Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình

i ĐỒ ÁN T T N P NGHIÊN CỨU CÔNG NGH XỬ LÝ NƢỚC THẢI HỘ A ĐÌN BẰNG CÔNG NGH BÃI LỌC NGẦM DÒNG CHẢY ĐỨNG KẾT HỢP CANH TÁC RAU SẠCH QUY MÔ HỘ A ĐÌN Ngành Kỹ thuật môi trƣờng Chuyên ngành Kỹ thuật môi trƣ[.]

i

ĐỒ ÁN T T N P

NGHIÊN CỨU CÔNG NGH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

HỘ A ĐÌN BẰNG CÔNG NGH BÃI LỌC NGẦM DÒNG CHẢY ĐỨNG KẾT HỢP CANH TÁC

RAU SẠCH QUY MÔ HỘ A ĐÌN

Ngành: Kỹ thuật môi trường Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

GVHD: Ths Phạm Đức Phương SVTH: Nguyễn Thụy Thảo Quỳnh MSSV: 1411090407 Lớp: 14DMT03

TP.HCM, tháng 7 năm 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜN ĐẠI HỌC CÔNG NGH TP HCM

VI N KHOA HỌC ỨNG DỰNG

i

LỜ CAM ĐOAN

Xin cam đoan đây là đồ án của riêng tôi, những kết quả đƣợc sử dụng và các số liệu trong bài làm là kết quả và số liệu thực tế thu đƣợc từ việc làm thí nghiệm và mô hình nghiên cứu Tôi xin cam kết về tính trung thực của những vấn đề đƣợc nêu trong đồ án này

TP.HCM , ngày…… tháng…… năm……

(SV ký và ghi rõ họ tên)

i

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện và hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp, nhờ có sự động viên giúp đỡ, sự chia sẻ của các Gia đình, Thầy cô và bạn bè đã giúp đỡ tôi trang

bị thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm sống quý báu cho hành trang tương lai của mình Với sự trân trọng và lòng biết ơn, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Trước tiên con xin gửi lời đến Mẹ đã nuôi con ăn học và làm chỗ dựa vững chắc cho con đến ngày hôm nay

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban chủ nhiệm, quý thầy cô khoa Môi trường Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lâm Vĩnh Sơn và thầy Phạm Đức Phương

đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, quan tâm trong suốt quá trình thưc hiện luận văn tốt nghiệp

Cảm ơn tập thể 14DMT và các bạn cùng làm đồ án tốt nghiệp, những người bạn đã cùng tôi chia sẻ và giúp đỡ mình rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện tiểu luận tốt nghiệp

Tuy nhiên do thời gian tìm hiểu, nghiên cứu có hạn, vốn kiến thức hạn chế cũng như những kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên tiểu luận tốt nghiệp của tôi không tránh những thiếu sót Tôi rất mong nhận được và đóng góp của thầy cô để báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thụy Thảo Quỳnh

i

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii

TÓM TẮT xi

MỞ ĐẦU xii

1 Tính cấp thiết của đề tài xii

2 Mục tiêu nghiên cứu xiii

2.1 Mục tiêu chung xiii

2.2 Mục tiêu cụ thể xiii

3 Nội dung nghiên cứu xiii

4 Phương pháp nghiên cứu xiv

4.1 Phương pháp luận xiv

4.2 Phương pháp cụ thể xv

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu xvi

5.1 Đối tượng: xvi

5.2 Phạm vi nghiên cứu: xvi

6 Ý nghĩa của đề tài xvi

6.1 Ý nghĩa khoa học: xvi

6.2 Ý nghĩa thực tiễn xvii

ii

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt hộ gia đình: 1

1.1.1 Đặc tính của nước thải sinh hoạt hộ gia đình 1

1.1.2 Tính chất của nước thải sinh hoạt hộ gia đình 1

1.1.3 Thông số vi sinh vật học 6

1.1.4 Các tác động tiêu cực của nước thải sinh hoạt 8

1.2 Tổng quan về phương pháp bãi lọc (Wetland) 8

1.2.1 Khái niệm về bãi lọc 8

1.2.2 Phân loại bãi lọc trồng cây 9

1.2.3 Tổng quan về bãi lọc ngầm dòng chảy đứng (Vertical subsurface flow constructed wetland) 14

1.2.4 Ứng dụng và đặc tính xử lý nước thải của cây Lưỡi Mác và cây Thủy Trúc 23

1.2.5 Tình hình áp dụng bãi lọc ngầm trồng cây trong xử lý nước thải 25 1.2.6 Những ưu điểm và nhược điểm trong việc sử dụng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng để xử lý nước thải 29

1.3 Tổng quan về hệ thống thủy canh 30

1.3.2 Khái niệm về rau sạch 30

1.3.2 Vai trò và giá trị của rau 31

1.3.3 Khái niệm về thủy canh 34

1.3.4 Cơ sở khoa học của kĩ thuật thủy canh 34

1.3.5 Phân loại hệ thống thủy canh 35

1.3.6 Ưu, nhược điểm của hệ thống thủy canh 35

1.3.7 Chất dinh dưỡng cần thiết cho hệ thống thủy canh 37

1.3.8 Môi trường nuôi trồng thủy canh 38

1.3.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thủy canh 40

iii

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 41

2.1 Đối tượng nghiên cứu 41

2.1.1 Hệ thống bãi lọc ngầm dòng chảy đứng 41

2.1.2 Hệ thống thu canh động 43

2.2 Các bước thực hiện đề tài, vận hành mô hình 48

2.2.1 Phân tích m u nước nghiên cứu 48

2.2.2 SƠ Đ THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 51

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 52

3.1 Hiệu quả xử lý nước thải khi qua mô hình bãi lọc với lưu lượng 5L/ngày 52

3.1.1 Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc không trồng cây (NTĐC) 52

3.1.2 Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây lưỡi mác (NT1) 60

3.1.3 Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây Thủy Trúc (NT2) 68

3.1.4 So sánh hiệu quả xử lý giữa giữa 3 mô hình 76

3.1.5 Xác định bãi lọc tối ưu cấp nước cho thủy canh 82

3.1.6 Xác định khả năng phát triển của rau muống và cải mầm 83

3.1.7 So sánh khả năng phát triển ra muống với cải mầm của 2NT 86

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

4.1 Kết luận 88

4.2 Kiến nghị 90

TÀI LI U THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 92

Phụ lục 1: Rau muống NTĐC sau 6 ngày phát triển 92

iv

Phụ lục 2: Cải mầm NTĐC sau 3 ngày 93

Phụ lục 3: Rau muống ở NT1’ sau 9 ngày phát triển 94

Phụ lục 5: Rau muống sau 12 ngày phát triển theo thứ tự là ĐC’, NT1’. 96

Phụ lục 6: Rau muống sau 18 ngày phát triển theo thứ tự là ĐC’, NT1’. 97

Phụ lục 7A: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển của NTĐC’ 98

Phụ lục 7B: Rau cải mầm sau 12 ngày phát triển của NT1’ 99

Phụ lục 9: Rau muống theo dõi sau 21 ngày ở NT1’ 101

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

hóa

vi

sinh hóa do vi khu n với thời gian xử lí là 5 ngày

ood and griculture Organization of the United Nations) – tổ chức Lương thực và nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tóm tắt các vai tr cơ bản của thực vật trong bảng lọc trồng cây Bảng 1.2: Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự tồn tại của vi sinh vật gây bệnh Bảng 1.3: So sánh chi phí sản xuất và tiêu thụ rau và lúa Đài Loan

Bảng 3.1: Kết quả pH của NTĐC

Bảng 3.2: Kết quả SS của NTĐC

Bảng 3.3: Kết quả COD của NTĐC

Bảng 3.4: Kết quả BOD5 của NTĐC

Bảng 3.5: Kết quả tổng – P của NTĐC

Bảng 3.6: Kết quả tổng – N của NTĐC

Bảng 3.7: Kết quả pH của NT1

Bảng 3.8: Kết quả SS của NT1

Bảng 3.9: Kết quả COD của NT1

Bảng 3.10: Kết quả BOD5 của mô hình trồng cây NT1

Bảng 3.11: Kết quả tổng – P của NT1

Bảng 3.12: Kết quả tổng – N của NT1

Bảng 3.13: Kết quả pH của NT2

Bảng 3.14: Kết quả SS của NT2

Bảng 3.15: Kết quả COD của NT2

Bảng 3.16: Kết quả BOD5 của NT2

Bảng 3.17: Kết quả tổng – P của NT2

Bảng 3.18: Kết quả tổng – N của NT2

Bảng 3.19: So sánh khả năng xử lý hàm lượng SS của 3NT

Bảng 3.20: So sánh khả năng xử lý hàm lượng COD của 3NT

Bảng 3.21: So sánh khả năng xử lý hàm lượng BOD5 của 3NT

Bảng 3.22: So sánh hàm lượng tổng – P của 3NT

Bảng 3.23: So sánh hàm lượng tổng – N của 3NT

Bảng 3.25: Sự phát triển của rau muống và cải mầm của NT1’

Bảng 3.26: Sự phát triển rau muống ở 2 NT

Bảng 3.27: Sự phát triển của cải mầm của 3 NT

viii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1: Các bước thực hiện

Sơ đồ 2.1: Mô hình bãI lọc ngầm trồng cây d ng chảy đứng

Sơ đồ 2.2: Mô hình thu canh động tuần hoàn

Sơ đồ 2.3: Sơ đồ các bước thực hiện

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình bãi lọc có dòng chảy bề mặt (SFW)

