Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ nên đ• nâng cao được số lượng và chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng được nhu cầu sống ngày càng cao của con người. Đây là mặt tích cực, song bên cạnh đấy nó cũng làm cho chất lượng môi trường sống của chúng ta bị giảm đáng kể, ô nhiễm môi trường đ• ở mức báo động trên toàn thế giới . Loài người ngày càng phải đối mặt với nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường nói chung, và môi trường nước nói riêng luôn là một trong những vấn đề gây nhức nhối đối với các quốc gia trên thế giới. Quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá cùng với quá trình đô thị hoá đ• biến nguồn tài nguyên nước vốn rất dồi dào và tưởng như vô tận hiện nay trở nên khan hiếm và bị ô nhiễm nặng ở nhiều khu vực, nhiều quốc gia. Vấn đề nước sạch và bảo vệ tài nguyên nước sạch đang được hưởng ứng ở khắp nơi. Việc phòng chống ô nhiễm nước cụ thể là chống ô nhiễm các thuỷ vực nước ngọt như sông, suối, ao hồ,... là mục tiêu quan trọng trong các chương trình bảo vệ môi trường của Liên hiệp quốc cũng như của từng quốc gia. ở Việt Nam, hàng năm đều có các tuần lễ tiết kiệm nước sạch và bảo về tài nguyên nước ở các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm nước vẫn là vấn đề đáng lưu tâm cho các cấp chính quyền. Nhà nước Việt Nam coi việc bảo vệ môi trường, đặc biệt nguồn nước là một vấn đề cần thiết. Nhiều nhà khoa học hiện nay đang hướng các hoạt động vào việc xử lý nước thải. Năm 1993 Quốc hội nước cộng hoà x• hội chủ nghĩa Việt Nam đ• thông qua luật bảo vệ môi trường. Tuy nhiên rất nhiều các xí nghiệp sản xuất ở Việt Nam chưa có cơ sở xử lý chất thải nhất là đối với các xí nghiệp vừa, nhỏ không đủ kinh phí để mua sắm trang thiết bị. Vì vậy nước thải đều được đổ trực tiếp ra môi trường xung quanh, một số nước thải đ• qua xử lý sơ bộ nhưng chưa đạt tiêu chuẩn quy định mà mới chỉ mang tính hình thức đối phó với các cơ quan quản lí. Nguyên nhân của tình trạng này là giá thành xử lý các chất ô nhiễm cao, kéo theo làm tăng giá thành sản phẩm. Do vậy tình trạng ô nhiễm môi trường diễn ra là phổ biến. Luận văn tốt nghiệp: “Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao”

mở đầu Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh mẽ nên đã nâng cao đợc số lợng và chất lợng sản phẩm nhằm đáp ứng đợc nhu cầu sống ngày càng cao của con ngời. Đây là mặt tích cực, song bên cạnh đấy nó cũng làm cho chất lợng môi trờng sống của chúng ta bị giảm đáng kể, ô nhiễm môi trờng đã ở mức báo động trên toàn thế giới . Loài ngời ngày càng phải đối mặt với nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trờng nói chung, và môi trờng nớc nói riêng luôn là một trong những vấn đề gây nhức nhối đối với các quốc gia trên thế giới. Quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá cùng với quá trình đô thị hoá đã biến nguồn tài nguyên nớc vốn rất dồi dào và tởng nh vô tận hiện nay trở nên khan hiếm và bị ô nhiễm nặng ở nhiều khu vực, nhiều quốc gia. Vấn đề n- ớc sạch và bảo vệ tài nguyên nớc sạch đang đợc hởng ứng ở khắp nơi. Việc phòng chống ô nhiễm nớc cụ thể là chống ô nhiễm các thuỷ vực nớc ngọt nh sông, suối, ao hồ, . là mục tiêu quan trọng trong các chơng trình bảo vệ môi trờng của Liên hiệp quốc cũng nh của từng quốc gia. ở Việt Nam, hàng năm đều có các tuần lễ tiết kiệm nớc sạch và bảo về tài nguyên nớc ở các thành phố lớn nh Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm nớc vẫn là vấn đề đáng lu tâm cho các cấp chính quyền. Nhà nớc Việt Nam coi việc bảo vệ môi trờng, đặc biệt nguồn nớc là một vấn đề cần thiết. Nhiều nhà khoa học hiện nay đang hớng các hoạt động vào việc xử lý nớc thải. Năm 1993 Quốc hội nớc cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã thông qua luật bảo vệ môi trờng. Tuy nhiên rất nhiều các xí nghiệp sản xuất ở Việt Nam cha có cơ sở xử lý chất thải nhất là đối với các xí nghiệp vừa, nhỏ không đủ kinh phí để mua sắm trang thiết bị. Vì vậy nớc thải đều đợc đổ trực tiếp ra môi trờng xung quanh, một số n- ớc thải đã qua xử lý sơ bộ nhng cha đạt tiêu chuẩn quy định mà mới chỉ mang tính hình thức đối phó với các cơ quan quản lí. Nguyên nhân của tình trạng này là giá thành xử lý các chất ô nhiễm cao, kéo theo làm tăng giá thành sản phẩm. Do vậy tình trạng ô nhiễm môi trờng diễn ra là phổ biến. 1 Luận văn tốt nghiệp: Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao nhằm góp phần thực hiện các mục đích sau : - Phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm nớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao ở hồ Thành Công, Sông Lừ và cơ sở sản xuất bia Du Lịch. - Sử dụng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất để xử lý nớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao. - Tìm thông số tối u trong quá trình xử lý (thời gian lu nớc ở mỗi giai đoạn) để đạt hiệu xuất xử lý cao nhất. 2 phÇn I tæng quan tµi liÖu 3 chơng 1 tổng quan về xử lý nớc thải bằng hồ sinh học 1.1. Nguyên tắc xử lý nớc thải bằng hồ sinh học Dựa trên cơ sở các vi sinh vật có khả năng phân huỷ chất hữu cơ, tức là chúng có thể làm sạch nớc thải có chứa các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh hoá, ngời ta có thể sử dụng vi khuẩn để phân huỷ chất hữu cơ trong nớc thải với hiệu quả cao, thậm chí có thể hấp thụ đợc các độc tố trong nớc. Làm sạch nớc thải bằng phơng pháp sinh học đ- ợc tiến hành trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí. Theo nhu cầu oxy ngời ta chia sinh vật ra thành các loại hiếu khí, kỵ khí và vi sinh vật tuỳ tiện [3 ]. Những sinh vật hiếu khí đòi hỏi oxy để thực hiện trao đổi chất, ngợc lại vi sinh vật kỵ khí thực hiện trao đổi chất trong điều kiện không có oxy. Các vi sinh vật tuỳ tiện có khả năng hoạt động đợc trong cả hai điều kiện có và không có oxy. Hầu hết các vi sinh vật có mặt trong các quá trình xử lý sinh học đều là các loại tuỳ tiện. Một trong những công trình đợc sử dụng rộng rãi để xử lý nớc thải là hồ sinh học - hồ oxy hoá (Oxydation Pond hay Lagoon ). Đó là các hồ chứa nớc tự nhiên hay nhân tạo dùng để xử lý nớc thải. Quá trình xử lý nớc thải đợc dựa trên các nguyên lý và tuân theo những quy luật nhất định. Khi có khoảng diện tích đất rộng với các điều kiện khí hậu, địa chất thuỷ văn phù hợp, kết hợp với phục vụ nông nghiệp, thuỷ sản . thì việc sử dụng hồ sinh học là hợp lý và kinh tế nhất mà vẫn đạt hiệu suất xử lý cao, lại quản lý đơn giản dễ dàng. Về phơng diện kỹ thuật xử lý nớc thải, hồ sinh học có dung tích lớn nên có tính đệm cao và khi lu lợng nớc thải hoặc nồng độ chất bẩn biến đổi, dao động thì hiệu xuất xử lý vẫn đảm bảo. Hồ sinh học còn có thể sử dụng làm hồ nuôi cá. Các tác nhân của quá trình oxy hoá nh tảo, động vật nguyên sinh v.v . là nguồn thức ăn cho cá. Do có tính u việt nh vậy nên hồ sinh học đợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. ở Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới, chắc chắn hồ sinh học sẽ có một vị trí 4 xứng đáng nếu biết sử dụng nó vừa để xử lý nớc thải vừa phục vụ cho việc tới ruộng và nuôi cá. 1.2. Nghiên cứu sử dụng hồ sinh học để xử lý nớc thải ở một số nớc trên thế giới 1.2.1. Nớc và các nguồn ô nhiễm nớc thải Nớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá. Không có nớc thì không có sự sống. Nớc tham gia vào hầu hết các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông đờng thuỷ và sinh hoạt của con ngời. Nớc bao bọc 3/4 bề mặt trái đất với thể tích khoảng 1,5 tỷ km 3 . Trong đó tỷ lệ nớc ngọt chỉ chiếm 2,4 % tổng lợng nớc, với 27.210.600 km 3 là nớc mặt nằm ở các sông hồ và 6.010.600 km 3 ở tầng nớc ngầm[12 ]. Nớc có vai trò to lớn trong đời sống nhân loại: 2/3 thành phần cơ thể đợc cấu tạo từ nớc. Nớc tham gia vào mọi phản ứng sinh hoá và các quá trình trao đổi chất tế bào. Sự sống của con ngời sẽ bị đe doạ nếu mất 15% lợng nớc. Con ngời sử dụng nớc một cách trực tiếp hay gián tiếp để uống, tắm giặt; để sản xuất công nghiệp, nông nghiệp .Tuy nớc có tầm quan trọng nh vậy, nhng hiện nay nhiều vùng trên thế giới đã sử dụng nớc bừa bãi đồng thời cùng với quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, thâm canh nông nghiệp cũng nh quá trình đô thị hoá ngày càng tăng thì nhu cầu sử dụng n- ớc và xả các chất thải bẩn vào nớc cũng tăng theo làm cho nguồn nớc bị ô nhiễm nghiêm trọng . Nớc thải đợc phân loại là nớc thải sinh hoạt của dân c đô thị, nớc thải công nghiệp từ các xí nghiệp công nghiệp, thơng nghiệp và dịch vụ, nớc thải từ các khu vui chơi giải trí, du lịch, trờng học và bệnh viện, nớc thải từ nớc ma chảy tràn qua đồng ruộng cùng nớc tới tiêu thuỷ lợi mang theo các chất mầu mỡ từ đất cùng thuốc trừ sâu, phân bón . Tất cả các nguồn nớc thải này nếu không xử lý đúng mức sẽ làm ô nhiễm các nguồn nớc ao, hồ, sông ngòi, biển và cả các nguồn nớc ngầm. Nh vậy có thể coi nớc thải là nguồn ô nhiễm chính cho các thuỷ vực. Trong nớc thải có những thành phần khác nhau và gây ô nhiễm nớc. Các chất gây ô nhiễm trong nớc thải có thể chia ra làm các nhóm chính nh sau: - Những chất độc hoặc gây hại khác nhau là muối của kim loại nặng, Acsen, Xyanua, Phenol, Anilin, Pectixit và những chất khác có khả năng ức chế hoạt tính hệ 5 enzim gắn liền với oxy hoặc các dạng khác làm rối loạn các quá trình sống của vi sinh vật, cũng nh của giới sinh vật nói chung. Những chất độc hại này thờng có mặt ở nớc thải của