›
›

Khóa luận Nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng cánh đồng lọc quy mô phòng thí nghiệm - Trần Đức Hạnh

pdf 57 trang huongle 500
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng cánh đồng lọc quy mô phòng thí nghiệm - Trần Đức Hạnh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_xu_ly_noc_thai_sinh_hoat_bang_canh_dong.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng cánh đồng lọc quy mô phòng thí nghiệm - Trần Đức Hạnh

  1. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng LỜI MỞ ĐẦU Nước ngọt là nguồn tài nguyên quý giá không thể thiếu đối với con người, cùng với sự phát triển của xã hội nhu cầu về nước sạch ngày càng tăng theo nhịp độ phát triển đô thị và phát triển xã hội, ngoài ra nhu cầu về nước ngọt cho nuôi trồng động, thực vật ngày càng nhiều. Chất lượng nước cho mỗi đối tượng rất khác nhau nhưng có một điều cơ bản là các cây trồng, vật nuôi, con người tiêu thụ nước cần phải được phát triển bình thường không bị nhiễm độc trước mắt và lâu dài. Điều đó đặt ra một vấn đề là cần bảo vệ nguồn nước cũng như môi trường sống quanh ta để đảm bảo cuộc sống lâu bền của loài người trên trái đất. Để cải thiện tình trạng trên đã có rất nhiều phương pháp xử lý được đưa ra như phương pháp cơ học, hoá-lý, hoá học, sinh học Trong đó phương pháp cánh đồng lọc sinh học là phương pháp đem lại hiệu quả cao về kinh tế và không làm phức tạp thêm môi trường, phù hợp và dễ áp dụng ngoài thực tế. Trong một phạm vi nhất định, phương pháp này không cần dùng đến hoá chất mà dùng chính hệ vi sinh vật có sẵn trong nước thải và môi trường đất để phân huỷ các chất bẩn. Được sự động viên, giúp đỡ của ThS. Hoàng Thị Thúy, em thực hiện đề tài ― Nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng cánh đồng lọc quy mô phòng thí nghiệm ‖ nhằm đóng góp một phần trong việc áp dụng phương pháp cánh đồng lọc vào thực tế tại Việt Nam. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 1
  2. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG I : TỔNG QUAN 1.1. Khái niệm, phân loại, thành phần của nƣớc thải sinh hoạt 1.1.1. Khái niệm nước thải [5] Nước thải là nước đã qua sử dụng cho các mục đích như sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu, chế biến mà thành phần, tính chất đã bị thay đổi so với nước ban đầu. Trong nước thải có chứa các tạp chất vô cơ và hữu cơ thường tồn tại dưới dạng không hòa tan, keo, hòa tan, lơ lửng và các vi sinh vật. Nếu các thành phần này có hàm lượng cao sẽ gây hại cho môi trường sống và con người. 1.1.2. Phân loại nước thải [7] Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn biện pháp hoặc công nghệ xử lý. Theo cách phân loại này ta có các loại nước thải sau: - Nước thải sinh hoạt: Là nước thải phát sinh trong quá trình sinh hoạt hàng ngày của con người như từ các hộ gia đình, các khu dân cư, khu thương mại, các cơ quan, trường học Do đó nước thải loại này thành phần rất phức tạp, lưu lượng không ổn định, phân bố không tập trung. Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là chúng có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ bị phân hủy (hydratcacbon, protein, các chất béo), các chất vô cơ dinh dưỡng (phosphat, nitơ), các vi sinh vật (cả các vi sinh vật gây bệnh). Tùy từng vùng từng nơi mà hàm lượng các chất gây ô nhiễm là khác nhau vì nó phụ thuộc vào điều kiện sống của vùng, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và các công trình tiếp nhận nước thải. Ở nước ta lượng nước thải phát sinh trung bình trên đầu người trong một ngày là 100-150lít. Tính cả cho sản xuất là 250 lit/người/ngày, ở các nước phát triển có thể lên tới 400 lit/người/ngày. -Nước thải công nghiệp: Được thải ra từ các cơ sở công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ, thủ công nghiệp, giao thông vận tải Nước thải loại này không có đặc điểm chung về thành phần mà phụ thuộc vào quy trình công nghệ của từng loại sản phẩm sản xuất. Nước thải từ Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 2
  3. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng ngành chế biến thực phẩm như nhà máy chế biến thủy sản, nhà máy bia, lò giết mổ thì hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy cao. Ngược lại nước thải các ngành kim khí, hóa chất, khoáng sản như nhà máy sản xuất ắc quy, luyện thép thì hàm lượng các chất hữu cơ ít mà chủ yếu là hàm lượng kim loại nặng, sun phua, axit, kiềm cao. Đặc điểm chung của nước thải công nghiệp là lưu lượng khá ổn định, tập trung và dễ thu gom để xử lý. Nước thải loại này có độc tính cao, nếu không xử lý sẽ gây hại lớn cho môi trường. -Nước thải nông nghiệp: có nguồn gốc từ việc sản xuất nông nghiệp. Thành phần chủ yếu của nước thải nông nghiệp là các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ các loại thuốc trừ sâu, phân bón hóa học, chất thải từ vật nuôi, thức ăn thừa của vật nuôi. -Nước thải bệnh viện: Có nguồn gốc từ việc khám chữa bệnh tại các bệnh viện, trung tâm y tế, phòng khám, chứa nhiều vi trùng gây bệnh và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Tùy theo các khoa khác nhau mà chất nhiễm bẩn khác nhau về đặc tính cũng như mức độ độc hại. -Nước thải đô thị: Gồm nước mưa, nước thải sinh hoạt từ các gia đình, trường học, cơ quan, khu vui chơi và nước sản xuất lẫn vào. Trong đó, tỷ lệ các loại nước như sau: + Nước thải sinh hoạt khoảng 50-60 % + Nước mưa thấm qua đất khoảng 10-14% + Nước sản xuất khoảng 30-36% 1.1.3. Thành phần của nước thải sinh hoạt [4], [5] Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật. Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạng các virut và vi khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn hữu ích, có tác dụng phân hủy các chất thải. 1.1.3.1. Thành phần vô cơ. -H2S hình thành do quá trình khử của muối sunfat (quá trình vi sinh yếm khí), phân huỷ axit amin có chứa lưu huỳnh, tạo nên mùi khó chịu và là nguồn Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 3
  4. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng gốc của sự ăn mòn. + -Amoni (NH4 ): là một chất tạo ra sự ô nhiễm do thúc đẩy qúa trình phú dưỡng của nước, là nguồn dinh dưỡng cho phép một số vi khuẩn sinh trưởng trong mạng ống dẫn. Nếu pH cao amoni ở dạng amoniac gây mùi khó chịu. -Kim loại nặng: Cd, Cr, Pb, Hg, As đều có độc tính cao đối với người và động vật, đa số những chất này xâm nhập vào nguồn nước do rửa trôi, vật thải Chúng bị hấp phụ bởi các chất huyền phù có mặt trong nước tự nhiên. - -Nitrat (NO3 ): là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ chứa nitơ có trong chất thải của người, động vật, thực vật. Bản thân nitrat không phải là chất có độc tính nhưng ở trong cơ thể nó bị chuyển - hoá thành nitrit (NO2 ) rồi kết hợp với một số chất khác tạo thành các hợp chất nitrozo là các chất có khả năng gây ung thư, gây bệnh thiếu máu đặc biệt đối với trẻ em. 1.1.3.2. Thành phần hữu cơ. -Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: hydratcacbon, protein, chất béo, lignin, pectin có từ tế bào và các tổ chức của động vật, thực vật. Nước thải khu dân cư có khoảng 25 50% hydratcacbon, 40 60% protein, 10% chất béo. Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm lượng oxy hoà tan trong nước, dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt. -Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: hợp chất hữu cơ vòng thơm, hợp chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất clo hữu cơ, thuốc trừ sâu, các dạng polyme, polyancol Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với sinh vật và con người, khó bị phân hủy do tác nhân sinh học bình thường, tồn tại lâu dài, tích lũy, gây mất mỹ quan, gây độc cho môi trường, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống. 1.1.3.3. Vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt. Vi sinh vật có trong nước thải sinh hoạt chiếm đa số về loài và số cá thể trong tập đoàn sinh vật của nước thải. Chủ yếu là vi khuẩn, virut, nguyên sinh động vật, trứng giun sán, tảo, rêu Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 4
  5. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Bảng 1.1. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp của Apha(GTZ, 1989) Các chất Mức ô nhiễm (mg/l) Nặng Trung bình Thấp Tổng chất rắn - TS 1000 500 200 Chất rắn hòa tan - DS 700 350 120 Chất rắn không tan 300 150 8 Tổng chất rắn lơ lửng - 600 350 120 SS Chất rắn có thể lắng 12 8 4 BOD5 300 200 100 Oxy hòa tan –DO 0 0 0 Tổng Nitơ- TN 85 50 25 N- hữu cơ 35 20 10 NH3 50 30 15 - NO2 0.1 0.05 0 - NO3 0.4 0.2 - Tổng phospho (mg/l)-TP - 8 0 Clorua 175 100 0.1 Độ kiềm (mg CaCO 3/l) 200 100 15 Chất béo 40 20 50 1.2. Một số thông số đặc trƣng đánh giá chất lƣợng nƣớc thải. [5] ,[6], [1] Đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm nước cần đựa trên một số thông số cơ bản để so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần nước thải. Nước thải bao gồm nước và tập hợp các yếu tố vật lý, hóa học, sinh học. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 5
