Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sử dụng xỉ than Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương làm chất nền trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

175
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng bằng việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo với chất nền từ vật liệu xỉ than, có chi phí xây dựng cũng như vận hành bảo dưỡng thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, tận dụng chất thải, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sử dụng xỉ than Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương làm chất nền trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trƣờng Mã số : 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Loan Hà Nội – Năm 2015
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng kết quả nghiên cứu trong luận văn là do tôi tự làm. Tôi xin cam đoan rằng mọi số liệu và thông tin trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016 Người thực hiện luận văn Nguyễn Thị Lan Hương i
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến: Các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, Phòng quản lý đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Loan - người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn. Tôi xin cảm ơn các tập thể, cơ quan, ban, ngành đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu và nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn tập thể lớp Cao học Công nghệ Kỹ thuật Môi trường K21 đã cùng chia sẻ với tôi, đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành Luận văn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân đã dành cho tôi. Hà Nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016 Người thực hiện luận văn Nguyễn Thị Lan Hương ii
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Đặt vấn đề ..............................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2 3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..............................................................................3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ........................................4 1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt ....................................................................4 1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt .........................................4 1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường ..................................10 1.2. Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt .............................................11 1.2.1. Khảo sát và đánh giá mức độ ô nhiễm ..........................................................11 1.2.2. Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ...........................................12 1.2.3. Công nghệ xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo ...........17 1.3. Tính chất hóa lý của xỉ than Nhà máy Nhiệt điện .........................................26 1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về đất ngập nƣớc nhân tạo .......32 1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới ................................................................................32 1.4.2. Nghiên cứu tại Việt Nam ...............................................................................35 CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................38 2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................38 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................38 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................41 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................41 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................41 2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp ............................................41 2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp ............................................................41 CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...............................50 3.1. Điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu .................................................50 iii
