Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt của vùng nông thôn đồng bằng bắc bộ (Tóm tắt trích đoạn)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------

Trần Thị Miền

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI SINH HOẠT CỦA VÙNG NÔNG THÔN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
Mã số: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA
HỌC:
TS. Nguyễn Minh Phương

Hà Nội, 2017


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

12

Chương 1. TỔNG QUAN 12
1.1. Tổng quan về nước thải tại khu vực nông thôn .......................................................... 12
1.1.1. Đặc tính của nước thải tại khu vực nông thôn
12
1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm 14
1.2. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ............................................................... 17
1.2.1. Phương pháp cơ học 17

1.2.2. Phương pháp khử trùng nước thải 18
1.2.3. Phương pháp sinh học
18
1.2.4. Phương pháp hấp phụ
20
1.2.5. Một số mô hình xử lý nước thải
Error! Bookmark not defined.
1.3. Tổng quan về vật liệu phế thải (phế phụ phẩm nông nghiệp) vùng nông thôn ...Error!
Bookmark not defined.
1.3.1. Giới thiệu chung
Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Thành phần và đặc tính
Error! Bookmark not defined.
1.3.3. Ứng dụng trong xử lý môi trường Error! Bookmark not defined.
Chương 2. THỰC NGHIỆM
Error! Bookmark not defined.
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ............................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Mục tiêu
Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
2.2. Hóa chất và dụng cụ ................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Hóa chất
Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Dụng cụ
Error! Bookmark not defined.
2.3. Khảo sát đặc tính của nước thải sinh hoạt tại vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ
.................................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Lấy mẫu
Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Phân tích các thông số chất lượng nước

Error! Bookmark not defined.
2.4. Nghiên cứu sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải
.................................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Quá trình chế tạo vật liệu hấp phụ Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của vật liệu hấp phụ bằng phương
pháp hấp phụ tĩnh Error! Bookmark not defined.
2.4.3. Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của vật liệu hấp phụ bằng phương
pháp hấp phụ động Error! Bookmark not defined.
2.5. Khảo sát sơ bộ khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học hiếu
khí ............................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.5.1. Chuẩn bị bùn hoạt tính (sinh khối) Error! Bookmark not defined.


2.5.2. Vận hành thiết bị xử lý hiếu khí
Error! Bookmark not defined.
2.6. Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng mô hình kết hợp phương pháp sinh
học hiếu khí và phương pháp hấp phụ........................ Error! Bookmark not defined.
2.6.1. Nguyên lý hoạt động của mô hình xử lý nước thải Error! Bookmark not
defined.
2.6.2. Vận hành mô hình xử lý nước thải Error! Bookmark not defined.
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.
3.1. Các thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt tại nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ
.................................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ phế
phụ phẩm nông nghiệp ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Đặc trưng hình thái bề mặt của vật liệu
Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Thời gian cân bằng hấp phụ Error! Bookmark not defined.
3.2.3. Khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt với các nồng độ khác
nhau Error! Bookmark not defined.

3.3. Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp hấp phụ
động ............................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Chất hữu cơ (thông qua chỉ số COD)
Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Amoni
Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Photphat
Error! Bookmark not defined.
3.4. Xây dựng mô hình xử lý nước thải sinh hoạt nông thôn ........... Error! Bookmark not
defined.
3.4.1. Khảo sát sơ bộ khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học
hiếu khí
Error! Bookmark not defined.
3.4.2. Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình xử lý kết hợp phương pháp sinh
học hiếu khí và phương pháp hấp phụ
Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 21


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Diễn biến chỉ số COD trong nước sông một số khu vực nông
thôn phía Bắc giai đoạn 2011-2014 ........................................................... 17
Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống xử lý bằng phương pháp yếm khí kết hợp hiếu
khí .................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học
yếm khí kết hợp với lọc sinh học hiếu khí ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp
sinh học hiếu khí kết hợp với phương pháp hấp phụError! Bookmark not

defined.
Hình 1.5. Biểu đồ ước tính lượng rơm rạ phát sinh ngoài đồng ruộng
.......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1. Sơ đồ mô tả quy trình chế tạo trấu nung từ vỏ trấu ...........Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.2. Mô hình cột hấp phụ ...................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ tại
điểm cuối của cột hấp phụ theo thời gian ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4. Sơ đồ mô hình xử lý nước thải ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1. Biểu diễn thông số COD ................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2. Biểu diễn thông số amoni .............. Error! Bookmark not defined.


Hình 3.3. Biểu diễn thông số photphat .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4. Ảnh chụp SEM của VLHP trấu nungError!

Bookmark

not

Bookmark

not

defined.
Hình 3.5. Ảnh chụp SEM của VLHP rơm nungError!
defined.
Hình 3.6. Biểu diễn ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng xử
lý COD của các VLHP .................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7. Biểu diễn ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng xử

lý amoni của các VLHP .................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8. Biểu diễn ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng xử
lý photphat của các VLHP .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của 4 VLHP với các giá
trị COD khác nhau .......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của 4 VLHP với các
nồng độ amoni khác nhau .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của 4 VLHP với các
nồng độ photphat khác nhau .......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối
với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP trấu nung 1,5 g ................Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối
với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP trấu nung 1,0 g ................Error!
Bookmark not defined.


Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối
với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,5 g ................Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với
các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,0 gError! Bookmark not
defined.
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn nồng độ amoni sau khi ra khỏi cột hấp phụ
đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,5 g..........Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn nồng độ amoni sau khi ra khỏi cột hấp phụ
đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,0 g..........Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khi ra khỏi cột hấp phụ

đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,5 g..........Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khi ra khỏi cột hấp
phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,0 g ..Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi giá trị COD theo thời gian ..Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nồng độ amoni, photphat theo
thời gian ........................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat
theo dõi trong 5 ngày....................................... Error! Bookmark not defined.


Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm

lượng COD, amoni,

photphat trong 54 giờ với tốc độ bơm 10 ml/phútError!

Bookmark

not

defined.
Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat
trong 56 giờ với tốc độ bơm 12,5 ml/phút ...... Error! Bookmark not defined.


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa
qua xử lý ...................................................................................................... 13
Bảng 1.2. Ước tính hàm lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh
hoạt phát sinh từ khu vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 và dự báo
năm 2020 ..................................................................................................... 13
Bảng 1.3. Ước tính tải lượng nitơ và photpho phát sinh trong hoạt động
nuôi tôm ....................................................................................................... 15
Bảng 1.4. Thành phần hợp chất trong rơm rạ, vỏ trấuError!

Bookmark

not defined.
Bảng 1.5. Thành phần các oxit có trong tro trấuError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 1.6. Thành phần các chất có trong tro rơm rạError! Bookmark not
defined.
Bảng 2.1. Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định chỉ tiêu COD Error!
Bookmark not defined.
Bảng 2.2. Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định amoni ............Error!
Bookmark not defined.
Bảng 2.3. Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định photphat........Error!
Bookmark not defined.
Bảng 2.4. Các thông số ô nhiễm của NTSH sử dụng trong luận văn Error!
Bookmark not defined.
Bảng 2.5. Khảo sát khả năng xử lý NTSH với các khối lượng VLHP vàtốc

độ dòng khác nhau .......................................... Error! Bookmark not defined.


Bảng 3.1. Kết quả đo nhanh và phân tích các thông số ô nhiễm trong
NTSH tại ba tỉnh ............................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2. Kết quả phân tích các thông số ô nhiễm trong NTSH tại tỉnh
Bắc Ninh .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu đốt, rơm đốt trong các thời
gian hấp phụ khác nhau ................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu nung, rơm nung trong các
thời gian hấp phụ khác nhau ......................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5. Kết quả xử lý amoni của VLHP trấu đốt, rơm đốt trong các thời
gian hấp phụ khác nhau ................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6. Kết quả xử lý amoni của VLHP trấu nung, rơm nung trong các
thời gian hấp phụ khác nhau ......................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.7. Kết quả xử lý photphat của VLHP trấu đốt, rơm đốt trong các
thời gian hấp phụ khác nhau ......................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.8. Kết quả xử lý photphat của VLHP trấu nung, rơm nung trong
các thời gian hấp phụ khác nhau................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của các VLHP
.......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.10. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu đốt, rơm đốt với các giá trị
COD khác nhau............................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.11. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu nung, rơm nung với giá trị
COD khác nhau............................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.12. Kết quả xử lý NH4+ của VLHP trấu đốt, rơm đốt với nồng độ
NH4+ khác nhau .............................................. Error! Bookmark not defined.


