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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜN

ĐẠI HỌC CÔNG NGH TP. HCM

VI N KHOA HỌC ỨNG DỰNG

ĐỒ ÁN T T N

P

NGHIÊN CỨU CÔNG NGH XỬ LÝ NƢỚC THẢI
HỘ A ĐÌN BẰNG CÔNG NGH BÃI LỌC
NGẦM DÒNG CHẢY ĐỨNG KẾT HỢP CANH TÁC
RAU SẠCH QUY MÔ HỘ A ĐÌN

Ngành: Kỹ thuật môi trƣờng
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng

GVHD: Ths Phạm Đức Phƣơng
SVTH: Nguyễn Thụy Thảo Quỳnh
MSSV: 1411090407

Lớp: 14DMT03

TP.HCM, tháng 7 năm 2018

i


LỜ CAM ĐOAN

Xin cam đoan đây là đồ án của riêng tôi, những kết quả đƣợc sử dụng và các số liệu trong
bài làm là kết quả và số liệu thực tế thu đƣợc từ việc làm thí nghiệm và mô hình nghiên
cứu . Tôi xin cam kết về tính trung thực của những vấn đề đƣợc nêu trong đồ án này.

TP.HCM , ngày……..tháng……..năm…….
(SV ký và ghi rõ họ tên)

i


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện và hoàn thành tiểu luận 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 tƣơng lai
của mình. Với sự trân trọng và lòng biết ơn, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành
đến:
Trƣớc tiên con xin gửi lời đến Mẹ đã nuôi con ăn học và làm chỗ dựa vững
chắc cho con đến ngày hôm nay.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban chủ nhiệm, quý thầy cô khoa Môi trƣờng
Trƣờng 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 gửi lời cảm ơn đến thầy Lâm Vĩnh Sơn và thầy Phạm Đức Phƣơng
đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, quan tâm trong suốt quá trình thƣc hiện luận văn
tốt nghiệp.
Cảm ơn tập thể 14DMT và các bạn cùng làm đồ án tốt nghiệp, những ngƣời
bạn đã cùng tôi chia sẻ và giúp đỡ mình rất nhiều trong quá trình học tập và thực
hiện tiểu luận tốt nghiệp.
Tuy nhiên do thời gian tìm hiểu, nghiên cứu có hạn, vốn kiến thức hạn chế
cũng nhƣ những kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều nên tiểu luận tốt nghiệp của tôi
không tránh những thiếu sót. Tôi rất mong nhận đƣợc và đóng góp của thầy cô để

báo cáo của tôi đƣợc hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 07 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thụy Thảo Quỳnh

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC .............................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ............................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ....................................................................... viii
TÓM TẮT ............................................................................................................ xi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. xii
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... xii
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... xiii
2.1

Mục tiêu chung .......................................................................... xiii

2.2

Mục tiêu cụ thể .......................................................................... xiii

3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. xiii
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................... xiv
4.1. Phƣơng pháp luận ........................................................................ xiv
4.2 Phƣơng pháp cụ thể........................................................................ xv
5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... xvi
5.1. Đối tƣợng: ...................................................................................... xvi
5.2. Phạm vi nghiên cứu: ..................................................................... xvi
6. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................... xvi
6.1 Ý nghĩa khoa học: .......................................................................... xvi
6.2. Ý nghĩa thực tiễn.......................................................................... xvii

i


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................. 1
1.1 Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình: ......................................... 1
1.1.1 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình .................................. 1
1.1.2

Tính chất của nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình ............................ 1

1.1.3 Thông số vi sinh vật học ................................................................ 6
1.1.4 Các tác động tiêu cực của nƣớc thải sinh hoạt ................................ 8
1.2 Tổng quan về phƣơng pháp bãi lọc (Wetland) .......................................... 8
1.2.1 Khái niệm về bãi lọc ........................................................................ 8
1.2.2 Phân loại bãi lọc trồng cây .............................................................. 9
1.2.3 Tổng quan về bãi lọc ngầm dòng chảy đứng (Vertical subsurface

