NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÂN TÁN BẰNG CÔNG NGHỆ HỒ SINH HỌC VÀ BÃI LỌC TRỒNG CÂY CHO CÁC ĐÔ THỊ VÀ KHU DÂN CƯ TỈNH THÁI NGUYÊN

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ bãi lọc trồng cây kết hợp hồ sinh học tái sử dụng cho nông nghiệp tại Thôn Đào Xá-Phong Khê- Bắc Ninh………...37 Hình 1.4.. Mục tiêu Đề xuất đ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

“NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÂN TÁN BẰNG CÔNG NGHỆ HỒ SINH HỌC VÀ BÃI LỌC TRỒNG CÂY CHO CÁC ĐÔ THỊ

VÀ KHU DÂN CƯ TỈNH THÁI NGUYÊN”

MÃ SỐ: ĐH2014-TN02-01

ThS Vi Thị Mai Hương

Thái Nguyên, 3/2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

“NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÂN TÁN BẰNG CÔNG NGHỆ HỒ SINH HỌC VÀ BÃI LỌC TRỒNG CÂY CHO CÁC ĐÔ THỊ

VÀ KHU DÂN CƯ TỈNH THÁI NGUYÊN”

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI

1 ThS Vi Thị Mai Hương Khoa Xây dựng & Môi trường- Đại học

Kỹ thuật Công nghiệp

2 PGS.TS.Trần Đức Hạ Viện Nghiên cứu Cấp thoát nước và

Môi trường (IWASSE)

3 ThS Nguyễn Việt Anh Viện Khoa học và Kỹ thuật môi trường,

trường Đại học Xây dựng

4 ThS Hoàng Lê Phương Khoa Xây dựng & Môi trường- Đại học

Kỹ thuật Công nghiệp

ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị trong và

MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG

MỞ ĐẦU……… ……… i

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 2

5 Nội dung nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ……… ………… ……… 5

1.1 Đặc điểm thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải sinh hoạt 5

1.2 Hiện trạng thu gom và XLNT sinh hoạt tại các đô thị của Việt Nam 10

1.3 Hiện trạng thu gom và XLNT sinh hoạt tại các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên 13

1.4 Tổng quan về ứng dụng công nghệ HSH trong XLNT trên thế giới và Việt Nam 15

1.4.1 Khái niệm về HSH 15

1.4.2 Cơ chế xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bằng HSH 16

1.4.3 Ưu điểm, nhược điểm của HSH 21

1.4.4 Ứng dụng công nghệ HSH trong XLNT sinh hoạt trên thế giới và Việt Nam 22

1.5 Tổng quan về ứng dụng công nghệ BLTC trong XLNT trên thế giới và Việt Nam 24

1.5.1 Khái niệm về BLTC 24

1.5.2 Cơ chế xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bằng BLTC 25

1.5.3 Ưu điểm, nhược điểm của BLTC 27

1.5.4 Ứng dụng công nghệ BLTC trong XLNT trên thế giới và Việt Nam 28

1.6 Tổng quan về ứng dụng công nghệ kết hợp HSH và BLTC trong XLNT sinh hoạt trên thế giới và tại Việt Nam 32

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU DÂN CƯ BẰNG CÔNG NGHỆ KẾT HỢP

HỒ SINH HỌC VÀ BÃI LỌC TRỒNG CÂY……….………… 40

2.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 40

2.2 Thiết kế mô hình thí nghiệm 43

2.3 Tính toán thiết kế các mô hình thí nghiệm 44

2.4 Xây dựng mô hình thí nghiệm 54

2.5 Vận hành mô hình thí nghiệm 54

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN…… ……… …57

3.1 Kết quả theo dõi sự thay đổi pH của nước thải qua các công trình của mô hình thí nghiệm 57

3.2 Hiệu quả xử lý chất hữu cơ dễ phân hủy của các mô hình thí nghiệm 59

3.3 Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng của các mô hình thí nghiệm 63