Bảng 3.13. Kết quả xử lý NH4+ của VLHP trấu nung, rơm nung với nồng

độ NH4+ khác nhau.......................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.14. Kết quả xử lý PO43- của VLHP trấu đốt, rơm đốt với nồng độ
PO43- khác nhau .............................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.15. Kết quả xử lý PO43- của VLHP trấu nung, rơm nung với nồng
độ PO43- khác nhau ......................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.16. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu nung với giá trị COD đầu
vào Co=236 (mg/l) ........................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.17. Kết quả xử lý COD của VLHP rơm nung với giá trị COD đầu
vào Co=260 (mg/l) ........................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.18. Kết quả xử lý amoni của VLHP rơm nung với nồng độ amoni
đầu vào Co=45,05(mg/l) .................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.19. Kết quả xử lý photphat của VLHP rơm nung với nồng độ
photphat đầu vào Co=28,84 (mg/l) ................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.20. Biến thiên giá trị COD theo thời gian xử lý sinh học hiếu khí
.......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.21. Kết quả xử lý amoni, photphat bằng phương pháp sinh học
hiếu khí ............................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.22. Kết quả xử lý COD, amoni, photphat trong 5 ngày với tốc độ
bơm 10ml/phút................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.23. Kết quả xử lý COD, amoni, photphat trong 54 giờ với tốc độ
bơm 10 ml/phút................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.24. Kết quả xử lý chỉ tiêu COD, amoni, photphat trong 56 giờ với
tốc độ bơm 12,5 ml/phút.................................. Error! Bookmark not defined.


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BO

Nhu cầu oxy hóa sinh học

D
DO

Hàm lượng oxy hoà tan trong nước

CO

Nhu cầu oxy hóa hóa học

D
TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

QC

Quy chuẩn Việt Nam

VN
TCV

Tiêu chuẩn Việt Nam

N
BTN

Bộ tài nguyên môi trường

MT


VSV

Vi sinh vật

VLH

Vật liệu hấp phụ

P
NTS

Nước thải sinh hoạt

H
ĐBB

Đồng bằng Bắc Bộ

B
BV

Bảo vệ môi trường

MT
UB

Ủy ban nhân dân

ND
BV

Bed - Volume


MỞ ĐẦU
Nước không thể thiếu đối với mọi sự sống trên trái đất, nó là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con
người. Nước được sử dụng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ… Sau khi sử
dụng nước trở thành nước thải và bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ
dân số và tốc độ phát triển cao của các ngành công nghiệp, nông nghiệp... đã để lại rất nhiều hậu quả
phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang là mối nguy hiểm đáng lo ngại
của rất nhiều người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới.

Hiện nay, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã tìm và áp dụng thành công rất
nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt khác nhau. Tùy vào tình hình cụ thể như mức độ ô
nhiễm, chi phí xử lí, điều kiện ngoại cảnh… sẽ áp dụng phương pháp xử lý sao cho phù hợp
nhất.Ở các vùng nông thôn, việc tìm ra phương pháp xử lý nước sao cho tiết kiệm chi phí nhất là
vấn đề luôn được đặt lên hàng đầu. Hiện nay, phương pháp sinhhọc được sử dụng phổ biến để xử
lý nước thải sinh hoạt do đơn giản, rẻ tiền, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên phương pháp
sinhhọc cần thời gian xử lý khá dài, nên trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu, đề xuất mô
hình xử lý nước thải sinh hoạt vùng nông thôn trên cơ sở kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí
và phương pháp hấp phụ để rút ngắn thời gian xử lý. Mặt khác, quá trình sản xuất nông nghiệp
tại khu vực nông thôn hàng năm phát sinh một lượng lớn phế phụ phẩm nông nghiệp như vỏ
trấu, rơm, rạ, bã mía, xơ dừa, vỏ lạc… mà hiện nay chúng chưa được quan tâm sử dụng nhiều
gây ô nhiễm môi trường. Do vậy, việc tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp này để chế tạo
ra các loạivật liệu hấp phụ để xử lý nước thải sinh hoạt sẽ mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt cho

cộng đồng dân cư ở khu vực nông thôn.
Chính vì vậy, trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi tập trung “Nghiên cứu sử dụng
vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt của vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ”.

TỔNG QUAN
Tổng quan về nước thải tại khu vực nông thôn
Đặc tính của nước thải tại khu vực nông thôn
Nước thải của quá trình sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân ở khu
vực nông thôn hiện nay đều không qua xử lý mà được xả thải chung vào hệ thống kênh
mương, ao hồ... gây ô nhiễm nguồn nước mặt.


