Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để phát triển giải pháp thích ứng xử lý nước thải sinh hoạt đô thị
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.13 MB, 94 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT ĐỂ PHÁT TRIỂN GIẢI
PHÁP THÍCH ỨNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ
Chuyên ngành :
Công nghệ sinh học
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS Nguyễn Văn Cách
Hà Nội – 2011
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn tới Thầy PGS.TS. Nguyễn Văn Cách cùng toàn
thể các thầy cô trong Viện Công nghệ Sinh học và Thực Phẩm đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi và hướng dẫn em rất nhiệt tình chu đáo để em hoàn thành
khóa học này!
Em cũng xin chân thành cảm ơn tới tập thể cán bộ Viện Khoa học và Công
nghệ Môi trường, ĐHBK Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em
trong phân tích các chỉ tiêu nước trong quá trình nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn Phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện
Công nghệ sinh học Việt Nam và Phòng Sinh thái học, Viện Vi sinh vật và
Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và
giúp dỡ em trong quá trình em làm đề tài.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tới gia đình và bạn bè em đã tạo điều
kiện, giúp đỡ và động viên em rất nhiều để em hoàn thành khóa luận của
mình!.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 09 năm 2011
Học viên
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................2
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................................4
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................7
1.1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới và Việt Nam ................................................7
1.1.1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới......................................................... 7
1.1.2. Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam .......................................................... 8
1.1.3. Hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt tại Hà Nội ....................................... 12
1.2. Số lượng, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt ..........................................14
1.2.1. Các loại nước thải ..................................................................................... 14
1.2.2. Số lượng nước thải và chế độ thải nước.................................................... 16
1.2.3. Thành phần của nước thải ......................................................................... 19
1.3. Đặc điểm vật lý, hóa học, sinh vật và vi sinh của nước thải đô thị ......................20
1.3.1. Đặc điểm vật lý .......................................................................................... 20
1.3.2. Đặc điểm hóa học ...................................................................................... 21
1.3.3. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật.................................................................... 21
1.4. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt đô thị ................................................22
1.4.1. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt đô thị ................................... 22
1.4.2. Phương pháp sinh học xử lý nước thải sinh hoạt đô thị............................ 23
1.4.2.1. Ao hồ sinh học..................................................................................... 23
1.4.2.2. Lọc sinh học ........................................................................................ 28
1.4.2.3. Bùn hoạt tính – Aeroten ...................................................................... 33
1.5. Tình hình áp dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đô thị tại Việt Nam .....40
1.6. Tổng quan về các phương pháp xác định vi sinh vật trong nước thải....................43
1.6.1. Khái quát về các phương pháp phân loại vi sinh vật truyền thống ........... 43
1.6.2.Phương pháp phân loại dựa trên các kỹ thuật sinh học phân tử ............... 45
1.6.2.1. Các phương pháp dùng trong phân loại phân tử................................ 45
1.6.2.2. Sử dụng kỹ thuật DGGE trong nghiên cứu đa dạng tập đoàn VSV.... 45
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .............................................................49
2.1. Nguyên liệu .................................................................................................................49
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 49
2.1.2. Hóa chất..................................................................................................... 49
2.1.3. Máy móc thiết bị ........................................................................................ 49
2.2. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................................50
2.2.1. Phương pháp tách chiết DNA tổng số từ bùn hoạt tính ............................ 50
2.2.2. Phương pháp điện di DNA trên gel agarose ............................................. 51
2.2.3. Phương pháp khuếch đại một đoạn DNA bằng phản ứng PCR ................ 52
2.2.4. Phương pháp điện di trên gel gradient biến tính DGGE .......................... 53
2.2.5. Một số phương pháp xác định các thông số môi trường nước.................. 54
2.2.5.1. Xác định pH ........................................................................................ 54
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
2.2.5.2. Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD)[15]......................................... 54
2.2.5.3. Xác định nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 ................................................. 57
2.2.5.4. Xác định tổng nitơ Kjeldahl [16] ....................................................... 59
2.2.5.5. Xác định tổng Photpho[17] ................................................................ 63
2.2.5.6. Xác định tổng cacbon hữu cơ (TOC) .................................................. 66
2.2.5.7. Xác định hàm lượng kim loại nặng ..................................................... 66
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................67
3.1. Khảo sát các chỉ tiêu nước thải đầu vào ..................................................................67
3.2. Tách chiết DNA tổng số trực tiếp từ mẫu bùn và mẫu nước thải .........................68
3.3. Nhân đoạn gen 16S rDNA bằng PCR ......................................................................69
3.4. Kết quả phân tích DGGE ...........................................................................................69
3.5. Khảo sát hàm lượng bổ sung chế phẩm sinh học ...................................................71
3.6. Xác định hiệu quả xử lý của chế phẩm sinh học quy mô pilot .............................73
3.6.1. Sự biến động hàm lượng COD trong quá trình xử lý nước sông Kim
Ngưu..................................................................................................................... 75
3.6.2. Sự biến động hàm lượng BOD5 trong quá trình xử lý sông Kim Ngưu .... 76
3.6.3. Sự biến động hàm lượng T-N..................................................................... 78
3.6.4. Sự biến động hàm lượng T-P..................................................................... 79
3.6.5. Sự biến động hàm lượng TOC ................................................................... 80
3.6.6. Khảo sát sự thay đổi pH trong quá trình xử lý .......................................... 81
3.6.7. Khảo sát hàm lượng kim loại nặng............................................................ 81
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................83
4.1. Kết luận ........................................................................................................................83
4.2. Một số kiến nghị cần được tiếp tục nghiên cứu ......................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................84
PHỤ LỤC ..............................................................................................................................87
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để phát
triển giải pháp thích ứng xử lý nước thải sinh hoạt đô thị” do PGS.TS.
