bản nháp đề cương khóa luận

ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU QUẢ
XỬ LÍ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG TẢO
1.Lí do chọn đề tài
Hiện nay môi trường nước tại các sông, hồ đang chịu sức ép rất
lớn từ các nguồn thải của các hoạt động sinh hoạt của người
dân và các hoạt động phát triển kinh tế. Tỷ lệ phần trăm lượng
nước thải được xử lý còn khá thấp đã ảnh hưởng lớn đến hiện
trạng chất lượng môi trường nước sông, hồ đô thị. Nước thải
sinh hoạt là các loại nước sau khi sử dụng được thải ra từ hoạt
động của người dân như: tắm giặt, vệ sinh cá nhân, nấu ăn,… ở
các khu vực: đô thị, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí,
cơ quan, trường học, cộng đồng dân cư. Nước thải sinh hoạt có
thành phần khá phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, các chất
vô cơ và hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt bao gồm chất rắn
lửng lơ, amoni, bod, nito tổng, photpho, cod, và dầu mỡ, xà
phòng, chất hoạt động bề mặt,… Phần lớn nước thải sinh hoạt
chưa được xử lý và thải trực tiếp ra sông, hồ, ao và các nguồn
tiếp nhận gây nhiều hậu quả nghiêm trọng. Trên thực tế có rất
nhiều phương pháp xử lý nước thải, nhưng tính chất và thành
phần của nước thải khác nhau nên cần lựa chọn phương pháp
xử lý phù hợp. Hiện nay, xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương
pháp sinh học được coi là phương pháp thân thiện với môi
trường và được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới (Mỹ, Trung
Quốc…) cũng như tại Việt Nam.
Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng tồn tại ở
dạng đơn bào (kích thước nhỏ) hoặc đa bào (kích thước đến vài
mét). Tảo là loại thực vật có tốc độ sinh trưởng nhanh, có khả
năng chịu đựng của môi trường, có sự phát triển trong nước
thải, có hàm lượng chất dinh dưỡng và hàm lượng protein cao.
Nhờ khả năng thích ứng nhanh với các điều kiện môi trường
khác nhau cộng với giá trị dinh dưỡng và protein cao nên người

ta thường ứng dụng tảo trong việc xử lý nước thải.Với các tác
dụng của tảo trong xử lí nước thải như chúng lấy đi các chất
dinh dưỡng và chất hữu cơ của nguồn nước để chuyển hóa
thành chất dinh dưỡng trong tế bào của quá trình quang
hợp.Tảo hấp thụ và biến năng lượng mặt trời thành đường, tinh
bột. Vì thế lợi dụng quá trình xử lý nước thải mà tảo có thể
chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể


giúp chúng tăng khả năng sinh sống và tồn tại lâu trong môi
trường nước.Nhờ tảo mà các mầm bệnh trong nguồn nước thải
được loại bỏ hoàn toàn và chúng bị tiêu diệt nhờ các độc tố tiết
ra từ cơ thể của tảo. Cũng như các ưu điểm là phương pháp xử
lý với chi phí thấp để loại bỏ các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng
(P, N) và mầm bệnh, tối ưu hấp thụ các chất dinh dưỡng hiệu
quả và cung cấp oxy trong quá trình quang hợp cho vi sinh
vật..Ít sử dụng hóa chất, quy trình xử lý đơn giản, tạo ra bùn ở
mức độ thấp. Bùn trong hệ thống xử lí nước thải bằng tảo tạo ra
sinh khối và năng lượng lớn, có thể dùng làm phân bón. Giúp
giải phóng nguồn CO2, không phát sinh mùi hôi. Chính vì như
thế việc sử dụng tảo trong xử lí nước thải sinh hoạt là một
phương pháp sinh học được ứng dụng nhiều tại Việt Nam.
Để đảm bảo hiểu quả xử lí nước thải sinh hoạt bằng tảo cần
phải đảm bảo các yếu tố cần thiết cho tảo sinh trưởng và phát
triển như :
+ ánh sáng: góp phần quan trọng vào quá trình quang hợp. Tảo
có đặc điểm hiệu ứng lại với sự tăng lên của cường độ ánh sáng
Khi cường độ ánh sáng ở mức thấp thì tỉ lệ quang hợp thực sẽ
cân bằng với tỉ lệ hô hấp. Đây gọi là điểm bù trừ ( Garham và
ctv., 2000) . Dựa trên mỗi loài tảo mà khoảng cường độ chiếu

sáng tối ưu và thời gian chiếu sáng thích hợp riêng.
+ Nhiệt độ : bên cạnh ánh sáng nhiệt nhiệt độ cũng góp phần
đáng kể đến sự phát triển của tảo. Nếu ở nhiệt độ thích hợp thì
tảo phát triển nhanh, thời gian tảo tàn kéo dài. Ngược lại nếu
nằm ngoài khoảng chịu đựng của tảo thì các tế bào của các loại
tảo bị ưu trương hay nhược trương dẫn tới tảo bị kìm hãm phát
triển hoặc chết ( Phạm Thị Diễm Phương, 2012 )
+ pH : pH là nhân tố biểu thị cho sự phát triển về mật độ tảo.
Theo Coutteau (1996), Tảo có thể sống trong ngưỡng pH từ 7-9
nhưng ph tối ưu từ 8,2-8,7 nếu ph không ổn định có thể dẫn tới
các tế bào có thể bị phá vỡ và tảo chết đột ngột.
+ Độ mặn : Tảo là loại có khả năng trong môi trường rộng muối
cao, một số loài tảo biển còn có thể thuần hóa và phá triển
trong môi trường nước ngọt .Theo Coutteau (1996), tảo có thể
sống và sinh trưởng trong môi trường mới có độ mặn thấp hơn
môi trường sống ban đầu tới 15 ppt. Độ mặn tối ưu cho tảo phát
triển từ 20 – 24 ppt.


Trong quá trình xử lí nước thải sinh hoạt cần phải đảm bảo
nhưng yếu tố, thành phần phù hợp cho tảo phát triển , tránh
những yếu tố gây ảnh hưởng tới quá trình hoạt động sinh học
của tảo tử đó hiệu quả xử lí nước thải được đảm bảo.Chính vì
thế tôi thực hiện đề tài : “ Đánh giá một số yếu tố ảnh
hưởng tới hiệu quả xử lí nước thải sinh hoạt bằng tảo ”

Phần 2

NỘI DUNG THỰC HIỆN

(3-5 trang)
Mỗi nội dung viết 0,5-1 trang về các VẤN ĐỀ CHÍNH sẽ trình bày trong
nội dung đó (nếu có số liệu/kết quả nghiên cứu minh chứng cho vấn đề, phải
trích dẫn theo quy định). Kết thúc mỗi phần là tài liệu tham khảo của phần
đó, liệt kê ít nhất 5 tài liệu tham khảo cho mỗi phần.

Chương 1. Tổng quan nghiên cứu
Cụ thể thông tin, thiếu tài liệu tham khảo
1.1. Hiện trạng phát sinh và công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt
1.1.1. Hiện trạng phát sinh nước thải sinh hoạt
Nguồn phát sinh, lưu lượng, hệ số phát sinh, đặc tính nước thải

Nước thải là nước đã qua quá trình sử dụng của con người
và được con người thải ra môi trường. Thành phần của nước
thải chủ yếu là các tạp chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật… Nước
thải khi đi vào môi trường sẽ tác động tiêu cực đến môi trường


như gây mùi hôi thối, ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng và
phát triển của sinh vật, gây biến đổi tính chất môi trường tiếp
nhận (Văn Hữu Tập, 2015). Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ
các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công
sở, trường học… Thông thường nước thải sinh hoạt được chia
làm hai loại chính là nước đen và nước xám.
- Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các
chất ô nhiễm, chủ yếu là chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh
và cặn lơ lửng.
- Nước xám là nước phát sinh từ quá trình rửa, tắm, gặt với
các thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể. Các thành
phần ô nhiễm đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là

BOD, COD, Nito và Photpho.

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong
đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật.
Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạng vi rút và vi khuẩn gây bệnh
như tả, lỵ, thương hàn… Ta thấy hàm lượng dinh dưỡng trong nước
thải sinh hoạt rất cao ví dụ như hàm lượng Nito tổng số là 40
mg/l, BOD5 hơn 200 mg/l, Phophat tổng số là 10 mg/l nhiều
thông số cao hơn quy định cho phép rất nhiều lần. Mà thông
thường thì các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng
theo tỷ lệ là BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1. Vì vậy muốn xử lý sinh
học cần phải tiến hành đưa nước thải về điều kiện thích hợp với
các sinh vật xử lý. Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải
sinh hoạt là không phải toàn bộ chất hữu cư đều phân hủy sinh
học mà khoảng 20 – 40% BOD thoát ra khỏi quá trình xử lý này
cùng với bùn ( Bảng 1.1).

Bảng 1.1. Thành phần đặc trưng của các loại nước thải sinh
hoạt
STT

Thông số

Nồng độ ( mg/l)


1

Tổng chất rắn (TS)

2

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

3

Nito tổng số (TN)

4

5

Nhu

cầu

oxy

sinh

hoá

(BOD5)
Nhu cầu oxy hóa hóa học
(COD)

6

Photphat tổng số (TP)

7

Dầu, mỡ động thực vật

Cao

Thấp

TB

≥ 1200

≤ 350

700

≥ 350

≤ 100

250

≥ 85

≤ 20

40

≥ 300

≤ 100

200

≥ 1500

≤ 250

500

≥ 20

≤6

10

≥ 150

≤ 50

100

Nguồn: Nguyễn Thị Kim Thái, Lê Hiền Thảo (1999)

1.1.2. Các công nghệ xử lí nước thải sinh hoạt
Ưu điểm, nhược điểm của các công nghệ hóa học, vật lý, sinh học; giới thiệu một số hệ thống xử lý
(quy trình xử lý)

Các loại nước thải khác nhau đều có thành phần và tính
chất các loại chất gây nhiễm bẩn là khác nhau. Tùy thuộc vào

thành phần và tính chất của từng loại mà ta có thể lựa chọn
một hay nhiều biện pháp xử lí khác nhau để đạt được hiệu quả
tốt nhất có thể. Theo Hoàng Văn Huệ (2010), các công nghệ xử
lý nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng được
phân loại như sau:


a. Xử lý bằng phương pháp cơ học
Trong nước thải thường chứa các loại tập chất rắn cuốn
theo như rơm, cỏ, gỗ, giấy… Ngoài ra còn có các chất rắn lơ
lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng. Các loại tạp chất trên được
xử lí cơ học là thích hợp nhất (trừ hạt dạng chất rắn keo).
Các phương pháp lọc cơ học phổ biến hiện nay: song chắn rác,
lưới lọc, bể lắng, tách dầu mỡ, lọc cơ học,...
Ưu điểm:Tách hoàn toàn chất vô cơ, chất thải rắn ra khỏi
nguồn nước bao gồm giẻ rách, mảnh vụn, giấy, bao bì nylon, vỏ
hộp,…; Điều hòa và điều chỉnh lưu lượng, nồng độ nguồn nước
được ổn định hơn; Loại bỏ những chất thải có kích thước như
sạn, cát, sỏi, đất, đá,…; Nâng cao và duy trì cho giai đoạn xử lý
phía sau diễn ra thuận lợi hơn
Nhược điểm: Hiệu quả xử lí nồng độ các chất ô nhiễm
không caoCần kết hợp với nhiều quá trình xử lí khác

b. Xử lý bằng phương pháp hóa lí
Phương pháp này bao gồm: keo tụ và đông tụ, hấp phụ,
tuyển nổi, trao đổi ion, ,… Bản chất của phương pháp hóa lý là
áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải
chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn,
biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc
chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi

trường.
Các phương pháp thường sử dụng là: keo tụ; hấp phụ, tuyển
nổi, trao đổi ion,...
Ưu điểm: Giai đoạn xử lý hóa lý có thể là giai đoạn xử lý độc
lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp khác trong công nghệ
xử lý hoàn chỉnh.
Nhược điểm: Để lại cặn sau khi xử lý


c. Xử lý bằng phương pháp hóa học
Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học,
các quá trình hóa lí diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm
vào.
Phương pháp này bao gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử:
Ưu điểm:Nguyên liệu hoá chất dễ mua; Phương pháp xử lý
hóa học dễ sử dụng, dễ quản lý; Không gian xử lý nước thải
nhỏ, có hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụng trong các hệ
thống xử lý nước khép kín
Nhược điểm:Chi phí xử lý bằng hoá chất có giá thành cao;
Chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý
nước thải với quy mô lớn

d. Xử lý bằng phương pháp sinh học
Theo Lương Đức Phẩm (2008), công nghệ sinh học trong
xử lý môi trường là phương pháp dựa trên hoạt động sống của
vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong
nước thải. Quá trính hoạt động của chúng sử dụng các chất hữu
cơ gây nhiễm bẩn trong nước làm thức ăn. Quá trình dinh
dưỡng này làm cho chúng sinh sản, phát triển tăng sinh khối
đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo

phân tán nhỏ.
Một số phương pháp xử lí hiện nay: Cánh đồng lọc, sử
dụng bùn hoạt tính, sử dùng màng sinh học,...
Ưu điểm: Tiết giảm chi phí và tính ổn định, thân thiện với môi
trường, dễ vận hành; Hiệu lực xử lý các hợp chất gây ô nhiễm
cao, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp


Nhược điểm: Cần một diện tích và không gian lớn để xử lý
nguồn nước; Quá trình cho vi sinh vật phát triển tốn nhiều thời
gian và khó kiểm soát; Thời gian vận hành hệ thống dài; Vật
liệu lọc để sử dụng thường có giá thành cao.
1.1.3. Ứng dụng công nghệ xử lí nước thải bằng tảo lơ lửng
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới tảo lơ lửng trong xử lí nước thải sinh hoạt
1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của tảo
Phần này phải chứng minh được vì sao chọn pH và độ mặn’
Nitơ rất cần thiết cho nhiều thành phần chức năng của tảo, bao gồm cả cấu trúc
protein và enzyme, axit nucleic, diệp lục và các phân tử vận chuyển năng lượng.
Tế bào tảo có thể thích nghi để đồng hóa N khi cần dựa trên hình thức và nồng
độ có sẵn. Ngoài việc đồng hóa trực tiếp, NH 4+ có thể được loại bỏ thông qua bay
hơi dưới dạng amoniac (NH3) trong điều kiện cơ bản, trong đó độ pH tăng có thể
là một hậu quả của sự phát triển tảo. Photpho được sử dụng trong tảo cho một số
thành phần, bao gồm phospholipid, protein và axit nucleic, và rất quan trọng đối
với chu trình năng lượng của các tế bào tảo. Sự hấp thu cơ chế cũng như việc sử
dụng nó trong các tế bào tảo phụ thuộc vào nồng độ P trong nước thải
1.2.2. Ảnh hưởng của pH
pH ảnh hưởng như thế nào, khoảng nào phù hợp với tảo/không phù hợp?
1.2.3. Ảnh hưởng của độ mặn
Thành phần hóa học của tảo thay đổi khi bị stress độ mặn. Thành phần lipid và acid béo của tảo thay
đổi. ĐK không thuận lợi cho sinh trưởng tảo sẽ tích lũy lipid ở giọt dầu ở tế bào chất (Brown et al.,

1989; Roessler, 1990). Khi môi trường biến động gây stress cho sinh trưởng tế bào và khi thiếu hụt
dinh dưỡng, tảo sẽ tích lũy lipid
Khi độ mặn tăng, tỉ lệ % các acid béo bảo hòa ở tảo giảm và acid béo không bảo hòa lại tăng (Kirrolia
et al., 2011). Stress độ mặn ảnh hưởng đến: Tốc độ hô hấp, tốc độ quang hợp, Muối khoáng, các ion
độc tố. Độ thẩm thấu của màng tế bào tảo (Sudhil, 2004)
Khi stress độ mặn: Quang hợp giảm do vận chuyển electron cho quang hợp bị giới hạn và các khí
khổng bị đóng kín (Zhang et al., 2010) Sinh trưởng ở tảo bị giảm vì tích tụ proline và glycine , là
enzyme để cân bằng với nồng độ muối bên ngoài (Ahmed et al., 1989)
Stress độ mặn dẫn đến thay đổi tỉ lệ các ion trong tế bào tảo nhằm duy trì cân bằng áp suất thẩm
thấu để ngăn cản ảnh hưởng lên quá trình sinh lý học của tảo. Tỉ lệ các anion và cation thay đổi sẽ


thay đổi độc tính của môi trường ảnh hưởng đến sinh lý của SVTS và ion hóa trị 1 độc hơn các ion
hóa trị 2 (Bayly, 1969)
Các loài tảo nước ngọt chủ yếu sẽ biến mất khi độ mặn tăng cao >10‰ (Cluie et al., 2002); Thành
phần TVPD thay đổi theo độ mặn do phần lớn tảo là SV hẹp muối và chúng bị xốc trao đổi áp suất
thẩm thấu (Bisson và Kirst, 1995)
Độ mặn tăng ở nước ngọt giúp tảo lam phát triển ưu thế và tối đa là 16 ‰, cao hơn tảo lục. Hồ
Muyall (Úc), tảo lục suy giảm ở độ muối 4-8‰, lúc này Merismopedia (tảo lam) phong phú đến 16‰
Tảo lam chịu độ mặn cao do tăng Zeaxanthin & xanthophyll là nhân tố bảo vệ chống lại stress thẩm
thấu
Ở cửa sông Godavari khi độ mặn tăng cao >16‰ thì tảo khuê ưu thế nối tiếp sau tảo lam
Đầu tiên là nhóm tảo khuê nước ngọt hẹp muối (Cyclotella, Stephanodiscus, Asterionella) ở độ mặn
5‰;
Thứ 2 là tảo khuê nước ngọt rộng muối: sống vùng cửa sông có biến động độ muối cao hơn
(Cyclotella meneghiniana)
Tóm lại, khi thay đổi độ mặn ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến tảo:Độc tố có thể sinh ra và gây
nên những thay đổi về sinh lý học dẫn đến làm mất đi hoặc gia tăng 1 số loài
Gián tiếp là thay đổi cấu trúc và vai trò của quần thể :Do sự biến mất hoặc thêm vào các loài có các
vai trò khác nhau: làm thức ăn, chổ trú ẩn hoặc thay đổi sinh vật. Nhân tố khác như sự bảo hòa hay

mất đi nơi cư trú có thể tương tác với độ mặn tác động gián tiếp lên sự giàu loài (Bailey &James,
2000; Clunie et al., 2002)

Tảo có thể sống và sinh trưởng trong môi trường mới có độ mặn thấp hơn
môi
trường sống ban đầu tới 15 ppt. Độ mặn tối ưu cho tảo phát triển từ 20 –
24 ppt
(Coutteau, 1996). Sự thay đổi độ mặn đột ngột sẽ làm giảm mật độ cũng
như tốc
độ tăng trưởng và phát triển của tảo. Theo Lê Viễn Chí, độ mặn thay đổi
làm
biến đổi áp suất thẩm thấu của tế bào, hạn chế quá trình quang hợp, hô
hấp, tốc
độ sinh trưởng của tế bào bị hạn chế và giảm sự tích luỹ glucose (khi độ
mặn
giảm đột ngột 4,8 ppt). Ngoài ra, độ mặn còn ảnh hưởng đến thành phần
sinh hoá
và thành phần acid béo của tảo, ảnh hưởng nhẹ đến hàm lượng
protein,
carbohydrate, chlorophyll a