Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá k đại học thái nguyên

ÐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ÐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHẠM THANH DÂN

Tên đề tài:

"TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SINH HOẠT KHU KTX K - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN"

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Liên thông chính quy

Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Khoa

: Môi trường

Lớp

: K9 - KHMT

Khóa học

: 2013 - 2015

Giảng viên hướng dẫn: TS. Dư Ngọc Thành

THÁI NGUYÊN - 2014


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu và thực tập tốt nghiệp, bản báo cáo em đã hoàn
thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong ban
chủ nhiệm khoa Môi trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã giảng dạy và
đào tạo giúp em tích lũy thêm kiến thức và từ đó nâng cao thêm trình độ
chuyên môn của mình để áp dụng vào thực tiễn.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn
TS.Dư Ngọc Thành, thầy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình em
học tập và thực hiện đề tài, làm báo cáo tốt nghiệp này.
Cuối cùng, với lòng biết ơn sâu sắc, chân thành xin gửi đến gia đình và
bạn bè đã giúp đỡ rất nhiều về tinh thần và vật chất để em hoàn thành được
chương trình học tập cũng như báo cáo tốt nghiệp.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôt nghiệp, do kinh nghiệm và kiến
thức của em còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót và khiếm
khuyết. Rất mong được sự tham gia đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô giáo
và các bạn sinh viên để khóa luận của em được hoàn thiện hơn và có thể ứng
dụng rộng rãi trong thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, ngày 26 tháng 8 năm 2014
Sinh viên

Phạm Thanh Dân


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2. 1. Khối lượng chất bẩn có trong NTSH cho một người ..................... 5

Bảng 2. 2.Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/l) .......................................... 6
Bảng 4.1. Đặc trưng chung của nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý .............. 38
Bảng 4.2. Các chỉ tiêu hóa học của nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K ...... 39
Bảng 4.3.Hệ số không điều hòa chung.......................................................... 42
Bảng 4.4.Hiệu quả xử lý nước thải khi đi qua song chắn rác ........................ 44
Bảng 4.5. Tóm tắt các thông số thiết kế ngăn tiếp nhận. ............................... 45
Bảng 4.6. Tóm tắt các thông số của bể điều hòa ........................................... 46
Bảng 4.7. Tóm tắt các thông số của bể UASB .............................................. 47
Bảng 4.8. Hiệu quả xử lý nước thải khi đi qua bể UASB.............................. 47
Bảng 4.9. Tóm tắt thông số bãi lọc trồng cây ............................................... 50
Bảng 4.10. Hiệu quả xử lý nước thải khi đi bãi lọc trồng cây ....................... 51


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Ao hiếu khí với kệ thống cung cấp khí.......................................... 16
Hình 2.2. Hồ tùy nghi ................................................................................... 17
Hình 2.3. Xử lý nước thải bằng đất............................................................... 18
Hình 2.4. Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính ............... 19
Hình 2.5. Sơ đồ công nghệ bể Aeroten truyền thống .................................... 19
Hình 2.6. Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc .......................... 20
Hình 2.7. Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh ................. 21
Hình 2.8. Quá trình vận hành bể SBR........................................................... 23
Hình 2.9. Bể UASB ...................................................................................... 25
Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ sử dụng bể Aeroten ............................................ 39
Hình 4.2. Sơ đồ công nghệ sử dụng mương oxy hóa (MOT) ........................ 40
Hình 4.3. Sơ đồ công nghệ bể UASB kết hợp bãi lọc trồng cây.................... 41


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

Từ viết tắt
BOD

Nhu cầu ô xy sinh hóa

BOD5

Lượng oxy hòa tan mà quá trình phân hủy sinh học
trong 5 ngày

COD
DO

Nhu cầu oxy hóa học
Lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp
của sinh vật

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

T-N

Tổng Nito

T-P

Tổng photpho

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

KTX

Ký túc xá


MỤC LỤC
Phần 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu đề tài: .................................................................................... 2
1.3. Nội dung của đề tài tốt nghiệp. ............................................................. 2
1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ................................................. 2
1.4.1. Ý nghĩa khoa học ........................................................................... 2
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn............................................................................ 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3
2.1. Cơ sở pháp lý ....................................................................................... 3
2.2. Cơ sở lý luận ........................................................................................ 3
2.2.1. Một số khái niệm cơ bản ................................................................ 3
2.2.2. Tổng quan nước thải sinh hoạt ....................................................... 5