3.4 Hiệu quả xử lý các hợp chất nitơ của các mô hình thí nghiệm 66

3.5 Hiệu quả xử lý PO43- của các mô hình thí nghiệm 71

3.6 Hiệu quả xử lý Coliform của mô hình thí nghiệm 73

3.7 Kết quả theo dõi sự phát triển của cây trồng trong các BLTC 76

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….…… 81

4.1 Kết luận 81

4.2 Kiến nghị 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tải trọng các chất ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt ………5

Bảng 1.2 Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt ……… 7

Bảng 1.3 Thành phần tích chất nước xám và nước đen ………8

Bảng 1.4 Một số chủng loại vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt……….9

Bảng 1.5 Nồng độ một số mầm bệnh thường có trong phân……….9

Bảng 2.1 Đặc trưng nước thải sinh hoạt của phường Bách Quang……… 42

Bảng 2.2 Kết quả tính toán mô hình thí nghiệm……… ………53

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp kết quả phân tích các thông số pH của các mẫu nước thải vào và ra của các công trình trong mô hình thí nghiệm………57

Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả phân tích các thông số COD, BOD5 của nước thải vào và ra của các công trình trong mô hình thí nghiệm……… 59

Bảng 3.3 Kết quả phân tích hàm lượng TSS của các mẫu nước thải vào ra của các công trình trong mô hình thí nghiệm………63

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp kết quả phân tích các thông số TN, NH4+ và NO3- của các mẫu nước thải vào và ra của các công trình trong mô hình thí nghiệm………66

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết quả phân tích các thông số PO43- của các mẫu nước thải vào và ra của các công trình trong mô hình thí nghiệm……….71

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết quả phân tích thông số Coliform của các mẫu nước thải vào và ra của các công trình trong mô hình thí nghiệm……….73

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ cơ chế xử lý các chất ô nhiễm trong hồ sinh học……….………16

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải DEWATS ……… 34

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ bãi lọc trồng cây kết hợp hồ sinh học tái sử dụng cho nông nghiệp tại Thôn Đào Xá-Phong Khê- Bắc Ninh……… 37

Hình 1.4 Nhà máy xử lý nước thải thị trấn Me………38

Hình 2.1 Sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư kết hợp hồ sinh học với bãi lọc trồng cây……… 43

Hình 2.2 Sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư kết hợp bãi lọc bãi lọc trồng cây với hồ sinh học ……… 43

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí mặt bằng mô hình thí nghiệm……… …….53

Hình 2.4 Vật liệu lọc sử dụng trong mô hình thí nghiệm……….… 54

Hình 2.5 Cây dong giềng trước khi trồng vào các bãi lọc……… 54

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý BOD5 trung bình của các công trình trong mô hình thí nghiệm ……….….60

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý SS trung bình qua các công trình của mô hình thí nghiệm……… 64

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý TN, NH4+, NO3- trung bình qua các công trình của mô hình thí nghiệm………67

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý PO43- trung bình qua các công trình của mô hình thí nghiệm……… 72

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý Coliform trung bình qua các công trình của mô hình thí nghiệm……….74

Hình 3.6 Sinh khối thu hoạch theo thời gian tại các bãi lọc trồng cây trong thời gian nghiên cứu……….77

Hình 3.7 Sinh khối trung bình/cây theo thời gian thu hoạch tại các bãi lọc trồng cây trong thời gian nghiên cứu……… 77

Hình 3.8 Chiều cao trung bình/cây theo thời gian thu hoạch tại các bãi lọc trồng cây trong thời gian nghiên cứu………78

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BLTC: Bãi lọc trồng cây

BOD: Nhu cầu ô xi hóa sinh hóa (Biochemical oxygen demand)

BORDA: Hiệp hội Nghiên cứu và phát triển Bremen – Công hoà Liên bang

Đức (Bremen Overseas Reasearch and Development Association) COD: Nhu cầu ô xi hóa hóa học (Chemical oxygen demand)

