xử lý nước thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG & TNTN

----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG AO
THÂM CANH TẢO

CẦN THƠ, 12/2014
Cán bộ hƣớng dẫn:
Ths. LÊ HOÀNG VIỆT

Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN THỊ THU NGÂN
MSSV: 1110840


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................

...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................

Cần Thơ, ngày…..tháng ….. năm 2014
Cán bộ hƣớng dẫn

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

ii


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................

...................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…..tháng ….. năm 2014
Cán bộ phản biện

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

iii


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi luôn nhận đƣợc sự ủng hộ và giúp
đỡ nhiệt tình từ ngƣời thân, thầy cô và bạn bè. Chúng tôi chân thành bày tỏ lời cảm
ơn đến:
Gia đình và những ngƣời thân đã tạo mọi điều kiện, ủng hộ, động viên chúng tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình chỉ bảo và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu
đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng tôi hoàn thành tốt đề tài của mình.
Quý Thầy Cô trong Bộ môn Kỹ thuật Môi trƣờng đã tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn
cho chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tất cả bạn bè đã cùng nhau giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Trong quá trình thực hiện đề tài, tuy đã cố gắng để hoàn thành tốt đề tài nhƣng do
kiến thức và thời gian còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sai sót.
Chúng tôi mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô cùng các bạn để
đề tài đƣợc hoàn chỉnh hơn.
Cần Thơ, ngày tháng

năm 2014

Sinh viên thực hiện đề tài

Nguyễn Thị Thu Ngân

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

iv


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Ô nhiễm nƣớc đã và đang là vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều ngƣời. Lƣợng
nƣớc thải chƣa đƣợc xử lý thải vào môi trƣờng làm ô nhiễm nguồn nƣớc mặt. Để
cải thiện chất lƣợng nƣớc thải, ngƣời ta đã áp dụng nhiều phƣơng pháp xử lý khác
nhau và xử lý sinh học là phƣơng pháp đƣợc nhiều ngƣời quan tâm. Xử lý nƣớc
thải bằng ao thâm canh tảo là một phƣơng pháp xử lý sinh học hiệu quả & ít tốn chi
phí.
Đề tài nghiên cứu với 2 thí nghiệm là ao tảo nạp nƣớc thải liên tục 24/24h và ao tảo
nạp nƣớc thải liên tục 12/24h. Nƣớc thải sau khi xử lý bằng ao tảo đƣợc thu mẫu lúc
4h sáng và 2h chiều đƣợc tuyển nổi bởi bể tuyển nổi điện hoá rồi tiếp tục lọc bởi bể
lọc nền xung. Với thí nghiệm ao tảo nạp nƣớc thải liên tục 24/24h và ao tảo nạp
nƣớc thải 12/24h chỉ tiêu nƣớc thải đầu ra sau khi tuyển nổi và lọc để thu hoạch tảo
của hai thí nghiệm đều đạt (cộtA) QCVN 14:2008/BTNMT và QCVN
40:2011/BTNMT. Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm sau khi tuyển nổi tảo lần lƣợt là
SS 80-81.23%, BOD5 82,56-85,15% và COD là 77,82-82,21%, TP 80,81-88,22%,

TKN 69,42-75,57% và N-NH4+ 55,71-55,04%. Hiệu suất xử lý của thí nghiệm ao
tảo nạp nƣớc thải liên tục 12/24h cao hơn thí nghiệm ao tảo nạp nƣớc thải liên tục
24/24h.

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

v


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan luận văn đƣợc hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của
chúng tôi và các số liệu, kết quả nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất cứ luận
văn nào trƣớc đây.
Cần Thơ, ngày tháng

năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Ngân

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

vi

Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

MỤC LỤC
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ............................................................. I
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ............................................................. III
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................... IV
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ................................................................................................... V
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... VI
MỤC LỤC ............................................................................................................... VII
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................... IX
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................. X
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... X
CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................... 2
2.1 NƢỚC THẢI SINH HOẠT .................................................................................. 2
2.1.1 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt .......................................................................... 2
2.1.2 Phân loại nƣớc thải sinh hoạt ............................................................................ 2
2.1.3 Thành phần và tính chất của nƣớc thải sinh hoạt .............................................. 3
2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI...................................................... 5
2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG AO TẢO THÂM CANH ................. 5
2.3.1 Khả năng xử lý nƣớc thải của tảo ...................................................................... 5
2.3.2 Cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nƣớc thải .................................. 6
2.3.3 Các yếu tố cần thiết cho xử lý nƣớc thải bằng tảo ............................................ 7
2.3.4 Một số hình thức nuôi tảo .................................................................................. 8
2.3.5 Một số nghiên cứu xử lý nƣớc thải bằng tảo ................................................... 10
2.3.6 Hệ thống thâm canh tảo ................................................................................... 10
2.3.7 Loài tảo đƣợc nghiên cứu trong đề tài ............................................................. 11
2.3.8 Thu hoạch tảo .................................................................................................. 12

CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU................... 13
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ........................................................ 13
3.2 ĐỐI TƢỢNG ...................................................................................................... 13
3.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................................. 14
3.4 CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH ĐỀ TÀI .................................................................... 14
3.4.1 Chế tạo mô hình ............................................................................................... 14
Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

vii


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

3.2.2 Kiểm tra mô hình ............................................................................................. 15
3.2.3 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................... 15
3.6 PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN PHÂN TÍCH MẪU .............................. 18
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 19
4.1 ĐẶC ĐIỂM NƢỚC THẢI SINH HOẠT ĐẦU VÀO ......................................... 19
4.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ................................................................................... 20
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 26
5.1 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 26
5.2 KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 26
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 27
PHỤ LỤC A ............................................................................................................. 30