Nguyễn Văn Cách hướng dẫn là tôi thực hiện, không sao chép của bất kỳ
tác giả hay tổ chức nào trong và ngoài nước. Tôi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm về nội dung đã trình bày trong luận văn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2011
Học viên
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
1
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD5
: Biochemical oxygen Demand (5 days) (Nhu cầu oxy sinh
hóa)
COD
: Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học)
TSS
: Total suspended solids (Tổng chất rắn lơ lửng)
T-P
: Tổng Photpho
T-N
: Tổng Nitơ
MLSS
: Mixed Liquor Suspended Solids (Hàm lượng sinh khối)
DO
: Disolved oxygen (Oxy hòa tan)
WHO
: Tổ chức Y tế thế giới
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam
MBR
: Membrane bioreactor (Màng phản ứng sinh học)
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
2
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt .......................................................................16
Bảng 1. 2. Lưu lượng nước thải các bệnh viện .......................................................................17
Bảng 1. 3. Lưu lượng nước thải tiêu biểu ở các khu dân cư ...................................................18
Bảng 1. 4. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp của APHA
(GTZ, 1989) ............................................................................................................................20
Bảng 1. 5. Hiệu quả xử lý một số phương pháp .....................................................................23
Bảng 1. 6. Phân biệt tải trọng trong các bể lọc sinh học nhỏ giọt ..........................................30
Bảng 2. 1. Lựa chọn thể tích mẫu để xác định BOD5 58
Bảng 2. 2. Lựa chọn thể tích mẫu để xác định Nitơ Ken-đan................................................61
Bảng 2. 3. Lựa chọn thể tích mẫu và chiều dày cuvet để xác định T-P..................................65
Bảng 3. 1. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt đô thị 67
Bảng 3. 2. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong
nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT)......................................................................74
Bảng 3. 3. Hàm lượng kim loại nặng trong nước thải trước và sau khi xử lý ........................81
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
3
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1. Ảnh chụp nước thải ô nhiễm tại sông Kim Ngưu, Yên Sở ....................................13
Hình 1. 2. Nguồn gốc nước thải từ các hộ gia đình ................................................................15
Hình 1. 3. Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt .....................................................19
Hình 1. 4. Ao hồ sinh học tự nhiên .........................................................................................25
Hình 1. 5. Nguyên lý hoạt động của lọc sinh học ...................................................................28
Hình 1. 6. Bể lọc bằng đá........................................................................................................29
Hình 1. 7. Đĩa quay sinh học ..................................................................................................33
Hình 1. 8. Bể Aeroten .............................................................................................................33
Hình 2. 1. Địa điểm lấy mẫu bùn và nước tại sông Kim Ngưu ..............................................49
Hình 3. 1. DNA tổng số của tập đoàn vi khuẩn trong các mẫu môi trường ...........................68
Hình 3. 2. Sản phẩm PCR-DGGE gen 16S rDNA của vi khuẩn trong các mẫu môi trường..69
Hình 3. 3. Điện di biến tính (DGGE của gen 16S rDNA của vi khuẩn trong các mẫu môi
trường......................................................................................................................................70
Hình 3. 4. Sự biến động hàm lượng COD ở các mật độ tế bào (mg/l) ...................................72
Hình 3. 5. Sự biến động hàm lượng BOD5 ở các mật độ tế bào ............................................72
Hình 3. 6. Hệ thống xử lý nước thải quy mô Pilot..................................................................74
Hình 3. 7. Hiệu quả xử lý COD khi sử dụng chế phẩm sinh học ...........................................75
Hình 3. 8. Sự biến động hàm lượng COD khi ngừng bổ sung chế phẩm sinh học.................76
Hình 3. 9. Hiệu quả xử lý BOD5 khi bổ sung chế phẩm sinh học ..........................................77
Hình 3. 10. Sự biến động hàm lượng BOD5 khi ngừng bổ sung chế phẩm sinh học .............78
Hình 3. 11. Sự biến động hàm lượng T-N khi sử dụng chế phẩm sinh học ...........................79
Hình 3. 12. Sự biến động hàm lượng T-P khi sử dụng chế phẩm sinh học ............................79
Hình 3. 13. Sự biến động hàm lượng TOC khi sử dụng chế phẩm sinh học ..........................80
Hình 3. 14. Sự thay đổi pH trong quá trình xử lý ...................................................................81
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
4
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
MỞ ĐẦU
Trong quá trình phát triển không ngừng của xã hội, loài người đã đạt được
nhiều thành tựu to lớn trong các lĩnh vực kinh tế xã hội với một trình độ khoa học
kỹ thuật hiện đại, nhưng đồng thời cũng gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho môi
trường, đặc biệt là môi trường nước. Cùng với việc bảo vệ và cung cấp nguồn nước
sạch, việc thải và xử lý nước bị ô nhiễm trước khi đổ vào nguồn là một vấn đề bức
xúc đối với toàn thể loài người. Nó không giới hạn trong một quốc gia, một khu vực
mà là một vấn đề nóng bỏng của toàn nhân loại.
