nghien_cuu_xu_ly_nuoc_thai_sinh_hoat_bang_bai_loc_ngam_trong_cay_dong_chay_ngang__1495

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI PHÒNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG O0O ISO 9001 2008 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chủ nhiệm đề tài ThS Hoàng Thị Thuý Bộ môn Môi Trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng Hải Phòng[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI PHÒNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -O0O - ISO 9001:2008 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chủ nhiệm đề tài :ThS Hoàng Thị Thuý Bộ môn Môi Trƣờng - Đại học Dân Lập Hải Phòng Hải Phòng 2010 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ý nghĩa Ký hiệu BOD Nhu cầu oxy sinh hoá B&V Vi khuẩn virút CHC Chất hữu COD Nhu cầu oxy hoá học CS Các chất keo DEWATS Xử lý nước thải phân tán DO Hàm lượng oxy hòa tan FWS Các hệ thống chảy bề mặt HM Kim loại nặng 10 HSF Các hệ thống với dòng chảy ngang mặt đất 11 KHCN Khoa học công nghệ 12 KHKT Khoa học kĩ thuật 13 NXB Nhà xuất 14 GS – TSKH Giáo sư – Tiến sĩ khoa học 15 RO Các chất hữu khó phân huỷ 16 SS Chất rắn lơ lửng 17 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 18 T-N Tổng hàm lượng nitơ 19 T-P Tổng hàm lượng photpho 20 TSS Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng 21 VSF Các hệ thống dòng chảy đứng 22 VSV Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Bảng 1.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt thơng thường Bảng 2.1 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = 700 (l/ngđ) Bảng 2.2 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = (m3/ngđ) Bảng 2.3 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = 1,5 (m3/ngđ) Bảng 2.4 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = (m3/ngđ) Bảng 2.5 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = 2,5 (m3/ngđ) Bảng 2.6 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = 2,8 (m3/ngđ) Bảng 2.7 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = (m3/ngđ) (lần thứ 1) Bảng 2.8 Kết thông số ô nhiễm xử lý hệ thống với Q = 3(m3/ngđ) (lần thứ 2) Trang 26 28 30 31 33 35 36 38 DANH MỤC HÌNH VẼ STT Tên hình Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động bãi lọc ngập nước bề mặt Hình 1.2 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động bãi lọc ngầm dịng chảy ngang Hình 1.3 Sơ đồ ngun tắc hoạt động bãi lọc ngầm dòng chảy đứng Trang 14 15 17 Hình 1.4 Cây sậy 18 Hình 2.1 Mơ hình thí nghiệm 23 Hình 2.2 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = 700 (l/ngđ) Hình 2.3 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = (m3/ngđ) Hình 2.4 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = 1,5 (m3/ngđ) Hình 2.5 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = (m3/ngđ) 101 Hình 2.6 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q =2,5 (m3/ngđ) 11 Hình 2.7 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = 2,8 (m3/ngđ) 12 Hình 2.8 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = 3(m3/ngđ) (lần thứ 1) 13 Hình 2.9 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý hệ thống với Q = 3(m3/ngđ) (lần thứ 2) 27 28 30 32 34 35 37 39 Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Một số khái niệm 1.2 Tình hình nhiễm nƣớc thải sinh hoạt 1.3 Một số tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc 1.3.1 pH 1.3.2 Độ đục 1.3.3 Mùi 1.3.4 Hàm lượng chất rắn 1.3.5 Hàm lượng oxy hòa tan (DO) 1.3.6 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) 1.3.7 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 1.3.8 Tổng hàm lượng Nitơ (T-N) 1.3.9 Tổng hàm lượng photpho (T- P) 1.3.10 Tiêu chuẩn vi sinh 1.4 Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải 1.4.1 Khảo sát đánh giá mức độ ô nhiễm 1.4.2 Một số phương pháp xử lí nước thải 1.4.2.1 Xử lí nước thải phương pháp học 1.4.2.2 Xử lý nước thải phương pháp hóa học hóa lý 1.4.2.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 10 1.5 Giới thiệu sậy 17 1.6 Vai trò sậy hệ thống đất ngập nƣớc 18 1.7 Một số nghiên cứu giới Việt Nam 18 CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu .21 2.1.1 Phương pháp phân loại, hệ thống hoá lý thuyết 21 2.1.2 Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu .21 2.1.3 Phương pháp Pilot 21 2.1.4 Phương pháp phân tích 21 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 22 2.3 Nội dung nghiên cứu 22 2.3.1 Quản lý nước thải phân tán 22 2.3.2 Mơ hình thí nghiệm 22 2.3.3 Thiết kế thí nghiệm 25 Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP 2.4 Kết 26 2.4.1 Kết phân tích thơng số nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = 700 (l/ngđ) 26 2.4.2 Kết phân tích thơng số ô nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = 1( m3/ngđ) .28 2.4.3 Kết phân tích thơng số nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = 1,5 ( m3/ngđ) 29 2.4.4 Kết phân tích thơng số nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = ( m3/ngđ) 31 2.4.5 Kết phân tích thơng số nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = 2,5 ( m3/ngđ)) .33 2.4.6 Kết phân tích thông số ô nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = 2,8 (m3/ngđ) 35 2.4.7 Kết phân tích thơng số nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = (m3/ngđ) (lần thứ 1) 36 2.4.8 Kết phân tích thông số ô nhiễm xử lý hệ thống thí nghiệm với Q = ( m3/ngđ) (lần thứ 2) 38 CHƢƠNG III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .41 3.1 Kết luận 41 3.2 Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Chủ nhiệm đề tài - ThS Hồng Thị Th Bộ mơn Mơi trường - ĐHDLHP Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường nước vấn đề lớn mà Việt Nam phải đối mặt Hầu thải sinh hoạt nước thải công nghiệp không xử lý mà thải trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng Xử lý nước thải bãi lọc ngầm áp dụng nhiều nơi giới với ưu điển rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao Đây công nghệ xử lý nước thải điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái địa phương Mặt khác, Việt Nam nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, thích hợp cho phát triển loại thực vật thủy sinh Do vậy, lựa chọn đề tài nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy ngang Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Một số khái niệm[16] - Ơ nhiễm mơi trường biến đổi thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến người sinh vật - Nước thải nước qua sử dụng vào mục đích sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi Thông thường nước thải phân loại theo nguồn gốc phát sinh chúng - Nước thải sinh hoạt nước thải từ khu dân cư bao gồm nước sau sử dụng từ hộ gia đình, bệnh viện, quan, khách sạn, trường học, khu vực thương mại khu vui