  6. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Vì vậy xem xét và đánh giá độ ô nhiễm của nước chính là xem xét và đánh giá bản chất và nồng độ các chất chứa trong nước. Các chỉ tiêu thường dùng là: 1.2.1. Chỉ tiêu cảm quan 1.2.1.1. Màu sắc Nước sạch không màu. Khi nước bị nhiễm bẩn sẽ có màu đặc trưng. Màu cuả nước được phân làm hai dạng: Màu thực do các chất hòa tan hoặc các hạt keo và màu biểu kiến là do các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu. Nguyên nhân xuất hiện màu do các chất hữu cơ trong xác động thực vật phân rã tạo thành, hoặc nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hòa tan. Đối với nước thải công nghiệp, tùy thuộc vào bản chất từng loại nước thải khác nhau sẽ cho màu sắc khác nhau. 1.2.1.2. Độ đục Nước sạch thường trong suốt. Nước đục là do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của sinh vật tự dưỡng trong nước, làm giảm thẩm mỹ và chất lượng nước khi sử dụng. Độ đục càng lớn thì độ nhiễm bẩn càng cao. Đơn vị chuẩn của độ đục là sự cản quang do 1mg SiO2 hòa tan trong 1 lít nước cất gây ra (ký hiệu FTU hoặc NTU) 1.2.1.3. Mùi Nước tự nhiên không có mùi. Mùi của nước chủ yếu là do sự phân hủy của các hợp chất hữu cơ mà trong thành phần có các nguyên tố nitơ, phốt pho, lưu huỳnh. Ví dụ như nước có mùi khai là do các amin (R3N, R2NH, RNH2 ) và photphin (PH3), mùi hôi thối là do H2S, các hợp chất Indol, Scattol (phân hủy từ aminoaxit) Có thể xác định mùi của nước theo phương pháp sau: Mẫu nước đưa vào bình đậy kín nắp, lắc khoảng 10s – 20s rồi mở nắp, ngửi mùi rồi đánh giá không mùi, mùi nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng. Lưu ý, không để dòng hơi đi thẳng vào mũi. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 6
  7. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1.2.2. Chỉ tiêu hóa lý 1.2.2.1. Chỉ số pH Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hòa hay không và tính lượng hóa chất cần thiết trong quá trình đông tụ, keo tụ và khử khuẩn Độ pH của nước được đặc trưng bởi nồng độ ion H+ có trong nước. Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH. pH = 7: Nước trung tính. pH > 7: Nước mang tính kiềm. pH < 7: Nước mang tính axit. Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi các quá trình hòa tan hoặc keo tụ, làm tăng hay giảm vận tốc của các phản ứng hóa sinh xảy ra trong nước. Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo những phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học hoạt động ở pH nằm trong giới hạn từ 6.5 - 9.0. Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phất triển thường có pH từ 7 – 8. Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng sử dụng phèn nhôm. 1.2.2.2. Nhiệt độ , . Nhiệt độ của nước thay đổi theo mùa, theo các thời điểm trong ngày. Ở nước ta, nước bề mặt có khoảng dao động từ 14.3oC – 33.5oC, nhiệt độ nước Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 7
  8. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng ngầm ít biến đổi hơn: từ 24oC – 27oC. 1.2.2.3. Hàm lượng oxy hòa tan DO ( Dissolved Oxygen ). Hàm lượng oxi hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước thải vì oxi không thể thiếu được với các quá trình sống. Oxi duy trì quá trình trao đổi chất sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước có nguồn gốc từ không khí hay từ quá trình quang hợp của sinh vật thủy sinh. Bình thường oxy hòa tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/l, chiếm 70% – 85% khi oxy bão hòa. Mức oxy hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của giới thuỷ sinh và vào các hoạt động hóa sinh, hóa học, vật lý của nước Các nguồn nước mặt do có bề mặt tiếp xúc với không khí nên thường có hàm lượng DO cao. Quá trình quang hợp và hô hấp của các loài thủy sinh cũng làm thay đổi hàm lượng DO có mặt trong nước. Việc theo dõi thường xuyên hàm lượng oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải. Mặt khác lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa. Có hai phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương pháp điện cực oxy. 1.2.2.4. Hàm lượng các chất rắn + Các chất vô cơ là dạng các muối hòa tan hoặc không tan như đất đá ở dạng huyền phù lơ lửng. + Các chất hữu cơ như xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động thực vật phù du các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp. -Tổng chất rắn (TS): được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lít mẫu nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 1030C cho đến khối lượng không đổi. Đơn vị tính bằng mg/l hoặc g/l. -Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS): được xác định bằng trọng lượng Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 8
  9. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh, khi lọc 1l mẫu nước qua phễu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103-1050C tới khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/l hay g/l. -Chất rắn hòa tan (DS): Là hiệu số của tổng chất rắn(TS) với chất rắn lơ lửng(SS): DS=TS-SS Đơn vị tính bằng mg/l hoặc g/l -Chất rắn bay hơi (VS): là trọng lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù TSS ở 5500C trong một khoảng thời gian xác định. Thời gian này phụ thuộc vào loại mẫu nước (nước cống, nước thải hoặc bùn). Đơn vị tính là mg/l hoặc phần trăm (%) của SS hay TS -Chất rắn có thể lắng: là số ml phần chất rắn của 1 lít mẫu nước đã lắng xuống đáy phễu sau một khoảng thời gian (thường là 1 giờ) Đơn vị tính là ml/l 1.2.3. Chỉ tiêu hóa sinh 1.2.3.1. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand). Nhu cầu oxy sinh hóa BOD là lượng oxy cần thiết cho việc oxi hóa các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật (sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học). Đơn vị tính theo mgO2/l. Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước. BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước càng lớn. BOD thấp thì ngược lại. +Cơ chế của quá trình. Chất hữu cơ + O2 + VSV —> CO2 + H2O + Tế bào mới + sinh khối cơ, các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng như một số chất có độc tính ở trong nước. Bình thường 70% nhu cầu oxi được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21. Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ vì tốn quá nhiều thời gian. Do đó, người ta xác định lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong vòng 5 ngày ở 0 20 20 C là BOD5 . Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 9
  10. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1.2.3.2. Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand). Chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên. COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước. COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa học. Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cả lượng chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng vi sinh vật. Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp crommat: oxi hóa các hợp chất hữu cơ bằng đicromat trong dung dịch H2SO4 đặc có mặt chất xúc tác Ag2SO4. Ag2SO4 2- + 3+ Chất hữu cơ + Cr2O7 + H CO2 + H2O + Cr 2- + 3+ 6e + Cr2O7 + 14H 2Cr + 7H2O + CO2 2- Lượng Cr2O7 dư có thể được xác định bằng phương pháp trắc quang hoặc bằng phương pháp chuẩn độ bởi dung dịch muối Mohr 2- Theo phương pháp chuẩn độ lượng Cr2O7 dư được chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh - Fe(NH4)2(SO4)2 - FAS với chất chỉ thị là dung dịch Ferroin. Điểm tương đương được xác định khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang nâu đỏ. 2+ 2_ + 3+ 3+ 6Fe + Cr2O7 + 14H 6Fe + 2Cr + 7H2O 1.2.3.3. Tổng hàm lượng nitơ Trong nước hợp chất chứa nitơ thường tồn tại ở các dạng: Nitơ hữu cơ, - - amoniac (NH3), nitrit (NO2 ), nitrat (NO3 ) và nitơ tự do (N2) Các dạng này là các khâu trong chuỗi phân hủy hợp chất chứa nitơ hữu cơ, chủ yếu là protein và hợp phần của protein. Mối quan hệ giữa BOD5 với nitơ và phospho có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành và khả năng oxy hóa của bùn hoạt tính. Vì vậy, trong xử lý nước thải cùng với các chỉ số khác, người ta cần xác định chỉ số tổng nitơ. Tổng Nitơ là tổng các hàm lượng Nitơ hữu cơ, ammoniac, nitrit, nitrat. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 10
  11. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hàm lượng nitơ hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kendal. Tổng Nitơ Kendal là tổng nitơ hữu cơ và nitơ ammoniac. Chỉ tiêu ammoniac thường được xác định bằng phương pháp so màu hoặc chuẩn độ, còn nitrit và nitrat được xác định bằng phương pháp so màu. Chỉ tiêu hàm lượng nitơ trong nước là thông số để xác định khả năng có thể xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học và cũng được xem như là chất chỉ thị tình trạng ô nhiễm của nước. Ở điều kiện hiếu khí sẽ xảy ra quá trình oxy hóa theo trình tự sau: Oxy hoá Nitrosomonas Nitrobacter - - Protein NH3 NO2 NO3 + Nước chứa hầu hết các hợp chất nitơ hữu cơ, amoniac hoặc NH4 là nước - mới bị ô nhiễm. Trong nước chủ yếu là nitrit (NO2 ), đây là nước đã bị ô nhiễm - trong thời gian dài. Nước có chứa hợp chất nitơ chủ yếu là nitrat (NO3 ), chứng tỏ quá trình phân hủy đã kết thúc. 1.2.3.4.Tổng hàm lượng phospho - 2- 3- Phospho tồn tại trong nước dưới dạng H2PO4 , HPO4 , PO4 , polypho sphat (Na3(PO3)6 ) và phospho hữu cơ. Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước nhưng hàm lượng phospho lớn gây ô nhiễm môi trường nước và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các thủy vực. Hàm lượng phospho trong nước thải cao làm cho các loại tảo, các loại thực vật lớn phát triển gây ách tắc đường ống, dòng chảy. Đặc biệt các loại tảo bùng phát làm cho nước chuyển màu, có thể màu trắng, đỏ, xanh, nâu. Sau đó tảo tự phân hủy, thối rữa làm nước bị ô nhiễm, thiếu oxy hòa tan trầm trọng dẫn đến các sinh vật bị chết. Trong nước thải, người ta thường xác định tổng hàm lượng phospho để xác định chỉ số BOD5: N: P với mục đích chọn phương pháp xử lý thích hợp. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 11
