Nghiên cứu xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc dòng chảy ngang kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH
BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC DÒNG CHẢY NGANG
KẾT HỢP CANH TÁC RAU SẠCH QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH

Ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn :

Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Vy Khanh

MSSV: 1411090142

:

Lớp: 14DMT01

TP. Hồ Chí Minh, 2018

LỜI CAM ĐOAN
Xin cam đoan đây là đồ án của riêng tôi, những kết quả được sử dụng và các số liệu
trong bài làm là kết quả và số liệu thực tế thu được từ việc làm thí nghiệm và mô
hình nghiên cứu. Tôi xin cam kết về tính trung thực của những vấn đề được nêu
trong đồ án này.
TP.HCM , ngày 30 tháng 07 năm 2018
(SV ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Vy Khanh


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, nhờ có sự động
viên giúp đỡ, sự chia sẻ của các Gia đình, Thầy cô và bạn bè đã giúp đỡ tôi trang bị
thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm sống quý báu cho hành trang tương lai sắp tới
của mình. Với sự trân trọng và lòng biết ơn, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Trước tiên con xin gửi lời đến Cha Mẹ đã nuôi con ăn học và làm chỗ dựa
vững chắc cho con đến ngày hôm nay trong suốt bước đường học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban chủ nhiệm Viện Khoa học Ứng dụng, quý thầy
cô ngành Môi trường Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh đã tận tình dạy
dỗ, truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua.
Tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Lâm Vĩnh Sơn đã tận tình trực tiếp
hướng dẫn, giảng dạy, chỉ bảo và quan tâm trong suốt quá trình thưc hiện luận văn
tốt nghiệp.
Cảm ơn tập thể 14DMT và các bạn cùng làm đồ án tốt nghiệp, những người
bạn đã cùng tôi chia sẻ và giúp đỡ mình rất nhiều trong quá trình học tập và thực
hiện luận văn tốt nghiệp.
Tuy nhiên do thời gian tìm hiểu, nghiên cứu có hạn, vốn kiến thức còn hạn chế
cũng như những kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên luận văn tốt nghiệp của tôi

không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô
để báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 07 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Vy Khanh


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...................................................................1

2.

MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................2
2.1.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI...............................................................................2

2.2.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...............................................................................2

2.3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................3

2.3.1. Phương pháp luận.................................................................................3
2.3.2. Phương pháp cụ thê...............................................................................5
3.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU................................................5
3.1.

ĐỐI TƯỢNG..................................................................................................5

3.2.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................................................................................5

4.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI...................................................................................6
4.1.

Ý NGHĨA KHOA HỌC...................................................................................6

4.2.

Ý NGHĨA THỰC TIỄN....................................................................................6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................7
1.1.

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT..........................................7

1.2.

THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI SINH HOẠT...................7

1.3.

CÁC THÔNG SỐ Ô NHIỄM ĐĂC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI............8

1.3.1. THÔNG SỐ VẬT LÝ.........................................................................................8
1.3.2. THÔNG SỐ HÓA HỌC.....................................................................................9
1.3.3. THÔNG SỐ VI SINH VẬT HỌC......................................................................12
1.4.

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC........................................14

1.4.1. KHÁI NIỆM................................................................................................14
1.4.2. PHÂN LOẠI BÃI LỌC TRỒNG CÂY.................................................................15
1.4.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC Ở TRONG VÀ NGOÀI
NƯỚC

....................................................................................................................20

1.4.4. CƠ CHẾ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC TRỒNG CÂY
....................................................................................................................21

i


Đồ án tốt nghiệp

1.4.5. VAI TRÒ CỦA THỰC VẬT TRONG BÃI LỌC...................................................24
1.4.6. SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOẠI CÂY TRONG BÃI LỌC.........................................25
1.5.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ HỆ THỐNG THỦY CANH...................................30

