!" !"#$
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
%&'()*+,-'.(/01)
2&3*45)(67
#89 “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà vệ sinh tự
hoại của một số loài thực vật thủy sinh tại Việt Nam:
Sinh viên thực hiện 9 /;%'(&
Lớp 9 .(/01)
Khoá
9
Ngành 9 .(/01)
Giáo viên hướng dẫn 9 7)<=<=#>)*+,?(
Bộ môn 9 %&@A#B
Địa điểm thực tập
9 /*) C )(, AD* -'
7E /(F .) )(67
G-H)#'I(
Thời gian thực tập 9 JKLMKLMNKLNKMKOMNKLN
$PNKLN
31(A?Q
Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này ngoài nỗ lực của bản thân em đã nhận
được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, cá nhân trong và
ngoài trường.
Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa Tài
Nguyên & Môi Trường – Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, các thầy cô giáo
trong bộ môn Khoa học đất đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Đỗ Nguyên
$5R(<!B!8CDE'!:;&(<=!((>?&KP(K*(I&J
$Q6&"S!8&KP!:;&(<=!((>?"T!M7U:V!8$
$$6&GL!N(6NCDEF!:;&(<=!((>?(L!!P*$
$$(:W!8N(6NCDEFEF(X&$
$$$(:W!8N(6NCDEF(YP(X&@(YPEF5
$$5(:W!8N(6NCDEF=!((X&Z
$5W&(TE>?G[&( 7!(\M&KP(L(]!8CDEF!:;&(<=D^%!8&6&E>@(K*=!(_
$Q6&(7!89!#(L(]!8!(@L=!(I(>?$Z
$Q ,?>&KPG`N(]$a
$Q$8,*+!EFE@ML&$a
$Z6&!8(+!&b,@b!8^%!8#(I&J(K*=!(U>!8CDEF!:;&(<$_
!" !"#$
ii
$Z6&!8(+!&b,@b!8^%!8U+!(T8;$_
$Z$6&!8(+!&b,@b!8^%!8U>!8!:;&5Z
5cde)f1dgh345a
5]:i!8@N(?M!8(+!&b,!8(+!&b,5a
5$S^,!8!8(+!&b,5a
55(:W!8N(6N!8(+!&b,5_
55(:W!8N(6N(,(JN=]EL,(b& N5_
55$(:W!8N(6NG]U'('!8(LM5_
Qj
555(:W!8N(6Nk,P!Ul&)E *Mm,Qj
55Q(:W!8N(6NN(n!O&(Q
55Z(:W!8N(6N=DEF=]EL,Q
QR034Q$
Q&O!(=!(U:o!8@N(6U`!&KPG]>p*)G> M)!8qU>!8k,6Ur!(!8(+!&b,Q$
QsI(P*"q&KP&(#,^@U\&KPG]>n*)G> M)!8qQ$
Q$sI(P*"q=]!(6!(&KP8q@]>p*QZ
SS : Chất rắn lơ lửng
TS : Tổng chất rắn
TDS : Chất rắn hòa tan
TSS : Chất rắn lơ lửng
BOD : Nhu cầu oxy sinh hoá
COD : Nhu cầu oxy hóa học
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
QC : Quy chuẩn
DW : Khối lượng sinh khối khô
S&RA?)
