(Luận văn thạc sĩ) đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt kí túc xá k – đại học thái nguyên bằng phương pháp lọc sinh học tuần hoàn

ÐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ÐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHẠM THỊ HƯƠNG LAN

Tên đề tài:

“ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
KÍ TÚC XÁ K – ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC TUẦN HỒN”

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Liên thơng chính quy

Chun ngành

: Khoa học mơi trường

Khoa

: Mơi trường

Lớp

: K9 - KHMT

Khóa học

: 2013 - 2015

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Hoàng Thị Lan Anh

THÁI NGUYÊN - 2014

n


LỜI CẢM ƠN
Sau khi học tập và rèn luyện trong nhà trường, được sự dạy bảo tận tình
của các thầy cô giáo, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Mơi trường, đến nay
tơi đã thực tập xong và hồn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Để hồn thành khóa luận này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu
Trường Đại Học Nông lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Mơi trường
cùng tồn thể thầy cơ giáo trong khoa.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cán bộ, nhân viên phịng thí
nghiệm Khoa Mơi trường – Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tạo
điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình thực tập.
Đặc biệt tơi xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Ths. Hồng Thị
Lan Anh đã hết lịng tận tình giúp đỡ tơi trong q trình thực tập tốt nghiệp và
hồn thành tốt chương trình học tập và rèn luyện trong nhà trường.
Trong q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp, do thời gian có hạn và
trình độ ban thân cịn hạn chế nên khóa luận của tơi khơng tránh khỏi những
thiếu sót, vì vậy kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô
giáo và bạn đồng nghiệp để khóa luận được đầy đủ và hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên, tháng 08 năm 2014
Sinh viên

Phạm Thị Hương Lan

n


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần của nước thải sinh hoạt ................................................. 6
Bảng 4.1. Hiện trạng phát sinh nước thải sinh hoạt khu KTX K - Đại học
Thái Nguyên ........................................................................... 29
Bảng 4.2. Các chỉ tiêu đặc trưng của nước thải trong khu vực nghiên cứu .... 30
Bảng 4.3. Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt với thời gian lưu nước 10h ....... 32
Bảng 4.4. Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt với thời gian lưu nước 24h ....... 33
Bảng 4.5. Kết quả xử lý nước thải với thời gian lưu nước 48h ...................... 34
Bảng 4.6. Bảng tổng hợp hiệu suất xử lý theo thời gian ................................. 35
Bảng 4.7. Hiệu quả xử lý BOD5 ...................................................................... 36
Bảng 4.8. Hiệu quả xử lý tổng N .................................................................... 37
Bảng 4.9. Hiệu quả xử lý P ............................................................................. 37
Bảng 4.10. Hiệu quả xử lý TSS....................................................................... 38

n


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Phân loại phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học .... 9
Hình 3.1. Mơ hình bể lọc sinh học với vật liệu lọc nổi................................... 26
Hình 4.1. Các thành phần ơ nhiễm chính có trong nước thải sinh hoạt khu
KTX K ...................................................................................... 30
Hình 4.2. Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt với thời gian lưu nước 10h ....... 32
Hình 4.3. Kết quả xử lý nước thải sau thời gian lưu nước 24h ....................... 33

Hình 4.4. Kết quả xử lý nước thải với thời gian lưu nước 48h ....................... 34
Hình 4.5. Hiệu suất xử lý của hệ thống theo thời gian ................................... 35
Hình 4.6. Hiệu quả xử lý BOD5 ...................................................................... 36
Hình 4.7. Hiệu quả xử lý tổng N ..................................................................... 37
Hình 4.8. Hiệu quả xử lý TSS ......................................................................... 38

n


DANH MỤC VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

Từ viết tắt
BOD

Nhu cầu ô xy sinh hóa hay lượng oxy cần cung cấp để
oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật

BOD5

Lượng oxy hịa tan mà q trình phân hủy sinh học trong
5 ngày

COD

Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa
tất cả các hợp chất hữu cơ và vơ cơ trong nước

