ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ THU Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT TẠI XÃ ĐỒNG LIÊN, HUYỆN PHÚ BÌNH, TỈNH THÁI NGUYÊN” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Khoa : Môi trƣờng Khóa học : 2011 - 2015 THÁI NGUYÊN – 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ THU Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT TẠI XÃ ĐỒNG LIÊN, HUYỆN PHÚ BÌNH, TỈNH THÁI NGUYÊN” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Khoa : Môi trƣờng Lớp : K43 – KHMT – N01 Khóa học : 2011 – 2015 Giảng viên hƣớng dẫn : TS Dƣ Ngọc Thành ThS.Trƣơng Ánh Tuyết THÁI NGUYÊN – 2015 i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đề tài, em nhận quan tâm giúp đỡ tận tình nhiều tập thể cá nhân Nhân dịp em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến: Tập thể thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông - Lâm Thái Nguyên tận tình giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đề tài nghiên cứu Em xin trân trọng cảm ơn TS Dƣ Ngọc Thành;THS Trƣơng ánh Tuyết người tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu Tập thể cô, chú, anh chị công tác xã Đồng Liên, huyện Phú Bình tận tình giúp đỡ em trình thu thập thông tin nghiên cứu hoàn thành đề tài nghiên cứu Ngày 20 tháng năm 2015 Sinh viên Trần Thị Thu ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tác dụng công trình xử lý học Bảng 3.1 Kí hiệu loại vật liệu lọc thi nghiệm 29 Bảng 3.2 Bảng công thức vật liệu lọc thí nghiệm 30 Bảng 3.3 bảng công thức nghiên cứu hiêu xử lý nước thải sinh hoạt thí nghiệm 30 Bảng 4.1 Kết xác định độ dẫn thuỷ lực công thức vật liệu lọc .38 Bảng 4.2 Kết xử lý COD công thức vật liệu lọc sau xử lý 39 Bảng 4.3 Kết xử lý BOD5 công thức vật liệu lọc sau xử lý 40 Bảng 4.4 Kết xử lý T-P công thức vật liệu lọc sau xử lý 41 Bảng 4.5 Kết xử lý T-N công thức vật liệu lọc sau xử lý 42 Bảng 4.6 Kết xử lý TSS công thức vật liệu lọc sau xử lý .44 Bảng 4.7 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng 45 Bảng 4.8 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng 46 Bảng 4.9 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng 48 Bảng 4.10 Chiều cao loại qua giai đoạn nghiên cứu 49 Bảng 4.11 Số rễ chiều dài rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm 51 Bảng 4.12 Kết xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 52 Bảng 4.13 Kết xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 53 Bảng 4.14 Kết xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 53 Bảng 4.15 Kết xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 54 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Các phương pháp xử lý học Hình 2.1 Bãi lọc trồng dòng chảy mặt 14 Hình 2.2 Bãi lọc trồng dòng chảy ngầm 15 Hình 2.3 Sơ đồ bãi lọc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang 16 Hình 2.4 : Đồ bãi lọc kiến tạo có dòng chảy ngầm theo chiều đứng 16 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học CV Coefficient of variation Hệ số biến động DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan LSD Least Significant Difference Sai khác nhỏ QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng T-N Tổng đạm T-P Tổng lân VLL Vật liệu lọc VSV Vi sinh vật v MỤC LỤC Phần MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Phần TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học 2.1.1 Một số khái niệm 2.1.2 Tổng quan nước thải sinh hoạt .4 2.1.3 Tổng quan bãi lọc ngầm trồng .13 2.2 Tình hình nghiên cứu giới Việt Nam 23 2.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 23 2.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam .25 Phần ĐỐI TƢỢNG,NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .28 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 28 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu .28 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 28 3.