ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LỌC TÁI TUẦN HOÀN
NƯỚC THẢI KHU KÝ TÚC XÁ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
BẰNG SÉT KABENLIS 3
Mã số: T2016 – 21

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hoàng Thị Lan Anh

Thái Nguyên, tháng 03 năm 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LỌC TÁI TUẦN HOÀN
NƯỚC THẢI KHU KÝ TÚC XÁ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
BẰNG SÉT KABENLIS 3
Mã số: T2016 – 21


Địa chỉ
Khoa Môi trường, Đại học Nông lâm
Thái Nguyên


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
1

Kí hiệu
BVMT

Ý nghĩa
Bảo vệ môi trường

2

BXD

Bộ xây dựng

3

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

4

CTR


Tiêu chuẩn Viết Nam

10

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

11

TCTK

Tổng cục thống kê

12

VSV

Vi sinh vật

13

UBND

Uỷ ban nhân dân


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

3.2.2. Hiệu quả của mô hình lọc tái tuần hoàn trong xử lý nước thải bằng sét
Kabenlis 3 sau 12 giờ ................................................................................. 32
3.2.3. Hiệu quả của mô hình lọc tái tuần hoàn trong xử lý nước thải bằng sét
Kabenlis 3 sau 18 giờ ................................................................................. 34
3.2.4 Tổng hợp kết quả diễn biến hiệu suất xử lý của các chất ô nhiễm theo
thời gian...................................................................................................... 35
3.2.5. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm theo thời gian ................................ 36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 41
Kết luận......................................................................................................... 41
Kiến nghị ...................................................................................................... 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 42

2


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Các vị trí lấy mẫu đánh giá hiện trạng môi trường ........................... 27
Bảng 3.1. Tổng lượng nước tiêu thụ và nước thải sinh hoạt cụ thể .................. 29
Bảng 3.2. Kết quả phân tích hiện trạng mẫu nước thải khu KTX K1-K6
trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên ........................................... 30
Bảng 3.3. Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt với thời gian lưu nước 6h ........... 31
Bảng 3.4. Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt với thời gian lưu nước 12h ......... 33
Bảng 3.5. Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt với thời gian lưu nước 18h ......... 34
Bảng 3.6. Bảng tổng hợp diễn biến hiệu suất xử lý của các thông số ô
nhiễm theo thời gian.......................................................................... 35
Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý BOD5 ...................................................................... 36
Bảng 3.8. Hiệu quả xử lý NO3- ....................................................................... 37
Bảng 3.9. Hiệu quả xử lý PO43- ....................................................................... 38
Bảng 3.10. Hiệu quả xử lý TSS ....................................................................... 38

- Tel : 0978.066.998
- Cơ quan chủ trì đề tài: Khoa Môi Trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên
- Cá nhân phối hợp thực hiện:
1. ThS. Dương Thị Minh Hòa
- Thời gian thực hiện: 01/2016 đến tháng 12/2016.
2. Mục tiêu
Xử lý tuần hoàn nước thải khu ký túc xá trường Đại học Nông lâm ,
tái sử dụng nước thải sinh hoạt vào các mục đích sử dụng khác
Từ các kết quả nghiên cứu trên sẽ là tiền đề để mở rộng các mô hình ứng
dụng chuyển giao trên toàn tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh lân cận khác.
3. Nội dung chính:
* Nội dung 1: Điều tra, đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt khu ký túc
xá K1-K6 - Đại học Nông lâm
* Nội dung 2: Đánh giá hiệu quả của mô hình lọc tái tuần hoàn trong xử lý
nước thải bằng sét Kabenlis 3.
4. Kết quả nghiên cứu đã đạt được
5. Sản phẩm
a)Sản phẩm đào tạo: 01 báo cáo tốt nghiệp, thời gian hoàn thành tháng 06
năm 2016
b) Sản phẩm khoa học:
- Bài báo khoa học đăng tải trên Tạp chí trong hoặc ngoài nước: 01 bài,
thời gian hoàn thành tháng 12 năm 2016.
- Báo cáo khoa học: 01 bài, thời gian hoàn thành tháng 12 năm 2016
c) Sản phẩm ứng dụng : Mô hình lọc
6. Hiệu quả và khả năng áp dụng: Có thể áp dụng tại các địa phương


INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information
Research Project title: "Research and application of recirculating filter

1


Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K trường Đại học
Nông lâm
- Đánh giá hiệu quả của mô hình lọc tái tuần hoàn nước thải bằng Keo sét
Kabenlis 3, Xác định thời gian lưu nước tối ưu.

2


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
1.1.1. Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người.
Dựa vào nguồn gốc hình thành và để tiện cho việc lựa chọn phương pháp, thiết kế
các công trình xử lý, nước thải sinh hoạt được phân loại như sau:
Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị
vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt. Loại nước thải này chủ yếu chứa
chất lơ lửng, các chất tẩy rửa. Nồng độ các chất hữu cơ trong loại nước thải này
thấp và thường khó phân huỷ sinh học. Trong nước thải có nhiều tạp chất vô cơ.
Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh. Trong nước thải tồn tại
các loại vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối. Hàm lượng các chất hữu cơ
(BOD) và các chất dinh dưỡng như nitơ, Photpho cao. Các loại nước thải này
thường gây nguy hại đến sức khoẻ và dễ làm nhiễm bẩn nguồn nước mặt [9].
Nước thải nhà bếp chứa dầu mỡ và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, khu rửa
bát. Nước thải loại này có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD, COD) và các
nguyên tố dinh dưỡng khác (nitơ và photpho).

* Độ màu
Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm
hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ.
Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co).
Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử
dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải.
- Thông số hóa học
* Độ pH của nước
Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường
được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong
nước.Độ pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có
ảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do
vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường (Lâm Vĩnh Sơn, 2009)[7].
4


* Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)
COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước
bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn
bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy
hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ 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.
* Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD)
BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy
cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:
Chất hữu cơ + O2


Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong
nước thải được gọi chung là phương pháp cơ học.
Xử lý cơ học là khâu sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo. Xử lý nước
thải bằng phương pháp cơ học thường thực hiện trong các công trình và thiết bị như
song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ …Đây là các thiết bị công trình xử lý sơ
bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc
các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định.
Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp
chất không tan, tuy nhiên BOD trong nước thải giảm không đáng kể.Để tăng
cường quá trình xử lý cơ học, người ta làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi
lắng nên hiệu suất xử lý của các công trình cơ học có thể tăng đến 75% và BOD
giảm đi 10 - 15%.
Một số công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học bao gồm:
- Song chắn rác
- Bể thu và tách dầu mỡ
- Bể điều hoà
- Bể lắng
6


* Biện pháp hóa lý
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng
các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng
quá trình lắng ra khỏi nước thải. Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng
phương pháp hóa học bao gồm:
- Bể keo tụ, tạo bông
- Bể tuyển nổi
- Phương pháp hấp phụ
* Biện pháp hóa học
Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học thường là khâu cuối cùng trong

nhiên và nhân tạo. Trong quá trình tự nhiên, cúng sinh ra từ sự phong hóa đá mẹ
và đất (dòng chảy). Khi lớp đất bề mặt bị bào mòn do mưa, gió…xuống các dòng
chảy tự nhiên, sẽ kéo theo các các dạng vô cơ, hữu cơ và xác vi sinh vật vào trong
môi trường nước. Khi đó các hạt có kích thước to sẽ lắng xuống trước, các hạt
nhỏ hơn sẽ bị giữ lại và tồn tại lơ lửng trong nước.
Mỗi loại đất có đặc tính khác nhau, khi bị bào mòn vào trong nước sẽ có
thành phần và tỉ lệ các hạt vật chất khác nhau. Đối với sự phát sinh từ tự nhiên,
chiếm chủ yếu đa phần là các hạt khoáng vật sét.
Đối với các vật liệu hữu cơ chủ yếu xuất phát từ sự thoái hóa sinh học của
thực vật và động vật.
Không chỉ trong quá trình tự nhiên, các tạp chất trong nước cũng được phát
sinh từ các hoạt động của con người đặc biệt là trong nước thải sinh hoạt và
công nghiệp. Nuôi trồng thủy sản cũng là nguồn gây ra đáng kể các thành phần
của nước. Các dạng vật chất khác nhau của hoạt động thủy sản được xem là các
phân tử trong nước, nhưng người ta quan tâm nhiều hơn về các vi sinh vật đơn bào.
b. Đặc tính của các hạt vật chất lơ lửng trong nước.
Các vật liệu hữu cơ còn được gọi là chất hữu cơ tự nhiên (NOM). Tuy nhiên
kích thước của các phân tử có thể khá lớn và chúng có đặc điểm của các “hạt”. Ví
dụ chất hữu cơ thông thường là các rác tế bào. NOM trong nước thường được đo
8


bằng cacbon tổng số (TOC), và phần hòa tan trong nước được đo bởi cacbon hữu
cơ hòa tan (DOC). Phần lớn các DOC trong nước được biết đến là chất humic, nó
đặc trưng cho than bùn màu sắc của nước tự nhiên( Lâm Minh Triết, 2008), [8].
Trong nước tự nhiên, các sinh vật được phân loại theo sự gia tăng về kích
thước bao gồm virus (mặc dù chúng không có tế bào), vi khuẩn, tảo (trong đó có
tảo cát), và động vật nguyên sinh. Nhiều loại trong số này có thể tồn tại trong
nước hoặc là các tế bào đơn lẻ hoặc sống theo đàn. Một số hạt trong vùng nước
tự nhiên được hiển thị trong hình 1 (Lâm Vĩnh Sơn, 2009)[7]:

dụ: vi trùng, vi rút, các polime hòa tan, lòng trắng trứng…
Keo kỵ nước hình thành sau quá trình thủy phân các chất xúc tác như phèn
nhôm, phèn sắt. Ban đầu các phân tử mới hình thành liên kết lại với nhau thành
các khối đồng nhất, ví dụ khi dùng phèn sắt, sau khi thủy phân sẽ tạo các khối
liên kết gồm nhiều phân tử Fe(OH)3. Nhờ có diện tích bề mặt lớn, các khối này
có khả năng hấp phụ chọn lọc một loại ion nào đó, hoặc có trong thành phần các
ion của khối hoặc gần giống một trong các ion trong khối về tính chất và kích
thước, tạo thành lớp vỏ bọc ion. Lớp vở ion này cùng với khối phân tử bên trong
10


tạo thành hạt keo. Bề mặt nhân keo mang điện tích của lớp ion gắn chặt trên đó,
có khả năng hút một số ion tự do mang điện tích trái dấu để bù lại một phần điện
tích. Như vậy, quanh khối liên kết phân tử ban đầu có hai lớp ion mang điện tích
trái dấu bao bọc, gọi là lớp điện tích kép của hạt keo. Lớp ion ngoài cùng do lực
liên kết yếu nên thông thường không có đủ điện tích trung hòa với lớp điện tích
bên trong và do vậy hạt keo luôn mang một điện tích nhất định. Để cân bằng
điện tích trong môi trường, hạt keo lại thu hút quanh mình một số ion trái dấu ở
trạng thái khuếch tán. (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999)[5].

Hình 1.2. Mô tả cấu trúc hạt keo
11


Nếu hạt keo ở trong trạng thái tĩnh thì điện tích của hạt được bù bởi lớp
điện tích của lớp ion khuếch tán. Do chuyển động Brown, lớp ion khuếch tán di
chuyển đồng thời với hạt keo, bởi vì lực liên kết không bền vững. Do đó, hạt keo
trong điện tích luôn là hạt keo mang điện tích. Từ hình 1 ta thấy, thế nhiệt động
φ trên bề mặt nhân keo bằng tổng điện tích các ion của lớp vỏ nhân, còn thế điện
động ζ trên bề mặt hạt keo bằng tổng điện tích của lớp ion kép trên bề mặt ngoài

Theo lí thuyết về lớp điện tích kép, nếu hạt muốn keo tụ thì thế điện
động zeta cần phải giảm thấp giá trị tới giá trị tới hạn. Trong trường hợp keo đất
sét, giá trị tới hạn này được quan sát thấy ở khoảng 0±10 mV. Do vậy, quá trình
keo tụ được xem như bước đầu tiên trong việc kết hợp các hạt riêng rẽ nhờ việc
giảm thế điện động zeta. Quá trình tạo bông keo xảy ra nhờ khuấy trộn và hình
thành việc kết hợp các hạt bông keo nhỏ.
Trong pha phân tán keo, điện tích bề mặt của các hạt keo có ảnh hưởng rất lớn
đến các ion bao quanh. Các ion trái dấu bị thu hút về bề mặt và các đồng ion (các
ion cùng loại điện tích) bị đẩy ra khỏi bề mặt. Kết hợp hỗn hợp các xu hướng
chuyển động nhiệt và hút hoặc đẩy ion lẫn nhau sẽ tạo ra một lớp trong của bề mặt
12


điện tích của hạt keo và một lớp ngoài có số đương lượng các ion trái dấu phân bố
trong pha khuếch tán tạo ra lớp bề mặt điện tích kép.
Theo Stern, tác giả phân chia lớp điện tích kép thành 2 lớp: Lớp điện tích
kép Stern với các ion trái dấu hút nhau rất mạnh trên bề mặt hạt keo và lớp
khuyếc tán, có bề dày phụ thuộc vào cường độ ion của dung dịch. Điện thế bề
mặt giữa lớp ngoài của lớp Stern và lớp trong của lớp khuếch tán được gọi là thế
điện động zeta. Các lực hút và lực đẩy tĩnh điện được xem như là các lực phân
tán hoặc lực London - Van der Walls tồn tại giữa các hạt keo. Độ lớn của các lực
này thay đổi tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa các hạt và chúng độc lập với
cường độ ion của nước. Khả năng ổn định của các hạt keo là kết quả tổng hợp
giữa lực hút và lực đẩy. Nếu lực tổng hợp là lực hút thì xảy ra quá trình keo tụ
(Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999)[5].
c. Ảnh hưởng của các hạt vật chất lơ lửng trong môi trường nước.
Sự có mặt của các hạt vật chất trong nước có ảnh hưởng quan trọng tới
chất lượng nước trong đó chủ yếu là những ảnh hưởng mang tính bất lợi:
Trạng thái phân bố và di chuyển của các hạt có thể gây ra độ đục trong
nước, chỉ ở nồng độ rất nhỏ (vài mg/l). Không chỉ ảnh hưởng tới vấn đề mang

keo với nhau. Quá trình tiếp xúc đạt được nhờ khuếch tán và chuyển động có
hướng. Khuếch tán chỉ có tác dụng để hình thành bông keo nhỏ, muốn hình
thành bông keo có kích thước lớn hơn thì phải có sự va chạm giữa chúng để tạo
các bông lớn hơn.
Hiệu quả keo tụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với mỗi nguồn nước cụ thể,
khi đã xác định được loại hóa chất sử dụng và liều lượng tối ưu thì hiệu quả keo
tụ chỉ còn phụ thuộc vào các yếu tố vật lí đó là cường độ khuấy trộn nước để
làm tăng số lượng va chạm giữa các hạt cặn. Dưới tác động của chuyển động
nhiệt, ban đầu các hạt cặn kích thước nhỏ va chạm và kết dính tạo thành hạt có
kích thước lớn hơn cho đến khi chúng không còn khả năng tham vào quá trình
tạo bông cặn lớn hơn. Cường độ khuấy trộn được biểu thị bằng Gradien vận tốc
G và thời gian phản ứng tạo thành bông cặn. Trong thực tế, hai đại lượng này
thường được xác định bằng thực nghiệm cho từng trường hợp cụ thể, chuyển
động nhiệt, chuyển động phân tử Brown để tạo ra các bông cặn có kích thước
nhỏ tuân theo định luật Smoluchowski như sau:
14


= αp
Trong đó:
N: số phân tử chuyển động
αp: hệ số va chạm của quá trình tạo bông cặn
k: hằng số Boltzmanm
µ: độ nhớt động học
t: thời gian
T: nhiệt độ
Để tạo ra được bông cặn kích thước lớn hơn khi chúng không còn khả năng
chuyển động nhiệt (chuyển động Brown) ta có biểu thức sau:
=
Trong đó: