Luận văn Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao

ôi phải cao hơn trong nước. - Chưng bay hơi: chưng nước thải để các chất độc hại hoà tan trong đó bay theo hơi nước. - Tuyển nổi: là loại các tạp chất bẩn khỏi nước bằng cách dùng tác nhân tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt nước, sau đó loại khỏi nước thải. - Trao đổi ion: là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion. - Tinh thể hoá: là loại các chất bẩn khỏi nước ở trạng thái tinh thể. - Đializ- màng bán thấm: dùng màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua (tách các chất tan khỏi các hạt keo). 3.1.3. Phương pháp xử lý sinh học 3.1.3.1. Giới thiệu một số biện pháp sinh học xử lý nước thải - Phương pháp xử lý hiếu khí, bao gồm các phương pháp bùn hoạt tính, ao hồ ổn định... - Phương pháp xử lý kỵ khí bao gồm phương pháp lên men axit, lên men mêtan, ao yếm khí, hệ xử lý UASB (Up- flow anaerobic sludge bed). - Phương pháp thiếu khí, chủ yếu dùng để phân giải nitrat. 3.1.3.2. Một số đặc điểm của phương pháp sinh học Phương pháp sinh học thường dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và chất hữu cơ hoà tan (đôi khi cả vô cơ) khỏi nước thải. Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân huỷ, bẻ gẫy các đại phân tử hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn, đồng thời chúng cũng sử dụng các chất có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ, phospho, kali... bởi vậy, sản phẩm thu nhận từ phương pháp sinh học có thể sử dụng làm phân bón hữu cơ. Cả 2 nhóm vi sinh vật: tự dưỡng và dị dưỡng cùng được sử dụng để xử lý nước thải. Tuy vậy, trong nhóm vi sinh vật dị dưỡng có 3 nhóm nhỏ: hiếu khí, kỵ khí và kỵ khí không bắt buộc cùng tham gia vào quá trình phân huỷ các chất. Nhóm hiếu khí cần oxy hoà tan để phân huỷ các chất hữu cơ, ngược lại nhóm kỵ khí có khả năng oxy hoá có trong các hợp chất như nitrat, sunfat. Còn nhóm kỵ khí không bắt buộc có thể phát triển trong điều kiện có và không có oxy hoà tan. Mục đích làm sạch nước thải là tách các hợp chất hữu cơ và vô cơ để nồng độ của chúng không vượt quá mức cho phép. Phụ thuộc vào tính chất nhiễm bẩm và nồng độ của chúng có thể sử dụng các biện pháp làm sạch nước thải khác nhau. Nhưng phổ biến nhất là phương pháp cơ học (lắng, lọc), cơ lý (kết lắng, trung hoà, để lắng), lý hoá (trao đổi ion, hấp phụ), trao đổi nhiệt và sinh hoá học. Mỗi phương pháp có các ưu và nhược điểm riêng, tuỳ phạm vi ứng dụng mà có thể sử dụng một vài phương pháp sẽ cho phép loại bỏ hoàn được các chất nhiễm bẩn. Biện pháp sinh học làm sạch nước thải là quá trình công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực công nghiệp có lượng lớn nhiễm bẩn song với nồng độ các chất thấp. Làm sạch nước thải bằng biện pháp sinh học là dùng các loại vi sinh vật sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải làm nguồn năng lượng . Chúng phân huỷ các chất thành CO2, nước và muối khoáng và một số chất thành NO3 và NO2. Biện pháp sinh học có một số ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: - Có thể xử lý nước thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ rộng. - Hệ thống có thể tự điều chỉnh phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độ các chất nhiễm bẩn. - Thiết kế các trang thiết bị đơn giản. - Chi phí cho phần thực nghiệm không cao. Nhược điểm: - Đầu tư cơ bản cho việc xây dựng các thiết bị của hệ thống làm sạch cao. - Phải có chế độ công nghệ làm sạch hoàn chỉnh. - Một vài chất hữu cơ có độc tính ảnh hưởng đến quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính làm giảm hiệu suất làm sạch. - Cần làm loãng các nguồn nước có nồng độ các chất hữu cơ cao do vậy làm tăng lược nước thải. Tuy còn có nhược điểm song phương pháp làm sạch bằng biện pháp sinh học vẫn là phương pháp phổ biến và được áp dụng rộng rãi nhất. Phụ thuộc vào điệu kiện sống của vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí người ta chia các phương pháp xử lý nước thải bằng các biện pháp sinh học theo 2 nguyên tắc này. 3.2.Các qui trình xử lý nước thải có nồng độ hợp chất hữu cơ cao Nước thải sinh hoạt, nước thải của công nghiệp thực phẩm là những loại nước thải có nồng độ hợp chất hữu cơ cao, chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán gây ô nhiễm môi trường nặng nề và có tác động đến sức khỏe con người và động vật. Trong hai loại nước thải này có chứa các thành phần dinh dưỡng cho cây trồng như: đạm, lân, kali... nó còn gây mùi thối rất khó chịu do sự phân huỷ yếm khí chất thải hữu cơ có trong nước thải, ví dụ như là ở công nghệ sản xuất bia. Hàm lượng của chúng phụ thuộc vào tiêu chuẩn thải nước, việc xử lý nước thải loại này là rất cần thiết. Để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao thì người ta thường xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc xử lý nước thải thực hiện trên các công trình: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học... “Vì hồ sinh học là hồ chứa không lớn lằm dùng để xử lý nước thải bằng sinh học và chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ”. Trong số những công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn cả. Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và sau đó là cơ chế xử lý mà người ta phân biệt 3 loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu kỵ khí (hồ Facultative) và hồ hiếu khí. Trong đó hồ kỵ khí thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn. Còn hồ hiếu kỵ khí thường dùng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao (nước thải sinh hoạt, nước thải công nghệ thực phẩm). Hồ hiếu kỵ khí là loại hồ thường gặp trong điều kiện tự nhiên. Phần lớn các ao hồ của chúng ta là những hồ hiếu kỵ khí. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các hồ sinh học. Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song: quá trình oxy hoá hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân huỷ Mêtan cặn lắng. Đặc điểm của loài hồ này xét theo chiều sâu của nó có thể chia ra 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dười là vùng kỵ khí. Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuếch tán qua mặt nước dước tác dụng của sóng gió. Hàm lượng oxy hoà tan ban ngày nhiều hơn ban đêm. Hồ hiếu khí cũng hay được áp dụng, người ta phân biệt loại hồ này làm hai nhóm: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo. Nhưng hồ làm thoáng tự nhiên hay được áp dụng hơn. Hồ làm thoáng tự nhiên: oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu là do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước (bèo tây, bèo tấm...). PhầN II Đối tượng và phương pháp phân tích Chương 4 Đối tượng phân tích Trong luận văn này chúng tôi phân tích và xử lý nước thải của ba đối tượng đó là: hồ Thành Công, sông Lừ xưởng bia Du Lịch 4.1. Đặc điểm nước thải Hồ Thành Công Hồ Thành Công nằm trong quần thể Thành phố Hà Nội mang những nét đặc sắc của hệ sinh thái đô thị và do vậy chịu những ảnh hưởng của điệu kiện tự nhiên của Thành phố. Hồ Thành Công là hồ nhân tạo do con người đào đắp để tạo cảnh quan và điều hoà khí hậu cho vùng lân cận. Hồ Thành Công nằm trong thành phố nên khi môi trường thành phố bị ô nhiễm thì nước hồ cũng không tránh khỏi sự ô nhiễm này. Hồ Thành Công có diện tích 6,8 ha nay chỉ còn 6,5 ha và có độ sâu trung bình 3-4m. Hồ nằm trong địa phận phường Thành Công chịu sự quản lý của quận ba đình. Hai mặt hồ tiếp giáp với khu dân cư và khu tập thể Thành Công, một mặt được phân cắt với khu tập thể Nam Thành Công bằng đường Huỳnh Thúc Kháng, mặt còn lại hướng ra phía đường Láng Hạ. Tuy hồ Thành Công là một hồ nhỏ nhưng các yếu tố của điều kiện tự nhiên vẫn tác động vào các thành phần trong nước hồ. Hồ cũng thu nhận được lượng bức xạ từ mặt trời lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp của thực vật trong hồ. Nhưng khi thực vật phát triển quá mức và chết đi thì lại là chất gây ô nhiễm chính cho nước hồ. Về mùa mưa, hồ là nơi chứa một lượng nước lớn do mưa, nước mưa chảy tràn vào mang theo nhiều chất gây ô nhiễm. Khi mùa khô đến thì lượng nước đưa vào hồ chủ yếu là nước thải không có nước mưa pha loãng nên nồng độ các chất bẩn trong hồ càng đậm đặc. Vào mùa này, hồ thường bị nhiễm bẩn nặng hơn so với mùa mưa. Ngoài con mương Kiep thành công, hồ Thành Công cũng là điểm thu nước thải sinh hoạt và xử lý nước thải của cả phường Thành Công và khu lân cận. Đây là chức năng quan trọng của hồ vì nước thải vào hồ chủ yếu là nước thải sinh hoạt , một phần nhỏ là nước thải công nghiệp. Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là có nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, chất dinh dưỡng (nitơ, phosphat, có mùi do nhiều nguyên nhân). Quá trình phân giải chất hữu cơ trong hồ của vi sinh vật chủ yếu là quá trình phân giải hiếu khí. Tuy nhiên do lượng chất hữu cơ đưa vào hồ cần oxy để cung cấp cho quá trình phân giải lớn nên hiện tượng thiếu dưỡng khí trong hồ thường xuyên xảy ra. Đặc biệt vào mùa hè, cá chết và cá nổi đầu thường xuyên vào buổi sáng, hàm lượng oxy hoà tan trong nước có lúc giảm tới chỉ còn nhỏ hơn 2 mg/l. Theo Nguyễn Kim Chi (1995), các hồ trong điạ bàn Hà Nội nói chung, hồ Thành Công nói riêng đã bị ô nhiễm. Phần quanh hồ Thành Công vào mùa mưa đều bị ngập úng do hệ thống thoát nước trong khu vực không đủ khả năng tiêu nước. Hệ thống cống ngầm trong khu vực Thành Công, tuy mới xây dựng nhưng nhỏ và mật độ cống thưa nên khả năng tiêu thoát nước chậm, dẫn tới tình trạng ngập úng cục bộ. Theo đánh giá của tài liệu này, nhiệt độ của hồ Thành Công nói riêng và hệ thống hồ trong thành phố nói chung dao động từ 20-28oc. pH của hồ Thành Công khoảng 5,4-10 có lúc hồ Thành Công có chỉ số pH xuống thấp nhất là 5,6. Hàm lượng chất hữu cơ dễ phân huỷ trong hồ Thành Công khá cao dẫn đến nhu cầu oxy sinh học (BOD) cần cung cấp cho hồ cũng phải tăng lên. Các chất bẩn hữu cơ là nguyên nhân gây suy thoái nguồn nước, sự suy thoái này được quan sát dưới dạng BOD là một đặc trưng rất quan trọng. Nhu cầu BOD của hồ Thành Công là 12mg/l. Bảng 2: Chất lượng nước hồ Thành Công Năm 1991 Năm 1994 Giữa hồ Phân loại Gần cống thải Phân loại Gần cống thải Phân loại S TT Chỉ tiêu Mặt đáy L & W * Mặt đáy L & W * Mưa Khô L & W * 1 t0C (0C) 24,5 24,5 8,75 7,46 >G2 2 pH 7 8 3 Mầu nước Xanh 4 Độ trong 47,0 57,0 5 NH4+ (mg/l) 7,960 RB >G2 4,660 RB >G2 0,9 HB <G2 6 NO3- (mg/l) 6,3 HB >G1 6,917 HB <G2 4,5 S <G1 7 NO2- (mg/l) 2,626 B 3,150 B 8 PO4- (mg/l) 2,210 >G2 3,580 >G2 0,32 <G1 9 BOD5 (mg/l) 12 B >G2 10 COD(mg/l) <G2 536 48 11 SS (mg/l) 25 60 B <G2 33 Ghi chú: S - Sạch B- Hơi bẩn G1: Giới hạn tối thiểu G2: Giới hạn tối đa B-Bẩn RB-Rất bẩn: xếp loại theo chỉ tiêu của Lee & Wang G2: Giới hạn tối đa: Xếp loại theo *- “Một số chỉ tiêu tạm thời về môi trường ban hành 1993”. Độ đục của nước hồ Thành Công rất cao, hàm lượng chất lơ lửng từ 25-60mg/l (bảng 2). Do hàm lượng chất hữu cơ cao nên nhu cầu oxy hoá học của hồ cũng ở mức rất cao là 536 mg/l. Điều này cho thấy hàm lượng chất hữu cơ cao là nguồn gây ô nhiễm cho hồ. Trong báo cáo Nguyễn Kim Chi đã thống kê và phân loại nước thuỷ vực, hồ trong thành phố bằng các chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá, thuỷ sinh. Từ đó đưa ra kết luận như sau: “Theo kết quả phân tích chất lượng nước các hồ Hà Nội năm 1991 và 1994, thấy năm 1994 chất lượng nước các hồ giảm hẳn. Phần lớn các hồ đều ô nhiễm chất hữu cơ, thể hiện qua giá trị BOD, NH4+, NO3-, NO2- và PO4-3 vượt quá chỉ tiêu cho phép hàng chục lần. Hàm lượng chất dinh dưỡng các hồ đều thuộc chế độ giàu dinh dưỡng” về tình trạng nước các hồ trong thành phố, trong đó có nước hồ Thành Công. 4.2. Đặc điểm của nước thải Sông Lừ Hà Nội có 4 tuyến kênh chính thường gọi là sông thoát nước, đó là: Sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và sông Kim Ngưu với tổng chiều dài 41,7 km. Các sông này đều bắt nguồn từ nội thành, tiếp nhận nước thải sinh hoạt và công nghiệp từ các cống, chảy xuống phía Nam thành phố, tụ hội ở Thanh Liệt (Thanh Trì) rồi đổ ra sông Nhuệ tại Cầu Bươu. Các sông này đều được nạo vét năm 1985, hàng năm tiêu thoát từ 120-130 triệu m3 nước thải thành phố Hà Nội. Nhưng hiện nay công việc đó đang ngừng trệ, nhiều đoạn sông đã bị san lấp, lấn chiếm, cỏ và bèo mọc nhiều cộng với