3.3. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt của các công thức vật liệu lọc ........................................................................................................53 3.3.1. Hiệu suất xử lý COD ......................................................................................53 3.3.2. Hiệu suất xử lý BOD5.....................................................................................54 3.3.3. Khả năng xử lý NH4+ .....................................................................................55 3.3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý sau xử lý của các công thức ..........56 3.4. Kết quả thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên môi trƣờng nền của xỉ than ............................................................................................57 3.4.1. Xác định lượng nước và nồng độ COD đầu vào của thí nghiệm.................58 3.4.2. Biểu hiện kiểu hình của các loại cây trồng tham gia thí nghiệm ................58 3.4.3. Tỷ lệ sống của các loại cây tham gia thí nghiệm ..........................................59 3.4.4. Khả năng sinh trưởng của các loại cây ở các công thức thí nghiệm ..........60 3.5. Khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức cây trồng ................................66 3.5.1. Khả năng xử lý Amoni, Nitrit của các thức cây trồng .................................66 3.5.2. Hiệu quả xử lý BOD5 của các công thức cây trồng ......................................69 3.5.3. Khả năng xử lý tổng chất rắn lơ lửng ở các công thức cây trồng ...............71 3.5.4. Hiệu quả xử lý COD ở các công thức cây trồng ...........................................72 3.5.5. Khả năng xử lý Phốtphát của các công thức cây trồng ...............................73 3.5.6. Kết quả đánh giá định tính (cảm quan) các chỉ tiêu vật lý ..........................74 3.6. So sánh hiệu suất xử lý giữa các công thức với các chỉ tiêu theo dõi ..........75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................79 PHỤ LỤC .................................................................................................................81 iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nước khu vực dân cư............................................... 5 Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu dịch vụ thương mại ...................... 6 Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nước từ các công sở ................................................ 6 Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu giải trí ........................................... 7 Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người. .......... 8 Bảng 1.6. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp của APHA ....................................................................................... 9 Bảng 1.7. Một số loại thực vật thủy sinh tiêu biểu ......................................... 24 Bảng 1.8. Lượng than, tro xỉ thải ra hằng năm, diện tích bãi chứa tro xỉ ....... 27 Bảng 1.9. Tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 – 2030 ...... 27 Bảng 1.10. Một số tính chất vật lý của xỉ than ............................................... 28 Bảng 1.11. Khác biệt về thành phần hóa học của tro xỉ khi đốt than ............. 29 Bảng 1.12. Thành phần hóa học của tro xỉ...................................................... 29 Bảng 1.13. Đặc tính của than dùng trong các NMNĐ ở Việt Nam ................ 29 Bảng 2.1. Các vật liệu lọc được sử dụng ........................................................ 42 Bảng 2.2. Bảng công thức vật liệu lọc không trồng cây ................................. 43 Bảng 2.3. Các loại cây được sử dụng trong thí nghiệm .................................. 43 Bảng 2.4. Các công thức cây trồng trong thí nghiệm .................................... 45 Bảng 3.1. Bảng số liệu điều kiện thời tiết khí hậu Hà Nội ............................. 50 Bảng 3.2. Độ ẩm của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .................................... 52 Bảng 3.3. pH của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .......................................... 52 Bảng 3.4. Tỉ trọng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1.................................. 52 Bảng 3.5. Thành phần khoáng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ............... 52 Bảng 3.6. Hàm lượng kim loại nặng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ..... 53 Bảng 3.7. Hiệu suất xử lý COD của các công thức vật liệu lọc...................... 53 v
Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý BOD5 của các công thức vật liệu lọc .................... 54 Bảng 3.9. Hiệu suất xử lý NH4+ của các công thức vật liệu lọc ...................... 55 Bảng 3.10. Kết quả xác định màu, mùi và pH sau xử lý của các công thức... 56 Bảng 3.11. Lượng nước cần pha tương ứng với các nồng độ cần .................. 58 Bảng 3.12. Sự biểu hiện hình thái màu sắc lá của các loại cây thí nghiệm ... .59 Bảng 3.13. Tỷ lệ sống và chết của các loại cây trồng ..................................... 59 Bảng 3.14. Chiều cao của các loại cây qua thời gian thí nghiệm ................... 60 Bảng 3.15. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các loại cây qua các lần đo .... 62 Bảng 3.16. Số lá qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........................................ 64 Bảng 3.17. Số rễ và chiều dài của rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........ 65 Bảng 3.18. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải đầu vào thí nghiệm................................................................................ 66 Bảng 3.19. Hàm lượng amoni, hiệu suất xử lý amoni sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4.................................................................................. 67 Bảng 3.20. Hiệu suất xử lý nitrit sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 68 Bảng 3.21. Hiệu suất xử lý BOD5 sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ... 69 Bảng 3.22. Hiệu quả xử lý TSS sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ....... 71 Bảng 3.23. Hiệu suất xử lý COD sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 72 Bảng 3.24. Hàm lượng Phốtphát sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 73 Bảng 3.25. Kết quả màu sắc và mùi nước thải trước và sau xử lý.................. 74 Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ............................................................................................... 79 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Bãi xỉ than của nhà máy Ninh Bình ................................................ 30 Hình 1.2. Bãi thải 1 của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 ......................... 31 Hình 2.1. Cây Dong Riềng, cây Mon Nước, cây Phát Lộc............................. 40 Hình 2.2. Cây Thủy Trúc, Muống Nhật .......................................................... 40 Hình 3.1. Hiệu suất xử lý NH4+, NO2-, BOD5, COD, TSS, PO43- sau 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ................................................................... 75 vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tiếng Việt 1 BOD Nhu cầu oxy sinh hoá 2 COD Nhu cầu oxy hoá học 3 CHC Chất hữu cơ 4 CT Công thức 5 ĐNN Đất ngập nước 6 ĐV Động vật 7 HCHC Hợp chất hữu cơ 8 KLN Kim loại nặng 9 NMNĐ Nhà máy Nhiệt điện 10 NTSH Nước thải sinh hoạt 11 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 12 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 13 TSS Tổng chất rắn lơ lửng 14 TVTS Thực vật thủy sinh 15 VL Vật liệu 16 VK Vi khuẩn 17 VS Vi sinh 18 VSV Vi sinh vật 19 XLNT Xử lý nước thải 20 XT Xỉ than viii
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Đất nước ta đang trên đà phát triển về mọi mặt nhất là trong lĩnh vực công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế, nhằm đạt mục tiêu chiến lược là trở thành một nước công nghiệp tiên tiến vào năm 2020. Song song với các hoạt động để đạt mục tiêu đó, một trong những nhiệm vụ không thể thiếu phần quan trọng là bảo vệ môi trường và phát triển bền vững nền kinh tế. Trong nhịp điệu phát triển chung của cả nước, các đô thị Việt Nam không ngừng mở rộng và phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tốc độ đô thị hóa ngày càng cao, đời sống của người dân được cải thiện đã làm nảy sinh những vấn đề nghiêm trọng về môi trường. Công tác bảo vệ môi trường chưa được đầu tư đúng cách, các hoạt động thương mại, dịch vụ, sinh hoạt là nguồn phát sinh ô nhiễm nghiêm trọng cũng chưa được quan tâm. Trong đó ô nhiễm môi trường nước đang là vấn đề đáng báo động. Đặc biệt, tình trạng nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư đô thị, ven đô và nông thôn đều chưa được xử lý triệt để. Nước thải từ các khu vệ sinh (nước đen) mới chỉ được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại, chất lượng chưa đạt yêu cầu xả ra môi trường, là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Đó là chưa kể dòng nước thải sinh hoạt từ nhà bếp, tắm, giặt...(nước xám) thường không được xử lý qua bể tự hoại đã thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận, gây ô nhiễm nghiêm trọng các nguồn nước mặt, nước ngầm, đồng thời tác động xấu đến cảnh quan đô thị và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Trong điều kiện hiện nay ở Việt Nam, phần lớn các dự án thoát nước, xử lý nước thải còn chưa đến được mọi nơi, và nếu có cũng mới hướng tới giải quyết vấn đề thoát nước mưa, khắc phục tình trạng ngập úng, và còn rất khó có kinh phí để duy trì vận hành, bảo dưỡng hệ thống vì vậy việc nghiên cứu làm sạch nước thải tại chỗ cho các cụm dân cư bằng công nghệ vừa đơn giản, 1