flow constructed wetland) ...................................................................... 14
1.2.4 Ứng dụng và đặc tính xử lý nƣớc thải của cây Lƣỡi Mác và cây
Thủy Trúc. .............................................................................................. 23
1.2.5 Tình hình áp dụng bãi lọc ngầm trồng cây trong xử lý nƣớc thải . 25
1.2.6 Những ƣu điểm và nhƣợc điểm trong việc sử dụng bãi lọc ngầm
trồng cây dòng chảy đứng để xử lý nƣớc thải ........................................ 29
1.3 Tổng quan về hệ thống thủy canh ........................................................... 30
1.3.2 Khái niệm về rau sạch ................................................................... 30
1.3.2 Vai trò và giá trị của rau ................................................................ 31
1.3.3 Khái niệm về thủy canh ................................................................. 34
1.3.4 Cơ sở khoa học của kĩ thuật thủy canh .......................................... 34
1.3.5 Phân loại hệ thống thủy canh......................................................... 35
1.3.6 Ƣu, nhƣợc điểm của hệ thống thủy canh ....................................... 35
1.3.7 Chất dinh dƣỡng cần thiết cho hệ thống thủy canh ....................... 37
1.3.8 Môi trƣờng nuôi trồng thủy canh .................................................. 38
1.3.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thủy canh ............. 40
ii


CHƢƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.......................................................... 41
2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .............................................................................. 41
2.1.1 Hệ thống bãi lọc ngầm dòng chảy đứng ........................................ 41
2.1.2 Hệ thống thu canh động ............................................................... 43
2.2 Các bƣớc thực hiện đề tài, vận hành mô hình ......................................... 48
2.2.1 Phân tích m u nƣớc nghiên cứu .................................................... 48
2.2.2 SƠ Đ THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU........................................... 51
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 52
3.1 Hiệu quả xử lý nƣớc thải khi qua mô hình bãi lọc với lƣu lƣợng 5L/ngày
....................................................................................................................... 52
3.1.1 Hiệu quả xử lý nƣớc thải của mô hình bãi lọc không trồng cây

(NTĐC) ................................................................................................... 52
3.1.2 Hiệu quả xử lý nƣớc thải của mô hình bãi lọc trồng cây lƣỡi mác
(NT1) ...................................................................................................... 60
3.1.3 Hiệu quả xử lý nƣớc thải của mô hình bãi lọc trồng cây Thủy Trúc
(NT2). ..................................................................................................... 68
3.1.4 So sánh hiệu quả xử lý giữa giữa 3 mô hình ................................. 76
3.1.5 Xác định bãi lọc tối ƣu cấp nƣớc cho thủy canh ........................... 82
3.1.6 Xác định khả năng phát triển của rau muống và cải mầm ............ 83
3.1.7 So sánh khả năng phát triển ra muống với cải mầm của 2NT ....... 86
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................... 88
4.1 Kết luận ................................................................................................... 88
4.2 Kiến nghị ................................................................................................. 90
TÀI LI U THAM KHẢO ................................................................................. 91
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 92
Phụ lục 1: Rau muống NTĐC sau 6 ngày phát triển ............................... 92

iii


Phụ lục 2: Cải mầm NTĐC sau 3 ngày...................................................... 93
Phụ lục 3: Rau muống ở NT1’ sau 9 ngày phát triển. ............................. 94
Phụ lục 5: Rau muống sau 12 ngày phát triển theo thứ tự là ĐC’, NT1’.
....................................................................................................................... 96
Phụ lục 6: Rau muống sau 18 ngày phát triển theo thứ tự là ĐC’, NT1’.
....................................................................................................................... 97
Phụ lục 7A: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển của NTĐC’. .............. 98
Phụ lục 7B: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển của NT1’. .................. 99
Phụ lục 9: Rau muống theo dõi sau 21 ngày ở NT1’. ............................. 101

iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1

BOD

( iochemical oxygen emand) – nhu cầu oxy sinh
hóa

v


2

BOD5

3

CF

4

COD

5

EC

lƣợng oxy cần thiết để oxy hết các chất hữu cơ và
sinh hóa do vi khu n với thời gian xử lí là 5 ngày
(Conductivity factor) – sự phân hủy các muối khoáng
(Chemical oxygen emand) nhu cầu oxy hóa học
( lectro – conductivity) – độ d n điện
ood and griculture Organization of the United
Nations) – tổ chức Lƣơng thực và nông nghiệp Liên
Hiệp Quốc

6

FAO

7

SS

8

TDS

(Total dissolved solids) – tổng lƣợng chất rắn h a tan

9

VSV

Vi sinh vật

10

NT

11

NTĐC

12

VNCKH

13

NTĐC

14

NT1

Mô hình bãi lọc trồng cây Lƣỡi Mác

15

NT2

Mô hình bãi lọc trồng cây Thủy Trúc

16

NT1’