Hình 1.2: Mô hình bãi lọc có dòng chảy ngầm

Hình 1.3: Mô hình bãi lọc ngầm dòng chảy đứng (VFS)

Hình 1.4: Tình hình nghiên cứu công nghệ thủy canh trên thế giới (Từ năm 1966

đến nay)

Hình 2.1: Bản vẽ mô hình đất lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng

Hình 2.2: Thành ph m mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng

Hình 2.3: Cây Thu Trúc

Hình 2.4: Cây Lưỡi Mác

Hình 2.5A: Mô hình thu canh

Hình 2.5B: Mô hình bản vẽ mô hình thủy canh

Hình 2.6: Máy bơm P3500

ix

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1: Nồng độ pH giữa đầu vào giữa nước thải và đầu ra của NTĐC

Đồ thị 3.2: So sánh hàm lượng SS giữa nước thải đầu vào và đầu ra của NTĐC

Đồ thị 3.3: so sánh hàm lượng COD giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NTĐC

Đồ thị 3.4: So sánh hàm lượng BOD5 giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NTĐC

Đồ thị 3.5: So sánh hàm lượng tổng - P giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NTĐC

Đồ thị 3.6: So sánh hàm lượng tổng - N giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NTĐC

Đồ thị 3.7: Nồng độ pH giữa nước thải đầu ra và nước thải đầu vào của NT1

Đồ thị 3.8: biểu diễn độ biến thiên SS giữa nước thải đầu vào và đầu ra của NT1

Đồ thị 3.9: Đồ thị so sánh hàm lượng COD giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NT1

Đồ thị 3.10: So sánh hàm lượng BOD5 giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NT1

Đồ thị 3.11: So sánh hàm lượng tổng - P giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NT1

Đồ thị 3.12: So sánh hàm lượng tổng - N giữa giữa nước thải đầu vào và đầu ra

của NT1

Đồ thị 3.13: Nồng độ pH giữa nước thải đầu ra và nước thải đầu vào của NT2

Đồ thị 3.14: So sánh hàm lượng SS giữa nước thải đầu vào và đầu ra của NT2

Đồ thị 3.15: So sánh hàm lượng COD giữa nước thải đầu vào và đầu ra của NT2

Đồ thị 3.16: So sánh hàm lượng BOD5 giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NT2

Đồ thị 3.17: Độ biến thiên tổng - P giữa nước thải đầu vào và đầu ra của NT2

Đồ thị 3.18: So sánh hàm lượng tổng - N giữa nước thải đầu vào và đầu ra của

NT2

x

Đồ thị 3.19: So sánh hàm lượng pH giữa nước thải đầu ra và đầu vào của 3NT

Đồ thị 3.20: So sánh hàm lượng SS giữa nước thải đầu ra và đầu vào của 3NT

Đồ thị 3.21A: Hiệu quả xử lý COD giữa nước thải đầu ra và đầu vào của 3NT

Đồ thị 3.21B: So sánh hiệu quả xử lý COD của 3 NT

Đồ thị 3.22A: Hiệu quả xử lý BOD5 giữa nước thải đầu ra và đầu vào của 3NT

Đồ thị 3.22B: So sánh hiệu quả xử lý BOD5 của 3 NT

Đồ thị 3.23: So sánh hàm lượng tổng - P giữa nước thải đầu ra và đầu vào của

3NT

Đồ thị 3.24A: Hiệu quả xử lý tổng - N giữa nước thải đầu ra và đầu vào của 3NT

Đồ thị 3.24B: So sánh hiệu quả xử lý tổng - N của 3 NT

Đồ thị 3.25: Thay đổi chiều cao của rau muống theo từng ngày ở NTĐC’

Đồ thị 3.26: Thay đổi chiều cao của cải mầm theo từng ngày ở NTĐC’

Đồ thị 3.27: Thay đổi chiều cao của rau muống theo từng ngày ở NT1’

Đồ thị 3.28: Thay đổi chiều cao của cải mầm theo từng ngày ở NT1’

Đồ thị 3.29: Khả năng phát triển của rau muống giữa 2NT

Đồ thị 3.30: Khả năng phát triển của cải mầm ở 2NT.

xi

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ

bãi lọc ngầm dòng chảy đứng kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình”

được tiến hành trong khoảng thời gian từ tháng 03/2018 đến háng 07/2018

 Nghiên cứu gồm hai nội dung chính

Theo dõi khả năng xử lý của bãi lọc ngầm dòng chảy đứng : Hai loại cây được sử dụng trồng trong mô hình bãi lọc là cây Lưỡi Mác và cây Thủy trúc, khả năng xử lý của hai mô hình trồng cây này sẽ được đối chứng với mô hình không trồng cây

