Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao

mở đầu
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ nên đã nâng cao đợc số lợng
và chất lợng sản phẩm nhằm đáp ứng đợc nhu cầu sống ngày càng cao của con ngời.
Đây là mặt tích cực, song bên cạnh đấy nó cũng làm cho chất lợng môi trờng sống của
chúng ta bị giảm đáng kể, ô nhiễm môi trờng đã ở mức báo động trên toàn thế giới .
Loài ngời ngày càng phải đối mặt với nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trờng nói
chung, và môi trờng nớc nói riêng luôn là một trong những vấn đề gây nhức nhối đối
với các quốc gia trên thế giới. Quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá cùng với quá
trình đô thị hoá đã biến nguồn tài nguyên nớc vốn rất dồi dào và tởng nh vô tận hiện
nay trở nên khan hiếm và bị ô nhiễm nặng ở nhiều khu vực, nhiều quốc gia. Vấn đề n-
ớc sạch và bảo vệ tài nguyên nớc sạch đang đợc hởng ứng ở khắp nơi. Việc phòng
chống ô nhiễm nớc cụ thể là chống ô nhiễm các thuỷ vực nớc ngọt nh sông, suối, ao
hồ,... là mục tiêu quan trọng trong các chơng trình bảo vệ môi trờng của Liên hiệp
quốc cũng nh của từng quốc gia. ở Việt Nam, hàng năm đều có các tuần lễ tiết kiệm
nớc sạch và bảo về tài nguyên nớc ở các thành phố lớn nh Hà Nội và thành phố Hồ Chí
Minh.
Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm nớc vẫn là vấn đề đáng lu tâm cho các cấp chính
quyền. Nhà nớc Việt Nam coi việc bảo vệ môi trờng, đặc biệt nguồn nớc là một vấn đề
cần thiết. Nhiều nhà khoa học hiện nay đang hớng các hoạt động vào việc xử lý nớc
thải. Năm 1993 Quốc hội nớc cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã thông qua luật
bảo vệ môi trờng. Tuy nhiên rất nhiều các xí nghiệp sản xuất ở Việt Nam cha có cơ sở
xử lý chất thải nhất là đối với các xí nghiệp vừa, nhỏ không đủ kinh phí để mua sắm
trang thiết bị. Vì vậy nớc thải đều đợc đổ trực tiếp ra môi trờng xung quanh, một số n-
ớc thải đã qua xử lý sơ bộ nhng cha đạt tiêu chuẩn quy định mà mới chỉ mang tính
hình thức đối phó với các cơ quan quản lí. Nguyên nhân của tình trạng này là giá
thành xử lý các chất ô nhiễm cao, kéo theo làm tăng giá thành sản phẩm. Do vậy tình
trạng ô nhiễm môi trờng diễn ra là phổ biến.
1
Luận văn tốt nghiệp: Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc
qua hào đất để xử lý nớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao nhằm góp phần thực hiện
các mục đích sau :

- Phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm nớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao ở
hồ Thành Công, Sông Lừ và cơ sở sản xuất bia Du Lịch.
- Sử dụng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất để xử lý nớc thải có nồng
độ chất hữu cơ cao.
- Tìm thông số tối u trong quá trình xử lý (thời gian lu nớc ở mỗi giai đoạn)
để đạt hiệu xuất xử lý cao nhất.
2
phÇn I
tæng quan tµi liÖu
3
chơng 1
tổng quan về xử lý nớc
thải bằng hồ sinh học
1.1. Nguyên tắc xử lý nớc thải bằng hồ sinh học
Dựa trên cơ sở các vi sinh vật có khả năng phân huỷ chất hữu cơ, tức là chúng có
thể làm sạch nớc thải có chứa các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh hoá, ngời ta có thể
sử dụng vi khuẩn để phân huỷ chất hữu cơ trong nớc thải với hiệu quả cao, thậm chí có
thể hấp thụ đợc các độc tố trong nớc. Làm sạch nớc thải bằng phơng pháp sinh học đ-
ợc tiến hành trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí. Theo nhu cầu oxy ngời ta chia sinh vật
ra thành các loại hiếu khí, kỵ khí và vi sinh vật tuỳ tiện [3 ]. Những sinh vật hiếu khí
đòi hỏi oxy để thực hiện trao đổi chất, ngợc lại vi sinh vật kỵ khí thực hiện trao đổi
chất trong điều kiện không có oxy. Các vi sinh vật tuỳ tiện có khả năng hoạt động đợc
trong cả hai điều kiện có và không có oxy. Hầu hết các vi sinh vật có mặt trong các
quá trình xử lý sinh học đều là các loại tuỳ tiện.
Một trong những công trình đợc sử dụng rộng rãi để xử lý nớc thải là hồ sinh học
- hồ oxy hoá (Oxydation Pond hay Lagoon ). Đó là các hồ chứa nớc tự nhiên hay nhân
tạo dùng để xử lý nớc thải. Quá trình xử lý nớc thải đợc dựa trên các nguyên lý và tuân
theo những quy luật nhất định. Khi có khoảng diện tích đất rộng với các điều kiện khí
hậu, địa chất thuỷ văn phù hợp, kết hợp với phục vụ nông nghiệp, thuỷ sản... thì việc
sử dụng hồ sinh học là hợp lý và kinh tế nhất mà vẫn đạt hiệu suất xử lý cao, lại quản

lý đơn giản dễ dàng.
Về phơng diện kỹ thuật xử lý nớc thải, hồ sinh học có dung tích lớn nên có tính
đệm cao và khi lu lợng nớc thải hoặc nồng độ chất bẩn biến đổi, dao động thì hiệu
xuất xử lý vẫn đảm bảo. Hồ sinh học còn có thể sử dụng làm hồ nuôi cá. Các tác nhân
của quá trình oxy hoá nh tảo, động vật nguyên sinh v.v... là nguồn thức ăn cho cá.
Do có tính u việt nh vậy nên hồ sinh học đợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên
thế giới. ở Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới, chắc chắn hồ sinh học sẽ có một vị trí
4
xứng đáng nếu biết sử dụng nó vừa để xử lý nớc thải vừa phục vụ cho việc tới ruộng và
nuôi cá.
1.2. Nghiên cứu sử dụng hồ sinh học để xử lý nớc thải ở
một số nớc trên thế giới
1.2.1. Nớc và các nguồn ô nhiễm nớc thải
Nớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá. Không có nớc thì không có sự sống.
Nớc tham gia vào hầu hết các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông
đờng thuỷ và sinh hoạt của con ngời. Nớc bao bọc 3/4 bề mặt trái đất với thể tích
khoảng 1,5 tỷ km
3
. Trong đó tỷ lệ nớc ngọt chỉ chiếm 2,4 % tổng lợng nớc, với
27.210.600 km
3
là nớc mặt nằm ở các sông hồ và 6.010.600 km
3
ở tầng nớc
ngầm[12 ].
Nớc có vai trò to lớn trong đời sống nhân loại: 2/3 thành phần cơ thể đợc cấu tạo
từ nớc. Nớc tham gia vào mọi phản ứng sinh hoá và các quá trình trao đổi chất tế bào.
Sự sống của con ngời sẽ bị đe doạ nếu mất 15% lợng nớc. Con ngời sử dụng nớc một
cách trực tiếp hay gián tiếp để uống, tắm giặt; để sản xuất công nghiệp, nông
nghiệp...Tuy nớc có tầm quan trọng nh vậy, nhng hiện nay nhiều vùng trên thế giới đã

