB l phng ỏn tt nht. Thụng thng thi gian lu l 6
ngy cho vựng khớ hu nhit i, chiu cao b 4-6m, vn tc nc dõng v
tiên quyết cho hiệu quả xử lý của hệ, chính từ quan điểm trên người ta đã biến
thể hệ UASB thành hệ EGSB. Năm 1983 Lettinga và cs, đã phát minh ra hệ
thống EGSB - Expanded Granular Sludge Bed (lớp bùn hạt mở rộng).
Dòng nước thải đi vào hệ thống theo chiều từ dưới lên, qua một lớp bùn
hạt mở rộng, chứa những vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa
trong bùn thải. Vận tốc dòng lên của hệ thống có thể đạt trên 9 m/h, cao hơn
nhiều hệ thống UASB (0,6 - 0,9m/h). Nước thải ra khỏi hệ thống có thể được
tuần hoàn trở lại một phần, do tải lượng của bể EGSB (2-4kgCOD/m
3
.ngày
[13] thấp hơn so với bể UASB.
2.4 Tổng quan về mô hình đất ướt
2.4.1 Khái niệm
Mô hình đất ướt là mô hình dùng vật liệu lọc kết hợp thực vật có khả
năng xử lý, làm sạch nước thải trong đó có mức nước cao hơn hoặc ngang
bằng so với mặt đất trong thời gian dài, đủ để duy trì trạng bão hòa của đất và
sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trường đó.
2.4.2 Cơ chế trong xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây
Để thiết kế, xây dựng, vận hành bãi lọc trồng cây chính xác, đạt hiệu quả
cao, việc nắm rõ cơ chế xử lý nước thải của bãi lọc là hết sức cần thiết. Các
cơ chế đó bao gồm lắng, kết tủa, hấp phụ hoá học, trao đổi chất của vi sinh vật
và sự hấp thụ của thực vật. Các chất ô nhiễm có thể được loại bỏ nhờ nhiều cơ
chế đồng thời trong bãi lọc.
2.4.2.1 Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
Trong các bãi lọc, phân huỷ sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc
loại bỏ các chất hữu cơ dạng hoà tan hay dạng keo có khả năng phân huỷ sinh
học (BOD) có trong nước thải. BOD còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị
loại bỏ nhờ quá trình lắng. Cả bãi lọc ngầm trồng cây và bãi lọc trồng cây
ngập nước về cơ bản hoạt động như bể lọc sinh học. Tuy nhiên, đối với bãi
lọc trồng cây ngập nước, vai trò của các vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu
)
+ Sự hấp thụ của thực vật
- Hiện nay các nhà nghiên cứu vẫn chưa thống nhất về tầm quan trọng của
các cơ chế khử nitơ như đặc biệt với hai cơ chế nitrat hoá/khử nitrat và sự hấp
thụ của thực vật.
- Trong các bãi lọc, sự chuyển hoá của nitơ xảy ra trong các tầng oxy
hoá và khử của bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực vật có
thân nhô lên khỏi mặt nước. Nitơ hữu cơ bị oxy hoá thành NH
4
+
trong cả hai
lớp đất oxy hoá và khử. Lớp oxy hoá và phần ngập của thực vật là những nơi
20
chủ yếu xảy ra quá trình nitrat hóa, tại đây NH
4
+
chuyển hoá thành NO
2
-
bởi vi
khuẩn Nitrosomonas và cuối cùng thành NO
3
-
bởi vi khuẩn Nitrobacter. Ở
môi trường nhiệt độ cao hơn, một số NH
4
+
chuyển sang dạng NH
3
và bay hơi
thực vật, các quá trình đồng hoá của vi khuẩn, sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc
(chủ yếu là lên đất sét) và các chất hữu cơ, kết tủa và lắng các ion Ca
2+
, Mg
2+
,
Fe
3+
, và Mn
2+
. Khi thời gian lưu nước dài và đất sử dụng có cấu trúc mịn thì
các quá trình loại bỏ phốtpho chủ yếu là sự hấp phụ và kết tủa, do điều kiện
này tạo cơ hội tốt cho quá trình hấp phụ phốtpho và các phản ứng trong đất
xảy ra (Reed và Brown, 1992; Reed và nnk, 1998).
- Tương tự như quá trình loại bỏ nitơ, vai trò của thực vật trong vấn đề
loại bỏ phốtpho vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Dù sao, đây cũng là cơ chế duy
nhất đưa hẳn phốtpho ra khỏi hệ thống bãi lọc. Các quá trình hấp phụ, kết tủa
và lắng chỉ đưa được phốtpho vào đất hay vật liệu lọc. Khi lượng phốtpho
trong lớp vật liệu vượt quá khả năng chứa thì vật liệu phần vật liệu hay lớp
trầm tích đó phải được nạo vét và xả bỏ.
2.4.2.5 Loại bỏ kim loại nặng
- Khi các kim loại nặng hoà tan trong nước thải chảy vào bãi lọc trồng
cây, các cơ chế loại bỏ chúng gồm có:
+ Kết tủa và lắng ở dạng hydrôxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng
sunfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu.
21
Copyright: Tài liệu đại học ©