2.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ................................. 11
2.2.4. Công nghệ bãi lọc ngầm trồng cây ............................................... 27
2.2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan trực tiếp đến đề tài ... 34
PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ............................................................................................................ 36
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................... 36
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành.......................................................... 36
3.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 36
3.4. Phương pháp thực hiện....................................................................... 36
PHẦN 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ............................................................. 38
4.1. Đánh giá tổng quan về nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K Đại học
Thái Nguyên ............................................................................................. 38
4.2. Đề xuất thuyết minh và lựa chọn công nghệ ....................................... 39


4.2.1. Đề xuất thuyết minh ..................................................................... 39
4.2.2. Lựa chọn công nghệ xử lý ............................................................ 42
4.3. Tính toán các công trình đơn vị của công nghệ đề xuất lựa chọn ........ 42
4.3.1. Tính toán số liệu sơ cấp ............................................................... 42
4.3.2. Song Chắn rác.............................................................................. 43
4.3.3. Hầm tiếp nhận.............................................................................. 44
4.3.4. Bể điều hòa .................................................................................. 45
4.3.5. Bể kỵ khí UASB .......................................................................... 46
Phần 5. KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ............................................................. 52
5.1. Kết luận.............................................................................................. 52
5.2. Kiến nghị ........................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 53


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Môi trường và những vấn đề liên quan đến môi trường là đề tài được
quan tâm trong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế
giới. Trái đất – ngôi nhà chung của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái
và cạn kiệt dần tài nguyên. Nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường trên
thế giới ngày nay do các hoạt động kinh tế - xã hội, các hoạt động này một
mặt cải thiện chất lượng cuộc sống con người và môi trường, mặt khác lại
mang lại hàng loạt các vấn đề như: Khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên
nhiên, ô nhiễm và suy thoái chất lượng môi trường khắp nơi trên thế giới.
Hiện nay, khi mà nền kinh tế của nước ta có những bước phát triển mạnh
mẽ và vững chắc, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao thì vấn đề
môi trường và các điều kiện vệ sinh môi trường lại trở nên cấp thiết hơn bao
giờ hết. Trong đó các vấn đề về nước được quan tâm nhiều hơn cả. Các biện
pháp để bảo vệ môi trường sống, bảo vệ nguồn nước mặt, nước ngầm không
bị ô nhiễm do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người là thu gom
và xử lý nước thải. Nước thải sau xử lý sẽ đáp ứng được các tiêu chuẩn thải
vào môi trường cũng như khả năng tái sử dụng nước sau xử lý.
Nguồn nước thải sinh hoạt chủ yếu được thải ra từ các hộ gia đình,
chung cư, đô thị, bệnh viện, trường học, các công trình công cộng,… Đặc biệt
ở trong các khu ký túc xá của trường học, với nhu cầu sử dụng nước hàng
ngày trong ký túc xá của học sinh, sinh viên là rất lớn. Lượng nước cấp sinh
hoạt lớn như vậy cũng đồng nghĩa với việc lượng nước thải ra môi trường là
rất lớn và mới qua xử lý bằng bể tự hoại do đó không xử lý triệt để nên nước
thải còn có mùi và có hàm lượng N, P, E.coli, hàm lượng chất rắn lơ lửng...
cao. Mỗi khi trời nắng thì từ các cống nước thải thường xuyên bốc mùi khó
chịu, ảnh hưởng đến sức khỏe cũng như môi trường xung quanh. Mặt khác
khi trời mưa thì lượng nước mưa chảy tràn lại kéo theo các chất ô nhiễm làm

rộng hơn. Do vậy việc tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải sinh hoạt
cho khu ký túc xá K Đại học Thái Nguyên là một việc làm cấp thiết.


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2. 1. Khối lượng chất bẩn có trong NTSH cho một người ..................... 5
Bảng 2. 2.Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/l) .......................................... 6
Bảng 4.1. Đặc trưng chung của nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý .............. 38
Bảng 4.2. Các chỉ tiêu hóa học của nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K ...... 39
Bảng 4.3.Hệ số không điều hòa chung.......................................................... 42
Bảng 4.4.Hiệu quả xử lý nước thải khi đi qua song chắn rác ........................ 44
Bảng 4.5. Tóm tắt các thông số thiết kế ngăn tiếp nhận. ............................... 45
Bảng 4.6. Tóm tắt các thông số của bể điều hòa ........................................... 46
Bảng 4.7. Tóm tắt các thông số của bể UASB .............................................. 47
Bảng 4.8. Hiệu quả xử lý nước thải khi đi qua bể UASB.............................. 47
Bảng 4.9. Tóm tắt thông số bãi lọc trồng cây ............................................... 50
Bảng 4.10. Hiệu quả xử lý nước thải khi đi bãi lọc trồng cây ....................... 51