sử dụng nớc bừa bãi đồng thời cùng với quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, thâm
canh nông nghiệp cũng nh quá trình đô thị hoá ngày càng tăng thì nhu cầu sử dụng n-
ớc và xả các chất thải bẩn vào nớc cũng tăng theo làm cho nguồn nớc bị ô nhiễm
nghiêm trọng .
Nớc thải đợc phân loại là nớc thải sinh hoạt của dân c đô thị, nớc thải công nghiệp
từ các xí nghiệp công nghiệp, thơng nghiệp và dịch vụ, nớc thải từ các khu vui chơi
giải trí, du lịch, trờng học và bệnh viện, nớc thải từ nớc ma chảy tràn qua đồng ruộng
cùng nớc tới tiêu thuỷ lợi mang theo các chất mầu mỡ từ đất cùng thuốc trừ sâu, phân
bón...
Tất cả các nguồn nớc thải này nếu không xử lý đúng mức sẽ làm ô nhiễm các
nguồn nớc ao, hồ, sông ngòi, biển và cả các nguồn nớc ngầm. Nh vậy có thể coi nớc
thải là nguồn ô nhiễm chính cho các thuỷ vực.
Trong nớc thải có những thành phần khác nhau và gây ô nhiễm nớc. Các chất
gây ô nhiễm trong nớc thải có thể chia ra làm các nhóm chính nh sau:
- Những chất độc hoặc gây hại khác nhau là muối của kim loại nặng, Acsen,
Xyanua, Phenol, Anilin, Pectixit và những chất khác có khả năng ức chế hoạt tính hệ
5
enzim gắn liền với oxy hoặc các dạng khác làm rối loạn các quá trình sống của vi sinh
vật, cũng nh của giới sinh vật nói chung.
Những chất độc hại này thờng có mặt ở nớc thải của các xí nghiệp hoá chất, in
nhuộm, thuộc da, nớc có thuốc trừ sâu...Các chất này có độc tính rất cao. Nếu trong
bùn lắng có mặt các chất này với liều lờng nguy hiểm thì không đợc dùng làm phân
bón mà cần phải đốt thiêu huỷ hoặc chôn cách ly.
- Các chất axit hoặc kiềm làm thay đổi phản ứng môi trờng của nguồn nớc tự
nhiên và kết quả là cân bằng sinh thái bị ảnh hởng.
- Các chất hoạt động bề mặt khi đổ vào thuỷ vực sẽ tạo thành một lớp bọt trên
mặt nớc. Các chất này không nguy hiểm, nhng làm cho nớc không thoáng khí, hạn chế
oxy hoà tan và nớc, ảnh hởng đến đời sống của giới thuỷ sinh, trong đó có tảo và vi
sinh vật. Các chất này khó bị phân huỷ.
- Những chất hữu cơ hoà tan có chứa cacbon và nitơ, đợc vi sinh vật sử dụng nh

là các chất dinh dỡng và làm cho giới này phát triển mạnh mẽ trong nớc. Nhng hàm l-
ợng các chất này quá cao sẽ kéo theo nhu cầu oxy sinh học lớn, làm giảm oxy và gây
ảnh hởng lớn đến các sinh vật trong nớc. Nh vậy các vi sinh vật này không thể phát
triển đợc trong điều kiện nồng độ các chất hữu cơ hoà tan quá nhiều, làm nớc lâu tự
làm sạch.
- Những chất hữu cơ không tan nh Lignin, Xenluloza, tinh bột, các chất cao
phân tử, trong đó có những chất trôi nổi trên bề mặt hoặc trong nớc. Trong trờng hợp
này, sẽ rất là khó khăn khi xử lý, đặc biệt là các chất nhựa cao phân tử cha thể bị phân
huỷ bởi vi sinh vật trong khoảng thời gian vài chục năm hoặc lâu hơn nữa. Nớc thải
của các xí nghiệp làm giấy, làm đờng từ mía...thờng có hàm lợng lignin cao. Chất hữu
cơ này cũng khó bị phân huỷ khi xứ lý.
1.2.2.Các nguồn nớc thải
ô nhiễm nớc có thể đợc gây ra do hiện tợng tự nhiên (núi lửa, lũ lụt, phong
hoá...) nhng sự hoạt động của con ngời là nguyên nhân quan trọng nhất. Các hoạt
động của con ngời trong sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai hoang,
xây dựng công trình thuỷ lợi, giao thông đờng thuỷ, du lịch... Đa khối lợng ngày càng
lớn chất thải vào nguồn nớc sông hồ, đại dơng, nớc ngầm gây suy giảm rõ rệt chất l-
ợng nớc tự nhiên ở hầu hất các quốc gia trên thế giới. Hiến trơng Châu Âu về nớc đã
định nghĩa: Sự ô nhiễm nớc là một biến đổi nói chung do con ngời đối với chất lợng
nớc, làm ô nhiễm nớc và gây nguy hiểm cho con ngời, cho công nghiệp, nông nghiệp,
nuôi cá, nghỉ ngơi giải trí, đối với động vật nuôi và các loài hoang dại.
6
Có nhiều loại nguồn gây ô nhiễm nớc bề mặt và nớc ngầm. Hầu hết các nguồn
gây ô nhiễm là do hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con ngời tạo nên. Có thể chia ra
làm 4 nguồn gây ô nhiễm nớc.
1.2.2.1. Nớc thải từ khu dân c
Nớc thải từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trờng học, cơ quan chứa đựng
các chất thải trong quá trình sống của con ngời đợc gọi chung là nớc thải sinh hoạt
hoặc nớc thải từ khu dân c.
Nớc thải sinh hoạt ở các đô thị đông dân là nguồn nớc thải lớn nhất. Nớc thải từ

các hộ gia đình với các bể tự hoại và hố xí cha đạt tiêu chuẩn vệ sinh, các chất tẩy rửa
và các hoá phẩm dùng cho tiêu dùng đã làm ô nhiễm nguồn nớc. Đặc điểm cơ bản của
nớc thải sinh hoạt là trong đó có hàm lợng cao của các chất hữu cơ không bền vững,
dễ bị phân huỷ sinh học (Cacbon hydrat, Protein, mỡ), chất dinh dỡng (Photphat,
Nitơ), vi sinh vật, chất rắn...Tổng lợng các tác nhân ô nhiễm do một ngời hàng ngày sử
dụng 80-300 lít nớc đa vào môi trờng.Tuy nhiên trong thực tế khối lợng trung bình tác
nhân ô nhiễm do con ngời ở các điều kiện sống khác nhau. Hàm lợng tác nhân gây ô
nhiễm trong nớc thải phụ thuộc vào điều kiện sống, chất lợng bữa ăn, lợng nớc sử
dụng và hệ thống tiếp nhận nớc thải.
1.2.2.2. Nớc thải công nghiệp
Tuy về lu lợng nớc thải công nghiệp thờng nhỏ hơn so với nớc thải sinh hoạt nh-
ng lại là nguồn quan trọng làm ô nhiễm nguồn nớc với các chất độc hại nh kim loại
nặng, các chất hữu cơ, vô cơ với hàm lợng cao. Hàm lợng BOD, COD cao làm giảm l-
ợng oxy hoà tan trong nớc ảnh hởng đến các sinh vật và hệ sinh thái. Các nhà máy xí
nghiệp không trang bị hệ thống nớc thải, kỹ thuật, trang thiết bị và công nghệ cũ kỹ,
lạc hậu đã làm tăng chất thải và nớc thải bị ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu
chuẩn cho phép. Các chất hữu cơ nh chất tẩy rửa tổng hợp, sản phẩm lu hoá cao su,
glixerin... là những hợp chất hữu cơ bền vững thậm chí còn có thể tiêu diệt những vi
sinh vật phân huỷ, tác nhân thực hiện quá trình tự làm sạch nguồn nớc.
Nớc thải các nhà máy chế biến lơng thực thực phẩm nh nhà máy bia, rợu, đờng,
bánh kẹo, đồ hộp... chứa hàm lợng các chất hữu cơ cao và BOD cao tới hơn 1000 mg/l,
hàm lợng các chất cặn lơ lửng cao và Nitơ amoni tơng đối cao. Các nhà máy xí nghiệp
dệt nhuộm và giấy, bột giấy chứa lignin là chất làm cho Xenlulo không phân huỷ đợc,
pH, BOD, COD cũng cao. Nớc thải từ các trạm xăng dầu, các nhà máy bóng đèn phích
nớc cũng là chất rất độc hại với các vi sinh vật sống trong nớc. Nớc thải từ các nhà
máy, xởng sản xuất phân bón chứa hàm lợng Amoni, Phospho cao, tạo ra hiện tợng
7
tảo phát triển mạnh (hiện tợng phú dỡng). Amoni với nồng độ cao còn gây độc hại cho
cá. Nhà máy pin, xí nghiệp ngành điện tử còn thải ra các hợp chất chứa thuỷ ngân, chì,
Crom rất độc cho hệ sinh thái. Các chất này tồn tại lâu dài trong tự nhiên hoặc tích tụ

ở các động vật bậc cao và gây độc với con ngời. Nhiều nhà máy xí nghiệp mới nhập
các công nghệ mới từ nớc ngoài lại tự cho phép bỏ qua hệ thống xử lý nớc thải và chất
thải.
Nớc thải công nghiệp không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm của
từng ngành sản xuất. Nớc thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm (đờng, sữa, thịt,
tôm, cá...) chứa nhiều hữu cơ dễ bị phân huỷ; nớc thải của xí nghiệp thuộc da còn có
kim loại nặng, sulphua; nớc thải của xí nghiệp ắcquy có nồng độ axit, chì cao...
1.2.2.3. Nớc thải từ hệ thống nông nghiệp
Nớc từ các cánh đồng lúa màu, các vờn rau hoa cây cảnh mang theo một lợng
lớn các hoá chất sử dụng trong nông nghiệp. Các loại phân bón hoá học làm giàu
Amoni và Phospho cho nớc thải gây nên tình trạng phú dỡng cho các ao, hồ.
Đặc biệt một số loại thuốc trừ sâu chứa các chất hữu cơ độc hại và một số chứa
Asen, Crom cũng rất độc cho hệ sinh thái. Nông dân vùng ven nội thành có thói quen
dùng phân tơi tới cho rau quả ảnh hởng xấu đến vệ sinh thực phẩm.

