Luận văn nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt tại ký túc xá trường Đại học Nông Lâm

Khóa luận tốt nghiệp đại học Xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá bằng công nghệ aao phân tích chuyên sâu các khía cạnh quan trọng trong lĩnh vực hiện nay

• Tác giả: Đỗ Duy Long
• Người hướng dẫn: TS. Dư Ngọc Thành
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá K trường Đại học Nông lâm của hệ thống công nghệ AAO (Anarobic Anoxic Oxic)
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.2. Cơ sở pháp lý
• 2.3. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
• 2.4. Tính chất nước thải sinh hoạt
• 2.5. Cơ sở thực tiễn
• 2.6. Các biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt
• 2.6.1. Phương pháp xử lý cơ học
• 2.6.2. Song chắn rác trong hệ thống xử lý nước thải
• 2.6.3. Lắng cát trong xử lý nước thải
• 2.6.4. Bể lắng xử lý nước thải
• 2.6.5. Tuyển nổi trong hệ thống xử lý nước thải
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi
• 3.4. Các nội dung nghiên cứu
• 3.5. Các chỉ tiêu nghiên cứu
• 3.6. Phương pháp kế thừa, tham khảo
• 3.7. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 3.8. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 3.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Sơ lược về ký túc xá K trường Đại học Nông lâm
• 4.2. Sơ lược về sự hình thành của khu ký túc xá K trường ĐH Nông lâm
• 4.3. Tình hình cấp nước và sử dụng nước sinh hoạt ở ký túc xá trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên
• 4.4. Đánh giá thực trạng thải nước sinh hoạt tại ký túc xá K trường ĐH Nông Lâm
• 4.5. Xác định lượng nước thải tại ký túc xá K trường ĐH Nông Lâm
• 4.6. Đánh giá chất lượng nước thải tại ký túc xá K trường ĐH Nông Lâm
• 4.7. Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt ở ký túc xá K trường Đại học Nông Lâm bằng công nghệ AAO
• 4.8. Xây dựng mô hình công nghệ xử lý nước thải
• 4.9. Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống AAO
• 4.10. Đề xuất giải pháp quản lý, xử lý nước thải sinh hoạt tại ký túc xá K trường đại học Nông lâm
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá

Nghiên cứu tập trung vào việc xử lý nước thải sinh hoạt tại ký túc xá K của Trường Đại học Nông Lâm bằng công nghệ AAO. Nước thải sinh hoạt từ ký túc xá chứa nhiều chất hữu cơ, nitơ, photpho và vi sinh vật gây bệnh, gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý kịp thời. Công nghệ AAO (Anarobic Anoxic Oxic) được lựa chọn do khả năng xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm, đặc biệt là nitơ và photpho, trong một hệ thống tích hợp. Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của hệ thống và đề xuất giải pháp quản lý nước thải bền vững.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá thực trạng xử lý nước thải ký túc xá và khả năng áp dụng công nghệ AAO để xử lý nước thải sinh hoạt. Nghiên cứu cũng nhằm đề xuất các giải pháp hiệu quả để quản lý và xử lý nước thải, đảm bảo tuân thủ các quy chuẩn môi trường.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việc áp dụng công nghệ xử lý nước AAO không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra mô hình học tập cho sinh viên chuyên ngành môi trường. Đồng thời, nghiên cứu cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt và đề xuất các biện pháp phòng ngừa.

II. Tổng quan về công nghệ AAO

Công nghệ AAO là một hệ thống xử lý nước thải tích hợp ba quá trình: kỵ khí (Anarobic), thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic). Hệ thống này có khả năng xử lý đồng thời các chất hữu cơ, nitơ và photpho, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt. Hệ thống xử lý nước thải AAO được đánh giá cao về hiệu quả, độ bền và khả năng áp dụng rộng rãi trong các khu vực có mật độ dân số cao như ký túc xá, bệnh viện và khu đô thị.

2.1. Nguyên lý hoạt động

Hệ thống AAO hoạt động dựa trên ba giai đoạn chính: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Trong giai đoạn kỵ khí, các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ mà không cần oxy. Giai đoạn thiếu khí giúp khử nitơ thông qua quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Cuối cùng, giai đoạn hiếu khí loại bỏ các chất hữu cơ còn lại và ổn định nước thải.

2.2. Ưu điểm của công nghệ AAO

Công nghệ môi trường AAO có nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng xử lý triệt để các chất ô nhiễm, chi phí vận hành thấp và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống hiện có. Hệ thống cũng có độ bền cao và phù hợp với các khu vực có lưu lượng nước thải lớn.