Nƣớc sau bãi lọc trồng cây Lƣỡi Mác

17

NTĐC’

(Suspended solids) – chất rắn lơ lửng

Nghiệm thức
Nghiệm thức đối chứng
Viện nghiên cứu khoa học
Mô hình bãi lọc không trồng cây

Nƣớc sạch

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Tóm tắt các vai tr cơ bản của thực vật trong bảng lọc trồng cây.
Bảng 1.2: Các yếu tố chính ảnh hƣởng đến sự tồn tại của vi sinh vật gây bệnh
Bảng 1.3: So sánh chi phí sản xuất và tiêu thụ rau và lúa Đài Loan.
Bảng 3.1: Kết quả pH của NTĐC
Bảng 3.2: Kết quả SS của NTĐC
Bảng 3.3: Kết quả COD của NTĐC.
Bảng 3.4: Kết quả BOD5 của NTĐC.
Bảng 3.5: Kết quả tổng – P của NTĐC.
Bảng 3.6: Kết quả tổng – N của NTĐC.
Bảng 3.7: Kết quả pH của NT1

Bảng 3.8: Kết quả SS của NT1
Bảng 3.9: Kết quả COD của NT1
Bảng 3.10: Kết quả BOD5 của mô hình trồng cây NT1.
Bảng 3.11: Kết quả tổng – P của NT1.
Bảng 3.12: Kết quả tổng – N của NT1
Bảng 3.13: Kết quả pH của NT2.
Bảng 3.14: Kết quả SS của NT2
Bảng 3.15: Kết quả COD của NT2
Bảng 3.16: Kết quả BOD5 của NT2
Bảng 3.17: Kết quả tổng – P của NT2
Bảng 3.18: Kết quả tổng – N của NT2
Bảng 3.19: So sánh khả năng xử lý hàm lƣợng SS của 3NT
Bảng 3.20: So sánh khả năng xử lý hàm lƣợng COD của 3NT
Bảng 3.21: So sánh khả năng xử lý hàm lƣợng BOD5 của 3NT
Bảng 3.22: So sánh hàm lƣợng tổng – P của 3NT
Bảng 3.23: So sánh hàm lƣợng tổng – N của 3NT
Bảng 3.25: Sự phát triển của rau muống và cải mầm của NT1’
Bảng 3.26: Sự phát triển rau muống ở 2 NT
Bảng 3.27: Sự phát triển của cải mầm của 3 NT

vii


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1: Các bƣớc thực hiện
Sơ đồ 2.1: Mô hình bãI lọc ngầm trồng cây d ng chảy đứng.
Sơ đồ 2.2: Mô hình thu canh động tuần hoàn.
Sơ đồ 2.3: Sơ đồ các bƣớc thực hiện.

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình bãi lọc có dòng chảy bề mặt (SFW).
Hình 1.2: Mô hình bãi lọc có dòng chảy ngầm.
Hình 1.3: Mô hình bãi lọc ngầm dòng chảy đứng (VFS)
Hình 1.4: Tình hình nghiên cứu công nghệ thủy canh trên thế giới. (Từ năm 1966
đến nay)
Hình 2.1: Bản vẽ mô hình đất lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng.
Hình 2.2: Thành ph m mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng.
Hình 2.3: Cây Thu Trúc
Hình 2.4: Cây Lƣỡi Mác
Hình 2.5A: Mô hình thu canh.
Hình 2.5B: Mô hình bản vẽ mô hình thủy canh.
Hình 2.6: Máy bơm P3500.

viii


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1: Nồng độ pH giữa đầu vào giữa nƣớc thải và đầu ra của NTĐC.
Đồ thị 3.2: So sánh hàm lƣợng SS giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của NTĐC.
Đồ thị 3.3: so sánh hàm lƣợng COD giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NTĐC.
Đồ thị 3.4: So sánh hàm lƣợng BOD5 giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NTĐC.
Đồ thị 3.5: So sánh hàm lƣợng tổng - P giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NTĐC
Đồ thị 3.6: So sánh hàm lƣợng tổng - N giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NTĐC.
Đồ thị 3.7: Nồng độ pH giữa nƣớc thải đầu ra và nƣớc thải đầu vào của NT1.
Đồ thị 3.8: biểu diễn độ biến thiên SS giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của NT1.
Đồ thị 3.9: Đồ thị so sánh hàm lƣợng COD giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của

