MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI Việt Nam là một nước đang phát triển. Công nghiệp hóa- hiện đại hóa được xem như chìa khóa để phát triển đất nước. Hiện nay với hơn 800.000 cơ sở sản xuất công nghiệp và gần 70 khu chế xuất, khu công nghiệp tập trung đã đóng góp một phần lớn vào GDP của đất nước. Bên cạnh sự phát triển của các ngành kinh tế, sự phồn vinh của đất nước thì vấn đề luôn đi kèm với sự phát triển là ô nhiễm môi trường, một vấn đề nhức nhối và chưa được quan tâm đúng mức.
Các chất thải đủ loại của các ngành công nghiệp với hàm lượng cao của các chất độc hại, các chất hữu cơ và kim loại nặng được xả thẳng ra môi trường đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người. Ngoài ra, nước ta cũng là một quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao trong khu vực và trên thế giới. Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày của người dân, một lượng nước thải sinh hoạt không nhỏ chưa được xử lý đã được thải ra môi trường dẫn đến tình trạng ô nhiễm mùi và hàm lượng chất hữu cơ cao. Do đó, vấn đề được đặt ra là làm thế nào để giảm bớt nồng độ ô nhiễm của nước thải đến mức độ cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam trước khi thải ra môi trường.
Vì vậy, xử lý nước thải là một việc làm rất cần thiết và cấp bách. Thực tế là trong số các biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lý nước thải đã và đang được coi là biện pháp chủ lực. Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học, phương pháp hoá học, phương pháp nhiệt…nhưng phương pháp luôn được hướng tới trong các nghiên cứu và ứng dụng là xử lý sinh học, do công nghệ đơn giản, chi phí vận hành thấp nhờ dựa vào tác nhân chủ đạo là các vi sinh vật. Cho đến nay người ta đã xác định được rằng các vi sinh vật có thể phân huỷ được tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo.
Vì vậy, việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một bước cực kì quan trọng và cần thiết trong tất cả các hệ thống xử lý nước thải nói chung. Trong đó việc sử dụng 1 SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí các vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải là phương pháp phổ biến nhất trong các công trình xử lý hiện nay. Tuy phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí là rất phổ biến và đã được nghiên cứu nhiều nhưng các tài liệu liên quan còn khá phân tán, rải rác, khó nắm bắt tổng thể. Từ những băn khoăn trên và để góp phần làm rõ thêm về vai trò của các loại vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí” đã ra đời.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước thải gây ra cho môi trường.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu về nước thải và các phương pháp xử lý nước thải nói chung.
- Tổng quan về các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải. - Xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí: các biến đổi hoá sinh học và vi sinh học, động học của quá trình, các thông số ảnh hưởng, các dạng công trình xử lý vi sinh hiếu khí.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thu thập, sắp xếp và tổng hợp những tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài thành một hệ thống logic và hoàn chỉnh. 2 SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI 2.1 Khái niệm về nước thải và sự ô nhiễm nước Nước thải là nước đã qua sử dụng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc nước chảy tràn qua các vùng ô nhiễm. Tùy vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, và nước thải là nước mưa.000 m3 nước thải/ ngày (2005).
Nước thải sinh hoạt đô thị (1.400m3/ngày) Nước thải bệnh viện (124.400m3/ngày) Nước thải sản xuất từ các khu công nghiệp (995.1: Ước tính tổng lượng nước thải hàng ngày (Việt Nam). ( Nguồn: theo tính toàn của TTKTMTĐT&KCN, ĐH Xây dựng Hà Nội, 2005) Ô nhiễm nước là hiện tượng những yếu tố bên trong và bên ngoài môi trường nước tác động vào môi trường nước làm thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người, bởi sự có mặt của một hay nhiều hóa chất lạ vượt qua ngưỡng chịu đựng của sinh vật. Nói cách khác nước bị ô nhiễm là bởi các chất khác nhau làm cho chất lượng nước thay đổi theo khuynh hướng xấu đi. 3 SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí Sự ô nhiễm nước chịu tác động bởi 3 yếu tố: vật lý, hoá học và sinh học.
Ba yếu tố này có tác động đồng thời cũng có khi tác động riêng lẻ. Sự ổn định trạng thái nước trong điều kiện tự nhiên là rất mong manh, hay nói cách khác môi trường nước rất nhạy cảm với các yếu tố bên ngoài và có khả năng lan truyền rất nhanh. Sự ô nhiễm nước tự nhiên xảy ra do 2 nguồn gây ô nhiễm chính: - Nguồn gốc tự nhiên của ô nhiễm nước là do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt. Những tác động ô nhiễm do mưa xảy ra thường xuyên.
Các tác nhân trên dựa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại, kể cả xác chết của chúng. Tác động này có thể khi mưa, hạt nước rửa trôi bầu không khí bị ô nhiễm, kéo theo những chất ô nhiễm và thải vào môi trường nước. Cũng có thể mưa sẽ rơi trên các mái nhà, đường phố, khu chăn nuôi, bệnh viện…kéo theo những chất ô nhiễm làm bẩn môi trường nước, trong đó có hiện tượng mưa acid thường gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng. Hiện tượng động đất và hiện tượng núi lửa ít xảy ra nhưng một khi đã xảy ra thì mức độ ô nhiễm nước tự nhiên thường rất mạnh và rất khó xử lý trong một thời gian ngắn.
Tác động xấu của hiện tượng ô nhiễm này thường kéo dài, thậm chí có thể kéo dài hàng thế kỷ. - Nguồn gốc con người của ô nhiễm nước: những hoạt động sống của con người rất đa dạng và gây ra ô nhiễm nước thường xuyên dưới nhiều hình thức. Những tác động đó có thể là hiện tượng thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp (sản xuất thuốc trừ sâu, phân bón nông nghiệp), giao thông vận tải… vào môi trường nước, có thể là hiện tượng tràn dầu, dịch bệnh hoặc chiến tranh (chiến tranh hoá học, chiến tranh sinh học và chiến tranh hạt nhân). - Trong các tác nhân gây ô nhiễm nước thì tác động làm nước bị ô nhiễm mạnh nhất và thường xuyên nhất là tác động do con người gây ra.
Những tác động này xảy ra ở nhiều nơi làm hiện tượng nước ngọt có trong điều kiện tự nhiên ngày càng bị thu hẹp lại. Phải mất một thời gian dài nữa thì loài người mới có thể giải quyết được những hậu quả đó. Mọi cố gắng của loài người bây giờ là làm giảm đến mức tối đa những tác động xấu đến môi trường nước. 4 SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí 2.2 Phân loại nước thải 2.1 Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng.
Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loài vi sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng, phần lớn là các virus, vi khuẩn gây bệnh…,và chúng thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (hydratcarbon, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi. Nước thải sinh hoạt thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng Tải lượng ô nhiễm (gam/người.ngày) (kg/ngày) Chất rắn lơ lửng 70 – 145 89 – 184,5 Amoni (N-NH4) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2 BOD5 của nước đã lắng 45 – 54 57,2 – 68,7 Nitơ tổng hợp 6 – 12 7,6 – 15,2 Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1 COD 72 – 102 91,6 – 127,7 Dầu mỡ 10 – 30 12,7 – 38,1 Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.
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. 5 SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí - Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.2 Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt Mức độ ô nhiễm STT Các chất có trong nước thải (mg/l) Nặng Trung bình Nhẹ 1 Tổng chất rắn 1.