Đánh giá kết quả vận hành hệ tách nước sự cố trong nhà vệ sinh bio-toilet

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VẬN HÀNH HỆ TÁCH NƯỚC<br /> SỰ CỐ TRONG NHÀ VỆ SINH BIO-TOILET<br /> Trịnh Văn Tuyên (1)<br /> Nguyễn Thu Hà<br /> <br /> <br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bio-toilet là nhà vệ sinh không dùng nước, chính vì vậy không xả nước thải ra môi trường như các nhà<br /> vệ sinh thông thường khác. Cơ chế phân hủy chất thải của con người (phân và nước tiểu) là do các vi sinh vật<br /> bám dính trên các giá thể sinh học [1]. Dưới những điều kiện thích hợp như độ ẩm, nhiệt độ, mật độ vi sinh...<br /> được tạo ra trong thùng phản ứng (Biotank), vi sinh vật sẽ phân hủy chất thải thành hơi nước, khí CO2 và được<br /> thoát ra ngoài theo ống thông hơi.<br /> Bài báo này trình bày kết quả vận hành thực nghiệm hệ tách nước sự cố trong thiết bị bio-toilet. Thời gian<br /> thực nghiệm 3 tháng (3 đợt), lượng nước bổ sung vào Bio-tank 15-30 l/h (giả định có sự cố do đổ vào Biotank<br /> thùng nước, hoặc có 60-80 người đi tiểu trong 1 giờ). Kết quả đo 1 lần/tuần. Nước thải sự cố thoát ra từ thùng<br /> chứa chất thải có các thông số sau: pH= 6,8-7,5; BOD5 =162 - 170mg/l; TSS = 340 - 350mg/l; NH4+ từ 45 – 75<br /> mg/l; Coliform: 360 – 460 MPN/100ml. Nước thải sự cố sau khi cho qua hệ hấp phụ nước sự cố để xử lý thì có<br /> các thông số sau: pH: 6,35 - 6,72; BOD5: 47,4 - 48,8mg/l; TSS: 78,4 - 79,8mg/l; NH4+ từ 7,7 - 8,2mg/l; Coliform<br /> 348 - 356MPN/100ml. Nước thải sự cố sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT, đủ tiêu chuẩn để thải ra môi<br /> trường.<br /> Từ khóa: Nhà vệ sinh bio-toilet, hệ xử lý nước thải sự cố.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1. Mở đầu những thiết bị đi kèm để khắc phục sự cố đọng nước,<br /> Trên thế giới, toilet khô không chỉ được dùng phổ giúp thiết bị hoạt động tốt hơn trong điều kiện Việt<br /> biến ở các nước đang phát triển thiếu nước sinh hoạt Nam.<br /> như Tajikistan, Pakistan, Ấn Độ, Bangladesh... mà 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu<br /> cũng được dùng ở các nước phát triển tại những nơi xa 2.1. Đối tượng nghiên cứu<br /> nguồn nước như tại các trang trại, công viên quốc gia<br /> Đối tượng nghiên cứu là nước thải từ thùng chứa<br /> hay các khu du lịch rộng lớn như Phần Lan, Scotland,<br /> chất thải có ô nhiễm chất hữu cơ và chất dinh dưỡng<br /> Nhật Bản[1].<br /> từ nước tiểu, phân con người. Nước thải thoát ra từ<br /> Công nghệ Bio-toilet khô có nhiều ưu điểm như thùng chứa chất thải có thành phần: pH 6,8 – 7,5;<br /> thân thiện với môi trường, kinh tế và hợp vệ sinh, tiết BOD5 162 – 170 mg/l; TSS 340 - 350 mg/l; NH4+ 45 –<br /> kiệm nguồn nước, chiếm ít khoảng không gian, xây 75 mg/l; Coliform 360 - 460 MPN/100ml.<br /> dựng đơn giản, vận hành dễ dàng nên rất thích hợp<br /> 2.2. Phương pháp nghiên cứu<br /> với những vùng xa xôi, biệt lập và xa nguồn nước.<br /> Tuy nhiên, do thói quen sinh hoạt và một số tác động 2.2.1. Mô hình thực nghiệm<br /> ngoại cảnh đã dẫn đến hiện tượng đọng nước trong Nước sự cố chảy ra từ Bio-toilet được cho chảy qua<br /> thùng chứa chất thải. Nhà vệ sinh Bio-toilet sử dụng hệ xử lý nước thải sự cố (Hình 1). Qua lần lượt các<br /> chế phẩm vi sinh Bio-Sagi của Viện Công nghệ Môi lớp vật liệu lọc và vật liệu hấp phụ: Sỏi nhẹ keramzit,<br /> trường [2,3] để phân hủy chất thải, đồng thời được cát thạch anh, than cácbon hóa [2] và cuối cùng là<br /> nghiên cứu, chế tạo phù hợp với thói quen sinh hoạt, silicagel.<br /> cơ sở vật chất, hạ tầng kỹ thuật của Việt Nam, và hệ xử Thực nghiệm được tiến hành trong 3 tháng (chia<br /> lý nước sự cố của nhà vệ sinh Bio-toilet là một trong làm 3 đợt). Nước sự cố được tạo ra bằng cách cấp<br /> <br /> 1<br /> Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam<br /> <br /> <br /> 60 Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016<br />  KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ<br /> <br /> <br /> <br /> nước vào Biotank với lưu lượng 15-30 l/h. Mỗi mẻ thí<br /> nghiệm cấp nước trong 4 giờ, mỗi giờ cấp 15l nước.