Luận văn: Xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè bằng tảo

Xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc-Thò Nghè
bằng tảo
Nguyễn Thị Thảo Sương


LỜI CẢM ƠN
Tôi chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến Ts. Nguyễn Văn Tuyên, người đã
tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời
gian học tập và nghiên cứu.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi thường xuyên nhận được:
Sự quan tâm, giúp đỡ và động viên tinh thần của Quý Thầy Cô
trong bộ môn Di truyền – Thực vật – Tiến hoá cũng như phòng Sau đại học
trường Đại học Sư phạm TP.HCM.
Sự giúp đỡ của các anh chò kỹ sư và Ban Giám Đốc Phân viện
khảo sát quy hoạch thuỷ lợi Nam Bộ, viện Pasteur TP.HCM, bộ môn Đòa chất
cơ sở và môi trường-Khoa đòa chất và dầu khí-Trường Đại học Kỹ thuật –
TP.HCM.
Sự hỗ trợ nhiệt tình của Phòng quản lý tài nguyên nước -Sở Tài
nguyên-Môi trường –TP.HCM.
Sự quan tâm, giúp đỡ của các anh chò và bạn bè cùng khoá học.
Cuối cùng, tôi xin gởi lời tri ân đến gia đình, bạn bè – những người đã
ủng hộ và động viên để tôi hoàn thành luận văn này.


MỤC LỤC
Trang

Lời cám ơn
Mục lục
Danh mục các ký hiệu

Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thò
MỞ ĐẦU ..................................................................................................... ...... 1
Chương 1 – TỔNG QUAN
1.1 Những vấn đề chung về nước thải ........................................................ ...... 4
1.1.1 Nước thải sinh hoạt .................................................................. ...... 4
1.1.2 Nước thải công nghiệp ............................................................. ...... 6
1.2 Các thông số để đánh giá chất lượng nước thải ................................... ...... 8
1.3 Những biện pháp xử lý nước thải ........................................................... .... 12
1.3.1 Phương pháp xử lý cơ học ....................................................... .... 12
1.3.2 Phương pháp xử lý hóa – lý ..................................................... .... 13
1.3.3 Phương pháp xử lý sinh học ..................................................... .... 13
1.4 Vai trò của tảo trong xử lý nước thải ..................................................... .... 16
1.5 Các công trình nghiên cứu xử lý nước thải có sử dụng tảo ................. .... 21
1.5.1 Ở ngoài nước ............................................................................... .... 21
1.5.2 Ở trong nước .............................................................................. .... 21
1.6 Một số dự án cải tạo kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè .............................. .... 21
Chương 2 – ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN
2.1 Đặc điểm tự nhiên của TP.HCM .......................................................... .... 25
2.1.1 Vò trí đòa lý ................................................................................. .... 25
2.1.2 Đòa hình ...................................................................................... .... 25
2.1.3 Khí hậu ....................................................................................... .... 26
2.1.4 Thủy văn ..................................................................................... .... 27
2.1.5 Dân cư ......................................................................................... .... 29
2.1.6 Kinh tế ........................................................................................ .... 29
2.1.7 Giao thông .................................................................................. .... 30
2.2 Đặc điểm tự nhiên kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè..................................... .... 31
2.2.1 Đòa hình ...................................................................................... .... 31
2.2.2 Khí hậu ....................................................................................... .... 31
2.2.3 Thủy văn ..................................................................................... .... 33

2.2.4 Dân cư ......................................................................................... .... 34
2.2.5 Giao thông .................................................................................. .... 34
2.3. Hiện trạng tiêu thoát nước kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè ....................... .... 34
Chương 3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Thời gian thực hiện .................................................................................. .... 36
3.2. Các đòa điểm thu mẫu ............................................................................. .... 36
3.3. Thu và xử lý mẫu .................................................................................... .... 38
3.4. Phương pháp nuôi cấy ............................................................................. .... 39
3.5. Nghiên cứu .............................................................................................. .... 39
Chương 4 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Xác đònh thể loại nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè ..................... .... 41
4.2. Giai đoạn điều tra cơ bản ....................................................................... .... 43
4.3. Giai đoạn nuôi thử nghiệm ..................................................................... .... 44
4.3.1 Nguồn giống cấy vào nước thải ................................................ .... 44
4.3.2 Mật độ giống cấy vào nước thải ............................................... .... 45
4.4. Giai đoạn nuôi cấy chính thức ................................................................ ... 45
4.4.1. Đánh giá các chỉ số thủy-lý-hóa trong quá trình xử lý ............ .... 45
4.4.2. Sự biến động các chỉ số thủy-hóa trong quá trình xử lý ......... .... 56
4.4.3. Đánh giá các chỉ số sinh học trong quá trình xử lý ................. .... 64
4.4.3.1. Chỉ số E.coli ................................................................ .... 64
4.4.3.2. Cơ cấu thành phần loài sau xử lý ............................... .... 65
4.4.3.3. Tính sức sản xuất ban đầu của hệ
(Primary productivity) .............................................................. …70
4.4.3.4. Xác đònh các nhóm, ngành tảo chiếm ưu thế ở mỗi
nồng độ...................................................................................... .... 71
4.4.3.5. Xác đònh độ phì bằng tỷ lệ các nhóm tảo .................. .... 74
4.4.3.6. Xác đònh độ đa dạng về loài (Species diversity)
của các mẫu nước thải sau xử lý ............................................. .... 76