DO

Lượng oxy hịa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp
của sinh vật

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

T-N

Tổng Nito

T-P

Tổng photpho

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

KTX

Ký túc xá

n


MỤC LỤC
Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1
1.2. Mục đích nghiên cứu............................................................................... 2
1.3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................... 3
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ................................ 3
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất ....................................................... 3
Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................... 4
2.1.1. Cơ sở pháp lý .................................................................................... 4
2.1.2. Cơ sở lý luận ..................................................................................... 5
2.1.3. Cơ sở thực tiễn ................................................................................ 20
2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước ........................................... 22
2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................. 22
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................... 23
Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....24
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 24
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................ 24
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 24
3.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 24
3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp................................ 24

3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp .............................................. 24
Phần 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .................................................................. 29
4.1. Hiện trạng nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K – Đại học Thái Nguyên .. 29
4.2. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của mơ hình xử lý nước thải
sinh hoạt bằng cơng nghệ lọc sinh học tuần hoàn theo thời gian khác nhau ....... 31
4.4.1. Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc sinh học
tuần hoàn sau 10 giờ ................................................................................. 31

n


4.4.2. Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc sinh học
tuần hoàn sau 24 giờ ................................................................................. 33
4.4.3. Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc sinh học
tuần hoàn sau 48 giờ ................................................................................. 34
4.4.4. Tổng hợp kết quả nghiên cứu hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt
bằng phương pháp lọc sinh học tuần hoàn theo thời gian ........................ 35
4.4.5. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm theo thời gian ............................. 36
Phần 5. KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ............................................................... 39
5.1. Kết luận ................................................................................................. 39
5.2. Đề nghị .................................................................................................. 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 41

n


1

Phần 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Nước là tài sản chung của nhân loại nó có vai trị quan trọng trong việc
đảm bảo sự sống của con người và sinh vật. Khơng có nước thì sự sống của
mn lồi trên hành tinh khơng thể tồn tại được. Hơn 70% diện tích của Trái
Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên Trái Đất có vào khoảng 1,38 tỉ
km³ trong đó 97,4% là nước mặn trong các đại dương trên thế giới, phần còn
lại 2,6% là nước ngọt tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đóng ở hai cực và
trên các ngọn núi và chỉ có 0,3% nước trên tồn thế giới (hay 3,6 triệu km³
nước) là có thể sử dụng làm nước sinh hoạt cho con người. Việc cung cấp
nước phục vụ cho sinh hoạt sẽ là một trong những thử thách lớn nhất của loài
người trong vài thập niên tới đây [9].
Con người khai thác nước từ các nguồn tự nhiên và sử dụng cho nhiều
mục đích khác nhau như phục vụ ăn uống sinh hoạt của chính con người,
nước dùng cho các mục dích hoạt động nơng nghiệp, cho sản xuất công
nghiệp, cho các hoạt động giao thông, cho rất nhiều hình thức dịch vụ ...
Nước sử dụng cho những mục đích trên lại được thải lại vào chính nguồn
nước nơi mà con người đã khai thác cho mục đích sử dụng của mình. Tất cả
những hoạt động đó do thiếu quản lý hay thiếu hiểu biết đã dẫn đến tình trạng
ơ nhiễm nguồn nước và nhiều nơi đã trở nên trầm trọng.
Trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Ngun là một trường có diện
tích khá rộng, trong khn viên của trường có tới 16 dãy nhà 5 tầng nằm
trong khu nội trú của các trường Đại học Nông lâm, Đại học Kinh tế và Quản
trị kinh doanh, Đại học Khoa học và khoa Ngoại ngữ của Đại học Thái
Nguyên với khoảng trên 3000 sinh viên. Cũng vì lý do này mà lượng nước
thải ở đây cao gấp nhiều lần so với kí túc xá của các trường khác.

