luận văn công nghệ hóa họcSử 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 được số
lượng và chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng được nhu cầu sống ngày càng cao của
con người. Đây là mặt tích cực, song bên cạnh đấy nó cũng làm cho chất lượng môi
trường sống của chúng ta bị giảm đáng kể, ô nhiễm môi trường đã ở mức báo động
trên toàn thế giới .
Loài người ngày càng phải đối mặt với nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường
nói chung, và môi trường nước 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 nước vốn rất dồi dào và
tưởng như vô tận hiện nay trở nên khan hiếm và bị ô nhiễm nặng ở nhiều khu vực,
nhiều quốc gia. Vấn đề nước sạch và bảo vệ tài nguyên nước sạch đang được hưởng
ứng ở khắp nơi. Việc phòng chống ô nhiễm nước cụ thể là chống ô nhiễm các thuỷ
vực nước ngọt như sông, suối, ao hồ, là mục tiêu quan trọng trong các chương
trình bảo vệ môi trường của Liên hiệp quốc cũng như của từng quốc gia. Ở Việt
Nam, hàng năm đều có các tuần lễ tiết kiệm nước sạch và bảo về tài nguyên nước ở
các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh.
Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm nước vẫn là vấn đề đáng lưu tâm cho các cấp chính
quyền. Nhà nước Việt Nam coi việc bảo vệ môi trường, đặc biệt nguồn nước là một
vấn đề cần thiết. Nhiều nhà khoa học hiện nay đang hướng các hoạt động vào việc
xử lý nước thải. Năm 1993 Quốc hội nước cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã
thông qua luật bảo vệ môi trường. Tuy nhiên rất nhiều các xí nghiệp sản xuất ở Việt
Nam chưa 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 nước thải đều được đổ trực tiếp ra môi
trường xung quanh, một số nước thải đã qua xử lý sơ bộ nhưng chưa 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 trường diễn ra là phổ biến.
Lun vn tt nghip: S dng h thng h sinh hc kt hp vi h thng
lc qua ho t x lý nc thi cú nng cht hu c cao nhm gúp phn
thc hin cỏc mc ớch sau :

- Phõn tớch, ỏnh giỏ mc ụ nhim nc thi cú nng cht hu c cao
h Thnh Cụng, Sụng L v c s sn xut bia Du Lch. 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.
- S dng h sinh hc kt hp vi lc qua ho t x lý nc thi cú nng
cht hu c cao. Sử dụng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất
để xử lý nớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao.
- Tỡm thụng s ti u trong quỏ trỡnh x lý (thi gian lu nc mi giai
on) t hiu xut x lý cao nht. 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.
PHẦN I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI BẰNG HỒ SINH HỌC
1.1. Nguyên tắc xử lý nước thải bằng hồ sinh học
Dùa trên cơ sở các vi sinh vật có khả năng phân huỷ chất hữu cơ, tức là chúng
có thể làm sạch nước thải có chứa các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh hoá, người ta
có thể sử dụng vi khuẩn để phân huỷ chất hữu cơ trong nước thải với hiệu quả cao,
thậm chí có thể hấp thụ được các độc tố trong nước. Làm sạch nước thải bằng
phương pháp sinh học được tiến hành trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí. Theo nhu
cầu oxy người 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, ngược 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 được 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.
Mét trong những công trình được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải là hồ sinh
học - hồ oxy hoá (Oxydation Pond hay Lagoon ). Đó là các hồ chứa nước tự nhiên
hay nhân tạo dùng để xử lý nước thải. Quá trình xử lý nước thải được dùa 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 phương diện kỹ thuật xử lý nước thải, hồ sinh học có dung tích lớn nên có
tính đệm cao và khi lưu lượng nước thải hoặc nồng độ chất bẩn biến đổi, dao động
thỡ hiu xut x lý vn m bo. H sinh hc cũn cú th s dng lm h nuụi cỏ.
Cỏc tỏc nhõn ca quỏ trỡnh oxy hoỏ nh to, ng vt nguyờn sinh v.v l ngun
thc n cho cỏ.
Do cú tớnh u vit nh vy nờn h sinh hc c s dng rng rói nhiu ni trờn
th gii. Do có tính u việt nh vậy nên hồ sinh học đợc sử dụng rộng rãi ở nhiều
nơi trên thế giới. Vit Nam, vi khớ hu nhit i, chc chn h sinh hc s cú
mt v trớ xng ỏng nu bit s dng nú va x lý nc thi va phc v cho
vic ti rung v nuụi cỏ.
1.2. NGHIấN CU S DNG H SINH HC X Lí NC
THI MT S NC TRấN TH GII
1.2.1. Nc v cỏc ngun ụ nhim nc thi
Nc l ngun ti nguyờn vụ cựng quý giỏ. Khụng cú nc thỡ khụng cú s
sng. Nc tham gia vo hu ht cỏc quỏ trỡnh sn xut cụng nghip, nụng nghip,
giao thụng ng thu v sinh hot ca con ngi. Nc bao bc 3/4 b mt trỏi t
vi th tớch khong 1,5 t km
3
. Trong ú t l nc ngt ch chim 2,4 % tng
lng nc, vi 27.210.600 km
3
l nc mt nm cỏc sụng h v 6.010.600 km
3