  12. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Ngoài ra, cũng có thể xác lập tỉ số giữa P và N để đánh giá mức độ các chất dinh dưỡng trong nước. 1.2.3.5. Các chỉ tiêu vi sinh Trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện nhiễm nhiều vi sinh vật. Trong đó có nhiều loại vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là các bệnh về tiêu hóa. Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu hiện bằng nồng độ của vi khuẩn chỉ thị, đó là những vi khuẩn không gây bệnh, về nguyên tắc thì đó là nhóm trực khuẩn. Thông số biểu thị được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số Ecoli. E-coli là loại vi khuẩn đặc trưng cho sự nhiễm trùng nước. Chỉ số E-coli chính là số lượng vi khuẩn này có trong 100 ml nước. Ước tính mỗi ngày mỗi người bài tiết khoảng 2.1011 E-coli. Theo tiêu chuẩn WHO nguồn nước cấp cho sinh hoạt có chỉ số E-coli ≤ 10 E-coli/100 ml nước, ở Việt Nam chỉ số này là 20 E-coli/100ml nước. 1.3. Xử lý nƣớc thải. [5], [6] ,[1] Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất gây ô nhiễm ra khỏi nước thải. Khi đạt được những chỉ tiêu, yêu cầu cho từng loại nước thì có thể đổ vào nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng lại. Để đạt được mục đích trên người ta thường dựa vào đặc điểm của các loại tạp chất để chọn phương pháp xử lý thích hợp. Việc phân loại các phương pháp xử lý nước thải chủ yếu dựa vào bản chất của phương pháp xử lý đó. 1.3.1. Quy trình xử lý nước thải Để xử lý nước thải đạt hiệu quả, việc xác định đúng thành phần, nguồn phát sinh là hết sức quan trọng. Bên cạnh đó, lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp cũng đòi hỏi phải tính toán thật kỹ và phụ thuộc vào các điều kiện kinh tế - xã hội, yếu tố địa hình, khí hậu, thủy văn Xử lý bậc Xử lý Xử lý Nước thải Nước thải I bậc II bậc III đã xử lý Xử lý bậc I (Xử lý sơ bộ): Đây là công đoạn loại bỏ phần lớn tạp chất thô, Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 12
  13. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng cứng, vật nổi, vật nặng, dầu mỡ để bảo vệ bơm, đường ống, thiết bị xử lý tiếp theo và đảm bảo cho việc xử lý đạt hiệu quả hơn. Trong giai đoạn này, xử lý bậc I nhằm loại bỏ rác, lắng cát đá, điều hòa nước thải, trung hòa, tuyển nổi. Xử lý bậc II (Xử lý cơ bản): Công đoạn này ứng dụng các phương pháp xử lý nước thải chính như phương pháp sinh học, phương pháp hóa học, phương pháp cơ học hoặc kết hợp nhiều phương pháp. Nhiệm vụ chính của công đoạn này là tách các tạp chất trong nước thải ra khỏi dòng thải, ổn định lưu lượng và thành phần nước. Xử lý bậc III (Xử lý bổ sung hay xử lý tăng cường): Công đoạn này gồm khử khuẩn đảm bảo cho dòng nước đổ vào thủy vực không còn vi sinh vật gây bệnh. Tác nhân dùng khử khuẩn là các hợp chất của clo, ozon, tia cực tím. Ở nước ta, hiện nay phương pháp khử khuẩn dùng clo dạng khí, lỏng, hipoclorit là thông dụng hơn cả. Ngoài ra có thể khử mùi, màu bằng các chất hấp thụ, hấp phụ thích hợp Nhìn chung, tất cả các phương pháp và các quá trình xử lý nước thải, đều dựa trên cơ sở các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. Các hệ thống xử lý nước thải là một chuỗi các công đoạn liên tục, được kết hợp lại với nhau để tạo ra công nghệ xử lý thích hợp, tùy thuộc vào tính chất nước thải, tiêu chuẩn nước thải đầu ra, mức độ cần thiết để làm sạch nước thải, lưu lượng nước thải cần xử lý, tình hình địa chất và thủy văn, điều kiện cơ sở hạ tầng và kinh phí 1.3.2. Các phƣơng pháp cơ bản xử lý nƣớc thải sinh hoạt Do thường có chứa nhiều tạp chất rắn, hàm lượng chất hữu cơ cao, ít kim loại nặng và chất độc trong công nghiệp nên nước thải sinh hoạt thường được xử lý bằng phương pháp cơ học kết hợp với sinh học. 1.3.2.1. Phương pháp cơ học Đây là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi đưa vào giai đoạn xử lý sinh học. Nước thải sinh hoạt thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như rơm, cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy giẻ, dầu mỡ nổi, cát, sỏi vụn ngoài ra còn có các loại hạt dạng huyền phù khó lắng. Để loại bỏ các tạp chất trên dùng phương pháp xử lý cơ học là thích hợp nhất. Trong phương pháp này các lực vật Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 13
  14. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng lý như trọng trường, ly tâm, lực đẩy được áp dụng để tách các chất không hòa tan ra khỏi nước thải. Đây là phương pháp tiền xử lý, với mục đích là loại bỏ tất cả các chất có thể làm tắc ống dẫn, tắc bơm, bào mòn hệ thống. Do đó khâu này đóng vai trò quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho toàn hệ thống. Phương pháp này thường được dùng các biện pháp thủy cơ như: song chắn rác, lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều hòa, bể khuấy trộn, bể tuyển nổi, bể lắng, lọc, hòa tan khí, bay hơi và tách khí Mỗi công trình được áp dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể. Hình 1.1. Các phương pháp xử lý cơ học Các công trình được ứng dụng xử lý cơ học thể hiện qua bảng sau: Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 14
  15. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Bảng 1.2. Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải (Metcalf & Eddy, 1991) Công trình Áp dụng Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng. Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn, đồng nhất. Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải lượng BOD, SS Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, giữ cặn ở trạng thái lơ lửng. Tạo bông Giúp cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn để có thể tách ra bằng lắng trọng lực. Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học. Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học. Màng lọc Tương tự như quá trình lọc. Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định. Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí. Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ từ nước thải. Các công trình xử lý cơ học có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng, dễ quản lý, kinh phí đầu tư xây dựng và vận hành thấp, các thiết bị, vật liệu khá thông dụng và dễ kiếm, hiệu suất xử lý sơ bộ tốt, đảm bảo cho quá trình xử lý tiếp theo được hiệu quả. Tuy nhiên chúng cũng có những nhược điểm như chỉ có hiệu quả xử lý với những chất khó tan, công trình cần diện tích lớn và khá cồng kềnh. 1.3.2.2. Phương pháp sinh học  Nguyên tắc: Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của động thực vật và vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước .  Điều kiện nƣớc thải đƣa vào xử lý sinh học: Các loại nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải một số ngành công nghiệp có chứa những chất hữu cơ hòa tan gồm hidratcacbon, protein và Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 15
  16. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng các hợp chất chứa nitơ phân hủy từ protein, các dạng chất béo, cùng một số chất vô cơ như H2S, các sulphua, amoniac và các hợp chất chứa nitơ khác có thể đưa vào xử lý bằng phương pháp sinh học. Xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các tạp chất hữu cơ có trong nước thải. Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô cùng quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của các quần thể vi sinh vật. Để cho quá trình xử lý sinh học xảy ra thuận lợi thì nước thải cần được xử lý sơ bộ để đạt những yêu cầu sau: -Hàm lượng các chất độc nhỏ, không chứa hoặc chứa rất ít các kim loại nặng có thể gây chết hoặc ức chế sự phát triển của các hệ vi sinh vật trong nước thải. -Trong nước thải cần bảo đảm tỷ lệ BOD:N:P 100:5:1 là tỷ lệ chất dinh dưỡng thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật. -Nước thải đưa vào xử lý sinh học có hai thông số đặc trưng là COD và BOD. Nước thải có COD/BOD 2 hoặc BOD/COD 0.5 là khá phù hợp với việc xử lý sinh học. Khi giá trị COD hoặc BOD lớn thì cần phải qua xử lý sinh học kỵ khí. Vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, xây dựng tế bào, sinh trưởng và phát triển nên sinh khối tăng lên đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy trong xử lý sinh học người ta thường phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ. Đối với các chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử các hợp chất sunfit, muối amoni nitrat – tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ 2- là CO2, H2O, N2, SO4  Các giai đoạn sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật: Quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trải qua 4 giai đoạn và có thể mô tả như dưới đồ thị sau: Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 16
  17. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng X D E mg/l F C B A t Hình 1.2. Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật. Giai đoạn làm quen(AB): Đây là thời gian tính từ khi các vi sinh vật được đưa vào môi trường cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Trong pha này vi khuẩn phải thích nghi với môi trường mới, chúng tổng hợp mạnh mẽ ADN và các enzim chuẩn bị cho sự phân bào. Giai đoạn tăng trưởng (BC): Các vi khuẩn phân đôi theo thời gian, sau một thời gian số lượng tế bào tăng lên theo hàm lũy thừa, tốc độ sinh trưởng tính theo % là không đổi. Quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ nhất. Giai đoạn chậm dần (CD): Chất dinh dưỡng trong môi trường cạn dần cùng với sự biến mất một hay vài thành phần cần thiết cho sự sinh trưởng của vi khuẩn hoặc do môi trường tích tụ một số chất gây ức chế cho sự phát triển của vi sinh vật. Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật giảm dần Giai đoạn ổn định (DE): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này do: + Các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật đã bị giảm mạnh + Số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi Giai đoạn tự hủy (EF): Giai đoạn này các chất hữu cơ đã cạn kiệt nên mật độ tế bào giảm do các tế bào già bị chết (ở đây diễn ra sự phân hủy nội bào) và tỉ lệ chết cứ tăng dần lên dẫn tới sự tạo ra lớp mùn gồm xác các vi sinh vật.  Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phát triển của vi sinh vật: - Các kim loại nặng: Các kim loại nặng có trong nước thải làm ảnh hưởng Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 17
  18. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng đến khả năng xử lý của vi sinh vật. Các kim loại ở dạng vết ảnh hưởng tốt tới sự sinh trưởng của vi sinh vật. Ở nồng độ cao làm chết hoặc gây ức chế đến sự phát triển của vi sinh vật. - - - 2- - Các anion: Như CN , F , NO3 , Cr2O7 trong nước thải sẽ tạo phức với các enzim do vi sinh vật tiết ra làm ngăn cản quá trình lấy chất dinh dưỡng của chúng hoặc các tạp chất hữu cơ độc hại trong nước sẽ phá hủy tế bào của các vi sinh vật gây chết vi sinh vật. - Các yếu tố khác :  Độ pH từ 6,5 đến 8,5 là tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật.  Nhiệt độ nằm trong khoảng từ 6oC đến 37oC là phù hợp. Đối với quá trình kị khí thì nhiệt độ không quá 50oC.  Nồng độ các muối vô cơ: Như các muối sunphat, clorua, amôni, cacbonat cần khống chế sao cho hàm lượng nhỏ hơn 10g/l.  Quá trình phân hủy hiếu khí: Dựa trên hoạt động của vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong nước thải. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp ôxi liên tục và nhiệt độ trong khoảng 20-40oC. Theo Erkenfelder w.w và Connon DJ (1961) thì quá trình phân hủy hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Oxy hóa các hợp chất hữu cơ Phản ứng oxy hóa khử giữa các hợp chất hữu cơ với oxy có thể biểu diễn như sau: enzim CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H Các hợp chất hidratcacbon bị phân hủy hiếu khí chủ yếu theo phương trình này. Giai đoạn 2: Tổng hợp xây dựng tế bào. enzim CxHyOz + O2 CO2 + H2O + tế bào vi khuẩn + C5H7NO2 - ∆H Đây là phương trình sơ giản tóm tắt quá trình sinh tổng hợp tạo thành tế bào vi sinh vật . Trong đó C5H7NO2 là chất nguyên sinh trong tế bào sinh vật. Giai đoạn 3: Tự oxy hóa chất liệu tế bào(tự phân hủy) Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 18
  19. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Quá trình phân hủy các chất có trong tế bào sống dưới tác dụng của enzim. enzim C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 ∆H Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn.  Quá trình phân hủy kị khí: Khi nước thải có chỉ số BOD cao (BOD 10-30 g/l) thì ta không thể xử lý bằng phương pháp hiếu khí ngay mà phải xử lý bằng phương pháp kị khí trước để giảm bớt BOD của nước thải. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thể vi sinh vật (chủ yếu là vi khẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2 trong đó có tới 65% là CH4.Vì vậyquá trình này còn gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật ở đây được gọi chung là các vi sinh vật metan. Các vi sinh vật metan sống kị khí hội sinh và là tác nhân phân hủy các chất hữu cơ như protein, chất béo, hidratcacbon (cả xenlulozo và hemixenlulozo ) thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp qua 3 giai đoạn sau: Pha phân hủy Các chất hữu cơ Các hợp chất dễ tan trong nước Pha axit Các axit Pha kiềm hữu cơ, axit béo, rượu CH4 + CO2 + N2 + H2 Sự tham gia của VSV trong 3 quá trình trên được thể hiện qua hình sau: Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 19
  20. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hình 1.3. Quá trình phân hủy kị khí  Các kĩ thuật xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học Từ các đặc điểm của vi sinh vật đã được tìm hiểu ở trên, hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều mô hình cũng như phương pháp ứng dụng vi sinh vật trong việc xử lý nước và đã đạt được hiệu quả cao trong thực tế. Có thể phân loại các quá trình xử lý nước bởi bảng sau: Bảng 1.3. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải Hiếu khí Kị khí Nhân tạo Aerotank Metan Lọc sinh học UASB Đĩa quay sinh học Lọc kị khí Oxyten Mương oxy hóa Tự nhiên Ao sinh học hiếu khí Ao sinh học kị khí Cánh đồng tưới Phương pháp sinh học có ưu điểm như nguyên liệu dễ kiếm và gần như có Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 20
  21. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng sẵn trong tự nhiên, thân thiện với môi trường, tạo ra một số sản phẩm có ích để sử dụng trong công nghiệp và sinh hoạt (biogas, ethanol ). Sản phẩm cuối cùng thường không gây ô nhiễm thứ cấp, chi phí xử lý thấp. Bên cạnh đó có nhược điểm là thời gian xử lý lâu và hệ thống phải hoạt động liên tục, quá trình xử lý chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, pH, DO, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc hại khác, phương pháp này đòi hỏi diện tích khá lớn để xây dựng công trình. 1.4. Xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng cách đồng lọc [5], [8], [9] 1.4.1. Khái niệm và điều kiện áp dụng Trong môi trường tự nhiên, các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra khi đất, nước, sinh vật và không khí tác động qua lại với nhau. Lợi dụng các quá trình này, người ta thiết kế các hệ thống tự nhiên để xử lý nước thải. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống  Nguyên tắc hoạt động: Dựa theo cơ chế xử lý nước thải trong đất. Khi tưới nước thải lên mặt đất, nước thải sẽ thấm vào lòng đất. Sau quá trình lọc qua đất, các hạt keo và chất lơ lửng sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng, sau đó sẽ tạo ra lớp màng sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ có trong đất, ngoài ra còn có thể giữ lại một hàm lượng các chất kim loại nặng như Hg, Cu, Cd Nước khi qua lớp đất lọc trở thành nước sạch bổ sung cho nước ngầm hoặc là qua quá trình chảy tràn trên bề mặt một khoảng cách nhất định nước cũng được làm sạch và sau đó bổ sung cho ng.uồn nước mặt  Điều kiện áp dụng: +Đối với nguồn nước thải -Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là N:P:K = 5:1:2 để cung cấp chất dinh dưỡng cho sinh vật phát triển. -Khi dùng cánh đồng lọc để xử lí nước thải cần phải có bước tiền xử lí Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 21
  22. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng nhằm khống chế pH của nước thải trong khoảng 6,5-9 để không làm hại sinh vật. -Nếu nước thải có SAR cao phải tìm cách loại bỏ Natri để khống chế SAR không lớn hơn 8-10. +Đối với mặt bằng xây dựng -Nguyên tắc xây dựng cánh đồng lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm mương chính, máng phân phối hoặc hệ thống ống, vòi tưới trong các ô. -Cánh đồng lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách xa khu dân cư về cuối hướng gió. Khoảng cách xa tùy công suất của công trình (lượng nước thải trong một ngày đêm- m3/ngày) mà lựa chọn . -Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát. Không nên xây dựng ở những vùng đất sét (cũng có thể được ở nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp) -Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha. Chiều dài của ô nên lấy khoảng 300 – 450m, chiều rộng không quá 100-200m lấy căn cứ vào địa hình. Nước sau khi thấm qua đất được thu về hệ thống tiêu nước là các ống ngầm đặt dưới các ô với độ sâu 1.2-2m và các mương hở bao quanh công trình. 1.4.2. Phân loại Tùy theo tốc độ di chuyển, đường đi của nước thải trong hệ thống người ta chia cánh đồng lọc ra làm 3 loại:  Cánh đồng lọc chậm (SR) Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật ở lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần. Các cơ chế xử lý diễn ra khi nước thải di chuyển trong đất: một phần nước thải có thể đi vào nước ngầm, một phần sử dụng bởi thực vật, một phần bốc hơi thông qua quá trình bốc hơi nước và hô hấp của thực vật. Việc chảy tràn ra khỏi hệ thống được khống chế hoàn toàn nếu có thiết kế chính xác. Mực thủy cấp phải thấp hơn mặt đất 0,6 - 1,0m để tránh vấn đề ô nhiễm Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 22
  23. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng nước ngầm. Độ dốc của cánh đồng có trồng trọt không lớn hơn 20%, của cánh đồng không trồng trọt và sườn đồi không lớn hơn 40%. Khả năng khử BOD5, SS và coliform trong khoảng 99%. Nitơ bị hấp thu bởi thảm thực vật và nếu các thực vật này được thu hoạch và chuyển đi nơi khác thì hiệu suất có thể đạt đến 90%. Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5 - 10 cm/tuần tùy theo loại đất (đất á sét – đất pha cát) và thực vật. Trong trường hợp cây trồng được sử dụng làm thực phẩm cho con người nên khử trùng nước thải trước khi đưa vào hệ thống hoặc ngừng tưới nước thải 1 tuần trước khi thu hoạch để bảo đảm an toàn cho sản phẩm. Đối với cánh đồng lọc chậm do lưu lượng nước thải áp dụng cho hệ thống thấp nên các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn sẽ bị giữ lại ngay trên bề mặt đất, các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ và vi khuẩn bị giữ lại ở vài centimet đất mặt. Các chất hòa tan trong nước thải có thể bị pha loãng do nước mưa, các quá trình chuyển hóa hóa học và sinh học có thể loại bỏ được các chất này. Tuy nhiên ở những vùng khô hạn có tốc độ bốc hơi nước cao, các chất này có thể bị tích tụ lại (ví dụ các muối khoáng). Ta có thể dùng 5 ngày cho việc tưới tiêu và 7 ngày đất nghỉ để quá trình phân hủy các chất rắn lơ lửng xảy ra hồi phục khả năng tưới tiêu của đất.  Cánh đồng lọc nhanh (RI) Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn. Các điều kiện địa lý như độ thấm lọc của đất, mực thủy cấp rất quan trọng đối với việc ứng dụng phương pháp này. Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các ống thu nước đặt ngầm trong đất hoặc các giếng khoan. Mục tiêu của phương pháp xử lý này là: -Nạp lại nước cho các túi nước ngầm, hoặc nước mặt -Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trử nước thải lại để sử dụng cho các vụ mùa Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 23
  24. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Phương pháp này giúp xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập mặn của nước biển vào các túi nước ngầm. Tuy nhiên các dạng đạm hữu cơ có thể chuyển hóa thành đạm nitrát và đi vào nước ngầm, nếu vượt quá tiêu chuẩn 10mg/l khi sử dụng chúng làm nước sinh hoạt sẽ gây bệnh methemoglobinenia ở trẻ em. nếu khu vực xử lý nằm trong tình trạng yếm khí H2S sẽ sinh ra làm nước ngầm có mùi hôi. Hiệu suất xử lý SS, BOD5, coliform của hệ thống gần như triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70 - 95%. Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế là lưu lượng nạp nước thải 10 - 250 cm/tuần. Thời gian nạp kéo dài 0,5 - 3 ngày sau đó cho đất nghỉ 1 - 5 ngày. Độ sâu của mực nước ngầm từ 2 -3 m. Độ dốc thường nhỏ hơn 5%.  Cánh đồng chảy tràn (OF) Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng sau đó tập trung lại trong các kênh thu nước. Mục đích: Xử lý nước thải, tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh. Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60%. Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế: Đất ít thấm nước sét hoặc sét pha cát, lưu lượng nạp nước thải thô là 10 cm/tuần, lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp I là 15 - 20 cm/tuần, lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp II là 25 - 40 cm/tuần. Độ sâu của mực nước ngầm không cần thiết. Độ dốc khoảng 2 - 4%, chiều dài đường đi của nước thải không nhỏ hơn 36 m. Thời gian nạp kéo dài 6 - 8 giờ sau đó cho đất nghỉ 16 -18 giờ, vận hành 5 - 6 ngày/tuần. 1.4.3. Các cơ chế xử lý nước thải trong cánh đồng lọc  Các cơ chế lý học: Khi nước thải ngấm qua các lổ rỗng của đất, các chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại do quá trình lọc. Độ dày của tầng đất diễn ra quá trình lọc biến thiên theo Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 24
  25. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng kích thước của các chất rắn lơ lửng, cấu trúc đất và vận tốc của nước thải. Lưu lượng nước thải càng cao, các hạt đất càng lớn thì bề dày của tầng đất diễn ra quá trình lọc càng lớn. Đối với cánh đồng lọc chậm do lưu lượng nước thải áp dụng cho hệ thống thấp nên các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn sẽ bị giữ lại ngay trên bề mặt đất, các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ và vi khuẩn bị giữ lại ở vài centimet đất mặt. Các chất hòa tan trong nước thải có thể bị pha loãng do nước mưa, các quá trình chuyển hóa hóa học và sinh học có thể loại bỏ được các chất này. Tuy nhiên ở những vùng khô hạn có tốc độ bốc hơi nước cao, các chất này có thể bị tích tụ lại (ví dụ các muối khoáng). Một điều khác cần chú ý là nếu hàm lượng chất lơ lửng quá cao nó sẽ lắp đầy các lổ rỗng của đất làm giảm khả năng thấm lọc của đất, cũng như làm nghẹt các hệ thống tưới. Trong trường hợp này ta nên cho cánh đồng lọc "nghỉ" một thời gian để các quá trình tự nhiên phân hủy các chất rắn lơ lửng tích tụ này, phục hồi lại khả năng thấm lọc của đất.  Các cơ chế hóa học: Hấp phụ và kết tủa là hai cơ chế xử lý hóa học quan trọng nhất trong quá trình. Quá trình trao đổi cation chịu ảnh hưởng bởi khả năng trao đổi cation của đất (CEC), thường khả năng trao đổi cation của đất biến thiên từ 2-60meq/100g. Hầu hết các loại đất có CEC nằm trong khoảng 10 - 30. Quá trình trao đổi cation quan trọng trong việc khử nitogen của amonium. Phospho được khử bằng cách tạo thành các dạng không hoặc ít hòa tan. Ở các vùng khô hạn khó tránh khỏi việc tích tụ của các ion Natri làm phá hủy cấu trúc đất và giảm khả năng thấm lọc của đất. Để đánh giá mức độ nguy hại của quá trình này người ta thường dùng tỉ lệ hấp phụ natri (SAR) Công thức tính toán tỷ lệ hấp phụ natri là: SAR = [Na+] / {([Ca2+] + [Mg2+]) / 2}1\2 Trong đó Na, Ca, Mg là nồng độ các cation tương ứng có trong nước thải được tính bằng meq/l Khi dùng cánh đồng lọc để xử lý nước thải công nghiệp cần phải có bước tiền xử lý nhằm khống chế pH của nước thải trong khoảng 6,5-9 để không Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 25
  26. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng làm hại thảm thực vật .Nếu nước thải có SAR cao phải tìm cách loại bỏ Natri để khống chế SAR không lớn hơn 8-10.  Cơ chế sinh học: Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật do ở đó có nhiều vi sinh vật. Số lượng vi khuẩn trong đất cũng biến thiên từ 1-3 tỷ/g đất. Sự đa dạng của chúng cũng giúp cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ tự nhiên hoặc nhân tạo tốt hơn. Sự hiện diện hay không của oxy trong khu vực này cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân hủy và sản phẩm cuối cùng của hệ thống. Hàm lượng oxy có trong khu vực tùy thuộc vào cấu trúc (độ rỗng) của đất . Do sự phân hủy của các vi sinh vật đất các nitrrogen, photphorus, sulfur chuyển từ dạng hữu cơ sang dạng vô cơ và phần lớn được đồng hóa bởi hệ thực vật. Các mầm bệnh, ký sinh trùng bị tiêu diệt do tồn tại bên ngoài ký chủ một thời gian dài, cạnh tranh với các vi sinh vật đất, bám trên các bộ phận của thảm thực vật, sau đó bị tiêu diệt bởi tia UV trong bức xạ mặt trời. Ngoài ra thực vật trong hệ thống cũng làm giảm chất ô nhiễm trong nước như các chất dinh dưỡng, kim loại nặng để phục vụ thực vật tồn tại và phát triển. 1.4.4. Ưu và nhược điểm 1.4.4.1 Ưu điểm Ở các nước đang phát triển, diện tích đất còn thừa thãi, giá đất còn rẻ do đó việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc được coi như là một biện pháp rẻ tiền. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc đồng thời có thể đạt được các mục tiêu: xử lý nước thải, tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để sản xuất nông nghiệp, nạp lại nước cho các túi nước ngầm, tránh xâm thực nước biển vào các túi nước ngầm. Cánh đồng lọc là nơi "chế biến" đất nghèo thành đất giàu dinh dưỡng do các chất ô nhiễm trong nước chuyển thành mùn, khoáng chất cần thiết cho đất, tốt cho cây trồng Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 26
  27. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Qua bộ rễ, phản ứng đồng hóa của thực vật có thể xử lý các chất ô nhiễm có trong nước như NO3-, NO2-, NH4+, PO43- một số kim loại nặng (hàm lượng nhỏ) Qua bộ lá của thực vật còn có thể hấp phụ được khí thải, mùi hôi và khí CO2 sinh ra từ quá trình phân hủy các chất trong nước thải làm giảm mùi hôi thối. So với các hệ thống nhân tạo thì việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần ít năng lượng hơn. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần năng lượng để vận chuyển và tưới nước thải lên đất, trong khi xử lý nước thải bằng các biện pháp nhân tạo cần năng lượng để vận chuyển, khuấy trộn, sục khí, bơm hoàn lưu nước thải và bùn Do ít sử dụng các thiết bị cơ khí, việc vận hành và bảo quản hệ thống xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc dễ dàng và ít tốn kém hơn. 1.4.4.2. Nhược điểm Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cũng có những hạn chế như cần một diện tích đất lớn nên phải ở những nơi có nhiều đất mới có thể áp dụng phương pháp này, phụ thuộc vào cấu trúc đất như các loại đất phải là đất cát, pha cát, đất mùn hoặc đất thịt thì khi áp dụng lọc nước thải mới mang lại hiệu quả cao. Một nhược điểm rất quan trọng nữa là các sản phẩm trồng cấy trên đất đó rất dễ bị người dân tẩy chay do liên quan đến chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm đặc biệt khi người vận hành không tuân theo đúng quy trình. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 27
  28. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG , PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu  Nước thải: Nguồn nước thải được lựa chọn xử lý là nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất hữu cơ trung bình tại kênh nước thải khu vực Quán Nam - Cầu vượt Dân Lập - Hải Phòng.  Mục tiêu nghiên cứu: + -Đánh giá khả năng xử lý COD, NH4 , SS, độ đục có trong nước thải trước và sau khi chảy qua mô hình cánh đồng lọc. -Xác định thời gian xử lý tối ưu và thời gian nghỉ hợp lý của đất để tăng cường khả năng xử lý của hệ thống. 2.2. Phương pháp nghiên cứu [1], [4] 2.2.1. Phương pháp khảo sát và lấy mẫu ngoài thực địa Đây là phương pháp kiểm định, đánh giá, lấy mẫu ngay ngoài hiện trường khảo sát. Phương pháp này rất quan trọng, quyết định phần lớn tính chính xác của nghiên cứu như khảo sát xem lấy mẫu tại những vị trí nào, thời gian nào, mùa nào để kết quả chính xác. Phương pháp này đòi hỏi phải có chuyên môn nghiệp vụ và kinh nghiệm lấy mẫu. Chọn địa điểm lấy mẫu phải đảm bảo đại diện được các yêu cầu xử lý đặt ra. Lấy mẫu theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN). 2.2.2. Phương pháp phân loại, hệ thống hóa lý thuyết Phân loại là sắp xếp tài liệu khoa học một cách có hệ thống chặt chẽ theo từng mặt, từng vấn đề, cùng bản chất Phân loại giúp từ chỗ có kết cấu phức tạp trong nội dung thành cái dễ nhận thấy, dễ sử dụng theo mục đích của người dùng. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 28
  29. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Hệ thống hóa là phương pháp sắp xếp tri thức theo hệ thống, giúp cho việc việc xem xét đối tượng đầy đủ và chi tiết hơn. Phân loại tài liệu và hệ thống hóa tài liệu thường phải đi liền với nhau, bổ trợ cho nhau. 2.2.3. Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu Phân tích tài liệu là phương pháp nghiên cứu các văn bản, tài liệu bằng cách phân tích chúng thành từng mặt, từng bộ phận để hiểu vấn đề một cách đầy đủ và toàn diện, từ đó chọn lọc những thông tin quan trọng cho đề tài nghiên cứu. Phương pháp tổng hợp là phương pháp liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin, từ cái lý thuyết đã thu được để tạo ra một hệ thống lý thuyết mới đầy đủ và sâu sắc hơn về vấn đề nghiên cứu. Phân tích tài liệu đảm bảo cho tổng hợp nhanh và chọn lọc đúng thông tin cần thiết, tổng hợp giúp cho phân tích sâu sắc hơn. 2.2.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm Đây là phương pháp cho kết quả phân tích chính xác và xác thực nhất. Vì tại phòng thí nghiệm có đầy đủ dụng cụ và hóa chất cần thiết phục vụ cho quá trình phân tích và đánh giá mẫu. Phương pháp này cho phép chúng ta đánh giá được mức độ ô nhiễm của mẫu. Đảm bảo cho vấn đề xử lý hiệu quả sau này. Trong quá trình làm khóa luận, em sử dụng phương pháp phân tích trong + phòng thí nghiệm để phân tích các thông số COD, NH4 , SS, pH, độ đục. Qua trình thực nghiệm trong phòng thí nghiệm như sau: + Dụng cụ phân tích: Máy đo màu DR 2012 (HACH), cân điện tử. Cốc thủy tinh 100ml, 250ml, 500ml. Bình định mức 50ml, 100ml, 500ml, 1000ml. Cuvet, pipet các loại, ống nghiệm, tủ sấy, bếp điện, giấy lọc sợi thủy tinh, phễu lọc và giấy quỳ. +Hóa chất sử dụng: Nước cất 2 lần, nước cất 1 lần, Hóa chất để xác định COD: H2SO4 đặc 98,8%, K2Cr2O7, HgSO4, Ag2SO4, KHP (Kalihidrophtalat). Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 29
  30. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng + Hóa chất dùng để xác định NH4 : Dung dịch Xenhet, dung dịch Nessler, dung dịch chuẩn Amoni. 2.2.4.1. Xác định một số thông số ô nhiễm  Xác định pH Mục đích đo pH nhằm so sánh pH của mẫu ban đầu và sau khi xử lý để kịp thời điều chỉnh khi cần thiết. Tiến hành đo pH giấy quỳ.  Xác định độ đục Độ đục đo bằng số đo trên máy so màu quang điện với kính lọc màu đỏ có bước sóng 860nm. Cách tiến hành như sau :Lấy nước trong cho vào máy quay ly tâm 3000vòng/phút trong 5 phút, gạt bọt lấy dịch trong của nước đưa lên máy so mẫu, chỉnh máy về số 0. Sau đó lấy các mẫu thử cho vào cuvet và đo trên máy so mẫu. Số đo được biểu thị độ đục của mẫu thử, đơn vị là FAU.  Xác định SS Nguyên tắc : Dựa vào sự tăng khối lượng của giấy lọc khô trước và sau khi lọc mẫu và được sấy đến nhiệt độ không đổi ở 105°C (A- B) * 1000 SS = V Trong đó: A, B : Khối lượng mẫu lọc sau và trước khi lọc mẫu (mg/l) V : Thể tích mẫu đem lọc ( l ) +  Xác định Amoni (NH4 ) Amoni trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) tạo kết tủa màu vàng (NH2Hg2I3) theo các phản ứng sau: + - NH4 + OH → NH3 + H2O K2HgI4 + NH3 + KOH → NH2Hg2I3 ↓+ 5KI + H2O Cường độ màu phụ thuộc vào nồng độ amoni có trong mẫu nước. Dùng phương pháp trắc quang ta xác định nồng độ amoni. Đo mật độ quang ở bước sóng 425nm chương trình 380. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 30
  31. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng + Hóa chất và thuốc thử - Chuẩn bị thuốc thử Dung dịch Xenhet: hòa tan 50g Kalinatritactrat (KNaC4H4O4) trong 100ml nước cất 2 lần. Nessler A: hòa tan 36g KI và 13,55g HgCl2 trong 1000ml nước cất 2 lần. Nessler B: hòa tan 50g NaOH trong 100ml nước cất 2 lần. Thuốc thử Nessler: trộn đều 100ml Nessler A với 300ml Nessler B ta được thuốc thử Nessler. - Dung dịch chuẩn Amoni o Cân chính xác 2.97g NH4Cl đã sấy khô ở 100 C trong thời gian khoảng 1h. Sau đó hòa tan vào bình định mức 1 lít lắc đều. Dùng pipet hút chính xác 5ml dung dịch vừa pha được cho vào bình định mức 1 lít rồi định mức đến vạch + bằng nước cất thu được dung dịch có nồng độ 5mg NH4 /l. +Xây dựng đường chuẩn Trình tự tiến hành các mẫu có nồng độ chuẩn khác nhau, cho vào từng bình định mức với thuốc thử theo thứ tự trình bày trong bảng 2.2. Sau khi cho thuốc thử, lắc đều các ống nghiệm, để yên 10 phút đem đo mật độ quang ở bước sóng 425nm chương trình 380. Ta biểu diễn sự phụ thuộc mật + độ quang vào nồng độ NH4 và rút ra phương trình đường chuẩn. Bảng 2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn Amoni Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 VDung dịch làm 0 0.5 1 2.5 5 10 25 50 việc(ml) VNước cất (ml) 50 49.5 49 47.5 45 40 25 0 V Xenhet (ml) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 VNessler (ml) 1 1 1 1 1 1 1 1 + V NH4 (mg/l) 0 0.05 0.1 0.25 0.5 1 2 5 Mật độ quang 0 0.008 0.015 0.034 0.057 0.17 0.269 0.708 (ABS) Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 31
  32. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng + Từ bảng số liệu trên ta vẽ được biểu đồ thể hiện đường chuẩn NH4 sau. + Hình 2.1. Biểu đồ đường chuẩn NH4 -Tiến hành với mẫu thực Lấy 100ml nước thải cho vào cốc. Cho tiếp vào cốc 1ml ZnSO4. Gạn lấy 50ml phần trong, cho vào 0,5ml dd kalitactrat (xennhet) và 0,5 ml dung dịch Nessler. Sau 10 phút đem đo trên máy trắc quang ở chương trình 380 bước sóng 425nm. Dựa vào đường chuẩn để xác định hàm tương quan y = ax + b (trong đó x là nồng độ amoni (mg/l) trong mẫu, y là mật độ quang)  Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) Để xác định COD người ta dùng một chất oxy hoá mạnh để oxy hoá chất hữu cơ trong môi trường axit, chất thường được sử dụng là Kalibicromat (K2Cr2O7). Khi đó xảy ra phản ứng: 2- + 3+ Chất hữu cơ + Cr2O7 + H Ag2SO4 CO2 + H2O + Cr Lượng Cr3+ tạo thành được xác định trên máy đo quang. Cường độ màu phụ thuộc vào nồng độ COD có trong mẫu nước. Dùng phương pháp trắc quang để xác định nồng độ COD có trong mẫu nước. Đo mật độ quang ở bước sóng 600nm. + Hoá chất sử dụng trong làm việc thí nghiệm Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 32
  33. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng - Hỗn hợp phản ứng: Cân 10,216g K2Cr2O7 (loại tinh khiết phân tích, sấy o sơ bộ ở 103 C trong 2h) hòa tan vào bình định mức 1l, thêm 33,3g HgSO4 và 167ml dung dịch H2SO4 98% vào bình định mức. Làm lạnh và định mức đến vạch định mức. - Thuốc thử axit: Pha thuốc thử theo tỉ lệ 5,5g Ag2SO4/1kg H2SO4đ. Pha trước từ 1-2 ngày để Ag2SO4 tan hoàn toàn. Thông thường pha 5,5 g Ag2SO4 trong 543ml H2SO4 đ. - Dung dịch chuẩn: Sấy kalihydrophtalat ở nhiệt độ 120oC. Hòa tan 850mg kalihydrophtalat trong bình định mức 1l và định mức bằng nước cất đến vạch định mức. Dung dịch này ứng với nồng độ COD là 1000 mg/l. - Phương pháp xác định: Lấy 2,5 ml mẫu vào ống phá mẫu, thêm 1,5ml dung dịch phản ứng và 3,5 ml dung dịch thuốc thử axit. Đem đun trên máy phá mẫu COD ở nhiệt độ 150oC trong 2h, lấy ra để nguội đem đo mật độ quang ở chế độ làm việc 440 bước sóng 620nm. Chú ý khi đo cần tránh để dung dịch đục và có bọt khí bởi vì những yếu tố này có thể làm sai kết quả phân tích. - Xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có COD nằm trong khoảng 50- 1000mg/l. Tiến hành xác định COD của dung dịch chuẩn cũng tương tự như trên. Đo mật độ quang để xây dựng đường chuẩn. Kết quả của phép đo được trình bày tại bảng sau: Bảng 2.2. Kêt quả xây dựng đường chuẩn COD Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 VKHP chuẩn 0 0.25 0.5 1 1.5 2 2.5 (ml) VH2O (ml) 2.5 2.25 2 1.5 1 0.5 0 VK2Cr2O7/ HgSO4/ H2SO4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 (ml) V Ag2SO4/ 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 H2SO4 (ml) VCODchuẩn 0 100 200 400 600 800 1000 (mg/l) ABS 0 0.092 0.138 0.318 0.512 0.692 0.836 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 33
  34. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Từ kết quả thu được, ta dựng được đường chuẩn của COD như sau: Hình 2.2. Biểu đồ đường chuẩn COD + Trình tự tiến hành với mẫu thực Lấy 1,5 ml dung dịch K2Cr2O7 ( 0.25N)/H2SO4/HgSO4 và 3.5ml Ag2SO4/H2SO4 Thêm 2,5ml mẫu cho vào bình phản ứng COD ( V=7,5ml) rồi đạy nắp thật chặt, sau đó lắc đều Tiến hành nung mẫu trên thiết bị reactor ( HACH, USD) tại nhiệt độ 150oC trong 2h. Sau khi nung mẫu để nguội đến nhiệt độ phòng rồi đem so màu với mẫu trắng qua máy đo quang với chế độ làm việc 440 ở bước sóng 600nm. Kết quả thu được đem xử lí số liệu theo đường chuẩn của COD ta thu được kết quả COD của mẫu cần phân tích. 2.2.5. Phương pháp pilot Phương pháp pilot là phương pháp tiến hành xây dựng và thử nghiệm hệ thống áp dụng thử quy trình trong một quy mô nhỏ, trước khi đưa hệ thống vào hoạt động, nhằm tìm ra các nhược điểm có thể mắc phải và tìm cách khắc phục chúng. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 34
  35. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 2.3. Mô hình thí nghiệm  Khái quát mô hình: Bể lắng I Bể xử lý II Bể lắng III Hình 2.3.Hệ thống mô hình thí nghiệm Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 35
  36. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng -Bể lắng I là thùng có dung tích 20 lít, được đặt trên cao nhất để nước tự chảy vào bể tiếp theo. Đường dẫn nước sang bể II cao 8cm so với đáy, trên đường dẫn có van điều lưu làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng nước và kiểm soát thời gian lắng của nước thải. Đầu ống dẫn nước ra được lắp với ống phun có tác dụng để nước nhỏ đều khắp bề mặt lớp đất. -Bể xử lý II là ống đường kính 15cm, dài 120cm, bên trong có chứa đất nén. Lớp đất dày 90cm, phía dưới có lưới giữ để nâng lớp đất. Đường ống dẫn nước ra khỏi ống đặt ở đáy ống cách lưới đỡ đất 5cm, trên ống có van điều lưu để kiểm soát lượng nước thoát ra khỏi ống đất. -Bể lắng III có dung tích 20 lít, chứa nước cuối hệ thống xử lý. -Các đường ống dẫn có Ө = 14mm.  Nguyên lý hoạt động của mô hình -Nước thải được đưa vào bể lắng I khoảng 30 phút để loại bỏ các cặn bẩn, lơ lửng, sau đó theo đường ống ra giàn phun tưới đều trên bề mặt ống đất. Nước thải thấm dần qua lớp đất. Khi nước thải ngấm qua các lổ rỗng của đất, các chất keo, chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại. Các chất này sẽ được các vi sinh vật trong nước thải, trong đất phân hủy thành mùn và các khoáng chất Ngoài ra còn có thể giữ lại một hàm lượng các chất kim loại nặng. Các mầm bệnh, ký sinh trùng bị tiêu diệt do tồn tại bên ngoài ký chủ một thời gian dài, cạnh tranh với các vi sinh vật đất. Sau khi thấm qua lớp đất nước theo ống thoát chảy ra bể chứa. -Mô hình được vận hành liên tục 24h / 24h. Điều chỉnh van điều lưu sao cho sau 24 giờ chảy 10l nước thải từ bể lắng I sang bể II. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 36