n


2

Nước thải sinh hoạt từ khu kí túc xá K - Đại học Thái Nguyên là nguồn
nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của sinh viên như nước thải từ
nhà vệ sinh, từ quá trình tắm rửa, giặt quần áo… thành phần chủ yếu của nước
thải sinh hoạt là BOD5, COD, nito, photpho và vi sinh vật. Nếu lượng nước
thải này không được xử lý sẽ làm ô nhiễm khu vực tiếp nhận, gây ảnh hưởng
trực tiếp hoặc gián tiếp đến con người.
Để góp phần nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm làm sạch nước ô
nhiễm và trên cơ sở đó có thể tái sử dụng nước, nhất là bảo vệ chất lượng nước
các thuỷ vực gần khu vực dân cư, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu mơ hình thực
nghiệm có tên là: “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt kí túc xá K –
Đại học Thái Nguyên bằng phương pháp lọc sinh học tuần hồn”.
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng, mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt khu kí túc
xá K – Đại học Thái Nguyên;
- Xây dựng mơ hình lọc sinh học tuần hồn;
- Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của mơ hình lọc sinh học
tuần hồn theo thời gian;
- Đề xuất phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt có tính khả thi, có hiệu
quả, dễ vận hành và chi phí thấp.
- Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ mới, phù
hợp với điều kiện của Việt Nam.
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Lắp đặt mơ hình thí nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương
pháp lọc sinh học tuần hoàn.
- Lấy mẫu, phân tích hàm lượng BOD5, COD, T-N, T-P, TSS trong nước
thải sinh hoạt đầu vào và nước sau khi qua hệ thống thí nghiệm.

n

3

- So sánh, đánh giá kết quả phân tích trong nước thải trước và sau xử lý,
đưa ra hiệu suất xử lý.
- Đánh giá hiệu suất xử lý với các khoảng thời gian khác nhau.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Nâng cao kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm phục vụ cho thực tế
công việc.
- Giúp vận dụng và trau dồi các kiến thức đã học.
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý của mơ hình đối
với mơi trường nước thải sinh hoạt, các thông số này rất cần thiết để tính tốn
ra một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung.

n


4

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
2.1.1. Cơ sở pháp lý
2.1.1.1. Các văn bản quy phạm pháp luật liên quan đến tài nguyên nước của
Việt Nam
- Luật Bảo vệ Môi trường số 52/2005 được Quốc hội nước Cơng hịa xã
hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11
năm 2005;

- Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012
của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam;
- Nghị định 34/2005/NĐ-CP của Chính phủ về quyết định xử phạt vi
phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước;
- Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 06 tháng 08 năm 2014 về thoát nước
và xử lý nước thải;
- Quyết định 879/ QĐ-TCMT về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính
tốn chỉ số chất lượng nước.
- Quyết định số 02/2008/QĐ-UBND V/v qu định chế độ thu, nộp, quản
lý và sử dụng lệ phí cấp giấy phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên
nước, xả nước vào nguồn nước và hành nghề khoan nước;
- Quyết định số 03/2008/QĐ-UBND V/v quy định chế độ thu, nộp, quản
lý và sử dụng phí thẩm định đề án, báo cáo thăm dò, khai thác sử dụng nước
dưới đất;
2.1.1.2. Các tiêu chuẩn Việt Nam liên quan
- QCVN 24:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước thải;
- QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước mặt;
- QCVN 02:2009/BYT về chất lượng nước sinh hoạt;
- Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT về tiêu chuẩn nước sạch;

n


5

2.1.2. Cơ sở lý luận
2.1.2.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
* Khái niệm nước thải sinh hoạt

Theo Lâm Minh Triết (2008), nước thải sinh hoạt là lượng nước được
thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng như tắm,
giặt, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…chúng được thải bỏ ra từ các căn hộ, cơ quan,
trường học, bệnh viện, chợ và các cơng trình công cộng khác [2].
Để xác định lưu lượng nước thải cho một khu vực thì giá trị thường ước
lượng trên dân số của khu vực. Theo Trần Đức Hạ (2006) thì lượng nước thải
sinh hoạt vào khoảng 80-90% so với lưu lượng nước cấp [4].
* Phân loại nước thải sinh hoạt
+ Nước thải từ khu vệ sinh hay còn gọi là nước đen:
Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh chứa phần lớn các chất ô nhiễm
như phân, nước tiểu, thức ăn thừa… chứa các vi sinh vật gây bệnh.
Thành phần ơ nhiễm chính đặc trưng BOD5, COD, Nito, Photpho, TSS
cao. Trong nước thải sinh hoạt, nếu không loại bỏ được hàm lượng Nito và
Photpho trước khi ra nguồn tiếp nhận sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng.
Nước thải khu vệ sinh thường được thu gom và xử lý một phần trong bể
tự hoại để làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đến ngưỡng phù hợp với các
quá trình xử lý tiếp theo.
+ Nước thải khu nhà bếp:
Nước thải khu nhà bếp có đặc trưng là nước chứa thành phần hàm lượng
dầu mỡ cao, lượng cặn và rác lớn. Lượng dầu mỡ này có thể gây ảnh hưởng
đến quá trình xử lý đằng sau.
+ Nước thải từ khu tắm giặt hay còn gọi là nước xám:
Loại nước này chứa thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể, do đó
khơng cần xử lý sơ bộ mà đưa ln vào hệ thống xử lý phía sau. Nước thải
giặt có tính chất hồn tồn khác với hai loại nước thải trên, hàm lượng các
chất hữu cơ cũng không đáng kể mà chủ yếu là các hóa chất dùng để tẩy rửa.
* Thành phần nước thải sinh hoạt

n

6

Nước thải sinh hoạt thường không phức tạp như nguồn nước thải cơng
nghiệp vì nó khơng có nhiều thành phần độc hại như các hóa chất cơng
nghiệp. Thành phần của nước thải sinh hoạt được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.1.Thành phần của nước thải sinh hoạt
Các chất (mg/l)

Mức độ ơ nhiễm
Nặng
1000

Trung bình
500

Thấp
200

Chất rắn hịa tan

700

350

120

Chất rắn khơng hịa tan

300

150

8

Tổng chất rắn lơ lửng

600

350

120

Chất rắn lắng

12

8

4

Nhu cầu oxy sinh hóa
BOD5

300

200

100

Oxi hòa tan

0

0

0

Tổng N

85

50

25

Clorua

175

100

0.1

Độ kiềm (mg CaCO3)

200

100

15

Chất béo

40

20

50

Tổng Photpho

20

8

0

Tổng chất rắn (TS)

(Nguồn: Metcalf & Eddy Wastewater Engineering – Treatment and Reuse,
Fourth Edition, McGraw Hill. Inc, 2003)
2.1.2.2. Sơ lược tình trạng ơ nhiễm nguồn nước hiện nay
Nước là nhân tố không thể thiếu của mọi hoạt động của tất cả các hệ sinh
thái bao gồm cả con người.
Chất lượng nước là yếu tố quyết định cho mục đích sử dụng nước khác
nhau. Nếu chất lượng nước kém so với yêu cầu sử dụng thì tức là nước đã bị ơ
nhiễm. Vì vậy người ta đã xây dựng các loại tiêu chuẩn để quy định chất
lượng nước cho các mục đích sử dụng khác nhau như nước dùng cho uống,
nước dùng cho sinh hoạt, nước dùng cho nước cấp, nước nông nghiệp, công

n


7

nghiệp .... Nói chung người ta sử dụng các thơng số về tính chất vật lý, hố
học và sinh học để biểu hiện tính chất của nước, thí dụ:
+ Chất lượng vật lý: độ trong, độ đục, độ màu...
+ Chất lượng hố học: pH, DO (oxy hồ tan), BOD (nhu cầu oxy sinh
hoá), COD (nhu cầu oxy hoá học), kim loại ...
+ Chất lượng sinh học: số lượng khuẩn các loại...
Khi nước chịu tác động của các chất bẩn từ các hoạt động tự nhiên hay
nhân tạo chất lượng nước sẽ xấu đi so với yêu cầu hay so với tiêu chuẩn quy
định, khi đó nước trở thành bị ơ nhiễm.
Trong nhiều thập kỷ gần đây, do thiếu hiểu biết và thiếu các biện pháp
quản lý cho nên nhiều nơi trên thế giới và cả ở Việt Nam hiện nay một số
nguồn nước, bao gồm cả nước mặt và nước ngầm đã bị ô nhiễm bởi nhiều
chất ô nhiễm khác nhau và từ các nguồn ô nhiễm khác nhau.
Chúng ta biết rắng 3/4 bề mặt trái đất là nước (khoảng 1,4 tỷ km3) trong
đó chỉ có một phần rất nhỏ là nước ngọt bao gồm cả nước mặt (sơng, ngịi , hồ
, ao...) và nước ngầm chứa trong các tầng của địa quyển.
Con người khai thác nước phục vụ cho nhu cầu của mình. Theo số liệu
thống kê thì 73% lượng nước ngọt dùng cho sản xuất nông nghiệp, 21% dùng
cho sản xuất công nghiệp và 6% dùng cho sinh hoạt của con người. Lượng
nước ngọt vốn đã ít nhưng hiện nay đang chịu sự ô nhiễm nghiêm trọng do
các hoạt động của con người gây ra dẫn đến kết quả làm ảnh hưởng đến chất
lượng nước [10].
Thay đổi giá trị pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, HN03,
NaOH,… khi pH thay đổi có nghĩa chất lượng nước cũng bị thay đổi.

Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên, trước hết là:
Pb, Cu, Zn và PO42- , NO3- , NO2- . . .
Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi
vào môi trường nước cùng nước thải, từ khí thải và từ các chất thải rắn.
Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các chất khó bị huỷ
bằng con đường sinh học.

n


8

Giảm độ trong của nước dấn đến ngăn cản sự truyền ánh sáng vào nước, và
do đó dẫn đến làm giảm các phản ứng quang hợp đối với thực vật nước.
Nước thải bị ô nhiễm khi thải vào môi trường làm thay đổi đặc tính của
nước tự nhiên dẫn đến ảnh hưởng tới đời sống của các loài sinh vật trong đó
có con người. Việc bảo vệ khơng tốt tài nguyên nước là nguyên nhân dẫn đến
hàng năm khoảng 2/3 dân số thế giới không được cấp nước sạch và có 4,6
triệu trẻ em dưới 5 tuổi bị chết do các bệnh tật vì nước sinh hoạt khơng sạch.
Nước thải sinh hoạt có chứa nhiều các hợp chất hữu cơ dễ hay khó phân
huỷ và hệ vi sinh vật rất đa dạng trong đó có tất cả các vi sinh vật hiếu khí,
yếm khí, virút gây bệnh, vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là các bệnh truyền
nhiễm, tiêu hoá (tả , lỵ . . . ) . Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) ở các nước
đang phát triển có tới 60% dân số thiếu nước sạch để sử dụng và 80% bệnh tật
có liên quan đến nguồn nước bị nhiễm bẩn. Trên thế giới, mỗi ngày có 25.000
người, mỗi năm có 25 triệu trẻ em bị chết vì phải dùng nước bẩn. Nguyên
nhân là do bệnh tả một căn bệnh phổ biến do nguồn nước bị nhiễm bẩn.
Thương hàn cũng là một căn bệnh lan truyền qua đường uống.
2.1.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến
Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác

nhau, từ các loại chất khơng tan đến các chất ít tan và cả những hợp chất tan
trong nước, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch
nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc
lựa chọn phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt thích hợp thường được căn
cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải, căn cứ dựa vào chất
thải sinh hoạt sau khi đã phân loại. Các phương pháp chính thường được sử
dụng trong các cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt là:
+ Phương pháp xử lý sinh học
+ Phương pháp xử lý hóa lý
+ Phương pháp xử lý hóa học
Phương pháp xử lý sinh học
Bản chất của phương pháp này là sử dụng khả năng sống và hoạt động
của các vi sinh vật có ích để phân huỷ các chất hữu cơ và các thành phần ô

n


9

nhiễm trong nước thải. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm
chính: q trình hiếu khí, q trình trung gian anoxic, q trình kị khí, q
trình kết hợp hiếu khí – trung gian anoxic –kị khí các quá trình hồ. Ưu điểm
của phương pháp này là chi phí rẻ, dễ thực hiện.

Hình 2.1. Phân loại phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
Phương pháp xử lý hóa lý:
Bản chất của phương pháp hố lý trong quá trình xử lý nước thải sinh
hoạt là áp dụng các q trình vật lý và hố học để đưa vào nước thải chất phản
ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành
các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hồ tan nhưng khơng độc hại hoặc gây

ơ nhiễm mơi trường. Đối với phương pháp xử lý hóa lý này, người ta thường
áp dụng các phương pháp sau để xử lý nước thải sinh hoạt: phương pháp trao
đổi ion, phương pháp thấm lọc ngược và siêu lọc, phương pháp keo tụ, tuyển
nổi, đông tụ, hấp thụ… Giai đoạn xử lý hố lý có thể là giai đoạn xử lý độc