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 28 3.3 Nội dung nghiên cứu 28 3.4 Phương pháp nghiên cứu 29 3.4.1 Phương pháp thu nhập số liệu thứ cấp 29 3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 29 3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 33 Phần KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu 34 vi 4.1.1 Đặc điểm tự nhiên tài nguyên thiên nhiên 34 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 36 4.2 Độ dẫn thuỷ lực đánh giá khả xử lý nước thải công thức vật liệu lọc 38 4.2.1 Kết xác định độ dẫn thuỷ lực công thức vật liệu lọc .38 4.2.2 Kết xử lý COD công thức vật liệu lọc sau xử lý 39 4.2.3 Kết xử lý BOD5 công thức vật liệu lọc sau xử lý 40 4.2.4 Kết xử lý T-P công thức vật liệu lọc sau xử lý 41 4.2.5 Kết xử lý T-N công thức vật liệu lọc sau xử lý .42 4.2.6 Kết xử lý TSS công thức vật liệu lọc sau xử lý .44 4.3 Lựa chọn công thức trồng đánh giá khả sinh trưởng, phát triển loại mô hình 45 4.3.1 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng .45 4.3.2 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng .46 4.3.3 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng .48 4.3.4 Đánh giá khả sinh trưởng, phát triển, loại mô hình 49 4.4 Xác định tải trọng thủy lực tối ưu 51 4.4.1 Kết chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 20 lít/ngày 52 4.4.2 Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 30 lít/ngày 53 4.4.3 Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 40 lít/ngày 53 4.4.4 Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 50 lít/ngày 54 Phần KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .56 5.1 Kết luận 56 5.2 Đề nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Phần MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Môi trường vấn đề liên quan đến môi trường đề tài quan tâm kế hoạch phát triển bền vững quốc gia giới Trái đất – nhà chung bị đe dọa suy thoái cạn kiệt dần tài nguyên Nguồn gốc biến đổi môi trường giới ngày hoạt động kinh tế - xã hội Các hoạt động này, mặt cải thiện chất lượng sống người môi trường, mặt khác lại đặt hàng loạt vấn đề như: Khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm suy thoái chất lượng môi trường khắp nơi giới Nước thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động sống sản xuất người Nền kinh tế - xã hội phát triển, nhu cầu sử dụng nước ngày tăng lượng nước thải chiếm tới 80% lượng nước sử dụng Vấn đề cấp thiết phải có biện pháp quản lý xử lý ô nhiễm môi trường nước thải sinh hoạt khu dân cư thành thị nông thôn Tại khu dân cư xã Đồng Liên, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên với lượng dân cư tập trung đông nên lượng nước thải sinh hoạt thải nhiều Mặc dù xử lý qua bể phốt, nồng độ chất ô nhiễm cao xả thẳng nguồn tiếp nhận suối, kênh, rạch, ao, ruộng nông nghiệp.Việc thải trực tiếp môi trường, ảnh hưởng nhiều tới môi trường đời sống người dân không khu vực mà khu vực xung quanh Khi thải suối, kênh, rạch nước thải gây ô nhiễm lan truyền xa, làm chết sinh vật sống nước,ảnh hưởng tới nước ngầm, bốc mùi hôi thối, chất lượng nước tưới tiêu giảm Khi thải ao, ruộng canh tác gây tượng phú dưỡng, chết sinh vật thủy sinh, mùi hôi thối nồng nạc, đất canh tác đặc biệt ảnh hưởng trực tiếp tới người canh tác ruộng (bệnh viêm da,nấm da…) Hiện có nhiều biện pháp xử lý nước thải như: Cơ học, lý - hoá học,…Tuy nhiên việc áp dụng biện pháp tốn gây ô nhiễm thứ sinh Công nghệ bãi lọc ngầm trồng năm gần giới biết đến giải pháp công nghệ xử lý nước thải cấp điều kiện tự nhiên qua, không cần sử dụng lượng để vận hành, chủ yếu cho tự chảy, tiết kiệm nguồn nhiên liệu, dễ thi công vận hành, khả xử lý nước sau bể phốt hiệu Xuất phát từ lý trên, em thực đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình bãi lọc ngầm trồng xử lý nước thải sinh hoạt xã Đồng Liên, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên” 1.2 Mục đích đề tài Nâng cao hiệu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ rẻ tiền, có chi phí xây dựng bảo dưỡng thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho phép tái sử dụng nước thải sau xử lý nông nghiệp 1.3 Mục tiêu đề tài - Xác định độ dẫn thuỷ lực công thức vật liệu lọc tải trọng thủy lực tối ưu từ tìm công thức tối ưu để ứng dụng vào mô hình bãi lọc ngầm trồng - Nghiên cứu xây dựng mô hình bãi lọc ngầm trồng xử lý hiệu nước thải sinh hoạt loại vật liệu thực vật nghiên cứu - Đánh giá khẳ xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng - Thành phần nước thải sinh hoạt sau xử lý đạt quy chuẩn Việt Nam (QCVN 14-2008)về nước thải sinh hoạt 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học -Vận dụng phát huy kiến thức học vào nghiên cứu - Xác định độ dẫn thuỷ lực vật liệu lọc tải trọng thủy lực tối ưu từ vận dụng xây dựng mô hình - Đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Xác định độ dẫn thuỷ lực tải trọng thủy lực tối ưu số vật liệu lọc để ứng dụng xây dựng bãi lọc ngầm trồng xử lý nước thải sinh hoạt Mô hình bãi lọc ngầm trồng giải pháp công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo môi trường.Từ nghiên cứu xây dựng mô hình xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp với điều kiện thực tế địa phương ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư xã Đồng Liên 47 Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý BOD cao CT1 hiệu xuất CT4 cao lượng lớn BOD hấp thụ chuyển hóa thành sinh khối Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý BOD cao nhiều so với không trồng - Hàm lượng COD: Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng COD từ 356,2(mg/l) giảm xuống 194,2(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 45,5% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý COD cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý COD cao nhiều so với không trồng - Hàm lượng T-N : Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng T-N giảm từ 115,16 (mg/l) giảm xuống 80,7(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 30,0% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý T-N cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý T-N cao nhiều so với không trồng - Hàm lượng T-P: Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng T-P giảm từ 32,14(mg/l) giảm xuống 22,3(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 30,6% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý T-P cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý T-P cao nhiều so với không trồng - Hàm lượng TSS: Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng TSS giảm từ 292,0 (mg/l) giảm xuống 182,3(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 37,6% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý TSS cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý TSS cao nhiều so với không trồng 48 4.3.3 Kết xử lý nước thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng Bảng 4.9 Kết xử lý nƣớc thải sinh hoạt sau ngày mô hình bãi lọc ngầm trồng Công thức CT1 CT2 CT3 CT4 QCVN Ban Hàm Hiệu Hàm Hiệu Hàm Hiệu Hàm Hiệu 14-2008 đầu lƣợng xuất lƣợng xuất lƣợng xuất lƣợng xuất (Cột B) (mg/l) (mg/l) (%) mg/l (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) BTNMT Chỉ tiêu BOD5 249,3 103 58,7 14,5 94,2 15,6 93,7 14,2 94,3 50 COD 356,2 147,1 58,7 23,1 93,5 24,8 93,0 22,6 93,7 - T-N 115,16 70,12 39,1 52,09 54,8 40,9 64,5 50,2 56,4 - T-P 32,14 16,8 47,7 9,02 71,9 10,72 66,6 8,08 74,9 - TSS 292,0 147,6 49,5 15,7 94,6 16,1 95,9 100 94,5 12,1 (Nguồn: Kết phân tích) Qua bảng 4.9 cho thấy sau ngày xử lý hàm lượng COD, BOD 5, T-N,T-P, TSS giảm, CT2, CT3, CT4 đạt QCVN CT1 chưa đạt - Hàm lượng BOD5: Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng BOD5 từ 249,3 (mg/l) giảm xuống 103(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 58,7% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý BOD cao CT1 hiệu xuất CT4 cao lượng lớn BOD hấp thụ chuyển hóa thành sinh khối Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý BOD cao nhiều