việc quản lý chưa tốt nên khả năng tiêu thoát giảm, khi mưa to thường bị ngập úng. Các sông có hiện tượng co thắt dòng chảy do cầu, đường giao thông cắt ngang. Sông ở Hà Nội có thuỷ theo hai mùa rõ rệt, mùa lũ thường kéo dài 5 tháng từ tháng 6 đến tháng 10, cao nhất vào tháng 8. Nitơ cùng với Phospho và Cacbon là các thành phần dinh dưỡng chủ yếu ảnh hưởng đến sản xuất sơ cấp trong thuỷ vực nước, đặc biệt là tảo và các thực vật nước khác. Nitơ trong nước dưới một số dạng như: Nitơ hữu cơ, NH4, NO2 và NO3. Hàm lượng Nitơ vô cơ cao trong nguồn nước sông sẽ gây nguy hại cho các sinh vật thuỷ sinh và nguy hiểm hơn là tới sức khoẻ con người khi nguồn nước này được sử dụng trực tiếp cho ăn uống và sinh hoạt. Trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp chảy vào sông chứa nhiều hợp chất nitơ hữu cơ. Các chất này phân huỷ theo phản các ứng thuỷ phân thành amonia. Sau đó trong nguồn nước xảy ra quá trình nitrat hoá, chuyển NH4 thành NO3, được thực hiện bởi các vi sinh vật tự dưỡng như Nitrosomonas, Nitrobacter. Quá trình này đi kèm với việc tiêu thụ một lượng lớn oxy hoà tan, và vì thế quá trình này tác động đến cân bằng oxy sinh học của sông. Đặc điểm chất lượng nước sông: Các kết quả đo cho thấy một số chỉ số nước tại các sông thuộc khu vực nghiên cứu không có thay đổi bất thường [6]. Số TT Chỉ tiêu Nồng độ dao động Đơn vị 1 Nhiệt độ 18,3- 29,2 0C 2 pH 6,20- 8,15 3 NH4 0,011- 0,615 mg/l 4 NO2 0,001- 0,170 mg/l 5 NO3 0,021- 2,340 mg/l 6 BOD5 0,21- 4,31 mg/l 7 COD 2,20- 21,14 mg/l Sông Lừ là một trong những phụ cận của sông Tô Lịch, bắt nguồn từ cống Trịnh Hoài Đức chảy qua hồ Đống Đa, Trung Tự (Nam Đồng) hợp lưu với sông Tô Lịch phía trước cầu Dậu, cách điểm hợp lưu của sông Tô Lịch với sông Nhuệ khoảng 2,8km. Cao độ đáy sông từ 1-3m, cao độ hai bờ sông 5-6m, có khoảng 6 cầu lớn bắc qua sông. 4.3. Đặc điểm của nước thải xưởng bia Du Lịch Trong thời gian gần đây ngành công nghiệp thực phẩm phát triển đến mức độ lạm dụng. Chính sự phát triển không quy hoạch này cùng với sự cạnh tranh không gay gắt về giá cả dẫn đến hầu hết các xí nghiệp thực phẩm không có công nghệ xử lý chất thải gây ô nhiễm hữu cơ khá nặng nề làm ảnh hưởng đến con người và sinh vật. Đặc trưng của nước thải công nghiệp thực phẩm là gây mùi hôi thối rất khó chịu do sự phân huỷ yếm khí chất thải hữu cơ có trong nước thải, đặc biệt là ở công nghệ sản xuất bia. Nước thải nhà máy bia có hàm lượng các chất hữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ lửng. Trong đó chủ yếu là hydratcacbon, protein và các chất hữu cơ khác là các chất có khả năng dễ phân huỷ. Do sự phân huỷ yếm khí của các chất hữu cơ, nước có mùi thối khó chịu. Nước thải nhà máy bia có chỉ tiêu về nhu cầu oxy hoá học (COD), nhu cầu oxy sinh hoá (BOD), lượng chất rắn huyền phù (SS) cao hơn so với chỉ tiêu đề ra, không chứa các nhân tố độc. Nguồn phát sinh nước thải trong quá trình sản xuất là từ các công đoạn: - Nước rửa nguyên vật liệu: loại nước thải này chứa nhiều các chất vô cơ và các mảnh vụn hữu cơ. - Nước thải trong quá trình nấu gồm các công đoạn nghiền, đường hoá, hồ hoá, đun sôi. Nước thải loại này có chứa bã Malt, tinh bột, bã hoa và các chất hữu cơ. - Nước thải từ bộ phận lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, lọc, thùng chứa, đường ống, sân nhà, xưởng... có chứa bã men và các chất hữu cơ. - Nước làm lạnh, nước ngưng, nước rửa các thiết bị (máy lọc, bồn chứa, thiết bị nạp bia vào chai... ) trong đó nước rửa thiết bị nạp bia vào chai có hàm lượng các chất lơ lửng, COD, BOD rất cao. - Nước thải ở bộ phận xúc rửa và tráng chai lon bao gồm công đoạn rửa , chiết thanh trùng, dán nhãn. - Nước thải từ bộ phận lò hơi. - Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất bia, phần công nghệ ít thay đổi mà sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng nước cho quá trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn nhà... Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các nhà máy sản xuất bia rất khác nhau. Lưu lượng nước thải của nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc vào chủng loại sản phẩm được sản xuất, công nghệ và khối lượng sản xuất. Mặt khác đặc tính của nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi theo chu kỳ và mùa sản xuất. Nhìn chung nước thải từ sản xuất bia không những có khối lượng lớn mà còn chứa nhiều chất ô nhiễm với nồng độ cao đặc biệt là chất hữu cơ. Xưởng bia Du Lịch cũng có chất thải mang đặc tính chung của chất thải công nghiệp thực phẩm, chứa đựng hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân huỷ cao. Đó là bã Malt và các nguyên liệu phụ (thường gọi là bã bia), cặn lắng của nước mà trong đó chủ yếu là Protein, sinh khối nấm men bia. chương 5 Phương pháp 5.1. Thiết kế mô hình Dựa vào đặc điểm, tính chất chung của 3 loại nước ở ba địa điểm hồ Thành Công, Sông Lừ, xưởng bia Du Lịch chúng tôi đã chọn phương án xử lý nước thải bằng hệ thống hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất. 5.1.1. Vật liệu Những nguyên vật liệu được dùng trong mô hình: Xô, chậu, can, ống nhựa, cây chổi nhựa xoắn, gỗ, đá dăm, sỏi nhỏ, đất, cát. 5.1.2. Thiết kế mô hình Thả Thả (bèo tấm) (bèo tây) Hồ hiếu khí 1 Bể yếm khí 1 Bể yếm khí 2 Hồ hiếu khí 2 Nước thải 1 2 3 4 5 Hào đất Hào đất lọc chia làm 5 ngăn: Nước sạch Ngăn 1: đá Ngăn 2: sỏi Ngăn 3: đất trộn cát Ngăn 4: sỏi Ngăn 5: đá Các bước tiến hành: Bước1: Nước thải được đưa vào bể yếm khí (trong bể yếm khí có cây xoắn nhựa để cho vi khuẩn bám vào) sau đó để lắng trong một thời gian phù hợp. Mục đích là để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Bước 2: Nước thải sau khi qua công đoạn yếm khí được đưa vào chậu bèo tấm để trong khoảng thời gian mà ta đã định trước. Mục đích là loại bỏ các chất bẩn trong nước nhờ bèo tấm, dưới ảnh hưởng của quá trình quang hợp, bèo tấm sẽ hấp thụ CO2 và tạo ra một lượng oxy đáng kể. Điều đó góp phần giữ gìn sự ổn định chế độ oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hiếu khí đối với chất bẩn hữu cơ. Bộ rễ của bèo còn giữ lại và lọc sạch các hạt nhỏ vô cơ, các chất lơ lửng, các chất dạng keo và nhũ tương, các chất bẩn hữu cơ và các chất độc cũng được xử lý nhờ bèo tấm. Bước 3: Nước thải sau khi qua hồ thứ nhất được đưa sang hồ thứ hai là hồ bèo tây cũng với thời gian như trên. Mục đích cũng như bước thứ hai. Bước 4: Nước thải sau khi qua hồ thứ hai được đưa sang bể yếm khí thứ hai với thời gian thích hợp. Mục đích là nhờ quá trình yếm khí các chất hữu cơ sẽ được loại bỏ tiếp. Bước 5: Sau khi qua bể yếm khí thứ hai với thời gian thích hợp, nước thải được đưa ra hào đất để lọc với mục đích là loại bỏ các cặn lơ lửng và làm trong nước. Nước thải sẽ được ngấm dần từ đầu từ đầu nước vào cho đến đầu nước sạch đi ra qua 5 lớp lọc. -Lớp 1: Nước thải ngấm qua lớp 1 là lớp đá dăm. Tại đây, lớp 1 có tác dụng giữ các vi khuẩn và cặn lơ lửng. -Lớp 2: Nước thải ngấm qua lớp 1 sang lớp 2 là sỏi dăm. Tại đây, lớp 2 cũng có tác dụng như lớp 1 nhưng hiệu quả cao hơn một chút. -Lớp 3: Nước thải qua lớp 2 sẽ được ngấm tiếp sang lớp 3 là lớp đất trộn cát. Cũng có tác dụng như hai lớp. -Lớp 4, lớp 5 : Nước thải sau khi ngấm qua lớp 3 sẽ ngấm sang lớp 4 và lớp 5. Đến hai lớp cuối này thì vi khuẩn và các chất còn lại sẽ được đá, cát, sỏi, đất giữ lại. Và nước đi ra bằng đường ống nhựa là nước sạch đã được xử lý. 5.2. Phương pháp phân tích(xem phụ lục 1) 5.2.1. Màu nước: Quan sát bằng mắt thường. 5.2.2. Mùi nước: Xác định bằng khứu giác. 5.2.3. Nhiệt độ: Xác định bằng nhiệt kế. 5.2.4. pH: Đo ngay tại hiện trường bằng giấy đo pH. 5.2.5. Phương pháp phân tích NH4 (Amôni): Dựa trên nguyên lý: Ion NH4 trong nước tác dụng với thuốc thử Nessler sẽ tạo thành phức chất amid thuỷ ngân với Iod màu vàng nâu: Hg NH4OH + 2K2HgI2 + 3KOH = 3K2O + 7KI + O NH2I Hg Cường độ mầu của dung dịch chứa NH2Hg2OI tỷ lệ với hàm lượng NH4 tham gia tạo thành hợp chất này. 5.2.6. Xác định hàm lượng NO2 -(Nitrit): Dựa trên nguyên lý: Dựa vào phản ứng Diazo hoá của Nitrit trong môi trường axit với axit sunphanilic và a-naphtilamin tạo thành phẩm nhuộm màu đỏ hồng. Cường độ màu tỷ lệ với ham lượng Nitrit: O2N +H2N SO3H + 2H+-------> N+ = N SO3H HO3S N = N+ + NH2------>HO3S N = N NH2 + H+ (mầu đỏ hồng) 5.2.7. Xác định hàm lượng NO3 -(Nitrat): Dựa trên nguyên lý: Ion NO3 phản ứng với axit Phenoldisunfonic sinh ra axit Nitro phenoldisunfonic. Axit này tạo với Hydrroxit cho muối màu vàng. Cường độ màu tỷ lệ với hàm lượng NO3 trong dung dịch. 3HNO3 + C6H3(OH)(SO2OH)2-----> 2H2SO4 + H2O + C6H2OH(NO2)3 C6H2OH(NO2)3 + NH4OH -----> C6H2ONH4(NO2)3 + H2O (Màu vàng) 5.2.8. Xác định hàm lượng Phosphat: PO4-3 Dựa trên nguyên lý: Khi đun nóng dung dịch PO4-3 với Molipdat amôn có mặt H2SO4 đặc sẽ tạo thành axit phospho molipdat. Axit này tác dụng với axit ascorbic trong môi trường pH= 4 sẽ cho hợp chất Phospho molipdat xanh. Dựa vào cường độ mầu để xác định nồng độ Phospho trong dung dịch. 5.2.9. Xác định cặn lơ lửng (SS) 5.2.10. Nhu cầu oxy hoá học (COD): (Chemical oxygen Demand) COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước (nhờ các chất oxy hoá mạnh) Phương pháp xác định Bicromat, dựa trên nguyên lý: Khi cho dung dịch Bicromat vào mẫu nước dưới tác dụng của nhiệt độ và H2SO4 đặc thì phần lớn các chất hữu cơ và vô cơ trong nước bị oxy hoá. Để phản ứng oxy hoá xảy ra hoàn toàn cho thêm xúc tác Ag2SO4. Sau khi oxy hoá, lượng Bicromat dư sẽ được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch muối Mohr. Lượng chất hữu cơ bị oxy hoá sẽ tách ra bằng lượng oxy tương đương qua Cr2O7-2 bị khử, lượng oxy tương đương chính là COD. Phản ứng oxy của Bicromat được diễn ra theo phương trình sau: Cr2O7-2 + 14H+ + 6e = 2Cr+3 + 7H2O. 5.2.11. Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD): (Biochemical oxygen Demand) BOD là lương oxy cần thiết cho vi khuẩn để chúng phân giải hết các chất hữu cơ trong điều kiện không có không khí. Phương pháp phân tích dựa trên nguyên lý: Các nhóm vi khuẩn có trong nước có thể coi là những nhà máy hoá học tự động phức tạp. Chúng có khả năng điều chỉnh, duy trì, tự bảo vệ để thích nghi với điều kiện môi trường. Oxy hoá sinh học là quá trình vi khuẩn dùng oxy để biến đổi các hợp chất hữu cơ thành hợp chất vô cơ đơn giản. BOD của nước được xác định bằng hiệu số giữa DO của nước mẫu ngày đầu tiên và DO của nước mẫu sau 5 ngày để trong phòng tối. phần iii kết quả và thảo luận 6.1. Kết quả xử lý nước hồ Thành công Để kết quả xử lý nước thải hồ Thành Công bằng phương pháp sử dụng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất có kết quả cao nhất. Ta tiến hành xử lý 4 đợt. Nhiệt độ và pH đo được ở 4 đợt lấy mẫu đều giống nhau, không có thay đổi: nhiệt độ là 31oC, pH là 7. Nước của Hồ có mầu xanh của tảo, mùi tanh. 6.1.1. Xử lý đợt 1 Nước thải được lấy ở hồ Thành Công vào lúc 8 h sáng, ngày 04 tháng 8 năm 2000.Mẫu sau khi lấy về được đưa vào xử lý theo trình tự sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Lọc (2 ngày) (1 ngày) (12 giờ) (qua hào đất) Sau đó đem nước đã xử lý đi phân tích một số các chỉ tiêu mà chúng ta cần. Bảng 3: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 3,5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,774 0,5805 25 NO2- 0,468 0,425 9,2 NO3- 0,22 0,17 22,8 PO4-3 0,00156 0,001 35,9 SS 50 6 88 COD 400 150 62,5 BOD5 200 80 60 Từ kết quả phân tích ở bảng 3, bước đầu cho thấy phương pháp sử dụng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất có khả năng xử lý NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3 ,SS, COD, BOD5 với hiệu suất tương đối cao. Hàm lượng các chỉ tiêu trên đều giảm trong thời gian 3,5 ngày xử lý. Với thời gian yếm khí 2 ngày, NH4+ giảm được 22,8% chứng tỏ chất hữu cơ bước đầu đã đựơc xử lý và chuyển sang dạng NO2- và NO3- . ở giai đoạn hiếu khí 1 với thời gian là 1 ngày và giai đoạn hiếu khí 2 là 2 ngày NO2- giảm được 9,2%; NO3- giảm được 25%. Ba chỉ tiêu trên tuy có giảm nhưng hiệu suất xử lý đạt không cao do quá trình yếm khí kém. PO4-3 giảm 35,9%, điều đó chứng tỏ cây bèo tấm và bèo tây sử dụng chất dinh dưỡng có trong nước thải. SS giảm khá cao 88%, có nghĩa là NH4+ đã được xử lý và cộng với qua giai đoạn lọc qua hào đất thì SS giảm đi rất nhiều. COD cũng giảm đi nhưng còn ở mức cao, vượt qúa chỉ tiêu cho phép đạt 62,5%; BOD5 đạt 60% cũng vẫn vượt quá chỉ tiêu cho phép. SXL TXL TXL SXL mg/l mg/l SS BOD5 C0D 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 PO4-3 NO3- NO2- NH4+ 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Những số liệu ở bảng 3 còn được minh hoạ bằng đồ thị dưới đây để thấy rõ khả năng xử lý: Hình 1: Hiệu suất xử lý đợt 1. 