Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K – Đại học Thái Nguyên bằng phương pháp sục khí có giá thể di động.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------

DƢƠNG THỊ XUÂN KIÊN
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT KHU KÝ TÚC XÁ K –
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP SỤC KHÍ CÓ GIÁ THỂ
DI ĐỘNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Khoa học môi trƣờng

Khoa

: Môi trƣờng

Khóa học

: 2011 – 2015

Thái Nguyên - 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------

DƢƠNG THỊ XUÂN KIÊN
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT KHU KÝ TÚC XÁ K –
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP SỤC KHÍ CÓ GIÁ THỂ
DI ĐỘNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

:

Chính quy

Chuyên ngành

:

Khoa học môi trƣờng

Khoa

:

Môi trƣờng

Khóa học

:

2011 – 2015

Giảng viên hƣớng dẫn

:

TS Dƣ Ngọc Thành

Thái Nguyên - 2015


i

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp vừa qua, em đã nhận được rất
nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của các thầy cô, gia
đình và bạn bè.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo TS. Dư
Ngọc Thành, người đã tận tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập và
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Môi
trường nói riêng và các thầy cô trong trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
nói chung đã tận tình giảng dạy nhiều kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt 4
năm học tập và thời gian làm tốt nghiệp vừa qua.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người thân những
người đã luôn theo sát và động viên tôi trong suốt quá trình theo học vào tạo

mọi điều kiện để tôi hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Dƣơng Thị Xuân Kiên


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang
Bảng 2.1: Các phương pháp xử lý cơ bản nước thải ....................................... 13
Bảng 2.2 : Một số giá thể trong bể .................................................................. 21
Bảng 3.1: Công thức chạy mô hình................................................................. 28
Bảng 4.1: Tổng hợp nước tiêu thụ và nước thải sinh hoạt cụ thể tại khu ký túc
xá K (1 năm học = 10 tháng)........................................................................... 32
Bảng 4.2: Các thành phần ô nhiễm chính có trong nước thải ký túc xá K ..... 33
Bảng 4.3 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với BOD5................................... 34
Bảng 4.4 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với COD .................................... 36
Bảng 4.5 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với NO3- .................................... 37
Bảng 4.6 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với PO43- .................................... 40
Bảng4.7: Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 4 giờ ............... 42
Bảng 4.8: Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 6 giờ .............. 44
Bảng 4.9: Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 8 giờ .............. 46


iii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang
Hình 2.1 : Aerobic ........................................................................................... 20
Hình 2.2: Annoxic reactor ............................................................................... 20
Hình 3.1 : Sơ đồ bố trí mô hình ...................................................................... 27
Hình 4.1: Kết quả phân tích nước thải sinh hoạt khu KTX K ........................ 33
Hình 4.2 : Kết quả xử lý của mô hình đối với BOD5 ...................................... 34
Hình 4.3 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với BOD5 ................................... 35
Hình 4.4 : Kết quả xử lý của mô hình đối với COD ....................................... 36
Hình 4.5 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với COD .................................... 36
Hình 4.6 : Kết quả xử lý của mô hình đối với NO3-........................................ 38
Hình 4.7 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với NO3- ..................................... 38
Hình 4.8 : Kết quả xử lý của mô hình đối với PO43- ....................................... 40
Hình 4.9 : Hiệu suất xử lý của mô hình đối với PO43- .................................... 40
Hình 4.10: Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 4 giờ ............ 42
Hình 4.11 : Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 4 giờ ......... 42
Hình 4.12: Kết quả xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 6 giờ ............ 44
Hình 4.13 : Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 6 giờ ......... 44
Hình 4.15 : Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình sau 8 giờ ......... 46
Hình 4.16: Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt khi ký túc xá K –
Đại học Thái Nguyên ...................................................................................... 48


iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá

BTNMT

Bộ Tài Nguyên Môi trường

BTY

Bộ y tế

COD

Nhu cầu oxy hóa học

CT

Chỉ thị

DO

Oxi hòa tan

DS

Chất rắn hòa tan

GS

Giáo sư

KTX

Ký túc xá

NXB

Nhà xuất bản

PE

Polyrtylen

PGS

Phó giáo sư

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SS

Chất lắng lơ lửng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

TS

Chất rắn tổng số

TTLT

Thông tư liên tịch

UV

Tia tử ngoại

VS

Chất bay hơi

VSV

Vi sinh vật

WHO

Tổ chức Y tế Thế giới


v

MỤC LỤC

Trang
PHẦN 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................ 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................... 2
1.3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................... 2
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIÊU ............................................................... 3
2.1. Cơ sở khoa học ........................................................................................... 3
2.1.1. Cơ sở lý luận ........................................................................................... 3
2.1.2. Cơ Sở pháp lý .......................................................................................... 9
2.2. Cơ sở thực tiễn ......................................................................................... 11
2.2.1. Hiện trạng ô nhiễm nước thải trên thế giới ........................................... 11
2.2.2. Hiện trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt ở Việt Nam ............................ 11
2.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ......................................... 13
2.3. Tổng quan về phương pháp sục khí kết hợp với giá thể di động ............. 19
2.3.1. Giới thiệu phương pháp sục khí kết hợp với giá thể di động................ 19
2.3.2. Giá thể di động ...................................................................................... 20
2.3.3. Lớp màng biofilm.................................................................................. 22
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng phương pháp sục khí
kết hợp giá thể di động .................................................................................... 24
2.3.5. Ưu và nhược điểm của phương pháp sục khí kết hợp với giá thể di động
......................................................................................................................... 24
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 26
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 26


vi

3.2. Thời gian, địa điểm nghiên cứu ............................................................... 26
3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 26
3.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 26
3.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu ............................................................... 26
3.4.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa ............................................... 27
3.4.3. Pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................... 27
3.4.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu ............................................... 29
3.4.5. Phương pháp xử lý số liệu..................................................................... 29
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 30
4.1. Tổng quan về Đại học Thái nguyên ......................................................... 30
4.2. Hiện trạng nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K – Đại học Thái Nguyên 32
4.2.1. Về số lượng ........................................................................................... 32
4.2.2. Về chất lượng ........................................................................................ 33
4.3. Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K bằng phương pháp
sục khí có giá thể di động................................................................................ 34
4.3.1. Hiệu suất xử lý của mô hình đối với từng chỉ tiêu. ............................... 34
4.3.2. Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình theo thời gian .......... 41
4.4. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt khu KTX K ...................... 47
4.1.1. Quy trình công nghệ. ............................................................................. 47
4.4.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ......................................................... 49
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 51
5.1. Kết luận .................................................................................................... 51
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 51
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 52


1

PHẦN 1

MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Vẫn đề ô nhiễm môi trường do nước sinh hoạt đã và đang trở thành một
vấn đề bức xúc của xã hội. Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải
như nồng độ các chất hữu cơ, các hợp chất nito, phốt pho và coliform thường
ở mức cao hoặc rất cao. Tuy nhiên, hiện nay nước thải sinh hoạt mới chỉ được
sử lý sơ bộ hoặc không xử lý rồi xả môi trường tiếp nhận, vì vậy, có thể nói
nó đã góp phần làm suy giảm chất lượng môi trường ngày một nghiêm trọng
hơn đặc biệt là tại các thành phố lớn, khu đô thị, các trung tâm thương mại…
nơi tập trung đông dân cư.
Phương pháp truyền thống để xử lý nước thải sinh hoạt là bể phốt kết
hợp với xử lý bằng bùn hoạt tính (Aeroten truyền thống). Tuy nhiên, công
nghệ trên cần thời gian lưu trong hệ thống đủ lâu để có thời gian xử lý triệt để
nito, phốt pho. Thời gian lưu lớn sẽ làm tăng chi phí đầu tư xây dựng, tiêu tón
năng lượng lớn (cho hệ thống khuấy trộn, thổi khí,…) dẫn đến giá thành xử lý
cao không phù hợp với điều kiện kinh tế tại hầu hết các thành phố và khu đô
thị của Việt Nam.
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt: phương pháp cơ học,
phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học,… Hiện
nay, kỹ thuật màng sinh học giá thể di động là công nghệ đem lại hiệu quả cao
về mặt kinh tế, không để lại nhiều ảnh hưởng tới môi trường, phù hợp và dễ
dàng áp dụng trong thực tế. Trong một phạm vi nhất định, phuong pháp này
không cần dùng hóa chất mà dùng hệ vi sinh vật có sẵn trong nước thải để
phân hủy chất bẩn.
Chính vì lý do trên, để góp phần nghiên cứu các giải pháp công nghệ
nhằm làm sạch nước ô nhiễm và có thể tái sử dụng được, bảo vệ nguồn nước


2

tiếp nhân, nhất là bảo vệ chất lượng nước các thủy vực gần ký túc, tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá
K – Đại học Thái Nguyên bằng phương pháp sục khí có giá thể di động”.
1.2. Mục tiêu đề tài
- Đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K – Đại học
Thái Nguyên.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sục khí
có với giá thể di động.
- Đề xuất biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt cho khu ký túc xá K – Đại
học Nông lâm Thái Nguyên.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học

Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu quy trình xử lý nước thải sinh hoạt.
Từ đó góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước
ngày càng trong sạch hơn.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài được nghiên cứu và bổ sung để pháp triển cho vấn đề thu gom và
xử lý nước thải sinh hoạt.
Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước.


3

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIÊU

2.1. Cơ sở khoa học

2.1.1. Cơ sở lý luận

2.1.1.1. Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước đã bị ô nhiễm do bị thay đổi về thành phần
trong quá trình tuần hoàn của thủy quyển và qua sử dụng của con người.
Nước thải sinh hoạt là nước thải được thải ra từ các hộ gia đình, các khu
chung cư, khu thương mại, cơ quan, bệnh viện, trường hợp và các khu ký túc
xá… Thông thường nước thải hộ gia đình được chia làm hai loại chính là
nước đen và nước xám. Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn
các chất ô nhiễm, chủ yếu là các chất hữu cơ, các vi sinh vật và cặn lơ lửng.
Nước xám là nước phát ra từ quá trình rửa, tắm, giặt với các thành phần ô
nhiễm không đáng kể.
Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là chúng có hàm lượng lớn các chất
hữu cơ dễ bị phân hủy (hydratcacbon, chất béo, protein) các chất vô cơ dinh
hưỡng (photpho, nito), trứng giun, sán, cùng các vi sinh vật (cả vi sinh vật gây
bệnh) chủ yếu là vi khuẩn… tùy từng vùng, từng nơi mà hàm lượng chất ô
nhiễm khác nhau, vì nó phụ thuộc vào điều kiện của vùng, chất lượng bữa ăn,
lượng nước sử dụng và các công trình tiếp nhận nước thải.
Ở nước ta lượng nước thải phát sinh trung bình trên 1 đầu người 100 –
150 lit/người/ngày. Ở các nước phát triển có thể lên tới 400 lit/người/ngày [2].
2.1.1.2. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
Thành phần và tính chất của nước thải phụ thuộc rất nhiều vào nhuồn
nước thải, ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều cũng phụ thuộc ở loại hình
sinh hoạt.
Hiện nay, người ta có 2 cách để tính mước tạo ra nước thải sinh hoạt:


4

- Cách thứ nhất quy ra lượng chất thải tổng số, chất thải hữu cơ và vô cơ

cho một người trong một ngày tính chi tiết hơn thông quá tính thông.
- Cách thứ 2 tính được chi tiết hơn thông qua thông số cơ bản trong
đánh giá chất lượng nước.
Nước thải sinh hoạt chiếm 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt.
Nước thải sinh hoạt thường chứa các tập chất khác nhau. Các thành phần này
bao gồm: 52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ. Ngoài ra nước thải sinh hoạt
thường chứa nhiều loài sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Phần lớn
các loài sinh vật có nước thải là các virut, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây
bệnh lỵ, vi khuẩn gây bệnh thương hàn…
Nước thải sinh hoạt thường chứa các thành phần dinh dưỡng cao. Nhiều
trường hợp lượng chất dinh dưỡng này vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh
vật dùng trong xử lý phằng phương pháp sinh học, trong các công trình xử lý
bằng phương pháp sinh học trong các công trình xử lý theo phương pháp sinh
học, người ta cần lượng dinh dưỡng trung bình tính theo tỷ lệ BOD5:N:P là
100:5:1. Các chất hữu cơ có trong nước thải không phải đươc chuyển hóa hết
bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra cùng với bùn lắng.
Như vậy, yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải phải đạt hiệu suất
loại bỏ tối thiểu 90% chất rắn lơ lửng, 96 – 97% COD, BOD và hơn 99% vi
sinh vật có hại [2].
2.1.1.3. Tác hại của nước thải sinh hoạt
Tác hại đến môi trường của nước thải do cách thải do các thành ô nhiễm
tồn tại trong nước thải gây ra.
- COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng
lớn và gây ra thiếu hụt oxi của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ
sinh thái môi trường nước. Nếu ô nhiễm nước quá mức, điều kiện yếm khí có


5

thể hình thành. Trong phân hủy yếm khí sinh các sản phẩm như H2S, NH3,

CH4… làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.
- SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
- Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến
đời sống của thủy sinh vật nước.
- Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền như tiêu chảy, ngộ độc
thức ăn, vàng da,…
- N, P: đây là những nguyên tố đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá
cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển bùng phát của các loại
tảo, làm cho nồng độ oxi trong nước thấp vào ban đêm gây ngạt thở và tử
vong các loài sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxi rất cao do đó
quá trình hô hấp của tảo thải ra).
- Màu: mất mỹ quan.
- Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản sự khuếch tán oxi bề mặt [2].
2.1.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt
* Độ pH
Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước
thải. Chỉ số này cho biết có cần phải trung hòa hay không và tính lượng hóa
chất cần thiết trong quá trình xử lý đông tụ, khử khuẩn… Trị số pH thay đổi
sẽ ảnh hưởng đến quá trình hòa tan, keo tụ, làm tăng hay giảm tốc độ phản
ứng, nó ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật trong nước. pH của
nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý nước thải. Trong
thực tế, các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh hoạc thường
làm việc tốt trong khoảng pH 7 – 7,6. Thường nhóm vi sinh vật phát triển
nhất trong môi trường trung tính pH từ 7 – 8. Các nhóm vi sinh vật khác nhau
có mức giới hạn pH khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi
khoảng pH từ 4,8 – 8,8, còn vi khuẩn nitrat pH từ 6,5 – 9,3. Vi khuẩn lưu


6

huỳnh có thể tồn tại trong môi trường pH từ 1 – 4. Với nước thải sinh hoạt
thường có pH từ 7,2 – 7,6 [7].
* Hàm lƣợng lƣợng các chất rắn
Hàm lượng các chất rắn là một trong những chỉ tiêu vật lý đặc trưng cà
quan trọng nhất của nước thải. Nó bao gồm các chất nổi, chất lơ lửng, keo và
chất hòa tan. Các chất rắn lỏng nước thải bao gồm các chất vô cơ hòa tan hoặc
không hòa tan như đất đá và các dạng huyền phù lơ lửng. Các chất hữu cơ
như xác sinh vật, tảo, động vật phù du…
Chất rắn làm trở ngại cho quá trình lưu chuyển, sử dụng và làm giảm
chất lượng nước.
Hàm lượng chất rắn được xác định qua các chỉ tiêu cụ thể sau:
- Chất rắn tổng số (TS): là trọng lượng khô các chất rắn còn lại trên giấy
lọc khi lọc 1 lít nước thải và sấy khô ở 103oC – 105oC, với trọng lượng không
đổi, đơn vị tính g/l hoặc mg/l.
- Chất hòa tan (DS): là hàm lượng chất rắn hòa tan chính là hiệu số của
tổng chất rắn với huyền phù: DS = TS – SS. Đơn vị tính là mg/l.
- Chất bay hơi (VS): là trọng lượng mất đi khi nung chất huyền phù SS
ở 550oC trong khoảng thời gian xác định. Đơn vị tính là mg/l hoặc phần trăm
của TSS hay SS. Chỉ số này thường biểu thị cho chất hữu cơ có trong nước.
- Chất rắn có thể lắng: số ml phần trăm chất rắn của 1 lít mẫu nước đẫ
lắng xuống đáy sau khoảng một thời gian. Đơn vị tính là ml/l [6].
* Độ cứng
Trong nước có chứa các ion kiềm gây cho nước có độ cứng, nó không
ảnh hưởng đến sức khỏe con người nhưng ảnh hưởng đến quá trình công nghệ
xử lý. Chỉ số này không quan trọng [6].
* Màu
Nước thải thường có màu, thường có màu từ nâu đến đen hay đỏ nâu.


7

Màu của nước tạo ra do:
- Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành.
- Nước có sắt và mangan ở dạng hòa tan.
- Nước có chất thải công nghiệp (crom, lignin, tanin). Màu của nước
thường chia hai dạng:
+ Màu thực: do các chất hòa tan hay các hạt keo.
+ Màu biểu kiến: là màu do các chất lơ lửng tạo nên. Trên thực tế, người ta
xác định mà thực tế của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất không tan [6].
* Mùi
Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thối. Các hợp chất
khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành
dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra mùi khó chịu hơn cả H2S [6].
* Độ đục
Độ đục trong nước là da các hạt rắn vô cơ lơ lửng, các chất hữu cơ
phân rã hay xác động thực vật gây lên. Độ đục làm giảm khả năng truyền dẫn
ánh sáng nước, gây mất cảm quan, giẩm chất lượng nước. Các hạt vật chất lơ
lửng hấp thụ các ion kim loại độc và các chất gây bệnh, gây khó khăn cho quá
trình khử khuẩn [6].
* Nhu cầu oxy hóa hoc (Chemical Oxygen Demand – COD)
COD là lượng oxy câng thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong
nước bao gồm cả vô vơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy
hóa toàn bộ các chất hóa học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần
thiết để oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật.
COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu
cơ nói chung và cùng với thông số BOD5 giúp đánh giá phần ô nhiễm không
phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chon phương pháp phù hợp [8].
* Oxy hòa tan (DO – Disolved Oxygen)

8

Oxy hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất
lượng nước. Nước càng sạch thì chỉ số này càng cao hay lượng oxy hòa tan
càng cao. Đây là chỉ số quan trọng đối với đánh giá vi sinh vật trong nước thải
vì nó ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Chỉ số này phụ
thuộc vào áp suất, nhiệt độ và các đặc tính của nước (nồng độ và thành phần
các chất hòa tan, vi sinh vật, thủy sinh…). Nồng độ oxy hòa tan trong nước
sạch thường dao động từ 6 – 7 mg/l ở nhiệt độ bình thường [8].
* Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Denmad)
Là chất hữu cơ có thể phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Đó chính là các
chất hữu cơ đễ bị phân hủy có trong nước. BOD được biểu thị bằng số gam
hay miligam O2 do vi sinh vật tiêu thụ để oxy hóa chất hữu cơ trong bóng tối
ở điều kiện chuẩn về nhiệt độ và thời gian.
Phương trình: Chất hữu cơ + O2 -> CO2 + H2O + tế bào mới + sẩn phẩm
trung gian. Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào
bản chất của chất hữu cơ, các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước,
cũng như một số chất độc tính ở trong nước. Bình thường 70% nhu cầu oxy
được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày
thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21. Để xác định chỉ số BOD5 người ta lấy 1 mẫu
nhất định cho vào chai sẫm màu, pha loãng bằng thể tích dung dịch pha loãng
(nước cất bổ sung một vài nguyên tố dinh dưỡng N, P, K… bão hòa oxy theo
tỷ lệ tính toán sẵn, sao cho đảm bảo dư lượng oxy hòa tan cho quá trình phân
hủy sinh học), nếu mẫu nước thiếu vi sinh vật có thể thêm một ít nước chứa vi
sinh vật vào. Chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng
phân hủy sinh học ô nhiễm trong nước càng lớn [8].
* Hàm lƣợng Nito tổng số ( T – N)
Nito trong nước thường tồn tại ở các hợp chất protein và các hợp chất
phân hủy: amon, nitrit, nitrat. Chúng có vai trò trong hệ sinh thái nước, trong

9

nước thải luôn cần một lượng Nito thích hợp, mối quan hệ giữa BOD với N
và P có ảnh hưởng đến sự hình thành và khả năng oxy hóa của bùn hoạt tính,
thể hiện qua tỷ lệ BOD5:N:P [1].
* Hàm lƣợng Photpho tổng số (T – P)
Photpho trong nước tồn tại ở dạng H2PO4, HPO42-, PO4-, cacs
polyphosphat như Na3(PO3)6 và phospho hữu cơ. Đây là một trong những
nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước. Trong nước thải người ta xác định
hàm lượng phospho tổng số để xác định tỷ số BOD5:N:P nhằm chọn kỹ thuật
bùn hoạt tính thích hợp cho quá trình xử lý nước thải. Ngoài ra xác lập tỷ số
giữa P và N để đánh giá mức dinh dưỡng có trong nước thải[1].
* Chỉ số LC (Lowesst Observed Effect Concentration)
Chỉ số này cho phép xác định được nồng đọ độc tính trong nước thải
thấp nhất gây tác động ức chế đến vi sinh vật, đồng thời cho biết sơ bộ về độc
tính của nước thải để đề ra biện pháp tiếp theo, xác định các chất gây độc xử
lý, hấp thụ loại bỏ các chất độc [1].
* Chỉ số vi sinh (E.coli)
Theo tiêu chuẩn WHO nguồn nước cấp cho sinh hoạt có chỉ số E.Coli ≤
10 E.Coli/100ml nước, ở Việt Nam chỉ số này là 20 E.Coli/100 ml nước [3].
2.1.2. Cơ Sở pháp lý

- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 ban hành ngày 23/06/2014
được Quốc Hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII kỳ họp
thứ 07 thông qua ngày 23/06/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày
01/01/2015;
- Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012
của Quốc hội nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam;
- Nghị định số 19/2015/NĐ – CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ về

việc quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường.


10

- Nghị định số 117/2007/NĐ – CP ngày 11/07/2007 của Chính phủ về
sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch.
- Nghị định 25/2013/NĐ – CP ngày 29/03/2013 của Chính phủ về phí
bảo vệ môi trường đối với nước thải.
- Nghị định số 80/2014/NĐ – CP ngày 06/08/2014 của Chính phủ về
thoát nước và xử lý nước thải.
- Nghị định 124/2011/NĐ – CP ngày 28/12/2011 của Chính phủ về sửa
đổi, bổ sung một số điều nghị định số 117/2007/NĐ – CP ngày 11/07/2007
của Chính phủ về sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch.
- Quyết định số 09/2005/QĐ –BYT ngày 11/03/2005 của Bộ trưởng Y
tế về việc ban hành tiêu chuẩn ngành: Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch.
- Quyết định số 22/2006/QĐ – BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ Tài
nguyên và Môi trường về bắt buộc áp dụng TCVN về môi trường.
- Thông tư liên tịch số 63/2013/TTLT – BTC – BTNMT này
25/05/2013 hướng dẫn thực hiện nghị định số 25/2013/NĐ – CP ngày
29/03/2013 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải.
- Thông tư 04/2015/TT – BXD ngày 03/04/2015 hướng dẫn thi hành
một số điều của nghị định số 80/2014/NĐ – CP ngày 06/08/2014 của Chính
phủ về thoát nước và xử lý nước thải.
- Chỉ thị số 02/2004/CT – BTNMT ngày 02/06/2004 của Bộ trưởng Bộ Tài
nguyên và môi trường về tăng cường công tác quán lý tài nguyên dưới đất.
- QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng
ăn uống.
- QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng
nước sinh hoạt.

- QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất
lượng nước thải sinh hoạt.


11

2.2. Cơ sở thực tiễn
2.2.1. Hiện trạng ô nhiễm nước thải trên thế giới

Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với
nhịp độ đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phẩn ánh trung thực tiến độ phát
triển kỹ nghệ.
Ở Anh Quốc: đầu thế kỷ 19 sông Tamise rất sạch. Nó trở thành ống
cống lộ thiên vào giữa thế kỷ này. Các sông khác cũng có tình trạng tương tự
trước khi người ta đưa ra biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt.
Nước Pháp rông lớn hơn, kỹ nghệ phân tán và nhiều sông lớn, nhưng
vẫn đề không khác bao nhiêu. Dân Pari còn uống nước sông Seine đến cuối
thế kỷ 18. Từ đó vấn đề đổi khác: các sông lớn và nước ngầm nơi không còn
dùng làm nước sinh hoạt nữa, 5000 km sông Pháp bị ô nhiễm mãn tính. Sông
Rhin chảy qua vùng kỹ nghệ hóa mạnh, khu vực có hơn 40 triệu người, là nạn
nhân của nhiều tai nạn (như nạ cháy nhà máy thốc Sandoz ở Bale năm 1986)
thêm vào các nguồn nước ô nhiễm thường xuyên.
Ở Hoa Kỳ tình trạng thảm thương ở bờ phía đông cũng như nhiều vùng
khác. Vùng Đại Hồ bị ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt
nghiêm trọng [3].
2.2.2. Hiện trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt ở Việt Nam

Nước ta có nề công nghiệp chưa phát triển mạnh, các khu công nghiệp
và đô thị chưa đông lắm nhưng tình trạng ô nhiễm nước đã sảy ra ở nhiều nơi
với mức độ nghiêm trọng khác nhau.

Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất cho tưới lúa và hoa
màu, chủ yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng. Việc
sử dụng nông dược và phân bón hóa học ngày càng góp thêm phần làm ô
nhiễm môi trường nông thôn.


12

Công nghiệp là ngành làm ô nhiễm nước quan trọng, mỗi ngành có một
loại nước thải khác nhau. Khu công nghiệp Thái nguyên thải nước biến sông
Cầu thành màu đen, mặt nước sủi bọt trên chiều dài hàng chục cây số. Khu
công nghiệp Việt Trì xả mỗi ngày hàng trăm mét khối nước thỉa của nhà máy
hóa chất, thuốc trừ sâu, giấy, dệt… xuống sông Hồng làm nước bị nhiễm bẩn
đáng kể. Khu công nghiệp Biên Hòa và thành phố Hồ Chí Minh taọ ra nguồn
nước thải công nghiệp và sinh hoạt rất lớn, làm nhiễm bẩn cả các sông rạch ở
đây và cả vùng phụ cận.
Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do dân số và
các đô thị. Nước cống từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải của các cơ sở tiểu
thủ công nghiệp trong khu dân cư là đặc trưng ô nhiễm của các đô thị nước ta.
Điều đáng nói là các loại nước thải đều được trực tiếp thải ra môi
trường, chưa qua xử lý gì cả, vì nước ta chưa có hệ thống xử lý nước thải nào
đúng nghĩa như tên gọi.
Nước ngầm cũng bị ô nhiễm, do nước sinh hoạt hay công nghiệp, nông
nghiệp. Việc khai thác tràn lan nước ngầm làm cho hiện tượng nhiễm mặn và
nhiễm phèn xảy ra ở những vùng ven biển sông Hồng, sông Thái Bình, sông
Cửu Long, ven biển miền Trung.
Nước thải sinh hoạt là một vấn đề quan trọng cho những thành phố lớn
và đông dân cư nhất là đối với các quốc gia đã phát triển. Riêng đối với các
quốc gia còn trong tình trạng phát triển, vì hệ thống cống rãnh thoát nước còn
trong tình trạng thô sơ, không hợp lý cũng như không theo kịp đà phát triển

dân số tăng nhanh như trong trường hợp ở các thành phố ở Việt Nam như: Hà
Nội, Sài Gòn, Hải Phòng, Nha Trang, Đà Nẵng, Cần Thơ,… việc giải quyết
và xử lý nước thải hầu như không thể thực hiện được. Nước thải sau khi qua
hệ thống cống rãnh được chảy thẳng vào sông rạch và sau đó cùng đổ ra biển
mà không qua giai đoạn xử lý. Thêm nữa, hầu hết các cơ sở công kỹ nghệ


13

cũng không có hệ thống xử lý nước thải, do đó tình trạng ô nhiễm nguồn nước
ngày càng trầm trọng hơn nữa. Nếu tình trạng trên không chấm dứt, nguồn
nước mặt và dọc theo bờ biển Việt Nam sẽ không còn được sử dụng được nữa
trong một tương lai không xa. Một báo cáo toàn cầu mới được Tổ chức Y tế
thế giới (WHO) công bố cho thấy mỗi năm Việt Nam có hơn 20000 người tử
vong do điều kiện nước sạch và vệ sinh nghèo nàn thấp kém. Còn theo thống
kê của Bộ Y tế, hơn 80% các bệnh truyền nhiễm ở nước ta liên quan đến
nguồn nước. Người dân ở cả nông thôn và thành thị đang phải đối mặt với
nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một trầm trọng [3].
2.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Bảng 2.1: Các phƣơng pháp xử lý cơ bản nƣớc thải
Các phƣơng pháp xử lý

Chất bẩn

- Chất hữu cơ dễ - Phương pháp sinh học hiếu khí như: bùn hoạt
phân hủy

tính, ao hồ hiếu khí, hồ ổn định, lọc sinh học.

- Chất rắn lơ lửng - Phương pháp sinh học kỵ khí như: ao hồ kị khí,
(SS)

lên men metan, đưa sâu xuống lòng đất.

- Chất hữu cơ bền - Lắng đọng tuyển nổi.
vững (COD)

- Hấp thụ bằng than hoạt tính, bơm xuống lòng đất

- Nito (N)

- Ao hồ sục khí, nitrat hóa, khử nitrat, trao đổi ion.

- Photpho (P)

- Kết tủa bằng vôi, muối sắt, phèn nhôm.

- Kim loại nặng

- Kết tủa kết hợp với sinh học, trao đổi ion.

- Chất hữu cơ hòa - Trao đổi ion, kết tủa hóa học kết hợp với trồng
tan

cây thủy sinh.
- Trao đổi ion, bán thấm, điện thấm, phương pháp
hiếu khí [7].

14

- Phƣơng pháp cơ học
Thực chất phương pháp xử lý cơ học là loại các tạp chất khong hòa tan
ra khỏi nước bằng cách gạn, lọc và lắng.
Trong phương pháp này thường ứng dụng các công trình sau đây:
+ Song và lưới chắn rác: Để loại bỏ các loại rác và tập chất có kích
thước lớn hơn 5 mm thường dùng song chắn rác, còn các tạp chất nhỏ hơn 5
mm thường dùng lưới chắn rác.
+ Bể lắng cát được ứng dụng để loại các tập chất vô cơ và chủ yếu là cát
trong nước thải.
+ Bể vớt mỡ, dầu: Các loại công trình này thường được ứng dụng khi
xử lý nước thải công nghiệp, nhằm để loại bỏ các tập chất nhẹ hơn nước: mỡ,
dầu mỏ… và tất cả các dạng chất nổi khác. Đối với nước thải sinh hoạt, khi
hàm lượng mỡ không cao thường việc vớt thực hiện ngay ở bể lắng nhờ các
thanh gạt bố trí trong bể lắng.
+ Bể lắng được ứng để loại các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn hoặc
nhỏ hơn tỷ trọng của nước. Các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trong của
nước sẽ lắng xuống dưới bể, còn các chất có tỷ trọng nhỏ hơn của nước sẽ nổi
lên trên mặt nước.
+ Bể lọc được ứng dụng để loại các tập chất lơ lửng kích thức nhỏ bé bằng
cách lọc chúng qua lưới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. 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 chỉ là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi xử lý sinh hóa [7].
- Phƣơng 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.

15

+ 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 người ta sử dụng
một hoặt một số phương pháp kể trên [7].
- Phƣơng pháp trung hòa
Nước thải thường có giá trị pH khác nhau, muốn nước thải được xử lý
tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về
vùng 6,6 – 7,6. Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit,
các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải [7].
- Phƣơng pháp 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 cung 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 hơp.
- Phƣơng pháp keo tụ
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt rắn huyền phù nhỏ có
kích thước ≥ 10 – 2 mm, 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 hòa điện tích của chúng, thứ 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 [7].
- Phƣơng pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng để loại các tạp chất bẩn hòa tan vào
nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại

16

bỏ được với hàm lượng nhỏ. Thông thường, đây là các hợp chất hòa tan có
độc tính cao hoặc chất cò màu, mùi, vị rất khó chịu.
Các 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 [7].
- Phƣơng pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi 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 người ta tách các bọt khí. Trong một số trường hợp,
quá trình này cũng dùng để tách một số chất hòa 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 mặt
nước. Khi nổi lên các bọt khí hợp thành bông hạt đủ lớn rồi tạo thành một lớp
bọt chưa nhiều chất bẩn [7].
- Phƣơng pháp khử khuẩn
Dùng các hóa chất có tính độc đối với vi sinh vật, 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 hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất
hoặc các tác nhân như ozon, tia tử ngoại. Hóa chất khử khuẩn phải đảm bảo
có độc tính với vi sinh vật trong thời gian nhất định, sau đó phải được phân
hủy 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 hóa học hay phương pháp lý hóa 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 (thí dụ khử một vài các liên kết độc hại ảnh hưởng đến chế độ làm việc
bình thường của các công trình xử lý [7].
- Phƣơng pháp xử lý sinh học

17

Các chất hữu cơ dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của
vi sinh vật. Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxy hóa hoặc khử các
hợp chất hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ.
Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng
phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và các chất
khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo từng nhóm vi sinh
vật mà sử sụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kê các công trình khác
nhau và phụ thuộc vào khả năng tài chính, diện tích đất mà người ta có thể sử
dụng hồ sinh học hay các bể nhân tạo để xử lý [7].
- Phƣơng pháp hiếu khí
Xử lý nước thải bằng phương phá hiếu khí dựa trên nhu cầu oxy cung cấp
cho vi sinh vật hiếu khí trong nước thải hoạt động và phát triển. Quá trình này
của vi sinh vật nói chung là hoạt động sống, gồm hai quá trình: dinh dưỡng sử
dụng các hợp chất hữu cơ, các nguồn nito, photpho và các ion kim loại khác
nhau với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối,
phục vụ sinh sản, phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và H2O. Quá trình
sau là quá trình phân hủy với dạng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, giống như quá
trình hô hấp ở động vật bậc cao. Cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hóa của vi
sinh vật trong nước thải đều cần oxy. Để đáp ứng được nhu cầu oxy này người ta
cần khuấy đảo khối nước thải để oxy trong không khí được khuếch tán, hòa tan
vào trong nước. Song biện pháp này chưa đáp ứng đầy đủ về nhu cầu về oxy. Do
vậy người ta sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực như thổi khí, thổi bằng khí
nén hoặc quạt gió, với áp lực cao kết hợp khấy đảo [7].
- Phƣơng pháp yếm khí
Quá trình phân hủy các chất hưu cơ trong điều kiện yếm khí do một quần
thể vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy

không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2S,