Sử dụng các biện pháp sinh học để xử lý nước thải

ĐẠI HOC QUOC GIA HA NỢI
1 RƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
SỬ DỤNG CÁC BIỆN PHÁP SINH HOC
ĐỂ XỨ LÝ NƯỚC THẢI
MÃ SỐ: QT - 04-32
CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: TS. NGUYÊN THỊ LOAN
Các cán bộ tham gia đe tài:
PGS.TS. Trần Thị cẩm Vân
K.s Nguyễn Thị Xuân Lan
NCV Nguyễn Thị Mộc
OAI HOC QUC'C GIA h a NO'
TRUNG TÁM THCNG TtN Thư v iê n
[ D I / . 3 4 - 5
I. BÁO CÁO TOM TẮT
a. Ten dể tài: Sứ dụng các hiện pháp sinh học để xứ lý nước thái
Mã số: QT - 04-32
b. ('hú trì đé tài: TS. Nguyễn Thị Loan
c. Các cán bộ tham gia đè tài:
- PGS.TS. Trần Thị cấm Vân
- K.s Nguyễn Thị Xuân Lan
- NCV Nguyễn Thị Mộc
đ. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu:
- Đưa ra phương pháp xử lý nước thái theo biện pháp sinh học phù hợp với
hoàn cánh Việt Nam
Nội dung:
- Nghiên cứu sứ dụng hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thái của làng
nghề giấy Phong Khê-Bắc Ninh
- Kết hợp sứ dụng hệ thống hổ sinh học với hệ thống lọc qua hào đất để xứ
lý nước thai đổ vào hổ Thành Công và nước thái nhà máy bia Du Lịch
e. Kết quả đạt được:

Sàn phẩm khoa học: 2 bài báo khoa học
• Đăng một hài báo trong ký hiếu Hội nghị khoa học nữ lần thứ chín-
Đại học quốc gia Hà Nội (tháng 1 1 năm 2004). Bùi báo tên là: Nghiên
cứu sứ dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thái ",
trang 151-161.
• Đăng một bài háo trong kỷ hiếu Hội nghị khoa học Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên (tháng 11 năm 2004). Bài háo tên là: “Đánh giá
thời gian lưu nước khác nhau trong hệ thống sử dụng các ao sinh học
chứa bèo tấm (Wolfia Arrhiga) vù bèo tây ((Eichhorniaa crassipes) kết
hợp với hệ thống hào đát để xứ lý nước thái có chất hữu cơ cao”, trang
108-114
Đào tạo: Đề tài đã hướng dẫn hai sinh viên làm luận văn tốt nghiệp, góp
phan đào tạo ba cử nhân về công nghệ xứ lý nước sử dụng các hiện pháp sinh
học.
Luận vãn thứ nhất: “Sử dụng thực vật thuỷ sinh để xử lý nước thái của sông
Ke Sặt -thành phố Hái Dương
Luận văn thứ 2: “Nghiên cứu sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo kết
hợp thực vật thuỷ sinh để xứ lý nước thái hồ Thanh niên-thành phố Hái
Dương”
t. Tình hình kinh phí của đé tài
Đề tài dược cung cấp kinh phí là 11 triệu đồng và đã sứ dụng hết số tiền đó
KHOA QUẢN LÝ
(Ký và ị»hi rõ ho tên)
[C(k a?^
CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI
(Ký và ghi rõ họ tên)
/ V
r
“ - “ 'LÉU+Ía'
q c fjj\ iưị ẻ /v T l 1/1 í

(1

<1
C ơ QUAN CHỦ TRÌ ĐÊ TÀI
ư
4
a. Project title Treatment of wastewater by biological process
a. Project Leader: Dr. Nguyễn Thị Loan
c. Project members
- PGS.TS. Trần Thị cám Vàn
- K.s Nguyễn Thị Xuân Lan
- NCV Nguyễn Thị Mộc
d. Objective and content of the research
Objective
To introduce a wastewater treatment methods based on biological process
that are suitable to Vietnamese condition
Content
• Using constructed wetland to treat wastewater from the paper producing
village Phong Khe - Bac Ninh Province
• Using of biological ponds combined with the soil trench system to treat
wastewater flowing to Thanh Cong Lake and wastewater from Du Lich
beer factory.
e. Results
Scientific product: 2 scientific papers
• One scientific paper was published in the Proceeding of the Ninth
Woman Conference of the National University of Hanoi in November
2004, its title is "Using constructed wetland to treat wastewater ", page
151-161
• One scientific paper was published in the Proceeding of Scientific
Conference of University of Sciences (November, 2004), its title is:

“assessment of different hydraulic retention times in a system using
biological ponds with duckweed (Wolfia arrhiga) and water hyacinth
(Eichhorniaa crassipe) combined with soil trench system to treat high
organic matter wastewater”, pages: 108-114
Training
The project has supervised three students’ theses. Thus, it has contributed in
training three Bachelors on wastewater treatment technology by biological
process.
First thesis: “Use of aquatic plants to treat wastewater flowing to Ke Sat
river-Hai Duong City”
Second thesis: “Study to use of constructed wetland combining with aquatic
plants to treat wastewater flowing to Thanh Nien Lake-Hai Duong City”
5
MỤC LỤC
ỎI MỞ ĐẦU
Trang
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 8
2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHUƠNG PHÁP NGHIÊN c ú u 10
2.1 Đối tượng nghiên cứu 10
2.2 Các phương pháp phân tích 11
2.3 Thiết kế thí nghiệm I 1
2.3.1 Hệ thống đất ngập nước nhân tạo 11
2.3.2 Mô hình hồ sinh học kết hợp với
hệ thống lọc qua hào đất 13
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14
3.1 Sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý
nước thải làng nghề giấy Phong Khê Bác Ninh 14
3.1.1 Kết quá xử lý nước thái đợt 1 14
3.1.2 Kết quá xử lý nước thải đợt 2 16
3.1.3 Kết quả xử lý nước thải đợt 3 16

