Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt của vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ

Chia sẻ: Nguathienthan Nguathienthan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nước không thể thiếu đối với mọi sự sống trên trái đất, nó là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước được sử dụng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ… Sau khi sử dụng nước trở thành nước thải và bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của các ngành công nghiệp, nông nghiệp... đã để lại rất nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang là mối nguy hiểm đáng lo ngại của rất nhiều người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt của vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------- Trần Thị Miền NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU PHẾ THẢI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA VÙNG NÔNG THÔN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Chuyên ngành: Hóa Môi Trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Minh Phương Hà Nội, 2017
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 12 Chương 1. TỔNG QUAN 12 1.1. Tổng quan về nước thải tại khu vực nông thôn .......................................................... 12 1.1.1. Đặc tính của nước thải tại khu vực nông thôn 12 1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm 14 1.2. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ............................................................... 17 1.2.1. Phương pháp cơ học 17 1.2.2. Phương pháp khử trùng nước thải 18 1.2.3. Phương pháp sinh học 18 1.2.4. Phương pháp hấp phụ 20 1.2.5. Một số mô hình xử lý nước thải Error! Bookmark not defined. 1.3. Tổng quan về vật liệu phế thải (phế phụ phẩm nông nghiệp) vùng nông thôn ...Error! Bookmark not defined. 1.3.1. Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined. 1.3.2. Thành phần và đặc tính Error! Bookmark not defined. 1.3.3. Ứng dụng trong xử lý môi trường Error! Bookmark not defined. Chương 2. THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined. 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ............................... Error! Bookmark not defined. 2.1.1. Mục tiêu Error! Bookmark not defined. 2.1.2. Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 2.2. Hóa chất và dụng cụ ................................................... Error! Bookmark not defined. 2.2.1. Hóa chất Error! Bookmark not defined. 2.2.2. Dụng cụ Error! Bookmark not defined. 2.3. Khảo sát đặc tính của nước thải sinh hoạt tại vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ .................................................................................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Lấy mẫu Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Phân tích các thông số chất lượng nước Error! Bookmark not defined. 2.4. Nghiên cứu sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải .................................................................................... Error! Bookmark not defined. 2.4.1. Quá trình chế tạo vật liệu hấp phụ Error! Bookmark not defined. 2.4.2. Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp hấp phụ tĩnh Error! Bookmark not defined. 2.4.3. Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp hấp phụ động Error! Bookmark not defined. 2.5. Khảo sát sơ bộ khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học hiếu khí ............................................................................... Error! Bookmark not defined. 2.5.1. Chuẩn bị bùn hoạt tính (sinh khối) Error! Bookmark not defined.
2.5.2. Vận hành thiết bị xử lý hiếu khí Error! Bookmark not defined. 2.6. Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng mô hình kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí và phương pháp hấp phụ........................ Error! Bookmark not defined. 2.6.1. Nguyên lý hoạt động của mô hình xử lý nước thải Error! Bookmark not defined. 2.6.2. Vận hành mô hình xử lý nước thải Error! Bookmark not defined. Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined. 3.1. Các thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt tại nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ .................................................................................... Error! Bookmark not defined. 3.2. Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ phế phụ phẩm nông nghiệp ............................................... Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Đặc trưng hình thái bề mặt của vật liệu Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Thời gian cân bằng hấp phụ Error! Bookmark not defined. 3.2.3. Khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt với các nồng độ khác nhau Error! Bookmark not defined. 3.3. Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp hấp phụ động ............................................................................ Error! Bookmark not defined. 3.3.1. Chất hữu cơ (thông qua chỉ số COD) Error! Bookmark not defined. 3.3.2. Amoni Error! Bookmark not defined. 3.3.3. Photphat Error! Bookmark not defined. 3.4. Xây dựng mô hình xử lý nước thải sinh hoạt nông thôn ........... Error! Bookmark not defined. 3.4.1. Khảo sát sơ bộ khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học hiếu khí Error! Bookmark not defined. 3.4.2. Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình xử lý kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí và phương pháp hấp phụ Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Diễn biến chỉ số COD trong nước sông một số khu vực nông thôn phía Bắc giai đoạn 2011-2014 ........................................................... 17 Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống xử lý bằng phương pháp yếm khí kết hợp hiếu khí .................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học yếm khí kết hợp với lọc sinh học hiếu khí ..... Error! Bookmark not defined. Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp sinh học hiếu khí kết hợp với phương pháp hấp phụError! Bookmark not defined. Hình 1.5. Biểu đồ ước tính lượng rơm rạ phát sinh ngoài đồng ruộng .......................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 2.1. Sơ đồ mô tả quy trình chế tạo trấu nung từ vỏ trấu ...........Error! Bookmark not defined. Hình 2.2. Mô hình cột hấp phụ ...................... Error! Bookmark not defined. Hình 2.3. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ tại điểm cuối của cột hấp phụ theo thời gian ...... Error! Bookmark not defined. Hình 2.4. Sơ đồ mô hình xử lý nước thải ...... Error! Bookmark not defined. Hình 3.1. Biểu diễn thông số COD ................ Error! Bookmark not defined. Hình 3.2. Biểu diễn thông số amoni .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3. Biểu diễn thông số photphat .......... Error! Bookmark not defined. Hình 3.4. Ảnh chụp SEM của VLHP trấu nungError! Bookmark not defined. Hình 3.5. Ảnh chụp SEM của VLHP rơm nungError! Bookmark not defined. Hình 3.6. Biểu diễn ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng xử lý COD của các VLHP .................................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.7. Biểu diễn ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng xử lý amoni của các VLHP .................................. Error! Bookmark not defined. Hình 3.8. Biểu diễn ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng xử lý photphat của các VLHP .............................. Error! Bookmark not defined. Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của 4 VLHP với các giá trị COD khác nhau .......................................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của 4 VLHP với các nồng độ amoni khác nhau .............................. Error! Bookmark not defined. Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của 4 VLHP với các nồng độ photphat khác nhau .......................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP trấu nung 1,5 g ................Error! Bookmark not defined. Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP trấu nung 1,0 g ................Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,5 g ................Error! Bookmark not defined. Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn giá trị COD sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,0 gError! Bookmark not defined. Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn nồng độ amoni sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,5 g..........Error! Bookmark not defined. Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn nồng độ amoni sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,0 g..........Error! Bookmark not defined. Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,5 g..........Error! Bookmark not defined. Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn nồng độ photphat sau khi ra khỏi cột hấp phụ đối với các tốc độ dòng khác nhau của VLHP rơm nung 1,0 g ..Error! Bookmark not defined. Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi giá trị COD theo thời gian ..Error! Bookmark not defined. Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nồng độ amoni, photphat theo thời gian ........................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat theo dõi trong 5 ngày....................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat trong 54 giờ với tốc độ bơm 10 ml/phútError! Bookmark not defined. Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi hàm lượng COD, amoni, photphat trong 56 giờ với tốc độ bơm 12,5 ml/phút ...... Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý ...................................................................................................... 13 Bảng 1.2. Ước tính hàm lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 và dự báo năm 2020 ..................................................................................................... 13 Bảng 1.3. Ước tính tải lượng nitơ và photpho phát sinh trong hoạt động nuôi tôm ....................................................................................................... 15 Bảng 1.4. Thành phần hợp chất trong rơm rạ, vỏ trấuError! Bookmark not defined. Bảng 1.5. Thành phần các oxit có trong tro trấuError! Bookmark not defined. Bảng 1.6. Thành phần các chất có trong tro rơm rạError! Bookmark not defined. Bảng 2.1. Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định chỉ tiêu COD Error! Bookmark not defined. Bảng 2.2. Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định amoni ............Error! Bookmark not defined. Bảng 2.3. Quy trình xây dựng đường chuẩn xác định photphat........Error! Bookmark not defined. Bảng 2.4. Các thông số ô nhiễm của NTSH sử dụng trong luận văn Error! Bookmark not defined. Bảng 2.5. Khảo sát khả năng xử lý NTSH với các khối lượng VLHP vàtốc độ dòng khác nhau .......................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1. Kết quả đo nhanh và phân tích các thông số ô nhiễm trong NTSH tại ba tỉnh ............................................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.2. Kết quả phân tích các thông số ô nhiễm trong NTSH tại tỉnh Bắc Ninh .......................................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.3. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu đốt, rơm đốt trong các thời gian hấp phụ khác nhau ................................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.4. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu nung, rơm nung trong các thời gian hấp phụ khác nhau ......................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.5. Kết quả xử lý amoni của VLHP trấu đốt, rơm đốt trong các thời gian hấp phụ khác nhau ................................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.6. Kết quả xử lý amoni của VLHP trấu nung, rơm nung trong các thời gian hấp phụ khác nhau ......................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.7. Kết quả xử lý photphat của VLHP trấu đốt, rơm đốt trong các thời gian hấp phụ khác nhau ......................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.8. Kết quả xử lý photphat của VLHP trấu nung, rơm nung trong các thời gian hấp phụ khác nhau................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.9. Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của các VLHP .......................................................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.10. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu đốt, rơm đốt với các giá trị COD khác nhau............................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.11. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu nung, rơm nung với giá trị COD khác nhau............................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.12. Kết quả xử lý NH4+ của VLHP trấu đốt, rơm đốt với nồng độ NH4+ khác nhau .............................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.13. Kết quả xử lý NH4+ của VLHP trấu nung, rơm nung với nồng độ NH4+ khác nhau.......................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.14. Kết quả xử lý PO43- của VLHP trấu đốt, rơm đốt với nồng độ PO43- khác nhau .............................................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.15. Kết quả xử lý PO43- của VLHP trấu nung, rơm nung với nồng độ PO43- khác nhau ......................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.16. Kết quả xử lý COD của VLHP trấu nung với giá trị COD đầu vào Co=236 (mg/l) ........................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.17. Kết quả xử lý COD của VLHP rơm nung với giá trị COD đầu vào Co=260 (mg/l) ........................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.18. Kết quả xử lý amoni của VLHP rơm nung với nồng độ amoni đầu vào Co=45,05(mg/l) .................................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.19. Kết quả xử lý photphat của VLHP rơm nung với nồng độ photphat đầu vào Co=28,84 (mg/l) ................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.20. Biến thiên giá trị COD theo thời gian xử lý sinh học hiếu khí .......................................................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.21. Kết quả xử lý amoni, photphat bằng phương pháp sinh học hiếu khí ............................................................ Error! Bookmark not defined. Bảng 3.22. Kết quả xử lý COD, amoni, photphat trong 5 ngày với tốc độ bơm 10ml/phút................................................. Error! Bookmark not defined. Bảng 3.23. Kết quả xử lý COD, amoni, photphat trong 54 giờ với tốc độ bơm 10 ml/phút................................................ Error! Bookmark not defined. Bảng 3.24. Kết quả xử lý chỉ tiêu COD, amoni, photphat trong 56 giờ với tốc độ bơm 12,5 ml/phút.................................. Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BO Nhu cầu oxy hóa sinh học D DO Hàm lượng oxy hoà tan trong nước CO Nhu cầu oxy hóa hóa học D TSS Tổng chất rắn lơ lửng TDS Tổng chất rắn hòa tan QC Quy chuẩn Việt Nam VN TCV Tiêu chuẩn Việt Nam N BTN Bộ tài nguyên môi trường MT
VSV Vi sinh vật VLH Vật liệu hấp phụ P NTS Nước thải sinh hoạt H ĐBB Đồng bằng Bắc Bộ B BV Bảo vệ môi trường MT UB Ủy ban nhân dân ND BV Bed - Volume
MỞ ĐẦU Nước không thể thiếu đối với mọi sự sống trên trái đất, nó là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước được sử dụng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ… Sau khi sử dụng nước trở thành nước thải và bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của các ngành công nghiệp, nông nghiệp... đã để lại rất nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang là mối nguy hiểm đáng lo ngại của rất nhiều người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới. Hiện nay, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã tìm và áp dụng thành công rất nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt khác nhau. Tùy vào tình hình cụ thể như mức độ ô nhiễm, chi phí xử lí, điều kiện ngoại cảnh… sẽ áp dụng phương pháp xử lý sao cho phù hợp nhất.Ở các vùng nông thôn, việc tìm ra phương pháp xử lý nước sao cho tiết kiệm chi phí nhất là vấn đề luôn được đặt lên hàng đầu. Hiện nay, phương pháp sinhhọc được sử dụng phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt do đơn giản, rẻ tiền, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên phương pháp sinhhọc cần thời gian xử lý khá dài, nên trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu, đề xuất mô hình xử lý nước thải sinh hoạt vùng nông thôn trên cơ sở kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí và phương pháp hấp phụ để rút ngắn thời gian xử lý. Mặt khác, quá trình sản xuất nông nghiệp tại khu vực nông thôn hàng năm phát sinh một lượng lớn phế phụ phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, rơm, rạ, bã mía, xơ dừa, vỏ lạc… mà hiện nay chúng chưa được quan tâm sử dụng nhiều gây ô nhiễm môi trường. Do vậy, việc tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp này để chế tạo ra các loạivật liệu hấp phụ để xử lý nước thải sinh hoạt sẽ mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt cho cộng đồng dân cư ở khu vực nông thôn. Chính vì vậy, trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi tập trung “Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải để xử lý nước thải sinh hoạt của vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ”. TỔNG QUAN Tổng quan về nước thải tại khu vực nông thôn Đặc tính của nước thải tại khu vực nông thôn Nước thải của quá trình sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân ở khu vực nông thôn hiện nay đều không qua xử lý mà được xả thải chung vào hệ thống kênh mương, ao hồ... gây ô nhiễm nguồn nước mặt.
Nước thải tại khu vực nông thôn thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ hòa tan (được đánh giá thông qua các chỉ số BOD, COD), các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho), ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform...). Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt (NTSH) phụ thuộc vào điều kiện sống, lượng nước sử dụng và đặc điểm chất thải của từng vùng dân cư.Hàm lượng các chất ô nhiễm trong NTSHchưa qua xử lý được thể hiện trong bảng 1.1 sau [18]: Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý Nồng độ Các chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị Trung Thấp Cao bình Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 250 500 850 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 100 220 350 BOD5 mg/l 110 220 400 COD mg/l 250 500 1000 Tổng cacbon hữu cơ mg/l 8 160 210 Tổng nitơ mg/l 20 40 85 Tổng photpho mg/l 4 8 15 Clorua mg/l 30 50 100 Sunfat mg/l 20 30 50 Coliform MNP/100ml 106 - 107 107 – 108 107 – 109 Báo cáo của Chi cục Bảo vệ môi trường tỉnh Phú Thọ về hàm lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 và dự báo năm 2020 được thể hiện bảng 1.2 dưới đây [9] Ước tính hàm lượng một số chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực nông thôn tỉnh Phú Thọ năm 2013 và dự báo năm 2020 Tải lượng ô nhiễm Các chỉ tiêu ô Tổng tải lượng ô Tổng tải lượng ô trungbình trong 1 nhiễm nhiễm(kg/ngày)* nhiễm(kg/ngày)** ngày (g/người) BOD5 50 54825 45350 COD 94 103070 81780 Tổng chất rắn 195 213816 169650
Dầu mỡ động vật 15 16447 13050 Tổng Nitơ 9 9868 7830 Nitơ hữu cơ 3,6 3947 3.32 NH4+ 5,4 5921 4698 Tổng Phốt pho 2,4 2631 2088 * giá trị phổ biến, năm 2013 ** giá trị phổ biến (dự kiến 2020) Tóm lại, các chất ô nhiễm đặc trưng trong NTSHtại khu vực nông thôn gồm: các chất hữu cơ hòa tan (BOD, COD);các chất rắn; các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho);chúng chủ yếu được tạo ra do quá trình sinh họat của con người như tắm gội, giặt giũ, bài tiết, tẩy rửa; các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm... Hiện trạng ô nhiễm Tình trạng ô nhiễm nguồn nước ở vùng nông thôn đặc biệt là nơi có mật độ dân cư đông đúc, có các làng nghề thủ công, các khu vực phát triển mạnh về chăn nuôi gia súc, gia cầm đã và đang là tình trạng chung của vùng nông thôn Đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB) và hầu hết các địa phương ở nông thôn Việt Nam. Việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học tràn lan trong sản xuất nông nghiệp ngày càng góp phần gây ô nhiễm môi trường nước tại nông thôn. Các khu vực sản xuất nông nghiệp nước thải chứa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón đang gây nhiều hậu quả nghiêm trọng đến môi trường. Theo tính toán của Cục bảo vệ thực vật thì mỗi bao bì thuốc trừ sâu dùng trong sản xuất nông nghiệp sẽ có khoảng 1,8% lượng thuốc còn dính bám vào bao bì. Hầu hết các loại bao bì, vỏ chai thuốc trừ sâu sau khi sử dụng đều bị vứt bừa bãi ra đồng ruộng, ao hồ, kênh mương. Đây là nguồn chất thải nguy hại có nguy cơ gây ô nhiễm cao đến môi trường tiếp nhận. Theo kết quả tổng kết của Tổng cục Môi trường, lượng bao bì thuốc bảo vệ thực vật phát sinh năm 2012 của nước ta là 10.000 tấn [9]. Mặc dù nhiều địa phương đã thực hiện chương trình thu gom bao bì thuốc bảo vệ thực vật, tuy nhiên kết quả quan trắc nước sông định kỳ hàng năm của Sở tài nguyên Môi trường cho thấy nước sông nội đồng đã bị ô nhiễm cục bộ bởi hóa chất bảo vệ thực vật [9].
Trong những năm qua, lượng chất thải phát sinh từ các hoạt động chăn nuôi vùng nông thôn đã tạo ra những vấn đề về môi trường đáng báo động. Hiện nay, hầu hết hệ thống chuồng trại chăn nuôi vùng nông thôn đều không có hệ thống xử lý nước thải và đổ thải trực tiếp ra môi trường. Qua khảo sát 23.500 trang trại chăn nuôi, mới chỉ có khoảng 1.700 cơ sở có hệ thống xử lý chất thải. Mặc dù một số trang trại chăn nuôi có sử dụng bể biogas để xử lý phân, nước thải và chất thải chăn nuôi nhưng chỉ giải quyết được vấn đề thu hồi khí sinh học để tận thu làm nhiên liệu, còn mức độ giảm thiểu ô nhiễm không đáng kể, không giải quyết được vấn đề ô nhiễm nước nên vẫn gây ô nhiễm môi trường tiếp nhận [9]. Kết quả quan trắc tại một số vùng chăn nuôi tập trung như tại Lạc Vệ, Tân Chi thuộc huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh cho thấy nước thải chăn nuôi lợn đều không đạt QCVN, hàm lượng các chất hữu cơ (BOD, COD) đều vượt QCVN từ 8 - 12 lần; hàm lượng các hợp chất chứa N vượt QCVN từ 34,5 - 96,2 lần; hàm lượng các hợp chất chứa P, S đều vượt QCVN từ 20 - 30 lần, đặc biệt nguồn nước tại những vùng này có chứa rất nhiều vi sinh vật, các kí sinh trùng gây bệnh [8]. Trong xu thế phát triển nền kinh tế hướng tới xuất khẩu, ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản đã có sự chuyển dịch mạnh mẽ từ đánh bắt sang nuôi trồng. Tại vùng nông thôn hiện nay quy mô ao nuôi trồng thủy sản còn nhỏ lẻ, manh mún, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kỹ thuật nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trường nước. Cùng với việc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hoá chất trong nuôi trồng thuỷ sản, các thức ăn dư thừa lắng xuống đáy ao, hồ, sông làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển một số loài sinh vật gây bệnh và xuất hiện một số tảo độc. Nước thải nuôi trồng thủy sản có chứa hàm lượng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng nitơ, photpho, chất rắn lơ lửng cao, khiến nước có màu và mùi rất khó chịu [9]. Ước tính tải lượng nitơ và photpho phát sinh trong hoạt động nuôi tôm Đơn vị: Tấn/năm Năm Nitơ Phốt pho 2007 84.900 27.400 2008 84.600 27.300 2009 83.700 27.000 2010 84.600 27.300 2011 83.500 27.000
2012 83.000 26.900 Nguồn: Tổng cục Thủy sản, Bộ NN&PTNT, 2013 Kinh tế làng nghề là một trong những đặc thù của nông thôn nước ta, kinh tế làng nghề phát triển mạnh, nhưng cơ bản vẫn mang tính tự phát, nhỏ lẻ; thiết bị thủ công, đơn giản; công nghệ lạc hậu, mặt bằng sản xuất nhỏ hẹp cộng thêm ý thức người dân làng nghề trong việc bảo vệ môi trường sinh thái và bảo vệ sức khoẻ con người còn hạn chế. Do vậy, tình trạng ô nhiễm nước tại các khu vực làng nghề đang là vấn đề nóng tại một số vùng nông thôn hiện nay, đặc biệt là tại khu vực Đồng bằng Sông Hồng. Theo kết quả khảo sát thực tế tại 52 làng nghề do Bộ NN&PTNT công bố năm 2011, 100% số mẫu phân tích nước ở cả 6 loại hình làng nghề đặc trưng là chế biến lương thực, thực phẩm, vật liệu xây dựng, dệt nhuộm, tái chế giấy và tái chế kim loại đều cho thông số ô nhiễm vượt quy chuẩn cho phép. Trong đó, đáng kể có 24 làng nghề ô nhiễm nặng (46,2%), 14 làng nghề ô nhiễm vừa (26,9%) và 14 làng nghề ô nhiễm nhẹ (26,9%). Đối với nhóm làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, vấn đề ô nhiễm nước mặt chủ yếu là ô nhiễm chất dinh dưỡng và ô nhiễm vi sinh. Đối với nhóm làng nghề cơ kim khí và làng nghề tái chế kim loại, hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước cũng như trong đất đang là vấn đề đặt ra nhiều thách thức cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường. Như vậy, có thể thấy nước thải từ các hoạt động ở nông thôn như sản xuất nông nghiệp;các hoạt động chăn nuôi;nuôitrồng và chế biến thủy sản;làng nghề;các hoạt động sinh hoạt của con người… đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Tuy nhiên, trong điều kiện hiện nay tại các vùng nông thônnước thải từ các hoạt động trên hầu hết đều không qua xử lý mà được xả trực tiếp vào hệ thống kênh, mương ao hồ có sẵn trong khu dân cư hoặc vào hệ thống tiêu úng nông nghiệp rồi đổ ra các sông, ngòi… (do chưa có hệ thông thoát nước thải riêng biệt) gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận [3]. Kết quả quan trắc nước ao, hồ, kênh mương ở một số tỉnh cũng đã cho thấy hiện tượng ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và vi sinh vật đang diễn ra khá phổ biến. Tại khu vựcphía Bắc, nơi có mật độ dân số đông cũng như các hoạt động làng nghề, sản xuất phát triển, đã ghi nhận hiện tượng ô nhiễm cục bộ nước sông với một số thông số đã vượt QCVN nhiều lần như COD, BOD5, TSS, Coliform... [9].
Diễn biến chỉ số COD trong nước sông một số khu vực nông thôn phía Bắc giai đoạn 2011-2014 Tóm lại, sự tác động tổng hợp từ các hoạt động phát triển sản xuất ở nông thôn cũng như nguồn thải từ các khu vực đô thị giáp ranh đang gây áp lực rất lớn đến môi trường các vùng nông thôn. Do đó, hiện trạng ô nhiễm nguồn nước một số nơi đã có dấu hiệu suy giảm chất lượng và đã ghi nhận hiện tượng ô nhiễm nghiêm trọng, cục bộ tại một số nơi. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt Việc lựa chọn phương pháp xử lý NTSH thường dựa trên qui mô đối tượng thoát nước và yêu cầu chất lượng của nguồn tiếp nhận. Tuy nhiên, về cơ bản, NTSH thường được xử lý theo 3 bước (mức độ): - Xử lý bậc 1 (xử lý sơ bộ): Các biện pháp cơ học để tách rác, cặn, cát... - Xử lý bậc 2: Thường sử dụng các biện pháp sinh học để loại bỏ các chất hữu cơ có trong nước thải - Xử lý bậc 3: Thường sử dụng các biện pháp hoá học, hoá lý, sinh học để loại bỏ triệt để các chất dinh dưỡng (hợp chất của N, P), các chất độc hại khác và khử trùng nước thải (nếu cần thiết). Phương pháp cơ học Xử lý cơ học nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa trong nước thải, phương pháp này thường được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các
loại. Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu cơ [2]. Về nguyên tắc, xử lý cơ học là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý các công đoạn tiếp theo. Phương pháp khử trùng nước thải Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ vi trùng, virus gây bệnh và các chất độc hại trước khi xả vào nguồn nước. Người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như Clo dạng khí và dạng lỏng, nước Javen NaOCl, các hợp chất CaOCl2, Ca(ClO)2, NaMnO4, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, Ozon, MnO2, hoặc tia hồng ngoại, ion bạc, ... [2,7]. Trong quá trình khử trùng nước thải, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn 1 lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó cần phải tính toán đến hiệu quả kinh tế khi áp dụng phương pháp này. Phương pháp sinh học Phương pháp này thường sử dụng để làm sạch các loại nước thải có chứa chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ keo. Do vậy, chúng thường được sử dụng sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải khi xử lí sơ bộ bằng phương pháp cơ học [6]. Tùy thuộc vào cơ chế của quá trình phân hủy người ta chia phương pháp xử lý sinh học thành 2 loại chính: xử lý sinh học bằng phương pháp kị khí và xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí. Phương pháp kị khí (yếm khí) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kị khí là phương pháp dùng để loại bỏ các chất hữu cơ có trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật (VSV) tùy nghi và VSV kị khí trong điều kiện không có oxy. Tổng quát:
Hai cách xử lý yếm khí phổ biến là: - Lên men axit thủy phân và chuyển hóa các sản phẩm thủy phân (như axit béo, đường) thành các axit và rượu mạch ngắn hơn và cuối cùng thành khí cacbonic. - Lên men mêtan: Phân hủy hợp chất hữu cơ thành mêtan (CH4) và khí cacbonic. Việc lên men metan nhạy cảm với sự thay đổi pH, pH tối ưu cho quá trình từ 6,8-7,4. CH3COOH metannosarcina CH4 + CO2 2 CH2(CH2)COOH M.suboxydans CH4 + 2CH3COOH Các phương pháp kị khí thường được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp và nước thải chuồng trại chăn nuôi. Phương pháp hiếu khí a. Nguyên tắc Nguyên tắc của quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống và hoạt động của VSV hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thể chuyển hóa sinh học có trong nước thải trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Đồng thời các VSV sử dụng một phầnchất hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình oxi hóa để tổng hợp nên sinh khối gọi là bùn hoạt tính [6]. - Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ: Chất hữu cơ +O2vi sinh vật CO2 + H2O + năng lượng - Quá trình tổng hợp xây dựng tế bào mới: Chất hữu cơ + O2vi sinh vật Tế bào VSV mới + CO2 + H2O + năng lượng - Quá trình oxi hóa amoni nhờ VSV tự dưỡng (quá trình nitrit hóa) 2 NH4+ + 3O2 Nitrosomonas 2NO2- + 4H+ + 2H2O + năng lượng 2NO2- + O2 Nitrobacter 2NO3- NH4+ + 2O2vi sinh vậtNO3- + 2H+ + H2O + năng lượng b. Cơ chế