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

viii

Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn cấp nƣớc ở khu vực đô thị và nông thôn ở nƣớc ta…………2
Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ đô thị……………...2
Bảng 2.3 Khối lƣợng chất bẩn có trong nƣớc thải sinh hoạt, g/ngày đêm………....3
Bảng 2.4 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt…………………………………………4
Bảng 3.1 Phƣơng pháp và phƣơng tiện phân tích các chỉ tiêu……………………18
Bảng 4.1 Nồng độ các chất ô nhiễm nƣớc thải lấy tại nguồn……………………..19
Bảng 4.2 Nồng độ các chất ô nhiễm nƣớc thải sau khi lọc bởi bể lọc nền xung…19
Bảng 4.3 Các thông số vận hành ao thâm canh tảo ……………………………….20
Bảng 4.4 Nồng độ SS, BOD5 trƣớc và sau khi xử lý của ao thâm canh tảo……….20
Bảng 4.5 Nồng độ các chất ô nhiễm nƣớc thải sinh hoạt trƣớc và sau khi xử lý…21
Bảng 4.6 Hiệu suất xử lý của 2 thí nghiệm………………………………………...21
Bảng B.1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt (QCVN
14:2008/BTNMT)………………………………………………………………….33
Bảng B.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp (QCVN
40:2011/BTNMT) …………………………………………………………………34
Bảng B.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu SS, BOD5 nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
thí nghiệm ao thâm canh tảo nạp nƣớc thải 24/24h………….…………………….35
Bảng B.4 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nƣớc thải đầu vào và đầu ra của thí nghiệm
ao thâm canh tảo nạp nƣớc thải 24/24h…...………………………………………..35
Bảng B.5 Kết quả phân tích các chỉ tiêu SS, BOD5 nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
thí nghiện ao thâm canh tảo nạp nƣớc thải 12/24h..……………………………….37
Bảng B.6 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nƣớc thải đầu vào và đầu ra của thí nghiệm
ao thâm canh tảo nạp nƣớc thải 12/24h…………………………………………….37

Bảng B.7 Kết quả đo cƣờng độ ánh sang ………………………………………….39

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

ix


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nƣớc thải ………6
Hình 2.2 Một số hình ảnh hệ thống nuôi tảo kín……………………………………9
Hình 2.3 Ao nuôi tảo hở……………………………………………………………..9
Hình 2.4 Ao thâm canh tảo………………………………………………………...11
Hình 3.1 Vị trí lấy nƣớc thải……………………………………………………….13
Hình 3.2 Kích thƣớc mô hình ao thâm canh tảo…………………………………..14
Hình 3.3 Mô hình ao thâm canh tảo……………………………………………….15
Hình 3.4 Máy khuấy mô hình ao tảo………………………………………………15
Hình 3.5 Bố trí thí nghiệm…………………………………………………………16
Hình 3.6 Các bƣớc tiến hành thí nghiệm…………………………………………..17
Hình 4.1 Nồng độ các chỉ tiêu SS, BOD5, COD đầu vào và đầu ra sau khi xử lý…22
Hình 4.2 Nồng độ các chỉ tiêu TP, TKN, N-NO3-, N-NH4+ đầu vào và đầu ra sau khi
xử lý………………………………………………………………………………..23
Hình 4.3 Cƣờng độ ánh sáng trong ngày…………………………………………..24
Hình 4.4 Ảnh chụp tảo Chlorella sp. ……………………………………………...25
Hình A.1 Nƣớc tảo đang đƣợc tuyển nổi bằng bể tuyển nổi điện hoá, thu mẫu nƣớc
tảo lúc 4h sáng, thí nghiệm nạp nƣớc liên tục 12/24h……….…………………….30
Hình A.2 Nƣớc tảo đang đƣợc tuyển nổi bằng bể tuyển nổi điện hoá, thu mẫu nƣớc

tảo lúc 2h chiều, thí nghiệm nạp nƣớc liên tục 12/24h…….………………………30
Hình A.3 Nƣớc tảo đang đƣợc lọc bởi bể lọc nền mỏng, nạp nƣớc liên tục 12h….31
Hình A.4 Nƣớc tảo và nƣớc đầu ra sau tuyển nổi và sau lọc, lấy mẫu lúc 4h sáng thí
nghiệm nạp nƣớc thải liên tục 12/24h…..………………………………………….31
Hình A.5 Nƣớc tảo và nƣớc đầu ra sau tuyển nổi và sau lọc, lấy mẫu lúc 2h chiều
thí nghiệm nạp nƣớc thải liên tục 12/24h……………….………………………….32

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

x


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD5
COD
SS
TN

Nhu cầu oxy sinh hoá
Nhu cầu oxy hoá học
Chất rắn lơ lửng
Tổng ni-tơ

N-NH4+:

Nitơ Amôn

HRT:

Thời gian lƣu

TP

Tổng phốt-pho

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

xi


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU
Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc
thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trƣờng, nhƣng tình trạng ô nhiễm
nƣớc là vấn đề rất đáng lo ngại. Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và
sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nƣớc trong vùng
lãnh thổ. Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt đổ vào các sông hàng năm đều tăng do tốc độ
đô thị hóa cao. Mức đô thị hóa diễn ra với tốc độ nhanh, năm 1990 cả nƣớc có 550
đô thị, đến tháng 6 năm 2012 đã là 758 đô thị (Tổng cục môi trƣờng, 2012 ). Bên
cạnh đó, không chỉ ở thành thị, mà ngay cả ở khu vực nông thôn, lƣợng nƣớc thải
sinh hoạt chiếm tỷ lệ rất lớn và tăng nhanh qua các năm. Hầu hết nƣớc thải sinh
hoạt của các thành phố đều chƣa đƣợc xử lý, trực tiếp đổ vào các kênh mƣơng và
chảy thẳng ra sông gây ra ô nhiễm môi trƣờng. Phần lớn các đô thị đều chƣa có nhà

máy xử lý nƣớc thải tập trung, hoặc đã xây dựng nhƣng chƣa đi vào hoạt động, hoặc
hoạt động không có hiệu quả. Do đó đề tài: “ Xử lý nước thải sinh hoạt bằng ao
thâm canh tảo” đƣợc tiến hành nhằm tận dụng các chất hữu cơ và dinh dƣỡng của
nƣớc thải chuyển đổi thành các chất dinh dƣỡng trong tế bào tảo qua quá trình
quang hợp (đƣờng, tinh bột…). Theo Lê Hoàng Việt (2005) tảo có tốc độ sinh
trƣởng nhanh, chịu đựng đƣợc các thay đổi của môi trƣờng, có khả năng phát triển
trong nƣớc thải, có giá trị dinh dƣỡng và hàm lƣợng protein cao, do đó ngƣời ta đã
lợi dụng các đặc điểm này của tảo để xử lý nƣớc thải. Xử lý nƣớc thải sử dụng tảo
có nhiều lợi thế. Nó cung cấp tính khả thi để tái chế các chất dinh dƣỡng trong nƣớc
thải vào sinh khối tảo, sinh khối tảo có thể làm phân bón do đó chi phí xử lý có thể
đƣợc giảm thấp (Becker, 2004). Theo Abdel Raouf et al. (2012) ni-tơ và phốt-pho
trong nƣớc thải có thể đƣợc sử dụng nhƣ nguồn dinh dƣỡng giá rẻ cho sản xuất sinh
khối. Sinh khối tảo này có thể đƣợc sử dụng cho: sản xuất khí metan, ủ phân, sản
xuất nhiên liệu sinh học, thức ăn chăn nuôi hoặc nuôi trồng thủy sản và sản xuất hóa
chất tốt. Vì vậy đề tài đƣợc thực hiện nhằm góp phần giải quyết ô nhiễm môi trƣờng
từ nguồn nƣớc thải sinh hoạt và tìm ra biện pháp xử lý nƣớc thải với chi phí thấp,
sản phẩm tạo ra từ quá trình xử lý đƣợc tái sử dụng thành những sản phẩm có ích.

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

1


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 NƢỚC THẢI SINH HOẠT
2.1.1 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt

Theo Lâm Minh Triết (2006) định nghĩa nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc đƣợc thải bỏ
sau khi đã sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa,
vệ sinh cá nhân,…Chúng thƣờng đƣợc thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trƣờng học,
bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác.
Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc
vào loại công trình, chức năng, số ngƣời tham gia, phục vụ trong đó. Nƣớc thải sinh
hoạt thƣờng chiếm từ 65 đến 80% số lƣợng nƣớc cấp đi qua đồng hồ các hộ dân, cơ
quan, bệnh viện, trƣờng học,… 65% áp dụng cho nơi nóng, khô, nƣớc cấp dùng
cho cả việc tƣới cây cỏ (Trịnh Xuân Lai, 2009).
Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt của khu dân cƣ đƣợc xác định trên cơ sở nƣớc cấp.
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn cấp nƣớc ở khu vực đô thị và nông thôn ở nƣớc ta
Khu vực

Tiêu chuẩn cấp nƣớc (lít/ngƣời/ngày)

Đô thị

120 – 180

Nông thôn

50 – 120
(Trịnh Xuân Lai, 2009)

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ đô thị
Đối tƣợng

Nƣớc thải sinh hoạt (lít/ngƣời/ngày)

Các nƣớc phát triển

100 – 250

Các nƣớc đang phát triển

150 – 500
(Trịnh Xuân Lai, 2009)

2.1.2 Phân loại nƣớc thải sinh hoạt
a. Phân loại theo nguồn gốc hình thành
Theo Trần Đức Hạ (2002) nƣớc thải sinh hoạt sinh ra từ các hộ gia đình có thể phân
ra thành hai loại:
- Nƣớc thải không chứa phân, nƣớc tiểu và các loại chế phẩm từ các thiết bị vệ sinh
nhƣ bồn tắm, chậu giặc, chậu rửa mặt. Loại nƣớc thải này chủ yếu chứa các chất rắn
lơ lửng, chất tẩy thƣờng gọi là “nƣớc xám”. Nồng độ chất hữu cơ trong loại nƣớc
thải này thấp và thƣờng khó phân hủy sinh học. Loại nƣớc thải này chứa nhiều tạp
chất vô cơ.
- Nƣớc thải chứa phân, nƣớc tiểu từ các khu vệ sinh còn gọi là “nƣớc đen”. Trong
nƣớc thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối. Nồng độ các
Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

2


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

chất hữu cơ và dinh dƣỡng nhƣ ni-tơ, phốt-pho trong nƣớc cao. Loại nƣớc thải này
gây nguy hại đến sức khỏe và dễ làm nhiễm bẩn nguồn nƣớc mặt. Tuy nhiên chúng

thích hợp làm phân bón hoặc tạo khí sinh học.
b. Phân loại theo đối tƣợng thoát nƣớc
Trần Đức Hạ (2002) dựa theo đối tƣợng thoát nƣớc, ngƣời ta phân chia nƣớc thải
sinh hoạt thành hai nhóm:
- Nƣớc thải sinh ra từ các hộ gia đình, khu dân cƣ.
- Nƣớc thải sinh ra từ các công trình, dịch vụ, công cộng nhƣ: bệnh viện, khách sạn,
trƣờng học, nhà ăn,…
Mỗi nhóm nƣớc thải trên có lƣu lƣợng, chế độ xả nƣớc và thành phần tính chất đặc
trƣng.
c. Phân loại theo đặc điểm hệ thống thoát nƣớc
Theo Trần Đức Hạ (2002) đặc điểm của hệ thống thoát nƣớc sẽ hình thành nên hai
loại nƣớc thải:
Nƣớc thải hệ thống thoát nƣớc riêng: nƣớc thải từ các thiết bị vệ sinh đƣợc thu gom
và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến cống riêng.
Nƣớc thải hệ thống thoát nƣớc chung: các loại nƣớc thải sinh hoạt (nƣớc xám và
nƣớc đen) cùng với nƣớc mƣa đƣợc thu gom và vận chuyển theo đƣờng cống chung
về trạm xử lý. Trong một số trƣờng hợp, nƣớc đen đƣợc xử lý sơ bộ tại chỗ qua các
công trình nhƣ bể tách dầu, mỡ, bể tự hoại, sau đó cùng nƣớc xám xả vào tuyến
thoát nƣớc chung.
Việc phân loại nƣớc thải theo hệ thống thoát nƣớc phụ thuộc vào đối tƣợng thoát
nƣớc, đặc điểm hệ thống thoát nƣớc và các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã
hội.
2.1.3 Thành phần và tính chất của nƣớc thải sinh hoạt
a) Thành phần
TheoLê Hoàng Việt (2003) thành phần của nƣớc thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nƣớc thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con ngƣời từ các phòng vệ sinh
- Nƣớc 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.
Nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn
chứa cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật (VSV) và vi trùng gây bệnh rất nguy

hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nƣớc thải bao gồm các hợp chất nhƣ protein (40 50%); hydrat cacbon (40 - 50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải sinh hoạt dao
động trong khoảng 150 - 450mg/L theo trọng lƣợng khô. Có khoảng 20 - 40% chất
hữu cơ khó bị phân hủy sinh học, ở những dân cƣ đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp
kém, nƣớc thải sinh hoạt không đƣợc xử lý thích đáng là một trong những nguồn

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

3


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng (Nguyễn Đức Lƣợng & Nguyễn Thùy
Dƣơng, 2003).
b) Tính chất
b1.Lƣu lƣợng nƣớc thải
Lƣu lƣợng nƣớc thải trong một khu vực đô thị, cụm dân cƣ, công trình công cộng
đƣợc xác định trên cơ sở dùng nƣớc. Các nƣớc phát triển có tiêu chuẩn cấp nƣớc
sinh hoạt rất cao, thƣờng dao động từ 200 đến 500L/ngày đêm phụ thuộc vào trang
thiết bị vệ sinh và điều kiện khí hậu khu vực. Đối với nông thôn, tiêu chuẩn nƣớc
sạch cho sinh hoạt đƣợc chọn từ 50 đến 100L/ngày đêm (Trần Đức Hạ, 2002).
b2. Thành phần và tính chất nƣớc thải
Nƣớc thải là hệ đa phân tán thô bao gồm nƣớc và các chất bẩn. Các chất bẩn trong
nƣớc thải sinh hoạt có nguồn gốc từ hoạt động của con ngƣời. Các chất bẩn này với
thành phần hữu cơ hay vô cơ, tồn tại dƣới dạng cặn lắng, các chất lắng không lắng
đƣợc và các chất hòa tan (Trần Đức Hạ, 2002).
Nồng độ các chất bẩn trong nƣớc thải sinh hoạt đô thị phụ thuộc vào đặc điểm hệ
thống thoát nƣớc, chế độ và tiêu chuẩn thải nƣớc.

Bảng 2.3 Khối lƣợng chất bẩn có trong nƣớc thải sinh hoạt, g/ngày đêm
Thành phần

Cặn lắng

Chất rắn không tan

Chất hòa tan

Tổng cộng

Hữu cơ

30

10

50

90

Vô cơ

10

5

75

90

Tổng cộng

40

15

125

180

r n ứ

ạ

Theo Trần Đức Hạ (2002), để tính toán thiết kế các công trình xử lý, ngƣời ta xem
xét các thành phần sau đây của nƣớc thải sinh hoạt:
- Các chất rắn (chủ yếu là các chất rắn lơ lửng)
- Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất phân hủy sinh học)
- Các chất dinh dƣỡng (các hợp chất của ni-tơ và phốt-pho)
- Các VSV gây bệnh.

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

4


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Bảng 2.4 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ
Cao

Trung bình

Thấp

BOD5

mg/L

400

220

110

COD

mg/L

1000

500

250

Đạm hữu cơ

35

15

8

Đạm amon

50

25

12

Đạm tổng số

85

40

20

Lân tổng số

15

8

4

Tổng số chất rắn

mg/L

1200

720

350

Chất rắn lơ lửng

mg/L

350

220

100

(Metcalf & Eddy, 1991)
2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI
Dựa vào bản chất của phƣơng pháp xử lý nƣớc thải, ngƣời ta có thể chia chúng
thành phƣơng pháp lý học, hóa học và sinh học. Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh
thƣờng hợp đủ ba thành phần kể trên. Tuy nhiên, tùy theo tính chất của nƣớc thải,

mức độ tài chính và yêu cầu xử lý mà ngƣời ta chọn phƣơng pháp xử lý thích hợp
(Lê Hoàng Việt, 2000).
Trong đó, phƣơng pháp sinh học là phƣơng pháp xử lý thứ cấp đƣợc tiến hành sau
giai đoạn xử lý lý học, phƣơng pháp này chủ yếu dựa vào hoạt động phân hủy các
chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí hay yếm khí. Các quá trình sinh
học có thể diễn ra trong các khu vực tự nhiên hoặc các bể đƣợc thiết kế và xây dựng
để phục vụ cho việc xử lý nƣớc thải (Mitsch & Gosselink, 2000; Trần Đức Hạ,
2002).
2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG AO TẢO THÂM CANH
2.3.1 Khả năng xử lý nƣớc thải của tảo
Các nghiên cứu về việc sử dụng tảo để xử lý nƣớc thải bậc ba bắt đầu sớm nhất vào
năm 1970. Với mục đích ban đầu là xử lý nƣớc thải thứ cấp để ngăn chặn hiện
tƣợng phú dƣỡng (McGriff & McKinney, 1972). Theo Tam & Wong (1989) đã
quan sát thấy rằng việc sử dụng các hệ thống tảo để loại bỏ các chất dinh dƣỡng từ
nƣớc thải sinh hoạt hiệu quả và kinh tế hơn quá trình xử lý nƣớc thải bậc ba. Theo
Lodi et al. (2003) nuôi sinh khối tảo là một trong các biện pháp khả thi để loại bỏ
các chất dinh dƣỡng vô cơ và chuyển hóa chúng thành dạng sinh khối có ích.
Theo Lê Hoàng Việt (2005) tảo có tốc độ sinh trƣởng nhanh, chịu đựng đƣợc các
thay đổi của môi trƣờng, có khả năng phát triển trong nƣớc thải, có giá trị dinh

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

5


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

dƣỡng và hàm lƣợng protein cao, do đó ngƣời ta đã lợi dụng các đặc điểm này của

tảo để:
- Xử lý nƣớc thải và tái sử dụng chất dinh dƣỡng. Các hoạt động sinh học trong các
ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dƣỡng của nƣớc thải chuyển đổi thành
các chất dinh dƣỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các loại
nƣớc thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể đƣợc xử lý bằng hệ thống ao
tảo.
- Biến năng lƣợng mặt trời sang năng lƣợng trong các cơ thể sinh vật. Tảo dùng
năng lƣợng mặt trời để quang hợp tạo nên đƣờng, tinh bột... Do đó việc sử dụng tảo
để xử lý nƣớc thải đƣợc coi là một phƣơng pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lƣợng
mặt trời thành năng lƣợng của cơ thể sống.
-Tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nƣớc thải bằng cách nuôi tảo các
mầm bệnh có trong nƣớc thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:
 Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hƣởng của quá trình quang hợp
 Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
 Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)
2.3.2 Cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nƣớc thải
Theo Lê Hoàng Việt & Võ Nguyễn Châu Ngân (2014) ở các hệ thống tự nhiên tảo
sẽ cùng với vi khuẩn tạo thành hệ cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn, trong đó vi khuẩn
sử dụng ô-xy cung cấp của tảo để phân huỷ chất hữu cơ, tảo sử dụng các hợp chất
từ quá trình phân huỷ của vi khuẩn để quang hợp tạo thành tế bào tảo mới và giải
phóng ô-xy cho vi khuẩn sử dụng. Vào ban ngày tảo quang hợp để tạo ô-xy làm
hàm lƣợng DO của nƣớc thải tăng lên, vào ban đêm tảo hô hấp chúng sẽ làm DO
của nƣớc thải giảm thấp.
Chất thải
hữu cơ

Quang hợp
của tảo

Oxy hoá bởi

vi khuẩn

Cá thể vi
khuẩn mới

Các cá thể
tảo mơi

Oxy hoà tan

CO2+H2O+NH4
Chlorophyll

Năng lƣợng
mặt trời

Hình 2.1 Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nƣớc thải
(Oswald và Gotaas, 1955; trích dẫn bởi Chongrak, 1989)

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

6


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

2.3.3 Các yếu tố cần thiết cho xử lý nƣớc thải bằng tảo
a) Ánh sáng

Cũng nhƣ các loài thực vật khác, tảo cũng cần ánh sáng cho quá trình quang tổng
hợp vật chất hữu cơ từ carbondioxide. Cƣờng độ ánh sáng thích hợp thay đổi rất lớn
tùy theo điều kiện nuôi. Nuôi trong bình thủy tinh, dung tích nhỏ cần cƣờng độ ánh
sáng khoảng 1.000 lux, với bể nuôi lớn cƣờng độ ánh sáng cũng lớn khoảng 5.000 –
10.000 lux. Sử dụng ánh sáng nhân tạo thì thời gian chiếu sáng ít nhất 18 giờ/ngày.
Nuôi tảo Chlorella trong quy trình nƣớc xanh cải tiến bằng cá rô phi, cƣờng độ ánh
sáng cần khoảng 4.000–30.000 lux (Nguyễn Thanh Phƣơng và ctv, 2003).
b) pH
Hầu hết các loài tảo nuôi có thể sống trong khoảng pH = 7 – 9, đối với tảo Chlorella
pH thích hợp từ 6 – 8,5. Nếu pH thay đổi lớn có thể làm cho tảo bị tàn lụi (Nguyễn
Thanh Phƣơng và ctv, 2003).
c) Nhiệt độ
Mỗi loài tảo có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau. Nhƣng nhìn chung nhiệt độ
tối ƣu để nuôi tảo dao động trong khoảng 23 – 300C tùy theo loài (Trƣơng Sĩ Kỳ,
2004). Tuy nhiên, nhiệt độ thích hợp cho tảo Chlorella thích hợp là 25 – 350C
nhƣng có thể chịu đựng nhiệt độ 370 C (Liao et al., 1983).
d) Dinh dƣỡng
Ni-tơ và phốt-pho là các chất dinh dƣỡng chính cần cho sự phát triển của tảo
(Becker , 2004) và tỷ lệ N:P thƣờng đƣợc đề nghị là 6:1 (Valero, 1981).
Theo Lê Hoàng Việt & Võ Nguyễn Châu Ngân (2014) a-môn là nguồn đạm chính
cho tảo tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp. Phốt-pho,
Man-gan và ka-li cũng là các dƣỡng chất ảnh hƣởng đến sự phát triển của tảo. Tỉ lệ
P, Mg và K trong các tế bào tảo là 1,5 : 1 : 0,5.
e) Độ sâu của ao tảo
Theo Lê Hoàng Việt & Võ Nguyễn Châu Ngân (2014) độ sâu của ao tảo đƣợc lựa
chọn trên cơ sở tối ƣu hóa khả năng của nguồn sáng trong quá trình tổng hợp của
tảo. Theo các cơ sở lý thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 12,5 cm. Nhƣng
những thí nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ƣu nằm trong khoảng 20 - 25
cm. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20cm (và nằm
trong khoảng 40-50 cm) để tạo thời gian lƣu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp và

trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng.
f) Thời gian lƣu tồn của nƣớc thải trong ao (HRT):
Theo Lê Hoàng Việt & Võ Nguyễn Châu Ngân (2014) thời gian lƣu tồn của nƣớc
thải tối ƣu là thời gian cần thiết để các chất dinh dƣỡng trong nƣớc thải chuyển đổi
thành chất dinh dƣỡng trong tế bào tảo. Thƣờng thì ngƣời ta chọn thời gian lƣu tồn
của nƣớc thải trong các ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày.

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

7


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

g)Lƣợng BOD nạp cho ao tảo
Lƣợng BOD nạp cho ao tảo ảnh hƣởng đến năng suất tảo vì nếu lƣợng BOD nạp
quá cao môi trƣờng trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hƣởng đến quá trình cộng
sinh của tảo và vi khuẩn. Một số thí nghiệm ở Thái Lan cho thấy trong điều kiện
nhiệt đới độ sâu của ao tảo là 0,35 m, HRT là 1,5 ngày và lƣợng BOD nạp là 336
kg/(ha/ngày) là tối ƣu cho các ao tảo và năng suất tảo đạt đƣợc là 390 kg /(ha/ngày).
h) Khuấy trộn và hoàn lƣu
Theo Lê Hoàng Việt & Võ Nguyễn Châu Ngân (2014) quá trình khuấy trộn trong
các ao tảo rất cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo
điều kiện cho các dinh dƣỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong
các ao tảo lớn khuấy trộn còn ngăn đƣợc quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo
và yếm khí ở đáy ao tảo. Nhƣng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho
các cặn lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo. Moraine
et al. (1979) cho rằng tốc độ dòng chảy trong ao tảo chỉ nên ở khoảng 5 cm/s. Hoàn

lƣu giúp cho ao tảo giữ lại đƣợc các tế bào vi khuẩn và tảo còn hoạt động; giúp cho
quá trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản ứng trong ao tảo.
2.3.4 Một số hình thức nuôi tảo
Theo John R. Benemann (2009) có nhiều phƣơng cách để nuôi tảo nhƣ hệ thống
hở, kín, nuôi trong ao, bình, túi... diện tích nuôi rất đa dạng phụ thuộc vào sự đầu
tƣ, mục đích nuôi và nhiều yếu tố khác. Nuôi với hệ thống mở thì rất dễ bị tạp
nhiễm bởi nhiều tác nhân nhƣ tạp đoàn tảo khác, nấm... Hệ thống kín thì phải chú ý
vấn đề nhiệt độ.
a)Hệ thống kín:
Những hệ thống này đƣợc làm bằng vật liệu trong suốt và thƣờng đƣợc đặt ở ngoài
trời chiếu sáng bởi ánh sáng tự nhiên. Các ống này có đƣơng kính ít hơn 10 cm,
đƣờng kính tối đa ánh sáng mặt trời xâm nhập (Chisti, 2007). Nƣớc đƣợc lƣu thông
qua ống bằng một máy bơm, sau khi tiếp xúc với ánh sáng để quang hợp nƣớc tảo
trở lại một hồ chứa. Theo Chisti (2007) năng suất sinh khối của hệ thống ống kín có
thể lớn hơn 13 lần so với một ao hở truyền thống.Tuy nhiên, hệ thống kín kèm theo
cũng có một số nhƣợc điểm: hệ thống kín đắt hơn ao hở và khó khăn để mở rộng
quy mô ,đôi khi cần chiếu sáng nhân tạo, làm tăng chi phí sản xuất (ZhiyouWen,
2009)

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

8


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Hình 2.2 Một số hình ảnh hệ thống nuôi tảo kín
(Zhiyou Wen, 2009)

b) Hệ thống ao hở
Theo ZhiyouWen (2009) ao nuôi tảo hở là các hệ thống lâu đời nhất và đơn giản
nhất để nuôi đại trà tảo. Tảo ở các ao hở đƣợc nuôi trong điều kiện giống với môi
trƣờng tự nhiên. Việc xây dựng và vận hành ao hở ít tốn chi phí. Các ao đƣợc thiết
kế có cánh quạt nhằm lƣu thông và pha trộn các chất dinh dƣỡng vào ao tảo. Các
ao tảo thƣờng đƣợc làm từ bê tông, hoặc chỉ đơn giản là đào vào đất và lót bằng
nhựa.
Khối lƣợng tảo nuôi trồng ở các ao hở gặp một số khó khăn nhất định. Một trong
những vấn đề chính là duy trì nuôi cấy các loài tảo nguồn giống nhƣ là sự nuôi cấy
quần thể tảo đơn dòng (Azov et al., 1980).

Hình 2.3 Ao nuôi tảo hở
(Zhiyou Wen, 2009)

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

9


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

2.3.5 Một số nghiên cứu xử lý nƣớc thải bằng tảo
a) Ngoài nƣớc
Tại Trung Quốc năm 2009, nghiên cứu của trƣờng Đại học Nanchang cũng đã
chứng minh đƣợc khả năng xử lý nƣớc thải đô thị rất hiệu quả của loài tảo Chlorella
(Liang Wang et al., 2009).
Năm 2010, các nhà nghiên cứu của Thụy Điển cũng chỉ ra các loài vi tảo có hiệu
quả loại bỏ rất tốt ni-tơ và phốt-pho có trong nƣớc thải trong các tháng của mùa hè,

hiệu suất xử lý ni-tơ đạt 60 - 80% và phốt-pho đạt từ 60 – 100% (Larsdotter et al.,
2010).
Một nghiên cứu của Narkthon (1996) về hiệu quả loại bỏ nitơ và phốt-pho từ nƣớc
thải lợn bằng tảo Chlorelle vulgaris xử lý đƣợc 77-86 % nitơ và 53-75 % phốt-pho
với thời gian lƣu giữ trong 8 ngày.
Một số thí nghiệm đã đƣợc tiến hành để kiểm tra sự chuyển hóa TN và TP ra khỏi
môi trƣờng nƣớc thải bằng tảo Chlorella nhƣ của Luz Estela Gozález (1997) là
ngƣời đã phát hiện ra rằng tảo Chlorella vulgaris và Scenedesmus dimorphus hấp
thu 95% NH4+ và 50% TP trong nƣớc thải. Tảo đƣợc nuôi trong các ống hình trụ
và trong bình tam giác, nghiên cứu cho thấy trong giai đoạn đầu thí nghiệm tảo
Scenedesmus có hiệu quả hơn trong loại bỏ dinh dƣỡng nhƣng ở cuối kỳ thí
nghiệm thì tƣơng tự nhau. Thí nghiệm này cho thấy có thể dùng các vi tảo này để
xử lý nƣớc thải trên các dòng sông ở Colombia.
Sirance Sreesai & Preeda Pakpain (2007) đã nghiên cứu khả năng loại bỏ dinh
dƣỡng ra khỏi nƣớc thải của tảo Chlorella vulgaris, đƣợc đo lƣờng bằng hàm
lƣợng TKN và TP. Sự loại bỏ dinh dƣỡng cao nhất ở nghiệm thức nuôi tự nhiên và
lƣợng TKN và TP đƣợc loại bỏ khỏi môi trƣờng nƣớc lần lƣợc là 88% TKN và
68% TP.
b) Trong nƣớc
Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải của tảo Spirulina platensis của Dƣơng Thị
Hoàng Oanh & ctv (2011). Tảo Spirulina platensis đƣợc nghiên cứu xử lý nƣớc thải
từ ao cá tra, nƣớc thải từ hầm ủ biogas và nƣớc thải sinh hoạt. Trong đó làm giảm
các yếu tố dinh dƣỡng trong nƣớc thải sinh hoạt một cách có hiệu quả nhất, hàm
lƣợng NO3- giảm 76,1%, PO43- giảm 98,1%, COD giảm 72,5%.
Đề tài nghiên cứu ứng dụng của Chlorella sp. và Daphnia sp. trong lọc chất thải
hữu cơ trong nƣớc thải chăn nuôi lợn của Võ Thị Kiều Thanh & ctv (2012) sau xử
lý cho kết quả sau khi nuôi tảo 9 ngày, hàm lƣợng COD trong nƣớc thải chăn nuôi
lợn giảm từ 65,8-88,2%; BOD5 giảm từ 61,4-84%; ni-tơ tổng số giảm 87,4-90,18%
và đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam.
2.3.6 Hệ thống thâm canh tảo

Hệ thống thâm canh tảo là một ao chia ra làm nhiều rãnh dài có trang bị hệ thống
sục khí và khuấy trộn. Nó có tỉ lệ diện tích/thể tích lớn, độ sâu chỉ từ 0,2 - 0,6m để
cho ánh sáng có thể khuếch tán tới đáy ao. Hệ thống này có thể đƣợc nạp nƣớc thải
Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

10


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

liên tục trong vòng 12 tiếng đồng hồ (khoảng thời gian có ánh sáng mặt trời). Nƣớc
chảy ra từ hệ thống này chứa hàm lƣợng tảo cao đƣợc đƣa vào một hệ thống tách
tảo. Nƣớc thải sau khi xử lý và tách tảo thƣờng đạt đƣợc các chỉ tiêu nhƣ BOD5
20 mg/L và DO là 0,5 mg/L. Thời gian lƣu tồn tối thiểu của nƣớc thải trong hệ
thống nên lớn hơn 1,8 ngày vì đây là tuổi thọ tối thiểu của một thế hệ tảo trong hệ
thống. Thời gian lƣu tối đa của nƣớc thải trong hệ thống phải nhỏ hơn 8 ngày vì nếu
HRT quá 8 ngày thì hệ thống sẽ hoạt động dƣới tải (thiếu chất dinh dƣỡng), đƣa đến
năng suất tảo thấp (Lê Hoàng Việt, 2005).
Theo Lê Hoàng Việt (2005) mặc dầu, các nhân tố chính ảnh hƣởng đến hệ thống
nuôi tảo thâm canh là cƣờng độ ánh sáng và nhiệt độ, nhƣng thông số kỹ thuật
dùng để điều chỉnh môi trƣờng tối ƣu cho hệ thống là kích thƣớc của ao (mà chủ
yếu là diện tích và độ sâu). Thông số này dùng để thiết kế HRT của ao tảo theo 3
phƣơng pháp sau:
- Thời gian lƣu tồn cố định (thích hợp cho khu vực nhiệt đới vì trong điều kiện khí
hậu nhiệt đới: bức xạ mặt trời và nhiệt độ biến động rất ít). Phƣơng pháp này giúp
cho việc tiết kiệm diện tích.
- Thời gian lƣu tồn hoặc độ sâu của ao thay đổi (thích hợp cho khu vực ôn đới). Vào
mùa hè, nhiệt độ cao thì thời gian lƣu tồn và độ sâu của ao nhỏ hơn vào mùa đông.

Phƣơng pháp này đòi hỏi diện tích hơn phƣơng pháp một 25%.
- Thời gian lƣu tồn thay đổi bằng cách sử dụng ao làm đồng thời 2 nhiệm vụ: xử lý
nƣớc thải vào mùa đông, nuôi cá vào mùa hè.

Hình 2.4 Ao thâm canh tảo
(Polprasert, 1989)
2.3.7 Loài tảo đƣợc nghiên cứu trong đề tài
Theo Lau et al. (1996) có nhiều loài tảo khác nhau đƣợc sử dụng cho xử lý nƣớc
thải thƣờng là các loài Chlorella (Lớp Tảo lục). Loài Chlorella có thể loại bỏ các
hợp chất khác nhau phốt-pho và ni-tơ, kim loại nặng và dƣ lƣợng độc hại từ nƣớc
thải (Gonzalez et al., 1997, Brady et al., 1994)
Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

11


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

Theo Liang Wang et al. (2009) tảo Chlorella loài đã đƣợc áp dụng rộng rãi cho xử
lý nƣớc thải đã có khả năng đã đƣợc chứng minh loại bỏ ni-tơ, phốt-pho, và nhu
cầu ô-xy hóa học (COD) với thời gian lƣu khác nhau, từ 10h đến 42 ngày, có hoặc
không trộn với vi khuẩn.
Hình thái cấu tạo:
Chlorella là loại tảo đơn bào, không có tiêm mao, không có khả năng di động chủ
động. Tế bào có dạng hình cầu hoặc hình oval. Kích cỡ tế bào từ 3 -5µm, hay ngay
cả 2 - 4µm tùy loài, tùy điều kiện môi trƣờng và giai đoạn phát triển. Màng tế bào
có vách xenlulôzơ bao bọc, chịu đƣợc những tác động cơ học nhẹ. Sự thay đổi
của các điều kiện môi trƣờng nhƣ ánh sáng, nhiệt độ, thành phần các chất hóa

học trong môi trƣờng sẽ ảnh hƣởng đến hình thái và chất lƣợng của tế bào tảo (Trần
Văn Vĩ, 1995).
Sinh sản:
Theo Trần Văn Vĩ (1995) tảo Chlorella sinh sản rất nhanh, trong 3 giờ tảo lục nƣớc
ngọt có khả năng tăng gấp đôi mật độ. Tảo Chlorella không có sự sinh sản hữu
tính. Quá trình sinh sản đƣợc tiến hành nhờ tạo nên trong cơ thể mẹ các tự bào tử.
Tùy theo loài tảo và điều kiện môi trƣờng mà số lƣợng các tự bào tử có thể là 2,
4,8, 16, 32 (thậm chí có trƣờng hợp tạo ra 64 tự bào tử) sau khi kết thúc sự phân
chia, tự bào tử tách khỏi cơ thể mẹ bằng cách phá hoại màng tế bào mẹ. Các tế bào
trẻ này lớn lên và phát triển đến giai đoạn chín sinh dục, toàn bộ chu trình lập lại
từ đầu.
2.3.8 Thu hoạch tảo
Theo Lê Hoàng Việt & Võ Nguyễn Châu Ngân (2014) thông thƣờng ngƣời ta kết
hợp việc xử lý nƣớc thải và sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong
nƣớc thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch (do kích thƣớc rất nhỏ), đa số có thành tế
bào dày do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thƣờng bị nhiễm bẩn bởi kim loại
nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nƣớc thải. Tảo có thể đƣợc thu
hoạch bằng lƣới hoặc giấy lƣợc, bằng cách tạo bông cặn hoặc tách nổi, thu hoạch
sinh học bằng các loài cá ăn thực vật và động vật không xƣơng sống ăn tảo.

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

12


Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN

NGHIÊN CỨU
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN
Đề tài đƣợc tiến hành từ tháng 8/2014 đến tháng 12/2014. Các thí nghiệm về ao
thâm canh tảo đƣợc tiến hành tại phòng công trình Xử lý Nƣớc thuộc Bộ môn Kỹ
thuật Môi trƣờng – Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên Thiên nhiên – Trƣờng Đại học
Cần Thơ. Mẫu nƣớc đầu vào và đầu ra của đề tài đƣợc phân tích tại Trung tâm Kỹ
thuật Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng, số 45 đƣờng 3/2 quận Ninh Kiều TP. Cần
Thơ.
3.2 ĐỐI TƢỢNG
Nƣớc thải:
Nƣớc thải đƣợc lấy tại miệng cống xả nƣớc thải của hẻm 124 đƣờng 3/2, phƣờng
Xuân Khánh, quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ. Vị trí lấy mẫu đƣợc trình bày ở Hình
3.1:

Hình 3.1 Vị trí lấy nƣớc thải
Giống tảo
Giống tảo đƣợc sử dụng trong đề tài là tảo Chlorella sp. đƣợc lấy từ phòng thí
nghiệm Bộ môn Khoa học Môi Trƣờng – Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên Thiên
nhiên – Trƣờng Đại học Cần Thơ. Tảo Chlorella sp. ban đầu đƣợc cho vào ao thâm
canh tảo để thành quần thể tảo trội. Theo Azov et al. (1980) tảo nuôi trồng ở các bể
chứa mở gặp một số khó khăn nhất định. Một trong những vấn đề chính là duy trì
nuôi cấy các loài tảo nguồn giống nhƣ là sự nuôi cấy quần thể tảo thuần. Vì vậy đề
tài tạo điều kiện thích hợp để tảo Chlorella sp. phát triển thành quẩn thể trội, ao tảo
thâm canh có thể lẫn với một số loại tảo khác.

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

13

Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng ao thâm canh tảo

CBHD: Th.s Lê Hoàng Việt

3.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài đƣợc nghiên cứu qui trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt trên mô hình phòng thí
nghiệm, ứng dụng mô hình ao tảo thâm canh.
3.4 CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH ĐỀ TÀI
3.4.1 Chế tạo mô hình

400

600

Thành ngoài và đáy mô hình ao tảo đƣợc chế tạo từ vật liệu kính, dày 8mm, các tấm
kính tạo rãnh trong mô hình có chiều dày 5mm. Mô hình ao tảo có kích thƣớc dài x
rộng x cao là 0,83m x 0,6m x 0,4m ( mực nƣớc công tác là 0,3m). Mô hình ao tảo
có 6 ngăn mỗi ngăn rộng 0,1m, đƣợc thiết kế để nƣớc thải chảy theo 1 chiều nhất
định. Ngoài ra còn chế tạo máy khuấy chạy bằng mô-tơ dùng điện một chiều 12v.

830

Mặt cắt B-B

400

Mặt bằng

600

830

Mặt cắt A-A
Hình 3.2 Kích thƣớc mô hình ao thâm canh tảo

Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV 1110840

14