<!8$R(]E:i!8&( G•!&YU>!8M5!:;&(<=!((>?‚$jƒ{
!" !"#$
v
<!8$$R(]E:i!8&( G•!&YU>!8!:;&(<=!((>?&(>!8:V‚$jƒ{
<!8$5R(]E:i!8&( G•!&YU>!8s)8„!8:V!8@*‚$jƒ{
<!8$Q+,&(,•!!:;&(<=!((>?N(6=!(&KPMS=]&7!8Ur!(&7!8&S!8@&W=o^w&(%t
<!8$Z(n!E>?&( Ul!U>!8!:;&(<E>?…Pa
<!8${†!8"S&6&&( 7!(\MU>!8!:;&(<=!((>?"&U:!8_
<!8$tR(]E:i!8&6&&( &YU>!8!:;&(<=!((>?…&[&I!8!7!8(7!@"7(w&KP=UPvE_
<!8$aS=](K*=!((I&J9+,G`,a
<!8$_(LM%&KP(,‡=!((I&JU>!8&6&(L(]!8CDEF‚$aƒa
<!8$js!(A(]&KPU\@A(<!B!8J!&(,*`!>C*&KPMS=]E>@(I&J(K*=!($$
<!8$6!(86(L,k,<E>?G[&( ^!(^:y!8&KPG]>p*?ˆPE=(!v*ˆ>UE^(P!vE=)
‰E>U^P)s55
<!856&(7!8=]"-,@>&KP!8,†!!:;&=D^%!8E@M('!8(LM5a
<!85$6&N(:W!8N(6N=D^%!8"`N(n!O&(&6&(7!8=]‚$ƒQ
<!8QRTk,<(v>^p&(#,^@U\(I&JU>!8&6&G`('!8(LMQ$
<!8Q$\!GT!&(#,^@U\G> M@G]>p*(v>(V8P!QQ
<!8Q5sI(P*"q=]!(6!(&KPG]>p*@!8qQ{
r!(Q$P]:W!8k,P!8zP&(#,^@U\@!†!8"SQ•U>!8G`G>n*{$
r!(Q$G]:W!8k,P!8zP&(#,^@U\@!†!8"Sx5~U>!8G`G>G>n*{$
!" !"#$
vii
7;L9W#;*
L=L=#XYZ8
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nông thôn đang là một vấn đề rất nóng
hổi cần được giải quyết. Tình trạng ô nhiễm môi trường chủ yếu là do nước thải và
rác thải đang được xả bừa bãi vào các nguồn nước nói riêng và môi trường nói
chung mà không qua một công đoạn xử lý nào cả. Một trong nguồn thải góp phần
tích cực vào quá trình nhiễm bẩn các thủy vực tại khu vực nông thôn là nước thải từ
các nhà vệ sinh tự hoại của người dân. Mặc dù trong nước thải luụn cú quỏ trình tự
làm sạch bởi vi sinh vật, thực vật vi và vĩ mô có trong nước thải. Nhưng với đặc thù
giàu các yếu tố dinh dưỡng N-P, hàm lượng DO thấp và có mặt một số các kim loại
nặng như Cu, Zn, Pb, nước thải từ các nhà vệ sinh tự hoại sẽ gây nhiều khó khăn,
thậm chí ức chế quá trình tự làm sạch của thủy vực. Từ thực tế đó nhiều thủy vực
trong cộng đồng dân cư đang trờ thành các bãi thải tự nhiên, chứa hàm lượng các
chất ô nhiễm và mầm bệnh cao, gây những mối nguy hiểm tiềm ẩn cho sức khỏe
con người.
Việc xây dựng những trạm xử lý có quy mô lớn để giải quyết vấn đề này lại
vượt quá khả năng kinh tế của người dân nông thôn. Chính vì vậy việc nghiên cứu
làm sạch nước thải tại chỗ cho các hộ gia đình bằng các công nghệ phù hợp, vừa
đơn giản, có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường,
là một hướng giải quyết hợp lý và khả thi. Phương pháp sử dụng các loại thủy thực
vật nổi để xử lý nuớc thải đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới cũng
như Việt Nam. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân
thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời
làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa
phương (Jing et al., 2001) [18]. Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu
ô
nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành:
nước
thải
sinh hoạt, nước công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô
thị.[1]
!c[^dflà nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống,
sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa… của khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở
dịch vụ… Như vậy nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt
của con người. Một số các hoạt động dịch vụ công cộng như bệnh viện, trường học,
cơ quan, nhà ăn… được coi là nước thải sinh hoạt.[1], [2]
!c[^d là khái niệm dùng để chỉ nước thải sinh hoạt có chứa
phân và nước tiểu. Nú có một hàm lượng cao của các chất rắn và đóng góp một số
lượng đáng kể các chất dinh dưỡng (N, nitơ và phốt pho, P). Trong một năm, mỗi
người bài tiết ra trung bình khoảng 4 kg N và 0,4 kg P trong nước tiểu, và 0,55 kg
N và 0,18 kg P trong phân. Tại Thụy Điển, các nhà khoa học đã được ước tính rằng
giá trị dinh dưỡng của nước tiểu từ tổng dân số là tương đương với 15-20% sử
dụng phân bón hóa học vào năm 1993 (Esrey et al, 1998). [27]
.p!c[ là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng
nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp,
!" !"#$
3
nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã.