so với không trồng Sau ngày xử lý tiêu BOD5 đạt mức QCVN 14:2008/BTNMT - Hàm lượng COD: Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng COD từ 356,2(mg/l) giảm xuống 147,1(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 58,7% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý COD cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý COD cao nhiều so với không trồng 49 - Hàm lượng T-N : Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng T-N giảm từ 115,16 (mg/l) giảm xuống 70,12(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 39,1% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý T-N cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý T-N cao nhiều so với không trồng - Hàm lượng T-P: Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng T-P giảm từ 32,14(mg/l) giảm xuống 16,8(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 47,7% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý T-P cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý T-P cao nhiều so với không trồng - Hàm lượng TSS: + Công thức đối chứng (CT1): Hàm lượng TSS giảm từ 292,0 (mg/l) giảm xuống 147,6(mg/l) tương đương với hiệu xuất xử lý đạt 49,5% Các công thức CT2, CT3, CT4 hiệu xử lý TSS cao CT1 hiệu xuất CT4 cao Khi trồng kết hợp phát lộc , chuối hoa, hoa dong khẳ xử lý TSS cao nhiều so với không trồng Sau ngày xử lý tiêu TSS đạt mức QCVN 14:2008/BTNMT 4.3.4 Đánh giá khả sinh trưởng, phát triển, loại mô hình Bảng 4.10 Chiều cao loại qua giai đoạn nghiên cứu Chiều cao sau trồng (cm) Loại Ban đầu 10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày (25%) (50%) (75%) (100%) Phát Lộc 38,6 41,32 49,45 55,3 58,5 Hoa Dong 33,5 42,7 57,68 69,5 73,44 Chuối Hoa 56,15 63,6 70,55 82,7 84,7 (Nguồn: Kết đo) 50 Qua bảng 4.10 ta thấy: Chiều cao loại tăng mức khác - Ở giai đoạn 10 ngày đầu (Ở mức hàm lượng BOD đầu vào 249,3 mg/l) : Kết cho ta thấy chiều cao sau 10 ngày tăng ta thấy có hoa dong có tốc độ phát triển chiều cao hẳn: Hoa dong : Chiều cao từ 33,5 cm- 42,7 cm tăng 9,2 cm Chuối hoa: Chiều cao tăng từ 56,15 cm lên 63,6 cm tăng 7,45 cm Phát lộc: Chiều cao tăng từ 38,6 cm lên 41,32 cm tăng 2,72 cm - Giai đoạn mức hàm lượng nồng độ thứ hai kết cho thấy: Cây Chuối hoa: tăng từ 63,6 cm lên 70,55 cm Chiều cao 10 ngày sau so với 10 ngày trước tăng 6,95cm Cây Hoa dong chiều cao tăng từ 42,7cm lên 57,68cm chiều cao tăng giai đoạn giảm so với giai đoạn 14,98cm Cây Phát lộc tăng từ 41,32 cm lên 49,45cm chiều cao tăng giai đoạn giảm so với giai đoạn 8,13cm - Giai đoạn thứ tăng trưởng chiều cao tốc độ tăng trưởng có giảm với giai đoạn cụ thể sau : Cây Phát lộc tăng từ 49,45cm lên 55,3cm chiều cao tăng giai đoạn giảm so với giai đoạn 5,85cm Cây Hoa dong tăng từ 57,68cm lên 69,5cm chiều cao tăng giai đoạn giảm so với giai đoạn 11,82 cm Cây Chuối hoa tăng từ 70,55cm lên 82,7 cm chiều cao tăng giai đoạn giảm so với giai đoạn 12,15cm - Giai đoạn thứ Cây Phát lộc chiều cao tăng giai đoạn so với giai đoạn 3.2cm Cây Hoa dong chiều cao tăng giai đoạn so với giai đoạn 3,94 cm Cây Chuối hoa chiều cao tăng giai đoạn so với giai đoạn 2cm 51 Bảng 4.11 Số rễ chiều dài rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm Loại Ban đầu Sau 40 ngày Số rễ Chiều dài Số rễ Chiều dài (cái) (cm) (cái) (cm) Chuối hoa 35 17,8 69 29,6 Phát Lộc 63 10,7 98 24,4 Hoa Dong 47 18,3 109 28,3 (Nguồn: Kết đo) Rễ phận nằm đất, rễ có có dạng rễ rễ cọc rễ chùm Rễ có tác dụng hút vận chuyển chất khoáng chất dinh dưỡng đất cung cấp để nuôi dưỡng cho Số rễ chiều dài rễ thay đổi theo thời gian theo môi trường sống dựa vào phát triển chiều dài rễ số rễ ta đánh giá lựa chọn trồng để sử dụng phù hợp bãi lọc ngầm Qua bảng 2.5 ta thấy sau thời gian thí nghiệm có loại có số rễ chiều dài rễ tăng thời gian thí nghiệm có số lượng rễ tăng lớn chiều dài rễ tăng, nhiên có Hoa dong nước có số lượng rễtăng nhiều nhất, tăng từ 47 rễ lên 109 rễ sau 40 ngày Chiều dài rễ phất lộc phát