<br /> Một tuần làm thí nghiệm một lần, lẫy mẫu phân tích<br /> các chỉ tiêu nêu tại mục 2.1.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ▲Hình 2. Chỉ số nước thải sau xử lý đợt 1<br /> <br /> - Chỉ số BOD5 của nước thải sự cố sau xử lý giảm<br /> khoảng 3 lần, còn 47,4 - 48,8mg/l. Các vi sinh vật hiếu<br /> khí có trong hỗn hợp chất thải chảy vào hệ xử lý nước<br /> thải sự cố và bám dính trên các vật liệu lọc, qua quá<br /> trình lưu sẽ giúp phân hủy các chất hữu cơ trong nước<br /> ▲Hình 1. Sơ đồ thực nghiệm hệ hấp phụ nước thải sự cố thải, làm giảm chỉ số BOD5.<br /> <br /> <br /> 2.2.2. Nguyên vật liệu<br /> Hệ xử lý nước thải sự cố dạng hình trụ tròn, có 4<br /> ngăn chứa vật liệu lọc và vật liệu hấp phụ.<br /> 2.2.3. Phương pháp phân tích<br /> - pH: Sử dụng máy đo pH cầm tay AD 110 để đo<br /> pH của nước thải.<br /> - BOD5: Xác định theo TCVN 6001-1:2008<br /> - Tổng chất rắn lơ lửng: Xác định theo TCVN<br /> 6625:2000 ▲Hình 3. Chỉ số nước thải sau xử lý đợt 2<br /> - Amoni (tính theo N): Xác định theo TCVN<br /> 5988:1995 - Khi nước thải sự cố chảy qua lần lượt các vật liệu<br /> - Tổng Coliforms: Xác định theo TCVN 6187-1 : lọc thì các chất cặn bã sẽ được vật liệu lọc giữ lại, làm<br /> 1996. chỉ số TSS của nước thải sự cố giảm khoảng 4,3 lần.<br /> Chỉ số này dao động từ 78,4 - 79,8mg/l; nằm dưới mức<br /> 3. Kết quả và thảo luận<br /> giới hạn cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT (cột<br /> 3.1. Lượng nước thải thoát ra từ hệ xử lý nước thải B) quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.<br /> sự cố<br /> - Hàm lượng amoni NH4+ trong nước thải sự cố<br /> Nước thải sự cố được lấy và đo được như sau: khoảng 37mg/l. Sau khi qua hệ hấp phụ nước thải dư<br /> Bảng 2 cho thấy, quá trình hấp thụ và bốc hơi nước thì amoni được than cacbon hóa hấp phụ khá nhiều<br /> của Biotank có thể đạt được từ 10-16 l/h. Việc đảo trộn cho nên chỉ số này giảm chỉ còn khoảng 7,7 - 8,2 mg/l,<br /> và hoạt động của vi sinh vật làm bốc hơi đáng kể lượng đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột B) quy chuẩn kỹ<br /> nước trong thùng phản ứng. thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.<br /> 3.2. Kết quả phân tích nước thải sau xử lý của hệ<br /> xử lý nước thải sự cố<br /> Sau 3 đợt tiến hành thí nghiệm, lấy mẫu và phân<br /> tích cho kết quả như sau:<br /> - Các vật liệu lọc và vật liệu hấp phụ làm thay đổi<br /> pH của nước thải sự cố không nhiều sau xử lý. Chính<br /> vì vậy, độ pH của nước thải sau xử lý trong 4 tuần dao<br /> động khoảng 6,35 - 6,72 nằm trong mức giới hạn cho<br /> phép của QCVN 14:2008/BTNMT (cột B) quy chuẩn<br /> kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.<br /> ▲Hình 4. Chỉ số nước thải sau xử lý đợt 3<br /> <br /> <br /> Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016 61<br />  - Khi chất thải được xử lý trong bể phản ứng thì cố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của Bio-toilet là<br /> chỉ số Coliform đã giảm nhiều. Chính vì vậy mà chỉ sự cố nhiều nước trong thùng chứa chất thải. Lượng<br /> tiêu coliform trong nước thải sự cố vào khoảng 410 nước sự cố không nhiều, khoảng 5-14 lít/h (giả định<br /> MPN/100ml. Đi qua hệ hấp phụ nước thải sự cố thì tình huống xấu nhất) nhưng nếu không giải quyết sẽ<br /> chỉ sổ này giảm một chút, dao động trong khoảng 348 ảnh hưởng rất lớn đến môi trường xung quanh. Tuy<br /> - 356 MPN/100ml. Tuy nhiên vẫn đạt QCVN 14:2008/ nhiên lượng nước thải này đã được đưa qua hệ xử lý<br /> BTNMT (cột B) quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước nước thải sự cố. Nước thải sau hệ xử lý nước thải sự cố<br /> thải sinh hoạt. có thành phần như sau:<br /> Như vậy, qua một loạt các chỉ tiêu phân tích như trên, - pH: 6,35 - 6,72<br /> nhóm nghiên cứu thấy rằng các chỉ tiêu đều nằm dưới - BOD5: 47,4 - 48,8<br /> ngưỡng cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT (cột B).