Chỉ ra khả năng canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình bằng phương pháp thủy canh từ đó theo dõi sự phát triển của rau khi được trồng với mô hình thủy canh trong đó nước cấp được sử dụng là m u tối ưu của bãi lọc xử lý tốt nhất Rau muống và rau cải mầm được trồng trong mô hình thủy canh Tương tự với

mô hình bãi lọc, khả năng phát triển của rau được trồng với nước thải sau khi xử

lý sẽ được đối chứng với rau được trồng với nước sạch

 Kết quả thu được

 Biết được khả năng xử lý của bãi lọc trồng cây

 Sản ph m là rau muống và rau cải mầm sau khi được trồng từ mô hình thủy canh

 Điểm mới của đề tài lần này (được nêu rõ phần kết luận)

xii

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

nhiễm môi trường nước là một vấn đề lớn mà Việt Nam đang phải đối mặt Hầu hết nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp không được xử lý

mà được thải trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đến sức kh e cộng đồng

Xử lý nước thải bằng bãi lọc trong đó là bãi lọc đứng đã và đang được áp dụng tài nhiều nơi trên thế giới với ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức

độ xử lý ô nhiễm cao Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho ph p đạt hiệu xuất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng

m, rất thích hợp cho sự phát triển của các loại thực vật thủy sinh

Ngoài ra, trong quá trình chuyển đổi cơ cấu kinh tế, người nông dân chỉ chú trọng đến năng suất, thâm canh tăng vụ chạy theo lợi nhuận Nên đã trồng rau theo cách bón cho rau một cách bừa bãi những loại thuốc kích thích tăng trưởng thực vật không đảm vệ sinh an toàn thực ph m Phun thuốc trừ sâu một cách không có giới hạn, thâm chí là các loại thuốc kích thích sinh trưởng không được

ph p sử dụng…Từ đó d n đến mỗi năm có hàng nghìn ca ngộ độc thực ph m, do

sử dụng các sản ph m rau tươi có chứa dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực

vật vượt xa mức độ cho ph p

Thực tế hiện nay, việc hàng ngày ăn phải những loại rau không đảm bảo tiêu chu n là mầm mống gây nên nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, ngộ độc thần kinh, rối loạn chức năng thận… Nếu ăn phải rau nhiễm kim loại nặng như kẽm sẽ d n đến tích tụ kẽm trong gan có thể gây ngộ độc hệ thần kinh, ung thư đột biến và một loạt các chứng bệnh nguy hiểm khác

Rau mầm được coi là kim chỉ nam của vấn đề sản xuất rau tươi an toàn cung cấp cho con người, đáp ứng được vệ sinh an toàn thực ph m, đảm bảo được các yếu tố Không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không sử dụng chất kích thích sinh

xiii

trưởng, không tưới nước b n, không sử dụng phân bón hóa học… nên đảm bảo sức kh e cho người sử dụng Rau mầm là loại thực ph m có giá trị dinh dưỡng cao gấp 5 lần so với những loại rau thường, hơn nữa rau mầm không chứa mầm bệnh và vi sinh vật gây hại cho sức kh e của con người

Trồng rau mầm tại nhà là một cách giải quyết nhu cầu rau xanh tại chỗ, rất tiện lợi đối với dân cư ở đô thị Có thể sử dụng hiên nhà, sân thượng hay hành lang để trồng rau mầm Chỉ cần tranh thủ thời gian ngoài giờ chăm sóc chúng hàng ngày là đủ và có rau an toàn tại chỗ để đảm bảo sức kh e gia đình khi sử dụng, vừa tươi lại vừa ngon

Từ hai lý do trên việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc đứng kết hợp canh tác rau sạch qui mô

hộ gia đình là hết sức cấp thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu chung

Xây dựng được mô hình xử lý nước thải sinh hoạt và hoàn thiện quy trình sản xuất rau sạch qui mô hộ gia đình

2.2 Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây xử lý nước thải sinh hoạt từ đó xác định được các thông số thiết kế và vận hành thiết bị ứng với công suất và chất lượng nước khác nhau

Đề xuất được quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng bãi lọc ngầm trồng cây đáp ứng tiêu chu n hiện hành của Việt Nam

Xây dựng được quy trình sản xuất rau cải mầm và một số loại rau khác bằng

hệ thống thủy canh có thể đưa vào áp dụng thực tế nhằm thúc đ y sản xuất rau sạch ngay tại nhà

3 Nội dung nghiên cứu

Lựa chọn công thức vật liệu lọc để sử dụng trong mô hình bãi lọc trồng cây từ

đó đánh giá khả năng xử lý nước thải của các công thức vật liệu