3.2 Sứ dụng mô hình hổ sinh học kết hợp với hệ thống
lọc qua hào đất đê xử lý nước thài hồ Thành Công
và nước thải nhà máy hia Du Lịch 18
3.2.1 Xử lý nước thái hồ Thành Công 18
3.2.2 Xử lý nước thải nhà máy bia Du Lịch 20
4. KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 22
4 .1 Kết luận 22
4.2 Kiến nghị 24
5. TÀI LIÊU THAM KHẢO 24
6
LỜI MỞ ĐẨU
Dê hoàn thành dược dê tài này tỏi xin chân thành cám ơn các cộrii> sự
dã ( ÍIHÍỊ lôi tiến hành các nghiên cứu và thí nghiệm trong dê tài này.
Tòi cũng xin chân thành cám ơn Ban Chú Nliiệm Khoa Môi trườnq và
Bộ môn Còng nghệ Môi trường đã tạo diều kiện cho tôi về thời qian cũnịỉ
như cơ sà vật chất, phòng thí nẹhiệm đế tôi tiến hành phân tích các thông số
môi trườniị.
Cuối cùng tòi xin cám ơn Trường Dại học Khoa học Tự nhiên và Dại
học Quốc Gia Hà Nội dã cung cấp kinh phí d ể tôi thực hiện đề tài này.
7
1. ĐẶT VẤN ĐÊ
o nhiễm môi trường, trong đó có ỏ nhiễm nước đang là một vân để được
quan tâm khắp nơi trên thế giới. Cổ rất nhiều phương pháp xứ lý nước như:
hoa học, lý học sinh học v.v. Trong đó xử lý bằng biện pháp sinh học là hợp
với môi trường và kinh tế nhất vì biện pháp này thường sử dụng các hệ thống
tự nhiên kết hợp với thực vật thuỷ sinh. Hai biện pháp sử lý nước thái theo
biện pháp sinh học được nghiên cứu ở đề tài này là hệ thống đất ngập nước
nhân tạo và hệ thống hổ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất.
Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo được xây dựng để xử lý nước
thái phỏng theo các quá trình sinh học và hoá, lý học của các vùng đất ngập

nước tự nhiên. Các vùng đất ngập nước có thể loại bỏ các chất ô nhiễm từ
nước thái hoặc chuyên chúng thành các dạng vật chất có ít ánh hướng tới sức
khoẻ con người và môi trường. Thuận lợi chính của việc sứ dụng hệ thống đất
ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải là quá trình xứ lý được thực hiện liên
tục trong điểu kiện tự nhiên và với một giá thành rẻ vì chi phí xây dựng và
báo quán thấp. Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo này được sứ dụng cho
việc xử lý các loại nước thải đã qua xử lv bậc 1, 2, 3 với thời gian lưu nước
trong hệ thống khác nhau. Các hệ thống đất ngập nước loại bỏ được nhiều
chất gây ỏ nhiễm bao gồm: các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lưng, nitơ,
photpho, kim loại nặng và các vi sinh vật gây bệnh. Việc giảm các chất này
được thực hiện hởi các cơ chế xứ lý đa dạng như: lắng, lọc, hấp thụ, hấp phụ.
hay hơi, phân huỷ và trao đổi chất của thực vật v.v
Các loại thực vật trong hệ thống đất ngập nước bao gồm các cây sậy, cây
CÓI, cây cỏ nến v.v. Các loại cây này có rễ bám vào lớp đất ở đáy và thân
vươn cao lên trên mặt nước. Thực vật thuỷ sinh là một thành phần không thể
thiếu được cùa các hệ sinh thái này. Mặc dù ngập nước là các quá trinh vật lý
và vi sinh nhưng một sò đặc điểm của thực vật thuỷ sinh có liên quan tới sự
xu lý mrớc thái như: có tác dụng lọc (qua các mô xốp); Giám tốc độ dòng
8
cháy, táng lý lệ trám tích; Cung cấp diện tích hề mặt cho v sv bám dính; Tạo
o , bới quang hợp, tăng sự phân huý hiếu khí; Hấp thụ chất dinh dưỡng
Đã có rất nhiều nghiên cứu khác nhau sử dụng các loại bèo như bèo
Tây (hay còn gọi là bèo Lục Bình; bèo Nhật bán), bèo Tấm, táo để xứ lý
nước thái có nồng độ hữu cơ cao, vì chúng có khả năng loại bó các chất hữu
cơ có trong nước. Thông qua quá trình quang hợp chúng hấp thụ C02 và tạo
ra một lượng oxy đáng kể, làm tăng nhanh quá trình ni trai hoá và quá trình
oxy hoá các chát hữu cơ có trong nước bấn. Bộ rẻ của bèo tấm, bèo tây đóng
vai trò quan trọng trong quá trình xử lý các chất thái. Chúng giữ lại và lọc
sạch các hạt nhỏ vô cơ, chất lơ lửng, các chất dạng keo và nhũ tương. Bo rễ
của chúng hình thành trong môi trường lự 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 hữu cơ bị bộ rẻ giữ lại. Ngoài ra chúng còn có khá năng loại bó các
hợp chất độc hại chứa trong nước thải bằng cách chuyển hoá các chất đó qua
mô của chúng và tách các sản phẩm tạo nên vào khí quyên.
Dùng thực vật nước bậc cao để xử lý nước thải vừa có tác dụng làm
sạch nước sông hổ, giá thành xứ lý rẻ, không để lại độc hại cho môi trường
đổng thời sinh khối của thực vật có thể sử dụng cho mục đích chăn nuôi hoặc
làm nguyên liệu cho một số ngành sán xuất. Khả năng xử lý nước thái của
các thực vật nước đã được chứng tỏ bằng khả năng quan sát ứ các vùng nước
gây ố nhiễm, bằng các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, ở Pilót và trong
thực tô ớ các hổ sinh học tương ứng hoặc trên kênh rạch (Lâm Minh Triết,
1998). Bèo tây cũng được xứ dụng đế xử lý nước thái chứa dầu thực vật. Kết
quá thí nghiệm cho thấy: hiệu quả xử lý dầu đạt từ 92,7-97,9% và COD đạt
từ 84,4-98,8% (Nguyễn Trung Việt, 1992). Kết quá nghiên cứu quá trình xử
lý nước thải lò giết mổ và chế biến thịt heo bằng hổ sinh học với sự tham gia
của bèo tây và táo cho thấy quá trình này làm giảm đáng kê hàm lượng
B()L)X (X)D và chất lơ lưng. Đặc biệt là hồ sinh học với sự tham gia cúa táo
nít ihích hợp đê làm giám đáng kê lượng Coliform (Lâm Minh Triết, và Van
Buuren. 1990). Một nghiên cứu khác sứ dụng một sô loài thực vạt nước như
9
hèo lục hình, táo chlorella, rau muống, rau ngổ để xử lý nước thái. Các loài
thực vật này sứ dụng C02 đổng thời cung cấp oxy cho vi sinh vật (Lâm Minh
Triết, 1990).
Tuy nhiên việc xứ lý nước thái bằng hệ thông lọc qua hào đất vẫn còn là
mới mé ớ Việt Nam. Hệ thống hào đất được sử dụng rất phổ biến để xứ lv
nước thai tại nhiều nơi trên thế giới, thí dụ như Mỹ và Nhật Bản. Hệ thông
này trong thực tế gồm các hào đào với độ sâu khoảng từ 0,3 m đến 1,5 m và
chiều rộng khoảng từ 0,3 đến 0,9 m. Dưới đáy được trải một lớp đá hoặc sỏi
khoáng 5-15 cm trên lớp đó đặt các các ống phân phối nước có đục lỗ và sau
đó lại phú một lớp đá và sỏi lên trên ống. Trên cùng là lớp đất phú có trồng