[29]
2.1.2.
Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt
7qf
Nước thải hộ gia đình xuất phát từ một số nguồn
dựa
vào kinh nghiệm đánh giá qua qui mô khu vực sinh sống (thành thị,
ngoại ô,
nông
thôn), chất lượng cuộc sống (cao, trung bình, thấp) Việc đo lưu
lượng lượng
nước
thải cũng rất cần thiết nếu có điều kiện. Trong ngày, việc đo
lưu lượng có thể
thực
hiện vào các thời điểm từ 6 – 8h, 11 – 13h và 17 – 19h.
Trong năm, nên chọn
việc
đo nước thải vào mùa hè (tháng 3, 4,
5).
Sơ bộ trong
1 ngày đêm, có thể lấy lượng nước thải khoảng 200 – 250
l/người
cho khu vực
có dân số P < 10.000 người. Khu vực có P > 10.000 người có thể
lấy
vào
khoảng 300 – 380 l/người. Trong hoàn cảnh hiện tại ở khu vực Đồng bằng
sông
Cửu Long có thể lấy lượng nước thải khoảng 150 – 200 l/người. Lượng nước
thải
hoạt và tính chất tập trung ô nhiễm thường biến động cao. Đối với nước
thải
sinh
hoạt, có thể lấy theo các bảng
25
50
75
50
Hòa
tan
375
250
625
150
Cộng toàn
bộ
450
450
900
300
^N=N=!t[Ynu[!c[^df[L
!"vNKw
AY
AYnu
xM
y
m
z
[{
|
[$ %S
Lắng 10 30 40 20
Nhân viên phục vụ
152-212
30-45
Nhà ăn Người ăn 7.5-15
Siêu thị Người làm việc 26-50
Bệnh viện
Giường bệnh
Nhân viên phục vụ
473-908
19-56
Trường đại học Sinh viên 56-113
Bể bơi Người tắm 19-46
Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15-30
(Nguồn: Metcalf and Eddy,Inc.wastewater engineering treatment and reuse)[20]
Trong thiết kế các trạm xử lý nước thải, các thông số về lượng chất rắn lơ
lửng
(suspended solids, SS) và BOD
5
thường được sử dụng giới hạn. Tổng
chất
rắn
(total solids, TS) có thể lấy theo hình 2.1 hoặc chừng 225 l/người.ngđ
hoặc xấp
xỉ
800 mg/l. Lượng chất rắn lơ lửng có thể lấy chừng 40% tổng lượng
rắn, hoặc
chừng
350
mg/l.
Trong số này, khoảng 200 mg/l là lượng rắn lơ lửng có thể lắng đọng
ra
còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy
hiểm.
Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như
protein(40–
50%),
hydrat cacbon (40 – 50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước
thải sinh hoạt dao
động
trong khoảng 150 – 450 mg/l theo trọng lượng khô. Có
khoảng 20 – 40% chất
hữu
cơ khó bị phõn huỷ sinh học. Ở những khu dân cư
đông đúc, điều kiện vệ sinh
thấp
kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý
!" !"#$
8
thớch đáng là một trong những
nguồn
gây ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng.
Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt đặc trưng như sau:
^N=‚=sZ$[m[[Y p!c[^dfZX[!
