Đặt vấn đề Mỗi chúng ta đều nhận thức đƣợc, nƣớc là tài sản chung của nhân loại, là một trong bốn nhân tố tạo nên môi trƣờng, có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự sống của con ngƣời và sinh vật. Không có nƣớc thì sự sống của muôn loại trên hành tinh không thể tồn tại đƣợc. Con ngƣời khai thác từ các nguồn từ các nguồn tự nhiên và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ phục vụ ăn uống sinh hoạt của chính con ngƣời, nƣớc dùng cho các mục đích hoạt động nông nghiệp, cho sản xuất, cho sản xuất công nghiệp, cho các hoạt động giao thông, cho rất nhiều các hình thức dịch vụ. Nƣớc sử dụng cho những mục đích trên lại đƣợc thải lại vào chính nguồn nƣớc nơi mà con ngƣời đã khai thác cho mục đích sử dụng của mình.
Tất cả những hoạt động đó do thiếu quản lý hay hiểu biết đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc và ở nhiều lúc, nhiều nơi đã trở nên trầm trọng. Việc ô nhiễm nguồn nƣớc sạch đã ảnh hƣởng trực tiếp đời sông và sức khỏe của các dân tộc, cả hiện tại và tƣơng lai xa. Trong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm nƣớc do nguồn nƣớc thải sinh hoạt có xu hƣớng gia tăng, đặc biệt là những khu vực có dân cƣ sinh sống đông đúc. Ô nhiễm nguồn nƣớc không những ảnh hƣởng tới chất lƣợng sống của ngƣời dân xung quanh mà còn ẩn chứa nhiều mầm bệnh nguy hiểm đến sức khỏe con ngƣời.
Có nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải sinh hoạt : phƣơng pháp cơ ho ̣c , phƣơng pháp vâ ̣t lý , phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp sinh ho ̣c… Trong đó phƣơng pháp sinh học là phƣơng pháp đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế, không để lại nhiều ảnh hƣởng tới môi trƣờng, phù hợp và dễ áp dụng ngoài 2 thực tế. Trong một phạm vi nhất định, phƣơng pháp này không cần dùng đến hóa chất mà dùng chính hệ vi sinh vật có sẵn trong nƣớc thải để phân hủy các chất bẩn. Chính vì lý do trên, để góp phần nghiên cứu các giải pháp công nghệ nhằm làm sạch nƣớc ô nhiễm và trên cơ sở đó có thể tái sử dụng đƣợc, bảo vệ nguồn nƣớc tiếp nhận, nhất là bảo vệ chất lƣợng nƣớc các thủy vực gần khu kí túc, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K Đại học Thái Nguyên bằng mô hình bãi lọc ngầm trồng cây”. Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu hiện trạng sử dụng nƣớc và nguồn nƣớc thải sinh hoạt tại khu kí túc xá K Đại học Thái Nguyên.
- Đề xuất đƣợc quy trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây đáp ứng đƣợc các tiêu chuẩn Việt Nam về nƣớc thải sinh hoạt. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1. Ý nghĩa khoa học Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu quy trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt phù hợp và hiệu quả cho khu ký túc xá K Đại học Thái Nguyên nói riêng và xử lý nƣớc thải sinh hoạt ở những khu vực nƣớc thải sinh hoạt tập trung nói chung. Từ đó góp phần vào công tác bảo vệ môi trƣờng, cải thiện tài nguyên nƣớc ngày càng sạch hơn, đáp ứng tốt và đầy đủ nhu cầu sử dụng nƣớc sạch của nhân dân.
Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài đƣợc nghiên cứu và bổ sung để phát triển cho vấn đề thu gom và xử lý nƣớc thải. - Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nƣớc. - Tìm ra đƣợc một phƣơng pháp tối ƣu và hiệu quả để xử lý nƣớc thải khu vực ký túc xá K Đại học Thái Nguyên, không chỉ đáp ứng nhu cầu xử lý nguồn 3 nƣớc thải sinh hoạt của khu vực ký túc mà còn thỏa mãn đƣợc điều kiện về diện tích và kinh phí khi đƣa mô hình vào thực tế. 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Cơ sở khoa học 2. Nước thải sinh hoạt Nƣớc thải sinh hoạt là là loại nƣớc thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cƣ: Khu vực đô thị, trung tâm thƣơng mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,.Các thành phần ô nhiễm chính đặc trƣng thƣờng thấy ở nƣớc thải sinh hoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho. Ngoài ra, nƣớc thải sinh hoạt còn đƣợc hiểu là nƣớc đã bị ô nhiễm do bị thay đổi về thành phần trong quá trình tuần hoàn của thủy quyển và qua sử dụng. Thông thƣờng nƣớc thải hộ gia đình đƣợc chia làm hai loại chính là: Nƣớc đen và nƣớc xám.
Nƣớc đen là nƣớc thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là chất hữu cơ, các vi sinh vật và cặn lơ lửng. Nƣớc xám là nƣớc phát ra từ quá trình rửa, tắm, giặt với các thành phần ô nhiễm không đáng kể. Đặc điểm của nƣớc thải sinh hoạt là chúng có hàm lƣợng lớn các chất hữu cơ dễ bị thủy phân (hydratcacbon, chất béo, protein) các chất vô cơ dinh dƣỡng (photphat, nitơ), trứng giun, sán, cùng các vi sinh vật (cả vi sinh vật gây bệnh) chủ yếu là vi khuẩn. tùy từng vùng, từng nơi mà hàm lƣợng chất ô nhiễm là khác nhau, vì nó phụ thuộc vào điều kiện của vùng, chất lƣợng bữa ăn, lƣợng nƣớc sử dụng và các công trình tiếp nhận nƣớc thải.
Ở nƣớc ta lƣợng nƣớc thải phát sinh trung bình trên một đầu ngƣời là 100- 150 lít/ngƣời/ngày. Ở các nƣớc phát triển có thể lên tới 400 lít/ngƣời/ngày [3]. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt Thành phần và tính chất của nƣớc thải phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nƣớc thải, ngoài ra lƣợng nƣớc thải ít hay nhiều cũng phụ thuộc ở loại hình sinh hoạt. 5 Hiện nay, ngƣời ta có 2 cách để tính mức tạo ra nƣớc thải sinh hoạt: - Cách thứ nhất quy ra lƣợng chất thải tổng số, chất thải hữu cơ và vô cơ cho một ngƣời trong một ngày.
- Cách thứ 2 tính đƣợc chi tiết hơn thông qua tính thông số cơ bản trong đánh giá chất lƣợng nƣớc. Nƣớc thải sinh hoạt chiếm 80% lƣợng nƣớc đƣợc cấp cho sinh hoạt. Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chứa các tạp chất khác nhau. Các thành phần này bao gồm: 52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ.
Ngoài ra trong nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chứa nhiều loài sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Phần lớn các loài vi sinh vật có trong nƣớc thải là các vi rút, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lị, vi khuẩn gây bệnh thƣơng hàn. Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chứa các thành phần dinh dƣỡng cao. Nhiều trƣờng hợp lƣợng các chất dinh dƣỡng này vƣợt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật dùng trong xử lý bằng phƣơng pháp sinh học, trong các công trình xử lý nƣớc theo phƣơng pháp sinh học, ngƣời ta cần lƣợng dinh dƣỡng trung bình tính theo tỷ lệ BOD5: N: P là 100: 5: 1.
Các chất hữu cơ có trong nƣớc thải không phải đƣợc chuyển hóa hết bởi các vi sinh vật mà có khoảng 20-40% BOD không qua quá trình chuyển hóa bởi vi sinh vật, chúng chuyển ra cùng với bùn lắng [3]. Tác hại của nước thải sinh hoạt Tác hại đến môi trƣờng của nƣớc thải do các thành ô nhiễm tồn tại trong nƣớc thải gây ra. - COD, BOD: Sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lƣợng lớn và gây ra thiếu hụt ôxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hƣởng đến hệ sinh thái môi trƣờng nƣớc. Nếu ô nhiễm nƣớc quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.
Trong phân hủy yếm khí sinh các sản phẩm nhƣ H 2S, NH3, CH4. làm cho nƣớc có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trƣờng [3]. Các chỉ tiêu đánh giá nước thải sinh hoạt * Độ pH Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nƣớc cấp và nƣớc thải. Chỉ số này cho biết có cần phải trung hòa hay không và tính lƣợng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý đông tụ, khử khuẩn… Trị số pH thay đổi sẽ ảnh hƣởng đến quá trình hòa tan, keo tụ, làm tăng hay giảm tốc độ phản ứng, nó ảnh hƣởng đến tốc độ sinh trƣởng của vi sinh vật trong nƣớc.
pH của nƣớc thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý nƣớc thải. Trong thực tế, các công trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học thƣờng làm việc tốt trong khoảng pH 7 - 7,6. Thƣờng vi sinh vật phát triển tốt nhất trong môi trƣờng trung tính pH từ 7 - 8. Các nhóm vi sinh vật khác nhau có mức giới hạn pH khác nhau.
Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi ở khoảng pH từ 4,8 - 8,8, còn vi khuẩn nitrat pH từ 6,5 - 9,3. Vi khuẩn lƣu huỳnh có thể tồn tại trong môi trƣờng pH từ 1 - 4. Với nƣớc thải sinh hoạt thƣờng có pH từ 7,2 - 7,6 [7]. * Hàm lƣợng các chất rắn Hàm lƣợng các chất rắn là một trong những chỉ tiêu vật lý đặc trƣng và quan trọng nhất của nƣớc thải.
Nó bao gồm các chất nổi, chất lơ lửng, keo và chất hòa tan. Các chất rắn trong nƣớc thải bao gồm các chất vô cơ hòa tan hoặc không hòa tan nhƣ đất đá và các dạng huyền phù lơ lửng. Các chất hữu cơ nhƣ xác vi sinh vật, tảo, động vật phù du… Chất rắn làm trở ngại cho quá trình lƣu chuyển, sử dụng và làm giảm chất lƣợng nƣớc. Hàm lƣợng chất rắn đƣợc xác định qua các chỉ tiêu cụ thể sau: - Chất rắn tổng số (TS): là trọng lƣợng chất khô phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lít nƣớc thải trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 1030C cho đến khi hàm lƣợng không đổi, đơn vị tính g/l hoặc mg/l.
- Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS): là trọng lƣợng khô các chất rắn còn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lít nƣớc thải và sấy khô ở 103 0C - 1050C, với 7 trọng lƣợng không đổi, đơn vị tính g/l hoặc mg/l. - Chất hòa tan (DS): là hàm lƣợng chất rắn hòa tan chính là hiệu số của tổng chất rắn với huyền phù: DS = TS - SS. Đơn vị tính là mg/l. - Chất bay hơi (VS): là trọng lƣợng mất đi khi nung chất huyền phù SS ở 5500C trong khoảng thời gian xác định.
Đơn vị tính là mg/l hoặc phần trăm của TS hay SS. Chỉ số này thƣờng biểu thị cho chất hữu cơ có trong nƣớc. - Chất rắn có thể lắng: số ml phần chất rắn của 1 lít mẫu nƣớc đã lắng xuống đáy sau khoảng một thời gian. Đơn vị là ml/l [6].