cây. Hệ thống lọc qua hào đất là phương pháp rất tốt để xử lý nước thái sinh
hoạt hởi vì nó đơn gián, ổn định và chi phí thấp. Trong điều kiện tối ưu, đất
là môi ỉrường xứ lý nước thai rất tốt vì nó sử dụng các mối tương tác giữa rễ
cáy, sinh vật và vi sinh vật đất trong các lớp đất sâu dưới bề mật khoang mấy
chục cm, nơi khu hệ sinh vật phức tạp, đa dạng và dày đặc nhát (Camp et al,
1977). Từ những thảo luận trên, mục đích của nghiên cứu này là:
- Đưa ra các kết quả thí nghiệm sứ dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo
đê xir lý nước thải của làng nghề giấy Phong Khê
- Sử dụng hổ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất để xử lý nước thải có
nồng độ chất hữu cơ cao trong của nước hồ Thành Công và nhà máy bia
Du Lịch
2. ĐỐI TUỢNG VÀ PHUƠNG PHÁP NGHIÊN cú u
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Ba loại nước đặc trưng cho các loại nước thải khác nhau có độ ô nhiễm chất
hũu cơ cao được chọn đế xử lý bằng các biện pháp sinh học là:
1. Nước ở mương thải của làng giấy Phong Khê, Bắc Ninh. Nước bi ô nhiễm
ở mức độ rất nặng, do tiếp nhận nước thái chưa qua xử lý của tất cả các cơ
sớ sán xuất trong làng, được xử lý bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo
2. Nước thái hổ Thành Công: Đại diện cho nước thái sinh hoạt mù hiện nay
đư;c đánh giá là một trong những hồ bị ỏ nhiễm nặng, được xử lý bằng hệ
tin ne hổ sinh học kết hợp với hệ thông lọc qua hào đất
10
3. Nước thái nhà máy bia Du Lịch sau tất cá các công đoạn: là đại diện cho
nước 11 lái công nghiệp. Các mẫu từ nhà máy bia được lấy từ điểm cuối của
cống thái, được xứ lý bàng hệ thống hô sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua
hào đất
2.2 Các phương pháp phân tích
Các thõng số lý, hoá học được phân tích theo các phương pháp được trình
bày trong Báng 1
Bánu 1 Các phương pháp xác định các thống sỏ' lý, hoá học của nước thải

Su
ÍT 1 ỉ" V . » » .
Các chỉ tiêu phàn tích
đơn vi
s 1 j , i i v w V
PhưiTn" pháp phân tích
1 Nhiêt đô nước thải °c
Dùng nhiệt độ kê
2
r pH
Dùng máy đo pH
3
0 xy hoà tan (DO)
mg/1
Máy đo DO
4 COD
mg/1
Phương pháp bicromat
5
n h +4
mg/1
Phương pháp Nessler (so
màu)
6
NO ,
mg/1
Dùng chí thị NED (so màu)
7 NO,
mg/1
Phương pháp so màu

8
PO%
mg/1
Phương pháp molidap (so
màu)
9
Cặn lơ lửng (SS)
mg/1
Lọc, sấy ở 105 "C và cán
2.3 Thiêt ké thí nghiệm
Trong đề tài này hai mô hình xử lý nước theo hệ thống tự nhiên được sử
dụng. Đó là hệ thống đất ngập nước nhân tạo và mô hình hồ sinh học kết hợp
với hệ thông lọc qua hào đất
2.3.1 Hệ thống đất ngập nước nhân tạo
Hệ thống đất ngập nước nhân tạo được sử dụng để xứ lý nước thải của
làng nghề giấy Phong Khê.
Họ thống được tạo bởi một bể nhỏ được xây bằng gạch với vữa xi mãng cát,
phía trong bê phần đáy và thành được đánh bóng bằng xi măng mục đích
ngăn sự thấm nước xuống dưới và thấm nước ra xung quanh. Bô dài 2m, rộng
20cm, sau 70cm và phía dưới, cách đáy 5cm có hệ thống ống dẫn nước ra
bên ngoài. Trong hệ thống (bể) được đổ một lớp đá sỏi đã được sửa sạch với
bồ dày là 40cm, hao gồm:’
• lOem lớp sói dưới cùng có kích thước 30 -r 40mm,
• I Oan lớp sỏi thứ hai(kể từ dưới lên) có kích thước 10 -r 20min,
• 2()cm lớp sỏi trên cùng có kích thước < lOmm.
Đổng thời với việc đổ sỏi vào hệ thống, các cây sậy, cây cỏ nến (cây cói
đổng) được trổng xen kẽ trực tiếp vào nền đá sỏi với mật độ khoáng 50
cày/nr. Hai loại cây này được trồng trực tiếp trên nền đá sỏi, trước khi trồng
vào hệ thống cây và hộ rễ của cây đã được rửa sạch hùn đất ban đầu vốn có.
Trong thời kỳ đầu mới trổng cây này hệ thống cây được nuôi sống bằng