3

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005;
- Luật Tài nguyên nước ngày 21 tháng 6 năm 2012;
- Quyết định 879/ QĐ-TCMT về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính
toán chỉ số chất lượng nước;
- Nghị định 80/2014/NĐ-CP về thoát nước và xử lý nước thải;

- TCXD: 51- 2006 Thoát nước – mạng lưới bên ngoài và công trình tiêu
chuẩn thiết kế;
- QCVN 24:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước thải;
- QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước mặt;
- QCVN 01:2009/BYT về chất lượng nước ăn uống;
- QCVN 02:2009/BYT về chất lượng nước sinh hoạt;
- Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT về tiêu chuẩn nước sạch;
2.2. Cơ sở lý luận
2.2.1. Một số khái niệm cơ bản
* Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày
29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố
tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời
sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”.
* Ô nhiễm môi trường: Theo Điều 6 Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam
2005: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường
không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người,
sinh vật”.


4

* Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng
nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn
cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật. Nước trong
tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước ở các sông
hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí, v.v. Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành phần
của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và

cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó khắc phục
mà phải phòng tránh từ đầu.
* Nước thải chăn nuôi: Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất
đặc trưng và có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượng
cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh.
* Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt
động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở trường học khác.
* Nước thải công nghiệp: Là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động
hoặc trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu.
* Nước thải đô thị: Nước thải đô thị là một thuật ngữ chỉ chất lỏng trong
hệ thống cống thoát của một thành phố, thị xã đó là hỗn hợp của các loại nước
thải trên.
* Nước thải thấm qua: Là lượng nước thấm vào hệ thống ống bằng nhiều
cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố gas hay
hố xí.
* Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở
những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo hệ thống riêng.
* Tiêu chuẩn môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc
hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông
qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau [4]: “Là giới hạn cho
phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng


5

của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền
qui định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường”.
* Tải trọng thủy lực: là tải trọng nước được phân phối trên bề mặt của
công trình. Tải trọng thủy lực tính bằng: Lưu lượng xử lý (m3/h) chia cho diện
tích bề mặt công trình (m2)

2.2.2. Tổng quan nước thải sinh hoạt
2.2.2.1 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các
chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học,
ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất
nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như
protein (40-50%); hydrat cacbon (40-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước
thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô. Có
khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học. Ở những khu dân cư
đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý
thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Bảng 2. 1. Khối lượng chất bẩn có trong NTSH cho một người
Chất

Chất bẩn (g/người/ngày-đêm)
Khoáng

Hữu cơ

Tổng cộng

BOD5

Lắng

10

30

40

20

Không lắng

5

10

15

10

Hòa tan

75

50

125

30

Cộng toàn bộ

90

90

180

60

(Nguồn: Imhoffk, 1972)


6

Bảng 2. 2.Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/l)
Chỉ tiêu

Nồng độ

BOD5

Cao
400

Trung bình
220

Thấp
110

COD

1.000

500

250

Đạm hữu cơ

35

15

8

Đạm amôn

50

25

12

Đạm tổng số

85

40

20

Lân tổng số

15

8

4

Tổng số chất rắn

1.200

720

350

Chất rắn lơ lửng

350

220

100

(Nguồn: Metcalf, Eddy, 1991)
a. Các thông số vật lý
Hàm lượng chất rắn lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng trong nước (Total) Suspended Solids – (TSS - SS)
có thể có bản chất là:
- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét)
- Các chất hữu cơ không tan.

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…).
Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa
chất trong quá trình xử lý.
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 những mùi khó chịu hơn cả H2S.
Độ màu:
Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, do các sản phẩm được
tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông
dụng là mgPt/L (thang đo Pt - Co).
Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được
sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải.


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Ao hiếu khí với kệ thống cung cấp khí.......................................... 16
Hình 2.2. Hồ tùy nghi ................................................................................... 17
Hình 2.3. Xử lý nước thải bằng đất............................................................... 18
Hình 2.4. Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính ............... 19
Hình 2.5. Sơ đồ công nghệ bể Aeroten truyền thống .................................... 19
Hình 2.6. Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten có ngăn tiếp xúc .......................... 20
Hình 2.7. Sơ đồ làm việc của Bể Aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh ................. 21
Hình 2.8. Quá trình vận hành bể SBR........................................................... 23
Hình 2.9. Bể UASB ...................................................................................... 25
Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ sử dụng bể Aeroten ............................................ 39
Hình 4.2. Sơ đồ công nghệ sử dụng mương oxy hóa (MOT) ........................ 40
Hình 4.3. Sơ đồ công nghệ bể UASB kết hợp bãi lọc trồng cây.................... 41