DEWATS: hệ thống xử lý nước thải phân tán (Decentralized Wastewater

Treatment Systems) FWS: Bãi lọc trồng cây ngập nước (free water surface constructed

wetlands) HF: Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang (Horizontal sub-surface

flow constructed wetland) HSH: Hồ sinh học

ISO: Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (International Organization for

Standardization) MPN: Most probable number

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

SSF: Bãi lọc ngầm trồng cây (sub-surface flow constructed wetland) TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TN Tổng Nitơ

VF: Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng (Vertical

sub-surface Flow Constructed wetland) XLNT: Xử lý nước thải

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Đơn vị: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung

- Tên đề tài: “Nghiên cứu đề xuất mô hình xử lý nước thải phân tán bằng công nghệ hồ sinh học và bãi lọc trồng cây cho các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên”

- Mã số: ĐH2014-TN02-01

- Chủ nhiệm đề tài: ThS Vi Thị Mai Hương

- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

- Thời gian thực hiện: Từ tháng 01 năm 2014 đến tháng 12 năm 2015

2 Mục tiêu

Đề xuất được mô hình xử lý nước thải phân tán bằng công nghệ hồ sinh học

và bãi lọc trồng cây thích hợp cho xử lý nước thải sinh hoạt của các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên, góp phần xử lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn môi

trường trước khi xả vào các nguồn nước tiếp nhận

3 Tính mới và sáng tạo

Đề tài đã đề xuất 2 mô hình công nghệ kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây trên quy mô pilot trong điều kiện tự nhiên để xử lý nước thải sinh hoạt với hiệu quả cao, nước thải sau xử lý đạt theo giá trị giới hạn cột A trong QCVN 14:2008 và

được phép thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt

4 Kết quả nghiên cứu

Đề tài đã đề xuất và đánh giá được khả năng XLNT sinh hoạt khu dân cư tỉnh Thái Nguyên của hai mô hình công nghệ kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây trên quy mô pilot trong điều kiện tự nhiên Nước thải sau xử lý có giá trị trung bình của các thông số này đều thấp hơn so với giá trị giới hạn tương ứng của cột A trong QCVN 14:2008 và được phép thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích

sinh hoạt

Mô hình 1: Nước thải sinh hoạt  xử lý sơ bộ  Hồ tùy tiện Bãi lọc trồng cây ngập nước Giá trị trung bình của các thông số BOD5, SS, TN, NH4+, NO3-,

PO43- và Coliform trong nước thải sau xử lý là 8,43 mg/l; 4,46 mg/l; 2 mg/l; 0,81 mg/l; 1,35 mg/l; 0,116 mg/l; 1750 MPN/100 ml, với hiệu suất xử lý trung bình

5 Sản phẩm

5.1 Sản phẩm khoa học

1.Vi Thị Mai Hương, Trần Đức Hạ (2015), “Công nghệ kết hợp hồ sinh học

và bãi lọc trồng cây để xử lý nước thải sinh hoạt”, Tạp chí Môi trường Đô thị Việt

Nam, 1+2 (96+97), tr 53-57

2 Vi Thị Mai Hương, Vũ Thị Thao, Nguyễn Thị Hường, Nguyễn Vân Anh (2016), “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt khu ký túc xá trường Đại học

Kỹ thuật Công nghiệp bằng mô hình công nghệ kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng

cây”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, 154 (09), tr 91-96

5.2 Sản phẩm đào tạo

1.Vũ Thị Thao, Nguyễn Thị Hường, Nguyễn Vân Anh (2016), Nghiên cứu

thiết kế mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây, Đề tài NCKH sinh viên, Mã số: SV2014-23, Trường Đại học Kỹ

thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên

2 Vũ Thị Thao (2016), Đánh giá vai trò của cây thủy trúc trong xử lý chất ô

nhiễm trong nước thải sinh hoạt của mô hình kết hợp hồ sinh học và bãi lọc trồng cây, Đồ án tốt nghiệp sinh viên, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học

