LỜI CAM ĐOAN Tên tác giả: Nguyễn Tiến Đạt Học viên cao học 23CTN21 Người hướng dẫn: PGS.TS Đoàn Thu Hà Tên đề tài Luận văn: “Nghiên cứu đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây xã Phú Minh huyện Sóc Sơn thành phố Hà Nội ” Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn làm dựa số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn thực tế.…để tính tốn kết quả, từ đánh giá đưa nhận xét Các số liệu, kết Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng Tác giả năm 2017 Nguyễn Tiến Đạt i LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập, nghiên cứu ủng hộ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân, tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Cơ sở kỹ thuật hạ tầng với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây xã Phú Minh huyện Sóc Sơn thành phố Hà Nội” Trong trình làm luận văn, tác giả có hội học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu phục vụ cho cơng việc Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, môn truyền đạt kiến thức chuyên môn suốt trình học tập Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Đồn Thu Hà, người trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tác giả hoàn thành Luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành Luận văn Do hạn chế trình độ thời gian tài liệu thu thập, luận văn chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận thơng cảm, góp ý chân tình thầy đồng nghiệp quan tâm tới vấn đề Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Tiến Đạt ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BIỂU ĐỒ vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.2 Điều kiện kinh tế - văn hóa xã hội 1.1.3 Hệ thống cấp thoát nước vệ sinh môi trường 1.2 Các phương pháp xử lý nước thải phổ biến 11 1.3 Một số phương pháp sinh học điều kiện tự nhiên 14 1.4 Các nghiên cứu có liên quan 20 1.4.1 Các nghiên cứu giới 20 1.4.2 Các nghiên cứu Việt Nam 22 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Tổng quan nước thải sinh hoạt 27 2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 27 2.1.2 Thành phần nước thải sinh hoạt 27 2.1.3 Phân loại nước thải sinh hoạt 30 2.2 Các thông số khảo sát đánh giá chất lượng nước thải 31 2.2.1 Chỉ tiêu dung để đánh giá độ nhiễm bẩn vật lý 31 2.2.2 Chỉ tiêu đánh giá định lượng trạng thái chất bẩn tan, không tan 32 iii 2.2.3 Chỉ tiêu đánh giá định lượng độ nhiễm bẩn hữu 32 2.2.4 Chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm dinh dưỡng mức độ phù dưỡng hóa thủy vực .33 2.2.5 Chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải khác 34 2.3.Cơ sở khoa học phương pháp dùng thực vật để xử lý nước thải .34 2.4.Đặc điểm bèo tây 42 2.5.Xây dựng mơ hình nghiên cứu 44 2.5.1 Mơ hình thí nghiệm 44 2.5.2 Phương pháp lấy mẫu 45 2.5.3 Phương pháp phân tích mẫu 46 2.5.4 Kế hoạch thí nghiệm 49 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Chất lượng nước thải sinh hoạt xã Phú Minh .50 3.2 Khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây 52 3.2.1 Đặc điểm bèo tây sau nuôi nước thải sinh hoạt 52 3.2.2 Đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây 53 3.3 Đề xuất giải pháp áp dụng cho khu vực nghiên cứu 77 3.3.1 Công suất xử lý .77 3.3.2 Chất lượng nước thải đầu vào đầu .77 3.3.3.Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 78 3.3.4.Thuyết minh công nghệ xử lý 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 PHỤ LỤC 87 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư 28 Bảng 2.2 Khối lượng chất bẩn có nước thải sinh hoạt, g/người.ngày 29 Bảng 2.3 Một số lồi thực vật có khả xử lý nước thải [20] 35 Bảng 2.4: Phương pháp tiêu chuẩn phân tích thơng số 48 Bảng 3.1 Giá trị kết tiêu đầu vào giai đoạn quy chuẩn 51 Bảng 3.2 Kết chất lượng nước thải sau xử lý ngày 54 Bảng 3.3 Kết chất lượng nước thải sau xử lý ngày 54 Bảng 3.4 Kết chất lượng nước thải sau xử lý 10 ngày 55 Bảng 3.5 Kết chất lượng nước thải sau xử lý 15 ngày 55 Bảng 3.6 Kết chất lượng nước thải sau xử lý 20 ngày 56 Bảng 3.7 Hiệu suất xử lý TSS mẫu nước 57 Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý BOD mẫu nước 60 Bảng 3.9 Hiệu suất xử lý COD mẫu nước 62 Bảng 3.10 Hiệu suất xử lý NH + mẫu nước 63 Bảng 3.11 Hiệu suất xử lý NO - mẫu nước 65 Bảng 3.12 Hiệu suất xử lý PO 3- mẫu nước 67 Bảng 3.13 Hiệu suất xử lý tổng Coliform mẫu nước 68 Bảng 3.14 Giá trị kết tiêu đầu vào giai đoạn quy chuẩn 70 Bảng 3.15 Kết chất lượng nước thải sau xử lý ngày 71 Bảng 3.16 Hiệu suất xử lý giai đoạn 71 Bảng 4.17 Bảng tổng kết kết mô hình nghiên cứu 73 v DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Biểu đồ thể phát triển bèo tây trước sau xử lý 53 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ thể khả xử lý TSS 57 Biểu đồ 3.3 Biểu đồ thể khả xử lý pH 58 Biểu đồ 3.4 Biểu đồ thể khả xử lý DO .59 Biểu đồ 3.5 Biểu đồ thể khả xử lý BOD 60 Biểu đồ 3.6 Biểu đồ thể khả xử lý COD 62 Biểu đồ 3.7 Biểu đồ thể khả xử lý NH + 63 Biểu đồ 3.8 Biểu đồ thể khả xử lý NO - .65 Biểu đồ 3.9 Biểu đồ thể khả xử lý PO 3- 66 Biểu đồ 3.10 Biểu đồ thể khả xử lý tổng Coliform x 104 68 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ ranh giới xã Phú Minh Hình 1.2 Sơ đồ quy trình xả thải hộ gia đình (q ) Hình 1.3 Sơ đồ quy trình xả thải hộ gia đình (q ) Hình 1.4 Sơ đồ quy trình xả thải hộ gia đình (q ) Hình 1.5 Sơ đồ quy trình xả thải hộ gia đình (q ) 10 Hình 1.6 Sơ đồ XLNT theo phương pháp sinh học điều kiện tự nhiên 11 Hình 1.7 Sơ đồ XLNT theo phương pháp sinh học điều kiện nhân tạo 12 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống cơng trình XLNT phương pháp học 12 Hình 1.9 Hệ thống XLNT phương pháp hố học hố lý 13 Hình 1.10 Các trình xử lý BOD hồ sinh học tùy tiện [7] 16 Hình 1.11 Sơ đồ phân loại bãi lọc trồng 17 Hình 1.12 Sơ đồ bãi lọc ngập nước dòng chảy tự bề mặt [20] 17 Hình 1.13 Cấu trúc hệ thống lọc với nước chảy ngầm sử dụng sậy [20] 19 Hình 1.14 Sơ đồ bãi lọc ngậm nước dòng chảy ngang [20] 19 Hình 1.15 Sơ đồ bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng [20] 20 Hình 2.1 Thành phần chất bẩn nước thải sinh hoạt 29 Hình 2.2 Các loại chất rắn nước thải 30 Hình 2.3 Cây bèo tây [20] 42 Hình 2.4 Sản phẩm từ bèo tây [20] 43 Hình 2.5 Sơ đồ mơ hình nghiên cứu 44 Hình 2.6 Sơ đồ mơ hình đối chứng 44 Hình 2.7 Mơ hình thiết kế xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây 45 Hình 3.1 Sơ đồ bể tự hoại ba ngăn xử lý nước thải sinh hoạt 79 Hình 3.2 Sơ đồ hồ xử lý nước thải trồng bèo tây 80 Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thả bèo hồ 81 vii CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT: Bộ Tài ngun Mơi trường COD: Nhu cầu oxy hóa học DO: Hàm lượng oxy hòa tan N: Nitơ NH +: Amoni NMXLNTTT: Nhà máy xử lý nước thải tập trung NO -: Nitrat NTSH: Nước thải sinh hoạt P: Phốt PO 3-: Phosphat QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SS: Chất rắn lơ lửng TCCP: Tiêu chuẩn cho phép TDTT: Thể dục thể thao TSS: Tổng chất rắn lơ lửng UBND: Ủy ban nhân dân XLNT: Xử lý nước thải TP: Thành Phố TVTS: Thực vật thủy sinh VSV : Vi sinh vật viii MỞ ĐẦU SỰ CẤN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ô nhiễm môi trường nước vấn đề lớn mà Việt Nam phải đối mặt Hầu thải sinh hoạt nước thải công nghiệp không xử lý mà thải trực tiếp vào sông, hồ, ao kênh, rạch Vì vậy, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm bốc mùi khó chịu, làm cảnh quan tác động xấu đến điều kiện vệ sinh ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng thực trạng nước xử lý nước thải vấn đề cấp bách, cần thiết nghiên cứu đề biện pháp quản lý, xử lý phù hợp Điển hình nhiễm nơng thơn nhiễm chỗ, tức chất thải cụm dân cư Ngun nhân nhiễm chất thải từ sinh hoạt, chuồng trại chăn nuôi hoạt động chế biến thực phẩm Ở nhiều nơi, người dân ý thức tác hại ô nhiễm môi trường để đầu tư xây dựng hệ thống xử lý đại cần nguồn kinh phí lớn mà họ khơng đủ khả chi trả Địa bàn nông thôn rộng lớn với nguồn thải phân tán cơng nghệ xử lý đại tập chung, đắt tiền với chi phí lắp đặt cao không khả thi Đáp ứng yêu cầu trên, phương pháp xử lý nước thải thực vật thủy sinh hướng xử lý xanh Với khả xử lý hiệu quả, không ảnh hưởng mơi trường chi phí đầu tư thấp cơng nghệ Phytoremediation (công nghệ sử dụng thực vật để loại bỏ chất ô nhiễm) Công nghệ chủ yếu dựa vào trình sinh lý thực vật để loại bỏ chất ô nhiễm khỏi môi trường Nhóm thực vật ứng dụng xử lý nhiễm nước thực vật thủy sinh Xử lý nước thải loại thực vật thủy sinh mặt nước có bèo tây áp dụng nhiều nơi giới đặc biệt phù hợp với nước phát triển Việt Nam với ưu điểm rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao Đây công nghệ xử lý nước thải điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái địa phương Phú Minh vùng nông thôn ngoại thành nằm phía nam huyện Sóc Sơn, Hà Nội, phía bắc giáp với Sân bay Quốc tế Nội Bài, phía nam giáp với huyện Đơng Anh Đời sống người dân ngày phát triển, nhu cầu sống ngày nâng cao Các ngành sản xuất hàng hóa, vật tư, kinh doanh dịch vụ, phát triển nhanh chóng, dân số xã ngày tăng lên Tất dẫn đến chất lượng môi trường bị suy giảm Trong đó, nước thải sinh hoạt vấn đề cần thiết phải quan tâm lượng nước thải sinh hoạt sinh ngày nhiều việc xử lý chúng lại dừng lại biện pháp xử lý sơ phương pháp vật lý đặt song chắn rác vào đường xả thải gia đình để thu gom chất thải có kích thước lớn Với lượng nước thải sinh hoạt thải ngày nhiều nguy gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước ngầm, nước sông , ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng lớn Để đảm bảo nâng cao chất lượng sống người dân bổ sung thêm vài sở khoa học thực tiễn góp phần vào cơng tác bảo vệ mơi trường nước em tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây Xã Phú Minh Huyện Sóc Sơn Thành Phố Hà Nội ” đề tài cần thiết MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Góp phần cung cấp sở khoa học thực tiễn việc xử lý nước thải sinh hoạt biện pháp sinh học để bảo vệ môi trường Đánh giá thực trạng nước thải sinh hoạt xã Phú Minh, Huyện Sóc Sơn, Thành Phố Hà Nội Đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây CÁCH TIẾP CẬN Tiếp cận lý thuyết, tìm hiểu tài liệu nghiên cứu Tiếp cận thực tế: khảo sát, nghiên cứu, thu thập số liệu Tiếp cận hệ thống: tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thống từ tổng thể đến chi tiết, đầy đủ hệ thống Tiếp cận phương pháp nghiên cứu giới NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tổng quan khu vực nghiên cứu nông thôn xã Phú Minh Đánh giá thực trạng nước thải sinh hoạt xã Phú Minh huyện Sóc Sơn TP Hà Nội ... pháp nghiên cứu giới NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tổng quan khu vực nghiên cứu nông thôn xã Phú Minh Đánh giá thực trạng nước thải sinh hoạt xã Phú Minh huyện Sóc Sơn TP Hà Nội Đánh giá khả xử lý nước thải. .. sở khoa học thực tiễn góp phần vào công tác bảo vệ môi trường nước em tiến hành thực đề tài Nghiên cứu đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây Xã Phú Minh Huyện Sóc Sơn Thành Phố Hà Nội. .. QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Chất lượng nước thải sinh hoạt xã Phú Minh .50 3.2 Khả xử lý nước thải sinh hoạt bèo tây 52 3.2.1 Đặc điểm bèo tây sau nuôi nước thải sinh hoạt