tng nc ngm[12 ].
Nc cú vai trũ to ln trong i sng nhõn loi: 2/3 thnh phn c th c

cu to t nc. Nc tham gia vo mi phn ng sinh hoỏ v cỏc quỏ trỡnh trao i
cht t bo. S sng ca con ngi s b e do nu mt 15% lng nc. Con
ngi s dng nc mt cỏch trc tip hay giỏn tip ung, tm git; sn xut
cụng nghip, nụng nghip Tuy nc cú tm quan trng nh vy, nhng hin nay
nhiu vựng trờn th gii ó s dng nc ba bói ng thi cựng vi quỏ trỡnh cụng
nghip hoỏ, hin i hoỏ, thõm canh nụng nghip cng nh quỏ trỡnh ụ th hoỏ
ngy cng tng thỡ nhu cu s dng nc v x cỏc cht thi bn vo nc cng tng
theo lm cho ngun nc b ụ nhim nghiờm trng .
Nc thi c phõn loi l nc thi sinh hot ca dõn c ụ th, nc thi
cụng nghip t cỏc xớ nghip cụng nghip, thng nghip v dch v, nc thi t
cỏc khu vui chi gii trớ, du lch, trng hc v bnh vin, nc thi t nc ma
chy trn qua ng rung cựng nc ti tiờu thu li mang theo cỏc cht mu m
t t cựng thuc tr sõu, phõn bún
Tất cả các nguồn nước thải này nếu không xử lý đúng mức sẽ làm ô nhiễm
các nguồn nước ao, hồ, sông ngòi, biển và cả các nguồn nước ngầm. Như vậy có thể
coi nước thải là nguồn ô nhiễm chính cho các thuỷ vực.
Trong nước thải có những thành phần khác nhau và gây ô nhiễm nước. Các
chất gây ô nhiễm trong nước thải có thể chia ra làm các nhóm chính như 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 enzim gắn liền với oxy hoặc các dạng khác làm rối loạn các quá trình sống của vi
sinh vật, cũng như của giới sinh vật nói chung.
Những chất độc hại này thường có mặt ở nước thải của các xí nghiệp hoá
chất, in nhuộm, thuộc da, nước có thuốc trừ sâu Các chất này có độc tính rất cao.
Nếu trong bùn lắng có mặt các chất này với liều lường nguy hiểm thì không được
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 trường của nguồn nước
tự nhiên và kết quả là cân bằng sinh thái bị ảnh hưởng.
- Các chất hoạt động bề mặt khi đổ vào thuỷ vực sẽ tạo thành một líp bọt trên
mặt nước. Các chất này không nguy hiểm, nhưng làm cho nước không thoáng khí,

hạn chế oxy hoà tan và nước, ảnh hưởng 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, được vi sinh vật sử dụng
như là các chất dinh dưỡng và làm cho giới này phát triển mạnh mẽ trong nước.
Nhưng hàm lượng các chất này quá cao sẽ kéo theo nhu cầu oxy sinh học lớn, làm
giảm oxy và gây ảnh hưởng lớn đến các sinh vật trong nước. Như vậy các vi sinh
vật này không thể phát triển được trong điều kiện nồng độ các chất hữu cơ hoà tan
quá nhiều, làm nước lâu tự làm sạch.
- Những chất hữu cơ không tan như Lignin, Xenluloza, tinh bột, các chất cao
phân tử, trong đó có những chất trôi nổi trên bề mặt hoặc trong nước. Trong trường
hợp này, sẽ rất là khó khăn khi xử lý, đặc biệt là các chất nhựa cao phân tử chưa thể
bị phân huỷ bởi vi sinh vật trong khoảng thời gian vài chục năm hoặc lâu hơn nữa.
Nước thải của các xí nghiệp làm giấy, làm đường từ mía thường có hàm lượng
lignin cao. Chất hữu cơ này cũng khó bị phân huỷ khi xứ lý.
1.2.2.Các nguồn nước thải
Ô nhiễm nước có thể được gây ra do hiện tượng tự nhiên (núi lửa, lũ lụt,
phong hoá ) nhưng sự hoạt động của con người là nguyên nhân quan trọng nhất.
Các hoạt động của con người trong sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp,
khai hoang, xây dựng công trình thuỷ lợi, giao thông đường thuỷ, du lịch Đưa
khối lượng ngày càng lớn chất thải vào nguồn nước sông hồ, đại dương, nước ngầm
gây suy giảm rõ rệt chất lượng nước tự nhiên ở hầu hất các quốc gia trên thế giới.
Hiến trương Châu Âu về nước đã định nghĩa: “Sự ô nhiễm nước là một biến đổi nói
chung do con người đối với chất lượng nước, làm ô nhiễm nước và gây nguy hiểm
cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi giải trí, đối với
động vật nuôi và các loài hoang dại”.
Có nhiều loại nguồn gây ô nhiễm nước bề mặt và nước ngầm. Hầu hết các
nguồn gây ô nhiễm là do hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người tạo nên. Có
thể chia ra làm 4 nguồn gây ô nhiễm nước.
1.2.2.1. Nước thải từ khu dân cư
Nước thải từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, cơ quan chứa