  37. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1.Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào Bảng 3.1. Nồng độ chất ô nhiễm trong nguồn nước thải Chỉ số đầu vào Thời gian + Ngày lấy mẫu COD NH4 Độ đục SS lấy mẫu pH (mg/l) (mg/l) (FAU) (mg/l) 7h30 19/10/2011 455.5 11.3 500 447 6 – 8 7h30 20/10/2011 484.9 12.4 529 470 6 – 8 7h30 21/10/2011 475.2 12.5 520 442 6 – 8 7h30 22/10/2011 464.5 13.2 570 459 6 – 8 7h30 23/10/2011 502.3 11.6 514 445 6 – 8 QCVN24/2009/BTNMT (B) 100 10 _ 100 5,5 – 9 Đây là nguồn thải không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt, nên ta dùng QCVN24/2009/BTNMT (B) để dùng làm mốc so sánh đầu vào và làm giới hạn chỉ tiêu đầu ra của dòng nước thải. Để thuận tiện cho việc so sánh kết quả với QC24, ta tổng hợp được bảng sau: Bảng 3.2. Bảng tổng hợp đầu vào của các chỉ số ô nhiễm STT Chỉ tiêu Khoảng dao động QC24 Đơn vị So sánh QC24 1 COD 455.5 – 502.3 100 mg/l >4.5 – 5 lần + 2 NH4 11.3 – 13.2 10 mg/l >1,1– 1,3 lần 3 SS 442– 470 100 mg/l >4.4– 4.7lần 4 Độ đục 500 – 570 – FAU – 5 pH 6 – 8 5.5 – 9 – Trong giới hạn – : Không xác định. Từ bảng 3.2 nhận thấy nước thải sinh hoạt có chỉ số ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép. Cần phải được xử lý tốt trước khi xả vào môi trường tiếp nhận. 3.2. Nồng độ chất ô nhiễm sau khi xử lý theo thời gian Sau khi chạy mô hình trong 7 ngày ta dừng hoạt động mô hình trong 5 ngày rồi lại tiếp tục cho mô hình hoạt động trong 7 ngày. Nước thải sau khi lấy về phòng thí nghiệm cho vào bể lắng I lắng, lắng 30 phút để giảm cát, SS. Sau đó Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 37
  38. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng đem đi phân tích để được các thông số đầu vào. Nước thải tiếp tục cho chạy qua bể xử lý II để xử lý và lấy nước đầu ra tại bể lắng III đem đi phân tích để được + kết quả các thông số đầu ra. Các thông số phân tích là COD, NH4 , SS, độ đục. 3.2.1. Hiệu quả xử lý COD. Bảng 3.3. Kết quả xử lý COD Ngày COD Vào Ra H (mg/l) (mg/l) (%) 19-10 452.3 99.506 78 20-10 481.7 86.706 82 21-10 470.9 89.471 81 22-10 459.1 78.047 83 23-10 497.2 74.58 85 24-10 465.9 149.09 68 25-10 484.6 169.61 65 31-10 468.7 93.74 80 1-11 475.5 99.855 79 2-11 484.2 77.472 84 3-11 479.4 86.292 82 4-11 482.3 72.345 85 5-11 465.5 144.31 69 6-11 486.8 180.12 63 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 38
  39. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Từ bảng số liệu thu được ta có các đồ thị sau 200 180 160 140 120 100 80 Nồng độ(mg/l) Nồng 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày Hình 3.1. Sự biến đổi COD đầu ra theo thời gian 90 80 70 60 50 40 Hiệu suất (%)suất Hiệu 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày Hình 3.2. Hiệu suất xử lý COD theo thờigian Nhận xét: Từ bảng số liệu nồng độ đầu vào, đầu ra và đồ thị hiệu suất xử lý COD ta nhận thấy: Nồng độ COD đầu vào dao động tử 452.3 – 497.2 mg/l vượt QC24 từ 4.5-4.9 lần. Nồng độ COD đầu ra dao động từ 72.345 – 180.12mg/l. Hiệu suất Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 39
  40. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng xử lý đạt từ 63% - 85% . Trong 5 ngày đầu hàm lượng COD giảm mạnh, nồng độ COD dưới tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý của mô hình cao (78-85%). Ngày thứ 6, 7 hàm lượng COD tuy vẫn giảm nhưng mức độ giảm thấp, nồng độ COD đầu ra đã vượt tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý giảm mạnh chỉ còn 65% - 68%, việc xử lý không đạt hiệu quả . Sau khi ngừng hoạt động mô hình trong 5 ngày và lại hoạt động tiếp 7 ngày ta nhận thấy 5 ngày đầu nồng độ COD đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý đạt từ 79% - 85%. Ngày thứ 6,7 nồng độ COD đầu ra lại cao hơn tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý giảm còn 63% - 69%. Như vậy ta thấy rằng thời gian làm việc tối ưu của hệ thống để xử lý COD là 5 ngày . Sau đó ta cho đất nghỉ khoảng 5 ngày để đất hồi phục khả năng xử lý rồi tiếp tục hoạt động . Lý do đưa ra là do các lỗ rỗng của đất bị bịt kín, khả năng hấp phụ của đất giảm và VSV già, tế bào VSV tự phân hủy làm giảm hiệu quả xử lý. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 40
  41. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng + 3.2.2. Hiệu quả xử lý NH4 + Bảng 3.4. Kết quả xử lý NH4 + NH4 Ngày Vào Ra H (mg/l) (mg/l) (%) 19-10 11.2 2.912 74 20-10 11.8 2.832 76 21-10 12.3 2.706 78 22-10 13.1 2.751 79 23-10 11.53 2.8825 75 24-10 12.6 4.032 68 25-10 12.84 4.494 65 31-10 11.3 2.825 75 1-11 12.1 2.662 78 2-11 11.7 2.808 76 3-11 12.5 3.25 74 4-11 12.8 3.2 75 5-11 11.9 3.927 67 6-11 12.65 4.4275 65 Từ bảng số liệu thu được ta có các đồ thị sau: 12 10 8 6 4 Nồng độ (mg/l) độ Nồng 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày + Hình 3.3. Sự biến đổi NH4 theo thời gian Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 41
  42. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 90 80 70 60 50 40 Hiệu suất (%)suất Hiệu 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày + Hình 3.4. Hiệu suất xử lý NH4 theo thời gian Nhận xét: + Từ bảng số liệu nồng độ đầu vào, đầu ra và đồ thị hiệu suất xử lý NH4 ta + nhận thấy: Nồng độ NH4 đầu vào dao động tử 11.2 – 13.1 mg/l vượt QC24 từ + 1.1 - 1.3 lần. Nồng độ NH4 đầu ra dao động từ 2.662 – 4.494 mg/l đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Hiệu suất xử lý đạt từ 65% - 79% . Trong 5 ngày đầu + hiệu suất xử lý NH4 cao (74%-79%). Ngày thứ 6, 7 hiệu suất xử lý giảm do khả năng trao đổi cation của đất giảm và do các VSV già, tự phân hủy .Do vậy cần cho đất nghỉ ngơi. Sau khi cho đất nghỉ 5 ngày tiếp tục làm thí nghiệm ta thấy hiệu suất xử lý cao trong 5 ngày và lại giảm vào ngày 6, 7. + Như vậy ta thấy rằng thời gian làm việc tối ưu của hệ thống để xử lý NH4 là 5 ngày, sau đó ta cho đất nghỉ khoảng 5 ngày để đất hồi phục khả năng xử lý. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 42
  43. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 3.2.3. Hiệu quả xử lý SS Bảng 3.5. Kết quả xử lý SS Ngày SS Vào Ra H (mg/l) (mg/l) (%) 19-10 443 79.74 82 20-10 467 74.72 84 21-10 437 74.29 83 22-10 453 67.95 85 23-10 438 74.46 83 24-10 459 100.98 78 25-10 458 114.5 75 31-10 445 84.55 81 1-11 455 77.35 83 2-11 463 69.45 85 3-11 454 81.72 82 4-11 460 73.6 84 5-11 468 112.32 76 6-11 456 123.12 73 Từ bảng số liệu thu được ta có các đồ thị sau: 140 120 100 80 SS (mg/l) SS TCVN 60 Nồng Nồng độ(mg/l) 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày Hình 3.5. Sự biến đổi SS theo thời gian Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 43
  44. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng H (%) 86 84 82 80 78 76 H (%) 74 Hiệu suất (%) Hiệu suất 72 70 68 66 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày Hình 3.6. Hiệu suất xử lý SS theo thờigian Nhận xét: Từ bảng số liệu nồng độ đầu vào, đầu ra và đồ thị hiệu suất xử lý SS ta nhận thấy: Nồng độ SS đầu vào dao động tử 437– 468 mg/l vượt QC24 từ 4.3 - 4.6 lần. Nồng độ SS đầu ra dao động từ 67.95 – 123.12mg/l. Hiệu suất xử lý đạt từ 73% - 85% . Trong 5 ngày đầu hàm lượng SS giảm mạnh, nồng độ SS dưới tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý của mô hình cao (82-85%). Ngày thứ 6, 7 hàm lượng SS tuy vẫn giảm nhưng mức độ giảm thấp, nồng độ SS đầu ra đã vượt tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý giảm mạnh chỉ còn 75% - 78%, việc xử lý không đạt hiệu quả . Sau khi ngừng hoạt động mô hình trong 5 ngày và lại hoạt động tiếp 7 ngày ta nhận thấy 5 ngày đầu nồng độ SS đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý đạt từ 81% - 85%. Ngày thứ 6,7 nồng độ SS đầu ra lại cao hơn tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý giảm còn 73% - 76%. Như vậy ta thấy rằng thời gian làm việc tối ưu của hệ thống để xử lý SS là 5 ngày . Sau đó ta cho đất nghỉ khoảng 5 ngày để đất hồi phục khả năng xử lý rồi tiếp tục hoạt động . Nguyên nhân là do các lỗ rỗng của đất bị bịt kín, khả năng hấp phụ của đất giảm và VSV già, tế bào VSV tự phân hủy làm giảm hiệu quả xử lý. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 44
  45. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 3.2.4. Hiệu quả xử lý độ đục Bảng 3.6. Kết quả xử lý độ đục Độ đục Ngày Vào Ra H (NTU) (NTU) (%) 19-10 496 119.04 76 20-10 523 130.75 75 21-10 514 113.08 78 22-10 566 118.86 79 23-10 508 121.92 76 24-10 542 178.86 67 25-10 559 195.65 65 31-10 532 133 75 1-11 541 124.43 77 2-11 527 126.48 76 3-11 556 122.32 78 4-11 545 114.45 79 5-11 547 169.57 69 6-11 558 189.72 66 Từ bảng số liệu thu được ta có các đồ thị sau: 250 200 150 100 Độ đục (NTU) đục Độ 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày Hình 3.7. Sự biến đổi độ đục theo thời gian Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 45
  46. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 90 80 70 60 50 40 Hiệu suất(%) Hiệu 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ngày Hình 3.8. Hiệu suất xử lý độ đục theo thờigian Nhận xét: Từ bảng số liệu nồng độ đầu vào, đầu ra và đồ thị hiệu suất xử lý độ đục ta nhận thấy: Độ đục đầu vào dao động tử 508 – 566 NTU, độ đục đầu ra dao động từ 113.08– 195.65 NTU. Hiệu suất xử lý đạt từ 65% - 79% . Trong 5 ngày đầu hiệu suất xử lý độ đục cao (75%-79%). Ngày thứ 6, 7 hiệu suất xử lý giảm do các lỗ rỗng của đất bị bịt kín, khả năng hấp phụ của đất giảm và do các VSV già, tự phân hủy .Do vậy cần cho đất nghỉ ngơi. Sau khi cho đất nghỉ 5 ngày tiếp tục làm thí nghiệm ta thấy hiệu suất xử lý cao trong 5 ngày và lại giảm vào ngày 6, 7. Như vậy ta thấy rằng thời gian làm việc tối ưu của hệ thống để xử lý độ đục là 5 ngày, sau đó ta cho đất nghỉ khoảng 5 ngày để đất hồi phục khả năng xử lý. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 46