Nước thải tại khu vực nông thôn thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ hòa
tan (được đánh giá thông qua các chỉ số BOD, COD), các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho), ngoài ra còn
có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform...).

Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt (NTSH) phụ thuộc vào điều
kiện sống, lượng nước sử dụng và đặc điểm chất thải của từng vùng dân cư.Hàm lượng các chất
ô nhiễm trong NTSHchưa qua xử lý được thể hiện trong bảng 1.1 sau [18]:

Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý

Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

mg/l

250

Nồng độ
Trung

bình
500

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

100

220

350

BOD5

mg/l

110

220

400

COD

mg/l

250

500

1000

Tổng cacbon hữu cơ

mg/l

8

160

210

Tổng nitơ

mg/l

20

40

85

Tổng photpho

mg/l

4

8

15

Clorua

mg/l

30

50

100

Sunfat

mg/l

20

30

50

MNP/100ml

106 - 107

107 – 108

107 – 109

Các chỉ tiêu ô nhiễm

Đơn vị

Coliform

Thấp

Cao
850

Báo cáo của Chi cục Bảo vệ môi trường tỉnh Phú Thọ về hàm lượng một số chất ô nhiễm
trong nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 và dự báo năm
2020 được thể hiện bảng 1.2 dưới đây [9]

Ước tính hàm lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu
vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 và dự báo năm 2020
Tải lượng ô nhiễm
trungbình trong 1
ngày (g/người)

Tổng tải lượng ô
nhiễm(kg/ngày)*

Tổng tải lượng ô
nhiễm(kg/ngày)**

BOD5

50

54825

45350

COD

94

103070

81780

Tổng chất rắn

195

213816

169650

Các chỉ tiêu ô
nhiễm


Dầu mỡ động vật

15

16447

13050

Tổng Nitơ

9

9868

7830

Nitơ hữu cơ

3,6

3947

3.32

NH4+

5,4

5921

4698

Tổng Phốt pho

2,4

2631

2088

* giá trị phổ biến, năm 2013
** giá trị phổ biến (dự kiến 2020)
Tóm lại, các chất ô nhiễm đặc trưng trong NTSHtại khu vực nông thôn gồm: các chất
hữu cơ hòa tan (BOD, COD);các chất rắn; các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho);chúng chủ yếu
được tạo ra do quá trình sinh họat của con người như tắm gội, giặt giũ, bài tiết, tẩy rửa; các hoạt
động chăn nuôi gia súc, gia cầm...

Hiện trạng ô nhiễm
Tình trạng ô nhiễm nguồn nước ở vùng nông thôn đặc biệt là nơi có mật độ dân cư đông
đúc, có các làng nghề thủ công, các khu vực phát triển mạnh về chăn nuôi gia súc, gia cầm đã và
đang là tình trạng chung của vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB) và hầu hết các địa
phương ở nông thôn Việt Nam.

Việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học tràn lan trong sản xuất nông nghiệp ngày
càng góp phần gây ô nhiễm môi trường nước tại nông thôn. Các khu vực sản xuất nông nghiệp
nước thải chứa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón đang gây nhiều hậu quả nghiêm trọng
đến môi trường. Theo tính toán của Cục bảo vệ thực vật thì mỗi bao bì thuốc trừ sâu dùng trong
sản xuất nông nghiệp sẽ có khoảng 1,8% lượng thuốc còn dính bám vào bao bì. Hầu hết các loại
bao bì, vỏ chai thuốc trừ sâu sau khi sử dụng đều bị vứt bừa bãi ra đồng ruộng, ao hồ, kênh
mương. Đây là nguồn chất thải nguy hại có nguy cơ gây ô nhiễm cao đến môi trường tiếp nhận.
Theo kết quả tổng kết của Tổng cục Môi trường, lượng bao bì thuốc bảo vệ thực vật phát sinh
năm 2012 của nước ta là 10.000 tấn [9]. Mặc dù nhiều địa phương đã thực hiện chương trình thu
gom bao bì thuốc bảo vệ thực vật, tuy nhiên kết quả quan trắc nước sông định kỳ hàng năm của
Sở tài nguyên Môi trường cho thấy nước sông nội đồng đã bị ô nhiễm cục bộ bởi hóa chất bảo vệ

thực vật [9].