Aƒ ]^ nr
Tổng chất rắn (TS),
mg/l
- Chất rắn hòa tan
(TDS), mg/l
Tổng chất béo, mg/l 50-100 100
Tổng photspho, mg/l 8
(Nguồn: Metcalf and Eddy,Inc.wastewater engineering treatment and reuse)[20]
Lượng nước thải sinh hoạt và các tác nhân gây ô nhiễm có trong nước thải
sinh hoạt cũng phụ thuộc vào điều kiện sống, chất lượng bữa ăn… Do đó có sự
khác nhau giữa cỏc vựng miền trong một khu vực, giữa nông thôn và thành
thị[3]. Chính vì vậy tùy từng điều kiện sống cũng như văn hóa vùng miền đó mà
có thể xây dựng biện pháp quản lý và xử lý nước thải sao cho hợp lý đạt hiệu quả
như mong muốn.
^N=„=!t[m[[Y[!c[^dfJ[…[e
!" !"#$
9
Z •[g(d†
AYq p
xM!"=y
# •
Nitơ 5.18 7
Kali 2.12 3.22
Photpho 0.08 1.23
Clo 0.54 14.65
Bo 0.04 0.06
Na 0.6 14.75
Độ cứng tổng số, theo
CaCO
3
2.5 6.25
Tổng chất rắn hòa tan 40 78
(Nguồn: TS. Phan Trung Quý và Trần Văn Chiến. Hóa học môi trường)[3]
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài
10
2.1.3. Khả năng xử lí nước thải sinh hoạt của thủy thực vật:
Mặc dù, nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất ô nhiễm tương đối cao,
xong đa phần là các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và các chất dinh dưỡng.
Do vậy việc xử lý nước thải sinh hoạt bằng biện pháp sinh hoạt bằng biện pháp
sử dụng các loài thực vật thủy sinh là hoàn toàn có thể áp dụng được và đây
được coi là biện pháp thân thiện với môi trường và rẻ tiền. Chúng được áp dụng
dựa trên cơ sở là các hệ sinh thái vốn có trong tự nhiên, đó là mối quan hệ tương
hỗ hữu cơ giữa các loài có trong đó. Các loài cây thực vật thủy sinh nhất là các
loài thực vật thủy sinh sống trôi nổi thường được áp dụng vào quá trình xử lý
nước thải sinh hoạt bậc hai hoặc bậc ba. Trong quá trình loại bỏ chất nhiễm bẩn,
vai trò của các loài thực vật thủy sinh không phải là trực tiếp tham gia vào qua
trình phân giải trực tiếp chất ô nhiễm. Mà chúng phát triển tạo thành lớp
thamrphur trên bề mặt nước nên gia tăng diện tích quang hợp của cây và cung
cấp oxy cho môi trường nước [18]. Chỳng cú tốc độ phát triển rất nhanh, hệ rễ
mạnh theo chiều ngang và chiều sâu tạo thành môi trường sống lý tưởng cho các
loài sinh vi sinh vật và giúp phân giải, đồng thời các loài cây này cũng hấp thu
chất dinh dưỡng rất mạnh. Theo đánh giá của Huub J. Gien, việc ứng dụng các
loài thực vật thủy sinh như: bốo tõy, bèo cái, bèo tấm… vào trong xử lý nước
thải nhất là nước thải sinh hoạt được coi là biện pháp hữu hiệu [18]. Chúng vừa
góp phần cải tạo chất lượng nước, vừa tái tạo sử dụng nguồn nước, giảm chi phí
xử lý nước thải, tái sử dụng năng lượng thông qua quá trình thu sinh khối để làm
phân compost hay sản xuất khí gas.
Như vậy, biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt bằng biện pháp sử dụng các
loài thực vật thủy sinh được coi là biện pháp vừa kinh tế lại vừa khoa học, nó có
thể áp dụng sâu rộng trong điều kiện nhiệt đới như nước ta.
!" !"#$
11
da,…
- Amonia, Photphats: đõy là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu
nồng
độ
trong nước quỏ cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng
hoá.
- Màu: mất mỹ
quan.
- Dầu mỡ: gây mựi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề
mặt.
N=N=Am[nm`ab!c[^df
2.2.1. Phương pháp xử lý lý học
Xử lý cơ học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong
nước
thải bằng cách gạn, lắng, tuyển nổi
và lọc. Nó được thực hiện ở các công
trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể
lọc
các
loại.
- Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích
thước
lớn
có nguồn gốc hữu
cơ.