III. Hiện trạng nước thải sinh hoạt tại ký túc xá K

Nước thải sinh hoạt tại ký túc xá K chủ yếu bao gồm nước thải đen và nước thải xám. Nước thải đen chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ và photpho, trong khi nước thải xám chứa dầu mỡ và chất rắn lơ lửng. Lượng nước thải phát sinh phụ thuộc vào số lượng sinh viên và thói quen sử dụng nước. Nghiên cứu đã xác định các thông số ô nhiễm chính như BOD, COD, nitơ và photpho, làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống xử lý.

3.1. Thành phần nước thải

Nước thải sinh hoạt tại ký túc xá K có thành phần chính bao gồm BOD (250 mg/l), COD (500 mg/l), nitơ (40 mg/l) và photpho (8 mg/l). Các chất này cần được xử lý triệt để để đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải.

3.2. Đánh giá hiện trạng

Hiện trạng xử lý nước thải tại ký túc xá K còn nhiều hạn chế, chưa có hệ thống xử lý tập trung. Nước thải chưa qua xử lý được xả thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

IV. Kết quả và đề xuất

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của công nghệ AAO trong việc xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá. Hệ thống đạt hiệu suất xử lý cao sau 3-5 ngày vận hành, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải theo QCVN. Nghiên cứu đề xuất áp dụng rộng rãi công nghệ AAO tại các ký túc xá và khu đô thị để giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Hiệu suất xử lý

Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ thống xử lý nước thải AAO đạt hiệu suất xử lý BOD và COD lên đến 90%, nitơ và photpho được loại bỏ triệt để. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 14:2008.

4.2. Đề xuất giải pháp

Nghiên cứu đề xuất xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung tại ký túc xá K, áp dụng công nghệ AAO để đảm bảo hiệu quả và bền vững. Đồng thời, cần nâng cao nhận thức của sinh viên về việc tiết kiệm nước và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình phát triển kinh tế và đô thị hóa, nhu cầu khai thác, sử dụng tài nguyên nước ngày càng gia tăng, kéo theo sự gia tăng nhanh chóng của lượng nước thải sinh hoạt xả ra môi trường. Các khu ký túc xá sinh viên tại các trường đại học là những nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt tập trung có tải lượng ô nhiễm lớn. Đặc trưng của nguồn nước thải này là chứa hàm lượng cao các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học ($\text{BOD}_5$, $\text{COD}$), chất rắn lơ lửng ($\text{TSS}$), các chất dinh dưỡng chứa nitơ, photpho, dầu mỡ, chất tẩy rửa và mật độ vi sinh vật gây bệnh cao. Nếu không được thu gom và xử lý thích hợp trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, nguồn thải này sẽ gây suy thoái chất lượng nước mặt và đe dọa trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng dân cư xung quanh.

Tại khu ký túc xá K Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, nước thải sau hệ thống bể tự hoại (bể phốt) và nước thải sinh hoạt từ các hoạt động tắm giặt, nhà bếp phần lớn được xả thẳng theo đường ống xuống dòng suối Làng Đanh chảy ngang qua khu vực mà chưa qua hệ thống xử lý triệt để. Trước yêu cầu bảo vệ môi trường và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước, đề tài "Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá K trường Đại học Nông lâm của hệ thống công nghệ AAO (Anarobic Anoxic Oxic)" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể:

1. Đánh giá thực trạng sử dụng nước và xả thải nước sinh hoạt của sinh viên và các dịch vụ khác trong khu ký túc xá K Trường Đại học Nông Lâm.
2. Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá K Trường Đại học Nông Lâm của hệ thống công nghệ sinh học AAO quy mô mô hình thực nghiệm.
3. Đề xuất giải pháp quản lý và công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá K Trường Đại học Nông Lâm đạt quy chuẩn kỹ thuật môi trường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sinh hoạt (gồm dòng nước thải đen và dòng nước thải xám) phát sinh từ khu ký túc xá K và hệ thống công nghệ xử lý sinh học kết hợp AAO (Kỵ khí – Thiếu khí – Hiếu khí).
• Phạm vi không gian: Khu ký túc xá K thuộc Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên (địa bàn xã Quyết Thắng, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên).
• Phạm vi thời gian: Toàn bộ quá trình khảo sát thực địa, lấy mẫu và tiến hành thực nghiệm được thực hiện trong 12 tháng (từ tháng 01/2017 đến tháng 12/2017).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu thuộc nhóm đề tài thực nghiệm kỹ thuật môi trường kết hợp điều tra, khảo sát thực địa. Cơ sở khoa học của đề tài dựa trên lý thuyết phân hủy sinh học các hợp chất ô nhiễm trong nước thải bằng chuỗi quá trình sinh hóa liên tục:

• Quá trình kỵ khí (Anaerobic): Diễn ra qua 4 giai đoạn kế tiếp gồm thủy phân các hợp chất cao phân tử (polysaccharide, protein, lipid), acid hóa tạo thành các acid béo bay hơi và alcol, acetic hóa chuyển hóa thành acetate, $\text{H}_2$, $\text{CO}_2$ và giai đoạn methane hóa khử $\text{COD}$ tạo thành khí sinh học ($\text{CH}_4$, $\text{CO}_2$).
• Quá trình thiếu khí (Anoxic): Dưới tác dụng của các chủng vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng (đặc biệt là Nitrosomonas và Nitrobacter), quá trình khử nitrat diễn ra theo phản ứng: $\text{NO}_3^- \rightarrow \text{NO}_2^- \rightarrow \text{N}_2\text{O} \rightarrow \text{N}_2\uparrow$. Đồng thời, chủng vi khuẩn Acinetobacter thực hiện quá trình giải phóng và hấp phụ photphat. Bể anoxic được trang bị giá thể đệm sinh học PVC (diện tích bề mặt $230 - 250\text{ m}^2/\text{m}^3$) và máy khuấy chìm tạo dòng luân chuyển thiếu oxy.
• Quá trình hiếu khí (Oxic/Aerotank): Vi sinh vật hiếu khí dạng bùn hoạt tính lơ lửng sử dụng oxy hòa tan được cấp từ máy sục khí để oxy hóa chất hữu cơ carbon thành $\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ và chuyển hóa amoni thành nitrat (nitrat hóa). Nồng độ bùn hoạt tính trong bể hiếu khí được duy trì ở mức $3.500\text{ mg/l}$, tỷ lệ tuần hoàn bùn đạt 100%. Nước sau lắng được dẫn qua khay khử trùng chứa viên Cloramin B để tiêu diệt coliform.

Khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: Nghiên cứu áp dụng các căn cứ pháp lý gồm Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13, Nghị định số 19/2015/NĐ-CP, Thông tư số 16/2009/TT-BTNMT, Thông tư số 04/2012/TT-BTNMT. Chất lượng nước thải đầu ra được đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập dữ liệu:

• Phương pháp khảo sát và tính toán tải lượng: Xác định lưu lượng nước cấp sinh hoạt dựa trên số liệu quản lý của Ban quản lý ký túc xá (3.764 sinh viên tại 16 dãy nhà và 10 cán bộ/nhân viên dịch vụ). Tính toán lượng nước thải sinh hoạt theo hệ số phát thải $K = 0,8$ (80% lượng nước cấp). Lượng nước thải đen được tính với định mức $20\text{ lít/người/ngày}$.
• Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm: Mẫu nước thải được lấy lặp lại 3 lần cho mỗi đợt theo TCVN 5999:1995 và TCVN 6663-3:2008. Các chỉ tiêu đo nhanh tại hiện trường gồm pH (pH kế), oxy hòa tan DO (bút đo DO), tổng chất rắn hòa tan TDS (bút đo TDS). Các chỉ tiêu phân tích tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường (Hà Nội) bao gồm:
  • Tổng chất rắn lơ lửng ($\text{TSS}$): phương pháp SMEWW 2540B.
  • Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày ($\text{BOD}_5$): TCVN 6001:2008 (ISO 5815-2:2003).
  • Tổng Nitơ ($\text{T-N}$): phương pháp Kjeldahl (Ken-đan).
  • Tổng Photpho ($\text{T-P}$): phương pháp so màu theo TCVN 6202:2008.
  • Tổng Coliform: kỹ thuật màng lọc theo TCVN 8775:2011.
  • Các chỉ tiêu hóa học khác: $\text{NH}_4^+$, $\text{NO}_3^-$, $\text{PO}_4^{3-}$, dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt.
• Thiết lập mô hình thực nghiệm AAO: Mô hình chế tạo bằng kính có dung tích tổng thể 40 lít gồm ngăn kỵ khí 20 lít, hai ngăn sục khí (thiếu khí và hiếu khí, mỗi ngăn 10 lít) gắn giá thể nhựa hình trụ kích thước $1,5 \times 2,0\text{ cm}$; hệ thống máy sục khí công suất $0,1 - 0,5\text{ l/s}$; 2 máy bơm tuần hoàn lưu lượng $0,01\text{ l/s}$; 1 bể lắng bùn thủy tinh 15 lít và giá khử trùng Cloramin B. Hai dòng nước thải đen và xám được phối trộn theo tỷ lệ thực tế $1:5$ trước khi nạp vào hệ thống để vận hành và lấy mẫu đánh giá ở các mốc thời gian lưu 3 ngày và 5 ngày.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thu thập được tổng hợp, phân tích thống kê và tính toán hiệu suất xử lý trên phần mềm Microsoft Excel.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ thực trạng ô nhiễm nguồn nước do nước thải sinh hoạt tại các khu ký túc xá đại học. Phần mở đầu xác định rõ 3 mục tiêu nghiên cứu, 4 ý nghĩa trong học tập - nghiên cứu khoa học và các giá trị thực tiễn: cung cấp mô hình thực nghiệm cho sinh viên ngành môi trường, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm lưu vực suối Làng Đanh và chứng minh tính khả thi của công nghệ AAO trong xử lý đồng thời chất hữu cơ, nitơ và photpho với chi phí đầu tư, vận hành thấp.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết hệ thống cơ sở pháp lý, tính chất lý - hóa học của nước thải sinh hoạt (gồm nước thải đen chứa phân, nước tiểu giàu N, P; nước thải xám chứa xà phòng, chất tẩy rửa, dầu mỡ nhà bếp). Tác giả dẫn chứng số liệu thực trạng ô nhiễm nước đô thị tại Việt Nam từ Hội Bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam (VACNE) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO 2010). Đồng thời, tác giả tổng hợp nguyên lý các phương pháp cơ học (song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng đợt 1 và đợt 2, tuyển nổi), phương pháp hóa học/hóa lý (trung hòa, keo tụ - tạo bông) và các công nghệ sinh học đang áp dụng tại Việt Nam (bể Biophin, Oxyten, SBR, Mương oxy hóa tuần hoàn MOT, hệ thống AAO tại Chung cư Screc, Khách sạn Majestic Vũng Tàu, Phú Mỹ Hưng, Trung tâm Hành chính Đà Lạt).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương mô tả chi tiết đối tượng nghiên cứu (nước thải sinh hoạt và mô hình AAO), địa điểm (Ký túc xá K ĐH Nông Lâm) và thời gian thực hiện (01/2017 – 12/2017). Tác giả quy định các chỉ tiêu theo dõi vật lý (màu sắc, mùi), hóa học ($\text{pH}$, $\text{DO}$, $\text{COD}$, $\text{BOD}_5$, $\text{TSS}$, $\text{NH}_4^+$, $\text{NO}_3^-$, $\text{PO}_4^{3-}$, $\text{T-N}$, $\text{T-P}$), sinh học (Coliform tổng số) và chuẩn hóa phương pháp lấy mẫu, phân tích theo hệ thống TCVN/SMEWW.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Tác giả trình bày các kết quả điều tra hiện trạng, tính toán cân bằng nước và phân tích thực nghiệm:

• Hiện trạng cấp và thoát nước: Ký túc xá K gồm 16 dãy nhà 5 tầng (45 phòng/nhà) với 3.764 sinh viên và khu dịch vụ 10 người. Nguồn cấp từ Công ty Cấp nước Thái Nguyên với định mức $120\text{ lít/người/ngày}$ ($3,6\text{ m}^3/\text{người/tháng}$). Tổng lượng nước cấp sinh hoạt là $467\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($14.010\text{ m}^3/\text{tháng}$).
• Lượng phát thải: Tổng lượng nước thải là $373,6\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($11.208\text{ m}^3/\text{tháng}$), trong đó nước thải đen chiếm $61,5\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($1.812\text{ m}^3/\text{tháng}$) và nước thải xám chiếm $313,1\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($9.396\text{ m}^3/\text{tháng}$). Tỷ lệ phát sinh thực tế giữa dòng đen và dòng xám xấp xỉ $1:5$.
• Đánh giá chất lượng nước thải thô: Cả hai dòng thải đều ô nhiễm nặng, vượt xa giới hạn QCVN 14:2008/BTNMT Cột B:
  • Nước thải đen: $\text{BOD}_5$ đạt $152,8\text{ mg/l}$ (vượt hơn 3 lần); $\text{NH}_4^+$ đạt $124,3\text{ mg/l}$ (vượt 12,43 lần); $\text{NO}_3^-$ đạt $183,6\text{ mg/l}$ (vượt 3,67 lần); $\text{PO}_4^{3-}$ đạt $45,6\text{ mg/l}$ (vượt 4,56 lần); $\text{TSS}$ đạt $150\text{ mg/l}$ (vượt 1,5 lần); Coliform đạt $45.000\text{ MPN/100ml}$.
  • Nước thải xám: $\text{BOD}_5$ đạt $542,8\text{ mg/l}$ (vượt 10,85 lần so với mức 50 mg/l của QCVN); $\text{TSS}$ đạt $620\text{ mg/l}$ (vượt 6,2 lần); Dầu mỡ đạt $320\text{ mg/l}$ (vượt 16 lần); Chất hoạt động bề mặt đạt $58\text{ mg/l}$ (vượt 5,8 lần); $\text{NH}_4^+$ đạt $14,3\text{ mg/l}$; $\text{NO}_3^-$ đạt $83,6\text{ mg/l}$; $\text{PO}_4^{3-}$ đạt $18,5\text{ mg/l}$; Coliform đạt $17.000\text{ MPN/100ml}$.
• Hiệu quả pha trộn dòng thải: Sau khi trộn hai dòng theo tỷ lệ $1:5$, nồng độ các chất ô nhiễm giảm nhẹ: $\text{TSS}$ giảm xuống $543,4\text{ mg/l}$; $\text{BOD}_5$ còn $479,2\text{ mg/l}$; $\text{NH}_4^+$ giảm còn $32,2\text{ mg/l}$; $\text{NO}_3^-$ giảm còn $99,9\text{ mg/l}$; $\text{PO}_4^{3-}$ còn $22,9\text{ mg/l}$; Dầu mỡ còn $268,0\text{ mg/l}$; Coliform đạt $22.000\text{ MPN/100ml}$; pH đạt 8,5.
• Hiệu quả xử lý của mô hình AAO: Thử nghiệm chứng minh sau 5 ngày xử lý, toàn bộ các thông số ô nhiễm đều giảm sâu và đáp ứng quy chuẩn xả thải. Cảm quan nước chuyển từ màu đen xám, hôi thối sang trạng thái trong suốt, hoàn toàn không còn mùi.

