MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Phát triển bền vững kinh tế - xã hội - môi trường là mục tiêu hướng tới của hầu hết các quốc gia hiện nay. Với sự phát triển kinh tế mạnh mẽ trong những năm qua nguồn phát sinh gây ô nhiễm môi trường ngày càng lớn nhưng Việt Nam chưa có các biện pháp bảo vệ môi trường đúng đắn, do đó đã gây ra sức ép lớn đối với môi trường.
Tình trạng ô nhiễm không khí, nước mặt, nước ngầm ở các thành phố lớn, các khu công nghiệp đang ngày càng trầm trọng, gây tác động xấu đến cảnh quan môi trường và sức khỏe con người. Khi số dân tăng nhanh kèm theo đó lượng nước thải sinh hoạt cũng ngày một tăng lên đang là mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường. Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng các chất hữu cơ nhiều như: COD, BOD5, TSS …Nhiều vi sinh vật gây bệnh, nước thải chứa nhiều dầu mỡ chất tẩy rửa…. Đặc biệt trong nước thải sinh hoạt có nhiều nguyên tố dinh dưỡng đa lượng như amoni, phốt pho.
Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa. Nếu không có các biện pháp hữu hiệu để xử lý sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt, theo thời gian sẽ ảnh hưởng nguồn nước ngầm. Điều đó gây ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng đến ô nhiễm môi trường và sức khỏe cộng đồng. Do đó, để đảm bảo sự phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường thì các phương pháp xử lý nước thải cũng được nghiên cứu và phát triển.
Hiện nay ở Việt Nam hầu hết các khu đô thị, khu dân cư làng, xã…. Một số điểm du lịch nhà hàng được xây dựng phục vụ chính nhu cầu của con người, có thể nói nguồn nước thải sinh hoạt được sinh ra chưa được xử lý một cách triệt để mặc dù một vài nơi đô thị, làng xã có hệ thống xử lý tập trung nhưng còn nhiều khó khăn về vốn đầu tư cao, đặc biệt vấn đề vận hành cũng như chi phí xử lý cao, dẫn đến nước thải không đạt tiêu chuẩn môi trường. Do n 2 vậy việc nghiên cứu các công trình xử lý nước thải sinh hoạt phân tán là một việc làm cấp thiết. Với đặc thù là một nước đang phát triển như nước ta hiên nay thì việc nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ phù hợp, đơn giản với giá thành thấp là một hướng giải quyết hợp lý và khả thi nhất.
Màng sinh học ( Memberance Bio Reactor) là một xu hướng công nghệ mới được phát triển và ứng dụng hiện nay. Màng sinh học là hệ thống xử lý vi sinh của nước thải bằng công nghệ lọc màng, chúng đạt hiệu quả cao, chi phí thấp, ổn định. Hiện nay việc tìm kiếm những những loại vật liệu lọc phù hợp để sử dụng trong công nghệ màng lọc sinh học là rất cần thiết. Xuất phát từ lý do trên, em xin đề xuất đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng màng sinh học trên một số vật liệu tại Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên“.
Để tìm kiếm những vật liệu có sẵn thích hợp để sử dụng trong công nghệ màng sinh học phù hợp với xử lý nước thải sinh hoạt. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc sinh học, xác định khả năng xử lý nước thải của các công thức vật liệu lọc sử dụng trong bể lọc sinh học. Từ đó đề xuất, lựa chọn được các loại vật liệu lọc thích hợp sử dụng trong bể lọc sinh học và lựa chọn được tải trọng tối ưu với vật liệu phù hợp nhất. - Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ rẻ tiền, phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Mục đích của đề tài - Lựa chọn vật liệu lọc thích hợp để sử dụng trong mô hình bể lọc sinh học. - Lựa chọn tải trọng thủy lực tối ưu đối với vật liệu lọc tối ưu. - Nước thải sinh hoạt sau xử lý đạt (QCVN 14: 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt). Ý nghĩa của đề tài 1.
Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Vận dụng và phát huy những kiến thức đã học tập vào nghiên cứu. - Nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này. - Nâng cao khả năng tự học tập, nghiên cứu và tìm tài liệu. - Bổ sung tư liệu cho học tập.
Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất - Xác định được khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của từng loại vật liệu lọc. - Lựa chọn được các công thức vật liệu lọc có sẵn tại địa phương rẻ tiền, dễ kiếm để sử dụng công nghệ xử lý nước thải. - Xử lý được nước thải sinh hoạt, bảo vệ môi trường. n 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Cơ sở khoa học 2. Một số khái niệm cơ bản * Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”. * Ô nhiễm môi trường: Theo Điều 6 Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 2005: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”. * Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật.
Nước trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí,. Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu. * Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở trường học khác.
* Nước thải đô thị: Nước thải đô thị là một thuật ngữ chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, thị xã. * Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo hệ thống riêng. n 5 * Nước thải thấm qua: Là lượng nước thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố gas hay hố xí. * Tiêu chuẩn môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau: “Là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền qui định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường”.
* Tải trọng thủy lực: là tải trọng nước được phân phối trên bề mặt của công trình. Tải trọng thủy lực tính bằng: Lưu lượng xử lý (m3/h) chia cho diện tích bề mặt công trình (m2) 2. Tổng quan về nước thải sinh hoạt 2. Khái niệm nước thải Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị. Khái niệm 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,. - Thông thường nước thải sinh hoạt của hộ gia đình được chia làm 2 loại chính: nước đen và nước xám.
+ Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là: chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng. + Nước xám là nước phát sinh từ các quá trình rửa, tắm, giặt với thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể. Nguồn thải 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 một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.
Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra 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 bằng biện pháp tự thấm (TS. Lê Quốc Tuấn, 2003) [15]. Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt có chứa nhiều các tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là chất hữu cơ, 48% là chất vô cơ và một số lớn các chủng loại vi sinh vật (Trần Hiếu Nhuệ, 1990) [8]. Thành phần các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt Thành phần các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt được phân làm hai loại theo khả năng phân hủy của vi sinh vật: • Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy Chúng chủ yếu bao gồm các hợp chất hydratcacbon, protein, chất béo có nguồn gốc động, thực vật khác nhau.
Trong nước thải từ khu dân cư, có khoảng 40 – 50% là hydratcacbon, 40 – 60% protein và 5 – 10% chất béo (Lê Xuân Phương, 2005) [12]. • Các chất hữu cơ khó phân hủy Các chất hữu cơ khó phân hủy là các chất hữu cơ có vòng thơm (hydrocacbua), các chất đa vòng ngưng tụ, các chất Clo hữu cơ, Phospho hữu cơ,… chúng khó bị phân hủy bởi các tác nhân sinh học bình thường, cho nên chúng tồn tại lâu dài, tích lũy làm ảnh hưởng tới mỹ quan, gây độc hại cho môi trường, sinh vật và con người. Ngoài các chất hữu cơ và vô cơ, trong nước thải sinh hoạt còn chứa lượng lớn các loài vi sinh vật, động vật nguyên sinh.