các xí nghiệp hoá chất, in nhuộm, thuộc da, nớc có thuốc trừ sâu .Các chất này có độc tính rất cao. Nếu trong bùn lắng có mặt các chất này với liều lờng nguy hiểm thì không đợc dùng làm phân bón mà cần phải đốt thiêu huỷ hoặc chôn cách ly. - Các chất axit hoặc kiềm làm thay đổi phản ứng môi trờng của nguồn nớc tự nhiên và kết quả là cân bằng sinh thái bị ảnh hởng. - Các chất hoạt động bề mặt khi đổ vào thuỷ vực sẽ tạo thành một lớp bọt trên mặt nớc. Các chất này không nguy hiểm, nhng làm cho nớc không thoáng khí, hạn chế oxy hoà tan và nớc, ảnh hởng đến đời sống của giới thuỷ sinh, trong đó có tảo và vi sinh vật. Các chất này khó bị phân huỷ. - Những chất hữu cơ hoà tan có chứa cacbon và nitơ, đợc vi sinh vật sử dụng nh là các chất dinh dỡng và làm cho giới này phát triển mạnh mẽ trong nớc. Nhng hàm l- ợng các chất này quá cao sẽ kéo theo nhu cầu oxy sinh học lớn, làm giảm oxy và gây ảnh hởng lớn đến các sinh vật trong nớc. Nh vậy các vi sinh vật này không thể phát triển đợc trong điều kiện nồng độ các chất hữu cơ hoà tan quá nhiều, làm nớc lâu tự làm sạch. - Những chất hữu cơ không tan nh Lignin, Xenluloza, tinh bột, các chất cao phân tử, trong đó có những chất trôi nổi trên bề mặt hoặc trong nớc. Trong trờng hợp này, sẽ rất là khó khăn khi xử lý, đặc biệt là các chất nhựa cao phân tử cha thể bị phân huỷ bởi vi sinh vật trong khoảng thời gian vài chục năm hoặc lâu hơn nữa. Nớc thải của các xí nghiệp làm giấy, làm đờng từ mía .thờng có hàm lợng lignin cao. Chất hữu cơ này cũng khó bị phân huỷ khi xứ lý. 1.2.2.Các nguồn nớc thải ô nhiễm nớc có thể đợc gây ra do hiện tợng tự nhiên (núi lửa, lũ lụt, phong hoá .) nhng sự hoạt động của con ngời là nguyên nhân quan trọng nhất. Các hoạt động của con ngời trong sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai hoang, xây dựng công trình thuỷ lợi, giao thông đờng thuỷ, du lịch . Đa khối lợng ngày càng lớn chất thải vào nguồn nớc sông hồ, đại dơng, nớc ngầm gây suy giảm rõ rệt chất l- ợng nớc tự nhiên ở hầu hất các quốc gia trên thế giới. Hiến trơng Châu Âu về nớc đã định nghĩa: Sự ô nhiễm nớc là một biến đổi nói chung do con ngời đối với chất lợng nớc, làm ô nhiễm nớc và gây nguy hiểm cho con ngời, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi giải trí, đối với động vật nuôi và các loài hoang dại. 6 Có nhiều loại nguồn gây ô nhiễm nớc bề mặt và nớc ngầm. Hầu hết các nguồn gây ô nhiễm là do hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con ngời tạo nên. Có thể chia ra làm 4 nguồn gây ô nhiễm nớc. 1.2.2.1. Nớc thải từ khu dân c Nớc thải từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trờng học, cơ quan chứa đựng các chất thải trong quá trình sống của con ngời đợc gọi chung là nớc thải sinh hoạt hoặc nớc thải từ khu dân c. Nớc thải sinh hoạt ở các đô thị đông dân là nguồn nớc thải lớn nhất. Nớc thải từ các hộ gia đình với các bể tự hoại và hố xí cha đạt tiêu chuẩn vệ sinh, các chất tẩy rửa và các hoá phẩm dùng cho tiêu dùng đã làm ô nhiễm nguồn nớc. Đặc điểm cơ bản của nớc thải sinh hoạt là trong đó có hàm lợng cao của các chất hữu cơ không bền vững, dễ bị phân huỷ sinh học (Cacbon hydrat, Protein, mỡ), chất dinh dỡng (Photphat, Nitơ), vi sinh vật, chất rắn .Tổng lợng các tác nhân ô nhiễm do một ngời hàng ngày sử dụng 80-300 lít nớc đa vào môi trờng.Tuy nhiên trong thực tế khối lợng trung bình tác nhân ô nhiễm do con ngời ở các điều kiện sống khác nhau. Hàm lợng tác nhân gây ô nhiễm trong nớc thải phụ thuộc vào điều kiện sống, chất lợng bữa ăn, lợng nớc sử dụng và hệ thống tiếp nhận nớc thải. 1.2.2.2. Nớc thải công nghiệp Tuy về lu lợng nớc thải công nghiệp thờng nhỏ hơn so với nớc thải sinh hoạt nh- ng lại là nguồn quan trọng làm ô nhiễm nguồn nớc với các chất độc hại nh kim loại nặng, các chất hữu cơ, vô cơ với hàm lợng cao. Hàm lợng BOD, COD cao làm giảm l- ợng oxy hoà tan trong nớc ảnh hởng đến các sinh vật và hệ sinh thái. Các nhà máy xí nghiệp không trang bị hệ thống nớc thải, kỹ thuật, trang thiết bị và công nghệ cũ kỹ, lạc hậu đã làm tăng chất thải và nớc thải bị ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Các chất hữu cơ nh chất tẩy rửa tổng hợp, sản phẩm lu hoá cao su, glixerin . là những hợp chất hữu cơ bền vững thậm chí còn có thể tiêu diệt những vi sinh vật phân huỷ, tác nhân thực hiện quá trình tự làm sạch nguồn nớc. Nớc thải các nhà máy chế biến lơng thực thực phẩm nh nhà máy bia, rợu, đờng, bánh kẹo, đồ hộp . chứa hàm lợng các chất hữu cơ cao và BOD cao tới hơn 1000 mg/l, hàm lợng các chất cặn lơ lửng cao và Nitơ amoni tơng đối cao. Các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm và giấy, bột giấy chứa lignin là chất làm cho Xenlulo không phân huỷ đợc, pH, BOD, COD cũng cao. Nớc thải từ các trạm xăng dầu, các nhà máy bóng đèn phích nớc cũng là chất rất độc hại với các vi sinh vật sống trong nớc. Nớc thải từ các nhà máy, xởng sản xuất phân bón chứa hàm lợng Amoni, Phospho cao, tạo ra hiện tợng 7 tảo phát triển mạnh (hiện tợng phú dỡng). Amoni với nồng độ cao còn gây độc hại cho cá. Nhà máy pin, xí nghiệp ngành điện tử còn thải ra các hợp chất chứa thuỷ ngân, chì, Crom rất độc cho hệ sinh thái. Các chất này tồn tại lâu dài trong tự nhiên hoặc tích tụ ở các động vật bậc cao và gây độc với con ngời. Nhiều nhà máy xí nghiệp mới nhập các công nghệ mới từ nớc ngoài lại tự cho phép bỏ qua hệ thống xử lý nớc thải và chất thải. Nớc thải công nghiệp không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngành sản xuất. Nớc thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm (đờng, sữa, thịt, tôm, cá .) chứa nhiều hữu cơ dễ bị phân huỷ; nớc thải của xí nghiệp thuộc da còn có kim loại nặng, sulphua; nớc thải của xí nghiệp ắcquy có nồng độ axit, chì cao . 1.2.2.3. Nớc thải từ hệ thống nông nghiệp Nớc từ các cánh đồng lúa màu, các vờn rau hoa cây cảnh mang theo một lợng lớn các hoá chất sử dụng trong nông nghiệp. Các loại phân bón hoá học làm giàu Amoni và Phospho cho nớc thải gây nên tình trạng phú dỡng cho các ao, hồ. Đặc biệt một số loại thuốc trừ sâu chứa các chất hữu cơ độc hại và một số chứa Asen, Crom cũng rất độc cho hệ sinh thái. Nông dân vùng ven nội thành có thói quen dùng phân tơi tới cho rau quả ảnh hởng xấu đến vệ sinh thực phẩm. 1.2.2.4. Sự ô nhiễm từ các bãi rác và các chất thải rắn Nớc ma đa các chất thải rắn từ các phố phờng nhất là các bãi rác vào nguồn nớc mặt đồng thời ngấm các chất bẩn vào nguồn nớc ngầm gây ảnh hởng tới chất lợng nớc mặt và nớc ngầm ở thành phố. Lợng chất thải rắn và hàng chục tấn phân tơi từ các hố xí hai ngăn, các bãi rác không hợp vệ sinh và lợng rác tồn đọng trên phố phờng cũng góp phần đáng kể cho sự ô nhiễm môi trờng trong đó có ô nhiễm nguồn nớc. Các rác thải độc hại nh rác thải từ các bệnh viện hay từ các nhà máy không đợc phân loại và xử lý là nguồn gây ô nhiễm rất nguy hiểm. 1.2.2.5. Nớc thải từ bệnh viện Nớc thải từ các bệnh viện không qua khâu xử lý thải ra hệ thống cống rãnh chung là nguồn ô nhiễm độc hại. Vì lý do thiếu kinh phí nên ít bệnh viện ở các nớc đang phát triển chú trọng lắp đặt hệ thống xử lý nớc thải, cá biệt có nơi xin tài trợ để xây dựng trạm xử lý nhng lại không có kinh phí để duy trì hoạt động và sửa chữa. Ngoài ra, hệ thống thoát nớc khu vực kém nên trạm xử lý không đợc sử dụng. 8 1.2.3. Những nghiên cứu về hồ sinh học trên thế giới Hồ sinh học đợc sử dụng trớc khi hình thành ngành kỹ thuật xử lý nớc thải. Hàng mấy thế kỷ nay, hồ đợc sử dụng để chứa và xử lý nớc thải các khu dân c, trại chăn nuôi. Tuy nhiên mãi đến vài chục năm gần đây, khi ngành kỹ thuật xử lý nớc thải phát triển, các thuật ngữ chuyên môn về hồ sinh học nh: thể tích cần thiết, tiêu chuẩn tải chất hữu cơ (tải trọng theo BOD 5 ), thời gian nớc lu lại v.v . đợc hình thành và ngời ta cũng đa ra đợc một số chỉ tiêu thiết kế về hồ sinh học. Năm 1901 ở thành phố San Antonio (Mỹ), Tex đã thiết kế một hồ chứa 275 ha với chiều sâu 1,4m. Hồ này ngày nay vẫn đợc sử dụng hoàn toàn và có tên là hồ Mitcheli. Tiếp theo các nghiên cứu thực nghiệm về hồ sinh học ở các bang Texas, California, Bắc Dakota ., ở Mỹ ngời ta đã bắt đầu sử dụng các hồ để xử lý nớc thải. Tuy nhiên, ba bốn chục năm trớc đây, việc sử dụng các hồ để xử lý nớc thải bị coi là thứ yếu. Ngời ta chỉ sử dụng các ao hồ tự nhiên để làm hồ chứ cha chú ý đến việc thiết kế xây dựng thực sự. Mãi đến năm 1929 ngời ta mới xây dựng đợc một hồ sinh học đầu tiên ở Bắc Dakota vì ở gần đó không có sông. Hồ này hoạt động đợc gần 30 năm. Trong thời gian đại chiến thế giới lần thứ hai, quy trình thực nghiệm đợc chuyển cho Mỹ[20]. ở Liên xô cũ, từ thời Nga hoàng Stroganov X.N. cũng đã thiết kế các loại hồ hoạt động liên tục không pha loãng nớc sông. Đấy là các hồ nhỏ 4-6 bậc. Bậc 1và bậc 2 là các vùng nhiễm bẩn Polysaprobic. Các bậc còn lại là vùng anpha và bêta mezosaprobic, từ bậc 4 trở đi cho phép nuôi cá (O 2 tăng). Hiện nay hồ loại này vẫn đ- ợc sử dụng ở Bacu, Minska, Matscơva . Những nghiên cứu về cấu tạo và biện pháp quản lý sử dụng hồ sinh học đợc tiến hành cùng với sự phát triển của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác của xã hội. Việc thiết kế, xây dựng các hồ sinh học trở nên cần thiết đối với vùng Tây Nam Mỹ, Châu Âu . Với việc sử dụng hồ sinh học ở Bắc Dakota [20] năm 1929 đánh mốc đầu tiên của kỹ thuật xử lý nớc thải trong hồ sinh học. Giai đoạn thứ hai từ năm 1940 đến 1950, ngời ta đã bắt đầu chú ý đến việc nghiên cứu các chỉ tiêu thiết kế hợp lý cho hồ sinh học. Năm 1948, tại Hội nghị Y tế Quốc gia ở Mỹ, ngời ta đề nghị sử dụng hồ sinh học một cách rộng rãi hơn. Những nghiên cứu về hồ đơc công bố rộng khắp là sau 1950: nh Gotaasetal (1954), Hermann và Gloyna (1958), Wenstrom (1955), Town (1957), Parkor (1959), Hội nghị phục vụ Y tế Mỹ (1961), Vin-bec G. G (Liên Xô cũ ) . Trên cơ sở các nghiên cứu cơ bản về hồ sinh từ năm 1955 trở đi, nhiều nớc trên thế giới đã ứng dụng hồ sinh học để xử lý nớc thải thành phố và nớc thải công nghiệp. 9 Theo số liệu của Porges và Mackenchum [20], năm 1962 ở Mỹ có tới 1647 hồ sinh học đợc dùng để xử lý nớc thải thành phố và có thể có xấp xỉ số đó nữa để xử lý nớc thải công nghiệp. ở Israel, ngời ta coi hồ sinh học là một công trình để xử lý nớc thải cho vùng dân c một triệu dân (sử dụng cả hồ kỵ khí và hồ kỵ khí tuỳ tiện). Với điều kiện thiên nhiên cho phép, các nớc nhiệt đới (hầu hết là các nớc đang phát triển) chú trọng việc sử dụng hồ sinh học vào các mục đích: xử lý nớc thải, chống ô nhiễm môi trờng, nuôi cấy tảo làm thức ăn cho cá và nớc thải sau khi đợc xử lý đợc dùng để tới ruộng. Trong thời gian từ năm 1964 đến 1967, Hội y tế Quốc tế đã điều tra tổng quan về mức độ sử dụng hồ để sử lý nớc thải và những vấn đề liên quan tới hoạt động của hồ. Báo cáo của tổ chức Y tế Quốc tế cho biết hiện nay có trên 40 nớc sử dụng hồ sinh học để xử lý nớc thải. ở ấn Độ, hiện nay 35 trạm xử lý nớc thải có hồ sinh học. Tải trọng của các hồ sinh học này dao động từ 22-440 kg BOD 5 /ha.đầu ngời. Tuỳ thuộc điều kiện khí hậu, mỗi ha hồ có thể phục vụ 5000-10000 dân, hồ có chiều sâu 1-2 m, hiệu suất xử lý của hồ tới 85% theo BOD 5 . ở Nam Phi ngời ta dùng hồ sinh học nhiều đợt để xử lý nớc thải. Theo Shewtal [20], từ năm 1962 ngời ta đã đa ra đợc các chỉ tiêu thiết kế. Hồ sinh học đợc sử dụng để xử lý nớc thải sinh hoạt đã qua lắng và hoà lẫn với nớc thải công nghiệp. ở những nơi tiêu chuẩn cấp nớc thấp, ngời ta dùng hồ sinh học kỵ khí, tuỳ tiện để xử lý nớc thải. Tiêu chuẩn thiết kế là 2740 ngời/1ha/hồ. Hồ sâu 60-150cm. ở Tân Tây Lan, ngời ta dùng những hồ tự nhiên nhỏ để làm hồ sinh học đáng chú ý là hồ Manukan Sewage Seheme. Hồ rộng 530 ha, dùng để xử lý nớc thải qua lắng. Tải trọng tối thiểu của hồ là 224 kg BOD 5 / ha.đầu ngời. ở Trung và Nam Mỹ (Braxin, Colombia, Peru . ) ngời ta sử dụng nhiều hồ sinh học tuỳ tiện. Tiêu chuẩn thiết kế là 1 ha hồ cho 3000 ngời dân (tơng đơng với tải trọng theo BOD 5 là 230 kg/ha.đầu ngời). Hồ sinh học còn đợc sử dụng rộng rãi ở Châu âu, nơi có khí hậu ôn đới và hàn đới. ở áo, ngời ta đã tiến hành nghiên cứu chi tiết về hồ xử lý hai bậc (Parkeretal 1950). Trong năm 1947 đã có 28.000-90.000 m 3 nớc thải đợc xử lý ở hồ sinh học. Hiệu suất xử lý theo BOD 5 đạt tới 70-85%, cặn 30-40%. Ngoài ra, ở Châu Âu hồ sinh học đợc sử dụng để nuôi cá và xử lý nớc thải từ các điểm dân c nhỏ và nớc thải công nghiệp. Hồ sinh học thổi khí đợc ứng dụng rộng rãi để xử lý nớc thải các ngành công nghiệp hoá chất; chế biến dầu, hoá gỗ và giấy, luyện 10