Xử lý nước thải sinh hoạt ở khu vực nông thôn bằng hệ thống kết hợp bể lọc kị khí và đất ngập nước kiến tạo sử dụng thực vật là cây hoa nhài

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRÙỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ THỊ BÍCH HUYỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Ở KHU VỰC NÔNG THÔN BẰNG HỆ THỐNG KẾT HỢP BỂ LỌC KỊ KHÍ VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC KIÉN TẠO SỬ DỤNG THỰC VẬT LÀ CÂY HOA NHÀI PERFORMANCE OF A COMBINATION SYSTEM OF AN ANAEROBIC FILTER AND CONSTRUCTED ETLANDS PLANTED WITH JASMINUM SAMBAC AIT FOR DOMESTIC WASTEWATER TREAMENT IN RURAL AREAS Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Ma ngành: 60520320 LUẬN VẲN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRỦỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ THỊ BÍCH HUYỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO HỘ/CỤM DÂN CƯ BẰNG HỆ THỐNG KẾT HỢP BỂ LỌC KỴ KHÍ & ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO SỬ DỤNG THỰC VẬT LÀ CÂY HOA NHÀI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ XÁC NHẬN CỦA GVHD PGS.TS ĐẶNG VIẾT HÙNG TP.HCM, Tháng 07 năm 2019 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Đặng Viết Hùng Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Mai Tuấn Anh Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Lê Thị Kim Oanh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM Ngày 05 tháng 07 năm 2019 Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Nguyễn Tấn Phong PGS TS Mai Tuấn Anh PGS TS Lê Thị Kim Oanh PGS TS Đặng Vũ Bích Hạnh TS Nguyễn Nhật Huy Xác nhận Chủ tịch hội đồng đánh giá LV Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN PGS TS Nguyễn Tấn Phong PGS.TS Võ Lê Phú CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VŨ THỊ BÍCH HUYỀN MSHV: 1570451 Ngày, tháng, năm sinh: 20/08/1981 Nơi sinh: Lâm Đồng Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Ở KHU VỰC NÔNG THÔN BẰNG HỆ THỐNG KẾT HỢP BỂ LỌC KỊ KHÍ VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO SỬ DỤNG THỰC VẬT LÀ CÂY HOA NHÀI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt hộ/cụm dân cư hệ thống kết hợp bể lọc kị khí đất ngập nước kiến tạo hoa nhài - Mục tiêu đề tài kết hợp đánh giá hiệu xử lý hệ thống kết hợp, cho đảm bảo chi phí đầu tư thấp, thu gọn hệ thống, vận hành đơn giản, đặc biệt tăng hiệu suất xử lý chất hữu (nhờ bể lọc kị khí chính), loại bỏ chất dinh dưỡng vi sinh vật gây bệnh (N, p, T Ecoli nhờ đất ngập nước), chịu sốc tải III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/8/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019 V CÁN BỘ HUỚNG DẪN: PGS.TS ĐẶNG VIẾT HÙNG Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HUỚNG DẪN PGS.TS Đặng Viết Hùng CHỦ NHIỆM BỘ MÔN PGS.TS Đặng Vũ Bích Hạnh TRƯỞNG KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN PGS.TS Võ Lê Phú LỜI CÁM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới quý Thầy, Cô Khoa Môi trường Tài nguyên - Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện tốt để giúp thời gian học tập trường Đe hồn thành q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Đặng Viết Hùng giúp đỡ bảo tận tình tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Khoa Mơi trường - Tài ngun Biến đổi khí hậu - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật tạo điều kiện hỗ trợ cho tơi q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn người thân, bạn bè ln bên tơi, động viên tơi hồn thành khóa học luận văn Trân trọng cảm ơn! TP.HCM, ngày tháng năm 2019 Học viên Vũ Thị Bích Huyền TĨM TẮT LUẬN VĂN Xử lý nước thải sinh hoạt từ nhà tiêu hợp vệ sinh cách triệt để theo Chương trình mục tiêu quốc gia Nước Vệ sinh môi trường nông thôn cần thiết Hệ thống kết hợp bể kị khí với đất ngập nước kiến có ưu điểm tiêu thụ lượng thấp, vận hành đơn giản, không cần phải xử lất ô nhiễm thứ cấp (bùn) Hệ thống đất ngập nước hình kỵ khí đất ngập nước nghiên để đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt cục cho hộ/cụm dân cư khu vực nông thôn Mô hình nghiên cứu bao gồm bể lọc kị khí mơ hình đất ngập nước dòng chảy ngầm Bể lọc kị khí tích hữu ích m3, có sử dụng giá thể khúc ống ruột gà nhựa PVC có đường kính 020 mm, chiều dài 10 mm Mơ hình ĐNN kiến tạo dòng chảy ngầm kích thước 1,50m X 3,00m, bề mặt có trồng hoa nhài (Jasminum Sambac) Lưu lượng khảo sát trung bình 0,6 m3/ngày (tương đương hộ dân cư có người) với thời gian lưu nước 1,67 ngày bể lọc kị khí tải trọng thủy lực 0,067 m3/m2/ngày tải trọng hữu 146,7 kgBODs/ha/ngày khu đất ngập nước kiến tạo Kết cho thấy hiệu xử lý COD, NHị+-N, TSS, PO43'-P hệ thống suốt thời gian 12 tháng đạt giá trị trung bình 84,62%, 85,73%, 93,36% Nước thải đầu có giá trị pH, TSS, COD, NƠ3'_N nằm giới hạn cột A QCVN 14:2008/BTNMT Trong đó, giá trị thông số NH4+_N, PC>43'_P nằm giới hạn cột B QCVN 14:2008/BTNMT ABSTRACT Domestic wastewater treatment for hygienic latrines in Rural Water Supply and Sanitation Vietnam National Target Program is necessary The combination system of anaerobic filter and constructed wetlands with the advantages of simple operation and maintenance, low energy consumption, low excess sludge generation was applied to assess treatment efficiencies in order to determine design norms and investment costs of local domestic wastewater treatment plant for rural households The experimental model included one anaerobic filter with the working volume of m3 containing PVC media (20 mm in diameter, 10 mm in length and 210 m2/m3 in specific surface area) and two horizontal flow constructed wetlands (subsurface and surface) connected in series Dimentions of the constructed wetlands were 1.5 m X 3.0 m each, having a surface area of 9.0 m2, planted with reeds (Jasminum Sambac) Domestic wastewater was fed with an average flow rate of 0.6 m3/day (equivalent to one household of people) The hydraulic retention time of the anaerobic filter was 1.67 days The hydraulic loading and organic loading of both constructed wetlands were 0.067 m3/m2/day and 146.7 kgBODs/ha/day respectively The results showed that removal efficiencies of COD, NIĨ4+-N, TSS, PŨ43'-P of the whole system during the operating time for up to 12 months reached the average values of 84,62%, 85,73% and 93,36%., respectively The output values for pH, TSS, COD, NO3'_N were within the limits of QCVN 14:2008/BTNMT, column A while the output values for NH4+_N, PO43‘_P were within the limits of QCVN 14:2008/BTNMT, column B LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thực Các số liệu thu thập kết phân tích báo cáo trung thực, khơng chép từ đề tài nghiên cứu khoa học khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn TP.HCM, ngày tháng năm 2019 Học viên Vũ Thị Bích Huyền MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG i DANH MỤC HÌNH ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa đề tài 1.6.1 Ý nghĩa thực tiễn 1.6.2 Ý nghĩa khoa học .3 1.6.3 Tính đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN .5 2.1 Tổng quan nước thải sinh hoạt 2.1.1 Khái niệm nguồn gốc nước thải sinh hoạt 2.1.2 Thành phần, đặc tính nước thải sinh hoạt 2.1.3 Ảnh hưởng nước thải sinh hoạt 2.1.4 Các phưomg pháp xử lý nước thải sinh hoạt 2.2 Q trình lọc kị khí - giá thể 10 2.2 Tổng quan cơng trình đất ngập nước .11 2.3.1 Định nghĩa đất ngập nước 11 2.3.2 Định nghĩa đất ngập nước kiến tạo 11 2.3.3 Phân loại ĐNN kiến tạo 11 2.3.4 So sánh đất ngập nước kiến tạo dòng chảy mặt dòng chảy ngầm 12 2.3.5 Cơ chế trình xử lý 15 2.4 Thực vật CWs 21 Tình hình nghiên cứu, áp dụng đất ngập nước xử lý nước thải 23 2.5 2.5.1 Trên giới 23 2.5.2 Ở Việt Nam 30 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 Sơ đồ nghiên cứu 36 3.1 3.2 Vật liệu nghiên cứu 36 Mô hình nghiên cứu 37 3.3 3.3.1 Cấu tạo bể lọc kị khí 38 3.3.2 Mơ hình đất ngập nước kiến tạo .39 3.3.3 Cây hoa Nhài 39 3.3.4 Lấy mẫu phân tích mẫu 39 3.4 Phương pháp nghiên cứu 40 3.4.1 Phương pháp phân tích thực nghiệm 40 3.4.2 Phương pháp tổng quan tài liệu 40 3.4.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 40 3.4.4 Thực nghiệm mô hình 41 3.4.5 Đối chiếu, so sánh 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 4.1 Nhiệt độ 42 4.2 Giá trị pH 42 4.3 Hiệu xử lý COD 43 4.4 Hiệu xử lý TSS 45 4.5 Hiệu xử lý Ammonia Nitrat 48 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 213 79 80 ... 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Ở KHU VỰC NÔNG THÔN BẰNG HỆ THỐNG KẾT HỢP BỂ LỌC KỊ KHÍ VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO SỬ DỤNG THỰC VẬT LÀ CÂY HOA NHÀI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên... dụng hoa nhài để xử lý nước thải sinh hoạt chưa thực trước Do đó, nói đề tài sử dụng công nghệ xử lý bể lọc kị khí kết hợp đất ngập nước dòng chảy ngầm sử dụng hoa nhài để xử lý nước thải sinh hoạt. .. loại thực có giá trị, phù hợp với địa phương xu hướng Đề tài Xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn hệ thống kết hợp bể lọc kị khí đất ngập nước kiến tạo sử dụng thực vật hoa nhài thực