Vấn đề ô nhiễm nước hiện nay là một trong những thực trạng đáng ngại nhất
của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Khủng hoảng về
nước đang hoành hành cả hành tinh, không riêng ai cả. Mỗi ngày có hàng triệu tấn
nước thải không được xử lý đúng quy định và chất thải công nghiệp, nông nghiệp
đổ vào các vùng biên trên thế giới. Ô nhiễm nước làm suy yếu hoặc phá hủy hệ sinh
thái tự nhiên, ảnh hưởng xấu tới sản xuất lượng thực, đa dạng sinh học và sức khỏe
con người. Hàng năm, trên thế giới số người chết do hậu quả của ô nhiễm nước lớn
hơn tất cả các dạng xung đột bạo lực, kể cả chiến tranh gây ra, con số này chiếm
khoảng 3,1% tất cả các ca tử vong – tương đương với hơn 1,7 triệu người chết hàng
năm (theo WHO 2002)
Ở Việt Nam cũng vậy, hàng ngày có hàng triệu m3 nước thải được đổ vào môi
trường do hoạt động sinh hoạt gia đình của con người, đó là chưa kể đến các hoạt
động công nghiệp, nông nghiệp… mà phần lớn lượng nước thải trong sinh hoạt
trong số này không được xử lý mà đổ trực tiếp ra môi trường đất hay nước. Điều
này không chỉ gây nguy hại cho môi trường xung quanh do sự phân hủy các chất
dinh dưỡng mà còn nguy hiểm hơn khi các chất ô nhiễm này ngấm xuống tầng nước
ngầm gây ô nhiễm nước ngầm vốn là nguồn nước sinh hoạt của nhiều người dân.
Chính vì vậy, vấn đề vệ sinh môi trường hiện nay là một trong những mối
quan tâm hàng đầu của những nhà quản lý môi trường đô thị trên thế giới cũng như
ở Việt Nam. Ngay cả ở các nước công nghiệp phát triển cũng gặp phải nhiều khó
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
5
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
khăn về độ ổn định và bền vững. Bên cạnh đó, chi phí vận hành những hệ thống này
thường cao, tiêu thụ nhiều năng lượng không phục hồi được. Các chất dinh dưỡng
có giá trị như Nitơ, Phốt pho... bị thải bỏ. Những nghiên cứu khoa học gần đây cũng
cho thấy lượng các chất hóa học và hoóc môn ngày càng được sử dụng nhiều trong
sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp... bị thải ra môi trường từ các trạm xử
lý tập trung, có thể gây nên những hậu quả lâu dài và khó lường trước đối với con
người và môi trường xung quanh.
Ô nhiễm môi trường không những gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng
mà còn là trở lực thực sự cho sự phát triển bền vững của nền kinh tế - xã hội. Sự ô
nhiễm này được đánh giá chiếm tới 5% GDP ở các nước công nghiệp. Ở nước ta,
việc phát triển kinh tế đang đặt ra nhiều vấn đề về bảo vệ môi trường và phát triển
bền vững. Trong khi đó, công nghệ cao trong lĩnh vực công nghiệp môi trường của
chúng ta còn chưa thể đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Và việc nghiên cứu các giải
pháp của Việt Nam là hết sức cần thiết, hiệu quả kinh tế và kịp thời.
Chính vì những lý do trên mà em đã chọn đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng vi
sinh vật để phát triển giải pháp thích ứng xử lý nước thải sinh hoạt đô thị”
Mục đích của đề tài:
- Khảo sát đặc trưng ô nhiễm của nguồn thải.
- Xác định đa dạng vi sinh vật trong bùn hồ. Từ đó xác định chế phẩm vi
sinh vật cần bổ sung.
- Bổ sung chế phẩm vi sinh vật và đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý
thông qua các thông số môi trường.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
6
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới và Việt Nam
1.1.1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới
Nhiều hoạt động của con người tác động đến chất lượng nước, bao gồm cả
nông nghiệp, công nghiệp, tăng dân số, đô thị hóa và thay đổi khí hậu. Nông nghiệp
gây ô nhiễm nước do thuốc trừ sâu, phân bón hóa học,... Ước tính mỗi năm ngành
nông nghiệp thế giới sử dụng khoảng trên 2.000.000 tấn thuốc trừ sâu (năm 2009 –
UNEP). Trên thế giới, mỗi năm các hoạt động công nghiệp tạo ra khoảng 300 – 400
tấn kim loại nặng, dung môi và các chất thải động hại khác gây ô nhiễm nguồn
nước. Khai thác mỏ và khoan cũng tạo ra một lượng lớn các chất thải rắn và các sản
phẩm phụ và là một thách thức lớn để xử lý chất thải quy mô lớn.