- Bể lắng cát được thiết kế trong công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ
các
tạp
chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa trong nước thải. Bể lắng làm nhiệm vụ
!" !"#$
hoàn toàn không tan vào nước. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc
hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp.
+ Keo tụ và đông tụ : Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt rắn
huyền phù nhỏ có kích thước
2
10
−
≥
mm, cũn cỏc hạt nhỏ hơn ở dạng keo không
thể lắng được. Ta có thể tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các
!" !"#$
13
phân tán liên kết vào thành tập hợp các hạt để có thể lắng được. Muốn vậy trước
hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng lại với nhau tạo
thành cỏc bụng lớn hơn để có thể lắng được. Quá trình tạo thành các hạt nhỏ từ các
hạt keo được gọi là quá trình đông keo tụ.
+ Hấp phụ : Phương pháp hấp phụ được dùng để loại các tạp chất bẩn hòa
tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học cựng cỏc phương pháp khỏc khụng
loại bỏ được do chỳng cú hàm lượng rất nhỏ. Thông thường, đây là các hợp chất
hòa tan không có độc tính cao hoặc chất có màu, mùi, vị rất khó chịu. Các chất hấp
phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm, zeolite…
một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong quá trình sản xuất như xỉ tro, mạt sắt,
trong đó than hoạt tính được dùng nhiều nhất.
+ Tuyển nổi : Phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc các phân tử trong
nước có khả năng tự lắng kém, nhưng lại có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi
trên bề mặt nước, sau đó người ta tỏch cỏc bọt khí. Trong một số trường hợp, quá
trình này cũng dùng để tách một số chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt. Qua
trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành các hạt bọt nhỏ vào trong nước
thải. Các bọt khí dớnh cỏc hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên trên bề mặt nước. Khi
nhiễm môi trường.
+ Tạo ra được một số sản phẩm có ích để sử dụng trong công nghiệp và
sinh hoạt (Biogas, etanlo …), trong nông nghiệp (phân bón).
+ Thiết bị đơn giản, phương pháp dễ làm, chi phí tốn kém ít hơn các
phương pháp khác.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp sinh học xử lý nước thải là dung
hệ vi sinh vật để phân hủy các chất có trong nước thải tạo nên các sản phẩm
không gây hại cho môi trường. Các sản phẩm của quá trình phân hủy nước
thải do vi sinh vật có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống sản
xuất như tạo ra Biogas, tạo Protein trong sinh khối của vi sinh vật để làm
!" !"#$
15
thức ăn gia súc, … Hệ vi sinh vật tham gia trong xử lý nước thải có nhiều loại
như nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn [8]. Tùy theo hệ vi sinh vật sử dụng mà có
phương pháp xử lý yếm khí, xử lý hiếu khí hay xử lý tùy tiện. Các phương
pháp xử lý sinh học bao gồm:
- Phương pháp hiếu khí:
Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí dựa trên nhu cầu oxy hóa
cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát
triển. Quá trình này của vi sinh vật gọi chung là hoạt động sống, bao gồm các
quá trình dinh dưỡng và phân giải. Cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hóa có
trong nước thải đều cần oxy. Trên cơ sở như vậy con người đã xây dựng lên
một loạt các công trình xử lý nước thải ứng dụng công nghệ hiếu khí như: Bể
aerotank, SBR, mương oxy hóa, màng lọc sinh học …
- Phương pháp yếm khí:
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí do một quần
thể vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy
không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khớ cú CH
4
+ Thực vật thủy sinh sống chìm trong nước: Chúng là những loại thủy
thực vật phát triển dưới nước mặt và chỉ phát triển được ở các nguồn nước có
đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước,
ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước. Tuy nhiên trong hệ thống xử
lý chúng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp oxy, cũng như chỗ trú
ẩn cho vi sinh vật.
+ Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ của loại thực vật này không bám vào
đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước. Nó
trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho
vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.
+ Thủy thực vật sống nổi: loại thủy thực vật này có rễ bám vào đất
nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sống ở những nơi
có chế độ thủy triều ổn định.
!" !"#$
17
Copyright: Tài liệu đại học ©