Nghiên cứu sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện mông dương làm chất nền trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT
NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT
NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trƣờng
Mã số
: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Loan

Hà Nội – Năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng kết quả nghiên cứu trong luận văn là do tôi tự làm.
Tôi xin cam đoan rằng mọi số liệu và thông tin trong luận văn đều được
ghi rõ nguồn gốc.
Hà nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016
Người thực hiện luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn này, tôi đã
nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân
dịp này tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến:
Các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, Phòng quản lý đào tạo Sau Đại
học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Loan - người đã tận tình
hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Tôi xin cảm ơn các tập thể, cơ quan, ban, ngành đã tạo điều kiện và giúp
đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu và nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn
tập thể lớp Cao học Công nghệ Kỹ thuật Môi trường K21 đã cùng chia sẻ với
tôi, đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn
thành Luận văn.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu của các

tập thể và cá nhân đã dành cho tôi.
Hà Nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016
Người thực hiện luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ..............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..............................................................................3
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ........................................4
1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt ....................................................................4
1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt .........................................4
1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường ..................................10
1.2. Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt .............................................11
1.2.1. Khảo sát và đánh giá mức độ ô nhiễm ..........................................................11
1.2.2. Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ...........................................12
1.2.3. Công nghệ xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo ...........17
1.3. Tính chất hóa lý của xỉ than Nhà máy Nhiệt điện .........................................26
1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về đất ngập nƣớc nhân tạo .......32
1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới ................................................................................32
1.4.2. Nghiên cứu tại Việt Nam ...............................................................................35
CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................38
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................38
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................38

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................41
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................41
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................41
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp ............................................41
2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp ............................................................41
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...............................50
3.1. Điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu .................................................50

iii


3.2. Kết quả phân tích tính chất lý hóa của xỉ than Mông Dƣơng ...................... 51
3.3. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt của các công
thức vật liệu lọc ........................................................................................................53
3.3.1. Hiệu suất xử lý COD ......................................................................................53
3.3.2. Hiệu suất xử lý BOD5.....................................................................................54
3.3.3. Khả năng xử lý NH4+ .....................................................................................55
3.3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý sau xử lý của các công thức ..........56
3.4. Kết quả thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên môi
trƣờng nền của xỉ than ............................................................................................57
3.4.1. Xác định lượng nước và nồng độ COD đầu vào của thí nghiệm.................58
3.4.2. Biểu hiện kiểu hình của các loại cây trồng tham gia thí nghiệm ................58
3.4.3. Tỷ lệ sống của các loại cây tham gia thí nghiệm ..........................................59
3.4.4. Khả năng sinh trưởng của các loại cây ở các công thức thí nghiệm ..........60
3.5. Khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức cây trồng ................................66
3.5.1. Khả năng xử lý Amoni, Nitrit của các thức cây trồng .................................66
3.5.2. Hiệu quả xử lý BOD5 của các công thức cây trồng ......................................69
3.5.3. Khả năng xử lý tổng chất rắn lơ lửng ở các công thức cây trồng ...............71
3.5.4. Hiệu quả xử lý COD ở các công thức cây trồng ...........................................72
3.5.5. Khả năng xử lý Phốtphát của các công thức cây trồng ...............................73

3.5.6. Kết quả đánh giá định tính (cảm quan) các chỉ tiêu vật lý ..........................74
3.6. So sánh hiệu suất xử lý giữa các công thức với các chỉ tiêu theo dõi ..........75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................79
PHỤ LỤC .................................................................................................................81

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nước khu vực dân cư............................................... 5
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu dịch vụ thương mại ...................... 6
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nước từ các công sở ................................................ 6
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu giải trí ........................................... 7
Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người. .......... 8
Bảng 1.6. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp
của APHA ....................................................................................... 9
Bảng 1.7. Một số loại thực vật thủy sinh tiêu biểu ......................................... 24
Bảng 1.8. Lượng than, tro xỉ thải ra hằng năm, diện tích bãi chứa tro xỉ ....... 27
Bảng 1.9. Tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 – 2030 ...... 27
Bảng 1.10. Một số tính chất vật lý của xỉ than ............................................... 28
Bảng 1.11. Khác biệt về thành phần hóa học của tro xỉ khi đốt than ............. 29
Bảng 1.12. Thành phần hóa học của tro xỉ...................................................... 29
Bảng 1.13. Đặc tính của than dùng trong các NMNĐ ở Việt Nam ................ 29
Bảng 2.1. Các vật liệu lọc được sử dụng ........................................................ 42
Bảng 2.2. Bảng công thức vật liệu lọc không trồng cây ................................. 43
Bảng 2.3. Các loại cây được sử dụng trong thí nghiệm .................................. 43
Bảng 2.4. Các công thức cây trồng trong thí nghiệm .................................... 45
Bảng 3.1. Bảng số liệu điều kiện thời tiết khí hậu Hà Nội ............................. 50
Bảng 3.2. Độ ẩm của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .................................... 52