Việc thiếu xử lý thích hợp chất thải của con người dẫn đến ô nhiễm nước đã
lan rộng khắp thế giới. Trên toàn thế giới có khoảng 2,5 tỷ người sống mà không
được cải thiện môi trường nước (UNICEF và WHO) và hơn 80 % nước thải không
được xử lý trước khi ra các hệ thống thoát nước chung ( UN WWAP 2009). Ô
nhiễm nước làm suy yếu hoặc phá hủy hệ sinh thái tự nhiên, ảnh hưởng xấu tới sản
xuất lượng thực, đa dạng sinh học và sức khỏe con người.
Hàng năm, trên thế giới số người chết do hậu quả của ô nhiễm nước lớn hơn
tất cả các dạng xung đột bạo lực, kể cả chiến tranh gây ra, và chịu ảnh hưởng lớn
nhất là trẻ em dưới 5 tuổi. Theo báo cáo gần đây của tổ chức UNEP cho biết các
bệnh liên quan tới nước bẩn gây nên 3,7% tổng số trường hợp tử vong trên thế giới,
tương đương với hơn 1,7 triệu người chết hàng năm. Hơn một nửa bệnh nhân trong
các bệnh viện liên quan tới nước bẩn (theo WHO 2002). Mỗi năm, trên thế giới ước
tính có đến 4 tỷ ca tiêu chảy dẫn đến cái chết của 2,2 triệu người, hầu hết là trẻ em
dưới 5 tuổi, cộng thêm hàng triệu ca ốm đau bệnh tật liên quan đến thiếu nước dùng
an toàn. Sức khỏe con người đang bị tác động nghiêm trọng bởi những bệnh dịch do
nước gây ra cũng như các hóa chất ô nhiễm xả vào trong nguồn nước.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
7
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
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 phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ nghệ.
Ta có thể kể ra đây một vài ví dụ tiêu biểu:
Anh Quốc chẳng hạn: Đầu 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 các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt.
Nước Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán và nhiều sông lớn, nhưng vấn đề
cũng không khác bao nhiêu. Dân Paris còn uống nước sông Seine đến cuối thế kỷ
18. Từ đó vấn đề đổi khác: các sông lớn và nước ngầm nhiều nơi không còn dùng
làm nước sinh hoạt được nữa, 5.000 km sông của 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 nạn cháy nhà máy thuốc Sandoz ở Balea năm 1986 chẳng
hạn) thêm vào các nguồn 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.
1.1.2. Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam
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 trường, nhưng tình trạng ô
nhiễm nước 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 dối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường
nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước
thải, khí thải và chất thải rắn. ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công
nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý
chất thải. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ví dụ: ở ngành công
nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH
trung bình từ 9-11; chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu ôxy hoá học (COD)
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
8
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
có thể lên đến 700mg/1 và 2.500mg/1; hàm lượng chất rắn lơ lửng... cao gấp nhiều
lần giới hạn cho phép.
Hàm lượng nước thải của các ngành này có chứa xyanua (CN-) vượt 84 lần,
H2S vươt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô
nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùng dân cư.
Mức độ ô nhiễm nước ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công
nghiệp tập trung là rất lớn. Tại cụm công nghiệp Tham Lương, thành phố Hồ Chí
Minh, nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải công nghiệp với tổng lượng nước
thải ước tính 500.000 m3/ngày từ các nhà máy giấy, bột giặt, nhuộm, dệt. ở thành
phố Thái Nguyên, nước thải công nghiệp thải ra từ các cơ sở sản xuất giấy, luyện
gang thép, luyện kim màu, khai thác than; về mùa cạn tổng lượng nước thải khu vực
thành phố Thái Nguyên chiếm khoảng 15% lưu lượng sông Cầu; nước thải từ sản
xuất giấy có pH từ 8,4-9 và hàm lượng NH4 là 4mg/1, hàm lượng chất hữu cơ cao,
nước thải có màu nâu, mùi khó chịu…
Khảo sát một số làng nghề sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệt nhuộm ở
Bắc Ninh cho thấy có lượng nước thải hàng ngàn m3/ngày không qua xử lý, gây ô
nhiễm nguồn nước và môi trường trong khu vực.
Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà Nội và
thành phố Hồ Chí Minh. Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệ
thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương).
Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn các bệnh
viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; một lượng rác thải rắn lớn
trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn quan trọng gây ra ô
nhiễm nước. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố
lớn là rất nặng.
Một ví dụ điển hình là thành phố Hà Nội. Theo số liệu thống kê mới đây,
trung bình một ngày Hà Nội thải 458.000 m3 nước thải, trong đó 41% là nước thải
sinh hoạt, 57% nước thải công nghiệp, 2% nước thải bệnh viện. Chỉ có khoảng 4%
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
9
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
nước thải được xử lý. Phần lớn nước thải không được xử lý đổ vào các sông Tô
Lịch và Kim Ngưu gây ô nhiễm nghiêm trọng hai con sông này và các khu vực dân
cư dọc theo sông. Theo số liệu đo vào tháng 8/2002, BOD tại sông Kim Ngưu cao
tới 92,4 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép tới 9 lần. Hồ cá và cá tại 2 quận Hoàng
Mai và Thanh Trì đã bị ô nhiễm nặng do lấy nước trực tiếp từ 2 con sông nêu trên
vào hồ nuôi. Số liệu thống kê cho thấy toàn lưu vực đang có khoảng 26.300 giường
bệnh (trong đó Hà Nội chiếm tới 47%) thuộc hơn 1.400 cơ sở y tế, với lượng nước
thải y tế ước tính khoảng hơn 10.000 m3/ngày và nước thải bệnh viện không hề
được xử lý mà đổ thẳng vào các dòng sông.