6.1.2.Xử lý đợt 2: Thời gian lấy mẫu đợt 2 vào 10h20’ ngày 09 tháng 8 năm 2000. Mẫu lấy về được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí2 Lọc (2 ngày) (1 ngày) (1ngày) (12 giờ) Sau đó đem phân tích. Bảng 4: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 4,5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,9159 0,3741 59,2 NO2- 0,1021 0,0679 33,5 NO3- 0,176 0,106 39,8 PO4-3 0,00517 0,00189 63,5 SS 120 10 91,7 COD 260 80 69,3 BOD5 220 45 79,6 Từ kết quả phân tích ở bảng 4, ta thấy thực nghiệm đợt 2 này khả năng xử lý đạt cao hơn đợt 1. Do có thêm giai đoạn yếm khí lần 2 và điều chỉnh thời gian ở giai đoạn hiếu khí lần 2 nên quá trình xử lý diễn ra rất là tốt. Điều đó được chứng minh khi NH4+ chuyển sang dạng NO2- và giảm đi 59,2%; NO2- giảm 33,5%, do được cung cấp đầy đủ oxy cho nên nó chuyển sang dạng NO3- rất tốt; NO3- giảm 39,8% do giai đoạn hiếu khí 1 và 2 đã cung cấp đủ oxy cho vi khuẩn hoạt động; PO4-3 giảm đi 63,5%; SS giảm 91,7%; COD giảm 69,3%, đạt tiêu chuẩn qui định loại B; BO5 giảm 79,6%, cũng đạt tiêu chuẩn loại B. Hình 2:Hiệu suất xử lý đợt 2. 6.1.3. Xử lý đợt 3: Thời gian lấy mẫu vào 8h ngày 16 tháng 8 năm 2000, sau đó đem xử lý với thời gian là 5 ngày: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Lọc (3 ngày) (1 ngày) (1ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 5: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2 , NO3-, PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,7998 0,1935 76 NO2- 0,3320 0,1277 61,6 NO3- 0,308 2,64 0 PO4-3 0,00460 0,00270 41,4 SS 135 15 88,9 COD 440 160 63,7 BOD5 421 85 79,9 Kết quả phân tích ở bảng 5, cho ta thấy với thời gian xử lý là 5 ngày và không có giai đoạn yếm khí lần 2 thì đạt hiệu xuất xử lý tốt đối với các chỉ tiêu: NH4+ , NO2- , PO4-3, SS, COD, BOD5. Chỉ có NO3- là tăng. Với thời gian yếm khí là 3 ngày thì NH4+ giảm được 76%, điều đó chứng tỏ quá trình hiếu khí có đủ oxy nên NH4+ chuyển nhiều sang NO2-. NO2- giảm 61,6%, điều đó chứng tỏ giai đoạn hiếu khí 1 và 2 đã cung cấp đủ oxy giúp cho NO2- chuyển sang NO3- . NO3- không những không giảm mà còn tăng lên vì thiếu giai đoạn yếm khí lần 2. Chất hữu cơ lúc này đã được xử lý nhưng chuyển sang dạng vô cơ mà chất vô cơ thì chưa được xử lý, cho nên cần có thêm một giai đoạn không có oxy để khử oxy của NO3- và giải phóng khí nitơ; PO4-3 giảm được 41,4%; Hàm lượng SS giảm 88,9%; COD giảm 63,7%; BOD5 giảm 79,9%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. Hàm lượng của các chỉ tiêu trên được thể hiện ở đồ thị sau: Hình3: Hiệu suất xử lý đợt 3: 6.1.4.Xử lý đợt 4: Để tìm ra phương án xử lý tốt nhất ,ta tiến hành xử lý đợt 4 với thời gian là 6 ngày.Thời gian lấy mẫu vào 8h30 ngày 22 tháng 8 năm 2000 Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Lọc (3 ngày) (2 ngày) (1ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 6: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3 , SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 6 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,7998 0,2322 71 NO2- 0,1404 0,0638 54,6 NO3- 0,44 1,76 0 PO4-3 0,00593 0,00365 38,5 SS 128 13 90 COD 440 120 72,8 BOD5 420 80 81 Qua số liệu bảng 6 cho thấy, với thời gian xử lý là 6 ngày thì các chỉ tiêu: NH4+ , NO2- , PO4-3, SS, COD, BOD5 có giảm, chỉ có NO3- là vẫn tăng. Chỉ tiêu NH4+ giảm 71%, chứng tỏ có đủ oxy chuyển NH4+ sang NO2- . NO2- giảm 54,6%, nhờ giai đoạn hiếu khí 1 và 2 đã cung cấp đủ nguồn oxy mà NO2- chuyển sang NO3- ; NO3- không giảm được là do thiếu giai đoạn yếm khí lần 2. Có nghĩa là chất hữu cơ lúc này đã được xử lý nhưng chuyển sang dạng vô cơ mà chất vô cơ thì chưa được xử lý(chủ yếu là nitơ), cho nên cần phải có thêm giai đoạn không có oxy để khử oxy của NO3- và giải phóng khí nitơ. PO4-3 giảm 38,5%; Hàm lượng SS giảm 90%; COD giảm 72,8%; BOD5 giảm 81%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu trên cũng vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. Hàm lượng của các chỉ tiêu trên được thể hiện ở đồ thị sau: Hình 4: Hiệu xuất xử lý đợt 4. Như vậy qua 4 đợt xử lý nước thải hồ Thành Công ta có thể kết luận rằng: Nhiệt độ của hồ mà chúng ta đo được sau 4 lần lấy mẫu không thay đổi, luôn ổn định ở nhiệt độ 31oC và pH của hồ cũng vậy luôn nằm ở 7 trung tính; Nước hồ mang màu xanh của tảo; Mùi nước tanh. Hàm lượng của các chỉ số NH4+ , NO2- , NO3-, PO4-3 không lớn nhưng hàm lượng SS, COD, BOD5 còn cao. Do đó vào thời điểm lấy mẫu,chung ta thấy cá ở trong hồ thường chết nổi vào buổi sáng. Nước ở hồ Thành Công là nước thải sinh hoạt có nhiều chất hữu cơ cho nên chúng tôi đã chọn phương pháp xử lý sinh học, cụ thể là sử dụng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất là hợp lý và bước đầu đã đạt được những kết quả khả quan. Đợt 2 là đợt xử lý có hiệu quả nhất, tuy hiệu xuất xử lý một số chỉ tiêu không cao bằng những đợt khác. Nhưng xét chung tất cả các chỉ tiêu thì đợt 2 là đợt xử lý có hiệu quả nhất. Dưới đây là bảng tổng kết thời gian lưu nước của từng đợt xử lý. Bảng 7: Bảng tổng kết thời gian lưu nước của 4 đợt xử lý nước hồ Thành Công Chu trình xử lý Đợt 1(ngày) Đợt 2(ngày) Đợt 3(ngày) Đợt 4(ngày) Yếm khí 1 2 2 3 3 Hiếu khí 1 1 1 1 2 Hiếu khí 2 0,5 1 1 1 Yếm khí 2 0,5 Tống số ngày 3,5 4,5 5 6 Trong đó tổng thời gian lưu 4,5 ngày của đợt 2 là đem lại hiệu quả nhất xử lý tốt nhất. Bảng 8: So sánh hiệu xuất xử lý NH4+ , NO2- , NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 của 4 đợt xử lý (%) . Chỉ tiêu Đợt 1(%) Đợt 2(%) Đợt 3(%) Đợt 4(%) NH4+ 25 59,2 76 71 NO2- 9,2 33,5 61,6 54,6 NO3- 22,8 39,8 0 0 PO4-3 35,9 63,5 41,4 38,5 SS 88 91,7 88,9 90 COD 62,5 69,3 63,7 72,8 BOD5 60 79,6 79,9 81 Qua số liệu ở bảng 8 ta thấy: Hiệu xuất xử lý NH4+ đạt cao nhất là