1


những người luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn về mặt
vật chất cũng như tinh thần, giúp tôi có thêm nghị lực và niềm tin hoàn thành khóa
học.
Một lần nữa xin cho tôi gửi lòng biết ơn chân thành nhất và sâu sắc nhất đến
tất cả mọi người.

TPHCM, ngày 20 tháng 7 năm 2006
Sinh viên thực hiện
Đặng Công Trí
MỤC LỤC

Lời cám ơn

5
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các sơ đồ
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Chương I- Mở đầu……………………………………………………………..….….1
I.1 Giới thiệu………………………………………………………………..……...1
I.2 Tính cấp thiết của đề tài……...…………………………………………..……..1
I.3 Mục tiêu của đề tài………………………………………………………...…....1
I.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu đề tài……..………………….……………….….1

Nhươc điểm của phương pháp hóa lý…………………………………..14
III.3 Các phương pháp hóa học………………………………………………..14
Ưu điểm của phương pháp hóa học……………………………..14
Nhược điểm của phương pháp hóa học…………………………15
III.4 Phương pháp hóa sinh………………………………………..…………..15
Ưu điểm của phương pháp hóa sinh……………………………15
Khuyết điểm của phương pháp hóa sinh………………………..15
III.5 Các chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm chất thải………………...………..15
III.5.1 Độ pH…………………………………………………………...15
III.5.2 Hàm lượng chất rắn……………………………………………..16
III.5.3 Màu……………………………………………………………...16
III.5.4 Lượng oxy hòa tan………………………………………………16
III.5.5 Chỉ số BOD (nhu cầu oxy sinh hóa –Biochemical Oxygen
Demand)……………………………………………………………………….17
III.5.6 Chỉ số COD (nhu cầu oxy hóa hóa học –Chemical Oxygen
Demand)……………………………………………………………………….17
III.5.7 Hàm lượng nitơ……………………………………………...….17
III.5.8 Hàm lượng photpho……………………………………………..18
III.5.9 Một số thông số khác…………………………………………....18
III.6 Một số tiêu chuẩn chất lượng nước- TCVN 5942-1995…………………18
IV. Đặc tính của rong Ceratophyllum demersum (hornwort)……………………….19
IV.1 Hình dạng………………………………………………………………...19
IV.2 Môi trường sống của rong………………………………………………..19
IV.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của rong………………………..19
IV.4 Năng suất sinh khối của thực vật………………………………………...20
IV.5 Những nghiên cứu ứng dụng rong trong xử lý nước thải………………..20
IV.6 Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý chất thải bằng thực vật thủy
sinh……………………………………………………………………………………21

7

3
-
…………………………………………………………...30
Chỉ tiêu NH
4
+
…………………………………………………………...31
Chỉ tiêu photpho………………………………………………………..31
Chỉ tiêu SS……………………………………………………………...32
VI. Phương pháp xử lý số liệu…………………………………………………32

Chương IV: Kết quả và thảo luận………………………………………………….33
IV.1 Kết quả của quá trình nghiên cứu cơ bản………………………………...33

8
IV.2 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng rong
…………………………………………………………………………………34
IV.3 Kết quả của nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp……………………..36
IV.4 Kết quả năng suất sinh khối của rong …………………………………...38
Nhận xét tổng quát

ChươngV: Kết luận và kiến nghị…………………………………………………..39
I. Kết luận……………………………………………………………………..40
II. Kiến nghị…………………………………………………...………………40

Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………..41
Phụ lục

-P đo được của nghiên cứu cơ bản
Bảng 4.4 Kết quả chỉ tiêu COD của nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt
bằng rong
Bảng 4.5 Kết quả chỉ tiêu BOD
5
của nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt
bằng rong
Bảng 4.6 Kết quả chỉ tiêu Nitơ tổng của nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt
bằng rong
Bảng 4.7 Kết quả chỉ tiêu Photpho tổng của nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh
hoạt bằng rong
Bảng 4.8 Kết quả chỉ tiêu SS của nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng
rong
Bảng 4.9 Giá trị các thông số của nước thải chưa qua xử lý
Bảng 4.10 Kết quả chỉ tiêu COD của nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp
Bảng 4.11 Kết quả chỉ tiêu BOD
5
của nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp
Bảng 4.12 Kết quả chỉ tiêu Nitơ tổng của nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp
Bảng 4.13 Kết quả chỉ tiêu Photpho tổng của nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp
Bảng 4.14 Kết quả của chỉ tiêu SS của nghiên cứu xây dựng mô hình kết hợp

DANH MỤC CÁC HÌNH



DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
11
Sơ đồ 2.1 Thành phần của chất thải
Sơ đồ 2.2 Sự thay đổi số lượng VSV khi đổ nước thải vào
Sơ đồ 2.3 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ chứa Nitơ trong nước thải
Sơ đồ 2.4 Phản ứng tổng hợp tế bào
Sơ đồ 2.5 Sự chuyển hóa vật chất hữu cơ trong tự nhiên
Sơ đồ 3.1 Mô hình hóa của quá trình A
2
/O Chƣơng I: Mở đầu

I.1. Giới thiệu 13
Hiện nay ở Việt Nam đặc biệt là thành phố Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm
đang ở mức báo động cao. Tình trạng khói, bụi và nhất là ô nhiễm nước tập trung ở các
khu vực đông dân cư, chợ…đang là vấn đề gây nhức nhối hiện nay.
Theo thống kê của bộ Khoa Học Công nghệ và Môi trường mức độ ô nhiễm khi
thải ra đều vượt quá mức cho phép. Điều này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn
sức khỏe của con người và các sinh vật sống trong môi trường đó.
So với việc xử lý nước ô nhiễm từ các nhà máy sản xuất, các khu chế xuất công
nghiệp thì việc xử lý ô nhiễm ở các chợ cũng quan trọng không kém. Thành phố Hồ
Chí Minh là nơi đông dân cư tập trung nhiều chợ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của
người dân. Có nhiều loại nước được thải ra trong chợ chưa qua xử lý thích hợp. Đây là
nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường. Hiện nay đã có nhiều biện pháp xử lý
nước thải được ứng dụng, trong đó xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học đang
phổ biến vì tính hiệu quả, ít đầu tư, và phù hợp với tình hình điều kiện kinh tế ở nước
ta.
Được biết như loài thực vật thủy sinh dễ trồng, phát triển rất nhanh, và có khả
năng hấp thụ nitơ- photpho cao trong nước thải sinh hoạt. Rong Ceratophyllum
demersum (hay còn gọi là Hornwort) được sử dụng nhiều nơi vì có thể thích hợp trồng
ở mọi địa hình và không gây hại cho những sinh vật khác cũng như môi trường sinh
thái xung quanh. Ở Việt Nam, nhiệt độ và khí hậu rất thích hợp cho sự phát triển của
rong. Việc ứng dụng rong này để xử lý nước thải là một vấn đề hoàn toàn mới hiện
nay.
I.5. Ý nghĩa khoa học

Tìm hiểu sâu hơn về khả năng và cơ chế của thực vật thủy sinh nói chung và
rong Ceratophyllum demersum nói riêng trong việc ứng dụng vào xử lý các loại nước
thải đa dạng hơn.
Tăng mức độ hiểu biết về thiết lập mô hình xử lý nước thải trong thực tế bằng
phương pháp sinh học kinh tế và hiệu quả.

I.6. Ý nghĩa thực tiễn

 Giảm thiểu ô nhiễm môi trường do các loại nước thải sinh hoạt gây ra.
 Xây dựng mô hình xử lý phù hợp với tình hình và điều kiện nơi xử lý.
 Nước thải sau xử lý có thể làm nguồn nước tưới cho cây trồng và cây hoa màu
khác.
 Sinh khối từ thực vật được sử dụng làm thức ăn cho gia súc.