có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường, là một hướng giải quyết hợp lý và khả thi. Mô hình đất ngập nước nhân tạo những năm gần đây đã được biết đến trên thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải với ưu điểm là chi phí thấp, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương. Bên cạnh đó, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh. Do đó, việc sử dụng mô hình đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt có thể thay thế và bổ sung những công nghệ hóa lý tuy mang tính công nghệ cao nhưng lại tốn kém. Mặt khác, mỗi năm, các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tiêu thụ gần 14 triệu tấn than và thải ra khoảng 4,5 triệu tấn tro xỉ. Đến năm 2020, lượng tro xỉ thải lên đến 16 triệu tấn/năm. Ngoài việc gây tốn hàng nghìn ha đất để chứa và chôn lấp thì tro xỉ nhiệt điện còn là nguồn gây ô nhiễm môi trường đặc biệt nghiêm trọng cho đất, nước và không khí. Tìm kiếm giải pháp tận thu tro xỉ nhiệt điện, biến loại phế thải này thành nguồn nguyên liệu có giá trị đang được đặt ra cấp bách. Xuất phát từ thực tiễn trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sử dụng xỉ than Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương làm chất nền trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng bằng việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo với chất nền từ vật liệu xỉ than, có chi phí xây dựng cũng như vận hành bảo dưỡng thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, tận dụng chất thải, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 2
3. Nội dung nghiên cứu  Tính chất lý hóa của xỉ than NMNĐ Mông Dương.  Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của xỉ than và các vật liệu lọc khác.  Thử nghiệm trồng các loại cây thủy sinh khác nhau trên môi trường nền của xỉ than để tìm ra loài cây có thể phát triển tốt.  Nghiên cứu khả năng xử lý của hệ thống đất ngập nước với chất nền là xỉ than và loài thực vật được lựa chọn để xử lý nước thải sinh hoạt.  Xác định tải lượng dòng thải đầu vào mô hình ĐNN nhân tạo (nồng độ các chỉ tiêu pH, TSS, COD, NH4+, NO2-, NO3-, PO43- của NTSH trước xử lý).  Xác định tải lượng dòng thải đầu ra như pH, TSS, COD, NH 4+, NO2-, NO3-, PO43- và hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý của hệ thống đất ngập nước nhân tạo trồng thực vật thủy sinh với chất nền là xỉ than đối với môi trường nước thải sinh hoạt, các thông số này rất cần thiết để tính toán ra một hệ thống đất ngập nước nhân tạo hoàn thiện để xử lý nước thải sinh hoạt. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt từ các hoạt động sống, hoạt động sản xuất của con người. Giảm thiểu nguồn tro xỉ thải ra hàng năm tại Nhà máy Nhiệt điện và tận dụng được nguồn nguyên liệu này làm chất nền trong hệ thống ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt. Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường địa phương. 3
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt 1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt 1.1.1.1. Nguồn phát thải nước thải sinh hoạt Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi... Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt, tẩy rửa...được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và công trình công cộng khác.[15] Nước thải sinh hoạt (NTSH) gồm có các nguồn thải sau:  Khu dân cư: Nước thải khu vực này có thể tính bằng con số theo đầu người sử dụng, số lượng nước khoảng 80 – 300 lít một ngày. Trong thực tế mức độ ô nhiễm của nước thải tùy thuộc vào điều kiện sống của từng khu vực, chất lượng bữa ăn, chất lượng sống (các loại nước vệ sinh có qua các bể phốt hay xả thẳng ra cống rãnh) cũng như hệ thống thải nước của từng khu vực.  Khu thương mại: gồm có chợ (chợ tập trung, chợ cóc...), các cửa hàng, bến xe, trụ sở kinh doanh, trung tâm mua bán của khu vực. Lượng nước thải của khu vực này được tính bằng số m3/ngày dựa trên số lượng nước cấp đầu vào, trung bình là 7,5 – 14 m3/ha/ngày.  Khu vui chơi giải trí: gồm các quán cà phê, câu lạc bộ, bể bơi,... Ở đây lượng nước thải thay đổi rõ rệt theo mùa trong năm.  Khu vực cơ quan: gồm cơ quan, công sở, trường học, bệnh viện... Lượng NTSH phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt phụ thuộc vào khả năng 4
