Giáo trình Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải hộ gia đình bằng kĩ thuật tưới tiêu

Nội dung text: Giáo trình Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải hộ gia đình bằng kĩ thuật tưới tiêu

1. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT 97 NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH BẰNG KỸ THUẬT TƯỚI TIÊU STUDY ON DOMESTIC WASTEWATER TREATMENT BY FIELD DRAINAGE TECHNIQUE Lê Quốc Tuấn, Lê Thị Lan Thảo, Châu Tấn Hưng Khoa Công Nghệ Môi Trường, Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh Điện thoại: 7220291- Email: quoctuan@hcmuaf.edu.vn SUMMARY trò quan trọng và hiệu quả cũng như kinh tế, lại phù hợp với xu hướng “tự nhiên, bền vững” Drainage system is considered as an affordable system for wastewater treatment purpose. With the Thực vật được xem là thành phần quan trọng presence of vetiver grass with special characteristics trong xử lý nước thải. Hiện nay trên thế giới và in absorbing pollutants from wastewater, the field Việt Nam đã có nhiều ứng dụng nhiều loại thực vật drainage system were designed and applied for đa dạng như lục bình, bèo tấm, bèo Nhật Bản, treating domestic wastewater. trong đó được giới thiệu như là một loại thực vật đa năng và đa dụng, bảo vệ hữu hiệu đất nông nghiệp We analyzed parameters including COD, total và nước, cỏ Vetiver còn được ứng dụng trong nhiều nitrogen, total phosphorus and coliform in influent lĩnh vực khác, với những đặc tính sinh lý, sinh thái and effluent of treatment system. Results show that và khả năng thích ứng trên mọi địa hình, phát hiện the system can remove 91% nitrogen, 85% thấy Vetiver có khả năng hấp thụ cao hàm lượng phosphorus, 90% COD and a considerable amount N, P và kim loại nặng. Tại Việt Nam điều kiện địa of pathogen from wastewater. lý tự nhiên khá đặc biệt cho sự phát triển các khu xử lý sinh học ứng dụng thực vật bậc cao và ứng The obtained results indicate that field drainage dụng Vetiver trong xử lý nước thải là vấn đề hoàn system has a promising application potential for toàn mới hiện nay. domestic wastewater treatment. Trên cơ sở này, chúng tôi thực hiệân đề tài: ĐẶT VẤN ĐỀ “Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải hộ gia đình bằng kỹ thuật tưới tiêu” trong phòng thí Ngày nay ở tất cả các quốc gia trên thế giới, nghiệm và mô hình xử lý nước thải sinh hoạt được nguồn nước sạch đang dần trở nên khan hiếm trong xây dựng tại vườn sinh thái khoa Công nghệ Môi khi nguồn cung cấp nước hiện có dễ bị ô nhiễm do trường - trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM. sự phát triển của nền công nghiệp và sự gia tăng dân số. Vì thế vấn đề nước sạch trở thành vấn đề VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP cấp bách vào thế kỉ XXI và nhiều người trên thế giới. Các chuyên gia về môi trường đã và đang phát Nước thải từ nhà vệ sinh được phân phối vào triển và áp dụng các biện pháp xử lý nước bẩn trong hệ thống với hệ ống dẫn có đục lỗ và hệ ống để cung cấp nguồn nước sạch an toàn cho con thu nước ở đầu ra. Hệ thống được phủ bởi một lớp người. Đã có nhiều biện pháp xử lý nước thải được cỏ vetiver nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải sử dụng, trong đó phương pháp sinh học có vai Hình 1. Sơ đồ thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt ngoài thực tế (mặt cắt ngang). Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2004
2. 98 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT Hình 2. Sơ đồ thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt (mặt cắt dọc) Bảng 1. Kết quả phân tích nitrogen Thời gian Nitrogen (mg/l) (ngày thứ) Đầu vào Đầu ra Loại thải % loại thải 0 (*) 12.6 1.12 11.48 91.11 5 10.92 4.9 6.02 55.13 10 6.23 3.99 2.24 35.96 15 5.11 1.03 4.08 79.84 20 5.69 2.34 3.35 58.88 25 18.62 3.38 15.24 81.85 30 10.8 4.42 6.38 59.07 35 9.32 1.92 7.4 79.4 40 14.98 5.23 9.75 65.09 45 8.92 3.21 5.71 64.01 50 12.43 5.39 7.04 56.64 55 15.72 4.37 11.35 72.2 60 13.76 5.67 8.09 58.79 (*): Ngày đầu tiên từ khu vực nhà vệ sinh ở giảng đường E1, E2 và E3. Chỉ tiêu nitrogen được theo dõi trong thời gian (Hình 1, 2) 60 ngày với tần xuất phân tích hàm lượng nitrogen trong nước đầu vào đầu ra là 5 ngày. Kết quả Chúng tôi tiến hành phân tích các thông số được thể hiện qua bảng 1 và đồ thị 1. sinh hoá: COD, nitrogen tổng, phosphore tổng và vi sinh vật gây bệnh theo phương pháp chuẩn Qua bảng 1 và đồ thị 1 cho thấy hàm lượng (standard method) nitrogen ở đầu ra sau khi qua hệ thống xử lý giảm một lượng đáng kể và có sự biến động tuyến tính KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN với hàm lượng nước thải đầu vào, và hiệu quả xử lý có thể đạt đến 91%. Sau một thời gian ổn định hệ thống, cỏ vetiver đủ lớn để phủ toàn bộ bề mặt của hệ thống, chúng Chỉ tiêu phosphore tôi vận hành hệ thống xử lý và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống qua các chỉ tiêu của Chỉ tiêu phosphore cũng được theo dõi trong nước thải ở đầu vào và đầu ra của hệ thống. thời gian 60 ngày với tần suất phân tích mẫu là 5 ngày. Kết quả phân tích được thể hiện qua bảng 2 Chỉ tiêu nitrogen và đồ thị 2. Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2004 Đại học Nông Lâm Tp. HCM
3. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT 99 Đầu vào Đầu ra ) 20 15 10 5 0 Hàm lượng nitrogen (mg/l 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Thời gian (ngày thứ) Đồ thị 1. Sự biến thiên của nồng độ nitrogen của đầu vào và đầu ra theo thời gian thí nghiệm Bảng 2. Kết quả phân tích phosphore của hệ thống Thời gian Phosphore (mg/l) (ngày thứ) Đầu vào Đầu ra Loại thải % loại thải 0 0.23 0.18 0.05 21.74 5 2.03 1.17 0.86 42.36 10 2.66 0.93 1.73 65.04 15 0.86 0.22 0.64 74.42 20 1.09 0.34 0.75 68.81 25 0.53 0.11 0.42 79.25 30 0.43 0.08 0.35 81.4 35 1.63 0.24 1.39 85.28 40 4.37 1.21 3.16 72.31 45 3.16 0.93 2.23 70.57 50 3.79 1.15 2.64 69.66 55 2.71 0.67 2.04 75.28 60 2.52 0.73 1.79 71.03 Đầu vào Đầu ra 5 4 3 2 1 0 Hàm lượng phosphore (mg/l) phosphore Hàm lượng 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Thời gian (ngày thứ) Đồ thị 2. Sự biến thiên của nồng độ phosphore của đầu vào và đầu ra theo thời gian thí nghiệm Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2004