Trong những năm qua, lượng chất thải phát sinh từ các hoạt động chăn nuôi vùng nông
thôn đã tạo ra những vấn đề về môi trường đáng báo động. Hiện nay, hầu hết hệ thống chuồng
trại chăn nuôi vùng nông thôn đều không có hệ thống xử lý nước thải và đổ thải trực tiếp ra môi
trường. Qua khảo sát 23.500 trang trại chăn nuôi, mới chỉ có khoảng 1.700 cơ sở có hệ thống xử
lý chất thải. Mặc dù một số trang trại chăn nuôi có sử dụng bể biogas để xử lý phân, nước thải và
chất thải chăn nuôi nhưng chỉ giải quyết được vấn đề thu hồi khí sinh học để tận thu làm nhiên
liệu, còn mức độ giảm thiểu ô nhiễm không đáng kể, không giải quyết được vấn đề ô nhiễm nước
nên vẫn gây ô nhiễm môi trường tiếp nhận [9]. Kết quả quan trắc tại một số vùng chăn nuôi tập
trung như tại Lạc Vệ, Tân Chi thuộc huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh cho thấy nước thải chăn nuôi
lợn đều không đạt QCVN, hàm lượng các chất hữu cơ (BOD, COD) đều vượt QCVN từ 8 - 12
lần; hàm lượng các hợp chất chứa N vượt QCVN từ 34,5 - 96,2 lần; hàm lượng các hợp chất
chứa P, S đều vượt QCVN từ 20 - 30 lần, đặc biệt nguồn nước tại những vùng này có chứa rất
nhiều vi sinh vật, các kí sinh trùng gây bệnh [8].
Trong xu thế phát triển nền kinh tế hướng tới xuất khẩu, ngành nuôi trồng và chế biến
thủy sản đã có sự chuyển dịch mạnh mẽ từ đánh bắt sang nuôi trồng. Tại vùng nông thôn hiện
nay quy mô ao nuôi trồng thủy sản còn nhỏ lẻ, manh mún, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy
trình kỹ thuật nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trường nước. Cùng với việc sử dụng
nhiều và không đúng cách các loại hoá chất trong nuôi trồng thuỷ sản, các thức ăn dư thừa lắng
xuống đáy ao, hồ, sông làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển một
số loài sinh vật gây bệnh và xuất hiện một số tảo độc. Nước thải nuôi trồng thủy sản có chứa hàm
lượng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng nitơ, photpho, chất rắn lơ lửng cao, khiến nước có
màu và mùi rất khó chịu [9].

Ước tính tải lượng nitơ và photpho phát sinh trong hoạt động nuôi tôm
Đơn vị: Tấn/năm
Năm

Nitơ

Phốt pho

2007

84.900

27.400

2008

84.600

27.300

2009

83.700

27.000

2010

84.600

27.300

2011

83.500

27.000


2012

83.000

26.900

Nguồn: Tổng cục Thủy sản, Bộ NN&PTNT, 2013
Kinh tế làng nghề là một trong những đặc thù của nông thôn nước ta, kinh tế làng nghề
phát triển mạnh, nhưng cơ bản vẫn mang tính tự phát, nhỏ lẻ; thiết bị thủ công, đơn giản; công
nghệ lạc hậu, mặt bằng sản xuất nhỏ hẹp cộng thêm ý thức người dân làng nghề trong việc bảo
vệ môi trường sinh thái và bảo vệ sức khoẻ con người còn hạn chế. Do vậy, tình trạng ô nhiễm
nước tại các khu vực làng nghề đang là vấn đề nóng tại một số vùng nông thôn hiện nay, đặc biệt
là tại khu vực Đồng bằng Sông Hồng. Theo kết quả khảo sát thực tế tại 52 làng nghề do Bộ
NN&PTNT công bố năm 2011, 100% số mẫu phân tích nước ở cả 6 loại hình làng nghề đặc
trưng là chế biến lương thực, thực phẩm, vật liệu xây dựng, dệt nhuộm, tái chế giấy và
tái chế kim loại đều cho thông số ô nhiễm vượt quy chuẩn cho phép. Trong đó, đáng kể có 24
làng nghề ô nhiễm nặng (46,2%), 14 làng nghề ô nhiễm vừa (26,9%) và 14 làng nghề ô nhiễm
nhẹ (26,9%). Đối với nhóm làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, vấn đề ô nhiễm
nước mặt chủ yếu là ô nhiễm chất dinh dưỡng và ô nhiễm vi sinh. Đối với nhóm làng nghề
cơ kim khí và làng nghề tái chế kim loại, hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước cũng như
trong đất đang là vấn đề đặt ra nhiều thách thức cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường.
Như vậy, có thể thấy nước thải từ các hoạt động ở nông thôn như sản xuất nông
nghiệp;các hoạt động chăn nuôi;nuôitrồng và chế biến thủy sản;làng nghề;các hoạt động sinh
hoạt của con người… đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Tuy nhiên, trong điều kiện hiện nay tại các
vùng nông thônnước thải từ các hoạt động trên hầu hết đều không qua xử lý mà được xả trực tiếp