Ở thành phố Hồ Chí Minh thì lượng rác thải lên tới gần 4.000 tấn/ngày; chỉ
có 24/142 cơ sở y tế lớn là có xử lý nước thải; khoảng 3.000 cơ sở sản xuất gây ô
nhiễm thuộc diện phải di dời.
Không chỉ ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mà ở các đô thị khác như Hải
Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương… nước thải sinh hoạt cũng không
được xử lý độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiểu chuẩn
cho phép, các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; COD; Ôxy hòa tan (DO) đều vượt
từ 5 – 10 lần, thậm chí 20 lần tiêu chuẩn cho phép.
Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp,
hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ
tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý
nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt
hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn, số vi khuẩn Feca coliform trung bình biến đổi từ 1.5003.500MNP/100ml ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu, tăng lên tới 3800 –
12.500MNP/100ml ở các kênh tưới tiêu.
Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các
nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường
nước và sức khỏe nhân dân.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
10
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Theo thống kê của Bộ Thuỷ sản, tổng diện tích mặt nước sử dụng cho nuôi
trồng thuỷ sản đến năm 2001 của cả nước là 751.999 ha. Do nuôi trồng thuỷ sản ồ
ạt, 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, thì các thức ăn dư lắng xuống đáy ao, hồ,
lòng 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; thậm chí đã có dấu hiệu xuất
hiện thuỷ triều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam.
Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm
môi trường nước, như sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hoá,
hiện đại hoá, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu; nhận thức của người dân về vấn đề
môi trường còn chưa cao… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo
vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý, tổ chức và
cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy
đủ; chưa thấy rõ ô nhiễm môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp,
hàng ngày và khó khắc phục đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền
vững của đất nước. Các quy định về quản lý và bảo vệ môi trường nước còn thiếu
(chẳng hạn như chưa có các quy định và quy trình kỹ thuật phục vụ cho công tác
quản lý và bảo vệ nguồn nước). Cơ chế phân công và phối hợp giữa các cơ quan,
các ngành và địa phương chưa đồng bộ, còn chồng chéo, chưa quy định trách nhiệm
rõ ràng. Nhà nước chưa có chiến lược, quy hoạch khai thác, sử dụng và bảo vệ tài
nguyên nước theo lưu vực và các vùng lãnh thổ lớn; chưa có các quy định hợp lý
trong việc đóng góp tài chính để quản lý và bảo vệ môi trường nước, gây nên tình
trạng thiếu hụt tài chính, thu không đủ chi cho bảo vệ môi trường nước.
Ngân sách đầu tư cho bảo vệ môi trường nước còn rất thấp (một số nước
ASEAN đã đầu tư ngân sách cho bảo vệ môi trường là 1% GDP, còn ở Việt Nam
mới chỉ đạt 0,1%). Các chương trình giáo dục cộng đồng về môi trường nói chung
và môi trường nước nói riêng còn quá ít. Đội ngũ cán bộ quản lý môi trường nước
còn thiếu về số lượng, yếu về chất lượng (Hiện nay ở Việt Nam trung bình có
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
11
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
khoảng 3 cán bộ quản lý môi trường/1 triệu dân, trong khi đó ở một số nước
ASEAN trung bình là 70 người/1 triệu dân)...
1.1.3. Hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt tại Hà Nội
Tuy đã có cơ sở pháp lý (Luật và tiêu chuẩn môi trường đối với nước thải
sinh hoạt), song hiện trạng nước thải sinh hoạt và xử lý nước thải đang là vấn đề cấp
bách cần được đặt ra để từng bước cải thiện tình hình.
Tại một số các thành phố lớn, thị xã và thị trấn chỉ một số khu dân cư có hệ
thống cống rãnh thải nước thải sinh hoạt song hệ thống này thường dùng chung với
hệ thống thoát nước mưa thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên hoặc ao hồ hoặc sông
suối hoặc thải ra biển. Hầu như không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải
sinh hoạt riêng biệt.