NT1
Đồ thị 3.10: So sánh hàm lƣợng BOD5 giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NT1.
Đồ thị 3.11: So sánh hàm lƣợng tổng - P giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NT1.
Đồ thị 3.12: So sánh hàm lƣợng tổng - N giữa giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra
của NT1.
Đồ thị 3.13: Nồng độ pH giữa nƣớc thải đầu ra và nƣớc thải đầu vào của NT2.
Đồ thị 3.14: So sánh hàm lƣợng SS giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của NT2.
Đồ thị 3.15: So sánh hàm lƣợng COD giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của NT2.
Đồ thị 3.16: So sánh hàm lƣợng BOD5 giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NT2.
Đồ thị 3.17: Độ biến thiên tổng - P giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của NT2.
Đồ thị 3.18: So sánh hàm lƣợng tổng - N giữa nƣớc thải đầu vào và đầu ra của
NT2.

ix


Đồ thị 3.19: So sánh hàm lƣợng pH giữa nƣớc thải đầu ra và đầu vào của 3NT.
Đồ thị 3.20: So sánh hàm lƣợng SS giữa nƣớc thải đầu ra và đầu vào của 3NT.
Đồ thị 3.21A: Hiệu quả xử lý COD giữa nƣớc thải đầu ra và đầu vào của 3NT
Đồ thị 3.21B: So sánh hiệu quả xử lý COD của 3 NT.
Đồ thị 3.22A: Hiệu quả xử lý BOD5 giữa nƣớc thải đầu ra và đầu vào của 3NT.
Đồ thị 3.22B: So sánh hiệu quả xử lý BOD5 của 3 NT.
Đồ thị 3.23: So sánh hàm lƣợng tổng - P giữa nƣớc thải đầu ra và đầu vào của
3NT
Đồ thị 3.24A: Hiệu quả xử lý tổng - N giữa nƣớc thải đầu ra và đầu vào của 3NT
Đồ thị 3.24B: So sánh hiệu quả xử lý tổng - N của 3 NT.
Đồ thị 3.25: Thay đổi chiều cao của rau muống theo từng ngày ở NTĐC’.

Đồ thị 3.26: Thay đổi chiều cao của cải mầm theo từng ngày ở NTĐC’.
Đồ thị 3.27: Thay đổi chiều cao của rau muống theo từng ngày ở NT1’.
Đồ thị 3.28: Thay đổi chiều cao của cải mầm theo từng ngày ở NT1’.
Đồ thị 3.29: Khả năng phát triển của rau muống giữa 2NT.
Đồ thị 3.30: Khả năng phát triển của cải mầm ở 2NT.

x


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc thải hộ gia đình bằng công nghệ
bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình”
đƣợc tiến hành trong khoảng thời gian từ tháng 03/2018 đến háng 07/2018
 Nghiên cứu gồm hai nội dung chính
Theo dõi khả năng xử lý của bãi lọc ngầm dòng chảy đứng :
Hai loại cây đƣợc sử dụng trồng trong mô hình bãi lọc là cây Lƣỡi Mác và
cây Thủy trúc, khả năng xử lý của hai mô hình trồng cây này sẽ đƣợc đối chứng
với mô hình không trồng cây.
Chỉ ra khả năng canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình bằng phƣơng pháp
thủy canh từ đó theo dõi sự phát triển của rau khi đƣợc trồng với mô hình thủy
canh trong đó nƣớc cấp đƣợc sử dụng là m u tối ƣu của bãi lọc xử lý tốt nhất.
Rau muống và rau cải mầm đƣợc trồng trong mô hình thủy canh. Tƣơng tự với
mô hình bãi lọc, khả năng phát triển của rau đƣợc trồng với nƣớc thải sau khi xử
lý sẽ đƣợc đối chứng với rau đƣợc trồng với nƣớc sạch.
 Kết quả thu đƣợc
 Biết đƣợc khả năng xử lý của bãi lọc trồng cây.
 Sản ph m là rau muống và rau cải mầm sau khi đƣợc trồng từ mô hình
thủy canh
 Điểm mới của đề tài lần này (đƣợc nêu rõ phần kết luận)

xi


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
nhiễm môi trƣờng nƣớc là một vấn đề lớn mà Việt Nam đang phải đối mặt.
Hầu hết nƣớc thải sinh hoạt cũng nhƣ nƣớc thải công nghiệp không đƣợc xử lý
mà đƣợc thải trực tiếp vào môi trƣờng, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc
mặt, nƣớc ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hƣởng trực tiếp đến
sức kh e cộng đồng.
Xử lý nƣớc thải bằng bãi lọc trong đó là bãi lọc đứng đã và đang đƣợc áp
dụng tài nhiều nơi trên thế giới với ƣu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức
độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên,
thân thiện với môi trƣờng, cho ph p đạt hiệu xuất cao, chi phí thấp và ổn định,
đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trƣờng, hệ
sinh thái của địa phƣơng. Mặt khác, Việt Nam là nƣớc nhiệt đới, khí hậu nóng
m, 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, ngƣời 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 trƣởng
thực vật không đảm vệ sinh an toàn thực ph m. Phun thuốc trừ sâu một cách
không có giới hạn, thâm chí là các loại thuốc kích thích sinh trƣởng không đƣợc
ph p sử dụng…Từ đó d n đến mỗi năm có hàng nghìn ca ngộ độc thực ph m, do
sử dụng các sản ph m rau tƣơi có chứa dƣ lƣợng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực
vật vƣợt xa mức độ cho ph p.
Thực tế hiện nay, việc hàng ngày ăn phải những loại rau không đảm bảo tiêu
chu n là mầm mống gây nên nhiều căn bệnh nguy hiểm nhƣ ung thƣ, ngộ độc

thần kinh, rối loạn chức năng thận… Nếu ăn phải rau nhiễm kim loại nặng nhƣ
kẽm sẽ d n đến tích tụ kẽm trong gan có thể gây ngộ độc hệ thần kinh, ung thƣ
đột biến và một loạt các chứng bệnh nguy hiểm khác.
Rau mầm đƣợc coi là kim chỉ nam của vấn đề sản xuất rau tƣơi an toàn cung
cấp cho con ngƣời, đáp ứng đƣợc vệ sinh an toàn thực ph m, đảm bảo đƣợc các
yếu tố. Không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không sử dụng chất kích thích sinh
xii


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

trƣởng, không tƣới nƣớc b n, không sử dụng phân bón hóa học… nên đảm bảo
sức kh e cho ngƣời sử dụng. Rau mầm là loại thực ph m có giá trị dinh dƣỡng
cao gấp 5 lần so với những loại rau thƣờng, hơn nữa rau mầm không chứa mầm
bệnh và vi sinh vật gây hại cho sức kh e của con ngƣời.
Trồng rau mầm tại nhà là một cách giải quyết nhu cầu rau xanh tại chỗ, rất
tiện lợi đối với dân cƣ ở đô thị. Có thể sử dụng hiên nhà, sân thƣợng 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 kh e gia đình khi sử
dụng, vừa tƣơi lại vừa ngon.
Từ hai lý do trên việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc
thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc đứng kết hợp canh tác rau sạch qui mô
hộ gia đình là hết sức cấp thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1 Mục tiêu chung
Xây dựng đƣợc mô hình xử lý nƣớc thải sinh hoạt và hoàn thiện quy trình
sản xuất rau sạch qui mô hộ gia đình.
2.2 Mục tiêu cụ thể
Nghiên cứu hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây xử lý nƣớc thải sinh hoạt từ đó

xác định đƣợc các thông số thiết kế và vận hành thiết bị ứng với công suất và
chất lƣợng nƣớc khác nhau.
Đề xuất đƣợc quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải bằng bãi lọc ngầm trồng
cây đáp ứng tiêu chu n hiện hành của Việt Nam.
Xây dựng đƣợc quy trình sản xuất rau cải mầm và một số loại rau khác bằng
hệ thống thủy canh có thể đƣa vào áp dụng thực tế nhằm thúc đ y sản xuất rau
sạch ngay tại nhà.
3. Nội dung nghiên cứu
Lựa chọn công thức vật liệu lọc để sử dụng trong mô hình bãi lọc trồng cây từ
đó đánh giá khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức vật liệu.