triển mạnh tăng từ 10.7cm lên 24,4 cm 4.4 Xác định tải trọng thủy lực tối ƣu Ứng dụng độ dẫn thủy lực tối ưu xác định thực nghiệm từ thí nghiệm là: K= 2.55.10-2 (m/s) công thức vật liệu lọc (VL6: hỗn hợp của: Sỏi nhỏ + đá to + nền) Trong đó: Nền = Cát to + cát mịn + mùn bán phân hủy + sét hạt mịn, cố định Nước thải sinh hoạt lấy từ dòng thải sau bể phốt Tiến hành thí nghiệm với tải trọng thủy lực thay đổi mức: 20lít/ngày, 30 lít/ngày, 40 lít/ngày (TT1 - 20 lít/ngày, TT2 - 30 lít/ngày, TT3 - 40 lít/ngày, TT4 – 50 lit/ngày) Hệ thực vật sử dụng bao gồm: phát lộc, Chuối hoa, hoa dong 52 Sau bố trí thí nghiệm, chạy song song mức tải trọng thủy lực 20 lít/ngày, 30 lít/ngày, 40 lít/ngày, 50lit/ngày tương ứng với công thức TT1, TT2, TT3, TT4 lấy mẫu nước xác định tiêu trước sau xử lý 4.4.1 Kết chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 20 lít/ngày Bảng 4.12 Kết xử lý nƣớc thải sinh hoạt mô hình 20l/ngày Chỉ tiêu Ban đầu Sau ngày Hiệu Sau ngày Hiệu Sau ngày Hiệu QCVN 14:2008, cột (mg/l) mg/l BOD5 234,5 98,1 58,2 50,9 78,3 37,8 83,9 50 COD 342,2 143,4 82,1 81,0 76,3 54,5 84,1 - T-N 122,0 73,7 39,6 45,3 56,8 21,6 82,3 - TSS 283,4 98,5 65,2 52,7 81,4 40,1 85,9 100 T-P 35,8 19,3 46,1 13,0 63,7 8,5 76,3 - suất (%) mg/l suất (%) mg/l suất (%) B, BTNMT (Nguồn: Kết phân tích) Bảng 4.12 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu tiếp tục giảm ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp cát đá, hệ vi sinh vật cát phân hủy Trong mô hình, chất hữu hệ vi sinh vật quanh rễ hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối nên hiệu xử lý chất hữu mô hình cao Đến ngày, hiệu suất xử lý đạt cao (85,9%) - Hiệu xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày < ngày (hiệu xử lý tăng dần qua thời gian) Như qua trình chạy mô hình, nhận thấy nước thải sinh hoạt sau bể phốt qua thời gian ngày xử lý bãi lọc ngầm trồng đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT Vì kết luận thời gian lưu nước lâu hiệu xử lý cao 53 4.4.2 Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 30 lít/ngày Bảng 4.13 Kết xử lý nƣớc thải sinh hoạt mô hình 234,5 Sau ngày Hiệu mg/l suất (%) 100,1 57,3 Kết QCVN Sau ngày Sau ngày 14:2008, cột Hiệu suất Hiệu suất B, BTNMT mg/l mg/l (%) (%) 79,5 66,1 47,5 79,7 50 COD 342,2 148,9 56,5 95,4 59,3 T-N 122,0 80,7 33,9 59,1 22,1 TSS 283,4 102,3 63,9 78,4 T-P 35,8 21,4 40,2 15,7 Chỉ tiêu Ban đầu (mg/l) BOD 62,2 81,8 - 36,6 70,0 - 72,3 47,3 83,3 100 56,1 9,8 72,6 - (Nguồn: Kết phân tích) Bảng 4.13 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu tiếp tục giảm ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp cát đá, hệ vi sinh vật cát phân hủy Trong mô hình, chất hữu hệ vi sinh vật quanh rễ hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối bay qua bề mặt nên hiệu xử lý chất hữu mô hình cao - TT1 TT2 xử lý nước thải đạt chuẩn thải loại B QCVN 14:2008/BTNMT để thải môi trường Hiệu xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày < ngày Hiệu xử lý TT1 cao TT2: Sau ngày xử lý, hiệu suất xử lý TT1 từ 76,3% - 85,9%, TT2 từ 70,0% - 83,3% 4.4.3 Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 40 lít/ngày Bảng 4.14 Kết xử lý nƣớc thải sinh hoạt mô hình Chỉ tiêu Ban đầu Kết Sau ngày (mg/l) mg/l Hiệu suất (%) Sau ngày mg/l Hiệu suất (%) Sau ngày mg/l Hiệu QCVN 14:2008, cột B, BTNMT suất (%) BOD5 234,5 100,8 57,0 80,9 65,5 48,2 79,4 50 COD 342,2 149,2 56,4 100,2 70,7 68,5 78,0 - T-N 122,0 82,7 32,2 60,3 50,6 39,6 67,5 - TSS 283,4 132,5 53,3 93,7 66,9 55,4 80,5 100 T-P 35,8 40,5 15,0 58,1 10,1 71,8 - 21,3 (Nguồn: Kết phân tích) 54 Qua bảng 4.14 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu tiếp tục giảm ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp cát đá, hệ vi sinh vật cát phân hủy Trong mô hình, chất hữu hệ vi sinh vật quanh rễ hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối bay qua bề mặt nên hiệu xử lý chất hữu mô hình cao - Nước sau xử lý tải