chơi giải trí 1.2.Tình hình nhiễm nƣớc thải sinh hoạt[5] Phần lớn nước thải sinh hoạt khu dân cư đô thị, ven đô nông thôn Việt Nam chưa xử lý cách Nước thải từ khu vệ sinh xử lý sơ bộ, chưa đạt yêu cầu xả mơi trường hịa dịng nước thải sinh hoạt từ nhà bếp, tắm, giặt nguyên nhân gây nhiễm, lan tràn dịch bệnh Vì điều kiện nay, mà dự án thoát nước xử lý nước chưa đưa đến nơi, có dừng lại tình trạng nước mưa khắc phục tình trạng ngập, úng, cịn nhiều chi phí để vận hành, bảo dưỡng hệ thống đó, việc nghiên cứu làm nước thải cho hộ gia đình, hay cụm dân cư, công nghệ phù hợp, đơn giản, có chi phí xây dựng vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường hướng giải hợp lý, khả thi Nước thải sinh hoạt thơng thường thường có đặc tính sau: Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP Bảng 1.1 Các đặc tính nƣớc thải sinh hoạt thơng thƣờng[1] Chỉ tiêu Nồng độ Cao Trung bình Thấp BOD5 400 220 110 COD 1000 500 250 Đạm hữu 35 15 Đạm amôn 50 25 12 TN 85 40 20 TP 15 TSS 1200 720 350 SS 350 220 100 1.3.Một số tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc[3][2][6] 1.3.1 pH pH nước đặc trưng nồng độ ion H+ nước Giá trị pH nước thải có ý nghĩa quan trọng q trình xử lý, tính chất nước xác định theo giá trị khác pH pH = 7: Nước trung tính pH > 7: Nước mang tính kiềm pH < 7: Nước mang tính acid Giá trị pH cho phép ta định xử lý nước thải theo phương pháp thích hợp, điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết q trình xử lý nước Các cơng trình xử lý nước thải áp dụng trình sinh học hoạt động pH nằm giới hạn từ 6,5 – 9,0 Môi trường thuận lợi để vi khuẩn phát triển thường có pH từ – Các vi khuẩn khác có giới hạn pH khác Ví dụ vi khuẩn Nitrit phát triển thuận lợi với pH từ 4,8 – 8,8; vi khuẩn Nitrat phát triển thuận lợi pH từ 6,5 – 9,3; vi khuẩn lưu huỳnh phát triển mơi trường có pH từ – Ngồi ra, pH cịn ảnh hưởng đến q trình tạo bơng cặn bể lắng tạo cặn phèn nhôm, phèn sắt, PAC… 1.3.2 Độ đục Nước tự nhiên thường không chứa chất rắn lơ lửng nên suốt khơng có màu Độ đục chất rắn lơ lửng gây Những hạt vật chất gây Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP đục thường hấp phụ kim loại vi sinh vật gây bệnh Nước đục cịn ngăn cản q trình chiếu sáng mặt trời xuống đáy thủy vực làm giảm trình quang hợp dẫn tới giảm nồng độ oxy hịa tan nước 1.3.3 Mùi Mùi thối khó ngửi nước thải chất hữu nước thải bị phân hủy, mùi hóa chất, dầu mỡ nước Các chất có mùi NH3, CH4, H2S, amin, hợp chất hữu chứa lưu huỳnh Có thể xác định mùi nước theo phương pháp đơn giản sau: Mẫu nước có bình đậy nắp kín, lắc khoảng 10 – 20 giây sau mở nắp, ngửi mùi đánh giá không mùi, mùi nhẹ, trung bình, nặng mùi nặng 1.3.4 Hàm lƣợng chất rắn Tổng chất rắn (TS) thông số quan trọng đặc trưng nước thải Nó bao gồm chất rắn lơ lửng keo tan Các chất rắn lơ lửng dẫn đến làm tăng khả lắng bùn điều kiện kỵ khí thải nước vào môi trường mà không qua xử lý TS xác định trọng lượng thô phần cịn lại cho bay 1lít nước bếp cách thủy sấy khô 103oC trọng lượng khơng đổi Đơn vị tính mg/l (hoặc g/l) 1.3.5 Hàm lƣợng oxy hòa tan (DO) Hàm lượng oxy hòa tan tiêu quan trọng oxy khơng thể thiếu với sinh vật Oxy nước bổ sung từ không khí thực vật thuỷ sinh nước quang hợp, bình thường oxi hồ tan nước khoảng – 10 mg/l Nó trì q trình trao đổi chất sinh lượng cho sinh trưởng, sinh sản tái sản xuất Khi thải chất thải vào nguồn nước, q