n


10

lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hố học, sinh học trong
cơng nghệ xử lý nước thải hồn chỉnh.
Phương pháp xử lý hóa học:
Phương pháp xử lý hóa học thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải
sinh hoạt gồm có: trung hịa, oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân
hủy các hợp chất độc hại. Phương pháp này có ưu điểm là hiệu quả xử lý cao,
thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khép kín. Tuy nhiên
phương pháp này cũng có một số nhược điểm nhất định như chi phí vận hành
cao, khơng thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải với quy mô lớn [1].
2.1.2.4. Các phương pháp xử lý nước thải bằng con đường sinh học
Về nguyên tắc thì phương pháp xử lý sinh học được dựa trên cơ sở sử
dụng các quá trình hoạt động sống của vi sinh vật để phân huỷ các chất ơ
nhiễm trong nước thải. Q trình hoạt động sống của vi sinh trong tự nhiên
chính là q trình trao đổi chất để duy trì sự sống của vi sinh trong tự nhiên.
Trong sự trao đổi chất này vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, một số khoáng
chất trong nước hoặc trong một số trường hợp cùng với nguồn ơxy trong
khơng khí thải làm nguồn dinh dưỡng để chuyển hoá thành năng lượng và kết
quả của các phản ứng sinh hố này là khí thải CO2, nước và tạo ra những vi
sinh vật mới, do đó làm tăng sinh khối của quần thể vi sinh vật. Quá trình này
về thực chất là q trình oxyhố sinh học. Đồng thời, do lượng chất hữu cơ bị

tiêu thụ cho quá trình trao đổi chất nên nồng độ chất hữu cơ sẽ giảm đi và kết
quả là nước thải sẽ được làm sạch hơn bởi các vi sinh [6].
* Điều kiện của nước thải có thể xử lý sinh học
Để cho q trình chuyển hố vi sinh xảy ra đươc thì vi sinh vật phải tồn
tại được trong môi trường xử lý. Muốn vậy thì nước thải được xử lý sinh học
phải thoả mãn các điều kiện sau:
- Nước thải không có chất độc với vi sinh vật như các kim loại nặng, dẫn
xuất phenol và cyanua, các chất thuộc loại thuốc trừ sâu và diệt cỏ, hoặc nước
thải không được có hàm lượng axit hay kiềm cao q, khơng được chứa dầu mỡ.

n


11

- Trong nước thải hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ so với các chất
hữu cơ chung phải đủ lớn, điều này thể hiện qua tỷ lệ giá trị hàm lượng
BOD/COD ≥ 0,5.
* Nguyên lý của quá trình ơxy hố sinh học
Q trình ơxy hố sinh hố các chất hữu cơ trong mơi trường nước thải
chính là q trình phân huỷ các chất hữu cơ của các vi sinh vật.
Quá trình này gồm ba giai đoạn, diễn ra với tốc độ khác nhau nhưng có
quan hệ chặt chẽ với nhau.
- Giai đoạn khuyếch tán chất hữu cơ từ nước thải tới bề mặt các tế bào vi
sinh vật. Tốc độ của giai đoạn này do quy luật khuyếch tán và trạng thái thuỷ
động của môi trường quyết định.
- Giai đoạn chuyển các chất hữu cơ đó qua màng bán thấm của tế bào do
sự chênh lệch bên trong và bên ngoài của tế bào .
- Giai đoạn chuyển hoá sinh hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, để tạo
ra năng lượng, tổng hợp tế bào mới và có thể tạo ra các chất mới.

* Tác nhân sinh học trong q trình xử lý
Vai trị chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học là vi sinh vật. Hệ vi sinh
vật trong nước nói chung và trong nước thải nói riêng rất đa dạng và phong
phú, phụ thuộc vào bản chất của nước và nước thải cũng như các điều kiện về
môi trường. Thường trong nước thải có chứa nhiều lồi: vi khuẩn, ngun
sinh động vật, protoza...
Vi sinh vật tham gia vào các quá trình xử lý nước thải được sử dụng chủ
yếu dưới hai dạng: bùn hoạt tính hoặc màng màng sinh học.
- Bùn hoạt tính: Là huyền phù vi sinh vật trong nước thải dưới dạng
bơng màu nâu vàng có kích thước 3 – 5 micromét, bơng này khi tụ hợp lại
với nhau thì dễ lắng. Bùn hoạt tính có cấu tạo gồm các vi sinh vật, vi khuẩn,
các nguyên sinh động vật protoza... phát triển thành sinh khối nhầy và chắc.
Hoạt tính của vi sinh vật là kết quả của sự vận chuyển ôxy vào bông sinh
học. Trong điều kiện khuấy trộn và làm thống ở bể với bùn hoạt tính thơng
thường bơng sinh học có một lớp phủ trên bề mặt được gọi là bề mặt hiếu khí.
Tính chất lắng và nén của bùn hoạt tính là hai chỉ tiêu chính để đánh giá sự

n


12

thành công của phương pháp xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính. Việc tạo bơng
liên quan chặt chẽ tới tốc độ phát triển của vi sinh vật và phụ thuộc vào bản
chất của chất ô nhiễm, nồng độ ôxy hoà tan và mức độ chảy rối.
- Màng sinh học (màng sinh vật).
Màng sinh học là một hệ thống vi sinh vật phát triển trên bề mặt các vật
liệu xốp, tạo thành màng dày 1-3mm. Màng sinh học cũng bao gồm các vi
khuẩn, nấm nguyên sinh động vật ...
Màng sinh học tuy mỏng nhưng có cấu tạo gồm hai lớp:

+ Lớp yếm khí ở sát mơi trường lọc.
+ Lớp hiếu khí ở bên ngồi lớp yếm khí.
Q trình xảy ra ở màng sinh học (màng lọc sinh học) thường được xem
như q trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu – yếm khí.
Khi dịng nước thải chảy trên lớp màng sinh vật, các chất hữu cơ và oxy hoà
tan khuyếch tán qua màng và ở đó diễn ra các q trình trao đổi chất. Sản
phẩm của q trình trao đổi chất (CO2) thải ra ngồi qua màng. Trong suốt
q trình, oxy hồ tan ln được bổ xung từ khơng khí. Theo thời gian, màng
sinh học dầy dần lên.
2.1.2.5. Các phương pháp và hình thức xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
* Các phương pháp sinh học xử lý nước thải
+ Phương pháp hiếu khí
Sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí (để đảm bảo hoạt động sống của
chúng cần cung cấp ôxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 200C - 400C)
Phương trình sinh hố tổng qt các phản ứng ơxy hố sinh hố ở điều
kiện hiếu khí
CxHyOzN+(x+y/3+z/3+3/4)O2 → xCO2 +(y-3/2)H20+NH3 +E (1)
CxHyOzN +NH3 +O2 → C5H7NO2 +CO2 + E (2)
Trong đó: CxHyOzN là chất hữu cơ có trong nước thải
C5H7NO2: Là cơng thức theo tỉ lệ trung bình các nguyên tố chính của tế
bào vi sinh vật
E: Là năng lượng

n


13

Phương trình (1) biểu diễn sự ơxy hố các chất hữu cơ để đáp ứng nhu
cầu năng lượng của tế bào.

Phương rtình (2) biểu diễn quá trình tổng hợp để tạo ra tế bào hay vi
khuẩn mới.
Lượng ôxy tiêu tốn cho các phản ứng này chính là giá trị tổng BOD của
nước thải. Như vậy nếu tiếp tục quá trình ơxy hố khi khơng cịn đủ chất dinh
dưỡng sẽ diễn ra q trình ơxy hố chất liệu tế bào
C5H7NO2 + 502 vsv
5CO2 + NH3 + 2H2O +E
NH3 +O2 v sv HNO2 + O2 vsv H NO3
+ Phương pháp yếm khí
Là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hơ hấp yếm khí, thực hiện
q trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện khơng có hoặc có rất ít
oxy. Sản phẩm cuối cùng của q trình oxy hố sinh hoá này là tạo ra các chất
hữu cơ đơn giản có mạch cacbon ngắn hơn như CH4, CH3COOH, CO2 ...
Q trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ là q trình sinh hố phức tạp
tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên,
phương trình phản ứng sinh hố trong điều kiện kị khí có thể biểu diễn đơn
giản như sau:
Chất hữu cơ ===> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + tế bào mới
Một cách tổng quát, quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;
- Giai đoạn 2: Acid hoá;
- Giai đoạn 3: Acetate hoá;
- Giai đoạn 4: Methane hoá.
Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein,
chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin… trong giai đoạn thuỷ phân, sẽ
được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ hơn. Các
phản ứng thuỷ phân sẽ chuyển hoá protein thành amino acids, carbohydrates
thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo.
Trong giai đoạn acid hoá, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục
chuyển hoá thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là

n