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Tổng kết các kết quả định lượng về lưu lượng thải, đặc trưng thành phần ô nhiễm và hiệu suất xử lý của hệ thống AAO; đề xuất các giải pháp kỹ thuật thu gom, phối trộn và đầu tư trạm xử lý tập trung cho ký túc xá.

---

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp chuỗi số liệu thực nghiệm định lượng về hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống công nghệ AAO sau các mốc thời gian 3 ngày và 5 ngày:

TT	Thông số phân tích	Đơn vị	Nước thải sau trộn (Đầu vào)	Sau 3 ngày xử lý	Hiệu suất 3 ngày (%)	Sau 5 ngày xử lý	Hiệu suất 5 ngày (%)	QCVN 14:2008 (Cột B)
1	pH	-	8,5	8,2	-	7,9	-	5 – 9
2	TSS	mg/l	543,4	126,8	76,7	86,8	84,0	100
3	TDS	mg/l	1.746,8	1.080,0	38,2	780,0	55,3	1.000
4	$\text{BOD}_5$	mg/l	479,2	125,6	73,8	45,6	90,5	50
5	$\text{NH}_4^+$	mg/l	32,2	19,2	40,4	7,2	77,6	10
6	$\text{NO}_3^-$	mg/l	99,9	62,2	37,7	38,2	61,8	50
7	$\text{PO}_4^{3-}$	mg/l	22,9	11,9	48,0	7,9	65,5	10
8	Dầu mỡ	mg/l	268,0	36,6	86,3	16,6	93,8	20
9	Chất hoạt động bề mặt	mg/l	48,9	18,9	61,3	8,9	81,8	10
10	Tổng Coliform	MPN/100ml	22.000	700	96,8	600	97,3	5.000

Biến đổi cảm quan: Nước thải sau 3 ngày xử lý bằng AAO chuyển sang màu xám sáng, mùi hôi giảm rõ rệt; sau 5 ngày nước đạt độ trong suốt và không còn mùi khó chịu (vượt trội hoàn toàn so với mẫu đối chứng xử lý tự nhiên vốn vẫn còn màu xám sáng và mùi hôi nhẹ).

Giải pháp và kiến nghị của tác giả:

1. Nhà trường cần quy hoạch và xây dựng hệ thống thu gom tách biệt toàn bộ các nguồn xả thải tại khu ký túc xá K để tránh tình trạng xả trực tiếp ra suối Làng Đanh.
2. Thực hiện phương án gom chung và phối trộn dòng nước thải đen (đã qua bể phốt) với dòng nước thải xám theo tỷ lệ thực tế $1:5$ trước khi dẫn vào công trình xử lý thứ cấp nhằm giảm sốc tải lượng chất tẩy rửa và tạo điều kiện dinh dưỡng tối ưu cho vi sinh vật.
3. Đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt quy mô thực tế áp dụng công nghệ AAO kết hợp khử trùng bằng Cloramin B để chất lượng nước đầu ra luôn đạt QCVN 14:2008/BTNMT Cột B.

Đóng góp của khóa luận: Khóa luận đã bổ sung cơ sở dữ liệu thực nghiệm về tỷ lệ phát sinh dòng thải đen/xám thực tế ($1:5$) tại khu ký túc xá sinh viên đại học miền núi phía Bắc; chứng minh khả năng ứng dụng của quy trình AAO kết hợp giá thể vi sinh dính bám để xử lý triệt để đồng thời chất hữu cơ, hợp chất nitơ, photpho và dầu mỡ trong điều kiện nồng độ chất hoạt động bề mặt cao.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô mô hình phòng thí nghiệm thể tích nhỏ (40 lít), vận hành theo chu kỳ mẻ gián đoạn (thời gian lưu 3 ngày và 5 ngày), chưa khảo sát động học xử lý trong điều kiện dòng chảy liên tục và chưa đánh giá sự biến thiên tải lượng ô nhiễm theo các mùa trong năm hoặc các đợt cao điểm sinh hoạt của sinh viên.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:
  1. Tiếp tục thử nghiệm khả năng xử lý của công nghệ AAO trên các đối tượng nước thải sinh hoạt và các loại nước thải công nghiệp khác.
  2. Mở rộng nghiên cứu vận hành hệ thống AAO trong điều kiện dòng chảy liên tục với các dải biến thiên lưu lượng và tải trọng ô nhiễm khác nhau nhằm cung cấp thông số thiết kế hoàn chỉnh cho các công trình xử lý quy mô thực tế.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ kỹ thuật thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Cấp thoát nước:

• Số liệu đặc trưng nguồn thải: Cung cấp định mức sử dụng nước ($120\text{ l/người/ngày}$), hệ số phát thải, tỷ lệ lưu lượng và nồng độ ô nhiễm chi tiết của từng dòng thải đen và xám tại khu ký túc xá đại học tập trung.
• Thiết kế mô hình và quy trình thực nghiệm: Cung cấp thông số cấu tạo mô hình AAO phòng thí nghiệm, phương pháp tính toán pha trộn dòng thải, vận hành sục khí, sử dụng giá thể vi sinh dính bám và quy trình phân tích các chỉ tiêu theo các tiêu chuẩn TCVN, SMEWW.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh tại Ký túc xá K Trường Đại học Nông Lâm là bao nhiêu và phân chia theo các dòng thải như thế nào?
Tổng lượng nước thải phát sinh là $373,6\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($11.208\text{ m}^3/\text{tháng}$), được tính bằng 80% lượng nước cấp sinh hoạt của 3.764 sinh viên và 10 cán bộ dịch vụ. Trong đó, nước thải đen chiếm $61,5\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($1.812\text{ m}^3/\text{tháng}$) và nước thải xám chiếm $313,1\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($9.396\text{ m}^3/\text{tháng}$).

2. Tại sao tác giả phải phối trộn dòng nước thải đen và dòng nước thải xám theo tỷ lệ 1:5 trước khi nạp vào mô hình AAO?
Nước thải đen chứa nhiều vi sinh vật, đạm, lân và chất hữu cơ dễ tiêu nhưng nồng độ amoni và nitrat quá cao; trong khi nước thải xám chứa nhiều dầu mỡ, chất rắn lơ lửng và chất tẩy rửa (xà phòng, dầu gội). Việc phối trộn theo tỷ lệ thực tế $1:5$ giúp làm loãng nồng độ chất tẩy rửa độc hại, cân đối thành phần dinh dưỡng và tăng cường khả năng phân hủy sinh học của hệ vi sinh vật trong hệ thống.

3. Mô hình thực nghiệm AAO trong nghiên cứu được cấu tạo với các thông số kỹ thuật nào?
Mô hình gồm một bể kính 40 lít chia làm 3 ngăn (ngăn kỵ khí 20 lít, hai ngăn sục khí thiếu khí và hiếu khí mỗi ngăn 10 lít); giá thể nhựa hình trụ $1,5 \times 2,0\text{ cm}$ đặt trong các ngăn sục khí; máy sục khí công suất $0,1 - 0,5\text{ l/s}$; 2 máy bơm tuần hoàn $0,01\text{ l/s}$; bể lắng bùn thủy tinh 15 lít và khay nhựa chứa chất khử trùng viên Cloramin B.

4. Sau 5 ngày xử lý qua hệ thống AAO, các chỉ tiêu ô nhiễm chính đạt hiệu suất xử lý bao nhiêu và có đáp ứng quy chuẩn không?
Sau 5 ngày xử lý, hiệu suất đạt: $\text{BOD}_5$ đạt $90,5%$ (còn $45,6\text{ mg/l}$); $\text{TSS}$ đạt $84,0%$ (còn $86,8\text{ mg/l}$); $\text{NH}_4^+$ đạt $77,6%$ (còn $7,2\text{ mg/l}$); $\text{NO}_3^-$ đạt $61,8%$ (còn $38,2\text{ mg/l}$); $\text{PO}_4^{3-}$ đạt $65,5%$ (còn $7,9\text{ mg/l}$); Dầu mỡ đạt $93,8%$ (còn $16,6\text{ mg/l}$); Coliform đạt $97,3%$ (còn $600\text{ MPN/100ml}$). Tất cả các chỉ tiêu phân tích đều đạt giới hạn cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B).

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đỗ Duy Long đã phản ánh chi tiết hiện trạng phát sinh và đặc tính ô nhiễm của nguồn nước thải sinh hoạt tại khu ký túc xá K Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên với tổng lưu lượng xả thải $373,6\text{ m}^3/\text{ngày}$. Nghiên cứu đã chứng minh bằng số liệu thực nghiệm rằng giải pháp phối trộn dòng thải đen và dòng thải xám theo tỷ lệ $1:5$ kết hợp xử lý qua mô hình công nghệ sinh học AAO và khử trùng bằng Cloramin B trong thời gian 5 ngày giúp loại bỏ từ $61,8%$ đến $97,3%$ các chất ô nhiễm. Toàn bộ các thông số hóa - lý, dinh dưỡng và vi sinh đầu ra đều đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 14:2008/BTNMT Cột B, tạo cơ sở khoa học và thực tiễn tin cậy cho việc đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung tại cơ sở.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nước là cội nguồn của sự sống, là yếu tố quan trọng hàng đầu cho sự tồn tại và phát triển của con người cũng như sinh vật. Tuy nhiên hiện nay, tài nguyên nước đang suy giảm nghiêm trọng cả về số lượng và chất lượng mà nguyên nhân chủ yếu là do chính con người gây ra. Do nhu cầu phát triển kinh tế, nhu cầu sử dụng nước ngày một tăng nên nước thải gia tăng là một hệ quả tất yếu. Nếu không có biện pháp quản lý và xử lý kịp thời thì môi trường nước sẽ bị ô nhiễm do nước thải chỉ còn là vấn đề thời gian.

Một trong những nguồn nước thải có tải trọng lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên nước, đó là nước thải sinh hoạt của các ký túc xá của sinh viên ở các trường đại học nói chung và ký túc xá của trường đại học Nông Lâm nói riêng. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa thành phần chất hữu cơ (BOD), cặn lơ lửng, Amoni, Tổng Nitơ, Photpho, Mùi và nhiều vi sinh vật gây bệnh…Việc xử lý nước thải sinh hoạt nhằm loại bỏ tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ các chất không tan đến các chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước, làm sạch nước trước đưa vào nguồn tiếp nhận là yêu cầu vô cùng cấp thiết hiện nay. Hiện nay, có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt có chứa nhiều đạm (N) như công nghệ Aerotank, SBR, MOT, MBBR, VIP,…nhưng với những ưu thế vượt trội của công nghệ AAO như: giúp thanh lọc nước thải thông qua xử lý bằng vi sinh vật kị khí, xử lý đạm (N) rất hiệu quả trong bể thiếu khí, trong bể hiếu khí loại bỏ hữu cơ, loại bỏ vi khuẩn nhờ hóa chất cloramin. Hệ thống dễ xây dựng, vận hành, độ bền cao, áp dụng cho thải sinh hoạt có chứa hàm lượng đạm cao, các khu vực có mật độ dân số cao.

Chúng ta cũng có thể áp dụng hệ thống xử lý nước thải AAO trong các khu đô h 2 thị hoặc từng cụm gia đình, bệnh viện, trường học, các khu công nghiệp may, lắp giáp có nhiều công nhân để xử lý triệt để hữu cơ và amoni có trong dòng thải. Đây là một hệ thống xử lý nước thải tiên tiến hiện nay với cách khử khí kín đáo, hiệu quả cao với công nghệ tốt. Xuất phát từ lý do trên chúng tôi đề xuất nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá K trường Đại học Nông lâm của hệ thống công nghệ AAO (Anarobic Anoxic Oxic)” 1. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá thực trạng sử dụng nước và xả thải nước sinh hoạt của sinh viên và các dịch vụ khác trong khu ký túc xá K trường ĐH Nông Lâm - Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá K trường Đại học Nông Lâm của hệ thống công nghệ AAO - Đề xuất giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt ký túc xá K trường Đại học Nông lâm hiệu quả 1.

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, kỹ 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 thực tiễn - Xử lý được nước thải sinh nhoạt đảm bảo QCVN và bảo vệ môi trường. - Có mô hình để sinh viên chuyên ngành môi trường học tập - Cảnh báo nguy cơ tiềm tàng về ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra, ngăn ngừa và giảm thiểu ảnh hưởng của nước thải đến môi trường, và bảo vệ sức khỏe của người dân khu vực quanh ký túc xá. h 3 - Mặc dù nước thải sinh hoạt có nồng độ chất ô nhiễm thấp và lưu lượng thải ra lớn nên mức độ gây ô nhiễm rất cao.

Công nghệ AAO có ưu điểm xử lý triệt để đồng thời COD, Nitơ, Photpho trong một hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu xả thải nghiêm ngặt theo tính chất môi trường Việt Nam hiện tại và trong tương lai. - Áp dụng thích hợp các công trình xử lý nước thải vừa và nhỏ, chi phí đầu tư vận hành thấp, tiết kiệm diện tích xây dựng, chi phí xây dựng. h 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của đề tài.

Cơ sở pháp lý - 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. - Thông tư số 16/2009/TT/BTNMT ngày 07/10/2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường hướng dẫn Quy định quy chuẩn quốc gia về môi trường. - Thông tư số 04/2012/TT-BTNMT ngày 08/5/2012 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc Quy định tiêu chí xác định cơ sở gây ô nhiễm môi trường, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. - Nghị định số 19/2015/NĐ-CP Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường có hiệu lực từ ngày 01/04/2015.

- TCVN 5945:2005 Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải. - TCVN 6772:2000 Chất lượng nước – Nước thải sinh hoạt giới hạn ô nhiễm cho phép. - TCVN 5999:1995 Chất lượng nước – Lấy mẫu, hướng dẫn lấy mẫu nước thải. - TCVN 6663-3:2008 Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.

- QCVN 05:2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng môi trường không khí xung quanh. - QCVN 26:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia vể tiếng ồn. - Quyết định 3733/2002/BYT - Tiêu chuẩn vệ sinh lao động, chất lượng không khí vùng làm việc. Tổng quan về nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cư: khu vực đô thị, ký túc xá, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,…Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, Nitơ và Photphat.

Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân. Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán. Nước thải sinh hoạt bao gồm có nước thải đen và nước thải xám. Nước thải từ nhà vệ sinh được gọi là nước thải đen.

Nước thải đen chứa hàm lượng cao các chất rắn và một lượng lớn thức ăn dành cho vi khuẩn (Thành phần chính là Ni tơ và Photpho). Nước thải đen được chia là 2 thành phần là phân và nước tiểu. Một người trưởng thành mỗi năm có thể thải ra môi trường trung bình 0,4 kg Phốt pho và 4, 0 kg Ni tơ trong nước tiểu; 0,18 kg Phốt pho và 0,55 kg Ni tơ trong phân. Nước thải xám là lượng nước thải bao gồm nước giặt giũ đồ quần áo, nước tắm rửa và nước từ nhà bếp, nhà ăn.

Nước thải từ nhà bếp, nhà ăn có chứa một lượng lớn chất rắn và dầu mỡ. Cả hai loại nước thải nêu trên đều có chưa các mầm bệnh gây nguy hại cho sức khỏe con người, đặc biệt là nước thải đen vì nó chứa nhiều nhất lượng N và P, là môi trường cực kì thuận lợi cho vi sinh vậy, vi khuẩn gây hại phát triển. Lượng nước thải sinh hoạt dân cư phụ thuộc vào dân số và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng h 6 gây bệnh nguy hiểm.

Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và thói quen của người dân, có thể tính bằng 80% lượng nước cấp. Tính chất nước thải sinh hoạt Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lượng lớn vi sinh vật. Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải. Bảng 1: Phân loại mức độ ô nhiễm theo thành phần hóa học điển hình của nước thải sinh hoạt.1 Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người (Đơn vị: g/người/ngày) Tổng Chất thải Chất thải TT Các chất chất thải hữu cơ vô cơ 1 Tổng lượng chất thải 190 110 80 2 Các chất tan 100 50 50 3 Các chất không tan 90 60 30 4 Chất lắng 60 40 20 5 Chất không lắng 30 20 10 h 7 Bảng 2.2 Thành phần nước thải sinh hoạt (Đơn vị: mg/l) Mức độ ô nhiễm TT Chỉ tiêu Nặng Trung bình Thấp 1 Tổng chất rắn 1000 500 200 2 Chất rắn hòa tan 700 350 120 3 Chất rắn không tan 300 150 80 4 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 5 Chất rắn lắng 12 8 4 6 BOD5 300 200 100 7 Oxy hòa tan 0 0 0 8 Tổng nito 85 50 25 9 Nito hữu cơ 35 20 10 10 Nito amoniac 50 30 15 11 Nitrite 0,1 0.05 0 12 Nitrate 0,4 0,2 0,1 13 Clorua 175 100 15 14 Độ kiềm 200 100 50 15 Chất béo 40 20 0 16 Tổng photpho - 8 - (Nguồn: Bài giảng (Dư Ngọc Thành) Kỹ thuật xử lý nước thải) Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD = 500 mg/l, BOD5 = 250 mg/l, SS = 220 mg/l, Photpho = 8 mg/l, Nito NH3 và Nito hữu cơ = 40 mg/l, PH = 6,8, TS = 720 mg/l h 8 Bảng 2.3: Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt QCVN 14-2008 TT Chỉ tiêu Đơn vị (Cột B) 1 pH - 5-9 2 TSS mg/l 100 3 TDS mg/l 1.000 4 BOD5 mg/l 50 5 NH4+ mg/l 10 6 NO3- mg/l 50 7 PO3- mg/l 10 8 Dầu mỡ mg/l 20 9 ∑Chất hoạt 10 mg/l động bề mặt 10 ∑Coliform MPN/100ml 5.

Cơ sở thực tiễn 2. Hiện trạng nước thải sinh hoạt ở Việt Nam Quá trình đô thị hóa tại Việt Nam diễn ra rất nhanh. Những đô thị lớn tại Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng bị ô nhiễm nước rất nặng nề. Đô thị ngày càng phình ra tại Việt nam, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại Việt Nam vô cùng thô sơ.