xiii


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

Lựa chọn và xác định công thức cây trồng để trồng trong mô hình bãi lọc từ
đó đánh giá ngƣỡng chịu tải lƣợng nƣớc thải hộ gia đình của các công thức cây
trồng.
Xác định các thông số thiết kế, vận hành của mô hình bãi lọc trồng cây với
dòng chảy đứng
Xác định giá thể thích hợp.
Theo dõi sự phát triển của rau ở từng thời điểm.
Nghiên cứu pha chế dung dịch dinh dƣỡng từ các hóa chất có s n.
Nghiên cứu chế tạo mô hình sản xuất thủy canh từ những vật liệu có s n.
Hoàn thiện quy trình sản xuất rau thủy canh.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Phƣơng pháp luận
Đề tài dựa trên phƣơng pháp thu thập thông tin khoa học từ các tài liệu, đề

tài nghiên cứu, các báo cáo và bài báo trong và ngoài nƣớc thông qua các phƣơng
tiện thông tin. Trên cơ sở đó, đề tài lập ra khung nghiên cứu cho phƣơng pháp
luận nhƣ sau:
Sơ đồ 1: Các bƣớc thực hiện

xiv


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

Tình hình ứng dụng bãi lọc, thủy canh
Các chỉ tiêu của nƣớc thải sinh hoạt
Thu thập dữ
liệu

Phân tích số liệu,
lựa chọn phƣơng
pháp xử lý

Các biện pháp xử lý nƣớc thải sinh hoạt

Xử lý bằng bãi lọc ngầm d ng chảy đứng

Vật liêu lọc: cát, s i, đất trồng cây, xơ
dừa …
Thu gom nguyên
liệu

Phƣơng pháp quang

Phân tích chỉ tiêu pH,
O 5, CO , TSS,
N-tổng, P-tổng

M u nƣớc thải
Thành phần, tính chất nƣớc thải

Xử lý nguyên
liệu

M u nƣớc sau
xử lý

M u tối ƣu

Đánh giá tính khả thi
khi xử lý nƣớc thải
hộ gia đình bằng bãi
lọc

Phƣơng pháp máy đo TOC
Phƣơng pháp chu n độ
FAS

NT1: LN trồng Lƣỡi
Mác

Vận hành
mô hình bãi
lọc trồng cây

dòng chảy
ngang

NT2: LN trồng Thu
Trúc

Xác định
khả năng xử
lý nƣớc thải
của từng bãi
lọc

NTĐC: LN không
trồng cây
Xác định khả
năng sử dụng
nƣớc thải sau xử
lý ở bãi lọc cho
mục đích thu
canh

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

X t nghiệm các chỉ tiêu
Sự tăng trƣởng của 2 loại rau
xv tra về an toàn thực ph m
Kiểm

Trồng rau
muống, cải
mầm


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

4.2 Phƣơng pháp cụ thể
Phƣơng 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 nƣớc trong lĩnh vực bãi lọc trồng
cây, khoa học cây trồng và kỹ thuật thủy canh.
Phƣơng pháp lấy m u: số lƣợng m u (16 m u), vị trí lấy m u, phƣơng pháp lấy
m u.
Phƣơng pháp phân tích m u: áp dụng các kỹ thuật phân tích thực vật để đánh giá
các chỉ tiêu chất lƣợng rau khi sử dụng các loại giá thể và tỉ lệ dinh dƣỡng khác
nhau và các m u nƣớc thải với nƣớc sạch.
Phƣơng pháp phân tích tại phòng thí nghiệm: phƣơng pháp chu n độ, phƣơng
pháp đo quang, phƣơng pháp sử dụng máy TOC,..
Phƣơng pháp thực nghiệm: bố trí các mô hình thí nghiệm nhằm khảo sát hiệu quả
xử lý nƣớc thải cho năng suất và chất lƣợng rau tốt nhất.
Phƣơng pháp thống kê: thống kê tốc độ tăng trƣởng về kích thƣớc của cây ở từng
giai đoạn.
Phƣơng pháp đánh giá: đánh giá hiệu quả của quá trình lọc qua mô hình bãi lọc
trồng cây và đánh giá khả năng sinh trƣởng, phát triển của cây qua mô hình thủy
canh.
5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
5.1. Đối tƣợng:
Khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt của mô hình bãi lọc trồng cây d ng chảy
đứng đối với qui mô hộ gia đình qua các chỉ tiêu pH, SS, COD, BOD5, Tổng-N,

Tổng –P.
5.2. Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài tập trung nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải hộ gia đình của mô hình bãi
lọc trồng cây d ng chảy đứng, giải pháp tái sử dụng nƣớc thải vào tƣới cây cho
hệ thống thủy canh với quy mô hộ gia đình.
6. Ý nghĩa của đề tài
6.1 Ý nghĩa khoa học:
xvi