1.2.2.4. Sự ô nhiễm từ các bãi rác và các chất thải rắn
Nớc ma đa các chất thải rắn từ các phố phờng nhất là các bãi rác vào nguồn nớc
mặt đồng thời ngấm các chất bẩn vào nguồn nớc ngầm gây ảnh hởng tới chất lợng nớc
mặt và nớc ngầm ở thành phố. Lợng chất thải rắn và hàng chục tấn phân tơi từ các hố
xí hai ngăn, các bãi rác không hợp vệ sinh và lợng rác tồn đọng trên phố phờng cũng
góp phần đáng kể cho sự ô nhiễm môi trờng trong đó có ô nhiễm nguồn nớc. Các rác
thải độc hại nh rác thải từ các bệnh viện hay từ các nhà máy không đợc phân loại và
xử lý là nguồn gây ô nhiễm rất nguy hiểm.
1.2.2.5. Nớc thải từ bệnh viện
Nớc thải từ các bệnh viện không qua khâu xử lý thải ra hệ thống cống rãnh
chung là nguồn ô nhiễm độc hại. Vì lý do thiếu kinh phí nên ít bệnh viện ở các nớc
đang phát triển chú trọng lắp đặt hệ thống xử lý nớc thải, cá biệt có nơi xin tài trợ để
xây dựng trạm xử lý nhng lại không có kinh phí để duy trì hoạt động và sửa chữa.
Ngoài ra, hệ thống thoát nớc khu vực kém nên trạm xử lý không đợc sử dụng.

8
1.2.3. Những nghiên cứu về hồ sinh học trên thế giới

Hồ sinh học đợc sử dụng trớc khi hình thành ngành kỹ thuật xử lý nớc thải.
Hàng mấy thế kỷ nay, hồ đợc sử dụng để chứa và xử lý nớc thải các khu dân c, trại
chăn nuôi. Tuy nhiên mãi đến vài chục năm gần đây, khi ngành kỹ thuật xử lý nớc thải
phát triển, các thuật ngữ chuyên môn về hồ sinh học nh: thể tích cần thiết, tiêu chuẩn
tải chất hữu cơ (tải trọng theo BOD
5
), thời gian nớc lu lại v.v... đợc hình thành và ngời
ta cũng đa ra đợc một số chỉ tiêu thiết kế về hồ sinh học.
Năm 1901 ở thành phố San Antonio (Mỹ), Tex đã thiết kế một hồ chứa 275 ha với
chiều sâu 1,4m. Hồ này ngày nay vẫn đợc sử dụng hoàn toàn và có tên là hồ Mitcheli.
Tiếp theo các nghiên cứu thực nghiệm về hồ sinh học ở các bang Texas, California,
Bắc Dakota..., ở Mỹ ngời ta đã bắt đầu sử dụng các hồ để xử lý nớc thải. Tuy nhiên, ba
bốn chục năm trớc đây, việc sử dụng các hồ để xử lý nớc thải bị coi là thứ yếu. Ngời ta
chỉ sử dụng các ao hồ tự nhiên để làm hồ chứ cha chú ý đến việc thiết kế xây dựng
thực sự. Mãi đến năm 1929 ngời ta mới xây dựng đợc một hồ sinh học đầu tiên ở Bắc
Dakota vì ở gần đó không có sông. Hồ này hoạt động đợc gần 30 năm. Trong thời gian
đại chiến thế giới lần thứ hai, quy trình thực nghiệm đợc chuyển cho Mỹ[20].
ở Liên xô cũ, từ thời Nga hoàng Stroganov X.N. cũng đã thiết kế các loại hồ
hoạt động liên tục không pha loãng nớc sông. Đấy là các hồ nhỏ 4-6 bậc. Bậc 1và bậc
2 là các vùng nhiễm bẩn Polysaprobic. Các bậc còn lại là vùng anpha và bêta
mezosaprobic, từ bậc 4 trở đi cho phép nuôi cá (O
2
tăng). Hiện nay hồ loại này vẫn đ-
ợc sử dụng ở Bacu, Minska, Matscơva...
Những nghiên cứu về cấu tạo và biện pháp quản lý sử dụng hồ sinh học đợc tiến
hành cùng với sự phát triển của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác của xã hội. Việc
thiết kế, xây dựng các hồ sinh học trở nên cần thiết đối với vùng Tây Nam Mỹ, Châu

Âu...
Với việc sử dụng hồ sinh học ở Bắc Dakota [20] năm 1929 đánh mốc đầu tiên
của kỹ thuật xử lý nớc thải trong hồ sinh học.
Giai đoạn thứ hai từ năm 1940 đến 1950, ngời ta đã bắt đầu chú ý đến việc
nghiên cứu các chỉ tiêu thiết kế hợp lý cho hồ sinh học. Năm 1948, tại Hội nghị Y tế
Quốc gia ở Mỹ, ngời ta đề nghị sử dụng hồ sinh học một cách rộng rãi hơn.
Những nghiên cứu về hồ đơc công bố rộng khắp là sau 1950: nh Gotaasetal
(1954), Hermann và Gloyna (1958), Wenstrom (1955), Town (1957), Parkor (1959),
Hội nghị phục vụ Y tế Mỹ (1961), Vin-bec G. G (Liên Xô cũ )...
Trên cơ sở các nghiên cứu cơ bản về hồ sinh từ năm 1955 trở đi, nhiều nớc trên
thế giới đã ứng dụng hồ sinh học để xử lý nớc thải thành phố và nớc thải công nghiệp.
9
Theo số liệu của Porges và Mackenchum [20], năm 1962 ở Mỹ có tới 1647 hồ sinh
học đợc dùng để xử lý nớc thải thành phố và có thể có xấp xỉ số đó nữa để xử lý nớc
thải công nghiệp.
ở Israel, ngời ta coi hồ sinh học là một công trình để xử lý nớc thải cho vùng
dân c một triệu dân (sử dụng cả hồ kỵ khí và hồ kỵ khí tuỳ tiện).
Với điều kiện thiên nhiên cho phép, các nớc nhiệt đới (hầu hết là các nớc đang
phát triển) chú trọng việc sử dụng hồ sinh học vào các mục đích: xử lý nớc thải, chống
ô nhiễm môi trờng, nuôi cấy tảo làm thức ăn cho cá và nớc thải sau khi đợc xử lý đợc
dùng để tới ruộng. Trong thời gian từ năm 1964 đến 1967, Hội y tế Quốc tế đã điều tra
tổng quan về mức độ sử dụng hồ để sử lý nớc thải và những vấn đề liên quan tới hoạt
động của hồ. Báo cáo của tổ chức Y tế Quốc tế cho biết hiện nay có trên 40 nớc sử
dụng hồ sinh học để xử lý nớc thải.
ở ấn Độ, hiện nay 35 trạm xử lý nớc thải có hồ sinh học. Tải trọng của các hồ
sinh học này dao động từ 22-440 kg BOD
5
/ha.đầu ngời. Tuỳ thuộc điều kiện khí hậu,
mỗi ha hồ có thể phục vụ 5000-10000 dân, hồ có chiều sâu 1-2 m, hiệu suất xử lý của
hồ tới 85% theo BOD