nguồn dinh dưỡng có trong nước ao nuôi cá tự nhiên, sau 7 -r- 15 ngày bộ rễ
cua cây bát đẩu phát triển, (rễ mới bắt đầu mọc sau 7 ngày) các mắt đã được
đánh thức và phát triển thành chồi non vào ngày thứ 10 đến ngày thứ 15. Sau
ngày thứ 15 trớ đi cây đâm chổi, đẻ nhánh và phát triển nhanh chóng trong
môi trường nước ao và sau đó là trong mỏi trường nước thái.
Sơ đồ thí nghiệm cúa hệ thống đất ngập nước thê hiện trong Hình 1.
Nước thái

►
Bê yếm khí

►
Mô hình đất ngập nước
—— ►
Nước sau xử lý
í I mh 1. Sơ đồ thí nghiệm của hệ thống đất ngập nước
I liệu quá xứ lý nước thải phụ thuộc rất nhiều vào thời gian lưu nước trong hệ
thống do đó ha đợt thí nghiệm được tiến hành, mỗi đợt đều có sự thay đổi
thời gian lim nước thải trong bê yếm khí và trong hệ thống đất ngập nước
nhân tạo để Um ra ra thời gian lưu nước tối ưu như bảng 1.
Bang kThời gian lưu nước trong các hệ thống của 3 đạt thí nghiệm
ỉ)ợt
Bê yếm khí
Đất ngập nước
Tổng cộng
Đ<n 1
5 ngày
5 ngày
10 ngày
■

Đợt 2
8 ngày
7 ngày
15 ngày
Đợt 3
10 ngày 10 ngày
20 ngày
Quá trình xử lý nước được diễn ra như sau:
Đầu tiên nước được lấy từ nguồn ô nhiễm (nguồn thái) rồi đưa vào hệ
thống yếm khí gồm 1 phi nhựa có dung tích lớn hơn 200 lít (0,2m3). Sau khi
đã du thời gian yếm khí đối với từng đợt thí nghiệm, nước ở hệ thông yếm
khí được dẫn vào hệ thống đất ngập nước, nước trong quá trình này được lấy
cách đáy hệ thống yếm khí 15 cm trở lên (vì trong quá trình yếm khí đổng
12
thời xáy ra quá trình lắng đọng). Nước được lưu trong hệ thống đất ngập
nước nhan tạo du thời gian cho từng đợt thí nghiệm thì được tháo ra và phân
tích các thõng số ô nhiễm trong nước.
2.3.2 Mo hình hổ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào dat
Mo hình này được sứ dụng đê xử lý nước thải hồ Thành Công và nước thái
nhà máy bia Bắc Au
Sơ đổ xử lý nước thai được trình bầy trong Hình 2
N ước
xứ lv
Hình 2 Sơ đồ xử lý nước thải bàng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ
thống lọc qua hào đất
Từng bước trong quá trình xử lý đều đóng một vai trò nhất định. Nước thái
được đưa vào bể yếm khí 1 (trong bể yếm khí có cây xoắn nhựa để cho vi
khuẩn bám vào) để lắng và phân huỷ cặn lắng dựa trên hoạt động của vi sinh
vát kỵ khí. Nước thải sau khi qua công đoạn yếm khí được đưa vào chậu bèo

tâm I để trong khoảng thời gian mà ta đã định trước. Trong quá trình quang
hơp. bèo tấm sẽ hấp thụ C 0 2 và tạo ra một lưựng oxy đáng kể cho quá trình
oxy hoá hiếu khí đối với chất hữu cơ. Bộ rễ của bèo còn giữ lại và lọc sạch
cac hạt nhỏ vô cư, các chất lơ lửng, các chất dạng keo và nhũ tương, các chất
bẩn hữu cơ và các chất độc cũng được xứ lý nhờ hèo tấm. Bê hiếu khí 2 chứa
bèo tây góp phần loại bó ni-tơ và phốt pho và các chất khác ra khỏi nước thái
tlùng qua quá trình hấp thu các chất dinh dưỡng của cây bèo tây. Bê yếm khí
2 cổ thể giúp loại bỏ ni tơ thông qua quá trình phản nitrat. Quá trình phán
ni rat do các vi khuẩn tuỳ nghi thực hiện trong điều kiện thiếu ô xi và tỷ lệ
các hon ni tơ ít nhất là 2:1 ((Metcalf & Eddy, Inc. 1991). Tiêp sau đó nước
thái di vào hệ thống lọc qua hào đất, hệ thống này tiếp tục loại bỏ cặn lơ
lírng, ni tư và phất pho thông qua các cơ chế lọc, lắng, hấp phụ, hấp thụ v.v.
Thời gian lưu nước trong hệ thông của bôn đợt thí nghiệm đê xứ lý nước thái
hô Thành Công và nhà máy bia Du Lịch được trình bầy ở Báng 2
Bang 2: Thời gian lưu nước trong hộ thống cúa bốn đợt thí nghiệm để xứ lý
nước thái hồ Thành Công và nhà máy bia Du Lịch
Bước xứ lý
Nước thái hồ Thành Công

Nước thái nhà máy bia Du Lịch
Đợt 1
Đạt 2
Đợt 3 Đợt 4
Đợt 1
Đợt 2
Đợt 3
Đựt 4
Bê yếm khí 1 2 2
3
3

2
3
3
2.5
Bê hiếu khí 1 1 1
1
2
1
2
1
2
Bể hiếu khí 2
5
1
1 1 ]
1 0.5 1
Bò yếm khí 2
0 0.5
0
0 1
1
0.5
0.5
Tổng thời gian
3.5
4.5
5
6 5
7
5

6
4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Sú dụng hệ thong đát ngập nước nhân tạo dê xử lý nước thải làng
nghé giấy Phong Khê Bác Ninh
3.1.1 Két quà xử lý nước thải đợt I
Kết quá phân tích các thông số hoá lý của nước thái trước xử lý và sau xử lý
được trình bày Báng 3.
Bang 3. Kêt qua phân tích các thông sô hoú lý cùa nước thái trước xử lý và
sau xứ lý
Các chi tiêu
TXL (mg/1)
SXL, (mg/l)
HSXL,(%)
Mầu
đen
Không màu
Mùi
Hôi thối
Không mùi
DO
1,3
2,1 tăng
b o d 5
176,6
44,15
75
COD

500
133,5 73,3

N H / 8.57
5,4 36,99
n o 2
0,1
0,05
50
n o 3
3
4,8 tăng
1
*"0
-U
0,5
0,3
40
ss
700 200 71,43%
pH
9
7
Các kết quá phân tích trong Bảng 3 cho thấy hiệu quả xứ lý BOD<i, COD. ss.
DO, N()2 của hệ thống đất ngập nước nhân tạo tương đối cao, cụ thê BOD5,
COD và ss giảm rõ rệt với hiệu suất xứ lý > 70%, đặc biệt với BOD5 là 75%.
DO tàng đáng kể (61,54%) so với trước xử lý, thể hiện vai trò vận chuyên
ôxy cúa thân cây sậy và cây cói là rất tốt.
Tuy nhiên với thời gian yếm khí 5 ngày và lưu 5 ngày ta thấy N U / và
NO,- chi giảm 37% và 50% điều đó chứng tỏ chất hữu cơ mới bước đầu
chuyên sang N 03' nhờ vào vi sinh vật có trong lớp đã sỏi chuyển hoá. ở vùng
rễ cây rất giầu ôxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật ở vùng đó phân
hu ý các chất hữu cơ, nhưng chưa đủ thời gian cho vi sinh vật thực hiện quá

trình phán nitrat hoá. Dí) vậy hàm lượng NO, tăng lên từ sự chuyến hoá cua
N U / -> NO, -> NO, .
/ .2 Kết quà xử lý nước thải dợt 2
Kết quá ớ Báng 4 cho thấy khi tăng thời gian xử lý yếm khí và thời gian lưu
11 ước trong hệ thống đất ngập nước, các chi tiêu BODs, COD, NH4+, P04'
được xử lý tốt hơn so với xứ lý đợt 1. Chí tiêu NOr vẫn tiếp tục giám nhưng
khónu đáng kể, chí tiêu NO, đã giám 30% so với ban đẩu khi chưa xử lý, và
giám 62,5% so với NO,' ở đợt xứ lý I, điều đó chứng tỏ Ihời gian lưu nước đã
đặt tới bước đầu của quá trình phản nitrat hoá. Nhìn chung thời gian 8 ngày
xứ lý kị khí và lưu 7 ngày trong hệ thống đất ngập nước đã đem lại chất
lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn nước thải loại B cho nước thai công
nghiệp.
Qua đợt xử lý 2, chúng tôi thấy việc tăng thời gian xử lý kị khí và thời
gian lưu nước được xứ lý đã đạt một số hiệu quả đáng kể.
Báng 4. Kết quá phân tích các chí tiêu trước xử lý và sau xử lý.
( 'ác chi tiêu
TXL (mg/ỉ) SXLị (mg/I)
HSXL,(%)
Mầu đen
Không màu
Mùi
Hôi thối
Không mùi
DO
1,3
3,9 tăng
BODs
176,6 30
83
COD 500 80

84
NH/
8.57
2,74
68
n o 2
0.1
0,045
55
NO,
3
1,8
40
P(V
0,5
0.1
80
ss 700
60
91
PH 9
7
3.1.3 Kết qua xử lý nước thải đọl 3
Từ số liệu Bảng 5, ta thấy các chi tiêu qua hệ thống "đất ngập nước" đã đạt
tới những giá trị gần như cực đại. Điều hình như chí tiêu ss tới hiệu suất xứ
lý 96,7% và xấp xỉ đạt tiêu chuẩn loại A, P04 3 đạt 100%. Còn lại các chỉ
liêu đều đạt >80%. Đặc hiệt những chỉ tiêu mà đợt 1, đợt 2, không giảm hoặc
giám ít như NO/, N O ,, NH4+ thì nay đã giám nhanh như NO, đạt 80%, N 0 2
, N O ,, N H / đạt tới 94,2%, trong đó N 0 3‘ và N 02 đã đạt tới tiêu chuẩn nước
thái loại A, đó là điều rất tốt trong xử lý đạt 3 này.

Đặc biệt chú ý trong cả 3 đợt xứ lý là nước thải đầu vào với pH kiềm
mạnh (pH = 9) nhưng sau quá trình xứ lý pH đã được đưa về môi trường
trung tính (pH = 7) đạt tiêu chuẩn nước thải loại A.
\(
Báng 5
.
Kết quá phân tích các chí tiêu trước xử lý và sau xứ lý.
Các chi tièu
TXL (mg/l)
SXLị (mg/l)
HSXL,(%)
Mầu
đen
Không màu
Mùi
Hôi thối Không mùi
DO
1,3
4,2 tăng
a
J\
176,6 8,83
95
COD
500
20
96
N H /
8.57
0,5 94.2

NO/
0,1
0,01
90
NO,
3
0,6 80
po;
0,5 0
100
ss
700
23 96,7
PH
9 7
Hiệu suất xử lý của 3 đợt được trình bầy ở Hình 3 ta thấy P 0 43 giám triệt đê
(100%) là do vi sinh vật sử dụng photpho trong quá trình tổng hợp tế bào và
vận chuyển năng lượng, chúng còn hấp thụ và tích luỹ photpho để sử dụng
khi cần thiết, ngoài ra photpho còn được hấp thụ bởi lớp đá sỏi, đồng thời
trong thành phần của đá sỏi (đá dăm) chứa nhiều Ca2*' Al3+ và trong môi
trường kiềm (pH = 9 ) này sự tạo thành hợp chất kết tủa giữa photpho và ion
dương kim loại cũng góp phần đáng kể trong quá trình loại bó photpho.
BOD, COD ss N 02 K V NO, NH;
Hình 3: Hiệu suất xứ lý của 3 đợt
Tiếp theo các thông sổ BODs, COD, N H /, đều đạt hiệu quá tốt nhất Ư
đợt 3, thấp nhất ở đợt 1. Sự giám nồng độ ô nhiễm của các thông số trên là
dựa trẽn sự tương tác giữa thực vật thuỷ sinh (cây sậy, cây cói) và các vi sinh
vật có trong hệ thống xử lý. Hệ thực vật thuỷ sinh hấp thụ chất dinh dưỡng có
irons nước do vi sinh vật phân giai ra đồng thời sử dụng C 0 2 sinh ra trong
QAi H (J(- -

ì RUNG T —
t)T / 3 4 - 5
^ h a n o
N. THƯ VIÊN
quá n inh yếm khí. diệp lục và ánh sáng mặt trời để tổng hợp vật chất đồng
thời vận chuyển 0 2 vào trong nước qua bộ rễ cung cấp cho sinh vật phân huỷ
chất hữu cơ thành các san phấm cần thiết cho nhu cấu thiết cho nhu cáu dinh
(lưỡng cua cây.
N O ,, NO," cũng giám rất lớn trong đợt 2 và 3 nhất là trong đợt 3, điều
đó chứng tỏ thời gian lưu lâu đã tạo đủ điều kiện để quá trình nitrat hoá và
quá trình phán nitrat xảy ra. Hàm lượng cặn lơ lửng (SS) đều giảm mạnh
trong cá 3 đựt và đạt hiệu quả cao nhất trong đợt 3, do quá trình láng đọng ở
đợt 3 xảy ra với thời lượng lâu nhất.
3.2 Sứ dụng mô hình hồ sinh học kết hợp vói hệ thông lọc qua hào đất dể
xử lý nước thài hồ Thành Còng và nước thái nhà máy bia Du Lịch
.ì.2.1 Xử lý nước thải hồ Thành Công
nỏ Thành Công là hồ nhân tạo do con người đào đắp để tạo cành quan và
điều hoà khí hậu cho vùng dân cư xung quanh. Hồ Thành Công có diện 6,5
ha và có độ sâu trung bình 3-4m. Trong hổ mọc rất nhiều bèo tây và các loại
thực vật thuỷ sinh khác. Hồ cũng thu nhận được lượng hức xạ từ mặt trời lớn,
tạo diều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp của thực vật trong hổ. Nhung
khi thực vật phát triển quá mức và chết đi thì lại là chất gây ô nhiễm chính
cho nước hồ. về mùa mưa, hổ là nơi chứa một lượng nước lớn do mưa, nước
mưa cháy tràn vào mang theo nhiều chất gây ỏ nhiễm.
Khi mùa khô đến thì lượng nước đưa vào hồ chủ yếu là nước thái
không có nước mưa pha loãng nên nồng độ các chất bẩn trong hổ càng đậm
đặc. Đặc hiệt vào mùa hò, cá chết và cá nổi đầu thường xuyên vào buổi sáng,
hàm lượng oxy hoà tan trong nước có lúc giảm tới chỉ còn nhỏ hơn 2 mg/1.
Theo nghiên cứu của Lê Hiền Thảo (1998) các thông số lý hoá đánh giá chất
lượng nước hồ là NH4+ = 4.7 to 7.9 mg/I; N02 = 2.6 to 3.1 mg/1; N03 = 6.3

to 6.9 mg/1; P04 = 2.2 to 3.5 mg/1; ss = 25 to 66 mg/1; COD = 48 to 456
m«/ỉ; BOD5 =22 to 345 mg/1.
1S
Trong nghiên cứu này Iiước hổ Thành Công được xử lý làm bốn c ỉợ t Iiliư
trong Báng 1. Thời gian lưu nước trong hệ thống xử lý được thay đổi đê tìm
ra thời gian xứ lý tối ưu nhất. Kết quá xử lý được trình bầy ở Báng 6
Bang 6 Kết quá xứ lý nước thúi nước hổ Thành cỏn*! trong bốn đạt
Đợt 1
Đơt 2
Đợt 3 Đợt 4
Các
T rước Sau
Trước Sau Trước
Sau
T rước
Sau
thõng sô
xứ lý xử lý
xử lý
xứ lý xử lý
xử lý
xử lý
xứ lý
lý, hoá
(mg/1)
(mg/1)
(mg/1) (mg/1) (mg/1)
(mg/1) (mg/1) (mg/1)
NH4 0.774
0,580

0,916 0,374
0,800
0 ,194 0,799
0,232
NO,
0,468
0,43
0,102
0,068
0,332
0,128
0,140
0,064
N03-
0,220
0,170
0,176
0,106
0,308
2,640
0,440
1,760
PO,"' 0,002 0,001 0,005
0,002
0,005 0,003
0,060 0,004
ss
50 6
120 10
120

10 128 13
COI)
400
150
260 80
260 80 440 120
BOD, 200 80 220
45
220
45
420 80
Hiệu xuất xứ lý nước thái hồ Thành Công
□ Đơt 1
□ Đơt 2
□ Đơt 3
□ Đợt 4
NH4+ N02- N03- P04-3 s s COD BOD5
H nh 4 Hiệu quá xử lý nước thái của hồ Thành Công qua bốn đạt
Hiệu quá xử lý cho cá bốn đợt được thè hiện ở Hình 4. Ta thấy rằng thời gian
lưti nước khác nhau đã có ánh hưởng lớn đến khá năng loại bò chất chất ổ
nhiễm cua nước thái. Nhìn chung trong cả bôn đợt xứ lý, cặn lơ lứng, COD
và BODs được loại bỏ với tỷ lệ khoảng 60% đến 80%. Tuy nhiên hiệu qua
loại bo ni tơ và phất pho chi dao động trong khoảng từ 20% đến 60%. Điều
này có thế là do thời gian lưu nước chưa đu lâu để thực vật thuỷ sinh có thể
hấp thụ được nhiều các chất dinh đuỡng chuyển hoá từ chất hữu cơ của nước
thái
Nếu tính đến kha nàng loại bỏ các chất ô nhiễm chính thì đợt xứ lv 2 là hiệu
quá nhất vì đợt này có tỷ lệ loại bỏ NOj\ P 04 và cặn lơ lửng cao nhất. Lý do
loại bỏ NO/ có thê là do đợt này có nửa ngày lưu nước ở bể yếm khí 2, nơi
có điều kiện tối ưu cho quá trình phản nitrat xảy ra.

3.2.2 Xứ lý nước thải nhà máy bia Du Lịch
Theo Ngân hàng Thế Giới (1998) một m ' bia được sán xuất ra thì thải ra
3-5 m' nước thải. Nước thải chưa xử lý thường chứa khoáng 10-60 mg/1 cặn
lơ 1 ứng, 1,000-15,000 mg/1 BODs, 1,800-3,000 mg/1 COD và khoảng 30-100
mg/1 ni tư và khoáng 10-30 mg/1 phốt pho. Nước thái nhà máy bia có hàm
lượng các chất hữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ lửng. Trong đó
chủ yếu là hyclratcacbon, protein và các chất hữu cơ khác là các chất có khá
năng dễ phân huỷ. Do sự phân huỷ yếm khí của các chất hữu cơ, nước có
mùi thối khó chịu. Nước thải nhà máy bia có COD, BOD, và lượng chất rắn
huyền phu (SS) cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn Việt Nam. Nguồn phát sinh
nước thái trong quá trình sán xuất là từ các công đoạn:
-Nước rửa nguyên vật liệu: loại nước thải này chứa nhiều các chất vô
cr và các mánh vụn hữu cơ.
-Nước thái trong quá trình nấu gồm các công đoạn nghiền, đường hoá,
lư hoá, đun sôi. Nước thải loại này có chứa bã Malt, tinh hột. bã hoa và các
chất hữu cơ.
-Nước thái từ bộ phận lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men,
lọc, thùng chứa, đường ống, sân nhà, xưởng có chứa bã men và các chất
hũu cơ.
2(
-Nước làm lạnh, nước ngưng, nước rửa các thiết bị (máy lọc, bổn chứa,
tliiếl bị nạp bia vào chai ) trong đó nước rửa thiết bị nạp bia vào chai có
hàm lirựng các chất lơ lửng, COD, BOD5 rất cao.
-Nước thài ở hộ phận xúc rứa và tráng chai lon hao gồm công đoạn
rứa, chiết thanh trùng, dán nhãn.
-Nước thái từ bộ phận lò hơi.
Đối với nước thái ở xưởng bia Du Lịch cũng tiến hành xứ lý làm 4 đợt
với thời gian xử lý các đợt là khác nhau nhằm tìm ra thời gian xứ lý thích
hợp nhất đối với loại nước này. Mẫu được lấy ngay ở chỗ có đường ống dẫn
nước thái ở trong xưởng sán xuất bao gồm tất cá các khâu trừ khâu tráng rửa

chai lọ, vệ sinh của cán bộ công nhân của xưởng đều đổ trực tiếp đổ ra cống,
nước có mầu trắng đục và mùi thỏi rất khó chịu.
Qua 4 đợt xử lý nước thải ở xưởng bia Du lịch, thấy rằng các thông số
hoá, lý đều giám (Bảng 7). Tuy nhiên BODs và COD hàm lượng vẫn vượt quá
tiêu chuán cho phép do có hàm lượng ban đầu quá cao. Có hiệu quá tốt nhất
la đợt xứ lý 3 VI tất các thông số hoá, lý đều giám nhiều hơn các đợt xử lý
khác. Ta thấy với 5 ngày xử lý như ở đợt 3 để xử lý nước thải ở xưởng bia Du
lịch là tốt và phù hợp nhất vì chỉ cần thời gian ít nhất mà lại hiệu quá (xem
Hình 3). Nhìn chung phương pháp xử lý như trên bước đầu đã đem lại thành
cong nhất định.
21
Bá nil 7 Kết qua xử lý nước thái của nhà mẩy bia Du Lich trong bốn đ(Tt
Đợi 1
Đot 2
Đợt 3
Đưt 4
Các
thòng sô
lý. hoá
Ị

-
Trước
xử lý
(mg/1)
Sau
xứ lý
(mg/1)
Trước
xứ lý

(mg h)
Sau
xứ lý
(mg/1)
T rước
xứ lý
(mg/1)
Sau
xứ lý
(nig/1)
Trước
xử lý
(mg/1)
Sau
xử lý
(mg/1)
NH,+
1,019
0,387 0,800
0,039
0,671
r 0,026
0,968
0,098
NO,
0,468
0,383
0,192
0,043
0,477 h 0,068

0,426
0,060
NO,
0,946
0,620
0.616
0,352
0,546
0,201
0,788
0,440
PO ,3 0,003
0,002 0,006 0,004 0,003
0,001
0,004 0,002
ss 100 13 150 17 200
20 125 15
COD 460 260
3.800 440 4.600 300
2.600
160
BODs
287
70 3.325 162
4.267
134 2.256 95
Hiệu xuất xử lý nước thải nhà máy bia
llinh 5 Hiệu quà xử lý nước thai nhà máy bia Du Lịch qua bốn đợt
Thời gian lưu nước dài đủ đê quá trình phân huý các chất hữu cơ trong điểu
kiện yếm khí sang các chất vô cơ. Các chất này sẽ được bèo tấm và bèo tây

háp thụ trong các ao hiếu khí tiếp theo. Đợi xứ lý 2 và 4 có hiệu quá xử lý
cũng tương tự như đơt 3 nhưng thời gian lưu nước trong hệ thống lâu hon.
11
4. KẾT LUẬN - KIÊN NGHỊ
4 .1 Kết luận
J. Sứ dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo đem lại hiệu qua xứ tý nước
thái cao. Từ kết quá thí nghiệm xử lý nước thái làng giấy Phong Khê cho
thây tất cả các thông số ô nhiễm như: DO, BOD5, COD, NH4\ N O ;, N 0 2
. P O .\ s s đều giám đáng kể, pH được đưa từ môi trường kiềin về trung
tính.
2. Hiệu quá xứ lý đợt 3 cao hơn đợt I và đợt 2. Cụ thể là: BODs giám 95%,
COD giám 96%, NH4+ giám 94,2%, NO/ giảm 80%, N 0 2 giam 90%,
P043 giảm 100%, ss giảm 96,7%.
3. Hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất có khá năng xử lý nước thai có
hàm lượng chất hữu cơ cao. Cây bèo tấm, bèo tây có khả năng hấp thụ tốt
các chất hữu cơ trong môi trường sống bị nhiễm chất hữu cơ nặng. Nồng
độ chất hữu cơ trong nước thải đã được giảm đáng kê sau các đợt xử lý. Ó
hổ Thành Công COD giảm từ 260 mg/1 xuống còn 80 mg/1, BOD5 giảm
từ 220 mg/1 xuống còn 45 mg/1 trong đợt xử lý 2. Ở nước thái nhà máy
bia Du Lịch COD giảm từ 4600 mg/1 xuống còn 300 mg/I, BOD5 giảm từ
426 nig/1 xuống còn 134 mg/1 trong đợt xử lý 3
4. Thời gian xử lý tốt nhất đối với nước thải hổ Thành Công là 4,5 ngày và
dối với nước thải ở xưởng bia Du Lịch là 5 ngày.
4.2 Kiên nghị
1. Xứ lý nước thải hàng hiện pháp sinh học rất phù hợp với điều kiện
Việt Nam vì chi phí xây dựng và vận hành thấp và hợp với môi trường.
L)o vậy các cơ sở sán xuất gây ỏ nhiễm nên sử dụng các mô hình đất
ngập nước nhân tạo, hồ sinh học hay hệ thống lọc qua hào đất đô xử lý
nước thải.
2. Cần nghiên cứu tiếp để sử dụng các biện pháp sinh học xứ lý nước thái

có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thủi nhà máy chế biến cà phê,
nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phám, các cơ sớ giết mổ gia súc.
23
5. TAI LIỆU THAM KHAO
Tienjj Việt
£. Lô Gia Huy, 1997. Công nghệ vi sinh vật xứ lý nước thái. Trung tâm
KHTN & CNQG. Hà Nội
2. Trấn Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999. Giáo trình công nghệ xử lý nước
thái. Nhà xuất bán KH&KT. Hà Nội.
3. Lê Hiền Thảo, 1998. Đánh giá sơ bộ hiện trạng nước ở hồ Thành Công.
Tuvên tập công trình khoa học trường Đại Học Xây Dựng. Số 2-1995
4. Lâm Minh Triết, 1990. Vai trò cua thực vật nước trong quá trình xứ lý
nước thải. Tuyển tập các báo cáo khoa học nước - Nước thải và môi
trường. Trung tâm nước và môi trường, trường Đại học Bách Khoa thành
phổ Hồ Chí Minh
5. Làm Minh Triết và J.C.L Van Buuren, 1990. Xứ lý nước thái bằng hổ
sinh vật với sự tham gia của tảo và bèo lục bình ở Việt Nam. Tuyển tập
các báo cáo Khoa Học Nước-Nước thải và môi trường. Trung tâm nước và
môi trường, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. TPHCM
1 -1990.
6. Lâm Minh Triết, 1990.Vai trò của thực vật nước trong quá trình xứ lý
nước thải.Tuyển tập các háo cáo Khoa Học Nước-Nước thải và môi
trường. Trung tâm nước và môi trường, trường Đại học Bách Khoa thành
phố Hổ Chí Minh. 1990.
7. Nguyễn Trung Việt và cộng sự 1995. Sử dụng bèo tây để xử lý nước thải
nhà máy dầu thực vật. Tuyển tập các báo cáo Khoa Học Nước-Nước thải
và môi trường. Đại học tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
8. Brix ỉi - ,1987 Treatment of wastewater in the rthizosphere of wetland
plants - the root - zone method. Wat. Sei. tech. 19, 107 -118.

9. Brix. H - 1993a. Wastewater treatment in contructed wetland: system
design, removal processes and treatment performance. In: Moshiri. GA.
(ed). Constructed Wetlands for Water quality Improvement, pp. 9 - 22.
CRC Press, BocaRaton, Florida.
24
10. Brix. H - 1993b. Macrophyte - mediated oxygen transfer in wetlands:
Transport mechanisms and rates. In: Moshiri, GA. (ed), Constructed
Wetlands for Water Quality Improvement, pp. 9-22. CRC Press ,
BocaRaton, Florida.
1 1. Camp, Dresser and Mckes, Inc, Boston, MA, 1977. Wastewater treatment
facilities for sewered small communities. Process design manual.
Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH. Office of Technology
Transfer
12. Metcalf & Eddy, Inc. 1991. Wastewater Engineering: Treatment,
Disposal, and Reuse)
13. Reed, s.c. 1993. Subsurface How constructed wetlands for wastewater
treatment. A technology assessment. U.S. EPA office of water, EPA. 832-
R-93- 008.
14. Seidel, K. 1967. Uber die Selbtreinigung nathrlicher Gewas- ser.
Naturwissenschaften, 63, 286-291.
15. Standard Methods for water and waste water examinations, 1990. EPA,
16th edition.
16. Vym,azal, J. 1995. Algae and Element Cycling in Wetlands, CRC Press/
Lewis Publisher, BocaRaton, Folida.
17. World Bank Group, 1998. Pollution Prevention and Abatement
Handbook. Toward Cleaner production. Washington, D.c.
ĐAI HOC QUỐC GIA HÀ NỒI
TRƯƠNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

0 O0

í ì n o CHO KHOíl HỌC
HỘI NGHỊ KHOA HỌC
TRLỜỈMG ĐẠỈ HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊM
\ ã m 2 0 0 4
TIỂU BAN MÔI TRƯỜNG
HA N OI - I 1/2004
i