4.4.3.7. Thống kê các loài tảo đã nghiên cứu ........................ .... 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. .... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... .... 96
PHỤ LỤC .............................................................................................................. .... 99


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
BOD5 (Biological oxygen demand): nhu cầu oxy sinh hóa
COD (Chemical oxygen demand): nhu cầu oxy hóa học
DO (Dissolved oxygen): độ oxy hòa tan
Ec (Electric conductivity): độ dẫn điện
TSS (Total suspended solid): chất rắn lơ lửng


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Trang
Bảng 1.1. Thành phần đặc trưng của các loại nước thải sinh hoạt chưa xử lý ..... ...... 5
Bảng 1.2. Thành phần nước thải của một số lónh vực công nghiệp chế biến
nông sản, thực phẩm ................................................................... ...... 7
Bảng 1.3. Danh lục tảo thường có mặt trong các ao xử lý nước thải nhiệt đới .... ... 18
Bảng 1.4. Danh lục tảo xử lý kim loại nặng có trong nước thải............................ .... 19
Bảng 1.5. Danh lục tảo chỉ thò độ bẩn ở Việt Nam ............................................... .... 20
Bảng 1.6. Kết quả xử lý bằng ao sinh học một số loại nước thải
công nghiệp ở Đức ...................................................................... .... 22
Bảng 2.1. Nhiệt độ trung bình tháng (oC) .............................................................. .... 32
Bảng 2.2. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) ............................................. .... 32
Bảng 2.3. Độ ẩm tương đối trung bình tháng (%) ................................................. .... 33
Bảng 2.4. Bức xạ mặt trời trung bình hằng ngày (cal/cm2) .................................. .... 33
Bảng 3.1. Tóm tắt lượng mẫu nghiên cứu ............................................................. .... 37

Bảng 4.1. Kết quả phân tích chỉ số thủy-hóa nước thải kênh
Nhiêu lộc – Thò ngày 3/01/06 ..................................................... .... 41
Bảng 4.2. Cơ cấu thành phần loài tảo ở TP.HCM (Kết quả điều tra cơ bản) ...... ... 43
Bảng 4.3. Cơ cấu thành phần loài tảo ở kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè ................ .... 43
Bảng 4.4. Mật độ cá thể tảo trong 3 nguồn giống điển hình ................................ .... 45
Bảng 4.5. Kết quả phân tích các thông số thủy-lý-hóa của nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè trước và sau xử lý ........................ .... 46
Bảng 4.6. Bảng đánh giá chất lượng nước (theo X.M.Drachev) .......................... .... 47
Bảng 4.7. Giá trò giới hạn cho phép các thông số ô nhiễm đối với nước thải
sinh hoạt ...................................................................................... .... 50
Bảng 4.8. Giá trò giới hạn cho phép các thông số và nồng độ các chất
ô nhiễm trong nước mặt .............................................................. .... 51
Bảng 4.9. Giá trò giới hạn cho phép các thông số và nồng độ các chất
ô nhiễm trong nước thải công nghiệp ....................................... .... 53
Bảng 4.10. Giới hạn các trạng thái dinh dưỡng ..................................................... .... 55
Bảng 4.11. Giá trò DO (ppm) trong quá trình xử lý theo các nguồn giống .......... .... 56
Bảng 4.12. Giá trò DO (ppm) trong quá trình xử lý theo các nồng độ nước thải .. .... 57
Bảng 4.13. Giá trò DO (%) trong quá trình xử lý ở 2 mùa .................................... .... 58
Bảng 4.14. Giá trò DO (ppm) trong quá trình xử lý nước thải tại 3 đòa điểm


trên kênh ..................................................................................... .... 59
Bảng 4.15. Giá trò pH trong quá trình xử lý ở 2 mùa ............................................ .... 60
Bảng 4.16. Giá trò pH trong quá trình xử lý theo các nồng độ nước thải ............. .... 61
Bảng 4.17. Giá trò Ec trong quá trình xử lý ở 2 mùa .............................................. .... 62
Bảng 4.18. Giá trò Ec trong quá trình xử lý theo các nồng độ nước thải .............. ... 63
Bảng 4.19. Kết quả phân tích chỉ số E.coli trên kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè......... 64
Bảng 4.20. Kết quả phân tích chỉ số E.coli của một số kênh tiêu thoát ở
TP.HCM vào mùa khô-năm 2006 ............................................... ... 65
Bảng 4.21. Cơ cấu, thành phần loài tảo sau xử lý ................................................. ... 65

Bảng 4.22. Danh lục các loài tảo chỉ thò độ bẩn có trong nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè sau xử lý ................................................ .... 66
Bảng 4.23. Giá trò của chỉ số Primary Productivity của hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò nghè.................................................................. ... 70
Bảng 4.24. Xác suất tìm thấy mỗi ngành tảo trong hệ xử lý nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo các nồng độ nước thải ......... .... 72
Bảng 4.25. Mối tương quan giữa cấu trúc tảo và độ phì ....................................... ... 74
Bảng 4.26. Sự biến thiên độ phì của hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo nồng độ .......................................... ... 75
Bảng 4.27. Sự biến thiên độ phì của hệ xử lý nước thải kênh Nhiêu
Lộc – Thò Nghè ở 2 mùa ............................................................ .... 76
Bảng 4.28. So sánh độ đa dạng về loài (d) ở 2 mùa ............................................. .... 77
Bảng 4.29. Sự biến thiên giá trò (d) của hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo nồng độ ......................................... .... 77
Bảng 4.30. Danh lục các loài tảo tham gia xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè ................................................................ .... 78


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình
Trang
Hình 1.1. Bản đồ kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè và các vò trí lấy mẫu trên kênh . .. …3
Hình 1.2. Sơ đồ tóm tắt các phương pháp sinh học xử lý nước thải ..................... .... 16
Hình 3.1. Ao cá quận 8 – TP.HCM ........................................................................ .... 36
Hình 3.2. Thu mẫu tảo tại ao cá quận 8 ................................................................ .... 36
Hình 3.3. Thu mẫu tảo tại ao cầu Bình Tân .......................................................... .... 37
Hình 4.1. Sơ đồ thủy hóa R.Maucha ...................................................................... .... 42
Hình 4.2. Nuôi thử nghiệm ở các nồng độ ............................................................ .... 44
Hình 4.3. Nuôi thử nghiệm với các nguồn giống .................................................. .... 44
Hình 4.4. Nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè sau 4 ngày xử lý ..................... .... 45

Hình 4.5. Đồ thò sự biến thiên giá trò DO (ppm) trong hệ xử lý nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo các nguồn giống ..................... .... 56
Hình 4.6. Đồ thò sự biến thiên giá trò DO (ppm) trong hệ xử lý nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo các nồng độ nước thải ........... .... 57
Hình 4.7. Đồ thò sự biến thiên giá trò DO (%) trong hệ xử lý nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè ở 2 mùa ........................................... .... 58
Hình 4.8. Đồ thò sự biến thiên giá trò DO (ppm) trong hệ xử lý nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè tại các đòa điểm khác nhau ............ .... 59
Hình 4.9. Đồ thò sự biến thiên giá trò pH trong hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè ở 2 mùa .................................................... .... 60
Hình 4.10. Đồ thò sự biến thiên giá trò pH trong hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo các nồng độ nước thải ..................... .... 61
Hình 4.11. Đồ thò sự biến thiên giá trò Ec trong hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè ở 2 mùa .................................................... .... 62
Hình 4.12. Đồ thò sự biến thiên giá trò Ec trong hệ xử lý nước thải kênh
Nhiêu Lộc – Thò Nghè theo nồng độ nước thải ........................... .... 63
Hình 4.13. Hình ảnh một số loài tảo chỉ thò Mesosaprobe có trong nước
thải kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè sau xử lý .................................. .... 67
Hình 4.14. Hình ảnh một số động vật không xương sống có trong nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè sau xử lý ......................................... .... 69
Hình 4.15. Phương pháp bình sáng tối ................................................................... .... 70
Hình 4.16. Một số hình ảnh minh họa sự xuất hiện các tổ hợp tảo khác nhau
ở mỗi nồng độ ................................................................................ .... 73


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè là cống khổng lồ tiếp nhận nước thải của toàn
TP.HCM. Hơn nữa kênh còn đóng vai trò quan trọng hình thành nên bộ mặt cảnh
quan của thành phố.

Đã có rất nhiều dự án để cải tạo kênh với số vốn đầu tư rất lớn. Hiện tại, dự án
“Vệ sinh môi trường thành phố” do liên doanh nhà thầu Tianjin – Công ty CHEC 3
đang thi công có tổng mức đầu tư là 199,96 triệu USD.
Hiện nay, hầu hết hệ thống kênh rạch tại TP.HCM đều bò ô nhiễm trầm trọng,
góp phần cùng thành phố giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường nước nói chung,
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè nói riêng, việc nghiên cứu những biện pháp tối ưu nhằm
giảm thiểu vốn đầu tư là rất cần thiết.
2. Ý nghóa thực tiễn và khoa học của đề tài
Ý nghóa thực tiễn
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè của các
ngành tảo nhằm tiết kiệm cho ngân sách nhà nước trong lónh vực bảo vệ môi trường.
p dụng kết quả nghiên cứu vào các công trình xử lý nước thải bằng công nghệ
sinh học cho các khu vực khác của TP.HCM và các tỉnh, thành phố khác.
Ý nghóa khoa học
Kết quả nghiên cứu là tài liệu khoa học về lónh vực xử lý nước thải bằng biện
pháp sinh học ở một nước có khí hậu nhiệt đới để mọi người tham khảo.
3. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá mức độ ô nhiễm của kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè hiện nay.

1


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè của các
ngành tảo.
Nghiên cứu diễn thế các quần xã tảo trong hệ xử lý nước thải ở các nồng độ
khác nhau.
Nghiên cứu khả năng tái sử dụng nguồn nước thải.
Đánh giá khả năng áp dụng biện pháp xử lý bằng tảo đối với các khu vực khác
của TP.HCM.
. Đối tượng nghiên cứu

Chủ yếu 4 ngành tảo: Euglenophyta, Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta.
Kênh Nhiêu Lộc –Thò Nghè.
Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu sự biến đổi các chỉ số hoá học chính trong quá trình xử lý nước thải
kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè.
Nghiên cứu sự biến đổi các chỉ số sinh học quan trọng trong quá trình xử lý
nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè.
Đánh giá nước thải trước và sau khi xử lý.
Nghiên cứu cấu trúc thành phần các loài tảo ở các nồng độ khác nhau trong
quá trình xử lý.
Thiết lập danh lục tảo tham gia xử lý nước thải theo các nồng độ, các đòa điểm,
các mùa.
Vò trí nghiên cứu:
Thu mẫu tại 3 đòa điểm trên kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè: cầu Thò Nghè(1), cầu
Công Lý(2), cầu Trần Quang Diệu(3) (Hình 1.1)

2


1

2

3

Tỷ lệ: 1:25. 000.000
Nguồn:[7]
Chỉ dẫn:

(vò trí lấy mẫu trên kênh)

Hình 1.1: Bản đồ kênh Nhiêu Lộc – Thò Nghè và các vò trí lấy mẫu trên kênh

3


Chương 1

TỔNG QUAN
1.1. Những vấn đề chung về nước thải
Nước thải đô thò là tổ hợp hệ thống phức tạp các thành phần vật chất, trong đó
chất nhiễm bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ và vô cơ thường tồn tại dưới dạng không
hoà tan, dạng keo và dạng hoà tan. Thành phần và tính chất nhiễm bẩn phụ thuộc
vào mức độ hoàn thiện thiết bò , tình trạng làm việc của mạng lưới, tập quán sinh
hoạt và mức sống xã hội của người dân… Do tính chất hoạt động của đô thò mà chất
nhiễm bẩn nước thải thay đổi theo thời gian, nhưng để tiện lợi trong sử dụng, người
ta quy ước đối với nước thải sinh hoạt có giá trò bình quân không đổi.
Chất lơ lửng: 65 gr/ người/ngày đêm
BOD5 của nước thải đã lắng trong: 35 gr / người / ngày đêm
Nitơ của nguồn muối amôn: 8 gr / người / ngày đêm
Phốtphát (P2O5): 1,7 gr / người /ngày đêm
Clorua (Cl2): 9 gr / người / ngày đêm
Chất hoạt tính bề mặt: 2,5 gr / người / ngày đêm [4]
1.1.1. Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước thải của các khu dân cư, khách sạn, trường học, cơ
quan, bệnh viện… chứa các chất thải sinh ra trong quá trình hoạt động sống của con
người. Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy
(hydratcacbon, protein, mỡ), các chất rắn và vi trùng. Thành phần đặc trưng của
nước thải sinh hoạt được giới thiệu trong bảng 1.1.

4


Bảng 1.1: Thành phần đặc trưng của các loại nước thải sinh hoạt chưa xử lý
Nguồn: [5]
Chất ô nhiễm

Đơn vò

Nồng độ (mg/l)
Loại nhẹ

Loại vừa

Loại nặng

mg/l

350

720

1200

-

250

500

850

Không bay hơi

-

145

300

525

Bay hơi

-

105

200

325

Chất rắn lơ lửng (SS)

-

100

220

350

Không bay hơi

-

20

55

75

Bay hơi

-

60

165

275

Chất rắn lắng được

-

5

10

20

BOD5, 20oC, 5 ngày

-

110

220

400

Tổng cacbon hữu cơ (TOC)

-

80

160

290

COD

-

250

500

1000

Nitơ tổng số,theo N

-

20

40

85

Hữu cơ

-

8

15

35

Amoniac tự do

-

12

25

50

Nitrit

-

0

0

0

Nitrat

-

0

0

0

Phospho tổng số, theo P

-

4

8

15

P – hữu cơ

-

1

3

5

P – vô cơ

-

3

5

10

Clorua

-

30

50

100

Sulfat

-

20

30

30

Độ kiềm cao (theo CaCO3)

-

50

100

200

Dầu mỡ

-

50

100

150

No/100ml

106-107

107-108

108-109

g/l

<100

100-400

>400

Chất rắn tổng số (TS)
Tổng số các chất hòa tan (TDS)

Coliform tổng số (số lượng/ 100ml)
Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs)

5


Ở nước ta có nhiều nhà máy, xí nghiệp xây dựng ngay trong khu dân cư, vì vậy
thành phần của nước thải sinh hoạt công cộng không đặc trưng cho nước thải sinh
hoạt đã nêu trong bảng 2.1.

1.1.2. Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ
công nghiệp, giao thông vận tải, các cơ sở chăn nuôi công nghiệp.
Hệ vi sinh vật tự nhiên thường ít có khả năng xử lý nhiều loại nước thải công
nghiệp, hoặc có thể phân hủy nhưng hiệu quả rất thấp. Dư lượng chất tẩy rửa, thuốc
trừ sâu, thuốc nhuộm tổng hợp, chất thải của các xí nghiệp da giày…. Cần có các hệ
vi sinh vật đặc biệt thích ứng với thành phần hóa học của nguyên liệu.
Công nghệ xử lý nước thải nồng độ cao đang hoạt động và ngày càng hoàn
thiện ở nhiều nhà máy, xí nghiệp và các công trình công cộng. Tuy nhiên chi phí cho
việc xử lý còn rất cao.

6


Bảng 1.2: Thành phần nước thải của một số lónh vực công nghiệp chế biến nông sản,
thực phẩm
Ngành công nghiệp
Chế biến sữa

Lò mổ trâu bò

Lò mổ heo

Hổn hợp

Thuộc da

Chất ô nhiễm trong nước thải

Nồng độ (mg/l)

Tổng chất rắn

4516

Chất rắn lơ lửng

560

Nitơ hữu cơ

73,2

Natri

807

Canxi

112

Kali

116

Photpho

59

BOD5

1890

Chất lơ lửng

820

Nitơ hữu cơ

154

BOD5

996

Chất lơ lửng

717

Nitơ hữu cơ

122

BOD5

1045

Chất lơ lửng

920

Nitơ hữu cơ

324

BOD5

2240

Tổng số chất rắn tan

6000 – 8000

BOD5

900

NaCl

3000

Tổng độ cứng

1600

Sulfua

120

Prôtein

1000

Crom

30 -70
Nguồn: [5]

7


1.2. Các thông số để đánh giá chất lượng nước thải
Tính chất của nước thải được xác đònh bằng phân tích hóa học các thành phần
nhiễm bẩn. Vì việc làm đó gặp nhiều khó khăn và phức tạp nên thông thường người
ta chỉ xác đònh một số chỉ tiêu đặc trưng nhất về chất lượng để sử dụng thiết kế công
trình xử lý. Các chỉ tiêu đó là: nhiệt độ, màu sắc, mùi vò, độ trong, pH, chất tro và
chất không tro, hàm lượng chất lơ lửng, chất lắng đọng, BOD, nhu cầu oxy cho quá
trình sinh hóa (COD), hàm lượng các chất liên kết khác nhau của nitơ, phốt pho,
clorid, sulfat, ôxy hòa tan, chất nhiễm bẩn hữu cơ…
Hàm lượng chất lơ lửng là một chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng nước thải.
Căn cứ theo chỉ tiêu này người ta tính toán các bể lắng và xác đònh số lượng cặn
lắng. Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải đô thò dao động từ 100 – 500 mg/l.
Chất dễ lắng đọng chiếm một phần chất lơ lửng – là phần có khả năng lắng xuống
bể lắng sau 2 giờ, chiếm khoảng 65 – 75% chất lơ lửng (tính theo trọng lượng).
Hàm lượng BOD là chỉ tiêu dùng để tính toán công trình xử lý sinh học. Với các
nguồn nước khác nhau, thậm chí cùng một nguồn nước nhưng ở những thời điểm
khác nhau, chỉ số BOD cho những giá trò khác nhau. Thời gian cần thiết để thực hiện
quá trình sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ nhiễm bẩn, có thể là 1, 2, 3, 4, 5…., 20
ngày hay lâu hơn. Theo số liệu thực nghiệm với thời gian 15- 20 ngày hầu như lượng
oxy cho quá trình sinh hóa đã chi phí đầy đủ 99%. Hiện tượng oxy hóa xảy ra không

đồng đều theo thời gian. Bước đầu quá trình xảy ra với cường độ mạnh, sau đó giảm
dần. Ví dụ, đối với nước thải sinh hoạt ở nhiệt độ 20oC qua 1 đến 2 ngày đầu tiêu
hao 21% lượng oxy tổng cộng, qua 5 ngày 65%, qua 20 ngày 99%, qua 100 ngày
khoảng 100%. Như vậy có thể nói BOD20 là BODht – nhu cầu oxy cho quá trình oxy
hóa hoàn toàn. Để kiểm tra chế độ công tác của các công trình xử lý thường dùng

8


BOD5 (qua 5 ngày). Khi biết BOD5 có thể tính được BOD20 bằng cách dùng hệ số
chuyển đổi 0,684:
BOD20 =BOD5 / 0,684
Cần lưu ý rằng BOD không đặc trưng cho số lượng đầy đủ các chất hữu cơ có
chứa trong nước thải, vì rằng một phần chất hữu cơ tự nó không bò oxy hóa sinh hóa,
phần khác dùng để tăng sinh khối. Vì vậy để xác đònh lượng oxy đầy đủ cho quá
trình sinh hóa chất bẩn hữu cơ. Lượng oxy sử dụng cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ
bằng phương pháp hóa học này gọi là nhu cầu oxy cho quá trình hóa học (COD):
BOD = 0,86COD
Đối với nứơc thải công nghiệp tỉ số đó có thể khác nhau.
Cũng cần xác đònh hàm lượng các liên kết nitơ và phốt pho có chứa trong nước
thải, vì nó là thành phần cơ bản cho các vi sinh xử lý sinh hóa nước thải. Trong nước
thải đô thò thường chỉ tồn tại hai hình thức liên kết nitơ: liên kết nitơ tổng cộng và
liên kết nitơ của muối amôn.
Dưới tác động của nhóm vi khuẩn đặc biệt muối amôn được oxy hóa để trở
thành muối của 2 axit nitrit (RNO2) sau đó trở thành muối của axit nitrát (RNO3).
Quá trình oxy hóa nitơ gọi là quá trình nitơ hóa. Các vi khuẩn tham gia vào quá trình
là vi khuẩn nitrit và nitrat.
Người ta chứng minh quá trình nitơ hóa qua 2 giai đoạn với những vi sinh tác
động riêng biệt, trước hết là vi khuẩn nitroza – nitrosomonas oxy hóa NH3 thành axit
nitrit:

2 NH3 + 3 O2 = 2 HNO2 + 2 H2O +Q
Tiếp theo vi khuẩn nitrobacter oxy hóa muối của axit nitrit:
2 HNO2 + O2 = 2 HNO3 + 2H2O +Q

9


Như vậy nitrit và nitrat chỉ có thể xuất hiện sau khi xử lý nước thải trong các
công trình sinh hóa như bể Biophin và Aeroten.
Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh được rằng lượng oxy tiêu thụ cho
quá trình oxy hóa1 mg nitơ muối amôn ở giai đoạn tạo nitrit là 3,43 mg O2, còn ở
giai đoạn tạo nitrat là 4,5 mg O2.
Sự tồn tại của nitrit và nitrat trong nước thải biểu thò khả năng tạo khoáng của
các chất liên kết hữu cơ, nó cũng đặc trưng cho chế độ công tác của các công trình
xử lý. Quá trình nitơ hóa có ý nghóa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải. Trước
hết nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ như đã nói ở trên, nhưng quan
trọng hơn là quá trình nitơ hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể ứng dụng
để oxy hóa chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do (oxy hòa tan) đã tiêu
hao hết.
Hàm lượng nitơ muối amôn có trong nước thải đô thò là chỉ tiêu bổ sung, đánh
giá tính chất nhiễm bẩn bởi các chất thải sinh hoạt. Nước thải có hàm lượng nitơ của
muối amôn càng lớn thì càng bẩn. Hơn nữa phản ứng oxy hóa nitơ muối amôn để tạo
thành nitrat yêu cầu chi phí một lượng oxy gấp 2 lần so với phản ứng oxy hóa chất
hữu cơ. Chính vì thế mà trong thực tế xử lý nước thải thường hạn chế ở giai đoạn
oxy hóa chất hữu cơ và được gọi là xử lý sinh hóa hoàn toàn.
Để đánh giá tính chất nhiễm bẩn nước thải bởi khoáng vật, người ta dùng chỉ
tiêu hàm lượng sulfat và clorid. Trong nước thải đô thò hàm lượng sulfat vào khoảng
100 – 150 mg/l, còn hàm lượng clorid vào khoảng 150 – 250 mg/l. Hàm lượng sulfat
và clorid thường không thay đổi trước và sau xử lý và cũng không làm ảnh hưởng tới
các quá trình hóa lý và sinh hóa nước thải và cặn lắng.

10


Sắt, niken, đồng, chì, kẽm, crôm, asen, atimon, nhôm… là những chất thuộc
nhóm độc hại. Hàm lượng của chúng trong nước thải công nghiệp xả vào hệ thống
nước thải đô thò không được vượt quá giới hạn quy đònh để không làm tổn thương tới
khối vi sinh.
Xác đònh các chất hoạt tính bề mặt là việc phải làm, vì nhóm liên kết hóa học
này làm ảnh hưởng xấu tới công tác của quá trình xử lý và trạng thái vệ sinh của
nguồn. Nồng độ cho phép của các chất hoạt tính bề mặt đối với công trình xử lý sinh
hóa là 10 – 20 gr/l, lấy căn cứ vào thành phần và cấu trúc phân tử của chúng.
Lượng oxy hòa tan là một chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải
được xử lý. Để có sự hoạt động bình thường của các hồ chứa tự nhiên, lượng oxy hòa
tan không được nhỏ hơn 4 mg/l [4]. Trong nước thải bẩn thông thường không có oxy
hòa tan.
Nước thải có chứa một lượng lớn các vi khuẩn, virut, nấm, rêu, tảo, giun sán…
Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn bởi vi khuẩn, người ta đánh giá qua một loại vi
khuẩn đường ruột hình đũa điển hình – côli. Côli được coi như một loại vi khuẩn vô
hại sống trong ruột người, động vật, chiều dài khoảng 1,5 wk, đường kính 0,5wk.
Côli phát triển nhanh ở môi trường có chứa glucoza 0,5% dùng làm nguồn năng
lượng và nguồn cacbon, clorua amôn 0,1% dùng làm nguồn nitơ và một số nguyên tố
khác dưới dạng vô cơ. Loài có hại là virút. Mọi loài virut đều sống ký sinh nội bào.
Bình thường khi bò dung giải mỗi con côli giải phóng 150 con virut. Trong thực tế tồn
tại 2 đại lượng: côli inđéc và trò số côli.
Côli inđéc (côli chuẩn độ) là đại lượng dùng để tính số lượng trực khuẩn có
chứa trong một lít nước thải.

11

Trò số côli (côli tit) là thể tích nước thải nhỏ nhất (tính bằng ml) có chứa một
trực khuẩn. Như vậy, nếu nói rằng coli tit bằng 400 tức là trong 400ml nước thải có
chứa một con vi trùng côli. Nếu côli tit bằng 0,1 thì có nghóa là số lượng vi trùng côli
có chứa trong một ml nước thải tính bằng 10. Đối với nước thải sinh hoạt côli tit
thường là 0,000001 và thấp hơn nữa, nghóa là trong 1 ml nước thải có chứa tới
1000000 con vi trùng côli.
Mức độ nhiễm bẩn vi trùng phụ thuộc vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư
và nhất là tại các bệnh viện, trong nhiều trường hợp phải xử lý cục bộ trước khi xả
vào hệ thống thoát nước đô thò hoặc vào nguồn.
Ngoài vi khuẩn ra, trong nước thải còn có các loại nấm meo, nấm mốc, rong tảo
và một số loại cây thủy sinh khác… Chúng làm cho nước thải bò nhiễm bẩn sinh vật.
1.3. Những biện pháp xử lý nước thải
Người ta phân biệt 3 biện pháp xử lý nước thải:
Xử lý cơ học
Xử lý hóa - lý
Xử lý sinh học
Nước thải sinh hoạt thường sử dụng biện pháp cơ học và sinh học để xử lý, còn
nước thải công nghiệp thường sử dụng biện pháp hóa – lý
1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học
Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hòa tan
và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học
gồm: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể vớt dầu mỡ, bể lọc.
Phương pháp này có thể xử lý được 60% các tạp chất không hòa tan có trong
nước thải sinh hoạt và giảm BOD đến 20%.

12


Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện

pháp thoáng gió sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý đạt tới 75% theo
hàm lượng các chất lơ lửng và 40 – 45% theo BOD.
Trong số các công trình xử lý cơ học phải kể đến cả bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ,
bể lắng trong có ngăn phân hủy là những công trình vừa để lắng vừa để phân hủy
cặn lắng.
Nếu điều kiện đòa phương cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử
trùng và thả vào nguồn, nhưng thông thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ
bộ trước khi cho quá trình xử lý sinh học.
1.3.2. Phương pháp xử lý hóa – lý
Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng
nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất khác
dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không gây độc hại hay ô nhiễm môi trường.
Ví dụ phương pháp trung hòa nước thải chứa axit và kiềm, phương pháp oxy hóa…
Các phương pháp hóa lý thường ứng dụng để xử lý nước thải là keo tu, hấp thu, tích
ly, bay hơi, tuyển nổi…
Căn cứ vào điều kiện đòa phương và yêu cầu vệ sinh mà phương pháp hóa lý là
giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn sơ bộ cho các giai đoạn xử lý tiếp theo.
1.3.3. Phương pháp xử lý sinh học
Dựa vào sự sống và hoạt động của các vi sinh để oxy hóa chất bẩn hữu cơ ở
dạng keo và hòa tan có trong nước thải.
Những công trình xử lý sinh học phân thành 2 nhóm:
- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự
nhiên

13


- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện
nhân tạo.
Những công trình thực hiện trong điều kiện tự nhiên là: cánh đồng tưới, bãi lọc,

hồ sinh học… Quá trình xử lý diễn ra chậm, chủ yếu dựa vào nguồn oxy và vi sinh
có trong đất và nước.
Những công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo là: bể lọc sinh học (Biophin),
bể làm thoáng sinh học (Aeroten)…. Do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo nên
quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn.
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử
lý sinh học hoàn toàn) với BOD giảm đến 90 – 95% và không hoàn toàn với BOD
giảm tới 40 – 80%.
Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng sau giai
đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng đợt I. Bể chắn giữ màng sinh học (sau bể Biophin)
hoặc bùn hoạt tính (sau bể Aeroten) dùng để gọi là bể lắng đợt II.
Trong trường hợp xử lý trên bể Aeroten thường đưa một phần bùn hoạt tính trở
lại bể Aeroten để tạo điều kiện cho công trình đạt hiệu quả cao hơn. Phần bùn hoạt
tính còn lại gọi là bùn hoạt tính dư, thường đưa tới bể nén bùn để làm giảm thể tích
trước khi đưa vào bể Metanten để thực hiện quá trình lên men.
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các
loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh. Bởi vậy sau giai đoạn xử lý sinh học trong
diều kiện nhân tạo cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải trước khi xả vào
nguồn.
Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên một
lượng cặn lắng đáng kể ( bằng 0,5 – 1% tổng lưu lượng nước thải). Các chất lơ lửng

14


không hòa tan ở bể lắng đợt I gọi là cặn tươi, cặn giữ lại ở bể lắng II gọi là màng vi
sinh (sau bể Biophin) hoặc bùn hoạt tính (sau bể Aeroten).
Nói chung các loại cặn trên đều có mùi hôi thối khó chòu (nhất là cặn tươi) và
nguy hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy, nhất thiết phải xử lý cặn thích đáng. Để giảm
hàm lượng chất hữu cơ trong cặn và để đạt các chỉ tiêu vệ sinh thường áp dụng

phương pháp sinh học kỵ khí trong các công trình tự hoại, bể lắng 2 vỏ hoặc bể
Metanten.
Bể tự hoại và bể lắng hai vỏ thực hiện đồng thời 2 nhiệm vụ: lắng cặn và lên
men cặn lắng.
Bể Metanten là công trình tương đối hiện đại chỉ ứng dụng để lên men cặn
lắng. Đôi khi bể này cũng còn được sử dụng để xử lý sơ bộ nước thải công nghiệp có
nồng độ cao.
Để giảm độ ẩm của cặn đã lên men thường sử dụng các công trình: hố bùn (đối
với trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bò sấy khô bằng cơ học, lọc chân không, lọc
ép… Khi lượng cặn khá lớn có thể sử dụng phương pháp sấy nhiệt.

15


Hình 1.2: Sơ đồ tóm tắt các phương pháp sinh học xử lý nước thải
Nguồn: [5]

Các phương pháp sinh học xử lý nước thải

Thiếu khí
(Anoxic)

Hiếu khí
(Aerobic)

Bùn
hoạt
tính

Đóa

quay
sinh
học

Màng
lọc
sinh
học

Kỵ khí
(Anaerobic)

Ao hồ
ổn đònh
nước
thải

Khử
nitrat

Bể kỵ
khí

Bể
lọc
kỵ
khí

1.4 . Vai trò của tảo trong xử lý nước thải
Tảo đóng vai trò quan trọng trong hệ thống ao sinh học xử lý nước thải. Biện

pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao nhưng xử lý nước thải rất hữu hiệu, vốn đầu tư
ít, chi phí hoạt động rẻ và rất thích hợp cho các nước ở vùng nóng. Chúng có khả
năng giảm nồng độ các vi trùng gây bệnh xuống mức rất thấp và có thể chòu đựng
được nồng độ kim loại nặng cao (trên 30 mg/l).
Quá trình hoạt động của ao sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của toàn bộ
quần thể sinh vật có trong hồ tạo ra. Trong số các chất hữu cơ đưa vào hồ có các
chất không tan sẽ bò lắng xuống đáy hồ còn các chất tan sẽ bò hòa loãng trong nước.
Dưới đáy hồ sẽ diễn ra quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ nhờ tổ hợp
các nhóm vi sinh vật yếm khí có trong lớp bùn. Các sản phẩm phân hủy yếm khí

16


trước tiên cho ra các axit hữu cơ, sau đó thành NH3, H2S, CH4. Trên vùng yếm khí là
vùng yếm khí tùy tiện và hiếu khí với khu hệ vi sinh rất phong phú gồm các giống
Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Achromobacter…. Chúng phân giải chất
hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nữa và cuối cùng là CO2, đồng thời tạo ra
các tế bào mới, chúng sử dụng O2 do tảo và các thực vật tạo ra. Các vi sinh vật nitrat
hóa sẽ oxy hóa N-amonia thành nitrit rồi nitrat. Một nhóm vi sinh vật khác như P.
denitrificans, B. licheniformic, Thiobacillus denitrificans lại phản nitrat để tạo thành
nitrogen phân tử. Hệ vi khuẩn và nấm, xạ khuẩn phân hủy các chất hữu cơ thành các
chất vô cơ cung cấp cho tảo và các thực vật thủy sinh.
Tảo và các thực vật thủy sinh lại cung cấp O2 cho vi khuẩn, ngoài ra thân, rễ lá
của thực vật thủy sinh là nơi cộng sinh sinh lý rất tốt đối với hệ vi sinh vật, vi sinh
vật có thể bám vào đó mà không bò chìm xuống đáy ao nơi có DO thấp không đủ để
phát triển, thực vật còn cung cấp các chất bài tiết cho vi khuẩn, ngược lại vi khuẩn
cung cấp ngay tại chỗ cho thực vật các sản phẩm trao đổi của mình, đồng thời cũng
che ánh sáng để vi khuẩn không bò các tia mặt trời giết chết. Tảo, thực vật khi còn
sống sẽ là nguồn thức ăn cho cá và các loại thủy sản khác, khi chết sẽ là chất dinh
dưỡng cho vi sinh vật.

Tảo thường có mặt trong ao sinh học, tùy theo từng ao mà số lượng và thành
phần của chúng có nhiều thay đổi, số lượng của chúng có thể đạt 15.106 con/ml nước
ao, các loại tảo lục thường chiếm ưu thế vì chúng chòu đựng tốt những biến đổi của
môi trường như nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao. Tốc độ phát triển lớn, thời gian
nhân đôi thế hệ ngắn (vi khuẩn, nấm men: 0,3 – 2 giờ, nấm sợi, tảo Chlorella: 2 – 6
giờ, cỏ và các thực vật khác: 144 – 288 giờ). [5]

17