vào hệ thống kênh, mương ao hồ có sẵn trong khu dân cư hoặc vào hệ thống tiêu úng nông
nghiệp rồi đổ ra các sông, ngòi… (do chưa có hệ thông thoát nước thải riêng biệt) gây ô nhiễm
nguồn tiếp nhận [3].
Kết quả quan trắc nước ao, hồ, kênh mương ở một số tỉnh cũng đã cho thấy hiện
tượng ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và vi sinh vật đang diễn ra khá phổ biến. Tại khu vựcphía
Bắc, nơi có mật độ dân số đông cũng như các hoạt động làng nghề, sản xuất phát triển, đã ghi
nhận hiện tượng ô nhiễm cục bộ nước sông với một số thông số đã vượt QCVN nhiều lần như
COD, BOD5, TSS, Coliform... [9].


Diễn biến chỉ số COD trong nước sông một số khu vực nông thôn phía Bắc giai đoạn
2011-2014
Tóm lại, sự tác động tổng hợp từ các hoạt động phát triển sản xuất ở nông thôn cũng như
nguồn thải từ các khu vực đô thị giáp ranh đang gây áp lực rất lớn đến môi trường các vùng nông
thôn. Do đó, hiện trạng ô nhiễm nguồn nước một số nơi đã có dấu hiệu suy giảm chất lượng và
đã ghi nhận hiện tượng ô nhiễm nghiêm trọng, cục bộ tại một số nơi.

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
Việc lựa chọn phương pháp xử lý NTSH thường dựa trên qui mô đối tượng thoát nước và
yêu cầu chất lượng của nguồn tiếp nhận. Tuy nhiên, về cơ bản, NTSH thường được xử lý theo 3
bước (mức độ):
- Xử lý bậc 1 (xử lý sơ bộ): Các biện pháp cơ học để tách rác, cặn, cát...
- Xử lý bậc 2: Thường sử dụng các biện pháp sinh học để loại bỏ các chất hữu cơ có
trong nước thải
- Xử lý bậc 3: Thường sử dụng các biện pháp hoá học, hoá lý, sinh học để loại bỏ triệt để
các chất dinh dưỡng (hợp chất của N, P), các chất độc hại khác và khử trùng nước thải (nếu cần
thiết).

Phương pháp cơ học
Xử lý cơ học nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải, phương pháp

này thường được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các


loại. Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc
hữu cơ [2].
Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý các công đoạn tiếp
theo.

Phương pháp khử trùng nước thải
Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ
vi trùng, virus gây bệnh và các chất độc hại trước khi xả vào nguồn nước. Người ta có thể sử
dụng các chất oxy hóa như Clo dạng khí và dạng lỏng, nước Javen NaOCl, các hợp chất CaOCl2,
Ca(ClO)2, NaMnO4, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, Ozon, MnO2, hoặc tia hồng ngoại, ion bạc, ...
[2,7].
Trong quá trình khử trùng nước thải, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các
chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn 1 lượng lớn các tác nhân hóa
học, do đó cần phải tính toán đến hiệu quả kinh tế khi áp dụng phương pháp này.

Phương pháp sinh học
Phương pháp này thường sử dụng để làm sạch các loại nước thải có chứa chất hữu cơ hòa
tan hoặc các chất phân tán nhỏ keo. Do vậy, chúng thường được sử dụng sau khi loại các tạp chất
phân tán thô ra khỏi nước thải khi xử lí sơ bộ bằng phương pháp cơ học [6].
Tùy thuộc vào cơ chế của quá trình phân hủy người ta chia phương pháp xử lý sinh học
thành 2 loại chính: xử lý sinh học bằng phương pháp kị khí và xử lý sinh học bằng phương pháp
hiếu khí.

Phương pháp kị khí (yếm khí)
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kị khí là phương pháp dùng để loại bỏ các
chất hữu cơ có trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật (VSV) tùy nghi và VSV kị khí
trong điều kiện không có oxy.