trình oxy hóa chúng làm giảm nồng độ oxy hòa tan nguồn nước này, chí đe dọa sống loài cá sinh vật nước Việc xác định thơng số oxy hịa tan có ý nghĩa quan trọng việc trì điều kiện hiếu khí trình xử lý nước thải Mặt khác, lượng oxy hòa tan sở phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP 1.3.6 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)[2] BOD lượng oxy cần thiết mà vi sinh vật sử dụng q trình oxy hóa chất hữu dễ phân hủy có nước Phương trình tổng qt biểu diễn sau : Chất hữu + O2 CO2 + H2O + Sinh khối Visinhvât Chỉ số BOD thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước, BOD cao chứng tỏ lượng chất hữu có khả phân hủy sinh học nước ô nhiễm lớn Trong thực tế, khó xác định toàn lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy chất hữu có nước mà xác định lượng oxy cần thiết ngày nhiệt độ 20oC bóng tối Mức độ oxy hóa chất hữu khơng theo thời gian Thời gian đầu, q trình oxy hóa xảy với cường độ mạnh sau giảm dần 1.3.7 Nhu cầu oxy hóa học (COD)[2] COD lượng oxy cần thiết cho tồn q trình oxy hóa chất hữu mẫu nước thành CO2 H2O tác nhân oxy hóa mạnh Trong thực tế, COD dùng rộng rãi để đánh giá mức độ nhiễm chất hữu có nước Do việc xác định số nhanh cách dùng chất oxy hóa mạnh mơi trường acid để oxy hóa chất hữu Ví dụ dùng chất ơxy hóa mạnh K2Cr2O7 phương trình phản ứng sau: Chất hữu + Cr2O7-2 + H+ Ag2 SO4 CO2 +H2O + Cr3+ Sau đem đo mật độ quang dung dịch phản ứng trên, dựa vào đường chuẩn để xác định giá trị COD Vì số COD biểu thị lượng chất hữu khơng bị oxy hóa vi sinh vật nên giá trị COD cao giá trị BOD 1.3.8 Tổng hàm lƣợng Nitơ (TN) Tổng Nitơ tổng hàm lượng nitơ hữu cơ, amoniac, nitrit, nitrat, chúng có vai trị quan trọng hệ sinh thái nước Vì xử lý nước thải với số người ta cần phải xác định số tổng Nitơ Hàm lượng nitơ hữu xác định phương pháp Kendal.Tổng nitơ Kendal tổng nitơ hữu nitơ amoniac Chỉ tiêu amoniac thường xác Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP định phương pháp so màu chuẩn độ nitrit nitrat xác định phương pháp so màu Để xác định tổng nitơ theo phương pháp Kendal người ta phá mẫu H2SO4 đặc nóng, dạng nitơ hữu chuyển dạng ion NH4+ chuyển thành NH3 sau tách NH3 cất tách xác định chuẩn độ 1.3.9 Tổng hàm lƣợng photpho (TP) Hợp chất Phospho tồn nước với dạng H2PO4-, HPO42-, PO43- polyphosphate Na3(PO3)6 phosphor hữu Đây nguồn dinh dưỡng cho thực vật nước, gây nhiễm góp phần thúc đẩy tượng phú dưỡng thủy vực Hàm lượng phospho thừa nước thải làm cho loại tảo, loại thực vật lớn phát triển mạnh làm gây tắc thủy vực Hiện tượng tảo sinh trưởng mạnh (hiện tượng phú dưỡng) nước thừa dinh dưỡng, thực chất hàm lượng phospho nước cao Sau tảo vi sinh vật bị tự phân, thối rữa làm cho nước bị ô nhiễm thứ cấp, thiếu ơxi hịa tan làm cho tơm cá bị chết Trong nước thải người ta xác định hàm lượng TP để xác định tỉ số BOD5:N:P phục vụ cho việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải Ngoài xác lập tỉ số P N để đánh giá mức dinh dưỡng có nước 1.3.10 Tiêu chuẩn vi sinh[6] Trong nước thải thường có nhiều loại vi khuẩn có hại đặc biệt nước thải bệnh viện.Trong vi khuẩn E.Coli loại vi khuẩn đặc trưng cho nhiễm trùng nước Chỉ số E.Coli số lượng vi khuẩn có 100ml nước Ước tính ngày người tiết 2.1011 E.Coli Theo tiêu chuẩn WHO nguồn nước cấp cho sinh hoạt có số E.Coli ≤10 E.Coli/100ml nước, Việt Nam số 20E.Coli/100ml nước 1.4 Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải 1.4.1 Khảo sát đánh giá mức độ ô nhiễm[8][12] Để tiến hành xử lý nguồn nước thải trước hết cần phải biết thành phần chất ô nhiễm nguồn phát sinh chúng Phải phân tích xác tiêu khơng thể tiến hành phân tích mẫu, mà phải phân tích nhiều mẫu với mục đích tìm biến đổi tiêu mơi trường Hiện có nhiều sở xử lý nước thải, khơng số khơng đáp ứng Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP yêu cầu xử lý Để đáp ứng yêu cầu mục đích sử dụng, công nghệ xử lý nước thải phải sử dụng nhiều q trình khác nhau, phân thành cơng đoạn xử lý: - Xử lý cấp I (xử lý sơ bộ): Gồm trình xử lý sơ lắng để loại chất rắn lớn rác, cát xỉ bùn cặn, khử trùng diệt vi khuẩn gây bệnh dịch, khử chất độc hại đảm bảo điều kiện bình thường cơng trình xử lý sinh học - Xử lý cấp II (xử lý thứ cấp): Gồm q trình sinh học (đơi có hóa học) Nhiệm vụ q trình tách tạp chất hữu hòa tan phân hủy đường sinh học (nghĩa làm giảm số BOD) để xả nguồn nước thải không gây thiếu hụt ôxy mùi hôi thối cho nơi tiếp nhận Các công đoạn bao gồm q trình: hoạt hóa bùn, lọc sinh học hay hồ sinh học - Xử lý cấp III (xử lý tăng cường): Thông thường công đoạn cần khử khuẩn để đảm bảo nước trước đổ vào thủy vực khơng cịn vi sinh vật gây bệnh, khử màu, mùi đảm bảo oxi cho nguồn tiếp nhận Các phương pháp khử khuẩn thường dùng là: Clo hóa nguồn nước, ơzơn hóa chiếu tia cực tím Ở Việt Nam phương pháp khử khuẩn clo dạng khí, dạng lỏng, hipoclorit hay dùng Nhìn chung, tất phương pháp trình xử lý nước thải dựa sở trình vật lý, hóa học sinh học Các hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm hàng loạt trình trên, kết hợp để tạo dây chuyền cơng nghệ thích hợp, tùy thuộc vào đặc tính nước thải, tiêu chuẩn dịng mức độ cần thiết làm nước thải, lưu lượng nước thải cần xử lý, tình hình địa chất thủy văn, điều kiện điện, nước, kinh phí …… 1.4.2 Một số phƣơng pháp xử lí nƣớc thải 1.4.2.1 Xử lí nước thải phương pháp học[15] Thực chất phương pháp xử lí học loại tạp chất khơng hịa tan khỏi nước thải cách gạn, lọc lắng Trong phương pháp thường ứng dụng cơng trình sau : Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP - Song lưới chắn rác: Để loại bỏ loại rác tạp chất có kích thức lớn mm thường dùng song chắn rác, tạp chất nhỏ 5mm thường dùng lưới chắn rác - Bể lắng cát ứng dụng để loại tạp chất vô chủ yếu cát nước thải - Bể vớt mỡ, dầu: Các loại cơng trình thường ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp, nhằm để loại bỏ tạp chất nhẹ nước: mỡ, dầu mỏ….và tất dạng chất khác Đối với nước thải sinh hoạt, hàm lượng mỡ không cao thường việc vớt mỡ thực bể lắng nhờ gạt bố trí bể lắng - Bể lắng ứng dụng để loại chất lơ lửng có tỷ trọng lớn nhỏ tỷ trọng nước.Các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn tỷ trọng nước lắng xuống bể, cịn chất có tỷ trọng nhỏ nước lên mặt nước - Bể lọc ứng dụng để loại tạp chất lơ lửng kích thước nhỏ bé cách lọc chúng qua lưới lọc đặc biệt qua lớp vật liệu lọc Trường hợp mức độ làm không cao điều kiện vệ sinh cho phép phương pháp xử lý học giữ vai trị trạm xử lý Trong trường hợp khác, phương pháp xử lý học giai đoạn làm sơ trước xử lý sinh hóa 1.4.2.2 Xử lý nước thải phương pháp hóa học hóa lý[15] + Phương pháp hóa học: Thực chất phương pháp hóa học đưa vào nước thải chất phản ứng Chất tác dụng với tạp chất bẩn nước thải có khả loại chúng khỏi