Theo báo cáo của Công ty thoát nước Hà Nội, ước tính tổng lượng nước thải
của nội thành Hà Nội mỗi ngày khoảng 500.000m3, trong đó 100.000 m3 là nước
thải từ các cơ sở công nghiệp, bệnh viện và các cơ sở dịch vụ khác, còn lại là nước
thải sinh hoạt. Hiện nay, do chưa thực hiện được việc kiểm soát chất lượng nước
thải nên chỉ khoảng 5-7% khối lượng nước thải được xử lý, phần còn lại gần như
không được xử lý, xả thẳng vào hệ thống thoát nước thành phố. Nước thải chưa qua
xử lý có hàm lượng chất bẩn, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cao gây ô nhiễm nặng
nề cho các mương sông hồ của Hà Nội. Các loại nước thải xả vào hệ thống nước
mặt, nơi cũng dùng cho mục đích nuôi cá, tưới tiêu, giải trí…
Vào mùa khô, nước trong các sông, kênh, mương có màu nâu hoặc đen, hàm
lượng ô xy hòa tan thấp, mùi hôi thối bốc lên khó chịu. Các sông, kênh mương thoát
nước mức độ nhiễm có xu hướng tăng lên theo thời gian, chất lượng nước đang bị
xuống cấp nghiêm trọng. Trong khi đó, mức độ trang thiết bị vệ sinh của cộng đồng
còn ở mức thấp. Ô nhiễm nước mặt trở nên trầm trọng hơn, tỷ lệ thuận với việc tăng
mật độ dân số.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
12
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Hình 1. 1. Ảnh chụp nước thải ô nhiễm tại sông Kim Ngưu, Yên Sở
Thành phố Hà Nội hiện có tới 16.000 cơ sở sản xuất công nghiệp. Do là nơi
tập trung hầu hết các loại hình công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
(giấy, thựcphẩm, cơ khí, hóa chất…) do vậy thành phần các chất ô nhiễm trong
nước thải đa dạng và phức tạp.
Hơn nữa, Hà Nội là nơi tập trung nhiều bệnh viện và cơ sở y tế nhưng mới
chỉ có khoảng 30% bệnh viện lớn đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập
trung, còn lại là chỉ xử lý bằng hệ thống bể phốt kết hợp với khử trùng Clo… Mặc
dù tổng lượng nước thải từ hoạt động khám chữa bệnh của các bệnh viện so với
nước thải sinh hoạt chỉ chiếm một phần nhỏ nhưng mức độ gây ô nhiễm môi trường
lớn hơn rất nhiều so với nước thải sinh hoạt.
Hiện nay, tổng lượng nước thải được xử lý tại các trạm và nhà máy xử lý
nước thải tập trung ở Hà Nội mới khoảng trên 10.000m3/ngày đêm trong khi đó,
nhu cầu xử lý nước thải ở Hà Nội là 500.000m3/ngày đêm.
Việc thu gom và xử lý nước thải tập trung đang còn gặp rất nhiều bất cập và
hạn chế. Công tác xử lý nước thải chưa được đẩy mạnh, tại một số đô thị cũng có
xây dựng một số trạm xử lý nước thải cục bộ cho các bệnh viện như Hà Nội, Hải
Phòng, Quảng Ninh, Huế, Đà Nẵng… nhưng do nhiều nguyên nhân như thiết kế,
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
13
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
vận hành, bảo dưỡng, không có kinh phí…mà nhiều trạm xử lý sau một thời gian
ngắn hoạt động đã xuống cấp và ngừng hoạt động.
Ngoài ra, việc thu gom và xử lý nước thải tập trung còn có một số hạn chế
sau:
-
Chi phí đầu tư hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải cũng như chi phí
vận hành và bảo trì rất cao (trong đó 70% chi phí cho lắp đặt đường ồng).
Ví dụ, ở Nhật chi phí này khoảng 12 – 16 triệu USD/người.
-
Tiêu tốn nhiều nước để rửa trôi và vận chuyển.
-
Dễ gây ô nhiễm nước ngầm do đường ống bị rò rỉ, khó kiểm tra.
-
Nước chưa được xử lý thu gom tại trạm xử lý dễ gây ô nhiễm môi trường
và nước mặt.
-
Thậm chí sau xử lý, trạm xử lý hiện đại vẫn có thể tồn động các chất hoạt
động sinh học như hócmon và kháng sinh.
-
Khối lượng bùn lắng sau xử lý là rất lớn.
1.2. Số lượng, thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt
1.2.1. Các loại nước thải
Các loại nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của
con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường
học, nhà ăn… cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự
như nước thải sinh hoạt. Để tiện cho việc lựa chọn phương pháp, dây chuyền công
nghệ và tính toán các công trình xử lý nước thải, nước thải sinh hoạt được phân loại
theo các dấu hiệu sau đây [6]:
a. Theo nguồn gốc hình thành
Trong các hộ gia đình có thể có các loại nước thải sau đây:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
14
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Nguồn nước thải từ các ngôi nhà
Nước thải
phân
Nước tiểu
Nước tắm,
giặt, rửa
Nước thải
nhà bếp
Các loại nước
thải khác
Hình 1. 2. Nguồn gốc nước thải từ các hộ gia đình
Các loại nước thải được hình thành theo sơ đồ trên có số lượng, thành phần
và tính chất khác nhau. Tuy nhiên để thuận tiện cho xử lý và tái sử dụng, người ta
chia chúng thành 3 loại:
-
Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết
bị vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt. Loại nước thải này chủ yếu chứa
chất lơ lửng, các chất tẩy giặt và thường gọi là “nước xám”. Nồng độ các chất hữu
cơ trong loại nước thải này thấp và thường khó phân hủy sinh học. Trong nước thải
chứa nhiều tạp chất vô cơ.