trọng thủy lực đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT Hiệu xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày < ngày Hiệu suất xử lý TT1 cao TT2 cao TT3: Sau ngày xử lý, hiệu suất xử lý TT1 từ 76,3% 85,9%, TT2 từ 70,0% - 83,3%, TT3 từ 71,8% - 80,5% 4.4.4 Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 50 lít/ngày Bảng 4.15 Kết xử lý nƣớc thải sinh hoạt mô hình Kết Ban Chỉ Sau ngày đầu tiêu (mg/l) Sau ngày Hiệu mg/l suất mg/l (%) Hiệu suất (%) Sau ngày mg/l QCVN Hiệu 14:2008, cột suất B, BTNMT (%) BOD5 234,5 145,5 37,9 95,8 59,1 59,1 74,8 50 COD 342,2 160,4 53,1 127,5 62,7 77,6 77,3 - T-N 122,0 100,6 17,5 73,1 40,1 54,3 55,5 - TSS 283,4 144,7 48,9 101,6 64,1 63,7 77,5 100 T-P 35,8 27,1 24,3 18,9 47,2 14,1 60,6 - Qua bảng 4.15 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu tiếp tục giảm ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp cát đá, hệ vi sinh vật cát phân hủy Trong mô hình, chất hữu hệ vi sinh vật quanh rễ hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối bay qua bề mặt nên hiệu xử lý chất hữu mô hình cao 55 Nước sau xử lý tải trọng thủy lực đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT Hiệu xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày < ngày Hiệu suất xử lý TT1 cao TT2 cao TT3: Sau ngày xử lý, hiệu suất xử lý TT1 từ 76,3% 85,9%, TT2 từ 70,0% - 83,3%, TT3 từ 71,8% - 80,5%, TT4 từ 55,5% - 75,5% Công suất xử lý TT4 tốt TT2 TT3, thấp TT1; xét khoảng thời gian thì: TT1 xử lý 20 lít nước thải, TT2 xử lý 30 lít nước thải, TT3 xử lý 40 lít nước thải, TT4 xử lý 50 lít nước thải Vậy công thức tải trọng thủy lực có công suất xử lý cao TT3 56 Phần KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Sau nghiên cứu nước thải sinh hoạt xã Đồng Liên em xin đưa số kết luận: - Qua việc phân tích tiêu TSS, COD, BOD, T-P, T-N cho thấy nước thải sinh hoạt xử lý bể phốt chưa đạt yêu cầu so với QCVN 14 -2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt) - Độ dẫn thuỷ lực phụ thuộc vào loại vật liệu lọc kết hợp vật liệu với Các loại vật liệu lọc khác có độ dẫn thuỷ lực khác nhau, hạt nhỏ, có độ nhám lớn độ dẫn thủy lực nhỏ ngược lại hạt to, độ nhám nhỏ độ dẫn thủy lực lớn Sau cho nước thải sau bể phốt qua công thức có vật liệu lọc, kết thí nghiệm cho thấy công thức có khả xử lý chất thải tốt công thức vật liệu 6: VL6 = Sỏi to + đá nhỏ + (Nền = CT + CM + MB + SM), hiệu suất xử lý sau ngày đạt từ 69,9% 85,1% - Nước thải sau xử lý tải trọng thủy lực đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT Hiệu xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày < ngày Hiệu suất xử lý TT1 cao TT2 cao TT3: Sau ngày xử lý, hiệu suất xử lý TT1 từ 76,3% 85,9%, TT2 từ 70,0% - 83,3%, TT3 từ 71,8% - 80,5%, TT4(50l/ngày) từ 55,5% - 75,5% hiệu suất công xuất xử lý cao TT3 Công suất xử lý TT4 tốt TT2 TT3, thấp TT1 xét khoảng thời gian thì: TT1 xử lý 20 lít nước thải, TT2 xử lý 30 lít nước thải, TT3 xử lý 40 lít nước thải, TT4 xử lý 50l/ngày Vậy công thức tải trọng thủy lực có công suất hiệu suất xử lý cao TT3 - Sau xây dựng mô hình với công thức vật liệu tiến hành trồng tương ứng với công thức là: CT1_Đối chứng, CT2_phát lộc, CT3_chuối hoa, 57 CT4_hoa dong loại có khả sinh trưởng xử lý tốt; CT4_Hoa dong có khẳ xử lý cao 5.2 Đề nghị Hướng dẫn cho khu dân cư biết cách sử dụng kết hợp vật liệu lọc cát, sỏi, đá cách hợp lý để sử dụng mô hình bãi lọc ngầm nhằm mang lại hiệu xử lý cao Tiếp tục nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý mô hình bãi lọc như: - Mật độ dung xử lý - Vòng đời sống, khả thích nghi, khả hấp thụ chất ô nhiễm tạo sinh khối thực vật - Nghiên cứu điều kiện động để đánh giá khả chịu đựng xử lý thực vật tạo cảnh quan đẹp Tiếp tục thử nghiệm phân tích thêm số tiêu ô nhiễm khác có nước thải sinh hoạt coliform, kim loại nặng … 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng việt Nguyễn Việt Anh (2005) [1], “Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam”, Trường Đại học Xây dựng Nguyễn Việt Anh (2007) [2], Nghiên cứu sở khoa học, đề xuất lựa chọn giải pháp thoát nước xử lý nước thải chi phí thấp điều kiện Việt Nam, Nxb Xây dựng Nguyễn Việt Anh (2007) [3] “Bể tự hoại bể tự hoại cải tiến”, NXB Xây dựng Lê Văn Cát (2007) [4] “Xử lý nước thải giàu hợp chất nito photpho” NXB KH Tự nhiên Công nghệ Hoàng Đàn (2007) [5], “Xử lý nước thải bãi lọc trồng cây, công nghệ đem lại nhiều lợi ích cho môi trường”, http/www.nea.gov.vn Trịnh Xuân Lai (2000) [6], "Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải", Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Nguyễn Đức Lượng cs(2003)[7] “Công nghệ sinh học môi trường, xử lý chất thải hữu cơ” Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh Lê Thị Minh Nga (2006) [8], “Nghiên cứu giải pháp thu gom thoát nước thải sinh hoạt chi phí thấp, phù hợp với khu dân cư quy mô nhỏ Việt Nam” Nxb Xây dựng Lương Đức Phẩm (2009) [9] “Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học” NXB Giáo dục 10 Nguyễn Văn Phước (2007)[10], “Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học”, Nhà xuất xây dựng 11 Lều Thọ Bách, (2013)[11], „Hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp“, Viện Khoa Học Kỹ Thuật Môi Trường, Đại Học Xây Dựng II Tiếng anh 12 Bileen Wolmarans and Gideon H de Villiers: “Start-up of a UASB effuent treatment plan on distellery wastewater”, Water South Africa Vol.28 No.1 January 2002[12] 13 Design Manual, Constructed Wetlands and Aquatic, Plant Systems for 59 Municipal,Wastewater Treatment (9/1988) [13] 14 Dayna Yocum, Wetlands, Science and Environmental Management, University Santa Barbara of California 2002[14] 15 Greenway M2003[15]: Water Science and technology Vol 48 No2: 121-128 16 Metcalf Eddy (2003) [16] Technical wastewater treatment and reuse, McGraw Hill, New York, NY 17 Mark Rice, Assistant Director[17]: Solid Separation/Constructed Wetland System for Swine Wastewater Treatment, 2005 18 from a multi product food-processing company, inflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors[18]: The effect of sesonal variation, Pure & Appl Chem, Vol.69, No 11, pp 2447-2452, 1997 19 Jens Rjbye Schmidt and Birgitte Kiar Ahring[19]: Treatment of waste water (EPA) United States Environmental Protection Agency: Managing Manure with Biogas Recovery Systems Improved Performance at Competitive Costs, 2002 20 Sapkota Bavor (1994) [20], Wastewater treatment in constructed wetlands with Horizontal sub-suface flow 21 The “Biogas Technology in China” 1989[21] Chengdu Biogas Research Institute _ Agricultural Publishing House 22 Van der Eerden et al (1998) [22], agenvpolicy.aers.psu.edu/BeckerGravesAm - Hoa Kỳ 23 Viney P Anej[23]a: An Integrated Study of the Emissions of Ammonia, Odor and Odorants, and Pathogens and Related Contaminants from Potential Environmentally Superior Technologies (ESTs) for Swine Facilities, 10/2004 PHỤ LỤC Bảng - Giá trị thông số ô nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nƣớc thải sinh hoạt Thông số TT pH Đơn vị Giá trị C A B  5-9 5-9 BOD5 (20 C) mg/l 30 50 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 100 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500 1000 Sunfua (tính theo H2S) mg/l 1.0 4.0 Amoni (tính theo N) mg/l 10 - Nitrat (NO3 )(tính theo N) mg/l 30 50 Dầu mỡ động, thực vật mg/l 10 20 Tổng chất hoạt động bề mặt mg/l 10 mg/l 10 3.000 5.000 3- 10 11 Phosphat (PO4 ) (tính theo P) Tổng Coliforms MPN/ 100 ml Trong đó: - Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột A1 A2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt) - Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 B2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt vùng nước biển ven bờ) MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THỰC VẬT VÀ MÔ HÌNH Cây chuối hoa Thí nghiệm phân tích COD Cây phát lộc Mô hình mô bãi lọc ngầm trồng [...]... Phạm vi nghiên cứu - Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội xã Đồng Liên, huyện Phú Bình - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt tại khu dân cư xã Đồng Liên, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên bằng mô hình bãi lọc ngầm trồng cây Phát Lộc, Chuối hoa, hoa dong - Nghiên cứu độ dẫn thuỷ lực của một số vật liệu lọc và tải trọng thủy lực tối ưu trong xử lý nước thải bằng công nghệ bãi lọc ngầm trồng cây 3.2... Lâm Thái Nguyên 28 Phần 3 ĐỐI TƢỢNG,NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu - Mô hình bãi lọc ngầm trồng các loài thực vật: + Cây phát lộc + Cây chuối hoa + Cây hoa dong - Nước thải nghiên cứu là nước thải sinh hoạt khu dân cư thuộc xã Đồng Liên, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên - Một số loại vật liệu lọc và khẳ năng xử lý nước thải sinh hoạt. .. địa điểm nghiên cứu - Địa điêm nghiên cứu: Xã Đồng Liên, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên - Thời gian nghiên cứu: từ tháng 3/2014 – tháng 3/2015 3.3 Nội dung nghiên cứu Đề tài tiến hành nghiên cứu 3 nội dung sau: + Xác định độ dẫn thuỷ lực và đánh giá khẳ năng xử lý của các công thức vật liệu lọc trong xử lý nước thải bằng công nghệ bãi lọc ngầm trồng cây, tìm ra công thức tối ưu để xây dựng mô hình +... từ nước thải sinh hoạt đã qua xử lý sơ bộ Hiệu suất loại bỏ vi sinh vật trong các bãi lọc trồng cây rõ ràng là hơn hẳn so với hệ thống bùn hoạt tính truyền thống Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý nước thải đô thị với mục đích chính là khử nitơ, mặc dù hiệu quả xử lý tổng Phốtpho và BOD cũng khá cao Năm 1991, bãi lọc trồng cây. .. thấp và ổn định đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường Các nghiên cứu khác tại Đức, Thái Lan, Thụy Sỹ, Bồ Đào Nha còn cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị, xử lý phân bùn bể phốt và xử lý nước thải công nghiệp, nước rò rỉ bãi rác Không những thế, thực vật nước từ bãi lọc trồng cây còn có thể được... Nam 26 Các đề tài nghiên cứu áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); hay "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" do PGS.TS Nguyên Việt Anh của... tên gọi khác nhau như lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed - VBS), hệ thống xử lý với vùng rễ (Root zone system), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy (Rock reed filter) hay bể lọc vi sinh và vật liệu (Microbial rock filter) Cấu tạo của bãi lọc ngầm trồng cây gồm các thành phần tương tự như bãi lọc trồng cây ngập nước nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc Lớp lọc, nơi thực vật phát... Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam 2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Tại các nước phát triển việc ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải đã được nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến trong nhiều năm qua Công nghệ bãi lọc trồng cây được sử dụng như một giải pháp hữu hiệu để xử lý nước thải phân tán như sinh hoạt, chăn nuôi, công sở, bệnh viện trong tự nhiên thân thiện với môi... Bách, 2013)[11] Hình 2.4 : Đồ bãi lọc kiến tạo có dòng chảy ngầm theo chiều đứng (Nguồn: Cooper, 1996) 2.1.3.3 Cơ chế trong xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây 17 Để thiết kế, xây dựng, vận hành bãi lọc trồng cây chính xác, đạt hiệu quả cao, việc nắm rõ cơ chế xử lý nước thải của bãi lọc là hết sức cần thiết Các cơ chế đó bao gồm lắng, kết tủa, hấp phụ hoá học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự... bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt đầu tiên đã được xây dựng ở Na Uy Ngày nay, tại những vùng nông thôn ở Na Uy, phương pháp này đã trở nên rất phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt, nhờ các bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùa đông và yêu cầu bảo dưỡng thấp Có thể xây dựng bãi lọc trong bất kỳ điều kiện nào về vị trí Mô hình quy mô nhỏ được áp dụng phổ biến