cung cấp nước của nhà máy nước hay trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. NTSH ở trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện pháp tự thấm. Tiêu chuẩn NTSH trung tâm đô thị thường từ 100 – 250 l/người/ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 – 500 l/người/ngày (với các nước phát triển). Tiêu chuẩn NTSH ở đô thị nước ta hiện nay dao động trong khoảng 120 – 180 l/người/ngày. Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn NTSH từ 50 – 120l/người/ngày. Ngoài ra, lượng NTSH còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết, tập quán sinh hoạt; phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó. Trong một số trường hợp phải dựa vào tiêu chuẩn thoát nước để tính toán sơ bộ lưu lượng nước thải như bảng 1.1.[15] Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nƣớc khu vực dân cƣ Tiêu chuẩn thải STT Mức độ thiết bị vệ sinh trong công trình (l/ngƣời.ngàyđêm) Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ 1 80 – 100 sinh, không có thiết bị tắm Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ 2 110 – 140 sinh và thiết bị tắm thông thường Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ 3 140 – 180 sinh, có bồn tắm và cấp nước nóng cục bộ Ở các khu thương mại, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu giải trí ở xa hệ thống cống thoát của thành phố, phải xây dựng trạm bơm nước thải hay khu 5
xử lý nước thải riêng, tiêu chuẩn thải nước có thể tham khảo bảng 1.2, bảng 1.3, bảng 1.4. Tuy nhiên, có sự thay đổi trong thực tế điều kiện nước ta.[15] Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu dịch vụ thƣơng mại Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày) Khoảng dao động Trị số tiêu biểu Nhà ga sân bay Hành khách 7,5 – 15 11 Gara ôtô, sửa xe Đầu xe 26 – 50 38 Quán bar Khách hàng 3,8 – 19 11 Người phục vụ 38 – 60 50 Kho hàng hóa Nhà vệ sinh 1515 – 2270 1900 Nhân viên 30 – 45 38 Khách sạn Khách 151 – 212 180 Người phục vụ 26 – 49 38 Hiệu giặt là Công nhân 26 – 60 49 Máy giặt 1703 – 2460 2080 Tiệm ăn Người ăn 7,5 – 15 11 Siêu thị Người làm 26 – 50 38 Cơ quan Nhân viên 26 – 60 49 Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các công sở Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày) Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Khoảng dao động Trị số tiêu biểu Giường bệnh 473 – 908 625 Bệnh viện Nhân viên 19 – 56 38 Giường bệnh 284 – 530 378 Bệnh viên tâm thần Nhân viên 19 – 56 38 Tù nhân 284 – 530 435 Nhà tù Quản giáo 19 – 56 38 Nhà nghỉ Người trong 190 – 455 322 Trường đại học nhàSinh điềuviên dưỡng 56 – 133 95 6
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu giải trí Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày) Khoảng dao động Trị số tiêu biểu Khu nghỉ mát có Người 189 – 265 227 Khu nghỉ khách mát sạn lều, mini Người 30 – 189 151 Quán trại, ôtôcà di phê động Khách 3,8 – 11 7,5 giải khát Nhân viên 30 – 45 38 Cắm trại Người 75 – 150 113 Nhà ăn Xuất ăn 15 – 38 26,5 Nhân viên 30 – 189 151 Bể bơi Người tắm 19 – 45 38 Nhân viên 30 – 45 38 Nhà hát Ghế ngồi 7,5 – 15 11 Khu triển lãm, Người tham 15 – 30 19 giải trí quan 1.1.1.2. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:  Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh (nước đen).  Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà (nước xám). NTSH chứa chất hữu cơ (CHC) dễ phân hủy sinh học, CHC khó phân hủy, CHC có tính độc, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, kim loại nặng (KLN), các chất rắn, chất màu, mùi, vi sinh vật (VSV), vi trùng gây bệnh. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, NTSH không được xử lý triệt để là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.[15]  Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học: gồm các hợp chất hydrat cacbon, protein, chất béo, lignin,...có từ tế bào và các tổ chức của động vật, thực vật. CHC trong NTSH gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 – 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; các chất béo (5 – 10%).[15] 7