ở đợt 3, thấp nhất là đợt 1; NO2- đạt cao nhất là đợt 3, thấp nhất là đợt 1; NO3- cao nhất ở đợt 2, thấp nhất ở đợt 3 và 4 ; PO4-3 đạt cao nhất là ở đợt 2, thấp nhất ở đợt 1; SS cao nhất ở đợt 2, thấp nhất ở đợt 1; COD cao nhất ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 1; BOD5 cao nhất ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 1. Đồ thị dưới đây sẽ thể hiện rõ hiệu xuất xử lý các chỉ tiêu của 4 đợt. % 100 80 60 đợt 2 đợt 1 % 80 70 60 50 40 COD SS 40 20 0 đợt 4 đợt 3 PO4-3 NO3- NO2- NH4+ 30 20 10 0 đợt 2 đợt 1 đợt 3 đợt 4 BOD5 Hình 5: Hiệu xuất xử lý của 4 đợt 6.2. Kết quả xử lý nước thải sông Lừ Nước thải sông Lừ được tiến hành 4 đợt xử lý, với thời gian xử lý ở các đợt và các công đoạn khác nhau. pH đo được sau 4 lần lấy mẫu là 7,5 rất thuận lợi cho vi sinh vật có trong nước thải sinh trưởng phát triển phân huỷ các chất hữu cơ của nước thải thành CO2, H2O và các chất không gây độc khác. Nước có mầu rất đen, mùi thối hắc. 6.2.1 Xử lý đợt 1 Thời gian lấy mẫu vào 8 giờ sáng ngày 23 tháng 8 năm 2000. Nhiệt độ đo được tại hiện trường là 39oC. Mẫu sau khi lấy về được đưa vào xử lý theo trình tự sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (1 ngày) (1 ngày) (1 ngày) (1 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 9: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3 , SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 4 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 1,032 0,180 82,6 NO2- 0,0127 0,0681 0 NO3- 1,496 0,60 60 PO4-3 0,00555 0,00232 58,2 SS 170 19 88,9 COD 320 120 62,5 BOD5 312 70 77,6 Từ kết quả ở bảng 9, ta thấy với thời gian xử lý 4 ngày thì hàm lượng NH4+, NO3-, PO4-3, SS, COD, BOD5 đều giảm đi một cách đáng kể. Riêng chỉ có hàm lượng NO2- không những không giảm mà còn tăng lên. Với thời gian yếm khí ở giai đoạn 1 đã xảy ra quá trình phân huỷ các chất hữu cơ ở điều kiện không có oxy nhờ các vi khuẩn kỵ khí. NH4+ đã chuyển sang NO2- và giảm được 82,6%. Nguyên nhân làm cho NO2- tăng sau khi xử lý là do quá trình hiếu khí 1 và 2 không cung cấp đủ oxy. NO3- giảm được 60% nhờ có thêm giai đoạn yếm khí thứ 2 cho nên chất hữu cơ được phân giải; PO4-3 giảm 58,2%, một phần nhờ nhu cầu sử dụng chất dinh dưỡng của cây bèo tấm, bèo tây và một phần bám vào đất trong quá trình lọc qua hào đất; SS giảm 88,9% do lắng đọng trong hồ sinh học và khi lọc qua hào đất thì SS cũng được giữ lại đó; COD giảm 62,5%; BOD5 giảm 77,6%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. SS COD BOD5 NH4+ N02- NO3- P04-3 Các số liệu ở bảng trên được thể hiện qua đồ thị 5 dưới đây. Hình 6: Hiệu suất xử lý đợt 1 6.2.2. xử lý đợt 2 Thời gian lấy mẫu vào 8 giờ ngày 25 tháng 8 năm 2000. Nhiệt độ đo được là 39oC. Mẫu được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (3 ngày) (1 ngày) (1 ngày) (1 ngày) Sau đó đem phân tích. Như vậy để xử lý đợt 2 chúng tôi đã chọn thời gian là 6 ngày. Bảng 10: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3 , SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 6 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 1,0191 0,064 93,8 NO2- 0,05108 0,0425 16,8 NO3- 1,056 0,66 43 PO4-3 0,00650 0,00175 73,1 SS 180 20 88,9 COD 200 160 20 BOD5 185 100 46 Qua số liệu ở bảng 10, ta thấy với thời gian xử lý 6 ngày thì các chỉ tiêu: NH4+, NO2- , NO3-, PO4-3, COD; BOD5 đều giảm. Nhưng hàm lượng COD và BOD5 vẫn còn rất cao. NH4+ giảm 93,8%, chứng tỏ quá trình hiếu khí đầu tiên tốt nên NH4+ mới chuyển nhiều sang NO2- như vậy; NO2- giảm 16,8% và chuyển sang NO3- nhờ quá trình hiếu khí 1 và 2 đã cung cấp đủ oxy; NO3- giảm 43%, chứng tỏ chất hữu cơ đã được xử lý nhờ có thêm giai đoạn yếm khí lần 2; PO4-3 giảm 73,1%; SS giảm 88,9%; COD giảm 20%; BOD5 giảm 46%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. Hiệu suất xử lý còn được thể hiện bằng đồ thị dưới đây: Hình 7: Hiệu suất xử lý đợt 2 6.2.3. xử lý đợt 3 Thời gian lấy mẫu vào 9 giờ sáng ngày 6 tháng 9 năm 2000. Nhiệt độ đo được là 29oC. Mẫu được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Lọc (2 ngày) (1 ngày) (0,5 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 11: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3 , SS, COD, BOD5 trước và sau khi xử ký bằng hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất ở thời gian 3,5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,9675 0,258 73,4 NO2- 0,212 0,2554 0 NO3- 0,924 0,968 0 PO4-3 0,00612 0,00175 71,15 SS 170 18 89,5 COD 360 180 50 BOD5 328 75 77,2 Hình 8: Hiệu suất xử lý đợt 3 Qua số liệu ở hai bảng 11, ta thấy với thời gian xử lý là 3 ngày rưỡi và không qua giai đoạn yếm khí thứ 2 để xử lý nước thải sông Lừ thì hàm lượng các chỉ tiêu NH4+ , PO4-3 , SS, COD và BOD5 có giảm. Còn hàm lượng NO2- và NO3- không những không giảm mà còn tăng lên. Hiệu xuất xử lý của NH4+ đạt 73,4%, chứng tỏ với thời gian hiếu khí lần 1 là 2 ngày, NH4+ chuyển khá nhiều sang dạng NO2- . NO2- không chuyển sang NO3- được vì giai đoạn hiếu khí 1 và 2 thiếu oxy. Hàm lượng NO3- tăng do thiếu quá trình yếm khí lần 2; PO4-3 giảm 71,1%; SS giảm 89,5%; COD giảm 50%; BOD5 giảm 77,2%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. 6.2.4. xử lý đợt 4 Thời gian lấy mẫu vào 8 giờ sáng ngày 8 tháng 9 năm 2000. Nhiệt độ đo được là 29oC. Mẫu được xử lý như sau (xử lý trong 5 ngày): Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (2 ngày) (1 ngày) (1 ngày) (1 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 12: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau xử lý, thời gian là 5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 1,032 0,67 93,5 NO2- 0,00851 0 100 NO3- 0,066 0,012 81,9 PO4-3 0,00498 0,001 80 SS 150 15 90 COD 260 95 63,5 BOD5 227 45 80,2 Đồ thị dưới sẽ thể hiện hiệu suất xử lý đợt 4: Hình 9: Hiệu suất xử lý đợt 4 Từ các số liệu ở bảng12, ta nhận thấy sau thời gian 5 ngày xử lý các chỉ tiêu đều NH4+ , NO2- , NO3- , PO4-3 , SS, COD, BOD5 giảm đi một cách đáng kể hiệu suất xử lý đạt cao nhất là NO2- (100%) . Những chỉ tiêu mà 3 đợt xử lý trước khó xử lý như : NO2- , NO3- , COD, BOD5 thì ở đợt xử lý này đã giải quyết được vấn đề đó. Hàm