đựng các chất thải trong quá trình sống của con người được gọi chung là nước thải
sinh hoạt hoặc nước thải từ khu dân cư.
Nước thải sinh hoạt ở các đô thị đông dân là nguồn nước thải lớn nhất. Nước
thải từ các hộ gia đình với các bể tự hoại và hố xí chưa đạt tiêu chuẩn vệ sinh, các
chất tẩy rửa và các hoá phẩm dùng cho tiêu dùng đã làm ô nhiễm nguồn nước. Đặc
điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng cao của các chất hữu
cơ không bền vững, dễ bị phân huỷ sinh học (Cacbon hydrat, Protein, mỡ), chất dinh
dưỡng (Photphat, Nitơ), vi sinh vật, chất rắn Tổng lượng các tác nhân ô nhiễm do
một người hàng ngày sử dụng 80-300 lít nước đưa vào môi trường.Tuy nhiên trong
thực tế khối lượng trung bình tác nhân ô nhiễm do con người ở các điều kiện sống
khác nhau. Hàm lượng tác nhân gây ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào điều
kiện sống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nước thải.
1.2.2.2. Nước thải công nghiệp
Tuy về lưu lượng nước thải công nghiệp thường nhỏ hơn so với nước thải sinh
hoạt nhưng lại là nguồn quan trọng làm ô nhiễm nguồn nước với các chất độc hại
như kim loại nặng, các chất hữu cơ, vô cơ với hàm lượng cao. Hàm lượng BOD,
COD cao làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước ảnh hưởng đến các sinh vật và hệ
sinh thái. Các nhà máy xí nghiệp không trang bị hệ thống nước thải, kỹ thuật, trang
thiết bị và công nghệ cũ kỹ, lạc hậu đã làm tăng chất thải và nước thải bị ô nhiễm
cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Các chất hữu cơ như chất tẩy rửa tổng
hợp, sản phẩm lưu 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 nước.
Nước thải các nhà máy chế biến lương thực thực phẩm như nhà máy bia,
rượu, đường, bánh kẹo, đồ hộp chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao và BOD cao
tới hơn 1000 mg/l, hàm lượng các chất cặn lơ lửng cao và Nitơ amoni tương đối
cao. Các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm và giấy, bột giấy chứa lignin là chất làm cho
Xenlulo không phân huỷ được, pH, BOD, COD còng cao. Nước thải từ các trạm
xăng dầu, các nhà máy bóng đèn phích nước cũng là chất rất độc hại với các vi sinh
vật sống trong nước. Nước thải từ các nhà máy, xưởng sản xuất phân bón chứa hàm

lượng Amoni, Phospho cao, tạo ra hiện tượng tảo phát triển mạnh (hiện tượng phú
dưỡng). 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 người. Nhiều nhà máy xí nghiệp mới nhập các công nghệ
mới từ nước ngoài lại tự cho phép bỏ qua hệ thống xử lý nước thải và chất thải.
Nước thải công nghiệp không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm
của từng ngành sản xuất. Nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm (đường,
sữa, thịt, tôm, cá ) chứa nhiều hữu cơ dễ bị phân huỷ; nước thải của xí nghiệp
thuộc da còn có kim loại nặng, sulphua; nước thải của xí nghiệp ắcquy có nồng độ
axit, chì cao
1.2.2.3. Nước thải từ hệ thống nông nghiệp
Nước từ các cánh đồng lúa màu, các vườn rau hoa cây cảnh mang theo một
lượng lớn các hoá chất sử dụng trong nông nghiệp. Các loại phân bón hoá học làm
giàu Amoni và Phospho cho nước thải gây nên tình trạng phú dưỡng 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
thãi quen dùng phân tươi tưới cho rau quả ảnh hưởng xấu đến vệ sinh thực phẩm.

1.2.2.4. Sự ô nhiễm từ các bãi rác và các chất thải rắn
Nước mưa đưa các chất thải rắn từ các phố phường nhất là các bãi rác vào
nguồn nước mặt đồng thời ngấm các chất bẩn vào nguồn nước ngầm gây ảnh hưởng
tới chất lượng nước mặt và nước ngầm ở thành phố. Lượng chất thải rắn và hàng
chục tấn phân tươi từ các hố xí hai ngăn, các bãi rác không hợp vệ sinh và lượng rác
tồn đọng trên phố phường cũng góp phần đáng kể cho sự ô nhiễm môi trường trong
đó có ô nhiễm nguồn nước. Các rác thải độc hại như rác thải từ các bệnh viện hay từ
các nhà máy không được phân loại và xử lý là nguồn gây ô nhiễm rất nguy hiểm.
1.2.2.5. Nước thải từ bệnh viện
Nước 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 Ýt bệnh viện ở các

nước đang phát triển chú trọng lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, cá biệt có nơi xin
tài trợ để xây dựng trạm xử lý nhưng lại không có kinh phí để duy trì hoạt động và
sửa chữa. Ngoài ra, hệ thống thoát nước khu vực kém nên trạm xử lý không được sử
dông.

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

Hồ sinh học được sử dụng trước khi hình thành ngành kỹ thuật xử lý nước
thải. Hàng mấy thế kỷ nay, hồ được sử dụng để chứa và xử lý nước thải các khu dân
cư, trại chăn nuôi. Tuy nhiên mãi đến vài chục năm gần đây, khi ngành kỹ thuật xử
lý nước thải phát triển, các thuật ngữ chuyên môn về hồ sinh học như: thể tích cần
thiết, tiêu chuẩn tải chất hữu cơ (tải trọng theo BOD
5
), thời gian nước lưu lại v.v
được hình thành và người ta cũng đưa ra được 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 được 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 người ta đã bắt đầu sử dụng các hồ để xử lý nước
thải. Tuy nhiên, ba bốn chục năm trước đây, việc sử dụng các hồ để xử lý nước thải
bị coi là thứ yếu. Người ta chỉ sử dụng các ao hồ tự nhiên để làm hồ chứ chưa chú ý
đến việc thiết kế xây dựng thực sự. Mãi đến năm 1929 người ta mới xây dựng được
một hồ sinh học đầu tiên ở Bắc Dakota vì ở gần đó không có sông. Hồ này hoạt
động được gần 30 năm. Trong thời gian đại chiến thế giới lần thứ hai, quy trình thực
nghiệm được 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 nước 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
được sử dụng ở Bacu, Minska, Matscơva
Những nghiên cứu về cấu tạo và biện pháp quản lý sử dụng hồ sinh học được
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 nước thải trong hồ sinh học.
Giai đoạn thứ hai từ năm 1940 đến 1950, người 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, người ta đề nghị sử dụng hồ sinh học một cách rộng rãi hơn.
Những nghiên cứu về hồ đươc công bố rộng khắp là sau 1950: như 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 cò )
Trên cơ sở các nghiên cứu cơ bản về hồ sinh từ năm 1955 trở đi, nhiều nước
trên thế giới đã ứng dụng hồ sinh học để xử lý nước thải thành phố và nước thải
công nghiệp. Theo số liệu của Porges và Mackenchum [20], năm 1962 ở Mỹ có tới
1647 hồ sinh học được dùng để xử lý nước thải thành phố và có thể có xấp xỉ số đó
nữa để xử lý nước thải công nghiệp.
Ở Israel, người ta coi hồ sinh học là một công trình để xử lý nước thải cho
vùng dân cư một triệu dân (sử dụng cả hồ kỵ khí và hồ kỵ khí tuỳ tiện).
Với điều kiện thiên nhiên cho phép, các nước nhiệt đới (hầu hết là các nước
đang phát triển) chú trọng việc sử dụng hồ sinh học vào các mục đích: xử lý nước
thải, chống ô nhiễm môi trường, nuôi cấy tảo làm thức ăn cho cá và nước thải sau
khi được xử lý được dùng để tưới 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 nước 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 nước sử dụng hồ sinh học để xử lý nước thải.
Ở Ên Độ, hiện nay 35 trạm xử lý nước thải có hồ sinh học. Tải trọng của các

hồ sinh học này dao động từ 22-440 kg BOD
5
/ha.đầu người. 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 người ta dùng hồ sinh học nhiều đợt để xử lý nước thải. Theo
Shewtal [20], từ năm 1962 người ta đã đưa ra được các chỉ tiêu thiết kế. Hồ sinh học
được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt đã qua lắng và hoà lẫn với nước thải công
nghiệp. Ở những nơi tiêu chuẩn cấp nước thấp, người ta dùng hồ sinh học kỵ khí,
tuỳ tiện để xử lý nước thải. Tiêu chuẩn thiết kế là 2740 người/1ha/hồ. Hồ sâu 60-
150cm.
Ở Tân Tây Lan, người 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 nước
thải qua lắng. Tải trọng tối thiểu của hồ là 224 kg BOD
5
/ ha.đầu người.
Ở Trung và Nam Mỹ (Braxin, Colombia, Peru ) người ta sử dụng nhiều hồ
sinh học tuỳ tiện. Tiêu chuẩn thiết kế là 1 ha hồ cho 3000 người dân (tương đương
với tải trọng theo BOD
5
là 230 kg/ha.đầu người).
Hồ sinh học còn được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu, nơi có khí hậu ôn đới và
hàn đới. Ở Áo, người 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
nước thải được 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 được sử dụng để nuôi cá và xử lý nước thải
từ các điểm dân cư nhỏ và nước thải công nghiệp. Hồ sinh học thổi khí được ứng
dụng rộng rãi để xử lý nước thải các ngành công nghiệp hoá chất; chế biến dầu, hoá
gỗ và giấy, luyện kim. Đa số các hồ đóng vai trò là hồ sinh học xử lý triệt để, cấp
nước tuần hoàn cho công nghiệp.
Mét trong những hướng nâng cao hiệu suất kinh tế và hiệu suất xử lý nước thải của
hồ là nuôi cấy các loài tảo có hàm lượng dinh dưỡng cao (Chlorella, Spirulina )
trong hồ để làm thức ăn nuôi cá, cho động vật và làm sạch nước.
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 được 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 người ta tiến
hành nghiên cứu và ứng dụng nuôi cấy Spirulina Maxima trong nước thải sau khi
qua xử lý ở bể thổi khí (Aeroten). Mục đích của quá trình này là xử lý triệt để nước
thải và nuôi tảo làm nguồn protein. CO
2
được 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 được áp dụng rộng rãi ở
Bungari, Trung Quốc, Liên Xô cũ v.v Ở Trung Quốc ngay từ thế kỷ 19 người 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 nước để xử lý nước thải. Thực vật được trồng vào các dọ đất
rồi đặt vào các kênh cho nước thải đi qua. Kết quả là các hợp chất nitơ và photpho
được phân huỷ. Sinh khối của thực vật được người ta thu hồi, sử dụng để làm thức
ăn, làm thuốc, làm giấy, làm rau và lấy hoa.
Còng 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 nước thải sinh hoạt. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng hàm lượng nitơ trung
bình của nước thải sinh hoạt trong hệ thống xử lý nước thải chung đã giảm từ
10,88mg/l xuống 0,61mg/l.
Một số tác giả khác như Akira Miyazaki, Waichi Agata, Fumitake Kubota,
Yuriko Matsuda ở khoa nông nghiệp, Đại học Kyushu Fukuoka, Nhật Bản đã
nghiên cứu làm sạch nước bằng hệ thống thực vật nước mọc nổi.
Ở Trung Quốc, Xiangfu Song-Viện nghiên cứu lúa Quốc gia ở Hangzhou đã
nghiên cứu về hiệu quả làm sạch nước thải của 5 loài thực vật ở nước. Kết quả cho
thấy hàm lượng 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 nước mọc nổi có tác dụng làm
sạch nước thải.
Quản lý thực vật ở nước là một vấn đề đang được quan tâm ở Indonexia. Các
phương pháp đước áp dụng trong việc quản lý thực vật là: kiểm soát vật lý (đốt
cháy), kiểm 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 cá).
Tóm lại, hồ sinh học được ứng dụng từ lâu và ngày càng được sử dụng rộng
rãi ở nhiều vùng trên thế giới. Hồ được sử dụng ở các vùng khí hậu khác nhau, từ
vùng nhiệt đới (Nam Phi, Ên độ) đến vùng hàn đới (Canada, Alasca, khi nhiệt độ
xuống-19
O
C ), và ở các nước có điều kiện kinh tế khác nhau. Hồ được dùng để xử lý
nước thải sinh hoạt hoặc nước thải công nghiệp với các mục đích chống ô nhiễm
môi trường, bổ xung cho nước công nghiệp, tưới ruộng. Hồ còn được sử dụng để
nuôi cấy tảo cung cấp Protein cho cá và các động vật khác
Tuy nhiên, quá trình xử lý nước thải còn phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên.
Hiện nay chưa có chỉ tiêu thiết kế chung cho hồ sinh học. Hầu hết các hồ sinh học
được thiết kế xây dựng trên cơ sở kinh nghiệm, hoặc nghiên cứu thực nghiệm đối
với các loại nước thải cụ thể trong các điều kiện cụ thể.
Việc sử dụng các ao hồ tự nhiên để làm hồ sinh học xử lý nước 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 nước 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 NƯỚC 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
nước thải và nuôi cá. Nhưng thực tế cho đến nay ở Việt Nam chưa có hồ sinh học nào
được xây dựng hoàn chỉnh. Trong điều kiện nước ta, hồ sinh học có thể là công trình
xử lý nước 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
lượng cá sẽ tăng.
- Có thể sử dụng các ao hồ tự nhiên sẵn có để làm hồ sinh học.
Mặt khác môi trường nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công
nghiệp rất thích hợp với sự phát triển các loại tảo giàu dinh dưỡng. Nuôi cấy tảo để
làm thức ăn bổ xung cho động vật và người trong môi trường nước thải trong điều
kiện nước ta rất hợp lý. Tận dụng nguồn nước thải vào các mục đích kinh tế là một
hướng 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, dùa vào kinh nghiệm quản lý và xây dựng một số hồ sinh học có thể kết luận
được rằng: điều kiện tự nhiên xã hội nước ta cho phép nghiên cứu xây dựng và sử
dụng các hồ sinh học để xử lý nước 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 nước 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 nước thải,
phục vụ nuôi cá, tưới ruộng.
- Nghiên cứu việc nuối cấy các giống tảo giàu dinh dưỡng trong môi trường
nước thải, chống ô nhiễm môi trường và làm thức ăn nuôi cá.