4. 100 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT Qua bảng 2 và đồ thị 2 cho thấy mặc dù sự biến Sau quá trình xử lý bằng hệ thống này thì nồng động của hàm lượng phosphore đầu vào không ổn độ COD ở nước thải đầu ra khỏi hệ thống đạt tiêu định nhưng hiệu quả xử lý phosphore của hệ thống chuẩn nguồn thải loại A (COD<50) do đó không ảnh này khá cao, cao nhất là 85,28%. Chứng tỏ hệ thống hưởng đến môi trường sinh thái. Nước thải sau xử này xử lý phosphore hiệu quả. Nồng độ phosphore lý có thể dùng làm nước tưới tiêu cho hoa màu và đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép. lượng nước này cũng là nguồn phân bón có giá trị. Chỉ tiêu COD Vi sinh vật gây bệnh Tiến hành phân tích chỉ tiêu COD ở đầu vào và đầu Các vi khuẩn chỉ thị nước ô nhiễm bởi phân ra của hệ thống trong thời gian 60 ngày. Kết quả phân gồm các chi thuộc coliform và fecal coliform. Trong tích COD được thể hiện qua bảng 3 và đồ thị 3. đó coliform thường được sử dụng để chỉ thị độ nhiễm bẫn của nước. Nhóm này bao gồm các loại Qua bảng 3 và đồ thị 3 cho thấy hàm lượng trực khuẩn Gram âm, không sinh bào tử, hiếu COD đầu vào và đầu ra có sự chênh lệch điều đó khí hoặc kỵ khí tùy tiện, lên men lactose tạo thành chứng tỏ hệ thống không chỉ xử lý được lượng acid và khí ở 370C trong 24 giờ. Tiến hành phân nitrogen và phosphore mà còn phân giải được tích các chỉ tiêu coliform và fecal coliform bằng các chất hữu cơ hiệu quả. Điều này được thể hiện canh thang Lactose broth, BGBL và EMB agar qua hàm lượng COD ở đầu ra. Bảng 3. Kết quả phân tích COD của hệ thống Thời gian COD (mg/l) (ngày thứ) Đầu vào Đầu ra Loại thải % loại thải 0 109.21 10.79 98.42 90.12 5 522.47 142.7 379.77 72.69 10 296.63 56.8 239.83 80.85 15 202.25 43.7 158.55 78.39 20 256.18 53.98 202.2 78.93 25 159.6 48.77 110.83 69.44 30 151.54 59.65 91.89 60.64 35 105.99 30.63 75.36 71.1 40 250.5 67.54 182.96 73.04 45 145.9 35.4 110.5 75.74 50 156.87 40.3 116.57 74.31 55 196.8 56.23 140.57 71.43 60 204.73 48.95 155.78 76.09 Đầu vào Đầu ra ) 600 500 400 300 200 100 0 Hàm lượng COD (mg/l COD lượng Hàm 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Thời gian (ngày thứ) Đồ thị 3. Sự biến thiên COD của nước thải đầu vào và đầu ra của hệ thống theo thời gian thí nghiệm Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2004 Đại học Nông Lâm Tp. HCM
5. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT 101 Bảng 4. Kết quả phân tích coliform và fecal coliform của nước thải đầu vào và đầu ra Thời gian Coliform (MPN/100ml) Fecal coliform (MPN/100ml) (ngày thứ) Đầu vào Đầu ra Đầu vào Đầu ra 0 12.108 15.103 11.107 1,2.102 5 11.108 12.103 12.107 1,1.102 10 6.108 4,3.102 2,9.107 1,1.102 15 15.108 29.103 1,1.107 2,3.102 20 4,6.108 2,2.102 1,5.107 3,1.102 25 21.108 43.103 15.107 3,2.102 30 9.108 15.102 9,3.107 2,1.102 35 7,5.108 2,8.103 4,3.107 3,4.102 40 7,1.108 4,5.103 1,2.107 1,1.102 45 4,6.108 1,2.102 1,5.107 1,4.102 50 15.108 6,2.103 11.107 4,3.102 55 11.108 7,1.102 12.107 4,6.102 60 9,3.108 3,4.102 4,3.107 1,2.102 Qua bảng 4 cho thấy nước thải thải từ nhà vệ Qua kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng sinh nên có hàm lượng coliform và fecal coliform ứng dụng hệ thống phân phối nước cho việc xử lý rất cao, ở mức này có thể xem là nhiễm bẫn nước thải khá cao. Hệ thống đơn giản dễ thiết kế coliform cao. Tuy nhiên sau khi nước thải được xử và vận hành, chi phí thấp điều này rất phù hợp lý thì coliform và fecal coliform giảm hẳn. Chính với điều kiện kinh tế của nước ta. coliform trong mô hình xử lý nước thải đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa các hợp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ chất hữu cơ như đã đề cập ở trên. Kết luận Tuy nhiên, trong quá trình xử lý thì coliform thường không hoặc ít đi theo dòng nước để ra ngoài Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống vì kỹ thuật tưới ngầm luôn được xem là một giám khá cao 90% đối với COD, 91% đối với nitrogen và bám năng động với các hạt keo đất. Từ đó các vi sinh 85% đối với phosphore. vật tham gia xử lý thường bám trên các hạt đất và tạo thành một lớp màng sinh học (biofilm) và nâng Khả năng loại bỏ vi sinh vật ra khỏi hệ thống cao hiệu quả xử lý của mô hình lên nhiều lần đồng cao, nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép về thời giảm một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh theo hàm lượng vi sinh vật gây bệnh trong nước thải. dòng nước thải đã xử lý để đi ra ngoài. Đó cũng chính là một lợi thế của kỹ thuật tưới ngầm. Kết quả nghiên cứu này có thể coi là kết quả thực nghiệm trong việc đánh giá đặc tính xử lý Và khi so sánh hiệu xuất xử lý coliform của mô nước thải bằng kỹ thuật tưới tiêu. hình trước và sau khi trồng cỏ vetiver cũng cho thấy có sự chênh lệch đáng kể, chứng tỏ vetiver có Với các kết quả đạt được như trên, mô hình này tác dụng tăng cường khả năng loại bỏ vi sinh vật có thể đem vào ứng dụng trong thực tế cuộc sống. ra khỏi nước thải trong quá trình xử lý. Coliform trong nước thải ra thấp và đạt mức tiêu chuẩn cho Kiến nghị phép của TCVN. Nên có những nghiên cứu ứng dụng sâu rộng Chúng tôi đồng thời tiến hành phân tích các hơn đối với hệ thống phân phối nước trong xử lý chỉ tiêu vi sinh khác như Salmonella, Pseudomonas nước thải không chỉ là nước thải sinh hoạt mà cả aeroginosa và protozoa. Kết quả cho thấy có một nước thải công nghiệp và nông nghiệp. lượng nhỏ các vi sinh vật bên trong nước thải biến động từ 10 – 102, nhưng hoàn toàn không phát TÀI LIỆU THAM KHẢO hiện chúng trong nước thải (ngay cả khi chưa trồng cỏ vetiver) đã được xử lý. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 2002. Các tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam về môi trường. Tập 1. Chất lượng nước. Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2004
6. 102 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT KIỀU HỮU ẢNH, 1999. Giáo Trình Vi Sinh Vật PAUL TRUONG, 1999. Vetiver Gras Technology Công Nghiệp. Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ thuật. for Mine Rehabilitation.Pacific Rim Vetiver Network, Technical Bulletin No.1992/2. Office of PHẠM NGỌC VÂN ANH, PHẠM HỒNG ĐỨC the Royal Development Project Board, Bangkok, PHƯỚC và LÊ QUỐC TUẤN, 2002. Cỏ Vetiver Thailand, November 1999. (Vetiveria zizanioides L): Một giải pháp sinh học mới trong xử lý nước thải. METCAF & EDDY, INC.,1991. Wastewater Engineering- Treatment, Disposal, and Reuse. GAUDY A.F., GAUDY J.E.T., 1980. Microbiology Chapter 11, page 726-731. for Environmental Scientists and Engineers. Printed in United State of America. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Polution Control Federation, 1990. Standard Method for Examination of Water and Wastewater. Washington DC. Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 2/2004 Đại học Nông Lâm TP.HCM