nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà vệ sinh tự hoại của một số loài thực vật thủy sinh tại việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGKHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà vệ sinh tự hoại của một số loài thực vật thủy sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà vệ sinh

tự hoại của một số loài thực vật thủy sinh tại Việt Nam”

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhà vệ sinh

tự hoại của một số loài thực vật thủy sinh tại Việt Nam”

Người thực hiện: TRẦN HOÀI NAM

Lớp: MÔI TRƯỜNG B

Khoá: 53

Mã SV: 532347

Ngành: MÔI TRƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS ĐỖ NGUYÊN HẢI

Bộ môn: KHOA HỌC ĐẤT

WW

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này ngoài nỗ lực của bản thân em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, cá nhân trong và ngoài trường

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa Tài Nguyên & Môi Trường – Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, các thầy cô giáo trong bộ môn Khoa học đất đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Đỗ Nguyên Hải, kỹ sư Nguyễn Văn Thịnh, cựng cỏc cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ môi trường đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp

Khóa luận này sẽ không thể thực hiện được nếu không có sự giúp đỡ nhiệt tình và hiếu khách của gia đình bác Đào Quang Sánh – thôn Ngọc Cục – xó Thỳc Khỏng – huyện Bình Điền – tỉnh Hải Dương Em vô cùng cảm ơn gia đình bác

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã khuyến khích động viên em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Sinh viên

Trần Hoài Nam

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2.1 Mục đích, yêu cầu 2

2.1.1 Mục đích 2

2.1.2 Yêu cầu 2

PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 3

2.1 Các thông tin về nước thải sinh hoạt và khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng các loài thực vật thủy sinh 3

2.1.1 Các khái niệm : 3

2.1.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt 4

2.1.3 Khả năng xử lí nước thải sinh hoạt của thủy thực vật: 11

2.1.4 Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường 12

2.2 Các biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt hiện nay 13

2.2.1 Phương pháp xử lý lý học 13

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 13

2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 15

3 Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm của hệ thống xử lý nước thải sử dụng các loài thủy sinh 19

4 Các thông tin về hệ thống nhà vệ sinh tự hoại 26

4.1 Cấu tạo của bể phốt: 29

4.2 Nguyên lý làm việc: 29

5 Các nghiên cứu và ứng dụng về thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải : 30

5.1 Các nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới 30

5.2 Các nghiên cứu và ứng dụng trong nước: 36

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .39 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu nghiên cứu: 39

3.2 Nội dung nghiên cứu 40

3.3 Phương pháp nghiên cứu 40

3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 40

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 40

3.3.3 Phương pháp quan trắc, lấy mẫu 41

3.3.4 Phương pháp phân tích 41

3.5 Phương pháp sử lý số liệu : 43

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 44

4.1 Đặc tính sinh trưởng và phát triển của bèo tây, bèo tấm, ngổ trong quá trình nghiên cứu 44

4.1.1 Sự thay đổi của chiều dài rễ của bèo tây, bèo tấm, ngổ : 44

4.1.2 Sự thay đổi số nhánh của Ngổ và Bèo tây : 48

4.1.3 Sự thay đổi số đốt của ngổ : 49

4.1.4 Sự thay đổi chiều dài lá của bèo tây 50

4.1.5 Tổng kết các chỉ tiêu theo dõi ngổ và bèo tây trong quá trình nghiên cứu .52

4.2 Diễn biến các chỉ tiêu hóa học trong môi trường nước thải tại các bèo tấm, bèo tây, ngổ trong quá trình nghiên cứu : 54

4.2.1 Diễn biến các chỉ tiêu đo nhanh trong trong môi trường nước thải tại các bèo tấm, bèo tây, ngổ trong quá trình nghiên cứu 55

4.2.2 Diễn biến giá trị COD trong các bể bèo tấm, bèo tây, ngổ trong quá trình nghiên cứu 58

4.2.3 Diễn biến của các yếu tố dinh dưỡng trong các bể bèo tấm, bèo tây, ngổ

trong quá trình nghiên cứu 60

4.3 Mối tương quan giữa một số chỉ tiêu vật lý của thực vật và thông số chất lượng nước: 63

4.3.1 Mối tương quan giữa chiều dài lá và giá trị DO trong bể bèo tây: 63

4.3.2 Mối tương quan giữa chiều dài rễ thực vật và nồng độ NH4+ trong các bể bèo tây và bèo tấm 65

PHẦN 5: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 67

5.1 Kết luận 67

5.2 Kiến nghị 68

Phần VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Khối lượng chất bẩn có trong 1m3 nước thải sinh hoạt 6

Bảng 2.2 Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt cho 1 người 6

Bảng 2.3 Khối lượng chất bẩn có trong NTSH, g/người ngày 6

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt phát sinh của một số công trình công cộng và cơ sở dịch vụ 7