15

I.1.2. Nguồn gốc phát sinh

 Nước thải từ các khu vực sinh hoạt trong chợ như khu hành chính, khu vực văn
phòng, và khu vực dân cư sinh sống.
 Nước thải từ các bể tự hoại của 5 nhà vệ sinh trong lồng chợ
 Nước thải từ nước rửa các loại hàng hóa, vệ sinh chợ.
 Nước ép rác từ trạm xử lý rác của chợ.
 Nước tưới cây.
 Nước mưa chảy tràn trong khu vực chợ. I.2. Thành phần và tính chất nước thải

Nước thải là một hỗn hợp phức tạp, bao gồm nước và nhiều chất bẩn khác
nhau. Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt được biểu diễn theo sơ đồ sau:

17 Sơ đồ 2.1 Thành phần của chất thải
(Nguồn: Công nghệ xử lý nước thải của Nguyễn Đức Lượng)

Ngoài ra trong nước thải còn chứa nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, virut,
nấm, rong, tảo, trứng giun sán…Các vi sinh vật này có khả năng gây bệnh và có thể
tạo thành dịch bệnh rất nguy hiểm.

I.3. Phân loại nước thải

Các loại nước thải được hình thành có số lượng, thành phần, và tính chất hoàn

các chất hữu cơ trong loại nước thải này thường thấp và rất khó phân hủy sinh
học. Trong nước thải này cũng chứa nhiều tạp chất vô cơ.

Nước thải từ việc sinh hoạt trong chợ và những nguồn khác. Các loại này
thường có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD, COD) và các nguyên tố dinh
dưỡng khác (Nitơ- Photpho). Các chất bẩn trong nước thải này dễ tạo khí sinh
học và tạo phân bón.

Để xử lý, ta quan tâm đến các thành phần sau của nước thải:
 Các chất rắn (chủ yếu là rắn lơ lửng).
 Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất có thể phân huỷ sinh học).
 Các chất dinh dưỡng (các hợp chất Nitơ và Photpho).
 Các vi sinh vật gây bệnh.
 Hàm lượng BOD, COD.

I.4. Tác hại của ô nhiễm

- Gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Nước thải không qua xử
lý sẽ gây ô nhiễm cả một vùng hay một khu vực nào đó. Khi mưa xuống hay vì một
nguyên nhân khách quan nào đó sẽ khiến cho nước ô nhiễm chảy tràn mặt đất, gây ô
nhiễm nguồn nước mặt và cả nguồn nước ngầm nếu có.

- Làm giảm sự đa dạng sinh học, gây mất cân bằng sinh thái. Nguyên nhân là do
nước ô nhiễm sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước. Từ đó làm thay đổi hoàn
toàn hệ sinh thái có trong nước. Ngoài ra khi nước ô nhiễm hòa cùng với nguồn nước
mới thì số lượng VSV sẽ giảm đột ngột do chưa thích nghi kịp với môi trường mới.
Cũng có trường hợp VSV chết hàng loạt do nước thải có nhiệt độ quá cao hay mức độ

19
ô nhiễm nặng. Đây là biểu đồ chứng minh sự tăng trưởng của cả hai loài VSV cũ và

lượng
VSV
(Tb/l)
Thời gian (giờ)

20
Khi oxy được tạo ra trong môi trường sẽ có một phần thoát ra. Phần thoát ra là
oxy tự do. Phần oxy hòa tan còn lại trong môi trường nước sẽ tham gia vào các phản
ứng hóa học và các phản ứng sinh học.Các phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ cần
rất nhiều oxy. Nếu nước thải chứa nhiều chất hữu cơ cần phân giải và các chất vô cơ
cần oxy hóa thì nhu cầu oxy rất lớn. Trong điều kiện tự nhiên, nếu nước chứa một
lượng các chất hữu cơ và vô cơ tương ứng với nhu cầu oxy có trong nước để tiến hành
các quá trình oxy hóa sinh học và oxy hóa hóa học thì quá trình tự làm sạch nước tự
nhiên được thiết lập và xảy ra rất hiệu quả. Khi đó không cần tác động vào môi trường,
nước cũng tự động làm sạch.