- Nghiên cứu sinh thái của các hồ sinh học xử lý nước 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 nước ta đã có một
số nghiên cứu sau:
- Trong ti S dng bốo lc bỡnh x lý nc thi ca nh mỏy du thc
vt, Nguyn Trung Vit ó thc hin cỏc nghiờn cu trong phũng thớ nghim
ỏnh giỏ hiu qu ca bốo lc bỡnh trong qỳa trỡnh x lý nc thi cha du thc
vt. Kt qu thớ nghim cho thy: hiu qu x lý du t t 92,7-97,9% v COD t
t 84,4-98,8%.
- ti X lý nc thi bng h sinh hc vi s tham gia ca to v lc bỡnh
Vit Nam ca Lõm Minh Trit v J.C.L Van Buuren cú s hp tỏc gia Trung
tõm Nc-Mụi trung i hc Bỏch khoa Thnh Ph H Chớ Minh vi i hc
Nụng nghip Wageningen-H lan. Kt qu nghiờn cu quỏ trỡnh x lý nc thi lũ
git m v ch bin tht heo chng t rng: H sinh hc vi s tham gia ca bốo lc
bỡnh v to cú kh nng lm gim ỏng k hm lng BOD
5
, COD v cht l lng.
c bit l h sinh hc vi s tham gia ca to rt thớch hp lm gim ỏng k
lng Coliform.
- ti Vai trũ ca thc vt trong quỏ trỡnh x lý nc thi nghiờn cu s
dng mt s loi thc vt nc nh bốo lc bỡnh, to chlorella, rau mung, rau
ng x lý nc thi. Cỏc loi thc vt ny s dng CO
2
ng thi cung cp oxy
cho vi sinh vt.
Ngoi nhim v x lý nc thi h sinh hc cũn cú th em li nhng li ích sau:
Ngoài nhiệm vụ xử lý nớc thải hồ sinh học còn có thể đem lại những lợi ích
sau:

- Nuụi trng thu sn
- Ngun nc ti cho cõy trng
- iu ho dũng chy nc ma trong h thng thoỏt nc ụ th
nc ta, h sinh hc chim mt v trớ c bit quan trng trong cỏc bin
phỏp x lý nc thi vỡ cú nhiu thun li:
- Khụng ũi hi nhiu vn u t
- Bo trỡ vn hnh n gin, khụng ũi hi cú ngi qun lớ thng xuyờn
- Hu ht cỏc ụ th u cú nhiu ao h hay khu rung trng cú th khụng cn
xõy dng thờm.
- Cú nhiu iu kin kt hp mc ớch x lý nc thi vi vic nuụi trng
thu sn v iu ho nc ma.
1.4. Vài nét về tình hình môi trường nước ở Việt Nam
Việt Nam là một nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm
từ 23-27
O
C, với số giê 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 nước nghèo, thu nhập bình quân đầu người thấp, chủ yếu
dùa vào nông nghiệp, công nghiệp chưa phát triển, nhìn chung đô thị còn ở mức
trung bình và nhỏ nên vấn đề ô nhiễm chưa trầm trọng như một số nước khác trên
Thế Giới. Tuy nhiên do công nghệ sản xuất còn lạc hậu, ý thức con người kém, sự
quản lý lỏng lẻo dẫn đến ô nhiễm cục bộ, nhiều khu vực bị suy thoái nghiêm trọng,

gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ cộng đồng.
Gần đây với cơ chế đổi mới kinh tế và mở cửa, một số nhà máy được phục
hồi, nhiều cơ sở liên doanh với nước ngoài được hình thành. Nhìn chung, phần lớn
máy móc và công nghệ sản xuất chưa hiện đại gây ra hậu quả là lượng chất thải ra
môi trường khá lớn. Đặc biệt là thành phần kinh tế tư nhân phát triển mạnh kéo theo
sù 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 trường 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
trường. Ở Việt Nam hiện nay có khoảng 500 đô thị với tổng số dân trên 14 triệu
người, lượng nước thải sinh hoạt tạo ra gần 1,4-1,5 triệu m
3
/ đầu người.
Hiện nay các thuỷ vực ở Việt Nam đang bị xuống cấp nghiêm trọng do hệ
thống thoát nước 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
nước thải, Thành
phố Hồ Chí Minh 500.000 m
3
. Các kết quả kiểm tra chất lượng nước thải của một số
nhà máy lớn ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Việt Trì trong nhiều
năm gần đây cho thấy rằng, các chỉ tiêu hầu hết đều vượt quá mức độ cho phép làm
cho nước các sông hồ gần đó ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng[12].
Bảng1: Đặc điểm nước thải của một số nhà máy lớn ở Hà Nội
S Tên nhà máy Lưu BOD
5
COD Các chất bẩn
T
T

lượng
m
3
/24h
mg/l mg/l đặc trưng Điểm xả
1 Bia Hà Nội 3000 150 290 Cặn,Cao bia Mương
Đại Yên
2 Rượu Hà Nội 6000 350 675 Bã rượu MươngTrần
Khát Chân
3 Dệt 8/3 10.000 80 250 Các chất
tẩy,nhuộm
Sông
Kim Ngưu
4 Cao su
Sao vàng
5.000 140 380 Các chất lưu 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 Ngưu

Trong đó nước 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 vượt
chỉ tiêu cho phép hàng trăm lần. Các chất NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
còng vượt quá quy định
cho phép hàng chục lần (Lê Văn Khoa,1995).
Sức khoẻ người dân nhất là ở thành phố và các khu công nghiệp đang bị đe
doạ do nguồn nước sinh hoạt không an toàn, hệ thống thoát nước cũ và dò rỉ, việc
thu gom rác kém hiệu quả.
Ở Việt Nam chỉ có 23% dân cư 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 nước mặt và các mạch nước 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]. Mét
trong những thành phố công nghiệp tập chung là thành phố Việt Trì với hàng chục
nhà máy, mỗi giê đổ vào nguồn khoảng 7.000m
3
nước 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, nước thải nhà máy giấy xả ra
một khối lượng Xenlulo rất lớn phủ dày tới vài mét ở đáy sông hoặc dồn lại thành

đống gây trở ngại lớn cho giao thông đường thuỷ. Đồng thời líp Xenlulo phủ đáy
sông trên từng quãng dài tới vài km, làm các sinh vật đáy không phát triển được
hoặc lơ lửng trong tầng nước gây ảnh hưởng tới các sinh vật khác.
Trong nông nghiệp, thuốc trừ sâu diệt cỏ được sử dụng ngày càng nhiều trên
quy mô rộng lớn, dư lượng của chúng tích luỹ trong cơ thể thuỷ sinh vật và trong
môi trường đã trở thành các tác nhân gây độc cho người và động vật sử dụng tiếp
theo. Nước 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 người.
Ngoài ra nước còn bị ô nhiễm nhiệt dẫn đến việc làm giảm lượng oxy hoà tan, làm
thay đổi khu hệ thuỷ sinh vật, thay đổi thành phần loài và phát triển các loài ưa
nóng.
Chương 2
SỬ DỤNG BÈO TẤM, BÈO TÂY, HỆ THỐNG LỌC QUA HÀO
ĐẤT TRONG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
2.1. SỬ DỤNG CÂY BÈO TẤM, BÈO TÂY TRONG PHƯƠNG PHÁP
SINH HỌC
Một số loài thực vật bậc cao như bèo tây hay còn gọi là bèo Lục Bình; bèo
Nhật bản, bèo tấm (Duck weed) sống trong nước có khả năng làm sạch các chất bẩn
trong nước hồ. Sự có mặt của chúng trong nguồn nước sẽ tạo nên môi trường giàu
oxy hơn, làm tăng nhanh quá trình Nitrat hoá và quá trình oxy hoá các chất hữu cơ
có trong nước bẩn. Dưới ảnh hưởng của quá trình quang hợp, thực vật nước sẽ hấp
thụ C0
2
và tạo ra một lượng 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 nhò tương. Bộ rễ của chúng hình thành trong môi trường 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 nước thải bằng cách chuyển hoá các chất đó
qua mô của chóng.
Dùng thực vật thuỷ sinh bậc cao để xử lý nước thải vừa có tác dụng làm sạch
nước sông hồ, giá thành xử lý rẻ, không để lại độc hại cho môi trường 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 nước thải của các thực vật thuỷ sinh đã
được chứng tỏ bằng việc quan sát ở các vùng nước gây ô nhiễm, bằng các thí
nghiệm trong phòng thí nghiệm, ở Pilót và trong thực tế ở các hồ sinh học tưong
ứng hoặc trên kênh rạch (Lâm Minh Triết, 1998).
2.1.1. Sinh học cây bèo Tấm
Bèo tấm (Duckweed) được xếp vào loại thực vật bậc cao, sống nổi trên mặt
nước hoặc bám nơi đất bùn mang một chùm rễ dài nhỏ ở phía dưới. 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 được. Sinh sản chủ yếu bằng con đường vô tính, chỉ cần thả mét
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 nước ở những nơi chúng mọc, bèo có khả
năng làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Bèo tấm còn được 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
nước hoặc bám nơi đất bùn, mang một chùm rễ dài và rậm ở phía dưới, có kích
thước thay đổi tuỳ theo môi trường sống có nhiều hay Ýt 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 được.
Bèo sinh sản bằng con đường vô tính là chủ yếu và có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 10-
40
o

C, nhưng mạnh nhất ở nhiệt độ 20-23
o
C. Vì vậy, với khí hậu thích hợp như nước
ta bèo sống quanh năm.
Ở nước ta, bèo tây được sử dụng với nhiều công dụng khác nhau: bèo được 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 được ủ lên men làm thức ăn nuôi cá. Ở Nhật Bản,
người ta còn dùng làm giấy và Ðp thành một thứ bìa nhẹ và cứng.
Ngoài ra, bèo tây còn được dùng làm thuốc, có tác dụng chữa sưng tấy hoặc
viêm đau. Gần đây, người ta phát hiện thêm ở bèo còn có hai lợi Ých khác:
- Cung cấp năng lượng: 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 nước: Bèo làm sạch nguồn nước ở những nơi chúng
mọc, có khả năng làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Chỉ cần 1/3 ha bèo mỗi ngày
đủ để lọc trong 2225 tấn nước bị ô nhiễm các chất thải sinh học và các hoá chất. Nó
còn loại được 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 nước (cho nước thải chảy qua). Trong phạm
vi luận văn này, hào được làm bằng gỗ bên trong lót nilông để tránh bị rò gỉ nước 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 đường ống đưa nước vào và đường ống dẫn nước ra.
Đầu tiên, nước thải đã qua xử lý bằng hồ sinh học được đưa vào hệ thống
bằng ống dẫn nhựa qua líp đá đầu tiên, tiếp đến là líp sỏi rồi đi vào líp giữa là líp đất
pha cát , tiếp theo là đi qua líp sỏi và cuối cùng là đi qua líp đá sau đó nước đi ra

bằng đường ống dẫn là nước sạch được xử lý.
Hệ thống lọc qua hào đất có tác dụng làm trong nước, loại bỏ các vi khuẩn.
Các chất hữu cơ và vô cơ được loại bỏ nhưng không đáng kể, chủ yếu là loại vi
khuẩn và làm trong nước. Nước thải được đưa vào hệ thống hào đất, nó lần lượt đi
và thấm qua các líp vật liệu, khi đó vi khuẩn và các cặn lơ lửng đựoc giữ lại và làm
trong nước.
2.3. SỰ PHÂN HUỶ CÁC CHẤT HỮU CƠ TRONG QUÁ TRÌNH XỬ
LÝ SINH HỌC
Trong nước, đặc biệt là nước thải, hoạt động của vi sinh vật rất mạnh mẽ. Các
vi sinh vật ở đây chủ yếu là vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh. Chúng phân huỷ các chất
hữu cơ hoà tan vào nước 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 lượng được giải
phóng.
*Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí: Khi xả nước 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 dưỡng. Kết quả là các chất dinh dưỡng trong nước
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
dưỡng, các chất khoáng, kể cả kim loại độc và do vậy nước sẽ dần dần được 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 dưỡng bậc cao tiếp theo.
Qúa trình phân huỷ chất hữu cơ trong nước ao hồ dùa trên quan hệ cộng sinh
của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nước, trong đó vi khuẩn đóng vai trò quan
trọng hàng đầu.
Phần không tan của các chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải sẽ lắng
xuống đáy ao hồ tạo thành bùn, phần hoà tan sẽ được hoà loãng trong khối nước. Từ

mặt thoáng tới đáy hồ ta có thể chia thành các khu vực hoạt động của các vi sinh vật
nước như 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 hướng khuếch tán
vào nước, hơn nữa còn có gió tạo sóng làm cho oxy dễ hoà tan hơn. Ở vùng này ban
ngày dưới ánh sáng mặt trời tảo, các loài thực vật nước và các loài vi sinh vật tự
dưỡng sử dụng CO
2
(Mét phần có trong nước và một phần do khuếch tán từ không
khí vào nước), các ion sulphat, phosphat cùng với các chất vô cơ và nước tổng hợp
tạo thành các vật chất tế bào phục vụ cho sinh trưởng tăng sinh khối, đồng thời thải
oxy vào nước làm cho nước tăng lượng oxy hoà tan. Các vi sinh vật hiếu khí trước
hết là vi khuẩn, sử dụng nguồn oxy hoà tan ở trong nước kể cả phần do tảo và thực
vật nước sinh ra để phân giải các chất hữu cơ có ở trong nước.
Ở vùng hiếu khí và kỵ khí tuỳ tiện với khu hệ vi sinh rất phong phó 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 được 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, như 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 nước. Nguồn CO
2

này bổ xung cho
tảo, thực vật nước và vi sinh vật tự dưỡng phát triển.
Sự tuần hoàn của nitơ trong tự nhiên nhờ hoạt động của các vi sinh vật được
biểu diễn bằng sơ đồ dưới đây:

Cỏc hp cht hu c cha Nit
Amụn hoỏ ng hoỏ Amôn hoá Đồng hoá
NH
4
C nh N Cố định N
2
NH
2
OH N N
2
Nitrat hoỏ
N
2
O
(NOH) Phn Nitrat hoỏ Phản Nitrat
hoá
NO
NO
2
-
Nitrat Phn Nitrat hoỏ Phản Nitrat hoá
hoỏ
NO
3
-

Quỏ trỡnh nitrat hoỏ ch yu c thc hin nh cỏc loi vi khun t dng
bt buc thuc h Nitro bacteriaceae. in hỡnh ca cỏc vi khun thuc h Nitro
bacteriaceae l Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter. Cỏc vi khun ny cú t
bo hỡnh gy, hỡnh cu, hỡnh elip, hỡnh xon, khụng sinh bo t.
Cỏc vi khun nitrat hoỏ cú th phỏt trin c pH t 5,5-9,0, pH ti u l
7,5. Quỏ trỡnh nitrat hoỏ li b c ch bi nng NH
4
cao do NH
4
phõn ly thnh
NH
3
v H
+
.
Ngoi cỏc vi khun t dng ra, quỏ trỡnh nitrat hoỏ cũn c thc hin bi
mt nhúm vi khun d dung cú kh nng oxy hoỏ NH
4
v cỏc hp cht hu c
thnh NO
2
v NO
3
nh Methylococcus capsulata.
*Hoạt động của vi sinh vật kỵ khí: Dưới 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 các vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện này -các vi sinh vật kỵ khí trước
tiên là các axit hữu cơ, các dạng alcol và cuối cùng là NH
3
, H

2
S, CH
4
. Mét trong
những sản phẩm cuối cùng của quá trình là khí mêtan. Trong điều kiện kỵ khí khó
phân giải được 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 được
vào các yếu tố của quá trình để tăng tốc độ phân huỷ.

CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.1. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHUNG
Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm các phương pháp (cơ học), hoá học
và sinh học. Có thể chia ra làm ba bậc xử lý nước thải:
- Xử lý bậc 1: Thông thường là các công trình xử lý lý học (cơ học) như: song
chắn rác, bể lắng. Các công trình nhằm mục đích tách các chất không tan trong nước
thải. Xử lý bậc 1 nhiều khi mang mục đích xử lý các chất ô nhiễm, tạo điều kiện phù
hợp để đưa tiếp vào hệ thống xử lý tiếp theo. Ví dụ: Xử lý dầu mỡ, trung hoà nước
thải để tạo điều kiện cho biện pháp xử lý sinh học tiếp theo. Trong trường 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: Thường thực hiện theo yêu cầu xử lý chất lượng cao hơn. Đó là
trường hợp phải áp dụng các biện pháp như triệt khuẩn, khử tiếp các chất bẩn còn lại
như nitrat, phosphat, sunfat,
3.1.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC
Phương pháp này thường là giai đoạn xử lý bậc một Ýt khi là giai đoạn kết
thúc quá trình xử lý nước thải. Các chất được loại bỏ có thể ở dạng vô cơ hay hữu
cơ.

Các phương pháp cơ học thường dùng là:
- Lọc qua lưới
- Lắng
- Lọc cát
- Xyclon thuỷ lực
- Quay ly tâm

3.1.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HOÁ HỌC VÀ HOÁ LÝ
a/ Phương pháp hoá học
Cơ sở của phương pháp hoá học là các phản ứng hoá học diễn ra giữa các chất
bẩn với hoá chất cho thêm vào. Các phương pháp hoá học là: phương pháp oxy hoá,
trung hoà và keo tụ. Thông thường đi đôi với trung hoà có kèm theo quá trình keo tụ
và nhiều hiện tượng vật lý khác.
Ngoài các phương pháp ozon hoá và phương pháp điện hoá học cũng thuộc
phương pháp hoá học. Thực chất của phương pháp hoá học là nhờ các quá trình oxy
hoá khử mà các chất bẩn độc hại được biến thành các chất không độc, một phần ở
dạng lắng cặn, phần khác ở dạng khí dễ bay hơi.
b/ Phương pháp hoá lý
Các phương pháp hoá lý để xử lý nước thải đều dùa trên cơ sở ứng dụng các
quá trình:
- Keo tụ: là làm trong và khử màu nước 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 thước lớn hơn.
- Hấp phụ: là tách các chất bẩn và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập
trung các chất đó trên bề mặt chất rắn.
- Trích ly: là tách các chất bẩn hoà tan khỏi nước thải bằng dung môi, dung
môi này không tan trong nước và độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi phải cao
hơn trong nước.
- Chưng bay hơi: chưng nước thải để các chất độc hại hoà tan trong đó bay
theo hơi nước.

- Tuyển nổi: là loại các tạp chất bẩn khỏi nước bằng cách dùng tác nhân tuyển
nổi để thu hót và kéo các chất bẩn nổi lên mặt nước, sau đó loại khỏi nước thải.
- Trao đổi ion: là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao
đổi ion.
- Tinh thể hoá: là loại các chất bẩn khỏi nước 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. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC
3.1.3.1. Giới thiệu một số biện pháp sinh học xử lý nước thải
- Phương pháp xử lý hiếu khí, bao gồm các phương pháp bùn hoạt tính, ao hồ
ổn định