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

ổ sung phƣơng pháp xử lý nƣớc thải hộ gia đình làm cung cấp nƣớc cho hệ
thống thủy canh  Tính mới của đề tài
6.2. 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 nƣớc thải với
chi phí thấp, thân thiện với môi trƣờng.
ổ sung kiến thức và kĩ năng thực hành trong ph ng thí nghiệm.
Chế tạo đƣợc hệ thống xử lý nƣớc bằng công nghệ bãi lọc, trồng rau bằng mô
hình thu canh hoàn chỉnh, an toàn, phù hợp với quy mô hộ gia đình. Từ đó giải
quyết đƣợc 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 nƣớc thải.

xvii


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc

ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

C ƢƠN

: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình:
Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc đƣợc thải b sau khi sử dụng cho các mục đích
sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, t y rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thƣờng
đƣợc thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trƣờng học, bệnh viện, chợ và các công trình
công cộng khác. Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt của một khu dân cƣ phụ thuộc vào
dân số, tiêu chu n cấp nƣớc và đặc điểm của hệ thống thoát nƣớc. Tiêu chu n cấp
nƣớc sinh hoạt cho một khu dân cƣ phụ thuộc vào khả năng cung cấp nƣớc của
các nhà máy nƣớc hay các trạm cấp nƣớc hiện có. Các trung tâm đô thị thƣờng có
tiêu chu n cấp nƣớc cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó
lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tính trên một đầu ngƣời cũng có sự khác biệt giữa
thành thị và nông thôn. Nƣớc thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thƣờng thoát
bằng hệ thống thoát nƣớc d n ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và
nông thôn do không có hệ thống thoát nƣớc nên nƣớc thải thƣờng đƣợc tiêu thoát
tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.
1.1.1 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình
Nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình bao gồm nƣớc nhà tắm, giặt, nhà vệ sinh,
nƣớc rửa sàn nhà, nhà ăn,… Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất
khoáng đặc điểm cơ bản của nƣớc thải sinh hoạt là hàm lƣợng cao nhất chất hữu
cơ không bền sinh học (nhƣ cacbonhydrat, protein, lipit), chất dinh dƣỡng
(photphat, nito), vi trùng, chất rắn và mùi.
1.1.2 Tính chất của nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình
A. Tính chất vật lý
Đƣợc xác định dựa trên: màu sắc, mùi, nhiệt độ và lƣu lƣợng (dòng chảy):
 Màu: nƣớc thải mới có màu hơi nâu sáng, tuy nhiên nhìn chung màu nƣớc

thải thƣờng là màu xám có v n đục. Màu sắc của nƣớc thải sẽ bị thay đổi
đáng kể nếu nhƣ nó bị nhiễm khu n, khí đó sẽ có màu tối.
 Mùi: mùi có trong nƣớc thải sinh hoạt là do có khi sinh ra từ quá trình phân
hủy các hợp chất hữu cơ hay do có một số chất đƣợc đƣa thêm vào nƣớc thải.
1


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

Nƣớc thải sinh hoạt thông thƣờng có mùi mốc, nhƣng nếu nƣớc thải bị nhiễm
khu n thì nó sẽ chuyển sang mùi trứng thôi do sƣu tạo thành H2S trong nƣớc.
 Nhiệt độ: nhiệt độ của nƣớc thải thƣờng cao hơn so với nhiệt độ của nguồn
nƣớc sạch ban đầu, bởi vì có sự gia nhiệt vào nƣớc từ các đồ dùng trong gia
đình và các máy móc thiết bị công nghiệp. Tuy nhiên, chính những dòng
nƣớc thấm qua đất à lƣợng nƣớc mƣa đổ xuống mới là nhân tố làm thay đổi
một cách đáng kể nhiệt độ của nƣớc.
 Lƣu lƣợng: thể tích thực của nƣớc thải cũng đƣợc xem là một trong những
đặc tính vật lý của nƣớc thải, có đơn vị là m3/ngƣời.ngày. Hầu hết các thiết bị
xử lý đƣợc thiết kế để xử lý nƣớc thải có lƣu lƣợng 0.378-0.756
m3/ngƣời.ngày. Vân tốc dòng chảy luôn thay đổi trong ngày.
 Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng:
Các chất rắn lơ lửng trong nƣớc ((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 khu n, 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.

B. Tính chất hóa học
 Độ pH của nƣớc:
pH là chỉ số đặc trƣng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thƣờng đƣợc
dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nƣớc.
Độ pH của nƣớc có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong
nƣớc. pH có ảnh hƣởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nƣớc. Độ pH có ảnh
hƣởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nƣớc. Do vậy
rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trƣờng
2


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD):
Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lƣợng oxy cần thiết để oxy hóa các
chất hữu cơ trong nƣớc bằng phƣơng pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa
mạnh), về bản chất, đây là thông số đƣợc sử dụng để xác định tổng hàm lƣợng
các chất hữu cơ có trong nƣớc, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật.
Trong môi trƣờng nƣớc tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20
ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ đƣợc 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 ƣu điểm nổi bật của thông số này
nhằm có đƣợc số liệu tƣơng đôi 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

O , giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân

hủy sinh học của nƣớc từ đó có thể lựa chọn phƣơng pháp xử lý phù hợp.
 Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD):
Về định nghĩa, thông số BOD của nƣớc là lƣợng oxy cần thiết để vi khu n
phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chu n: 20°C, ủ m u 5 ngày đêm, trong
bóng tối, giàu oxy và vi khu n hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lƣợng giảm
oxy hòa tan sau 5 ngày. Thông sô BOD5 sẽ càng lớn nếu m u nƣớc càng chứa
nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khu n, 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 lƣợng chất hữu cơ có khả năng phân
hu sinh học trong nƣớc và nƣớc thải.
 Là tiêu chu n kiểm soát chất lƣợng các dòng thải chảy vào các thu
vực thiên nhiên.

3


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

 Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn
nƣớc phục vụ công tác quản lý môi trƣờng.
 Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO):
Tất cả các sinh vật sông đều phụ thuộc vào oxy dƣới dạng này hay dạng
khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lƣợng phục vụ cho
quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con
ngƣời cũng nhƣ 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 nƣớc:

 Oxy hóa các chất khử vô cơ: e2+, Mn2+, S2-, NH3..
 Oxy hóa các chất hữu cơ trong nƣớc, và kết quả của quá trình này là
nƣớc nhiễm b n trở nên sạch hơn. Quá trình này đƣợc gọi là quá
trình tự làm sạch của nƣớc tự nhiên, đƣợc thực hiện nhờ vai trò quan
trọng của một sô vi sinh vật hiếu khí trong nƣớc.
Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nƣớc tồn tại và phát triển.
Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy h a tan. Nhƣ đã đề cập, khả năng h a
tan của Oxy vào nƣớc tƣơng đôi thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm
sạch của các nguồn nƣớc tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm
lƣợng oxy hòa tan là thông số đặc trƣng cho mức độ nhiễm b n chất hữu cơ của
nƣớc 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 nhƣ 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 đƣợc thải vào môi
trƣờng với lƣợng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dƣỡng phân
hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ nhƣ NH4+, NO2–, NO3– và có
thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí.
4


Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc
ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình.

Nhƣ vậy, trong môi trƣờng đất và nƣớc, luôn tồn tại các thành phần chứa
Nito: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng nhƣ
các ion Nitơ vô cơ là sản ph m quá trình khoáng hóa các chất kể trên.
Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thƣờng tồn tại ở dạng lơ lửng trong
nƣớc, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nƣớc thải và nƣớc tự

nhiên giàu protein.
Các hợp chất chứa Nito ở dạng hòa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vô
cơ (NH4+,NO3–,NO2–)
Thuật ngữ “Nitơ tổng là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nitơ là
một chất dinh dƣỡng đa lƣợng cần thiết đôi 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 ngƣời và động vật và sau này là lƣợng khổng lồ phân lân sử dụng
trong nông nghiệp và các chất t y rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong
sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo d ng nƣớc.
Trong các loại nƣớc thải, Phospho hiện diện chủ yếu dƣới các dạng
phosphate. Các hợp chất Phosphat đƣợc chia thành Phosphat vô cơ và phosphat
hữu cơ.
Phospho là một chất dinh dƣỡng đa lƣợng cần thiết đôi với sự phát triển của
sinh vật. Việc xác định p tổng là một thông số đóng vai tr quan trọng để đảm
bảo quá trình phát triển bình thƣờng của các vi sinh vật trong các hệ thông xử lý
chất thải bằng phƣơng 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
tƣợng phú dƣỡng hóa nguồn nƣớc, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích
thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khu n lam.
 Chất hoạt động bề mặt:

5