 Các chất vô cơ: trong NTSH chiếm 40 – 42% chủ yếu gồm cát, đất sét, các axit bazơ, bazơ vô cơ, dầu khoáng.  Các kim loại nặng: trong nước thải gây ô nhiễm nguồn nước có chứa các ion kim loại nặng như chì, thủy ngân, asen...  Các chất màu: màu nâu đen do các chất tanin, lignin cùng các CHC bị phân giải; màu vàng do sắt, mangan dạng keo hoặc dạng hòa tan tạo thành...  Các chất rắn: bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ, cùng các sinh vật (xác động vật, thực vật). Chất rắn có thể ở dạng keo hoặc dạng huyền phù.  Mùi: do CHC bị phân hủy, hóa chất, dầu mỡ trong nước thải gây ra.  Sinh vật: gồm vi khuẩn, virus, nấm, rong, tảo... Trong các dạng VSV có cả vi trùng gây bệnh như lỵ, thương hàn...có khả năng gây dịch bệnh. Lượng NTSH dao động trong phạm vi rất lớn, thường chiếm từ 65 – 80% lượng nước cấp...65% áp dụng cho nơi khô nóng, nước cấp dùng cả cho việc tưới cây. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của NTSH biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 có một mối tương quan nhất định. Tải trọng chất thải trung bình tính theo đầu người ở điều kiện ở Đức với nhu cầu cấp nước 150 lít/ngày được trình bày trong bảng 1.5.[15] Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu ngƣời. Tổng chất thải Chất thải hữu cơ Chất thải vô cơ Các thông số (g/ngƣời.ngày) (g/ngƣời.ngày) (g/ngƣời.ngày) Tổng lượng chất thải 190 110 80 Các chất tan 100 50 50 Các chất không tan 90 60 30 Chất lắng 60 40 20 Chất lơ lửng 30 20 10 Đặc trưng của NTSH thường chứa nhiều tạp chất, trong đó khoảng 52% là các CHC, 48% là các chất vô cơ và một số lớn VSV. Phần lớn các VSV trong nước thải thường ở dạng các virut và vi khuẩn gây bệnh đồng thời trong nước 8
thải cũng chứa các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải. Bảng 1.6 phân loại mức độ ô nhiễm theo thành phần hóa học điển hình của NTSH.[15] Bảng 1.6. Thành phần nƣớc thải sinh hoạt phân tích theo các phƣơng pháp của APHA Thông số (mg/L) Mức độ ô nhiễm Nặng Trung bình Thấp Tổng chất rắn 1000 500 200 Chất rắn hòa tan 700 350 120 Chất rắn không hòa tan 300 150 8 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 Chất rắn lắng 12 8 4 BOD5 300 200 100 DO (Oxy hòa tan) 0 0 0 Tổng Nitơ 85 50 25 Nitơ hữu cơ 35 20 10 Nitơ amoniac 50 30 15 NO2- 0,1 0,05 0 NO3- 0,4 0,2 0,1 Clorua 175 100 50 Độ kiềm 200 100 50 Chất béo 40 20 0 Tổng photpho - 8 - (Nguồn: GTZ, 1989) NTSH có các thành phần với các giá trị điển hình như: COD= 500mg/l, BOD5= 250mg/l, SS= 220mg/l, Photpho= 8mg/l, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ = 40mg/l, pH=6,8, TS= 720mg/l. Như vậy, NTSH có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường, các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P= 100:5:1. Một tính chất đặc trưng nữa của NTSH là không phải tất cả các CHC đều có thể phân hủy bởi các VSV và khoảng 20 – 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.[15] 9
1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường Ảnh hưởng của NTSH đến môi trường do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra.  COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định CHC tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,...làm cho nước có mùi hôi và làm giảm pH của môi trường.  TSS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.  Nhiệt độ: thường không ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật nước.  Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền.  Các hợp chất của Nitơ, Phốtpho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nồng độ N, P trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng.  Màu, mùi: gây mất mỹ quan.  Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt. Ảnh hưởng của NTSH đến nguồn nước mặt do nước thải chưa được xử lý triệt để chảy vào thủy vực làm cho các thủy vực bị nhiễm bẩn, gây hậu quả xấu đối với nguồn nước:  Làm thay đổi tính chất hóa lý, độ trong, màu, mùi, hàm lượng các CHC, vô cơ, pH, các kim loại nặng có độc tính, chất nổi, chất lắng cặn.  Làm thay đổi hệ sinh vật trong nước, kể cả VSV, xuất hiện các VSV gây bệnh, làm chết các VSV nước.  Làm giảm oxy hòa tan do tiêu hao trong quá trình oxy hóa CHC. Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nguồn nước. Sự có mặt các chất độc hại trong nước thải xả vào nguồn nước làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên và kìm hãm quá trình tự làm sạch 10