-
Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn được gọi là
“nước đen”. Trong nước thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi
thối. Hàm lượng các chất hữu cơ (BOD) và các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho
cao. Các loại nước thải này thường gây nguy hại đến sức khỏe và dễ làm nhiễm bẩn
nguồn nước mặt. Tuy nhiên chúng thích hợp với việc sử dụng làm phân bón hoặc
tạo khí sinh học.
-
Nước thải nhà bếp chứa dầu mỡ và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy
rửa bát. Loại nước thải này có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD, COD) và các
nguyên tố dinh dưỡng khác (nitơ và photpho). Các chất bẩn trong nước thải này dễ
tạo khí sinh học và dễ sử dụng làm phân bón.
b. Theo đối tượng thoát nước
Theo đối tượng thoát nước, người ta phân ra hai nhóm nước thải:
-
Nhóm nước thải các hộ gia đình, khu dân cư
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
15
Luận văn Thạc sỹ khoa học
-
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Nhóm nước thải các công trình công cộng, dịch vụ như nước thải bệnh
viện, nước thải khách sạn, nước thải trường học, nước thải nhà ăn.
Mỗi nhóm, mỗi loại nước thải có lưu lượng, chế độ xả nước và thành
phần tính chất đặc trưng riêng.
c. Theo đặc điểm hệ thống thoát nước
Theo đặc điểm thoát nước sẽ hình thành nên 2 hệ thống nước thải:
-
Nước thải hệ thống thoát nước riêng: Nước thải từ các thiết bị vệ sinh
được thu gom và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến riêng.
-
Nước thải hệ thống thoát nước chung: Các loại nước thải sinh hoạt (nước
xám và nước đen) cùng với nước mưa đợt đầu trong khu vực thoát nước được thu
gom và vận chuyển theo đường cống chung về trạm xử lý. Trong một số trường hợp
nước đen được xử lý sơ bộ qua các công trình như bể tách dầu mỡ, bể tự hoại, sau
đó cùng nước xám xả vào tuyến cống thoát nước chung của thành phố.
Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ thuộc vào đối tượng
thoát nước, đặc điểm hệ thống thoát nước của thành phố và các điều kiện tự nhiên,
điều kiện kinh tế xã hội khác của đô thị.
1.2.2. Số lượng nước thải và chế độ thải nước
Lưu lượng nước thải trong một khu vực đô thị, cụm dân cư hoặc công trình
công cộng được xác định trên cơ sở tiêu chuẩn dùng nước. Nước sử dụng cho sinh
hoạt, sau đó trở thành nước thải xả vào hệ thống thoát nước được xác định theo quy
chuẩn xây dựng Việt Nam năm 1996 như sau:
Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt
Tiêu chuẩn cấp nước
Loại đô thị
Đợt đầu (10 năm)
Tỷ lệ cấp nước
Dài hạn (20 năm)
Tiêu chuẩn
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Tỷ lệ cấp nước
Tiêu chuẩn
CNSH 2008-2010
16
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
(%)
(l/ng.ngày)
(%)
(l/ng.ngày)
I
75 – 90
130 – 150
85 – 95
160 – 180
II
75 – 85
110 – 130
80 – 90
140 – 150
II
70 – 80
80 – 100
80 – 90
120 – 130
Các nước phát triển có tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt đô thị rất cao, thường
dao động từ 200 đến 500 l/ng.ngày, phụ thuộc vào trang thiết bị vệ sinh và điều kiện
khí hậu khu vực. Đối với nông thôn, tiêu chuẩn nước sạch cho sinh hoạt được chọn
từ 50 đến 100 l/ng.ngày [6].
Tiêu chuẩn thải nước bệnh viện thông thường được xác định theo “Tiêu
chuẩn thiết kế bệnh viện đa khoa” (TCVN 4470-87) là 300 đến 400 l/ng.ngày. Tuy
nhiên theo kết quả nghiên cứu của đề tài B96-34-06 “Xử lý nước thải và phế thải
rắn bệnh viện”, do số lượng cán bộ công nhân viên và người nhà đến chăm nom
bệnh nhân lớn, tiêu chuẩn dùng nước thực tế tăng lên rất nhiều và nó cũng phụ
thuộc vào quy mô cũng như chức năng của bệnh viện.
Lưu lượng nước thải các bệnh viện được mô tả như bảng sau:
Bảng 1. 2. Lưu lượng nước thải các bệnh viện
Tiêu chuẩn dùng Lưu lượng nước
STT Quy mô bệnh viện, giường bệnh
nước (l/g.ngày)
thải (m3/ngày)
1
Dưới 100
700
70
2
Từ 100 đến 300
700
100 – 200
3
Từ 300 đến 500
600
200 – 300
4
Từ 500 đến 700
600
300 – 450
5
Trên 700 giường
600
Trên 500
6
Bệnh viện kết hợp với nghiên cứu
và đạo tạo
1000
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
17
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Các bệnh viện nước ngoài cũng có tiêu chuẩn dùng nước tương tự, dao động
từ 500 đến 1000 l/giường.ngày.