1.5.1. KHÁI NIỆM VỀ RAU SẠCH...........................................................................30
1.5.2. VAI TRÒ VÀ GIÁ TRỊ CỦA RAU.....................................................................30
1.5.3. KHÁI NIỆM VỀ THỦY CANH.........................................................................35
1.5.4. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT THỦY CANH...........................................36
1.5.5. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KĨ THUẬT THỦY CANH..................37
1.5.6. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THỦY CANH............................................................37
1.5.7. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THỦY CANH...........................................38
1.5.8. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỦY CANH.............39
1.5.9. CHẤT DINH DƯỠNG CẦN THIẾT CHO HỆ THỐNG THỦY CANH....................41
1.5.10. MÔI TRƯỜNG NUÔI TRỒNG THỦY CANH..................................................42
1.5.11.

CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ SINH TRƯỜNG VÀ PHÁT

TRIỂN

................................................................................................................45

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..........................................................46
2.1.

MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU.........................................................................46

2.1.1. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU...............................................................................46
2.1.2. BỐ TRÍ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU..................................................................49
2.1.3. PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC NGHIÊN CỨU.........................................................51
2.2.

SƠ ĐỒ THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU.......................................................53

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.............................................................54
3.1.

XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH CỦA

MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY DÒNG CHẢY NGANG CÓ TRỒNG CÂY
THUỶ TRÚC, TRỒNG CÂY LƯỠI MÁC VÀ BÃI LỌC KHÔNG TRỒNG
CÂY 54
3.1.1. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc không trồng cây
(NTĐC)............................................................................................................ 55

ii


Đồ án tốt nghiệp

3.1.2. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây Lưỡi Mác
(NT1) ..............................................................................................................64
3.1.3. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây Thuỷ Trúc
(NT2) ..............................................................................................................73
3.1.4. So sánh hiệu quả xử lý giữa 3 mô hình...............................................81
3.1.5. Xác định bãi lọc tối ưu cấp nước cho mô hình thuỷ canh..................89
3.2.

XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH SAU

XỬ LÝ Ở BÃI LỌC CHO MỤC ĐÍCH TRỒNG CÂY THUỶ CANH.............90
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ...................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................99

iii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD: (Biochemical oxygen Demand) – nhu cầu oxy sinh hóa
BOD5: lượng oxy cần thiết để oxy hết các chất hữu cơ và sinh hóa do vi
khuẩn với thời gian xử lí là 5 ngày
CF: Conductivity factor
COD: (Chemical oxygen Demand) nhu cầu oxy hóa học
EC: Electro – conductivity
FAO: (Food and Agriculture Organization of the United Nations) – tổ chức
Lương thực và nông nghiệp Liên Hiệp Quốc
NT1: Mô hình bãi lọc trồng cây Lưỡi Mác
NT1’: Mô hình thuỷ canh sử dụng nước cấp là nước sau bãi lọc trồng cây
Lưỡi Mác
NT2: Mô hình bãi lọc trồng cây Thuỷ Trúc
NTĐC: Mô hình bãi lọc không trồng cây
NTĐC’: Mô hình thuỷ canh sử dụng nước cấp là nước sạch
QCVN 14-MT:2012/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh
hoạt
QCVN 8-2:2011/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm

kim loại nặng trong thực phẩm
QCVN 8-3:2012/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với ô nhiễm vi sinh
vật trong thực phẩm
SS: (Suspended solids) – chất rắn lơ lửng
TDS: (Total dissolved solids) – tổng lượng chất rắn hòa tan
TDS: Total dissolved salts

iv


Đồ án tốt nghiệp

Viện KHCNVN: Viện khoa học công nghệ Việt Nam
VSV: Vi sinh vật

v


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tóm tắt các vai trò cơ bản của thực vật trong bãi lọc trồng cây
Bảng 1.2. Thị trường xuất khẩu rau quả tháng 4 và 4 tháng trong năm 2005
Bảng 1.3. So sánh chi phí sản xuất và tổng thu nhập từ rau và lúa ở Đài Loan
Bảng 3.1. Kết quả đo pH của NTĐC
Bảng 3.2. Kết quả xử lý SS của NTĐC
Bảng 3.3. Kết quả xử lý COD của NTĐC
Bảng 3.4. Kết quả xử lý BOD5 của NTĐC
Bảng 3.5. Kết quả đo Tổng-P của NTĐC
Bảng 3.6. Kết quả đo Tổng-N của NTĐC

Bảng 3.7. Kết quả đo pH của NT1
Bảng 3.8. Kết quả xử lý SS của NT1
Bảng 3.9. Kết quả xử lý COD của NT1
Bảng 3.10. Kết quả xử lý BOD5 của NT1
Bảng 3.11. Kết quả đo Tổng-P của NT1
Bảng 3.12. Kết quả đo Tổng-N của NT1
Bảng 3.13. Kết quả đo pH của NT2
Bảng 3.14. Kết quả xử lý SS của NT2
Bảng 3.15. Kết quả xử lý COD của NT2
Bảng 3.16. Kết quả xử lý BOD5 của NT2
Bảng 3.17. Kết quả đo Tổng-P của NT2
Bảng 3.18. Kết quả đo Tổng-N của NTĐC
Bảng 3.19. So sánh khả năng xử lý hàm lượng SS của 3 nghiệm thức

vi


Đồ án tốt nghiệp

Bảng 3.20. So sánh khả năng xử lý hàm lượng COD của 3 nghiệm thức
Bảng 3.21. So sánh khả năng xử lý hàm lượng BOD5 của 3 nghiệm thức
Bảng 3.22. So sánh hàm lượng Tổng-P của 3 nghiệm thức
Bảng 3.23. So sánh khả năng xử lý hàm lượng Tổng-N của 3 nghiệm thức
Bảng 3.24. Bảng thống kê chiều cao rau muống và rau cải mầm qua từng ngày ở
NTĐC’
Bảng 3.25. Bảng thống kê chiều cao rau muống và rau cải mầm qua từng ngày ở
NT1’
Bảng 3.26. Bảng tổng hợp so sánh sự phát triển về chiều cao cây rau giữa 2 nghiệm
thức

vii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Mô hình bãi lọc có dòng chảy bề mặt (SFW) (Vymazal, 2007)
Hình 1.2. Mô hình bãi lọc với dòng chảy ngang dưới mặt đất (HSF) (Vymazal,
2007)
Hình 1.3. Mô hình bãi lọc với dòng chảy thẳng đứng (VSF) (Cooper, 1996)
Hình 1.4. Tình hình nghiên cứu công nghệ Thủy canh trên thế giới (từ năm 1966
đến nay)
Hình 2.1. Mặt cắt ngang bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang
Hình 2.2. Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang
Hình 2.3. Cây thuỷ trúc
Hình 2.4. Cây Lưỡi Mác
Hình 2.5. Hệ thống thuỷ canh
Hình 2.6. Máy Bơm AP3500
Hình 2.7. Rọ nhựa trồng rau thuỷ canh
Hình 2.8. Khu vực bố trí mô hình nghiên cứu
Hình 2.9. Sơ đồ nghiên cứu mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang
Hình 2.10. Sơ đồ nghiên cứu mô hình thuỷ canh động kín
Hình 2.11. Sơ đồ các bước làm việc
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn biến thiên của pH đầu vào và đầu ra của NTĐC
Hình 3.2. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu vào và đầu ra của NTĐC
Hình 3.3. Đồ thị so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra của NTĐC
Hình 3.4. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra của NTĐC
Hình 3.5. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P đầu vào và đầu ra của NTĐC
Hình 3.6. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N đầu vào và đầu ra của NTĐC
viii

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn biến thiên của pH đầu vào và đầu ra của NT1
Hình 3.8. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu vào và đầu ra của NT1
Hình 3.9. Đồ thị so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra của NT1
Hình 3.10. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra của NT1
Hình 3.11. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P đầu vào và đầu ra của NT1
Hình 3.12. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N đầu vào và đầu ra của NT1
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn biến thiên của pH đầu vào và đầu ra của NT2
Hình 3.14. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu vào và đầu ra của NT2
Hình 3.15. Đồ thị so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra của NT2
Hình 3.16. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra của NT2
Hình 3.17. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P đầu vào và đầu ra của NT2
Hình 3.18. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N đầu vào và đầu ra của NT2
Hình 3.19. Đồ thị diễn biến biến thiên nồng độ pH sau 3 nghiệm thức
Hình 3.20. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu ra và đầu vào của 3 nghiệm
thức
Hình 3.21. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý SS của 3 nghiệm thức
Hình 3.22. Đồ thị so sánh hàm lượng COD nước thải đầu ra và đầu vào của 3
nghiệm thức
Hình 3.23. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý COD của 3 nghiệm thức
Hình 3.24. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra và đầu vào của 3
nghiệm thức
Hình 3.25. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý BOD5 của 3 nghiệm thức
Hình 3.26. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P nước thải đầu ra và đầu vào của 3
nghiệm thức

ix

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.27. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N nước thải đầu ra và đầu vào của 3
nghiệm thức
Hình 3.28. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý Tổng-N của 3 nghiệm thức
Hình 3.29. Đồ thị biểu diễn thay đổi độ cao rau muống theo từng ngày ở NTĐC’
Hình 3.30. Đồ thị biểu diễn thay đổi độ cao rau cải mầm theo từng ngày ở NTĐC’
Hình 3.31. Đồ thị diễn biến thay đổi độ cao rau muống theo từng ngày ở NT1’
Hình 3.32. Đồ thị diễn biến thay đổi độ cao rau cải mầm theo từng ngày ở NT1’
Hình 3.33. Đồ thị so sánh tốc độ tăng trưởng của cây rau muống giữa 2 nghiệm
thức
Hình 3.34. Đồ thị so sánh tốc độ tăng trưởng của cây rau cải mầm giữa 2 nghiệm
thức

x


Đồ án tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ô nhiễm môi trường nước là một vấn đề lớn mà Việt Nam đang phải đối mặt.
Hầu hết nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp không được xử lý mà
được thải trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt,
nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
cộng đồng.
Xử lý nước thải bằng bãi lọc ngầm đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên
thế giới với ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao.

Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi
trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá
trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương. Mặt
khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển
của các loại thực vật thủy sinh.
Ngoài ra, trong quá trình chuyển đổi cơ cấu kinh tế, người nông dân chỉ chú
trọng đến năng suất, thâm canh tăng vụ chạy theo lợi nhuận. Nên đã trồng rau theo
cách bón cho rau một cách bừa bãi những loại thuốc kích thích tăng trưởng thực vật
không đảm vệ sinh an toàn thực phẩm. Phun thuốc trừ sâu một cách không có giới
hạn, thậm chí là các loại thuốc kích thích sinh trưởng không được phép sử dụng…
Từ đó dẫn đến mỗi năm có hàng nghìn ca ngộ độc thực phẩm, do sử dụng các sản
phẩm rau tươi có chứa dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật vượt xa mức
độ cho phép.
Thực tế hiện nay, việc hàng ngày ăn phải những loại rau không đảm bảo
tiêu chuẩn là mầm mống gây nên nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, ngộ độc
thần kinh, rối loạn chức năng thận… Nếu ăn phải rau nhiễm kim loại nặng như kẽm
sẽ dẫn đến tích tụ kẽm trong gan có thể gây ngộ độc hệ thần kinh, ung thư đột biến
và một loạt các chứng bệnh nguy hiểm khác.

1


Đồ án tốt nghiệp

Rau mầm được coi là kim chỉ nam của vấn đề sản xuất rau tươi an toàn cung
cấp cho con người, đáp ứng được vệ sinh an toàn thực phẩm, đảm bảo được các yếu
tố. Không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không sử dụng chất kích thích sinh
trưởng, không tưới nước bẩn, không sử dụng phân bón hóa học… nên đảm bảo sức
khỏe cho người sử dụng. Rau mầm là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao gấp
5 lần so với những loại rau thường, hơn nữa rau mầm không chứa mầm bệnh và vi

sinh vật gây hại cho sức khỏe của con người.
Trồng rau mầm tại nhà là một cách giải quyết nhu cầu rau xanh tại chỗ, rất
tiện lợi đối với dân cư ở đô thị. Có thể sử dụng hiên nhà, sân thượng hay hành lang
để trồng rau mầm. Chỉ cần tranh thủ thời gian ngoài giờ chăm sóc chúng hàng ngày
là đủ và có rau an toàn tại chỗ để đảm bảo sức khỏe gia đình khi sử dụng, vừa tươi
lại vừa ngon.
Từ hai lý do trên việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải hộ gia
đình bằng công nghệ bãi lọc dòng chảy ngang kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ
gia đình” là hết sức cấp thiết.
2. MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu của đề tài


Nghiên cứu xây dựng hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang xử

lý nước thải hộ gia đình có thể tái sử dụng nguồn nước vào trồng cây thuỷ canh.


Xây dựng được quy trình sản xuất rau cải mầm và rau muống bằng hệ thống

thủy canh sử dụng nguồn nước cấp từ bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang, có
thể áp dụng vào thực tế nhằm thúc đẩy sản xuất rau sạch ngay tại nhà.
2.2. Nội dung nghiên cứu


Lựa chọn công thức vật liệu lọc để sử dụng trong mô hình bãi lọc ngầm trồng

cây dòng chảy ngang từ đó đánh giá khả năng xử lý nước thải của mô hình.


Xây dựng, vận hành của mô hình bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang.

2


Đồ án tốt nghiệp



Theo dõi sự phát triển của rau ở từng thời điểm.



Nghiên cứu chế tạo mô hình sản xuất thủy canh từ những vật liệu có sẵn.



Hoàn thiện quy trình sản xuất rau thủy canh tại nhà.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp luận
Đề tài dựa trên phương pháp thu thập thông tin khoa học từ các tài liệu, đề tài

nghiên cứu, các báo cáo và bài báo trong và ngoài nước thông qua các phương tiện
thông tin. Trên cơ sở đó, đề tài lập ra khung nghiên cứu cho phương pháp luận như
sau:

3


Đồ án tốt nghiệp

Tình hình ứng dụng bãi lọc, thủy canh
Các chỉ tiêu của nước
Thu thập dữ liệu

Phân tích số liệu, lựa
chọn phương pháp
xử ly

Thu gom nguyên
liệu

Các biện pháp xử ly

Xử ly bằng bãi lọc ngầm dòng chảy ngầm

Vật liêu lọc: cát, sỏi, đất trồng cây,
xơ dừa …
Phương pháp quang
pH, BOD5, COD, TSS, Ntổng, P-tổng

Phương pháp máy đo TOC
Phương pháp chuẩn độ FAS

Mẫu nước thải
Thành phần, tính chất nước thải

Xử ly nguyên liệu

Vận hành

mô hình
bãi lọc
trồng cây
dòng chảy
ngang

NT1: BLN trồng Lưỡi Mác
NT2: BLN trồng Thuỷ Trúc

Xác định khả
năng xử ly
nước thải của
từng bãi lọc

NTĐC: BLN không trồng cây

Mẫu nước sau
xử ly

Mẫu tối ưu

Xác định khả năng
sử dụng nước thải
sau xử ly ở bãi lọc
cho mục đích thuỷ
canh

NT1’: Nước sau bãi lọc
NTĐC’: Nước sạch

Xét nghiệm các chỉ tiêu
Đánh giá tính khả thi khi
xử ly nước thải hộ gia
đình bằng bãi lọc

Sự tăng trưởng của 2 loại rau
Kiểm tra về an toàn thực phẩm

4

Trồng rau
muống, cải mầm


Đồ án tốt nghiệp

2.3.2. Phương pháp cụ thê


Phương pháp kế thừa: biên hội, tổng hợp các tài liệu liên quan làm cơ sở luận

cho đề tài, các nghiên cứu cơ bản trong và ngoài nước trong lĩnh vực bãi lọc trồng
cây, khoa học cây trồng và kỹ thuật thủy canh.