  47. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Qua quá trình học tập và nghiên cứu, khóa luận này đã giới thiệu về các vấn đề chung của nước thải từ khái niệm, một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải, quy trình xử lý nước thải nói chung, các phương pháp xử lý, tiêu biểu là phương pháp sinh học Trong đó, chương 2, 3 đã đi sâu vào nghiên cứu xử lý nước thải hàm lượng hữu cơ trung bình bằng cánh đồng lọc cả về phần lý thuyết cũng như phần thực nghiệm thí nghiệm: Tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải trên mô hình thí nghiệm với phần xử lý chính là lọc qua mô hình cánh đồng lọc với lớp đất sét pha cát dày,nén tương tự như trên thực tế. Qua nghiên cứu thu được kết quả sau: - Mức độ ô nhiễm của nước thải đầu vào ở mức trung bình với giá trị của các + thông số như sau: COD từ 455.5 - 502.3 mg/l vượt QCVN24 từ 4.5-5 lần. NH4 từ 11.3 - 13.2 mg/l, vượt QCVN24 từ 1.1 - 1.3 lần. SS từ 442 – 470 mg/l, vượt QCVN24 từ 4.4 – 4.7 lần. pH từ 6 – 8, trong giới hạn cho phép của QCVN24. -Thời gian làm việc tối ưu của mô hình cánh đồng lọc là 5 ngày. Sau đó + phải cho đất nghỉ với thời gian nghỉ hợp lý là 5 ngày. Các thông số COD, NH4 SS, độ đục thu được trong 5 ngày xử lý là: + Nồng độ COD đầu vào dao động tử 452.3 – 497.2 mg/l vượt QC24 từ 4.5- 4.9 lần. Nồng độ COD đầu ra dao động từ 72.345 – 99.855mg/l. Hiệu suất xử lý đạt từ 78% - 85% + + Nồng độ NH4 đầu vào dao động tử 11.2 – 13.1 mg/l vượt QC24 từ 1.1- + 1.3 lần. Nồng độ NH4 đầu ra dao động từ 2.662 – 3.25 mg/l. Hiệu suất xử lý đạt từ 74% - 79% + Nồng độ SS đầu vào dao động tử 437 – 467 mg/l vượt QC24 từ 4.3-4.6 lần. Nồng độ SS đầu ra dao động từ 67.95 – 84.55mg/l. Hiệu suất xử lý đạt từ 81% - 85% Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 47
  48. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng + Độ đục đầu vào dao động tử 508 – 566 NTU. Độ đục đầu ra dao động từ 113.08 – 133 NTU. Hiệu suất xử lý đạt từ 75% - 79% 4.2. Kiến nghị Kết quả nghiên cứu cho thấy nước thải sinh hoạt kênh nước thải khu vực Quán Nam- Hải Phòng bị ô nhiễm hàm lượng hữu trung bình . Nếu xả trực tiếp ra ngoài môi trường tiếp nhận sẽ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy để đảm bảo chất lượng nước trước khi thải ra môi trường cần phải có biện pháp xử lý hiệu quả và thích hợp. Việc xử lý nước thải sinh hoạt bằng cánh đồng lọc cho hiệu quả xử lý khá tốt. Ưu điểm của phương pháp là việc xây dựng dễ dàng, ít tốn kém về thiết bị, năng lượng , người vận hành đồng thời có thể tận dụng nguồn nước sau khi xử lý cho nông nghiệp có hiệu quả tốt với cây trồng. Đây là phương pháp mới nhưng đem lại hiệu quả cao về hiệu suất xử lý, kinh tế thích hợp áp dụng ở một nước đang phát triển có diện tích đất còn thừa lớn, yếu về kỹ thuật , diện tích sản xuất nông nghiệp lớn như Việt Nam. Vì vậy để áp dụng được phương pháp cánh đồng lọc vào thực tế cần khảo sát chuyên sâu hơn như ảnh hưởng của thời tiết, nhiệt độ, các chủng vi sinh vật trong đất tới hiệu quả xử lý của phương pháp. Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 48
  49. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Ngô Đăng Phƣơng. Khóa luận tốt nghiệp. Đại học Dân Lập Hải Phòng, 2011. [2]. Nguyễn Thị Quỳnh Trang. Khóa luận tốt nghiệp. Đại học Dân Lập Hải Phòng, 2003. [3] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga. Giáo trình công nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1999. [4]. Phạm Thanh Nghị. Khóa luận tốt nghiệp. Đại học Dân Lập Hải Phòng, 2004 [5]. Trần Hiếu Nhuệ. Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội,1999 [6]. Lƣơng Đức Phẩm. Công nghệ xử lí nước thải bằng biện pháp sinh học. NXB Giáo dục, Hà Nội, 2000 Một số trang web tham khảo. [7]. www.wattpad.com/291020 [8]. www.thegioixanh.asia/tailieu/TCVN/TCVN_4556_88.pdf [9]. www.d3.violet.vn/uploads/previews/159/645321/preview.swf [10]. www.ctu.edu.vn. [11]. www.environment-safety.com www.gree-vn.com www.vn-zon.net www.kysumoitruong.com Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 49
  50. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng PHỤ LỤC QCVN 24 :2009 BTNMT. Giá trị C STT Thông số Đơn vị A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6 – 9 5.5 – 9 Không khó Không khó 3 Mùi - chịu chịu Độ mầu (Co-Pt ở 4 - 20 70 pH = 7) 0 5 BOD5 (20 C) mg/l 30 50 6 COD mg/l 50 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Asen mg/l 0.05 0.1 9 Thủy ngân mg/l 0.005 0.01 10 Chì mg/l 0.1 0.5 11 Cadimi mg/l 0.005 0.01 12 Crom (VI) mg/l 0.05 0.1 13 Crom (III) mg/l 0.2 1 14 Đồng mg/l 2 2 15 Kẽm mg/l 3 3 16 Niken mg/l 0.2 0.5 17 Mangan mg/l 0.5 1 18 Sắt mg/l 1 5 19 Thiếc mg/l 0.2 1 20 Xianua mg/l 0.07 0.1 21 Phenol mg/l 0.1 0.5 22 Dẫu mỡ khoáng mg/l 5 5 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 50
  51. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 24 Clo dư mg/l 1 2 25 PCB mg/l 0.003 0.01 Hóa chất bảo vệ 26 mg/l 0.3 1 thực vật lân hữu cơ Hóa chất bải vệ 27 mg/l 0.1 0.1 thực vật clo hữu cơ 28 Sunfua mg/l 0.2 0.5 29 Florua mg/l 5 10 30 Clorua mg/l 500 600 Amoni( tính theo 31 mg/l 5 10 Nitơ) 32 Tổng nitơ mg/l 15 30 33 Tổng phospho mg/l 4 6 34 Coliform MPN/100ml 3000 5000 Tổng hoạt độ 35 Bq/l 0.1 0.1 phóng xạ α Tổng hoạt độ 36 Bq/l 1.0 1.0 phóng xạ β Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 51
  52. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn cô giáo: Thạc sĩ Hoàng Thị Thúy – Bộ môn kỹ thuật môi trường Đại học Dân Lập Hải Phòng, người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong ngành Kỹ thuật môi trường và toàn thể các thầy cô đã dạy em trong suốt khóa học tại trường ĐHDL Hải Phòng. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học và làm khóa luận. Việc thực hiện khoá luận là bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học, do thời gian có hạn nên bài khóa luận của em không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được thầy cô giáo và các bạn góp ý để khóa luận của em được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 52
  53. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN 2 1.1. Khái niệm, phân loại, thành phần của nước thải sinh hoạt 2 1.1.1. Khái niệm nước thải 2 1.1.2. Phân loại nước thải 2 1.1.3. Thành phần của nước thải sinh hoạt 3 1.1.3.1. Thành phần vô cơ. 3 1.1.3.2. Thành phần hữu cơ. 4 1.1.3.3. Vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt. 4 1.2. Một số thông số đặc trưng đánh giá chất lượng nước thải. 5 1.2.1. Chỉ tiêu cảm quan 6 1.2.1.1. Màu sắc 6 1.2.1.2. Độ đục 6 1.2.1.3. Mùi 6 1.2.2. Chỉ tiêu hóa lý 7 1.2.2.1. Chỉ số pH 7 1.2.2.2. Nhiệt độ 7 1.2.2.3. Hàm lượng oxy hòa tan DO ( Dissolved Oxygen ). 8 1.2.2.4. Hàm lượng các chất rắn 8 1.2.3. Chỉ tiêu hóa sinh 9 1.2.3.1. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand). 9 1.2.3.2. Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand). 10 1.2.3.3. Tổng hàm lượng nitơ 10 1.2.3.4.Tổng hàm lượng phospho 11 1.2.3.5. Các chỉ tiêu vi sinh 12 1.3. Xử lý nước thải. 12 1.3.1. Quy trình xử lý nước thải 12 1.3.2. Các phương pháp cơ bản xử lý nước thải sinh hoạt 13 1.3.2.1. Phương pháp cơ học 13 1.3.2.2. Phương pháp sinh học 15 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 53
  54. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1.4. Xử lý nước thải sinh hoạt bằng cách đồng lọc 21 1.4.1. Khái niệm và điều kiện áp dụng 21 1.4.2. Phân loại 22 1.4.3. Các cơ chế xử lý nước thải trong cánh đồng lọc 24 1.4.4. Ưu và nhược điểm 26 1.4.4.1 Ưu điểm 26 1.4.4.2. Nhược điểm 27 CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG , PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 28 2.1. Đối tượng nghiên cứu 28 2.2. Phương pháp nghiên cứu 28 2.2.1. Phương pháp khảo sát và lấy mẫu ngoài thực địa 28 2.2.2. Phương pháp phân loại, hệ thống hóa lý thuyết 28 2.2.3. Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu 29 2.2.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 29 2.2.4.1. Xác định một số thông số ô nhiễm 30 2.2.5. Phương pháp pilot 34 2.3. Mô hình thí nghiệm 35 CHƢƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 37 3.1.Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào 37 3.2. Nồng độ chất ô nhiễm sau khi xử lý theo thời gian 37 3.2.1. Hiệu quả xử lý COD 38 + 3.2.2. Hiệu quả xử lý NH4 41 3.2.3. Hiệu quả xử lý SS 43 3.2.4. Hiệu quả xử lý độ đục 45 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 4.1. Kết luận 47 4.2. Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 54
  55. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Ý nghĩa 1 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa 2 COD Nhu cầu oxy hóa học 3 TN Tổng hàm lượng nitơ 4 TP Tổng hàm lượng phosphor 5 TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng 6 SS Các chất rắn lơ lửng 7 DO Oxy hòa tan 8 QCVN24:2009 Quy chuẩn Việt Nam 24:2009 Bộ Tài Nguyên Môi BTNMT (B) Trường, loại B 9 QC24 QCVN24:2009 BTNMT (B) 10 VSV Vi sinh vật 11 KNL Kim loại nặng Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 55
  56. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích 5 Bảng 1.2. Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải (Metcalf & Eddy, 1991) 15 Bảng 1.3. Các phương pháp sinh học xử lý nước thải 20 Bảng 2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn Amoni 31 Bảng 2.2. Kêt quả xây dựng đường chuẩn COD 33 Bảng 3.1. Nồng độ chất ô nhiễm trong nguồn nước thải 37 Bảng 3.2. Bảng tổng hợp đầu vào của các chỉ số ô nhiễm 37 Bảng 3.3. Kết quả xử lý COD 38 + Bảng 3.4. Kết quả xử lý NH4 41 Bảng 3.5. Kết quả xử lý SS 43 Bảng 3.6. Kết quả xử lý độ đục 45 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 56
  57. Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1. Các phương pháp xử lý cơ học 14 Hình 1.2. Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật. 17 Hình 1.3. Quá trình phân hủy kị khí 20 + Hình 2.1. Biểu đồ đường chuẩn NH4 32 Hình 2.2. Biểu đồ đường chuẩn COD 34 Hình 2.3.Hệ thống mô hình thí nghiệm 35 Hình 3.1. Sự biến đổi COD đầu ra theo thời gian 39 Hình 3.2. Hiệu suất xử lý COD theo thờigian 39 + Hình 3.3. Sự biến đổi NH4 theo thời gian 41 + Hình 3.4. Hiệu suất xử lý NH4 theo thời gian 42 Hình 3.5. Sự biến đổi SS theo thời gian 43 Hình 3.6. Hiệu suất xử lý SS theo thờigian 44 Hình 3.7. Sự biến đổi độ đục theo thời gian 45 Hình 3.8. Hiệu suất xử lý độ đục theo thờigian 46 Sinh viên: Trần Đức Hạnh-MT1101 57