Bảng 2.5 Phân loại chất rắn trong nước thải loại vừa 8

Bảng 2.6 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt đặc trưng 9

Bảng 2.7 Khối lượng các chất có trong nước thải sinh hoạt từ các vùng nông thôn và đô thị của Israel 10

Bảng 2.8 Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý[29] 18

Bảng 2.9 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu 19

Bảng 2.10 Sinh khối của rễ và khả năng vận chuyển oxy của một số loài thực vật thủy sinh 23

Bảng 2.11: Đánh giá hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng của bèo tây tại Walt Dishney World Chanels, Florida, USA 34

Bảng 3.1: Các thông số đầu vào của nguồn nước sử dụng làm thí nghiệm nghiệm .39

Bảng 3.2 Các phương pháp sử dụng để phân tích các thông số [12] 42

Bảng 4.1: Kết quả theo dõi chiều dài rễ thực vật trong các bể thí nghiệm 44

Bảng 4.2: Diễn biến chiều dài rễ bèo tấm và bèo tây theo thời gian 46

Bảng 4.3: Sự thay đổi số nhánh của bèo tây và ngổ 48

Bảng 4.4 : Sự thay đổi số đốt của ngổ trong quá trình nghiên cứu 50

Bảng 4.5 Biễn biến chiều dài lá của bèo tây trong 2 tháng nghiên cứu 51

Bảng 4.4: Các chỉ tiêu theo dõi ngổ trong hai tháng nghiên cứu 52

Bảng 4.6 Các chỉ tiêu theo dõi bèo tây trong hai tháng nghiên cứu 54

Bảng 5.1 Bảng tổng kết các thông số tiến hành theo dõi trong quá trình nghiên cứu 67

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

NTSH : Nước thải sinh hoạt

BOD : Nhu cầu oxy sinh hoá

COD : nhu cầu oxy hóa học

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nông thôn đang là một vấn đề rất nóng hổi cần được giải quyết Tình trạng ô nhiễm môi trường chủ yếu là do nước thải và rác thải đang được xả bừa bãi vào các nguồn nước nói riêng và môi trường nói chung mà không qua một công đoạn xử lý nào cả Một trong nguồn thải góp phần tích cực vào quá trình nhiễm bẩn các thủy vực tại khu vực nông thôn là nước thải từ các nhà vệ sinh tự hoại của người dân Mặc dù trong nước thải luụn cú qua trình tự làm sạch bởi vi sinh vật, thực vật vi và vĩ mô có trong nước thải Nhưng với đặc thù giàu các yếu tố dinh dưỡng N-P, hàm lượng DO thấp và có mặt một số các kim loại nặng như Cu, Zn, Pb, nước thải từ các nhà vệ sinh tự hoại sẽ gây nhiều khó khăn, thậm chí ức chế quá trình tự làm sạch của thủy vực Từ thực tế đó nhiều thủy vực trong cộng đồng dân cư đang trờ thành các bãi thải tự nhiên, chứa hàm lượng các chất ô nhiễm và mầm bệnh cao, gây những mối nguy hiểm tiềm ẩn cho sức khỏe con người

Việc xây dựng những trạm xử lý có quy mô lớn để giải quyết vấn đề này lại vượt quá khả năng kinh tế của người dân nông thôn Chính vì vậy việc nghiên cứu làm sạch nước thải tại chỗ cho các hộ gia đình bằng các công nghệ phù hợp, vừa đơn giản, có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường, là một hướng giải quyết hợp lý và khả thi Phương pháp sử dụng các loại thủy thực vật nổi để xử lý nuớc thải đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới cũng như Việt Nam Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương (Jing et al., 2001) [18] Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của

các loài thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước do đó khả năng sử dụng các loài thực vật này vào xử lý môi trường nước là rất khả quan

Đi từ những yêu cầu trên, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đỗ Nguyên Hải

em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiờn cứu khả năng xử lý nước thải nhà vệ sinh tự hoại của một số loài thực vật thủy sinh tại Việt Nam.”

2.1 Mục đích, yêu cầu

2.1.1 Mục đích

- Xử lý nước thải từ bể phốt bằng một số thực vật thủy sinh

2.1.2 Yêu cầu

- Phương pháp phân tích phù hợp, quá trình phân tích đảm bảo cho kết quả đúng

- Xử lí số liệu chính xác

PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Các thông tin về nước thải sinh hoạt và khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng các loài thực vật thủy sinh

2.1.1 Các khái niệm :

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quỏ trình sử dụng của con

người và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng

Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải

đô thị.[1]

Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống,

sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa… của khu dân cư, công trình công cộng, cơ

sở dịch vụ… Như vậy nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người Một số các hoạt động dịch vụ công cộng như bệnh viện, trường học, cơ quan, nhà ăn… được coi là nước thải sinh hoạt.[1], [2]

Nước thải nhà vệ sinh hay được gọi là "nước đen" Đây là thuật ngữ chỉ nước thải sinh hoạt có chứa phân và nước tiểu Nú có một hàm lượng cao của các chất rắn và đóng góp một số lượng đáng kể các chất dinh dưỡng (N, nitơ và phốt pho, P) Trong một năm, mỗi người bài tiết ra trung bình khoảng 4 kg N và 0,4 kg P trong nước tiểu, và 0,55 kg N và 0,18 kg P trong phân Tại Thụy Điển, các nhà khoa học đã được ước tính rằng giá trị dinh dưỡng của nước tiểu từ tổng dân số là tương đương với 15-20% sử dụng phân bón hóa học vào năm 1993 (Esrey et al, 1998) [28]

Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng

nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã [Trích theo hiến chương châu Âu về nước]

2.1.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

Phân loại

Nước thải hộ gia đình xuất phát từ một số nguồn

Hình 2.1 Các nguồn nước thải hộ gia đình

Nước thải sinh hoạt gồm nước đen và nước xám

- Nước đen là nước nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phũng vệ sinh và thường chiếm 32,5% trong tổng lượng nước thải sinh hoạt

- Nước xám là nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà và thường chiếm 67,5% tổng lượng nước thải sinh hoạt

Khối lượng nước thải

Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xác định trên cơ sở nước cấp Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là từ

100-250 l/người/ngày đêm đối với các nước đang phát triển và từ 150-500 l/người/ngày đêm đối với các nước phát triển Ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn nước cấp dao động từ 120-180 l/người/ngày đêm ở khu vực đô thị và 90-100 l/người/ngày đêm đối với khu vực nông thôn Thông thường lượng nước thải sinh hoạt được lấy từ 70-90% lượng nước cấp Tuy nhiên, lượng nước thải sinh hoạt phát sinh ra còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập tính sinh hoạt của người dân [1]

Nước thải sinh hoạt thường không cố định lượng xả ra theo thời gian trong ngày và theo tháng hoặc mùa Lượng nước thải sinh hoạt thường được tính gần đúng dựa vào kinh nghiệm đánh giá qua qui mô khu vực sinh sống (thành thị, ngoại ô, nông thôn), chất lượng cuộc sống (cao, trung bình, thấp) Việc đo lưu lượng lượng nước thải cũng rất cần thiết nếu có điều kiện Trong ngày, việc đo lưu lượng có thể thực hiện vào các thời điểm từ 6 – 8h, 11 – 13h và 17 – 19h Trong năm, nên chọn việc đo nước thải vào mùa hè (tháng

3, 4, 5) Sơ bộ trong 1 ngày đêm, có thể lấy lượng nước thải khoảng 200 –

250 l/người cho khu vực có dân số P < 10.000 người Khu vực có P > 10.000 người có thể lấy vào khoảng 300 – 380 l/người Trong hoàn cảnh hiện tại ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long có thể lấy lượng nước thải khoảng

150 – 200 l/người Lượng nước thải hoạt và tính chất tập trung ô nhiễm thường biến động cao Đối với nước thải sinh hoạt, có thể lấy theo các bảng sau:

Bảng 2.1 Khối lượng chất bẩn có trong 1m3 nước thải sinh hoạt

Nguồn: Imhoffk, 1972

Bảng 2.2 Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt cho 1 người

Bảng 2.3 Khối lượng chất bẩn có trong NTSH, g/người ngày

Thành phần Cặn lắng Chất rắn

không lắng

Chất hòa tan TC

0

5

Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia… Tiêu chuẩn lượng nước thải sinh hoạt phát sinh của một số công trình công cộng và cơ sở

dịch vụ như sau:

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt phát sinh của một số công trình

công cộng và cơ sở dịch vụ Nguồn phát sinh Đơn vị tính

Lưu lượng (lít/đơn vị tính.ngày)

Khách sạn

Khách Nhân viên phục vụ

152-212 30-45

Bệnh viện

Giường bệnh Nhân viên phục vụ

473-908 19-56

Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15-30

(Nguồn: Metcalf and Eddy,Inc.wastewater engineering treatment and reuse)

[20]

Trong thiết kế các trạm xử lý nước thải, các thông số về lượng chất rắn

lơ lửng (suspended solids, SS) và BOD5 thường được sử dụng giới hạn Tổng chất rắn (total solids, TS) có thể lấy theo hình 2.1 hoặc chừng 225

l/người.ngđ hoặc xấp xỉ 800 mg/l Lượng chất rắn lơ lửng có thể lấy chừng