5
.
ở Nam Phi ngời ta dùng hồ sinh học nhiều đợt để xử lý nớc thải. Theo Shewtal
[20], từ năm 1962 ngời ta đã đa ra đợc các chỉ tiêu thiết kế. Hồ sinh học đợc sử dụng
để xử lý nớc thải sinh hoạt đã qua lắng và hoà lẫn với nớc thải công nghiệp. ở những
nơi tiêu chuẩn cấp nớc thấp, ngời ta dùng hồ sinh học kỵ khí, tuỳ tiện để xử lý nớc
thải. Tiêu chuẩn thiết kế là 2740 ngời/1ha/hồ. Hồ sâu 60-150cm.
ở Tân Tây Lan, ngời ta dùng những hồ tự nhiên nhỏ để làm hồ sinh học đáng
chú ý là hồ Manukan Sewage Seheme. Hồ rộng 530 ha, dùng để xử lý nớc thải qua
lắng. Tải trọng tối thiểu của hồ là 224 kg BOD
5
/ ha.đầu ngời.
ở Trung và Nam Mỹ (Braxin, Colombia, Peru... ) ngời ta sử dụng nhiều hồ sinh
học tuỳ tiện. Tiêu chuẩn thiết kế là 1 ha hồ cho 3000 ngời dân (tơng đơng với tải trọng
theo BOD
5
là 230 kg/ha.đầu ngời).
Hồ sinh học còn đợc sử dụng rộng rãi ở Châu âu, nơi có khí hậu ôn đới và hàn
đới. ở áo, ngời ta đã tiến hành nghiên cứu chi tiết về hồ xử lý hai bậc (Parkeretal
1950). Trong năm 1947 đã có 28.000-90.000 m
3
nớc thải đợc xử lý ở hồ sinh học.
Hiệu suất xử lý theo BOD
5
đạt tới 70-85%, cặn 30-40%.
Ngoài ra, ở Châu Âu hồ sinh học đợc sử dụng để nuôi cá và xử lý nớc thải từ các
điểm dân c nhỏ và nớc thải công nghiệp. Hồ sinh học thổi khí đợc ứng dụng rộng rãi
để xử lý nớc thải các ngành công nghiệp hoá chất; chế biến dầu, hoá gỗ và giấy, luyện
10
kim. Đa số các hồ đóng vai trò là hồ sinh học xử lý triệt để, cấp nớc tuần hoàn cho

công nghiệp.
Một trong những hớng nâng cao hiệu suất kinh tế và hiệu suất xử lý nớc thải của hồ là
nuôi cấy các loài tảo có hàm lợng dinh dỡng cao (Chlorella, Spirulina... ) trong hồ để
làm thức ăn nuôi cá, cho động vật và làm sạch nớc.
Nhiều nghiên cứu cho thấy trong hồ sinh học thổi khí, tảo có khả năng tiêu diệt
vi khuẩn gây bệnh, oxy do tảo giải phóng đợc dùng để oxy hoá các chất hữu cơ hoà
tan có nguồn gốc từ cặn bã phân huỷ. Sinh khối tảo giàu protein.
Trong hồ sinh học nuôi tảo, vi khuẩn gây bệnh giảm đi 99,9%. ở Anh ngời ta tiến
hành nghiên cứu và ứng dụng nuôi cấy Spirulina Maxima trong nớc thải sau khi qua
xử lý ở bể thổi khí (Aeroten). Mục đích của quá trình này là xử lý triệt để nớc thải và
nuôi tảo làm nguồn protein. CO
2
đợc cung cấp từ các trạm nhiệt do đốt CH
4
thu hồi từ
quá trình lên men cặn.
Việc kết hợp hồ sinh học nuôi cấy tảo và nuôi cá đợc áp dụng rộng rãi ở
Bungari, Trung Quốc, Liên Xô cũ v.v... ở Trung Quốc ngay từ thế kỷ 19 ngời ta đã
dùng hồ sinh học để nuôi cá.
Năm 1993 ở Nhật Bản, Kaoru Abe và Yasuo Ozaki đã nghiên cứu sử dụng 20
loại thực vật ở cạn và ở nớc để xử lý nớc thải. Thực vật đợc trồng vào các dọ đất rồi
đặt vào các kênh cho nớc thải đi qua. Kết quả là các hợp chất nitơ và photpho đợc
phân huỷ. Sinh khối của thực vật đợc ngời ta thu hồi, sử dụng để làm thức ăn, làm
thuốc, làm giấy, làm rau và lấy hoa.
Cũng trong năm 1993, Yasuo Ozaki và một số tác giả khác đã nghiên cứu sử
dụng trạm xử lý chung kết hợp với các kênh lọc địa sinh học (plant-bed-filter) để xử lý
nớc thải sinh hoạt. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng hàm lợng nitơ trung bình của n-
ớc thải sinh hoạt trong hệ thống xử lý nớc thải chung đã giảm từ 10,88mg/l xuống
0,61mg/l.
Một số tác giả khác nh Akira Miyazaki, Waichi Agata, Fumitake Kubota,

Yuriko Matsuda ở khoa nông nghiệp, Đại học Kyushu Fukuoka, Nhật Bản đã nghiên
cứu làm sạch nớc bằng hệ thống thực vật nớc mọc nổi.
ở Trung Quốc, Xiangfu Song-Viện nghiên cứu lúa Quốc gia ở Hangzhou đã
nghiên cứu về hiệu quả làm sạch nớc thải của 5 loài thực vật ở nớc. Kết quả cho thấy
hàm lợng COD, Phospho và Nitơ tổng số ở hồ có thả thực vật thấp hơn ở hồ kiểm tra.
Điều đó chứng tỏ rằng hệ thống thực vật nớc mọc nổi có tác dụng làm sạch nớc thải.
Quản lý thực vật ở nớc là một vấn đề đang đợc quan tâm ở Indonexia. Các ph-
ơng pháp đớc áp dụng trong việc quản lý thực vật là: kiểm soát vật lý (đốt cháy), kiểm
11
soát cơ học (thu dọn bằng thủ công), kiểm soát hoá học (thuốc diệt cỏ, chủ yếu là
2,4D), và kiểm soát sinh học (một số loài cá ăn cỏ).
Tóm lại, hồ sinh học đợc ứng dụng từ lâu và ngày càng đợc sử dụng rộng rãi ở
nhiều vùng trên thế giới. Hồ đợc sử dụng ở các vùng khí hậu khác nhau, từ vùng nhiệt
đới (Nam Phi, ấn độ) đến vùng hàn đới (Canada, Alasca, khi nhiệt độ xuống-19
O
C ),
và ở các nớc có điều kiện kinh tế khác nhau. Hồ đợc dùng để xử lý nớc thải sinh hoạt
hoặc nớc thải công nghiệp với các mục đích chống ô nhiễm môi trờng, bổ xung cho n-
ớc công nghiệp, tới ruộng. Hồ còn đợc sử dụng để nuôi cấy tảo cung cấp Protein cho
cá và các động vật khác...
Tuy nhiên, quá trình xử lý nớc thải còn phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên. Hiện
nay cha có chỉ tiêu thiết kế chung cho hồ sinh học. Hầu hết các hồ sinh học đợc thiết
kế xây dựng trên cơ sở kinh nghiệm, hoặc nghiên cứu thực nghiệm đối với các loại n-
ớc thải cụ thể trong các điều kiện cụ thể.
Việc sử dụng các ao hồ tự nhiên để làm hồ sinh học xử lý nớc thải còn gặp
nhiều khó khăn do nhiều yếu tố tự nhiên tác động, do quản lý khó khăn. Vấn đề nuôi
cấy tảo để xử lý nớc thải, bổ xung nguồn protein còn nan giải do công nghệ thu hồi và
bảo quản sinh khối tảo khá đắt (75% giá thành).
1.3. Những nghiên cứu về xử lý nớc thải bằng hồ sinh
học ở Việt Nam

Việt nam có khí hậu nhiệt đới rất thuận lợi cho việc sử dụng hồ sinh học để xử lý n-
ớc thải và nuôi cá. Nhng thực tế cho đến nay ở Việt Nam cha có hồ sinh học nào đợc xây
dựng hoàn chỉnh. Trong điều kiện nớc ta, hồ sinh học có thể là công trình xử lý nớc thải
có hiệu xuất xử lý cao, hiệu quả kinh tế lớn và có khả năng xây dựng vì:
- Điều kiện khí hậu thích hợp cho sự hoạt động của các loại vi khuẩn, tảo phân
giải chất hữu cơ.
- Hồ sinh học có thể kết hợp nuôi cá và nuôi tảo làm thức ăn cho cá. Sản lợng cá
sẽ tăng.
- Có thể sử dụng các ao hồ tự nhiên sẵn có để làm hồ sinh học.
Mặt khác môi trờng nớc thải sinh hoạt và nớc thải một số ngành công nghiệp rất
thích hợp với sự phát triển các loại tảo giàu dinh dỡng. Nuôi cấy tảo để làm thức ăn bổ
xung cho động vật và ngời trong môi trờng nớc thải trong điều kiện nớc ta rất hợp lý.
Tận dụng nguồn nớc thải vào các mục đích kinh tế là một hớng nghiên cứu mới đặt ra
cho các nhà sinh thái học Việt Nam.
Trên cơ sở các nghiên cứu của Viện khoa học Việt Nam, và một số cơ quan
khác, dựa vào kinh nghiệm quản lý và xây dựng một số hồ sinh học có thể kết luận đ-
12
ợc rằng: điều kiện tự nhiên xã hội nớc ta cho phép nghiên cứu xây dựng và sử dụng
các hồ sinh học để xử lý nớc thải, nuôi tảo, nuôi cá và làm hồ công viên. Nhiệm vụ
của các nghiên cứu về sinh thái học và công nghệ hồ sinh học ở nớc ta là:
- Nghiên cứu khả năng sử dụng hồ sinh học trong điều kiện Việt Nam để tìm ra
các thông số tính toán xây dựng và sử dụng hồ vào các mục đích xử lý nớc thải, phục
vụ nuôi cá, tới ruộng.
- Nghiên cứu việc nuối cấy các giống tảo giàu dinh dỡng trong môi trờng nớc
thải, chống ô nhiễm môi trờng và làm thức ăn nuôi cá.
- Nghiên cứu sinh thái của các hồ sinh học xử lý nớc thải nuôi cá, phục vụ nông
nghiệp.
- Nghiên cứu các biện pháp hạn chế các yếu tố bất lợi và tận dụng các yếu tố
thiên nhiên thuận lợi.
Để thực hiện các nhiệm vụ trên, trong thời gian vừa qua ở nớc ta đã có một số

nghiên cứu sau:
- Trong đề tài Sử dụng bèo lục bình để xử lý nớc thải của nhà máy dầu thực
vật, Nguyễn Trung Việt đã thực hiện các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để đánh
giá hiệu quả của bèo lục bình trong qúa trình xử lý nớc thải chứa dầu thực vật. Kết quả
thí nghiệm cho thấy: hiệu quả xử lý dầu đạt từ 92,7-97,9% và COD đạt từ 84,4-98,8%.
- Đề tài Xử lý nớc thải bằng hồ sinh học với sự tham gia của tảo và lục bình ở
Việt Nam của Lâm Minh Triết và J.C.L Van Buuren có sự hợp tác giữa Trung tâm N-
ớc-Môi truờng Đại học Bách khoa Thành Phố Hồ Chí Minh với Đại học Nông nghiệp
Wageningen-Hà lan. Kết quả nghiên cứu quá trình xử lý nớc thải lò giết mổ và chế
biến thịt heo chứng tỏ rằng: Hồ sinh học với sự tham gia của bèo lục bình và tảo có
khả năng làm giảm đáng kể hàm lợng BOD
5
, COD và chất lơ lửng. Đặc biệt là hồ sinh
học với sự tham gia của tảo rất thích hợp để làm giảm đáng kể lợng Coliform.
- Đề tài Vai trò của thực vật trong quá trình xử lý nớc thải nghiên cứu sử
dụng một số loài thực vật nớc nh bèo lục bình, tảo chlorella, rau muống, rau ngổ...để
xử lý nớc thải. Các loài thực vật này sử dụng CO
2
đồng thời cung cấp oxy cho vi sinh
vật.
Ngoài nhiệm vụ xử lý nớc thải hồ sinh học còn có thể đem lại những lợi ích sau:
- Nuôi trồng thuỷ sản
- Nguồn nớc để tới cho cây trồng
- Điều hoà dòng chảy nớc ma trong hệ thống thoát nớc đô thị
ở nớc ta, hồ sinh học chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong các biện pháp
xử lý nớc thải vì có nhiều thuận lợi:
- Không đòi hỏi nhiều vốn đầu t
13
- Bảo trì vận hành đơn giản, không đòi hỏi có ngời quản lí thờng xuyên
- Hầu hết các đô thị đều có nhiều ao hồ hay khu ruộng trũng có thể không cần

xây dựng thêm.
- Có nhiều điều kiện kết hợp mục đích xử lý nớc thải với việc nuôi trồng thuỷ
sản và điều hoà nớc ma.
1.4. Vài nét về tình hình môi trờng nớc ở Việt Nam
Việt Nam là một nớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm từ
23-27
O
C, với số giờ nắng từ 2000-3000h/năm, rất thích hợp cho sự phát triển của các
loài thuỷ sinh vật [15].
Việt Nam nằm ở Đông Nam Châu á, với diện tích 330.363 km
2
. Trên lãnh thổ
có khoảng 2.260 con sông có chiều dài trên 10 km, trong đó sông Hồng và sông
Mekông là lớn hơn cả. Mật độ sông khoảng 0,15-0,16 km/km
2
. Tổng chiều dài các
suối là 52.000 km.
Việt Nam là một nớc nghèo, thu nhập bình quân đầu ngời thấp, chủ yếu dựa vào
nông nghiệp, công nghiệp cha phát triển, nhìn chung đô thị còn ở mức trung bình và
nhỏ nên vấn đề ô nhiễm cha trầm trọng nh một số nớc khác trên Thế Giới. Tuy nhiên
do công nghệ sản xuất còn lạc hậu, ý thức con ngời kém, sự quản lý lỏng lẻo dẫn đến
ô nhiễm cục bộ, nhiều khu vực bị suy thoái nghiêm trọng, gây ảnh hởng xấu tới sức
khoẻ cộng đồng.
Gần đây với cơ chế đổi mới kinh tế và mở cửa, một số nhà máy đợc phục hồi,
nhiều cơ sở liên doanh với nớc ngoài đợc hình thành. Nhìn chung, phần lớn máy móc
và công nghệ sản xuất cha hiện đại gây ra hậu quả là lợng chất thải ra môi trờng khá
lớn. Đặc biệt là thành phần kinh tế t nhân phát triển mạnh kéo theo sự ra đời của hàng
loạt các xí nghiệp loại vừa và loại nhỏ tại các đô thị, trong khi đó vấn đề quản lý môi
trờng ở các cơ sở này gặp rất nhiều khó khăn.
Đô thị hoá và công nghiệp hoá là một vấn đề quan trọng gây ô nhiễm môi trờng.

ở Việt Nam hiện nay có khoảng 500 đô thị với tổng số dân trên 14 triệu ngời, lợng n-
ớc thải sinh hoạt tạo ra gần 1,4-1,5 triệu m
3
/ đầu ngời.
Hiện nay các thuỷ vực ở Việt Nam đang bị xuống cấp nghiêm trọng do hệ thống
thoát nớc của thành phố và các chất thải công nghiệp, bệnh viện không qua xử lý chảy
thẳng vào các sông ngòi, ao hồ.
Thành phố Hà Nội hàng ngày thải ra khoảng 300.000 m
3
nớc thải, Thành phố
Hồ Chí Minh 500.000 m
3
. Các kết quả kiểm tra chất lợng nớc thải của một số nhà máy
lớn ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Việt Trì trong nhiều năm gần đây
14
cho thấy rằng, các chỉ tiêu hầu hết đều vợt quá mức độ cho phép làm cho nớc các sông
hồ gần đó ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng[12].
Bảng1: Đặc điểm nớc thải của một số nhà máy lớn ở Hà Nội
S
T
T
Tên nhà máy Lu lợng
m
3
/24h
BOD
5
mg/l
COD
mg/l

Các chất bẩn
đặc trng Điểm xả
1 Bia Hà Nội 3000 150 290 Cặn,Cao bia Mơng
Đại Yên
2 Rợu Hà Nội 6000 350 675 Bã rợu MơngTrần
Khát Chân
3 Dệt 8/3 10.000 80 250 Các chất
tẩy,nhuộm
Sông
Kim Ngu
4 Cao su
Sao vàng
5.000 140 380 Các chất lu hoá Sông
Tô Lịch
5 Xà phòng
Hà Nội
5.000 35 295 Xút,các chất hoạt
động bề mặt
Sông
Tô Lịch
6 Pin Văn Điển 2.000 28 65 Mangan
sắt,chì
Sông
Kim Ngu

Trong đó nớc thải từ sản xuất công nghiệp 85-90.000m
3
. Nói chung tất cả
các chất thải đều không qua xử lý nên gây ô nhiễm, chỉ số BOD
5

và COD vợt chỉ tiêu
cho phép hàng trăm lần. Các chất NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
cũng vợt quá quy định cho phép
hàng chục lần (Lê Văn Khoa,1995).
Sức khoẻ ngời dân nhất là ở thành phố và các khu công nghiệp đang bị đe doạ
do nguồn nớc sinh hoạt không an toàn, hệ thống thoát nớc cũ và dò rỉ, việc thu gom
rác kém hiệu quả.
ở Việt Nam chỉ có 23% dân c thành phố sử dụng nhà vệ sinh nối liền với cống
rãnh. Số còn lại sử dụng hố xí hai ngăn, hay hố xí tự đào nổi ngay trên mặt đất gây
nên ô nhiễm nớc mặt và các mạch nớc ngầm.
Việt Nam có khoảng 3.000 xí nghiệp công nghiệp quốc doanh, gần 22.000 cơ sở
sản xuất tập thể và 335.000 cơ sở sản xuất tiểu thủ công và cá thể [16]. Một trong
những thành phố công nghiệp tập chung là thành phố Việt Trì với hàng chục nhà máy,
mỗi giờ đổ vào nguồn khoảng 7.000m
3
nớc thải không qua xử lý, làm ô nhiễm cả một
đoàn sông Hồng dài tới 20 km.
Năm 1971, ở sông Cầu khu vực Thái Nguyên, nớc thải nhà máy giấy xả ra một
khối lợng Xenlulo rất lớn phủ dày tới vài mét ở đáy sông hoặc dồn lại thành đống gây
trở ngại lớn cho giao thông đờng thuỷ. Đồng thời lớp Xenlulo phủ đáy sông trên từng
15
quãng dài tới vài km, làm các sinh vật đáy không phát triển đợc hoặc lơ lửng trong

tầng nớc gây ảnh hởng tới các sinh vật khác.
Trong nông nghiệp, thuốc trừ sâu diệt cỏ đợc sử dụng ngày càng nhiều trên quy
mô rộng lớn, d lợng của chúng tích luỹ trong cơ thể thuỷ sinh vật và trong môi trờng
đã trở thành các tác nhân gây độc cho ngời và động vật sử dụng tiếp theo. Nớc còn có
thể bị nhiễm các chất phóng xạ từ các viện nghiên cứu hạt nhân, phòng thí nghiệm và
bệnh viện gây ra những căn bệnh nguy hiểm cho con ngời. Ngoài ra nớc còn bị ô
nhiễm nhiệt dẫn đến việc làm giảm lợng oxy hoà tan, làm thay đổi khu hệ thuỷ sinh
vật, thay đổi thành phần loài và phát triển các loài a nóng.
Chơng 2
Sử dụng bèo tấm, bèo tây, hệ thống lọc qua hào
đất trong phơng pháp sinh học
2.1. Sử dụng cây bèo Tấm, bèo Tây trong phơng pháp
sinh học
16
Một số loài thực vật bậc cao nh bèo tây hay còn gọi là bèo Lục Bình; bèo Nhật
bản, bèo tấm (Duck weed) sống trong nớc có khả năng làm sạch các chất bẩn trong n-
ớc hồ. Sự có mặt của chúng trong nguồn nớc sẽ tạo nên môi trờng giàu oxy hơn, làm
tăng nhanh quá trình Nitrat hoá và quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nớc bẩn.
Dới ảnh hởng của quá trình quang hợp, thực vật nớc sẽ hấp thụ C0
2
và tạo ra một lợng
oxy đáng kể. Điều đó góp phần làm ổn định chế độ oxy cần thiết cho quá trình oxy
hoá hiếu khí đối với chất bẩn hữu cơ.
Bộ rễ của bèo tấm, bèo tây đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý các
chất bẩn. Chúng giữ lại và lọc sạch các hạt nhỏ vô cơ, chất lơ lửng, các chất dạng keo
và nhũ tơng. Bộ rễ của chúng hình thành trong môi trờng tự nhiên với các điều kiện
thích hợp cho các vi sinh vật phát triển để sau đó thực hiện quá trình oxy hoá sinh hoá
các chất bẩn hữu cơ bị bộ rễ giữ lại. Ngoài ra chúng còn có khả năng loại bỏ các hợp
chất độc hại chứa trong nớc thải bằng cách chuyển hoá các chất đó qua mô của chúng.
Dùng thực vật thuỷ sinh bậc cao để xử lý nớc thải vừa có tác dụng làm sạch nớc

sông hồ, giá thành xử lý rẻ, không để lại độc hại cho môi trờng đồng thời sinh khối
của thực vật có thể sử dụng cho mục đích chăn nuôi hoặc làm nguyên liệu cho một số
ngành sản xuất. Khả năng xử lý nớc thải của các thực vật thuỷ sinh đã đợc chứng tỏ
bằng việc quan sát ở các vùng nớc gây ô nhiễm, bằng các thí nghiệm trong phòng thí
nghiệm, ở Pilót và trong thực tế ở các hồ sinh học tong ứng hoặc trên kênh rạch (Lâm
Minh Triết, 1998).
2.1.1. Sinh học cây bèo Tấm
Bèo tấm (Duckweed) đợc xếp vào loại thực vật bậc cao, sống nổi trên mặt nớc
hoặc bám nơi đất bùn mang một chùm rễ dài nhỏ ở phía dới. Lá mầu xanh hình tròn
nhỏ, thân lá gắn liền với rễ. Bèo tấm là loại cây dễ tính phàm ăn, bất cứ ao hồ nào
cũng sống đợc. Sinh sản chủ yếu bằng con đờng vô tính, chỉ cần thả một đám nhỏ bèo
đủ để trong khoảng thời gian ngắn bèo đã lan ra khắp mặt ao đầm. Bèo tấm sẽ tăng
thêm nguồn oxy cho quá trình quang hợp đồng thời rễ của bèo có nhiều sinh vật sẽ
thúc đẩy quá trình oxy hoá.
Ngoài tác dụng làm sạch nguồn nớc ở những nơi chúng mọc, bèo có khả năng
làm giảm bớt ô nhiễm môi trờng. Bèo tấm còn đợc dùng làm phân xanh bón ruộng,
làm thức ăn cho cá.
2.1.2. Sinh học cây bèo Tây
Bèo tây thuộc họ bèo Lục Bình là cây thân thảo sống nhiều năm trên mặt nớc
hoặc bám nơi đất bùn, mang một chùm rễ dài và rậm ở phía dới, có kích thớc thay đổi
17
tuỳ theo môi trờng sống có nhiều hay ít chất mầu. Lá mọc thành hoa thị, có cuống xốp
phồng lên thành phao nổi. Cụm hoa hình bông hay chuỳ ngọn thân dài 15cm hay hơn
nữa; mầu hoa rất sặc sỡ, hoa không đều mẫu nhạt hoặc tím.
Bèo tây cũng là loại cây dễ tính phàm ăn, bất cứ ao hồ nào cũng sống đợc. Bèo
sinh sản bằng con đờng vô tính là chủ yếu và có thể sinh trởng ở nhiệt độ 10-40
o
C, nh-
ng mạnh nhất ở nhiệt độ 20-23
o

C. Vì vậy, với khí hậu thích hợp nh nớc ta bèo sống
quanh năm.
ở nớc ta, bèo tây đợc sử dụng với nhiều công dụng khác nhau: bèo đợc sử dụng
làm phân xanh bón ruộng, làm chất độn ủ phân chuồng và đặc biệt làm thức ăn hoặc
nấu chín cho lợn ăn, làm thức ăn cho cá.
ở Trung Quốc, bèo tây đợc ủ lên men làm thức ăn nuôi cá. ở Nhật Bản, ngời ta
còn dùng làm giấy và ép thành một thứ bìa nhẹ và cứng.
Ngoài ra, bèo tây còn đợc dùng làm thuốc, có tác dụng chữa sng tấy hoặc viêm
đau. Gần đây, ngời ta phát hiện thêm ở bèo còn có hai lợi ích khác:
- Cung cấp năng lợng: Dùng vi khuẩn cho bèo lên men: 1kg bèo sẽ cho 0,3m
3
khí mêtan, bã bèo sau khi lên men có thể dùng làm phân bón.
-Bèo làm sạch nguồn nớc: Bèo làm sạch nguồn nớc ở những nơi chúng mọc, có
khả năng làm giảm bớt ô nhiễm môi trờng. Chỉ cần 1/3 ha bèo mỗi ngày đủ để lọc
trong 2225 tấn nớc bị ô nhiễm các chất thải sinh học và các hoá chất. Nó còn loại đợc
các kim loại nặng.
2.2. giới thiệu mô hình hệ thống lọc qua hào đất
Hào đất là hào tự tạo dùng để lọc nớc (cho nớc thải chảy qua). Trong phạm vi
luận văn này, hào đợc làm bằng gỗ bên trong lót nilông để tránh bị rò gỉ nớc ra ngoài.
Chiều dài của hào đất khoảng 1m
2
, chiều ngang khoảng 60cm. Bên trong hào đất có 5
ngăn: đá dăm-sỏi nhỏ-cát pha đất-sỏi nhỏ-đá dăm. Hai đầu của hào đất đều có đờng
ống đa nớc vào và đờng ống dẫn nớc ra.
Đầu tiên, nớc thải đã qua xử lý bằng hồ sinh học đợc đa vào hệ thống bằng ống
dẫn nhựa qua lớp đá đầu tiên, tiếp đến là lớp sỏi rồi đi vào lớp giữa là lớp đất pha cát ,
tiếp theo là đi qua lớp sỏi và cuối cùng là đi qua lớp đá sau đó nớc đi ra bằng đờng ống
dẫn là nớc sạch đợc xử lý.
Hệ thống lọc qua hào đất có tác dụng làm trong nớc, loại bỏ các vi khuẩn. Các
chất hữu cơ và vô cơ đợc loại bỏ nhng không đáng kể, chủ yếu là loại vi khuẩn và làm

trong nớc. Nớc thải đợc đa vào hệ thống hào đất, nó lần lợt đi và thấm qua các lớp vật
liệu, khi đó vi khuẩn và các cặn lơ lửng đựoc giữ lại và làm trong nớc.
18
2.3. Sự phân huỷ các chất hữu cơ trong quá trình xử lý
sinh học
Trong nớc, đặc biệt là nớc thải, hoạt động của vi sinh vật rất mạnh mẽ. Các vi
sinh vật ở đây chủ yếu là vi sinh vật dị dỡng hoại sinh. Chúng phân huỷ các chất hữu
cơ hoà tan vào nớc ở điều kiện hiếu khí và kỵ khí để có các hợp chất xây dựng tế bào,
tăng sinh khối và một số sản phẩm khác cùng với năng lợng đợc giải phóng.
*Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí: Khi xả nớc thải giầu chất hữu cơ vào ao, hồ
chứa, vi sinh vật sẽ phát triển rất nhanh. Tốc độ phát triển nhanh của chúng làm giảm
nồng độ oxy hoà tan vì oxy cần cho các phản ứng phân huỷ các chất hữu cơ của các vi
sinh vật hiếu khí dị dỡng. Kết quả là các chất dinh dỡng trong nớc giảm dần.
Trong quá trình hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du hạ đẳng-vi tảo
và tảo, các thực vật nổi, các động vật nguyên sinh... sẽ làm giảm đi các chất dinh d-
ỡng, các chất khoáng, kể cả kim loại độc và do vậy nớc sẽ dần dần đợc làm sạch. Đó
chính là quá trình tự làm sạch của ao, hồ và sông. ở đây, ta thấy vi khuẩn đóng vai trò
chính trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ; chúng có khả năng phân huỷ bất kỳ
loại chất hữu cơ nào có trong thiên nhiên; chúng là nguồn thức ăn cho các sinh vật ở
mức dinh dỡng bậc cao tiếp theo.
Qúa trình phân huỷ chất hữu cơ trong nớc ao hồ dựa trên quan hệ cộng sinh của
toàn bộ quần thể sinh vật có trong nớc, trong đó vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng
đầu.
Phần không tan của các chất hữu cơ và vô cơ có trong nớc thải sẽ lắng xuống
đáy ao hồ tạo thành bùn, phần hoà tan sẽ đợc hoà loãng trong khối nớc. Từ mặt thoáng
tới đáy hồ ta có thể chia thành các khu vực hoạt động của các vi sinh vật nớc nh sau:
phần gần tiếp giáp với mặt thoáng sâu xuống khoảng non nửa của ao hồ là vùng hiếu
khí, phần tiếp theo là vùng kỵ khí tuỳ tiện và cuối cùng là phần đáy là vùng kỵ khí.
ở vùng hiếu khí, oxy phân tử không khí luôn luôn có chiều hớng khuếch tán
vào nớc, hơn nữa còn có gió tạo sóng làm cho oxy dễ hoà tan hơn. ở vùng này ban

ngày dới ánh sáng mặt trời tảo, các loài thực vật nớc và các loài vi sinh vật tự dỡng sử
dụng CO
2
(Một phần có trong nớc và một phần do khuếch tán từ không khí vào nớc),
các ion sulphat, phosphat cùng với các chất vô cơ và nớc tổng hợp tạo thành các vật
chất tế bào phục vụ cho sinh trởng tăng sinh khối, đồng thời thải oxy vào nớc làm cho
nớc tăng lợng oxy hoà tan. Các vi sinh vật hiếu khí trớc hết là vi khuẩn, sử dụng nguồn
oxy hoà tan ở trong nớc kể cả phần do tảo và thực vật nớc sinh ra để phân giải các chất
hữu cơ có ở trong nớc.
19
ở vùng hiếu khí và kỵ khí tuỳ tiện với khu hệ vi sinh rất phong phú hoạt động
của chúng rất mạnh. Chúng ta thấy có các giống vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus,
Flavobacterium... các vi khuẩn này phân giải các chất hữu cơ ở mức độ khác nhau tạo
thành các hợp chất trung gian có thể một số hợp chất này đợc chúng đồng hoá để xây
dựng tế bào mới, phục vụ cho sinh truởng và tăng sinh khối. ở vùng này các vi sinh
vật nitrat hoá sẽ oxy hoá amôn thành nitrit rồi thành nitrat trong điều kiện hiếu khí
(Oxic). Các vi sinh vật khác, nh Pseudomonas denitritficans, Bacillus licheniformis,
Thiobacillus denitritficans sẽ khử nitrat thành nitơ phân tử (N
2
) và thải vào không khí
trong điều kiện thiếu khí (Anoxic). Các hoạt động của vi khuẩn hiếu khí cho CO
2
là
một sản phẩm cuối cùng vào nớc. Nguồn CO
2
này bổ xung cho tảo, thực vật nớc và vi
sinh vật tự dỡng phát triển.
Sự tuần hoàn của nitơ trong tự nhiên nhờ hoạt động của các vi sinh vật đợc biểu
diễn bằng sơ đồ dới đây:

20
Các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ
Amôn hoá Đồng hoá
NH
4
Cố định N
2
NH
2
OH N
2
Nitrat hoá
N
2
O
(NOH) Phản Nitrat hoá
NO
NO
2
-
Nitrat Phản Nitrat hoá
hoá
NO
3
-
Quá trình nitrat hoá chủ yếu đợc thực hiện nhờ các loại vi khuẩn tự dỡng bắt
buộc thuộc họ Nitro bacteriaceae. Điển hình của các vi khuẩn thuộc họ Nitro
bacteriaceae là Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter. Các vi khuẩn này có tế
bào hình gậy, hình cầu, hình elip, hình xoắn, không sinh bào tử.
Các vi khuẩn nitrat hoá có thể phát triển đợc ở pH từ 5,5-9,0, pH tối u là 7,5.

Quá trình nitrat hoá lại bị ức chế bởi nồng độ NH
4
cao do NH
4
phân ly thành NH
3
và
H
+
.
Ngoài các vi khuẩn tự dỡng ra, quá trình nitrat hoá còn đợc thực hiện bởi một
nhóm vi khuẩn dị duỡng có khả năng oxy hoá NH
4
và các hợp chất hữu cơ thành NO
2
và NO
3
nh Methylococcus capsulata.
*Hoạt động của vi sinh vật kỵ khí: Dới đáy ao hồ là vùng lắng cặn và bùn. Vùng
này xảy ra qúa trình phân huỷ các chất hữu cơ ở điều kiện không có oxy nhờ tập thể
21
các vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện này -các vi sinh vật kỵ khí trớc tiên là các
axit hữu cơ, các dạng alcol và cuối cùng là NH
3
, H
2
S, CH
4
. Một trong những sản phẩm
cuối cùng của quá trình là khí mêtan. Trong điều kiện kỵ khí khó phân giải đợc

Lignin, vì trong điều kiện này nó khá bền vững và nó chỉ bị phân huỷ ở điều kiện hiếu
khí mạnh mẽ.
Phân huỷ các chất hữu cơ ở điều kiện kỵ khí là rất chậm và khó tác động đợc
vào các yếu tố của quá trình để tăng tốc độ phân huỷ.

22
chơng 3
Tổng quan về phơng pháp xử lý nớc thải
3.1. Hệ thống xử lý nớc thải chung
Hệ thống xử lý nớc thải thờng bao gồm các phơng pháp (cơ học), hoá học và
sinh học. Có thể chia ra làm ba bậc xử lý nớc thải:
- Xử lý bậc 1: Thông thờng là các công trình xử lý lý học (cơ học) nh: song
chắn rác, bể lắng. Các công trình nhằm mục đích tách các chất không tan trong nớc
thải. Xử lý bậc 1 nhiều khi mang mục đích xử lý các chất ô nhiễm, tạo điều kiện phù
hợp để đa tiếp vào hệ thống xử lý tiếp theo. Ví dụ: Xử lý dầu mỡ, trung hoà nớc thải...
để tạo điều kiện cho biện pháp xử lý sinh học tiếp theo. Trong trờng hợp này xử lý bậc
1 có thể là các biện pháp lý hoá.
- Xử lý bậc 2: Xử lý bậc 2 là các công trình xử lý sinh học dùng để oxy hoá sinh
hoá các chất hữu cơ còn lại dạng tan, keo, và không tan.
- Xử lý bậc 3: Thờng thực hiện theo yêu cầu xử lý chất lợng cao hơn. Đó là tr-
ờng hợp phải áp dụng các biện pháp nh triệt khuẩn, khử tiếp các chất bẩn còn lại nh
nitrat, phosphat, sunfat,...
3.1.1. Phơng pháp xử lý cơ học
Phơng pháp này thờng là giai đoạn xử lý bậc một ít khi là giai đoạn kết thúc quá
trình xử lý nớc thải. Các chất đợc loại bỏ có thể ở dạng vô cơ hay hữu cơ.
Các phơng pháp cơ học thờng dùng là:
- Lọc qua lới
- Lắng
- Lọc cát
- Xyclon thuỷ lực

- Quay ly tâm

3.1.2. Phơng pháp xử lý hoá học và hoá lý
a/ Ph ơng pháp hoá học
Cơ sở của phơng pháp hoá học là các phản ứng hoá học diễn ra giữa các chất
bẩn với hoá chất cho thêm vào. Các phơng pháp hoá học là: phơng pháp oxy hoá,
23
trung hoà và keo tụ. Thông thờng đi đôi với trung hoà có kèm theo quá trình keo tụ và
nhiều hiện tợng vật lý khác.
Ngoài các phơng pháp ozon hoá và phơng pháp điện hoá học cũng thuộc phơng
pháp hoá học. Thực chất của phơng pháp hoá học là nhờ các quá trình oxy hoá khử mà
các chất bẩn độc hại đợc biến thành các chất không độc, một phần ở dạng lắng cặn,
phần khác ở dạng khí dễ bay hơi.
b/ Ph ơng pháp hoá lý
Các phơng pháp hoá lý để xử lý nớc thải đều dựa trên cơ sở ứng dụng các quá
trình:
- Keo tụ: là làm trong và khử màu nớc thải bằng cách dùng các chất keo tụ và
các chất trợ keo tụ để liên kết các chất bẩn ở dạng lơ lửng và kết chúng thành những
bông có kích thớc lớn hơn.
- Hấp phụ: là tách các chất bẩn và khí hoà tan khỏi nớc thải bằng cách tập trung
các chất đó trên bề mặt chất rắn.
- Trích ly: là tách các chất bẩn hoà tan khỏi nớc thải bằng dung môi, dung môi
này không tan trong nớc và độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi phải cao hơn
trong nớc.
- Chng bay hơi: chng nớc thải để các chất độc hại hoà tan trong đó bay theo hơi
nớc.
- Tuyển nổi: là loại các tạp chất bẩn khỏi nớc bằng cách dùng tác nhân tuyển
nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt nớc, sau đó loại khỏi nớc thải.
- Trao đổi ion: là phơng pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi
ion.

- Tinh thể hoá: là loại các chất bẩn khỏi nớc ở trạng thái tinh thể.
- Đializ- màng bán thấm: dùng màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua
(tách các chất tan khỏi các hạt keo).
3.1.3. Phơng pháp xử lý sinh học
3.1.3.1. Giới thiệu một số biện pháp sinh học xử lý nớc thải
- Phơng pháp xử lý hiếu khí, bao gồm các phơng pháp bùn hoạt tính, ao hồ ổn
định...
- Phơng pháp xử lý kỵ khí bao gồm phơng pháp lên men axit, lên men mêtan, ao
yếm khí, hệ xử lý UASB (Up- flow anaerobic sludge bed).
- Phơng pháp thiếu khí, chủ yếu dùng để phân giải nitrat.
24
3.1.3.2. Một số đặc điểm của phơng pháp sinh học
Phơng pháp sinh học thờng dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và chất hữu
cơ hoà tan (đôi khi cả vô cơ) khỏi nớc thải.
Nguyên lý của phơng pháp này là dựa vào hoạt động của vi sinh vật có khả năng
phân huỷ, bẻ gẫy các đại phân tử hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn, đồng thời
chúng cũng sử dụng các chất có trong nớc thải làm nguồn dinh dỡng nh cacbon, nitơ,
phospho, kali... bởi vậy, sản phẩm thu nhận từ phơng pháp sinh học có thể sử dụng
làm phân bón hữu cơ.
Cả 2 nhóm vi sinh vật: tự dỡng và dị dỡng cùng đợc sử dụng để xử lý nớc thải.
Tuy vậy, trong nhóm vi sinh vật dị dỡng có 3 nhóm nhỏ: hiếu khí, kỵ khí và kỵ khí
không bắt buộc cùng tham gia vào quá trình phân huỷ các chất. Nhóm hiếu khí cần
oxy hoà tan để phân huỷ các chất hữu cơ, ngợc lại nhóm kỵ khí có khả năng oxy hoá
có trong các hợp chất nh nitrat, sunfat. Còn nhóm kỵ khí không bắt buộc có thể phát
triển trong điều kiện có và không có oxy hoà tan.
Mục đích làm sạch nớc thải là tách các hợp chất hữu cơ và vô cơ để nồng độ
của chúng không vợt quá mức cho phép. Phụ thuộc vào tính chất nhiễm bẩm và nồng
độ của chúng có thể sử dụng các biện pháp làm sạch nớc thải khác nhau. Nhng phổ
biến nhất là phơng pháp cơ học (lắng, lọc), cơ lý (kết lắng, trung hoà, để lắng), lý hoá
(trao đổi ion, hấp phụ), trao đổi nhiệt và sinh hoá học. Mỗi phơng pháp có các u và nh-

ợc điểm riêng, tuỳ phạm vi ứng dụng mà có thể sử dụng một vài phơng pháp sẽ cho
phép loại bỏ hoàn đợc các chất nhiễm bẩn.
Biện pháp sinh học làm sạch nớc thải là quá trình công nghệ đợc sử dụng rộng
rãi nhất trong nhiều lĩnh vực công nghiệp có lợng lớn nhiễm bẩn song với nồng độ các
chất thấp. Làm sạch nớc thải bằng biện pháp sinh học là dùng các loại vi sinh vật sử
dụng các chất dinh dỡng có trong nớc thải làm nguồn năng lợng . Chúng phân huỷ các
chất thành CO
2
, nớc và muối khoáng và một số chất thành NO
3
và NO
2
. Biện pháp
sinh học có một số u, nhợc điểm sau:
Ưu điểm:
- Có thể xử lý nớc thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ rộng.
- Hệ thống có thể tự điều chỉnh phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độ các chất
nhiễm bẩn.
- Thiết kế các trang thiết bị đơn giản.
- Chi phí cho phần thực nghiệm không cao.
Nhợc điểm:
- Đầu t cơ bản cho việc xây dựng các thiết bị của hệ thống làm sạch cao.
- Phải có chế độ công nghệ làm sạch hoàn chỉnh.
25