Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜN ĐẠI HỌC CÔNG NGH TP HCM VI N KHOA HỌC ỨNG DỰNG ĐỒ ÁN T T N P NGHIÊN CỨU CÔNG NGH XỬ LÝ NƢỚC THẢI HỘ A ĐÌN BẰNG CƠNG NGH BÃI LỌC NGẦM DÒNG CHẢY ĐỨNG KẾT HỢP CANH TÁC RAU SẠCH QUY MƠ HỘ A ĐÌN Ngành: Kỹ thuật mơi trƣờng Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng GVHD: Ths Phạm Đức Phƣơng SVTH: Nguyễn Thụy Thảo Quỳnh MSSV: 1411090407 Lớp: 14DMT03 TP.HCM, tháng năm 2018 i LỜ CAM ĐOAN Xin cam đoan đồ án riêng tôi, kết đƣợc sử dụng số liệu làm kết số liệu thực tế thu đƣợc từ việc làm thí nghiệm mơ hình nghiên cứu Tơi xin cam kết tính trung thực vấn đề đƣợc nêu đồ án TP.HCM , ngày…… tháng…… năm…… (SV ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp, nhờ có động viên giúp đỡ, chia sẻ Gia đình, Thầy bạn bè giúp đỡ trang bị thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm sống quý báu cho hành trang tƣơng lai Với trân trọng lịng biết ơn, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Trƣớc tiên xin gửi lời đến Mẹ nuôi ăn học làm chỗ dựa vững cho đến ngày hôm Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban chủ nhiệm, quý thầy cô khoa Môi trƣờng Trƣờng Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho tơi nhiều kiến thức quý báu suốt thời gian qua Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lâm Vĩnh Sơn thầy Phạm Đức Phƣơng tận tình giảng dạy, bảo, quan tâm suốt trình thƣc luận văn tốt nghiệp Cảm ơn tập thể 14DMT bạn làm đồ án tốt nghiệp, ngƣời bạn tơi chia sẻ giúp đỡ nhiều trình học tập thực tiểu luận tốt nghiệp Tuy nhiên thời gian tìm hiểu, nghiên cứu có hạn, vốn kiến thức hạn chế nhƣ kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều nên tiểu luận tốt nghiệp tơi khơng tránh thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc đóng góp thầy để báo cáo tơi đƣợc hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Thụy Thảo Quỳnh i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii TÓM TẮT xi MỞ ĐẦU xii Tính cấp thiết đề tài xii Mục tiêu nghiên cứu xiii 2.1 Mục tiêu chung xiii 2.2 Mục tiêu cụ thể xiii Nội dung nghiên cứu xiii Phƣơng pháp nghiên cứu xiv 4.1 Phƣơng pháp luận xiv 4.2 Phƣơng pháp cụ thể xv Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu xvi 5.1 Đối tƣợng: xvi 5.2 Phạm vi nghiên cứu: xvi Ý nghĩa đề tài xvi 6.1 Ý nghĩa khoa học: xvi 6.2 Ý nghĩa thực tiễn xvii i CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình: 1.1.1 Đặc tính nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình 1.1.2 Tính chất nƣớc thải sinh hoạt hộ gia đình 1.1.3 Thơng số vi sinh vật học 1.1.4 Các tác động tiêu cực nƣớc thải sinh hoạt 1.2 Tổng quan phƣơng pháp bãi lọc (Wetland) 1.2.1 Khái niệm bãi lọc 1.2.2 Phân loại bãi lọc trồng 1.2.3 Tổng quan bãi lọc ngầm dòng chảy đứng (Vertical subsurface flow constructed wetland) 14 1.2.4 Ứng dụng đặc tính xử lý nƣớc thải Lƣỡi Mác Thủy Trúc 23 1.2.5 Tình hình áp dụng bãi lọc ngầm trồng xử lý nƣớc thải 25 1.2.6 Những ƣu điểm nhƣợc điểm việc sử dụng bãi lọc ngầm trồng dòng chảy đứng để xử lý nƣớc thải 29 1.3 Tổng quan hệ thống thủy canh 30 1.3.2 Khái niệm rau 30 1.3.2 Vai trò giá trị rau 31 1.3.3 Khái niệm thủy canh 34 1.3.4 Cơ sở khoa học kĩ thuật thủy canh 34 1.3.5 Phân loại hệ thống thủy canh 35 1.3.6 Ƣu, nhƣợc điểm hệ thống thủy canh 35 1.3.7 Chất dinh dƣỡng cần thiết cho hệ thống thủy canh 37 1.3.8 Môi trƣờng nuôi trồng thủy canh 38 1.3.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ thủy canh 40 ii CHƢƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 41 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 41 2.1.1 Hệ thống bãi lọc ngầm dòng chảy đứng 41 2.1.2 Hệ thống thu canh động 43 2.2 Các bƣớc thực đề tài, vận hành mơ hình 48 2.2.1 Phân tích m u nƣớc nghiên cứu 48 2.2.2 SƠ Đ THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 51 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 52 3.1 Hiệu xử lý nƣớc thải qua mơ hình bãi lọc với lƣu lƣợng 5L/ngày 52 3.1.1 Hiệu xử lý nƣớc thải mô hình bãi lọc khơng trồng (NTĐC) 52 3.1.2 Hiệu xử lý nƣớc thải mô hình bãi lọc trồng lƣỡi mác (NT1) 60 3.1.3 Hiệu xử lý nƣớc thải mơ hình bãi lọc trồng Thủy Trúc (NT2) 68 3.1.4 So sánh hiệu xử lý giữa mơ hình 76 3.1.5 Xác định bãi lọc tối ƣu cấp nƣớc cho thủy canh 82 3.1.6 Xác định khả phát triển rau muống cải mầm 83 3.1.7 So sánh khả phát triển muống với cải mầm 2NT 86 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 4.1 Kết luận 88 4.2 Kiến nghị 90 TÀI LI U THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 Phụ lục 1: Rau muống NTĐC sau ngày phát triển 92 iii Phụ lục 2: Cải mầm NTĐC sau ngày 93 Phụ lục 3: Rau muống NT1’ sau ngày phát triển 94 Phụ lục 5: Rau muống sau 12 ngày phát triển theo thứ tự ĐC’, NT1’ 96 Phụ lục 6: Rau muống sau 18 ngày phát triển theo thứ tự ĐC’, NT1’ 97 Phụ lục 7A: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển NTĐC’ 98 Phụ lục 7B: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển NT1’ 99 Phụ lục 9: Rau muống theo dõi sau 21 ngày NT1’ 101 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD ( iochemical oxygen emand) – nhu cầu oxy sinh hóa v BOD5 CF COD EC lƣợng oxy cần thiết để oxy hết chất hữu sinh hóa vi khu n với thời gian xử lí ngày (Conductivity factor) – phân hủy muối khống (Chemical oxygen emand) nhu cầu oxy hóa học ( lectro – conductivity) – độ d n điện ood and griculture Organization of the United Nations) – tổ chức Lƣơng thực nông nghiệp Liên Hiệp Quốc FAO SS TDS (Total dissolved solids) – tổng lƣợng chất rắn h a tan VSV Vi sinh vật 10 NT 11 NTĐC 12 VNCKH 13 NTĐC 14 NT1 Mơ hình bãi lọc trồng Lƣỡi Mác 15 NT2 Mơ hình bãi lọc trồng Thủy Trúc 16 NT1’ Nƣớc sau bãi lọc trồng Lƣỡi Mác 17 NTĐC’ (Suspended solids) – chất rắn lơ lửng Nghiệm thức Nghiệm thức đối chứng Viện nghiên cứu khoa học Mô hình bãi lọc khơng trồng Nƣớc vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tóm tắt vai tr thực vật bảng lọc trồng Bảng 1.2: Các yếu tố ảnh hƣởng đến tồn vi sinh vật gây bệnh Bảng 1.3: So sánh chi phí sản xuất tiêu thụ rau lúa Đài Loan Bảng 3.1: Kết pH NTĐC Bảng 3.2: Kết SS NTĐC Bảng 3.3: Kết COD NTĐC Bảng 3.4: Kết BOD5 NTĐC Bảng 3.5: Kết tổng – P NTĐC Bảng 3.6: Kết tổng – N NTĐC Bảng 3.7: Kết pH NT1 Bảng 3.8: Kết SS NT1 Bảng 3.9: Kết COD NT1 Bảng 3.10: Kết BOD5 mơ hình trồng NT1 Bảng 3.11: Kết tổng – P NT1 Bảng 3.12: Kết tổng – N NT1 Bảng 3.13: Kết pH NT2 Bảng 3.14: Kết SS NT2 Bảng 3.15: Kết COD NT2 Bảng 3.16: Kết BOD5 NT2 Bảng 3.17: Kết tổng – P NT2 Bảng 3.18: Kết tổng – N NT2 Bảng 3.19: So sánh khả xử lý hàm lƣợng SS 3NT Bảng 3.20: So sánh khả xử lý hàm lƣợng COD 3NT Bảng 3.21: So sánh khả xử lý hàm lƣợng BOD5 3NT Bảng 3.22: So sánh hàm lƣợng tổng – P 3NT Bảng 3.23: So sánh hàm lƣợng tổng – N 3NT Bảng 3.25: Sự phát triển rau muống cải mầm NT1’ Bảng 3.26: Sự phát triển rau muống NT Bảng 3.27: Sự phát triển cải mầm NT vii Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Nhận xét: Sự phát triển rau muống nghiệm thức NT1’ rau muống phát triển tốt nhờ hàm lƣợng dinh dƣỡng bãi lọc rau muống NT1’ phát triển tốt nhất, qua ngày 21 với chiều cao trung bình đạt 21.6 cm NT1  Cải mầm Bảng 3.27: Sự phát triển cải mầm NT NTĐC’ 0.67 2.04 5.61 8.19 Ngày 12 NT1’ 0.94 3.3 6.63 9.73 Đồ thị 3.30: Khả phát triển cải mầm 2NT 12 10 (cm) NTĐC’ NT1’ 12 Ngày Nhận xét: Cải mầm đƣợc theo dõi phát triển 12 ngày, giống nhƣ rau muống, nhờ có hàm lƣợng dinh dƣỡng nƣớc thải sau qua mơ hình bãi lọc cung cấp NT1’ phát triển tốt so với NTĐC NT1’ cho thấy khả phát triển cải mầm tốt với chiều cao trung bình ngày thứ 12 9.73cm 87 Đề tài : Nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dịng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình C ƢƠN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua theo dõi khả xử lý mô hình ba mơ hình bãi lọc với đánh giá theo dõi phát triển rau muống, cải mầm đƣợc trồng mơ hình thủy canh Ngƣời thực đề tài rút đƣợc số kết luận sơ nhƣ sau:  Đối với mô hình bãi lọc  Về khả áp dụng thực tế mơ hình: Mặc dù quy mơ phịng thí nghiệm nhiên khả xử lý loại tốt tƣơng đƣơng Với hiệu xử lý mơ hình lƣỡi mác SS lên tới gần 69.23% , COD 66.67%, BOD 61.23%, tổng – N xấp xỉ 50% tƣơng tự với mơ hình thủy trúc, COD xử lý lên tới 75%, SS 63.44%, BOD lên tới 64.57% tổng – N 46.28% Hai loại dễ tìm kiếm Vừa trang trí dùng để xử lý nƣớc  Khả áp dụng của bãi lọc đứng trồng hoàn toàn có khả  Điểm đề tài Trong mơ hình bãi lọc có sử dụng chất dinh dƣỡng Tribat cho loại cây, nên hàm lƣợng dinh dƣỡng cấp cho trồng bãi lọc để phát triển tốt làm ảnh hƣởng khả xử lý Nito, phospho mơ hình bãi lọc, nhƣng lại cung cấp lƣợng dinh dƣỡng trực tiếp cho thủy canh mà không cần dùng đến dung dịch dinh dƣỡng Đó điểm nghiên cứu đề tài  Ƣu điểm:  Nồng độ đƣa vào bãi lọc: Mơ hình bãi lọc áp dụng thực tiễn cao nên nồng độ đầu vào thấp, đƣợc xử lý trƣớc đó, nên phạm vi ứng dụng bãi lọc v n quy mơ nh nhƣ hộ gia đình, trang trại nh hay khu du lịch,… Tuy nhiên với nồng độ đầu vào lớn nhƣ nƣớc thải khu công nghiệp v n cần phải xử lý đầu vào sau đƣa vào bãi lọc  Về khả phát triển hai loại 88 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Trong điều kiện phịng thí nghiệm khơng có đầy đủ ánh sáng, lƣu thơng khơng khí hạn chế, vào ban đêm ph ng lại kín, sau thời gian Thủy Trúc khơng phát triển tốt, phải chăm sóc kĩ cho loại Ngƣợc lại Lƣỡi Mác lại phát triển tốt điều kiện  Về giá trị kinh tế hai loại cây: Cây Lƣỡi Mác có giá thành rẻ Thủy Trúc, dễ trồng, dễ chăm sóc Thủy Trúc Vì ƣu tiên sử dụng Lƣỡi Mác  Đối với mơ hình thủy canh Hiệu phát triển rau muống với cải mầm phát triển tốt đƣợc trồng sơ dừa đƣợc tƣới nƣớc thải sau xử lý mơ hình bãi lọc trồng Lƣỡi Mác Sự phát triển rau muống cải mầm qua nghiệm thức, NT1’ nghiệm thức đƣợc lấy nƣớc cấp từ Lƣỡi Mác phát triển tốt so với NTĐC Từ rút đƣợc, phát triển rau phụ thuộc nhiều yếu tố nhƣ dinh dƣỡng, pH, nhiệt độ, nồng độ O2 hòa tan, giá thể Qua kiểm chứng thực tế, việc trồng rau phƣơng pháp thủy canh động kín với hai loại nƣớc sạch, nƣớc thải sau mơ hình bãi lọc cho kết đƣợc trồng mơ hình có nƣớc cấp nƣớc thải sau bãi lọc phát triển tốt so với đƣợc trồng nƣớc Mặc dù hai bãi lọc xử lý chƣa triệt để hàm lƣợng nhƣ TSS, CO , O ,… Những yếu tố khơng ảnh hƣởng nhiều đến phát triển hàm lƣợng v n cịn nằm khả thích ứng  Nhƣợc điểm Nghiên cứu thực loại rau rau mầm rau muống, chƣa áp dụng đƣợc nhiều loại rau khác để khảo sát khả phát triển Giá thể nghiên cứu chƣa đƣợc phối trộn nhiều cách khác Chỉ đơn sử dụng sơ dừa phát triển Nghiên cứu chƣa đƣợc áp dụng thực tiễn để sản xuất quy mô lớn áp dụng hệ thống nh công suất 40 rọ gieo trồng 89 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình 4.2 Kiến nghị  Mơ hình bãi lọc Xử lý nƣớc thải bãi lọc ngầm đặc biệt bãi lọc ngầm trồng d ng chảy đứng v n c n Việt Nam, cần có nghiên cứu kỹ lƣỡng tác động tƣơng hỗ thành phần hệ thống xử lý nƣớc thải nhằm kiểm soát chúng cách hiệu Nên có nghiên cứu ứng dụng sâu rộng bãi lọc ngầm trồng d ng chảy đứng xử lý nƣớc thải không nƣớc thải quy mơ nh nhƣ hộ gia đình mà phải đƣa rộng công nghiệp, nơng nghiệp  Mơ hình thủy canh Nghiên cứu báo cáo nghiên cứu nhằm khẳng định khả sử dụng giá thể xơ dừa sử dụng nguồn nƣớc cấp qua mơ hình bãi lọc sinh hoạt để vận hành hệ thống thủy canh Vì kết nghiên cứu thu đƣợc chƣa hoàn chỉnh, đề nghị tiếp tục tiến hành nghiên cứu để đƣa kết hồn thiện Thí nghiệm cần lặp lại nhiều lần để đánh giá hiệu giá thể trồng phù hợp nhiều loại rau khác Cần có thêm hệ thống kiểm soát chất lƣợng nƣớc đầu vào để đảm bảo tiêu cần thiết cho vệ sinh an toàn thực ph m 90 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dịng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mô hộ gia đình TÀI LI U THAM KHẢO Tiếng Việt [1 Nguyễn Thị Minh Phú (2015), Nghiên cứu tận dụng rơm rạ khô làm giá thể để trồng thủy canh tái sử dụng nước thải giặt rửa sinh hoạt cung cấp nước cho hệ thống, nghiên cứu khoa học, trƣờng đại học Công nghệ Tp.HCM [2] Trần Quốc Việt: Nghiên cứu hiệu xử lý nƣớc thải bột mì mơ hình bãi lọc ngầm trồng dịng chảy đứng Đồ án tốt nghiệp, trƣờng Đại học Công Nghệ Tp.HCM 104 trang [3 Lâm Vĩnh Sơn (2010), Giáo trình kỹ thuật xử lý nƣớc thải Trƣờng ĐH Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh – HUTECH [4] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2002), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [5] Hồ Hữu An Nghiên cứu công nghệ trồng rau không cần đất, đề tài khoa học cấp Nhà Nước KC.07.20, 2005, trƣờng ĐH Nông nghiệp I chủ trì 91 Đề tài : Nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình PHỤ LỤC Phụ lục 1: Rau muống NTĐC sau ngày phát triển 92 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 2: Cải mầm NTĐC sau ngày 93 Đề tài : Nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dịng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 3: Rau muống NT1’ sau ngày phát triển 94 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 4: Rau cải mầm NT1’ sau ngày phát 95 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 5: Rau muống sau 12 ngày phát triển theo thứ tự ĐC’, NT1’ 96 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 6: Rau muống sau 18 ngày phát triển theo thứ tự ĐC’, NT1’ 97 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 7A: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển NTĐC’ 98 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 7B: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển NT1’ 99 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dịng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mô hộ gia đình Phụ lục 8: Rau muống sau 21 ngày NTĐC’ 100 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Phụ lục 9: Rau muống theo dõi sau 21 ngày NT1’ 101 ... : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình Cấu tạo bãi lọc ngầm trồng gồm thành phần tƣơng tự nhƣ bãi lọc. .. đƣợc nghiên cứu rõ 22 Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mơ hộ gia đình 1.2.4 Ứng dụng đặc tính xử lý nƣớc thải. .. mùa Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình cơng nghệ bãi lọc ngầm dịng chảy đứng kết hợp canh tác rau quy mô hộ gia đình  Có tác dụng lọc lọc vật thể d ng nƣớc thải  Giảm