nước thải dạng bay hơi, kết tủa hay hịa tan khơng độc hại độc hại + Phương pháp hóa lý: Là phương pháp xử lý chủ yếu dựa trình vật lý gồm trình trung hịa, tuyển nổi, keo tụ, tạo bơng, ly tâm, lọc, chuyển khí, hấp phụ, trích ly, bay hơi… Tùy thuộc vào tính chất tạp chất mức độ cần thiết phải làm mà người ta sử dụng phương pháp kể - Trung hịa: Nước thải thường có giá trị pH khác nhau, muốn nước thải xử lý tốt phương pháp sinh học phải tiến hành trung hoà điều chỉnh pH vùng 6,6 – 7,6 Trung hoà cách dùng dung dịch acit muối acit, dung dịch kiềm oxit kiềm để trung hoà dịch nước thải Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý 10 Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP - Trao đổi ion: Thực chất phương pháp trao đổi ion trình ion bề mặt chất rắn trao đổi với ion có điện tích dung dịch tiếp xúc với Các chất gọi chất trao đổi ion, chúng hoàn toàn khơng tan vào nước Các chất trao đổi ion chất vơ hữu có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp - Keo tụ: Trong trình lắng học tách hạt rắn huyền phù nhỏ có kích thước ≥ 10-2mm, cịn hạt nhỏ dạng keo khơng thể lắng Ta tăng kích thước hạt nhờ tác dụng tương hỗ hạt phân tán liên kết vào thành tập hợp hạt để lắng Muốn trước hết cần trung hoà điện tích chúng, thứ đến liên kết chúng lại với Q trình tạo thành bơng lớn từ hạt nhỏ gọi trình keo tụ - Hấp phụ: Phương pháp hấp phụ dùng để loại tạp chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học phương pháp khác không loại bỏ với hàm lượng nhỏ Thơng thường, hợp chất hồ tan có độc tính cao chất có màu, mùi, vị khó chịu Các chất hấp phụ thường dùng than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhơm, số chất tổng hợp chất thải trình sản xuất xỉ tro, mạt sắt, than hoạt tính dùng nhiều - Tuyển nổi: Phương pháp tuyển dựa nguyên tắc phân tử nước có khả tự lắng kém, lại có khả kết dính vào bọt khí lên bề mặt nước, sau người ta tách bọt khí Trong số trường hợp, q trình dùng để tách số chất hoà tan chất hoạt động bề mặt Quá trình thực nhờ thổi khơng khí thành hạt bọt nhỏ vào nước thải Các bọt khí dính hạt lơ lửng lắng lên bề mặt nước Khi lên bọt khí hợp thành hạt đủ lớn tạo thành lớp bọt chứa nhiều hạt chất bẩn - Khử khuẩn: Dùng hố chất có tính độc vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun sán … để làm nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn nước tái sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn dùng hố chất tác nhân ozon, tia tử ngoại Hoá chất khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc với vi sinh vật thời gian định, sau phải phân Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý 11 Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP huỷ bay hơi, khơng cịn dư lượng gây độc cho người sử dụng vào mục đích khác Phụ thuộc vào điều kiện địa phương mức độ cần thiết xử lý mà phương pháp hoá học hay phương pháp hoá lý giai đoạn cuối (nếu mức độ xử lý đạt yêu cầu, xả nước nguồn) giai đoạn sơ (thí dụ khử vài liên kết độc hại ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường cơng trình xử lý) 1.4.2.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học Xử lý nước thải phương pháp sinh học dựa hoạt động sống sinh vật vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có nước thải hay thực vật sống nước thải Thực chất phương pháp sinh học dựa vào hoạt động sinh tồn sinh vật để phân hủy chất hữu hay hấp thụ chất nhiễm có nước thải Chúng sử dụng nguồn chất hữu chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Trong trình dinh dưỡng, chúng nhận chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối tăng lên Đối với nước thải có tạp chất vơ phương pháp dùng để khử sunfit, muối amoni, nitrat (tức chất chưa bị oxy hố hồn tồn).[7][13] Phương pháp sinh học ngày sử dụng rộng rãi phương pháp có nhiều ưu điểm phương pháp khác[14] - Phân huỷ chất nước thải nhanh, triệt không gây ô nhiễm môi trường - Tạo số sản phẩm có ích để sử dụng công nghiệp sinh hoạt (biogas, etanol …), nơng nghiệp (phân bón) - Thiết bị đơn giản, phương pháp dễ làm, chi phí tốn phương pháp khác Nguyên tắc phương pháp sinh học để xử lý nước thải dùng hệ sinh vật phân huỷ, hấp thụ, hấp phụ chất có nước thải tạo nên sản phẩm không gây hại cho môi trường Các sản phẩm q trình sử dụng nhiều lĩnh vực đời sống sản xuất tạo biogas, tạo protein sinh khối sinh vật để làm thức ăn gia súc … Hệ vi sinh vật tham gia xử lý nước thải có nhiều loại nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn Tuỳ theo Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý 12 Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP hệ vi sinh vật sử dụng mà có phương pháp xử lý thích hợp theo hướng xử lý yếm khí, xử lý hiếu khí hay xử lý tùy tiện.[6][10] Phương pháp hiếu khí Xử lý nước thải phương pháp hiếu khí dựa nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có nước thải hoạt động phát triển Quá trình vi sinh vật gọi chung hoạt động sống, gồm hai trình: dinh dưỡng sử dụng hợp chất hữu cơ, nguồn nitơ photpho ion kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản, phân huỷ chất hữu cịn lại thành CO H2O Q trình sau q trình phân huỷ với dạng oxy hố hợp chất hữu cơ, giống trình hô hấp động vật bậc cao Cả hai trình dinh dưỡng oxy hố vi sinh vật có nước thải cần oxy Để đáp ứng nhu cầu oxy người ta phải khuấy đảo khối nước thải để oxy khơng khí khuyếch tán, hoà tan vào nước Song biện pháp chưa thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu oxy Do người ta sử dụng biện pháp hiếu khí tích cực thổi khí, thổi khí nén quạt gió, với áp lực cao kết hợp khuấy đảo Các biện pháp thường sử dụng cơng trình xử lý nước thải biện pháp hiếu khí nhân tạo như: Các bể phản ứng sinh học hiếu khí, bể lọc sinh học, loại đĩa quay sinh học … Phương pháp yếm khí Quá trình phân huỷ chất hữu điều kiện yếm khí quần thể vi sinh vật (chủ yếu vi khuẩn) hoạt động khơng cần có mặt oxy khơng khí, sản phẩm cuối hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2S, NH3 … có tới 65% khí CH4 Vì q trình cịn gọi q trình lên men Metan quần thể sinh vật gọi vi sinh vật Metan Phương pháp yếm khí chủ yếu dùng cho loại nước thải có độ nhiễm cao Quá trình làm nước thải tiến hành bể kín đảm bảo điều kiện yếm khí Cho nước thải vào bể vi sinh vật yếm khí tiến hành phân huỷ chất hữư nước thải theo giai đoạn: - Giai đoạn lên men acit: Những hidratcacbon dễ bị phân huỷ sinh hoá thành acit béo với khối lượng phân tử thấp Khi pH mơi trường giảm xuống đến thấp hơn, có kèm theo mùi hôi Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý 13 Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP - Giai đoạn Metan hoá: Ở giai đoạn vi sinh vật kị khí chuyển hố sản phẩm pha acit thành CH4 CO2 Các phản ứng chuyển pH môi trường sang kiềm Hệ vi sinh vật lên men yếm khí thường có sẵn nước thải Tuy nhiên để tăng tốc độ phân giải, nâng cao suất hoạt động bể Metan, phân lập, ni cấy vi sinh vật thích hợp để cung cấp thêm cho bể Các nhóm vi sinh vật thường gặp trình là: Metanococcus, Metanobacterium, Metanosarcina … Xử lý nước thực vật thuỷ sinh[4,11] Thủy sinh thực vật loại thực vật sinh trưởng mơi trường nước, thực tế gây nên số bất lợi cho người việc phát triển nhanh phân bố rộng chúng Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho gia súc khơng giảm thiểu bất lợi gây chúng mà cịn thu thêm lợi nhuận, có loại thủy thực vật sau: a) Thuỷ thực vật sống chìm: Loại thuỷ thực vật có rễ thân mặt nước, loại sử dụng nhiều tảo, rong Trong hệ thống loài rong tảo thả xuống nước có mặt chúng làm giảm CO2 CO2 nguyên liệu trình quang hợp, tăng O2 hòa tan nước Kết tăng pH, tạo điều kiện tối ưu cho bay NH4 lắng đọng phốt DO cao cịn làm tăng tốc độ khống hóa hợp chất hữu Người ta thường áp dụng để xử lý nước thải phú dưỡng (chứa nhiều hợp chất photpho nitơ) nước thải xử lý khơng phép có độ đục cao ngăn cản ánh sáng chiếu xuống nước, làm giảm q trình quang hợp Sau rong tảo vớt lên khỏi hệ thống xử lý, làm nguyên liệu cho ủ biogas chế biến thức ăn gia súc, làm phân bón b) Thuỷ thực vật sống mặt nước: Rễ thực vật không bám vào đất mà lơ lửng nước, thân phát triển mặt nước Nó trơi mặt nước theo gió dịng chảy, lồi sử dụng nhiều bèo tây Trong xử lý nước thải bèo tây có vai trị sau: - Lá bèo tây xảy quang hợp vào ban ngày nên chúng cung cấp lượng lớn O2 cho vùng rễ vùng bề mặt thúc đẩy q trình phân hủy hiếu khí Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý 14 Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP hợp chất hữu q trình nitơrat hóa hợp chất nitơ, việc tăng DO nước thúc đẩy trình lắng đọng photpho nước - Bèo tây sinh sản nhanh môi trường nước thải, sau thời gian ngắn chúng tạo thành bè mảng có tác dụng giảm ánh sáng mặt trời nên làm giảm phát triển tảo, đồng thời làm giảm tác động gió lên bề mặt ao hồ đẫn đến giảm sóng dịng chảy; chúng có tác dụng làm giảm xáo trộn nhiệt tầng nước Chính điều làm tăng khả lắng đọng của chất lơ lửng có nước thải - Bèo tây có đặc điểm có rễ phát triển gồm nhiều rễ nhỏ liti, chúng giá thể cho nhiều vi sinh vật nước thải bám dính, tạo điều kiện tốt cho tiếp xúc chất ô nhiễm vi sinh vật nước thải, tức thúc đẩy trình xử lý nước thải nhanh - Bộ rễ bèo tây có diện tích bề mặt lớn, có khả hút nhiều chất lơ lửng, làm nước - Phía ao hồ xảy q trình phân hủy kị khí hợp chất cacbon khử nitơrat, số sản phẩm tạo khí độc có mùi khó chịu, phía ao hồ có bèo nên khí bị hấp thụ vùng xử lý quy cách không phát mùi khí - Trong q trình sống bèo có nhu cầu sử dụng dưỡng chất cần thiết đạm, lân, chất vi lượng kim loại nặng Do bèo tây tham gia trực tiếp vào việc xử lý chất ô nhiễm nước thải - Bèo cải tạo cảnh quan sinh thái khu vực, nên trang trí bèo mặt nước tạo kiểu dáng đẹp mắt kết hợp với số lồi thực vật thủy sinh khác sen, súng - Bèo tây góp phần vào làm tăng đa dạng sinh học cho vùng thực chức xử lý nước thải thu hút loài chim từ nơi khác đến, tăng lồi bị sát, lưỡng thê, lồi thủy sinh vật - Khi thu hoạch bèo làm phân hữu cơ, tạo khí biogas, làm thức ăn cho gia súc gia cầm, làm đồ thủ công mỹ nghệ c) Thủy thực vật có thân mặt nước (rễ bám vào đáy, thân vươn lên mặt nước) lau, sậy, phát lộc Chủ nhiệm đề tài - ThS Hoàng Thị Thuý 15