8

- Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ
vực thiên nhiên.
- Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước
phục vụ công tác quản lý môi trường.
Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO)
Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng
khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ
cho quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối
với con người cũng như các thủy sinh vật khác.
Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá
trình hóa sinh học trong nước:
- Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3…
- Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là
nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm
sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một số vi
sinh vật hiếu khí trong nước.
- Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển.
Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan. Như đã đề cập, khả năng hòa
tan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự
làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên,
hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu
cơ của nước mặt.
Nitơ và các hợp chất chứa nitơ
Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt
Trái Đất. Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng
như các acid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá
trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được
thải vào môi trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật

dị dưỡng phân hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH4+,
NO2-, NO3- và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí.


9

Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa
Nitơ: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng
như các ion Nitơ vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên:
- Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng
trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và
nước tự nhiên giàu protein.
- Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng hòa tan bao gồm cả Nitơ hữu cơ và
Nitơ vô cơ (NH4+, NO2-, NO3-).
Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nitơ tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nitơ là
một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật.
Phospho và các hợp chất chứa phospho
Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa
các chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử
dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử
dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước.
Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng
phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và
phosphat hữu cơ.
Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển
của sinh vật. Việc xác định P tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để
đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ
thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1).
Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện
tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích

thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam.
Chất hoạt động bề mặt
Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa
nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra
các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt.


10

b. Các thông số vi sinh vật học
Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc
gây bệnh cho người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ
để sống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể
sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng,
bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán.
Vi khuẩn:
Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường
ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn
(typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa...
Vi rút:
Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối
loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan... Thông thường sự
khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt
được vi rút.
Giun sán (helminths)
Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều
động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của
người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương
pháp xử lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả.
Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân

người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh
sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân
ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi
phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng
nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn
E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước
không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh
khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng
gây bệng của nước qua việc xác định số lượng số lượng E.coli đơn giản và


11

nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong
việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước.
2.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
a. Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp
chất khơng tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi...) ra khỏi
nước thải, điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải.
Các cơng trình xử lý nước thải băng phương pháp cơ học thơng dụng.
* Song chắn rác và lưới chắn rác
+ Song chắn rác
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt
tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích
thước lơn như: Nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilơng, vải vụn và các loại rác
khác. Đồng thời bảo vệ các cơng trình và thiết bị phía sau như bơm, tránh ách
tắc đường ống, mương dẫn.
Loại chắn rác
Thô

(6-150mm)
Lấy rác
thủ công

Lấy rác
cơ khí

Mòn
< 0,5µm

Trung bình
< 6mm
Cố đònh

Di động

+ Lưới chắn rác
Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi
các thành phần q khơng tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước
nhỏ. Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm.
Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ
quay tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa.
Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ,
cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

Từ viết tắt

BOD

Nhu cầu ô xy sinh hóa

BOD5

Lượng oxy hòa tan mà quá trình phân hủy sinh học
trong 5 ngày

COD
DO

Nhu cầu oxy hóa học
Lượng oxy hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp
của sinh vật

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

T-N

Tổng Nito

T-P

Tổng photpho

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

KTX

Ký túc xá


13

+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt.
+ Bể lọc châm.
+ Bể lọc nhanh.
+ Cột lọc áp lực.
b. Phương pháp xử lý hóa học
Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất
phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo
cặn lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm
môi trường.
Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải
công nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho
phép, phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc
chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải.

* Phương pháp trung hoà
Dùng để đưa môi trường nước thải có chứa acid vô cơ hoặc kềm về trạng
thái trung tính pH = 6.5 – 8.5. Phương pháp này có thể thực hiện bằng nhiều
cách: Trộn lẫn nước thải chứa acid và chứa kềm, bổ sung thêm tác nhân hoá
học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hoà, hấp thụ khí chứa acid
bằng nước thải chứa kềm,…nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là
công nghiệp hóa chất, do quá trình công nghệ có thể chứa acid hoặc bazơ có
khả năng gây ăn mòn vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công
trình xử lý sinh học, đồng thời gây ra các tác hại khác, do đó cần thực hiện
quá trình trung hòa nước thải.
Các phương pháp trung hòa bao gồm:
- Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa kiềm
- Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH,
KOH, NaCO3, NH4OH, hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như: CaCO3,
Dolomit…
- Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid.
Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:
- Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng.