<br /> Nước thải sự cố của hệ thiết bị Bio-toilet sau khi cho qua<br /> - TSS: 78,4 - 79,8<br /> hệ hấp phụ nước thải sự cố thì đạt tiêu chuẩn và được - Amoni NH4+: 7,7 - 8,2<br /> phép thải ra môi trường. - Coliform: 348 - 356<br /> 4. Kết luận Nước thải sau khi qua hệ hấp phụ đã đạt QCVN<br /> Công nghệ bio – toilet không sử dụng nước mang 14:2008/BTNMT (cột B) quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về<br /> lại những hiệu quả về môi trường và kinh tế. Tuy nhiên, nước thải sinh hoạt, được phép xả thải ra môi trường■<br /> trong quá trình sử dụng bio-toilet một trong những sự<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO 3. Tăng Thị Chính, Hoàng Thị Dung, Đào Thị Minh Hạnh -<br /> 1. Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Thu Hà, Hoàng Lương, Tăng Ứng dụng các chủng xạ khuẩn ưa nhiệt - chịu axit để xử<br /> Thị Chính - Nghiên cứu xây dựng mô hình Bio-Toilet sử lý bã thải dứa, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 46, 6A<br /> dụng than cacbon hóa nhằm cải thiện môi trường nước ở (2008) 258-263.<br /> Việt Nam, Tạp chí Khoa học và công nghệ, 50(2B), 2012, tr. 4. Trịnh Văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến, Shuji Yosizawa -<br /> 134-142. Nghiên cứu công nghệ cacbon hóa để xử lý chất thải đô<br /> 2. Tăng Thị Chính, Đặng Đình Kim, Phan Thị Tuyết Minh, Lê thị ở Việt Nam, Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm Viện<br /> Thanh Xuân - Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng một số chế Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2010, tr. 72-78.<br /> phẩm vi sinh vật để xử lý chất thải hữu cơ, TC Khoa học-<br /> ĐHQGHN, KHTN&CN, XXII, No3B PT (2006) 38-44.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ASSESSMENT RESULTS OF THE INCIDENT SEWAGE TREATMENT<br /> SYSTEM IN BIO-TOILET<br /> Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Thu Hà<br /> Institute of Environmental Technology, Vietnam Academy of Science and Technology<br /> ABSTRACT<br /> Bio-toilet is a toilet which does not use water; therefore, it does not discharge wastewater into the<br /> environment as other common toilets. The decomposition of human waste (feces and urine) is carried out<br /> by miorganisms adhered into the biological reactor. In appropriate conditions such as moisture, temperature,<br /> microorganism concentration, etc.. created in the biotank, microorganism will decompose waste into water<br /> vapur, CO2 which emit through air chimneys.<br /> This paper presents the results of experimental operation of incident sewage treatment system in bio-toilets.<br /> Experimental period was three month (three times); the amount of water added to the bio-tank was 15-30l /h<br /> (assuming there is a problem of water poured into the Biotank, or with 60-80 people urinating in one hour). The<br /> results were measured once a week. Incident wastewater discharged had following parameters: pH between 6.8<br /> and 7.5; BOD5 from 162 to 170mg/l; TSS from 340 to 350mg/l; NH4+ from 45 to 75 mg/l; Coliform from 360<br /> to 460 MPN/100ml. Incident wastewater which then flowed through incident adsorption system had following<br /> parameters: pH between 6.35 tand 6.72; BOD5 between 47.4 and 48.8mg/l; TSS from 78.4 to 79.8mg/l; NH4+<br /> from 7.7 to 8.2mg/l; Coliform from 348 to 356MPN/100ml. Treated incident wastewater achieved the QCVN<br /> 14:2008/BTNMT, meeting the requirements for release to the environment.<br /> Keywords: bio-toilet, incident sewage treatment system.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 62 Chuyên đề số III, tháng 11 năm 2016<br />