Bảng 3.3. pH của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .......................................... 52
Bảng 3.4. Tỉ trọng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1.................................. 52
Bảng 3.5. Thành phần khoáng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ............... 52
Bảng 3.6. Hàm lượng kim loại nặng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ..... 53
Bảng 3.7. Hiệu suất xử lý COD của các công thức vật liệu lọc...................... 53

v


Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý BOD5 của các công thức vật liệu lọc .................... 54
Bảng 3.9. Hiệu suất xử lý NH4+ của các công thức vật liệu lọc ...................... 55
Bảng 3.10. Kết quả xác định màu, mùi và pH sau xử lý của các công thức... 56
Bảng 3.11. Lượng nước cần pha tương ứng với các nồng độ cần .................. 58
Bảng 3.12. Sự biểu hiện hình thái màu sắc lá của các loại cây thí nghiệm ... .59
Bảng 3.13. Tỷ lệ sống và chết của các loại cây trồng ..................................... 59
Bảng 3.14. Chiều cao của các loại cây qua thời gian thí nghiệm ................... 60
Bảng 3.15. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các loại cây qua các lần đo .... 62
Bảng 3.16. Số lá qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........................................ 64
Bảng 3.17. Số rễ và chiều dài của rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........ 65
Bảng 3.18. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải đầu
vào thí nghiệm................................................................................ 66
Bảng 3.19. Hàm lượng amoni, hiệu suất xử lý amoni sau 5, 10 ngày trồng cây
trên vật liệu 4.................................................................................. 67
Bảng 3.20. Hiệu suất xử lý nitrit sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 68
Bảng 3.21. Hiệu suất xử lý BOD5 sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ... 69
Bảng 3.22. Hiệu quả xử lý TSS sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ....... 71
Bảng 3.23. Hiệu suất xử lý COD sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 72
Bảng 3.24. Hàm lượng Phốtphát sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 73
Bảng 3.25. Kết quả màu sắc và mùi nước thải trước và sau xử lý.................. 74
Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây trên vật

liệu 4 ............................................................................................... 79

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Bãi xỉ than của nhà máy Ninh Bình ................................................ 30
Hình 1.2. Bãi thải 1 của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 ......................... 31
Hình 2.1. Cây Dong Riềng, cây Mon Nước, cây Phát Lộc............................. 40
Hình 2.2. Cây Thủy Trúc, Muống Nhật .......................................................... 40
Hình 3.1. Hiệu suất xử lý NH4+, NO2-, BOD5, COD, TSS, PO43- sau 10 ngày
trồng cây trên vật liệu 4 ................................................................... 75

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu

Tiếng Việt

1

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá

2

COD

Nhu cầu oxy hoá học

3

CHC

Chất hữu cơ

4

CT

Công thức

5

ĐNN

Đất ngập nước

6

ĐV

Động vật

7

HCHC

Hợp chất hữu cơ

8

KLN

Kim loại nặng

9

NMNĐ

Nhà máy Nhiệt điện

10

NTSH

Nước thải sinh hoạt

11

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

12

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

13

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

14

TVTS

Thực vật thủy sinh

15

VL

Vật liệu

16

VK

Vi khuẩn

17

VS

Vi sinh

18

VSV

Vi sinh vật

19

XLNT

Xử lý nước thải

20

XT

Xỉ than

viii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Đất nước ta đang trên đà phát triển về mọi mặt nhất là trong lĩnh vực công
nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế, nhằm đạt mục tiêu chiến lược là trở

thành một nước công nghiệp tiên tiến vào năm 2020. Song song với các hoạt
động để đạt mục tiêu đó, một trong những nhiệm vụ không thể thiếu phần
quan trọng là bảo vệ môi trường và phát triển bền vững nền kinh tế. Trong
nhịp điệu phát triển chung của cả nước, các đô thị Việt Nam không ngừng mở
rộng và phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tốc độ đô thị
hóa ngày càng cao, đời sống của người dân được cải thiện đã làm nảy sinh
những vấn đề nghiêm trọng về môi trường. Công tác bảo vệ môi trường chưa
được đầu tư đúng cách, các hoạt động thương mại, dịch vụ, sinh hoạt là nguồn
phát sinh ô nhiễm nghiêm trọng cũng chưa được quan tâm. Trong đó ô nhiễm
môi trường nước đang là vấn đề đáng báo động.
Đặc biệt, tình trạng nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư đô thị, ven đô và
nông thôn đều chưa được xử lý triệt để. Nước thải từ các khu vệ sinh (nước
đen) mới chỉ được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại, chất lượng chưa đạt yêu cầu
xả ra môi trường, là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Đó là chưa kể
dòng nước thải sinh hoạt từ nhà bếp, tắm, giặt...(nước xám) thường không
được xử lý qua bể tự hoại đã thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận, gây ô nhiễm
nghiêm trọng các nguồn nước mặt, nước ngầm, đồng thời tác động xấu đến
cảnh quan đô thị và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng.
Trong điều kiện hiện nay ở Việt Nam, phần lớn các dự án thoát nước, xử
lý nước thải còn chưa đến được mọi nơi, và nếu có cũng mới hướng tới giải
quyết vấn đề thoát nước mưa, khắc phục tình trạng ngập úng, và còn rất khó
có kinh phí để duy trì vận hành, bảo dưỡng hệ thống vì vậy việc nghiên cứu
làm sạch nước thải tại chỗ cho các cụm dân cư bằng công nghệ vừa đơn giản,

1


có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường, là
một hướng giải quyết hợp lý và khả thi.
Mô hình đất ngập nước nhân tạo những năm gần đây đã được biết đến trên

thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải với ưu điểm là chi phí
thấp, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử
lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt
hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa
dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương.
Bên cạnh đó, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho
sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh. Do đó, việc sử dụng mô hình đất
ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt có thể thay thế và bổ sung
những công nghệ hóa lý tuy mang tính công nghệ cao nhưng lại tốn kém.
Mặt khác, mỗi năm, các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tiêu thụ gần 14 triệu
tấn than và thải ra khoảng 4,5 triệu tấn tro xỉ. Đến năm 2020, lượng tro xỉ thải
lên đến 16 triệu tấn/năm. Ngoài việc gây tốn hàng nghìn ha đất để chứa và
chôn lấp thì tro xỉ nhiệt điện còn là nguồn gây ô nhiễm môi trường đặc biệt
nghiêm trọng cho đất, nước và không khí. Tìm kiếm giải pháp tận thu tro xỉ
nhiệt điện, biến loại phế thải này thành nguồn nguyên liệu có giá trị đang
được đặt ra cấp bách.
Xuất phát từ thực tiễn trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sử
dụng xỉ than Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương làm chất nền trong hệ
thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng
bằng việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo với chất nền từ vật liệu xỉ
than, có chi phí xây dựng cũng như vận hành bảo dưỡng thấp, phù hợp với điều
kiện Việt Nam, tận dụng chất thải, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

2


3. Nội dung nghiên cứu


Tính chất lý hóa của xỉ than NMNĐ Mông Dương.



Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của xỉ than và các vật liệu lọc khác.



Thử nghiệm trồng các loại cây thủy sinh khác nhau trên môi trường nền
của xỉ than để tìm ra loài cây có thể phát triển tốt.



Nghiên cứu khả năng xử lý của hệ thống đất ngập nước với chất nền là

xỉ than và loài thực vật được lựa chọn để xử lý nước thải sinh hoạt.


Xác định tải lượng dòng thải đầu vào mô hình ĐNN nhân tạo (nồng độ

các chỉ tiêu pH, TSS, COD, NH4+, NO2-, NO3-, PO43- của NTSH trước xử lý).


Xác định tải lượng dòng thải đầu ra như pH, TSS, COD, NH 4+, NO2-,

NO3-, PO43- và hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý của hệ thống đất ngập

nước nhân tạo trồng thực vật thủy sinh với chất nền là xỉ than đối với môi
trường nước thải sinh hoạt, các thông số này rất cần thiết để tính toán ra một
hệ thống đất ngập nước nhân tạo hoàn thiện để xử lý nước thải sinh hoạt.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt từ các hoạt động
sống, hoạt động sản xuất của con người.
Giảm thiểu nguồn tro xỉ thải ra hàng năm tại Nhà máy Nhiệt điện và tận
dụng được nguồn nguyên liệu này làm chất nền trong hệ thống ĐNN nhân tạo
để xử lý nước thải sinh hoạt.
Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên,
thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, góp phần
làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường địa phương.

3


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1.

Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt

1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
1.1.1.1. Nguồn phát thải nước thải sinh hoạt
Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt, dịch
vụ, tưới tiêu thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi... Thông thường nước
thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục
đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt, tẩy rửa...được thải ra từ các căn hộ,
cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và công trình công cộng khác.[15]

Nước thải sinh hoạt (NTSH) gồm có các nguồn thải sau:


Khu dân cư: Nước thải khu vực này có thể tính bằng con số theo đầu

người sử dụng, số lượng nước khoảng 80 – 300 lít một ngày. Trong thực tế
mức độ ô nhiễm của nước thải tùy thuộc vào điều kiện sống của từng khu vực,
chất lượng bữa ăn, chất lượng sống (các loại nước vệ sinh có qua các bể phốt
hay xả thẳng ra cống rãnh) cũng như hệ thống thải nước của từng khu vực.


Khu thương mại: gồm có chợ (chợ tập trung, chợ cóc...), các cửa hàng,

bến xe, trụ sở kinh doanh, trung tâm mua bán của khu vực. Lượng nước thải
của khu vực này được tính bằng số m3/ngày dựa trên số lượng nước cấp đầu
vào, trung bình là 7,5 – 14 m3/ha/ngày.


Khu vui chơi giải trí: gồm các quán cà phê, câu lạc bộ, bể bơi,... Ở đây

lượng nước thải thay đổi rõ rệt theo mùa trong năm.


Khu vực cơ quan: gồm cơ quan, công sở, trường học, bệnh viện...

Lượng NTSH phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của
hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt phụ thuộc vào khả năng

4

cung cấp nước của nhà máy nước hay trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm
đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với vùng ngoại thành và
nông thôn, do đó lượng nước thải tính trên đầu người cũng có sự khác biệt
giữa thành thị và nông thôn. NTSH ở trung tâm đô thị thường được thoát bằng
hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở các vùng ngoại thành và nông
thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự
nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện pháp tự thấm.
Tiêu chuẩn NTSH trung tâm đô thị thường từ 100 – 250 l/người/ngày (đối
với các nước đang phát triển) và từ 150 – 500 l/người/ngày (với các nước phát
triển). Tiêu chuẩn NTSH ở đô thị nước ta hiện nay dao động trong khoảng
120 – 180 l/người/ngày. Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn NTSH từ 50 –
120l/người/ngày. Ngoài ra, lượng NTSH còn phụ thuộc vào điều kiện trang
thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết, tập quán sinh hoạt; phụ
thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó.
Trong một số trường hợp phải dựa vào tiêu chuẩn thoát nước để tính toán sơ
bộ lưu lượng nước thải như bảng 1.1.[15]
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nƣớc khu vực dân cƣ
STT

Mức độ thiết bị vệ sinh trong công trình

Tiêu chuẩn thải
(l/ngƣời.ngàyđêm)

1
2
3

Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ

sinh, không có thiết bị tắm
Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ
sinh và thiết bị tắm thông thường
Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ
sinh, có bồn tắm và cấp nước nóng cục bộ

80 – 100
110 – 140
140 – 180

Ở các khu thương mại, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu giải trí ở xa hệ
thống cống thoát của thành phố, phải xây dựng trạm bơm nước thải hay khu

5


xử lý nước thải riêng, tiêu chuẩn thải nước có thể tham khảo bảng 1.2, bảng
1.3, bảng 1.4. Tuy nhiên, có sự thay đổi trong thực tế điều kiện nước ta.[15]
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu dịch vụ thƣơng mại
Nguồn nƣớc thải

Đơn vị tính

Nhà ga sân bay
Gara ôtô, sửa xe

Hành khách
Đầu xe
Khách hàng
Người phục vụ

Nhà vệ sinh
Nhân viên
Khách
Người phục vụ
Công nhân
Máy giặt
Người ăn
Người làm
Nhân viên

Quán bar
Kho hàng hóa
Khách sạn
Hiệu giặt là
Tiệm ăn
Siêu thị
Cơ quan

Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày)
Khoảng dao động Trị số tiêu biểu
7,5 – 15
11
26 – 50
38
3,8 – 19
11
38 – 60
50
1515 – 2270
1900

30 – 45
38
151 – 212
180
26 – 49
38
26 – 60
49
1703 – 2460
2080
7,5 – 15
11
26 – 50
38
26 – 60
49

Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các công sở
Nguồn nƣớc thải

Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày)

Đơn vị tính

Khoảng dao động

Trị số tiêu biểu

Giường bệnh

473 – 908

625

Nhân viên

19 – 56

38

Giường bệnh

284 – 530

378

Nhân viên

19 – 56

38

Tù nhân

284 – 530

435

Quản giáo

19 – 56

38

Nhà nghỉ

Người trong

190 – 455

322

Trường đại học

nhàSinh
điềuviên
dưỡng

56 – 133

95

Bệnh viện
Bệnh viên tâm thần
Nhà tù

6


Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu giải trí

Nguồn nƣớc thải

Đơn vị tính

Khu nghỉ mát có
Khu
nghỉ
mát
lều,
khách
sạn
mini
Quán
trại,
ôtôcà
di phê
động

Người
Người
Khách
Nhân viên
Người
Xuất ăn
Nhân viên
Người tắm
Nhân viên
Ghế ngồi
Người tham

giải khát
Cắm trại
Nhà ăn
Bể bơi
Nhà hát
Khu triển lãm,

Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày)
Khoảng dao động Trị số tiêu biểu
189 – 265
227
30 – 189
151
3,8 – 11
7,5
30 – 45
38
75 – 150
113
15 – 38
26,5
30 – 189
151
19 – 45
38
30 – 45
38
7,5 – 15
11
15 – 30

19

giải trí
quan
1.1.1.2. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:


Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ

sinh (nước đen).


Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các

chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà (nước xám).
NTSH chứa chất hữu cơ (CHC) dễ phân hủy sinh học, CHC khó phân hủy,
CHC có tính độc, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, kim loại nặng (KLN),
các chất rắn, chất màu, mùi, vi sinh vật (VSV), vi trùng gây bệnh. Ở những
khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, NTSH không được xử lý
triệt để là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.[15]


Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học: gồm các hợp chất hydrat cacbon,

protein, chất béo, lignin,...có từ tế bào và các tổ chức của động vật, thực vật.
CHC trong NTSH gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon
(40 – 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; các chất béo (5 – 10%).[15]

7



Các chất vô cơ: trong NTSH chiếm 40 – 42% chủ yếu gồm cát, đất

sét, các axit bazơ, bazơ vô cơ, dầu khoáng.


Các kim loại nặng: trong nước thải gây ô nhiễm nguồn nước có chứa

các ion kim loại nặng như chì, thủy ngân, asen...


Các chất màu: màu nâu đen do các chất tanin, lignin cùng các CHC bị

phân giải; màu vàng do sắt, mangan dạng keo hoặc dạng hòa tan tạo thành...


Các chất rắn: bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ, cùng các sinh

vật (xác động vật, thực vật). Chất rắn có thể ở dạng keo hoặc dạng huyền phù.


Mùi: do CHC bị phân hủy, hóa chất, dầu mỡ trong nước thải gây ra.



Sinh vật: gồm vi khuẩn, virus, nấm, rong, tảo... Trong các dạng VSV

có cả vi trùng gây bệnh như lỵ, thương hàn...có khả năng gây dịch bệnh.
Lượng NTSH dao động trong phạm vi rất lớn, thường chiếm từ 65 – 80%
lượng nước cấp...65% áp dụng cho nơi khô nóng, nước cấp dùng cả cho việc
tưới cây. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của NTSH biểu thị bằng
các chất lắng hoặc BOD5 có một mối tương quan nhất định. Tải trọng chất
thải trung bình tính theo đầu người ở điều kiện ở Đức với nhu cầu cấp nước
150 lít/ngày được trình bày trong bảng 1.5.[15]
Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu ngƣời.
Tổng chất thải Chất thải hữu cơ Chất thải vô cơ
(g/ngƣời.ngày) (g/ngƣời.ngày)
(g/ngƣời.ngày)
Tổng lượng chất thải
190
110
80
Các chất tan
100
50
50
Các chất không tan
90
60
30
Chất lắng
60
40
20
Chất lơ lửng
30
20