14

- Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học.
* Phương pháp đông tụ và keo tụ
Dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ
(phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có
trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn.
Phương pháp đông tụ - keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và
nhũ tương, độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy ra.
Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thước 1100µm. Để tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như:

+ Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở
0
20 C là 362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8.
+ Phèn sắt FeSO4.7H2O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200C
là 265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9.
+ Các muối FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O, …
+ Vôi.
c. Phương pháp xử lý hóa lý
Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được
áp dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các
phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược...
Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân
tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều ưu điểm như:
+ Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học.
+ Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.
+ Có thể thu hồi các chất khác nhau.
+ Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn.
* Tuyển nổi
Là quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân
chia của hai pha khí – nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt
phân chia, đồng thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo
chu vi thấm ướt ở những nơi tiếp xúc khí – nước.


15

+ Tuyển nổi dạng bọt: Được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất
không tan và làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan.
+ Phân ly dạng bọt: Được ứng dụng để xử lý các chất hòa tan có trong
nước thải, ví dụ như chất hoạt động bề mặt.

Ưu điểm: Phương pháp tuyển nổi là có thể thu cặn với độ ẩm nhở, có thể
thu tạp chất.
* Trích ly
Tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách bổ sung một chất
dung môi không hoà tan vào nước, nhưng độ hoà tan của chất bẩn trong dung
môi cao hơn trong nước.
* Hấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp thụ, phần lớn là chất
hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động.
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp thụ có
thể bị giải hấp phụ và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp thụ
thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro,
mẫu vụn than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,... và các
chất hấp phụ này còn có khả năng tai sinh để tiếp tục sử dụng.
d. Phương pháp xử lý sinh học
Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động
của các vi sinh để phân huỷ - oxy hoá các chất hữu cơ ở dạng keo và hoà tan có
trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải làm
nguồn dinh dưỡng như: Cacbon, nitơ, phosphor, kali…vi sinh vật sử dụng vật
chất này để kiến tạo tế bào cũng như tích luỹ năng lượng cho quá trình sinh
trường và phát triển chính vì vậy sinh khối vi sinh vật không ngừng tăng lên.
Những công trình xử lý sinh học phân thành hai nhóm:
Những công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới, bãi
lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý xảy ra chậm.
Những công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo: Bể lọc sinh học (bể
biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aeroten)… Do các điều kiện tạo nên
bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn.


16

Quá trình xử lý sinh học có thể đạt hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công
trình trong điều kiện tự nhiên) theo BOD tới 90- 95 %.
Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử
lý sơ bộ qua các công trình cơ học, hóa học, hóa lý.
* Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên
- Ao hồ sinh học (Ao hồ ổn định nước thải)
Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa.
Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt
động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao. Quy trình được tóm
tắt như sau:
Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi... → Các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý.
* Hồ hiếu khí
Ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu
nhờ các vi sinh vật. gồm 2 loại: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng
nhân tạo.

Hình 2.1. Ao hiếu khí với kệ thống cung cấp khí
* Hồ kị khí
Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh
vật kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxy
từ các hợp chất như nitrat, sulfat... Để oxy hóa các chất hữu cơ và các loại
rươu và khí CH4, H2S, CO2,…và khí và nước. Chiều sâu của hồ khá lớn
khoảng 2 – 6 m.


MỤC LỤC
Phần 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu đề tài: .................................................................................... 2

1.3. Nội dung của đề tài tốt nghiệp. ............................................................. 2
1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ................................................. 2
1.4.1. Ý nghĩa khoa học ........................................................................... 2
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn............................................................................ 2
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3
2.1. Cơ sở pháp lý ....................................................................................... 3
2.2. Cơ sở lý luận ........................................................................................ 3
2.2.1. Một số khái niệm cơ bản ................................................................ 3
2.2.2. Tổng quan nước thải sinh hoạt ....................................................... 5
2.2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ................................. 11
2.2.4. Công nghệ bãi lọc ngầm trồng cây ............................................... 27
2.2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan trực tiếp đến đề tài ... 34
PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ............................................................................................................ 36
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................... 36
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành.......................................................... 36
3.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 36
3.4. Phương pháp thực hiện....................................................................... 36
PHẦN 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ............................................................. 38
4.1. Đánh giá tổng quan về nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K Đại học
Thái Nguyên ............................................................................................. 38
4.2. Đề xuất thuyết minh và lựa chọn công nghệ ....................................... 39


18

Hình 2.3. Xử lý nước thải bằng đất
* Các công trình xử lý hiếu khí nhân tạo
Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo có thể kể đến hai quá
trình cơ bản:

+ Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lủng.
+ Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính.
Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí như:
Aeroten bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh
vật bám dính), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay...
- Bể phản ứng sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt động
sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đóng vai trò
là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành
các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu nâu
sẩm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển
của vô số vi khuẩn và vi sinh vật khác. Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu
cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. trong
quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng