Đặt vấn đề Nước là tài sản chung của nhân loại nó có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự sống của con người và sinh vật. Không có nước thì sự sống của muôn loài trên hành tinh không thể tồn tại được. Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên Trái Đất có vào khoảng 1,38 tỉ km³ trong đó 97,4% là nước mặn trong các đại dương trên thế giới, phần còn lại 2,6% là nước ngọt tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đóng ở hai cực và trên các ngọn núi và chỉ có 0,3% nước trên toàn thế giới (hay 3,6 triệu km³ nước) là có thể sử dụng làm nước sinh hoạt cho con người.
Việc cung cấp nước phục vụ cho sinh hoạt sẽ là một trong những thử thách lớn nhất của loài người trong vài thập niên tới đây [9]. Con người khai thác nước từ các nguồn tự nhiên và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như phục vụ ăn uống sinh hoạt của chính con người, nước dùng cho các mục dích hoạt động nông nghiệp, cho sản xuất công nghiệp, cho các hoạt động giao thông, cho rất nhiều hình thức dịch vụ. Nước sử dụng cho những mục đích trên lại được thải lại vào chính nguồn nước nơi mà con người đã khai thác cho mục đích sử dụng của mình. Tất cả những hoạt động đó do thiếu quản lý hay thiếu hiểu biết đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước và nhiều nơi đã trở nên trầm trọng.
Trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên là một trường có diện tích khá rộng, trong khuôn viên của trường có tới 16 dãy nhà 5 tầng nằm trong khu nội trú của các trường Đại học Nông lâm, Đại học Kinh tế và Quản trị kinh doanh, Đại học Khoa học và khoa Ngoại ngữ của Đại học Thái Nguyên với khoảng trên 3000 sinh viên. Cũng vì lý do này mà lượng nước thải ở đây cao gấp nhiều lần so với kí túc xá của các trường khác. n 2 Nước thải sinh hoạt từ khu kí túc xá K - Đại học Thái Nguyên là nguồn nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của sinh viên như nước thải từ nhà vệ sinh, từ quá trình tắm rửa, giặt quần áo… thành phần chủ yếu của nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, nito, photpho và vi sinh vật. Nếu lượng nước thải này không được xử lý sẽ làm ô nhiễm khu vực tiếp nhận, gây ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến con người.
Để góp phần nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm làm sạch nước ô nhiễm và trên cơ sở đó có thể tái sử dụng nước, nhất là bảo vệ chất lượng nước các thuỷ vực gần khu vực dân cư, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu mô hình thực nghiệm có tên là: “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt kí túc xá K – Đại học Thái Nguyên bằng phương pháp lọc sinh học tuần hoàn”. Mục đích nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng, mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt khu kí túc xá K – Đại học Thái Nguyên; - Xây dựng mô hình lọc sinh học tuần hoàn; - Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của mô hình lọc sinh học tuần hoàn theo thời gian; - Đề xuất phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt có tính khả thi, có hiệu quả, dễ vận hành và chi phí thấp. - Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ mới, phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Yêu cầu của đề tài - Lắp đặt mô hình thí nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc sinh học tuần hoàn.
- Lấy mẫu, phân tích hàm lượng BOD5, COD, T-N, T-P, TSS trong nước thải sinh hoạt đầu vào và nước sau khi qua hệ thống thí nghiệm. n 3 - So sánh, đánh giá kết quả phân tích trong nước thải trước và sau xử lý, đưa ra hiệu suất xử lý. - Đánh giá hiệu suất xử lý với các khoảng thời gian khác nhau. Ý nghĩa của đề tài 1.
Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm phục vụ cho thực tế công việc. - Giúp vận dụng và trau dồi các kiến thức đã học. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý của mô hình đối với môi trường nước thải sinh hoạt, các thông số này rất cần thiết để tính toán ra một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung. n 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Cơ sở khoa học của đề tài 2. Các văn bản quy phạm pháp luật liên quan đến tài nguyên nước của Việt Nam - Luật Bảo vệ Môi trường số 52/2005 được Quốc hội nước Công hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005; - Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012 của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam; - Nghị định 34/2005/NĐ-CP của Chính phủ về quyết định xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước; - Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 06 tháng 08 năm 2014 về thoát nước và xử lý nước thải; - Quyết định 879/ QĐ-TCMT về việc ban hành sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước. - Quyết định số 02/2008/QĐ-UBND V/v qu định chế độ thu, nộp, quản lý và sử dụng lệ phí cấp giấy phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước, xả nước vào nguồn nước và hành nghề khoan nước; - Quyết định số 03/2008/QĐ-UBND V/v quy định chế độ thu, nộp, quản lý và sử dụng phí thẩm định đề án, báo cáo thăm dò, khai thác sử dụng nước dưới đất; 2. Các tiêu chuẩn Việt Nam liên quan - QCVN 24:2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải; - QCVN 08:2008/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt; - QCVN 02:2009/BYT về chất lượng nước sinh hoạt; - Quyết định số 09/2005/QĐ-BYT về tiêu chuẩn nước sạch; n 5 2.
Tổng quan về nước thải sinh hoạt * Khái niệm nước thải sinh hoạt Theo Lâm Minh Triết (2008), nước thải sinh hoạt là lượng nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng như tắm, giặt, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…chúng được thải bỏ ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác [2]. Để xác định lưu lượng nước thải cho một khu vực thì giá trị thường ước lượng trên dân số của khu vực. Theo Trần Đức Hạ (2006) thì lượng nước thải sinh hoạt vào khoảng 80-90% so với lưu lượng nước cấp [4]. * Phân loại nước thải sinh hoạt + Nước thải từ khu vệ sinh hay còn gọi là nước đen: Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh chứa phần lớn các chất ô nhiễm như phân, nước tiểu, thức ăn thừa… chứa các vi sinh vật gây bệnh.
Thành phần ô nhiễm chính đặc trưng BOD5, COD, Nito, Photpho, TSS cao. Trong nước thải sinh hoạt, nếu không loại bỏ được hàm lượng Nito và Photpho trước khi ra nguồn tiếp nhận sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng. Nước thải khu vệ sinh thường được thu gom và xử lý một phần trong bể tự hoại để làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm đến ngưỡng phù hợp với các quá trình xử lý tiếp theo. + Nước thải khu nhà bếp: Nước thải khu nhà bếp có đặc trưng là nước chứa thành phần hàm lượng dầu mỡ cao, lượng cặn và rác lớn.
Lượng dầu mỡ này có thể gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý đằng sau. + Nước thải từ khu tắm giặt hay còn gọi là nước xám: Loại nước này chứa thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể, do đó không cần xử lý sơ bộ mà đưa luôn vào hệ thống xử lý phía sau. Nước thải giặt có tính chất hoàn toàn khác với hai loại nước thải trên, hàm lượng các chất hữu cơ cũng không đáng kể mà chủ yếu là các hóa chất dùng để tẩy rửa. * Thành phần nước thải sinh hoạt n 6 Nước thải sinh hoạt thường không phức tạp như nguồn nước thải công nghiệp vì nó không có nhiều thành phần độc hại như các hóa chất công nghiệp.
Thành phần của nước thải sinh hoạt được thể hiện ở bảng sau: Bảng 2.Thành phần của nước thải sinh hoạt Mức độ ô nhiễm Các chất (mg/l) Nặng Trung bình Thấp Tổng chất rắn (TS) 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 Nhu cầu oxy sinh hóa 300 200 100 BOD5 Oxi hòa tan 0 0 0 Tổng N 85 50 25 Clorua 175 100 0.1 Độ kiềm (mg CaCO3) 200 100 15 Chất béo 40 20 50 Tổng Photpho 20 8 0 (Nguồn: Metcalf & Eddy Wastewater Engineering – Treatment and Reuse, Fourth Edition, McGraw Hill. Sơ lược tình trạng ô nhiễm nguồn nước hiện nay Nước là nhân tố không thể thiếu của mọi hoạt động của tất cả các hệ sinh thái bao gồm cả con người. Chất lượng nước là yếu tố quyết định cho mục đích sử dụng nước khác nhau. Nếu chất lượng nước kém so với yêu cầu sử dụng thì tức là nước đã bị ô nhiễm.
Vì vậy người ta đã xây dựng các loại tiêu chuẩn để quy định chất lượng nước cho các mục đích sử dụng khác nhau như nước dùng cho uống, nước dùng cho sinh hoạt, nước dùng cho nước cấp, nước nông nghiệp, công n 7 nghiệp. Nói chung người ta sử dụng các thông số về tính chất vật lý, hoá học và sinh học để biểu hiện tính chất của nước, thí dụ: + Chất lượng vật lý: độ trong, độ đục, độ màu. + Chất lượng hoá học: pH, DO (oxy hoà tan), BOD (nhu cầu oxy sinh hoá), COD (nhu cầu oxy hoá học), kim loại. + Chất lượng sinh học: số lượng khuẩn các loại.
Khi nước chịu tác động của các chất bẩn từ các hoạt động tự nhiên hay nhân tạo chất lượng nước sẽ xấu đi so với yêu cầu hay so với tiêu chuẩn quy định, khi đó nước trở thành bị ô nhiễm. Trong nhiều thập kỷ gần đây, do thiếu hiểu biết và thiếu các biện pháp quản lý cho nên nhiều nơi trên thế giới và cả ở Việt Nam hiện nay một số nguồn nước, bao gồm cả nước mặt và nước ngầm đã bị ô nhiễm bởi nhiều chất ô nhiễm khác nhau và từ các nguồn ô nhiễm khác nhau. Chúng ta biết rắng 3/4 bề mặt trái đất là nước (khoảng 1,4 tỷ km3) trong đó chỉ có một phần rất nhỏ là nước ngọt bao gồm cả nước mặt (sông, ngòi , hồ , ao.