lượng COD và BOD5 đều dưới tiêu chuẩn loại B. NH4+ giảm 93,5%, chứng tỏ quá trình hiếu khí đầu tiên chuyển nhiều NH4+ sang NO2- . Do quá trình hiếu khí 1và 2 cung cấp đầy đủ oxy nên hàm lượng NO2- không còn và chuyển hoàn toàn sang NO3- . NO3- giảm 81,9% nhờ quá trình yếm khí lần 2. PO4-3 giảm 80%; SS giảm 90%; COD giảm 63,5%; BOD5 giảm 80,2%, hai chỉ tiêu này đều đạt tiêu chuẩn qui định đối với nước thải loại B Qua 4 đợt xử lý nước sông Lừ, chúng tôi đã tìm ra được thời gian thích hợp để xử lý đối với loại nước này đó là 5 ngày thì thích hợp nhất và điều đó đã được chứng tỏ ở đợt xử lý 4. Và cũng nhận thấy rằng qua 4 đợt xử lý nước rất trong và không còn mùi khó chịu như lúc chưa xử lý nữa. Dưới đây là bảng tổng kết thời gian lưu nước của từng đợt xử lý. Bảng 13: Bảng tổng kết thời gian lưu nước của 4 đợt xử lý nước sông Lừ Chu trình xử lý Đợt 1(ngày) Đợt 2(ngày) Đợt 3(ngày) Đợt 4(ngày) Yếm khí 1 1 3 2 2 Hiếu khí 1 1 1 1 1 Hiếu khí 2 1 1 0,5 1 Yếm khí 2 1 1 0 1 Tống số ngày 4 6 3,5 5 Trong đó tổng thời gian lưu 5 ngày của đợt 4 là đem lại hiệu quả nhất xử lý tốt nhất. Bảng 14: So sánh hiệu xuất xử lý NH4+ , NO2- , NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 của 4 đợt xử lý (%) . Chỉ tiêu Đợt 1(%) Đợt 2(%) Đợt 3(%) Đợt 4(%) NH4+ 82,6 93,8 73,4 93,5 NO2- 0 16,8 0 100 NO3- 60 43 0 81,9 PO4-3 58,2 73,1 71,1 80 SS 88,9 88,9 89,5 90 COD 62,5 20 50 63,5 BOD5 77,6 46 77,2 80,2 Đồ thị dưới đây thể hiện rõ hiệu suất xử lý của 4 đợt. Hình 10: Hiệu xuất xử lý của 4 đợt Qua số liệu ở bảng 14 ta thấy: Hiệu suất xử lý NH4+ đạt cao nhất là ở đợt 2, thấp nhất là đợt 3, do quá trình hiếu khí ở đợt 2 lâu hơn đợt 3; NO2- đạt cao nhất là đợt 4, thấp nhất là đợt 1và 3, do quá trình hiếu khí và yếm khí ở đợt 4 lâu hơn, ; NO3- cao nhất ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 3, do đợt 3 không có quá trình yếm khí lần hai; PO4-3 đạt cao nhất là ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 1; SS cao nhất ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 1 và 2; COD cao nhất ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 2; BOD5 cao nhất ở đợt 4, thấp nhất ở đợt 2. Đồ thị dưới đây sẽ thể hiện rõ hiệu xuất xử lý các chỉ tiêu của 4 đợt. 6.3. kết quả xử lý nước thải xưởng bia du lịch Đối với nước thải ở xưởng bia Du Lịch cũng tiến hành xử lý làm 4 đợt với thời gian xử lý các đợt là khác nhau nhằm tìm ra thời gian xử lý thích hợp nhất đối với loại nước này. Mẫu được lấy ngay ở chỗ có đường ống dẫn nước thải ở trong xưởng sản xuất bao gồm tất cả các khâu trừ khâu tráng rửa chai lọ, vệ sinh của cán bộ công nhân của xưởng đều đổ trực tiếp đổ ra cống, nước có mầu trắng đục và mùi thối rất khó chịu. 6.3.1. xử lý đợt 1 Thời gian lấy mẫu vào 3 giờ chiều ngày 30 tháng 8 năm 2000, nhiệt độ đo được tại hiện trường là 32oc, pH ở khoảng 6-6,5. Mẫu được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (2 ngày) (1 ngày) (1 ngày) (1 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 15 : Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau xử lý, thời gian là 5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 1,0191 0,387 62,1 NO2- 0,4682 0,383 18,2 NO3- 0,946 0,620 34,5 PO4-3 0,00321 0,00232 29,1 SS 100 13 87 COD 460 260 43,5 BOD5 287 70 75,7 Đồ thị dưới sẽ thể hiện hiệu suất xử lý đợt 1: Hình 11: Hiệu suất xử lý đợt 1. Kết quả thu được ở bảng 15 sau đợt 1 xử lý, cho thấy với thời gian 5 ngày để xử lý bước đầu đã thu được kết quả tương đối tốt, hàm lượng của các chỉ tiêu NH4+ , NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 đều giảm nhưng hàm lượng COD và BOD5 vẫn còn vượt quá chỉ tiêu cho phép. NH4+ giảm 62,1%, chứng tỏ NH4+ chuyển nhiều sang NO2- do giai đoạn hiếu khí tốt; NO2- giảm 18,2% là nhờ giai đoạn hiếu khí 1 và hiếu khí 2 đã cung cấp đủ oxy nên NO2- đã chuyển sang NO3- ; NO3- giảm 34,5%, chứng tỏ chất hữu cơ một phần đã đươc xử lý nhờ giai đoạn yếm lần 2; PO4-3 giảm 29,1%, một phần nhờ nhu cầu sử dụng chất dinh dưỡng của cây bèo tấm, bèo tây và một phần bám vào đất trong quá trình lọc qua hào đất; SS giảm 87% do lắng đọng trong hồ sinh học và khi lọc qua hào đất thì SS cũng được giữ lại đó; COD giảm 43,5%; BOD5 giảm 75,7%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. Lúc này nước đã được xử lý trở nên trong và hầu như không còn mùi khó chịu như trước nữa. 6.3.2. xử lý đợt 2 Thời gian lấy mẫu vào 2 giờ 30 phút ngày 10 tháng 9 năm 2000, nhiệt độ đo được tại hiện trường là 31oC, pH là 6,5. Đợt 2 này, chúng tôi tiến hành xử lý ở thời gian lâu hơn là 7 ngày. Mẫu được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (3 ngày) (2ngày) (1 ngày) (1 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 16: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau xử lý, thời gian là 7 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,7998 0,0387 95,2 NO2- 0,1915 0,04257 77,9 NO3- 0,616 0,352 43 PO4-3 0,00555 0,00403 27,4 SS 150 17 88,7 COD 3.800 440 88,5 BOD5 3.325 162 95,1 Đồ thị dưới sẽ thể hiện hiệu suất xử lý đợt 2: Hình 12: Hiệu suất xử lý đợt 2. Qua số liệu thu được ở bảng 16, ta thấy sau 7 ngày xử lý. Hàm lượng của các chỉ tiêu NH4+ , NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 đều giảm nhưng hàm lượng COD và BOD5 vẫn còn vượt quá chỉ tiêu cho phép. NH4+ giảm 95,2%, chứng tỏ NH4+ chuyển nhiều sang NO2- do giai đoạn hiếu khí tốt; NO2- giảm 77,9% là nhờ giai đoạn hiếu khí 1 và hiếu khí 2 đã cung cấp đủ oxy nên NO2- đã chuyển sang NO3- ; NO3- giảm 43%, chứng tỏ chất hữu cơ một phần đã đươc xử lý nhờ giai đoạn yếm lần 2; PO4-3 giảm 27,4%; SS giảm 88,7%; COD giảm 88,5%; BOD5 giảm 95,1%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B. Lúc này nước đã được xử lý trở nên trong và hầu như không còn mùi khó chịu như trước nữa. 6.3.3.Xử lý đợt 3: Thời gian lấy mẫu vào 2h45’ ngày 15 tháng 9 năm 2000, nhiệt độ đo được là 31oC, pH là 7. Mẫu được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (3 ngày) (1ngày) (0,5 ngày) (0,5 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 17: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau xử lý, thời gian là 5 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,6708 