Tổng quát:


Hai cách xử lý yếm khí phổ biến là:
- Lên men axit thủy phân và chuyển hóa các sản phẩm thủy phân (như axit béo, đường)
thành các axit và rượu mạch ngắn hơn và cuối cùng thành khí cacbonic.
- Lên men mêtan: Phân hủy hợp chất hữu cơ thành mêtan (CH4) và khí cacbonic. Việc
lên men metan nhạy cảm với sự thay đổi pH, pH tối ưu cho quá trình từ 6,8-7,4.
CH3COOH

metannosarcina

2 CH2(CH2)COOH

CH4 + CO2

M.suboxydans

CH4

+

2CH3COOH

Các phương pháp kị khí thường được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp và nước
thải chuồng trại chăn nuôi.

Phương pháp hiếu khí
a. Nguyên tắc
Nguyên tắc của quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống và hoạt động

của VSV hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thể chuyển hóa sinh học có
trong nước thải trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Đồng thời các VSV sử dụng một phầnchất
hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình oxi hóa để tổng hợp nên sinh khối gọi là bùn
hoạt tính [6].
- Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ:
Chất hữu cơ +O2vi sinh vật

CO2 + H2O + năng lượng

- Quá trình tổng hợp xây dựng tế bào mới:
Chất hữu cơ + O2vi sinh vật

Tế bào VSV mới + CO2 + H2O + năng lượng

- Quá trình oxi hóa amoni nhờ VSV tự dưỡng (quá trình nitrit hóa)
2 NH4+ + 3O2 Nitrosomonas
2NO2- + O2 Nitrobacter

2NO2- + 4H+ + 2H2O + năng lượng
2NO3-

NH4+ + 2O2vi sinh vậtNO3- + 2H+ + H2O + năng lượng
b. Cơ chế


Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ qua ba giai đoạn:
Giai đoạn thứ nhất: Tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi, ở giai đoạn này bùn hoạt
tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho VSV sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu
tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít.
Sau khi VSV thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy,

lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần, theo tính toán cho thấy ở giai đoạn này tốc độ tiêu thụ oxi (hay
tốc độ oxi hóa) rất cao, có khi gấp 3 lần ở giai đoạn hai.
Giai đoạn hai: VSV phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần như ít thay
đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.
Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài
trong một thời gian tiếp theo. Điểm cực đại hoạt lực enzim của bùn hoạt tính thường đạt ở thời
điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối VSV) tới mức ổn định.
Giai đoạn ba: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa ở giai đoạn này hầu như ít thay
đổi và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa các
muối amoni. đơn giản, rẻ tiền, thân thiện với môi trường

Phương pháp hấp phụ
So với các phương pháp khác, phương pháp hấp phụ có nhiều đặc tính ưu việt (tạo ra ít
bùn thải; thân thiện với môi trường; vật liệu hấp phụ (VLHP) dễ kiếm, rẻ tiền; sau khi sử dụng
VLHP có khả năng tái sinh, tái sử dụng....), được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải. Cơ sở
của quá trình hấp phụ là khi cho dung dịch có chứa chất ô nhiễm tiếp xúc với VLHP, các chất ô
nhiễm sẽ bị giữ lại tại các tâm hấp phụ nằm trên bề mặt VLHP. Tùy theo bản chất của lực liên
kết giữa chất ô nhiễm (chất bị hấp phụ) và VLHP (chất hấp phụ), quá trình hấp phụ được phân ra
hai loại chính: hấp phụ vật lý hoặc hoá học. Hấp phụ vật lý được tạo nên nhờ lực Vander Waals,
còn hấp phụ hoá học được tạo nên nhờ lực liên kết hoá học giữa phần tử chất bị hấp phụ và bề
mặt chất hấp phụ.
Có rất nhiều loại VLHP khác nhau, tuy nhiên đặc điểm chung của các loại vật liệu hấp
phụ đó là: có diện tích bề mặt lớn, bề mặt xốp, kích thước lỗ lớn. Ngoài ra, VLHP có thể được
chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên sẵn có.


Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ.
a. Mô hình động học hấ p phụ
Đối với hệ hấp phụ lỏng- rắ n, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các giai đoạn chính
sau:

- Khuế ch tán của các chất bị hấp phụ từ pha lỏng tới bề mặt chất hấp phụ
.
- Khuế ch tán bên trong ha ̣t hấ p phu .̣
- Giai đoa ̣n hấ p phu ̣ thực sự: các phần tử bị hấp phụ chiếm chỗ các trung tâm hấp phụ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]. Phạm Thị Liên (2015),Những chuyến biến trong kinh tế nông nghiệp ở Đồng bằng Bắc Bộ từ năm
1883 đến năm 1945, Khóa luận tốt nghiệp đại học,Trường Đại học sư phạm Hà Nội.
[2].Nguyễn Đình Bảng (2004),Các phương pháp xử lý nước thải, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN.
[3].Võ Văn Bé, Huỳnh Thu Hà (2008),Môi Trường và Con Người, Đại học Cần Thơ.
[4].Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường (1999), Sổ tay xử lý nước, Nhà xuất bản xây dựng.
[5].Đặng Kim Chi (2011), Hóa học môi trường, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[6]. PGS.TS Lương Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản
giáo dục.
[7]. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước, Nhà xuất bản Thanh Niên.
[8]. Bộ tài nguyên và môi trường Việt Nam (2012), Báo cáo môi trường quốc gia, Nhà xuất bản Hà Nội.
[9]. Bộ tài nguyên và môi trường Việt Nam (2014), Báo cáo môi trường quốc gia, Nhà xuất bản Hà Nội.
[10]. Báo nông nghiệp & PTNT (2007), Báo cáo tình hình phế phẩm nông nghiệp,Nhà xuất bản Hà Nội.
[11]. Vũ Thị Nghĩa Duyên (2014), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2 biến tính với sắt trên
tro trấu và ứng dụng trong xử lý chất hữu cơ ô nhiễm, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự
nhiên - ĐHQGHN.
[12]. Bùi Thị Lan Anh (2016), Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa để xử lý amoni trong nước
thải bệnh viện, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN.
[13]. Bùi Minh Quý (2015), Nghiên cứu tổng hợpcompozit PANi và các phụ phẩm nông nghiệp để xử lý


các kim loại nặng Pb (II), Cr(VI) và Cd (II), Luận án tiến sĩ khoa học,Đại học Khoa học - Đại học Thái
Nguyên.
[14]. Nguyễn Đình Bảng, Hà Minh Ngọc, Nguyễn Văn Nội (2009), Nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề

chế biến lương thực bằng phương pháp lọc sinh học ngập nước, Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN.
[15]. Đặng Ngọc Định (2015), Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính làm pha tĩnh cho kỹ thuật chiết pha
rắn và ứng dụng trong tách, làm giàu, xác định lượng vết một số ion kim loại, Luận án tiến sĩ khoa học,
Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN.
[16]. QCVN 14:2008/ BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.
[17]. QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.
[18]. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2006), Xử lý nước thải đô thị và công
nghiệp, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TPHCM.
[19]. Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch nước của các
vậtliệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và thử nghiệm xử lý môi trường, Luận văn thạc sĩ khoa học,Đại học
Thái Nguyên.

[20].Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hữu Nghị, Trần Hữu Bằng, Đặng Thị
Thanh Lê (2015), “Điều chế vật liệu nano SiO2 cấu trúc xốp từ tro trấu để hấp phụ xanh metylen
trong nước”, Tạp chí hóa học, 53(4), tr. 491-496.
[21].Phạm Thị Ngọc Lan (2016), “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ các phế phụ
phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni trong nước”, Khoa học kỹ thuật thủy lợi và
môi trường, 52(3), tr. 130-137.
Tiếng Anh:
[22].Metcalf & Eddy (1999),Wastewater Engineering Treatment, Disopal, Reuse.
Mc Craw, Hill International Edition, Third Edition.
[23].GTZ (1989),Wastewater Technology Springer Verlag Berlin Heidelberg.
[24].M.J.Hammer(1977), Water and Water Technology, John Wiley and Sons Ins.
[25].Farook Adam, Anwar lqbal (2011), “Silica supported amorphous molybdenum catalysts prepared
via sol-gel method and its catalytic activity”, Microporous and Mesoporous Material,141, pp. 119-127.
[26]. E.Clave., J. Francois., L. Billon., B. De Jeso., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs


as complexing Agents for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820 826.
[27]. Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner

Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Gil, Laurent Frideric
Gil (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified
sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp. 1291-1297.
[28]. W.E. Marshall., L.H. Wartelle., D.E. Boler, M.M. Johns., C.A. Toles. (1999), “Enhanced metal
adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp. 263-268.