10
Các thông số

Đặc trưng của NTSH thường chứa nhiều tạp chất, trong đó khoảng 52% là
các CHC, 48% là các chất vô cơ và một số lớn VSV. Phần lớn các VSV trong
nước thải thường ở dạng các virut và vi khuẩn gây bệnh đồng thời trong nước

8


thải cũng chứa các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải.
Bảng 1.6 phân loại mức độ ô nhiễm theo thành phần hóa học điển hình của
NTSH.[15]
Bảng 1.6. Thành phần nƣớc thải sinh hoạt phân tích theo các
phƣơng pháp của APHA
Thông số (mg/L)
Tổng chất rắn
Chất rắn hòa tan
Chất rắn không hòa tan
Tổng chất rắn lơ lửng
Chất rắn lắng
BOD5
DO (Oxy hòa tan)
Tổng Nitơ
Nitơ hữu cơ
Nitơ amoniac
NO2NO3Clorua
Độ kiềm
Chất béo
Tổng photpho

Nặng
1000
700
300
600
12
300
0
85
35
50
0,1
0,4
175
200
40
-

Mức độ ô nhiễm
Trung bình
Thấp
500
200
350
120
150
8
350
120

8
4
200
100
0
0
50
25
20
10
30
15
0,05
0
0,2
0,1
100
50
100
50
20
0
8
(Nguồn: GTZ, 1989)

NTSH có các thành phần với các giá trị điển hình như: COD= 500mg/l,
BOD5= 250mg/l, SS= 220mg/l, Photpho= 8mg/l, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ =
40mg/l, pH=6,8, TS= 720mg/l.
Như vậy, NTSH có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt
cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường, các quá trình xử lý

sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P= 100:5:1. Một tính chất
đặc trưng nữa của NTSH là không phải tất cả các CHC đều có thể phân hủy
bởi các VSV và khoảng 20 – 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh
học cùng với bùn.[15]

9


1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường
Ảnh hưởng của NTSH đến môi trường do các thành phần ô nhiễm tồn tại
trong nước thải gây ra.


COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định CHC tiêu thụ một lượng lớn và

gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái
môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.
Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3,
CH4,...làm cho nước có mùi hôi và làm giảm pH của môi trường.


TSS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.



Nhiệt độ: thường không ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật nước.



Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền.



Các hợp chất của Nitơ, Phốtpho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng

đa lượng. Nồng độ N, P trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng.


Màu, mùi: gây mất mỹ quan.



Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.

Ảnh hưởng của NTSH đến nguồn nước mặt do nước thải chưa được xử lý
triệt để chảy vào thủy vực làm cho các thủy vực bị nhiễm bẩn, gây hậu quả
xấu đối với nguồn nước:


Làm thay đổi tính chất hóa lý, độ trong, màu, mùi, hàm lượng các

CHC, vô cơ, pH, các kim loại nặng có độc tính, chất nổi, chất lắng cặn.


Làm thay đổi hệ sinh vật trong nước, kể cả VSV, xuất hiện các VSV

gây bệnh, làm chết các VSV nước.


Làm giảm oxy hòa tan do tiêu hao trong quá trình oxy hóa CHC.

Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử
lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất vật lý, hóa học và sinh học
của nguồn nước. Sự có mặt các chất độc hại trong nước thải xả vào nguồn
nước làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên và kìm hãm quá trình tự làm sạch

10


của nguồn nước. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào điều
kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn. Sự có mặt của các VSV,
trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe dọa tính an toàn vệ sinh nguồn nước.
1.2.

Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt

1.2.1. Khảo sát và đánh giá mức độ ô nhiễm
Để tiến hành xử lý nguồn nước thải cần phải biết thành phần các chất ô
nhiễm và nguồn phát sinh; cần phân tích chính xác chỉ tiêu, không chỉ tiến
hành phân tích một mẫu mà phân tích nhiều mẫu với mục đích tìm sự biến đổi
giữa các chỉ tiêu đó trong môi trường. Hiện nay có nhiều cơ sở xử lý nước
thải (XLNT), nhưng không ít trong số đó không đáp ứng được yêu cầu xử lý.
Để đáp ứng được yêu cầu, mục đích sử dụng, trong công nghệ XLNT sử dụng
nhiều quá trình khác nhau, có thể phân thành các công đoạn xử lý [3][11]:


Xử lý cấp I (xử lý sơ bộ): gồm các quá trình xử lý sơ bộ và lắng để

loại các chất rắn lớn như rác, cát xỉ và bùn cặn, khử trùng diệt vi khuẩn gây
bệnh, khử các chất độc hại và đảm bảo điều kiện bình thường của các công

trình xử lý sinh học.


Xử lý cấp II (xử lý thứ cấp): gồm các quá trình sinh học (đôi khi có cả

hóa học) có tác dụng tách các tạp chất hữu cơ hòa tan có thể phân hủy bằng
con đường sinh học (nghĩa là giảm BOD) để khi xả ra nguồn nước thải không
gây thiếu hụt ôxy và gây mùi cho nơi tiếp nhận. Các công đoạn này bao gồm
các quá trình: hoạt hóa bùn, lọc sinh học hay oxy hóa sinh học trong các hồ
(hồ sinh học) và phân hủy yếm khí. Các quá trình này đều sử dụng khả năng
của VSV chuyển hóa chất thải hữu cơ về dạng ổn định và năng lượng thấp.


Xử lý cấp III (xử lý tăng cường): thông thường công đoạn này chỉ cần

khử khuẩn để đảm bảo nước trước khi đổ vào các thủy vực không còn VSV
gây bệnh, khử màu, mùi và đảm bảo oxi cho nguồn tiếp nhận. Các phương
pháp khử khuẩn thường dùng: clo hóa nguồn nước, ôzôn hóa hoặc chiếu tia

11


cực tím. Ở Việt Nam hiện nay phương pháp khử khuẩn bằng clo dạng khí,
dạng lỏng, các hipoclorit hay được dùng hơn cả.
Nhìn chung, các phương pháp và các quá trình XLNT đều dựa trên cơ sở
các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. Các hệ thống XLNT thường bao
gồm các quá trình trên, được kết hợp để tạo ra dây chuyền công nghệ thích
hợp, tùy thuộc vào đặc tính nước thải, tiêu chuẩn dòng ra và mức độ cần thiết
làm sạch nước thải, lưu lượng nước thải cần xử lý, tình hình địa chất và thủy
văn, điều kiện điện, nước, kinh phí...

1.2.2. Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
1.2.2.1. Xử lí nước thải bằng phương pháp cơ học
Thực chất phương pháp xử lí cơ học là loại các tạp chất không hòa tan ra
khỏi nước thải bằng cách gạn, lọc và lắng. Phương pháp này thường ứng dụng
các công trình sau [9]:
 Song và lưới chắn rác: để loại bỏ các loại rác và các tạp chất có kích
thước lớn hơn 5mm thường dùng song chắn rác, các tạp chất nhỏ hơn
5mm thường dùng lưới chắn rác.
 Bể lắng cát: được ứng dụng để loại các tạp chất vô cơ và chủ yếu là cát
trong nước thải.


Bể vớt mỡ, dầu: thường được ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp,

nhằm loại bỏ các tạp chất nhẹ hơn nước: mỡ, dầu…và các dạng chất nổi khác.
Đối với NTSH, khi hàm lượng dầu, mỡ không cao thường việc vớt dầu, mỡ
thực hiện ngay ở bể lắng nhờ các thanh gạt bố trí trong bể lắng.
 Bể lắng: được ứng dụng để loại các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn
hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước.
 Bể lọc: được ứng dụng để loại các tạp chất lơ lửng kích thước nhỏ bằng
cách lọc chúng qua lưới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc.

12


Trường hợp khi mức độ làm sạch không cao lắm và các điều kiện vệ sinh
cho phép thì phương pháp xử lý cơ học giữ vai trò chính trong trạm xử lý.
Trong các trường hợp khác, phương pháp xử lý cơ học chỉ là giai đoạn làm
sạch sơ bộ trước khi xử lý sinh hóa.
1.2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và hóa lý

 Phương pháp hóa học: thực chất của phương pháp hóa học là đưa vào
nước thải chất phản ứng nào đó. Chất này tác dụng với các tạp chất bẩn trong
nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng bay hơi, kết
tủa hay hòa tan không độc hại hoặc ít độc hại hơn.[9]
 Phương pháp hóa lý: là phương pháp xử lý chủ yếu dựa trên các quá
trình vật lý gồm các quá trình cơ bản như trung hòa, tuyển nổi, keo tụ, tạo
bông, ly tâm, lọc, chuyển khí, hấp phụ, trích ly, cô bay hơi… Tùy thuộc vào
tính chất của tạp chất và mức độ cần thiết phải làm sạch mà sử dụng một hoặc
một số phương pháp trên.[9]


Trao đổi ion: thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình

trong đó các ion bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích
trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các chất trao đổi
ion, chúng hoàn toàn không tan vào nước. Các chất trao đổi ion có thể là các
chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp.[9]


Keo tụ: trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt rắn huyền

phù nhỏ có kích thước ≥ 10-2mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể
lắng được. Ta có thể tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các
hạt phân tán liên kết vào thành tập hợp các hạt để có thể lắng được. Muốn vậy
trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng lại với
nhau. Quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ.


Trung hòa: nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, muốn

nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hoà

13


và điều chỉnh pH về vùng 6,6 – 7,6. Trung hoà bằng cách dùng các dung dịch
axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm.[9]


Hấp phụ: được dùng để loại các tạp chất bẩn hoà tan vào nước mà

phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được
với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường, đây là các hợp chất hoà tan có độc tính
cao hoặc chất có màu, mùi rất khó chịu.
Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,
keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong quá trình sản xuất như xỉ
tro, mạt sắt, trong đó than hoạt tính được dùng nhiều nhất.[9]


Tuyển nổi: phương pháp dựa trên nguyên tắc các phân tử trong nước

có khả năng tự lắng kém, nhưng lại có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi
lên trên bề mặt nước, sau đó tách các bọt khí. Trong một số trường hợp, quá
trình này cũng dùng để tách một số chất hoà tan như chất hoạt động bề mặt.
Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành các hạt bọt nhỏ vào
trong nước thải. Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên trên bề
mặt nước. Khi nổi lên các bọt khí hợp thành bông hạt đủ lớn rồi tạo thành một
lớp bọt chứa nhiều hạt chất bẩn.[9]


Khử khuẩn: Dùng các hoá chất có tính độc đối với VSV, tảo, động vật

nguyên sinh, giun sán…để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ
vào nguồn nước hoặc tái sử dụng. Khử khuẩn có thể dùng hoá chất hoặc các
tác nhân như ozon, tia tử ngoại... Hoá chất khử khuẩn phải đảm bảo có tính
độc với VSV trong thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hoặc bay
hơi, không còn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào mục đích khác.
Phụ thuộc vào điều kiện địa phương và mức độ cần thiết xử lý mà phương
pháp hoá học hay phương pháp hoá lý là giai đoạn cuối cùng (nếu mức độ xử
lý đạt yêu cầu, có thể xả nước ra nguồn) hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ.[9]

14


1.2.2.3. Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học
XLNT bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của sinh vật
như vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh hay thực vật sống trong nước thải để phân
hủy các CHC hay hấp thụ các chất ô nhiễm có trong nước thải. Chúng sử
dụng nguồn CHC và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng
lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được các chất làm vật liệu để
xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối được tăng lên. Đối với
nước thải có tạp chất vô cơ thì phương pháp này dùng để khử các sunfit, muối
amoni, nitrat (các chất chưa bị oxy hoá hoàn toàn).[12][17]
Phương pháp sinh học ngày càng được sử dụng rộng rãi vì phương pháp
này có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp khác[7]:


Phân huỷ nhanh, triệt để mà không gây ô nhiễm môi trường.



Tạo ra một số sản phẩm có ích sử dụng trong công nghiệp và sinh hoạt

(biogas, etanol…), trong nông nghiệp (phân bón).


Thiết bị đơn giản, phương pháp dễ làm, chi phí ít tốn kém hơn.

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp sinh học để XLNT là dùng hệ sinh
vật phân huỷ, hấp thụ, hấp phụ các chất có trong nước thải tạo nên các sản
phẩm không gây hại cho môi trường. Các sản phẩm của quá trình có thể được
sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống sản xuất như tạo ra biogas, tạo
protein trong sinh khối của sinh vật làm thức ăn gia súc… Hệ VSV tham gia
trong XLNT có nhiều loại như nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn. Tuỳ theo hệ
VSV sử dụng mà có phương pháp xử lý thích hợp theo hướng xử lý yếm khí,
xử lý hiếu khí hay xử lý tùy tiện.[13][8]
 Phương pháp hiếu khí
XLNT bằng phương pháp hiếu khí dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho
VSV hiếu khí hoạt động và phát triển. Quá trình này gọi là hoạt động sống,
gồm hai quá trình: dinh dưỡng sử dụng HCHC, nguồn nitơ, photpho và ion

15