Lưu lượng nước thải chảy đến các công trình xử lý nước thải không đều
trong một ngày đêm, cũng như trong từng mùa. Ban đêm do ít thiết bị vệ sinh hoạt
động, lượng nước thải rất nhỏ. Trong thời gian cao điểm, lưu lượng nước thải có thể
gấp 6-8 lần thời điểm trung bình.
Bảng 1. 3. Lưu lượng nước thải tiêu biểu ở các khu dân cư [28]
Nguồn thải
Đơn vị tính
Lưu lượng, gal/đơn vị.ngày
Khoảng biến thiên
Thông dụng
Các hộ chung cư
•
nhà lầu
Một đầu người
35 - 75
50
•
nhà trệt
Một đầu người
50 - 80
65
Một người khách
30 - 55
45
Khách sạn
Các hộ tư
•
nhà thông thường
Một đầu người
45 - 90
70
•
nhà tiện nghi hơn
Một đầu người
60 - 100
80
các hộ giàu
Một đầu người
75 - 150
95
•
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
18
Luận văn Thạc sỹ khoa học
các ngôi nhà cũ
Một đầu người
30 - 60
45
các nhà để nghỉ hè
Một đầu người
25 - 50
40
Một đầu người
30 - 50
40
•
•
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Các trạm xe lửa
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
1.2.3. Thành phần của nước thải
Nước thải là hệ đa phân tán thô bao gồm nước và các chất bẩn. Các chất bẩn
trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ các hoạt động của con người. Các chất
bẩn này với thành phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn
không lắng được và các chất hòa tan. Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt
được biểu diễn theo sơ đồ sau:
Nước thải
99,9%
0,1%
Nước
Các chất rắn
50 - 70%
30 - 50%
Các chất hữu cơ
65%
Protein
Các chất vô cơ
10%
25%
Cacbonhydrat
Các chất béo
Cát
Muối
Hình 1. 3. Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt
Thành phần và mức độ ô nhiễm của nước thải được biểu diễn theo bảng sau:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
19
Kim loại
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Bảng 1. 4. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp
của APHA (GTZ, 1989) [10]
STT
Các chất
Mức độ ô nhiễm
Nặng
1
Tổng chất rắn, mg/l
2
Trung bình
Thấp
1000
500
200
Chất rắn hòa tan, mg/l
700
350
120
3
Chất rắn không tan, mg/l
300
150
8
4
Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l
600
350
120
5
Chất rắn lỏng, mg/l
12
8
4
6
BOD5, mg/l
300
200
100
7
Oxy hòa tan, mg/l
0
0
0
8
Tổng nitơ, mg/l
85
50
25
9
Nittơ hữu cơ, mg/l
35
20
10
10
Nitơ amoniac, mg/l
50
30
15
11
Nitơ NO2, mg/l
0,1
0,05
0
12
Nitơ NO3, mg/l
0,4
0,20
0,1
13
Clorua, mg/l
175
100
15
14
Độ kiềm, mg CaCO3/l
200
100
50
15
Chất béo, mg/l
40
20
0
16
Tổng photpho (theo P), mg/l
-
8
-
1.3. Đặc điểm vật lý, hóa học, sinh vật và vi sinh của nước thải đô thị
1.3.1. Đặc điểm vật lý
Theo trạng thái vật lý, các chất bẩn trong nước thải được chia thành:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
20
Luận văn Thạc sỹ khoa học
-
Nguyễn Thị Hạnh Nguyên
Các chất không hoà tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10-4 mm, có
thể ở dạng huyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giấy, vải, cây cỏ.
-
Các chất bẩn dạng keo với kích thước hạt trong khoảng 10-4 đến 10-6 mm
-
Các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ hơn 10-6 mm có thể ở dạng phân
tử hoặc phân ly thành ion.
Nước thải sinh hoạt thường có mùi hôi thối khó chịu do khi vận chuyển trong
cống sau 2-6 giờ xuất hiện khí hydrosunfua. Nồng độ các chất bẩn trong nước thải
có thể đậm đặc hoặc loãng, tùy thuộc tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt và lượng nước
thải công nghiệp hòa lẫn vào.
1.3.2. Đặc điểm hóa học
Nước thải chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magie, canxi, silic,
nhiều chất hữu cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như cát, sét,
dầu mỡ. Nước thải vừa xả ra có tính kiềm, nhưng dần trở nên có tính axit do bị thối
rữa. Các chất hữu cơ có xuất xứ từ thực vật hoặc động vật. Những chất hữu cơ trong
nước thải có thể chia thành các chất chứa nitơ và các chất chứa cacbon. Các hợp
chất chứa nitơ chủ yếu như ure, protein, amin và axit amin. Các hợp chất chứa
cacbon như mỡ, xà phòng, hydratcacbon trong đó có cả xenlulo... từ chất thải công
nghiệp lẫn vào làm cho thành phần và tính chất nước thải càng thêm đa dạng.
1.3.3. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật
Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật, chủ yếu là vi sinh với số lượng từ
105 đến 106 tế bào trong 1ml. Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vào nước thải là phân,
nước tiểu và đất cát.
Tế bào vi sinh hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là
một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải. Phần này sống, hoạt động, tăng
trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CNSH 2008-2010
21