Phương pháp lấy mẫu: số lượng mẫu, vị trí lấy mẫu, phương pháp lấy mẫu.



Phương pháp phân tích mẫu: áp dụng các kỹ thuật phân tích thực vật để đánh

giá các chỉ tiêu chất lượng rau khi sử dụng các loại giá thể và tỉ lệ dinh dưỡng khác
nhau và các mẫu nước thải với nước sạch.


Phương pháp phân tích tại phòng thí nghiệm: phân tích các chỉ tiêu COD,

BOD5, pH, SS, Tổng N, Tổng P.


Phương pháp thực nghiệm: bố trí các mô hình thí nghiệm nhằm khảo sát hiệu

quả xử lý nước thải cho năng suất và chất lượng rau tốt nhất.


Phương pháp thống kê: thống kê tốc độ tăng trưởng về kích thước của cây ở

từng giai đoạn.


Phương pháp đánh giá: đánh giá hiệu quả của quá trình lọc qua mô hình bãi

lọc trồng cây và đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của cây qua mô hình thủy
canh.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng
Khả năng xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang đối
với nước thải hộ gia đình.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu khả năng xử lý nước thải hộ gia đình của mô hình

bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang, giải pháp tái sử dụng nước thải vào tưới cây cho
hệ thống thủy canh với quy mô hộ gia đình.

5


Đồ án tốt nghiệp

6


Đồ án tốt nghiệp

4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
4.1. Ý nghĩa khoa học
Bổ sung phương pháp xử lý nước thải hộ gia đình làm cung cấp nước cho hệ
thống thủy canh.
→ Tính mới của đề tài
4.2. Ý nghĩa thực tiễn


Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở cho những nghiên cứu sâu hơn về lĩnh

vực sản xuất rau thủy canh.


Giúp sinh viên nghiên cứu hiểu sâu sắc hơn về công nghệ xử lý nước thải với

chi phí thấp, thân thiện với môi trường.


Bổ sung kiến thức và kĩ năng thực hành trong phòng thí nghiệm.



Chế tạo được hệ thống xử lý nước bằng công nghệ bãi lọc, trồng rau bằng

mô hình thuỷ canh hoàn chỉnh, an toàn, phù hợp với quy mô hộ gia đình. Từ đó giải
quyết được vấn đề rau sạch (có thể tự trồng các loại rau sạch bệnh tại nhà, vừa an
toàn lại vừa tiết kiệm chi phí) và phần nào vấn đề nước thải.

7


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích
sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường
được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình
công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân
số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp
nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các
nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu
chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng
nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và
nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống
thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không
có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ

hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.
1.2. Thành phần và đặc tính 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
Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinh
nước thải này đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các
loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy. Khi phân
hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ
trên thành CO2, N2, H2O, CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải
có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5.

8


Đồ án tốt nghiệp

Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ để phân
hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải. Như vậy chỉ số BOD 5 càng cao cho thấy
chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bị tiêu
thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn.
1.3. Các thông số ô nhiễm đăc trưng của nước thải
1.3.1.

Thông số vật lý

 Hàm lượng chất rắn lơ lửng:
Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – 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, công nghiệp, thuốc nhuộm
hoặc 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.

9


Đồ án tốt nghiệp

10


Đồ án tốt nghiệp

1.3.2.

Thông số hóa học

 Độ pH của nước:
pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được
dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong
nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh
hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất
có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường

 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD):
Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các
chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa
mạnh), về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các
chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật.
Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20
ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy
hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực
hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong
thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có
được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn.
COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói
chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh
học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

 Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD):
Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn
phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối,

giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan
sau 5 ngày. Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ

11


Đồ án tốt nghiệp

có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh
học (Carbonhydrat, protein, lipid..)
BOD là một thông số quan trọng:
 Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân
huỷ sinh học trong nước và nước thải;
 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 sông 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.

12