Quá trình chuyển hóa vật chất trong tế bào vi sinh vật gồm hàng loạt các phản
ứng hóa sinh là đồng hóa và dị hóa cũng xảy ra.Quá trình này gồm 3 giai đoạn như
sau:
Oxy hóa các chất hữu cơ
C
x
H
y
O
z
+O
2
CO
2

NO
2
+5O
2
 5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
- ∆H

Với sự tham gia của các VSV như Pseumonas, Bacillus, Alealigenes,
Flavobacterium…

Trong trường hợp nước chứa nhiều chất hữu cơ và vô cơ vượt quá mức oxy cần
thiết có trong nước để oxy hóa chúng thì nước sẽ bị ô nhiễm. Khi đó người ta can thiệp
bằng cách cung cấp O
2
từ bên ngoài vào để thiết lập trạng thái cân bằng giữa lượng
chất ô nhiễm và nhu cầu oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa sinh hoc và quá trình oxy
hóa hóa học. Điều này giúp hình thành phương pháp xử lý nước thải thích hợp hơn.

II.2. Quá trình phân hủy kị khí

21
Quá trình phân hủy kị khí là quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ cặn bùn,
cặn thải... Trong nước thải ở điều kiện không có oxy phân tử bởi các VSV kị khí. Quá
trình này gồm 2 giai đoạn:


hóa. Mặt khác, các quá trình chuyển hóa này thường xảy ra do một loạt các VSV khác
nhau. Do đó, nếu trong môi trường thiếu một giống hay một nhóm VSV nào đó, quá
trình chuyển hóa sẽ bị ngưng trệ và môi trường bị ô nhiễm. Như vậy việc tự làm sạch
phụ thuộc trước tiên vào số lượng vật chất thải vào trong môi trường. Nếu lượng vật
chất quá lớn vượt quá khả năng chuyển hóa của VSV sẽ gây ô nhiễm nặng.

Vấn đề thứ hai là điều kiện môi trường thúc đẩy hoặc kiềm hãm quá trình tự
làm sạch này. Khi đó oxy đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa nhờ
VSV. Mức độ tiêu thụ oxy để chuyển hóa vật chất hữu cơ phản ánh khả năng tăng

22
trưởng của VSV và khả năng tiêu thụ vật chất có trong môi trường. Do đó nhu cầu oxy
sinh học (BOD) là một trong những chỉ tiêu quan trọng để xác định mức độ ô nhiễm.

VSV chỉ có khả năng hấp thụ oxy ở dạng hòa tan trong nước. Các chất hữu cơ
có càng nhiều thì khả năng hòa tan oxy và phân hủy các chất hữu cơ càng kém. Ngoài
ra, các VSV ở trong nước thải cũng là nguồn dinh dưỡng cho động vật khi những VSV
này còn sống hay sẽ là nguồn dinh dưỡng của thực vật khi tế bào chúng bị phân hủy và
được vô cơ hóa. Nếu trong môi trường nước thải không chứa độc tố có nồng độ quá
cao thì sự phát triển của sinh vật đó có xu hướng tạo ra sự hài hòa hay gọi là tạo ra sự
cân bằng mới. Ở đó, VSV sẽ phân giải và làm giảm các chất hữu cơ tạo điều kiện
thuận lợi cho các loài rong, rêu, VSV, và thực vật thủy sinh phát triển. Bản thân những
thực vật thủy sinh cũng góp phần tham gia chuyển hóa các chất có trong nước.

Khi nắm vững quy luật phát triển của sinh vật ta có thể điều khiển và tạo lập
một hệ cân bằng sinh thái có lợi cho xử lý nước thải. Tuy nhiên điều này cũng rất khó
thực hiện vì những chất ô nhiễm thường tác động rất mạnh đến VSV. Hàm lượng BOD
hay COD quá cao sẽ kiềm hãm sự phát triển của VSV. Vì thế, ta không thể thiết lập
được hệ sinh thái cân bằng mà phải có biện pháp xử lý hàm lượng trên đến mức độ
thích hợp mà VSV có thể phát triển được.


Nitơ không gây ra các vấn đề phú dưỡng nhưng các chỉ tiêu về nitơ trong nước
cấp nếu vượt quá mức cho phép sẽ gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe
con người, mặc dù bản thân nitrat không phải là chất nguy hiểm. Tuy nhiên trong
đường ruột trẻ nhỏ thường tìm thấy các loại vi khuẩn có khả năng chuyển hóa nitrat
thành nitrit. Nitrit này có ái lực hồng cầu trong máu mạnh hơn trong oxy. Khi nó thay
thế oxy tạo thành methemoglobin, khiến hợp chất này không thể nhận oxy, gây bệnh
xanh xao ở trẻ nhỏ và có thể dẫn đến tử vong.

Nitơ là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ chứa nitơ
trong cơ thể sinh vật. Chúng có mặt trong protein, enzym, lipoprotein, axit nucleic, các
hormone, kháng sinh và nhiều thành phần khác nhau của tế bào. Nitơ được coi là thành
phần không thể thiếu trong tế bào sinh vật.

Để tiến hành quá trình đồng hóa các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ trong môi
trường nước, VSV phải tổng hợp được enzym ngoại bào. Enzym này sẽ phân giải

24
protein thành các axit amin và nhiều thành phần khác nữa. Vì thế, trong môi trường
nước thường tồn tại các dạng nitơ sau: nitơ amin, nitơ amoniac, nitơ nitrit, nitơ nitrat,
và nitơ tự do.

II.5.2. Chu trình chuyển hóa Nitơ trong các chất hữu cơ

Chu trình chuyển hóa của Nitơ theo sơ đồ sau:
Sơ đồ 2.3 Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ chứa Nitơ trong nước thải
(Nguồn công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học của Lương Nhất Phẩm)

2

Nitrobacter
N
i
t
r
a
t

h
ó
a
Thiobacillus denitrifican
Phản nitrat hóa
(B.denitricans,
B.lichennifornus)
Đồng hóa
Tự phân và sự oxy hóa
Tế bào chết

25
Có nhiều VSV tham gia, có khả năng chuyển hóa các hợp chất hữu cơ tạo thành
NH
4
+- Quá trình Nitrit và Nitrat hóa
Chuyển NH

3
-
+ 2H
-
+ H
2
O

- Quá trình phản nitrat hóa
Quá trình chuyển hóa NO
3
-
thành N
2
. Có thể có 3 cơ chế chuyển hóa:

Khử đến nitrit: HNO
3
+ 2H  HNO
2
+ H
2
O
Khử đến NH
3
: HNO
3
+ 8H  NH
3
+3H

và tổng hàm lượng N
2

Nồng độ oxy hòa tan
Nhiệt độ
pH trong nước thải

II.6. Quá trình khử photpho

Photpho là thành phần khoáng rất quan trọng trong tế bào VSV và là yếu tố dinh
dưỡng thiết yếu trong sự phát triển của thực vật và động vật. Đối với nhiều loài VSV,
lượng photpho có trong tế bào chiếm đến 50% tổng lượng khoáng. Photpho có mặt
VK Nitrosomonas
VK Nitrobacter

Trích đoạn Các phương pháp xử lý nước thải hiện nay Đặc tính của rong Ceratophyllum demersum (hornwort )

---