0,0258 96,2 NO2- 0,4767 0,0681 85,8 NO3- 0,546 0,201 63,2 PO4-3 0,00289 0,00134 53,7 SS 200 20 90 COD 4.600 300 93,48 BOD5 4.267 134 96,9 Đồ thị dưới sẽ thể hiện hiệu suất xử lý đợt 3: Hình 13: Hiệu suất xử lý đợt 2. Qua số liệu thu được ở bảng 17, ta thấy cũng sau 5 ngày xử lý so với đợt 1 thì hiệu quả xử lý ở lần này đạt cao hơn đợt 1và 2. Hàm lượng của các chỉ tiêu NH4+ , NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 đều giảm nhưng hàm lượng COD và BOD5 vẫn còn vượt quá chỉ tiêu cho phép. NH4+ giảm 96,2%, chứng tỏ NH4+ chuyển nhiều sang NO2- do giai đoạn hiếu khí tốt; NO2- giảm 85,8% là nhờ giai đoạn hiếu khí 1 và hiếu khí 2 đã cung cấp đủ oxy nên NO2- đã chuyển sang NO3- ; NO3- giảm 63,2%, chứng tỏ chất hữu cơ một phần đã đươc xử lý nhờ giai đoạn yếm lần 2; PO4-3 giảm 53,7%; SS giảm 90%; COD giảm 93,4%; BOD5 giảm 96,9%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B, do nồng độ ban đầu quá cao. Lúc này nước đã được xử lý trở nên trong và hầu như không còn mùi khó chịu như trước nữa. 6.3.4.Xử lý đợt 4: Thời gian lấy mẫu vào 14h ngày 20 tháng 9 năm 2000,nhiệt độ đo được là 31oC, pH là 7. Mẫu được xử lý như sau: Yếm khí 1 Hiếu khí 1 Hiếu khí 2 Yếm khí 2 Lọc (2,5 ngày) (2ngày) (1 ngày) (0,5 ngày) Sau đó đem phân tích. Bảng 18: Kết quả phân tích hàm lượng NH4+, NO2-, NO3-, PO4-3, SS, COD, BOD5 trước và sau xử lý, thời gian là 6 ngày. Chỉ tiêu Trước xử lý (mg/l) Sau xử lý (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) NH4+ 0,9675 0,0974 90 NO2- 0,4257 0,0595 86,1 NO3- 0,788 0,44 44,2 PO4-3 0,0036 0,00232 35,6 SS 125 15 88 COD 2.600 160 93,9 BOD5 2.256 95 95,8 Đồ thị dưới sẽ thể hiện hiệu suất xử lý đợt 4: Hình 14: Hiệu suất xử lý đợt 4. Từ số liệu thu được ở bảng 18, ta thấy hàm lượng của các chỉ tiêu NH4+ , NO2-, NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 đều giảm nhưng hàm lượng COD và BOD5 vẫn còn vượt quá chỉ tiêu cho phép. Hiệu xuất xử lý đạt không cao như đợt 3: NH4+ giảm 90%, chứng tỏ NH4+ chuyển nhiều sang NO2- do giai đoạn hiếu khí tốt; NO2- giảm 86,1% là nhờ giai đoạn hiếu khí 1 và hiếu khí 2 đã cung cấp đủ oxy nên NO2- đã chuyển sang NO3- ; NO3- giảm 44,2%, chứng tỏ vi khuẩn đã lấy oxy của NO3- để cho quá trình trao đổi chất của mình; PO4-3 giảm 35,6%. SS giảm 88%; COD giảm 93,9%; BOD5 giảm 95,8%. Hàm lượng của hai chỉ tiêu này vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại B, do nồng đọ ban đầu quá cao. Lúc này nước đã được xử lý trở nên trong và hầu như không còn mùi khó chịu như trước nữa. Dưới đây là bảng tổng kết thời gian lưu nước của từng đợt xử lý. Bảng 19: Bảng tổng kết thời gian lưu nước của 4 đợt xử lý nước thải xưởng bia Du Lịch. Chu trình xử lý Đợt 1(ngày) Đợt 2(ngày) Đợt 3(ngày) Đợt 4(ngày) Yếm khí 1 2 3 3 2,5 Hiếu khí 1 1 2 1 2 Hiếu khí 2 1 1 0,5 1 Yếm khí 2 1 1 0,5 0,5 Tống số ngày 5 6 4 6 Trong đó tổng thời gian lưu 4 ngày của đợt 3 là đem lại hiệu quả nhất xử lý tốt nhất. Bảng 20: So sánh hiệu xuất xử lý NH4+ , NO2- , NO3- , PO4-3, SS, COD, BOD5 của 4 đợt xử lý(%) . Chỉ tiêu Đợt 1(%0 Đợt 2(%) Đợt 3(%) Đợt 4(%) NH4+ 62,1 95,2 96,2 90 NO2- 18,2 77,9 85,8 86,1 NO3- 34,5 43 63,2 44,2 PO4-3 29,1 27,4 53,7 35,6 SS 875 88,7 90 88 COD 43,5 88,5 93,4 93,9 BOD5 75,7 95,1 96,9 95,8 Đồ thị dưới đây thể hiện rõ hiệu suất xử lý của 4 đợt. Hình 15: Hiệu xuất xử lý của 4 đợt Qua 4 đợt xử lý nước thải ở xưởng bia Du lịch, thấy rằng cả 4 đợt các chỉ tiêu đều giảm .Tuy nhiên BOD5 và COD hàm lượng vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép do có hàm lượng ban đầu quá cao. Có hiệu quả tốt nhất là đợt xử lý 3 vì tất các chỉ tiêu đều giảm nhiều hơn các đợt xử lý khác. Ta thấy với 5 ngày xử lý như ở đợt 3 để xử lý nước thải ở xưởng bia Du lịch là tốt và phù hợp nhất vì chỉ cần thời gian ít nhất mà lại hiệu quả. Nhìn chung phương pháp xử lý như trên bước đầu đã đem lại thành công nhất định. Phần IV kết luận và kiến nghị 7.1. Kết luận Với phương pháp xử lý như đã nêu ở trên, từ kết quả xử lý được đối với 3 loại nước hồ Thành Công, sông Lừ, xưởng bia Du Lịch, chúng tôi có thể đưa ra một số những kết luận sau: Nước thải ở hồ Thành Công thuộc loại ô nhiễm nhẹ ( Mức độ ô nhiễm thể hiện qua hàm lượng COD và BOD5 là chủ yếu): hàm lượng COD là 440mg/l, BOD5 là 420mg/l. Sông Lừ cũng thuộc loại ô nhiễm nhẹ (COD là 360mg/l, BOD5 là 328 mg/l. Còn nước thải ở xưởng bia Du Lịch thuộc loại ô nhiễm nặng (COD là 4.600mg/l, BOD5 là 4.267mg/l). Hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất có khả năng xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải đã được giảm đáng kể sau các đợt xử lý( Hiệu suất xử lý: hồ Thành Công ( COD là 72,8%, BOD5 là 81%); sông Lừ( COD là 63,5%, BOD5 là 80,2%); xưởng bia Du Lịch( COD là 93,9%, BOD5 là 96,9%). Cây bèo tấm ,bèo tây có khả năng hấp thụ tốt các chất hữu cơ trong môi trường sống bị nhiễm chất hữu cơ nặng. Nhất là đối với PO4-3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất trong điều kiện kỵ khí và hiếu khí có hiệu quả, tốn ít thời gian và lại rẻ. Thời gian xử lý tốt nhất đối với nước thải hồ Thành Công là 4,5 ngày; đối với nước thải sông Lừ là 5 ngày và đối với nước thải ở xưởng bia Du Lịch là 5 ngày. 7.2. kiến nghị Với những đặc điểm trên của hồ sinh học kết hợp với lọc qua hào đất, chúng tôi kiến nghị nên được nhà nước tạo mọi điều kiện thuận lợi để tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng vào trong thực tiễn. Điều kiện khí hậu nước ta rất thuận lợi cho việc sử dụng hồ sinh học để xử lý nước thải. Do vậy, nên tận dụng nhiều ao hồ ở khu vực ngoại thành giáp ranh với thành phố xây dựng thành hồ sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt để tránh ô nhiễm. Như vậy giá thành lại rẻ mà vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý cao và triệt để. Nên phát triển các biện pháp xử lý sinh học vì biện pháp này có tác dụng tốt đối với môi trường sống và ít gây ra hậu quả đáng tiếc mà giá thành xử lý lại rẻ. Với ưu điểm của cây bèo tấm và cây bèo tây, chúng ta nên tạo mọi điều kiện để tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng chúng vào trong thực tiễn.