Thái Nguyên

3 Vi Thị Mai Hương (2016), Cơ sở khoa học và thực tiễn của công nghệ tích

hợp bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư ven

đô, Chuyên đề tiến sĩ số 1, Trường Đại học Xây dựng

nước sông Cầu

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

3 Creativeness and innovativeness

Proposing the field-scale pilot model decentralized wastewater treatment technologies by combining stabilization ponds with constructed wetlands to treat domestic wastewater in natural conditions with high efficiency and treated wastewater meets the requirements of A column QCVN 14:2008 and can be discharged into the receiving water used for domestic purposes

4 Research results

The project was proposed and evaluated the domestic wastewater treatment possibilities of Thai Nguyen residential area of the two technological models combining stabilization pond and constructed wetland on pilot scale in natural conditions After treatment, the values of these parameters were lower than the limited values in column A of QCVN 14:2008 and could be discharged into the receiving water used for domestic purposes

Model 1: Domestic wastewater  Pretreatment  Facultative pond  Free water surface constructed wetlands The average values of BOD5, SS, TN and NH4+,

NO3-, PO43- and Coliform of treated wastewater were 8.43 mg/l; 4.46 mg/l; 2 mg/l;

0.81 mg/l; 1.35 mg/l; 0.116 mg/l; 1750 MPN/100 ml respectively and average removals were 89.90%; 93.65%; 94.23%; 96.56%; 46.43%, 67.13% and 98.10% respectively

Model 2: Domestic wastewater  Pretreatment  Horizontal sub-surface flow constructed wetland  Manufaction pond The average values of BOD5, SS,

TN, NH4+, NO3-, PO43- and Coliform of treated wastewater were 19.24 mg/l; 15.42 mg/l; 5.25 mg/l; 0.40 mg/l; 2.71 mg/l; 0.122 mg/l and 2125 MPN/100 ml, respectively and average removal were 87.72%; 78.04%; 91.35%; 98.28%; -7.79%; 65.54% and 79 69% respectively

5 Products

5.1 Scientific products:

1.Vi Thi Mai Huong, Tran Duc Ha (2015), “Technology combines

Stabilisation pond and constructed wetlands to treat domestic wastewater”, Journal

of Urban Environment Vietnam, 1+2 (96+97), pp 53-57

2 Vi Thi Mai Huong, Vu Thi Thao, Nguyen Thi Huong, Nguyen Van Anh (2016), “Researching the treatment ability to dormitory wastewater at College of

technology by combinated model between pond and constructed wetland”, Journal

of Science and Technology, Thai Nguyen University, 154 (09), pp 91-96

5.2 Training products

1 Vu Thi Thao, Nguyen Thi Huong, Nguyen Van Anh (2016), Research to

design the domestic wastewater treatment model by combinated technology between pond and constructed wetland, Subject Research Students, Code number: SV 2014-

23, College of Technology, Thai Nguyen University

2 Vu Thi Thao (2016), Assess the role of Cyperus involucratus in removal

pollutants in domestic wastewater by the model combinated between stabilisation pond and constructed wetland, Student graduation project, College of Technology,

Thai Nguyen University

3 Vi Thi Mai Huong (2016), The scientific and practical basis of the

integrated technology of stabilisation pond and constructed wetland to treat wastewater from peri-urban residential area, PhD thesis No 1, National University

of Civil Engineering

5.3 Applied products

Two model decentralized wastewater treatment technologies by combining stabilization ponds with constructed wetlands to treat domestic wastewater in natural conditions

- Model 1: Domestic wastewater  Pretreatment  Facultative pond  Free water surface constructed wetlands

- Model 2: Domestic wastewater  Pretreatment  Horizontal sub-surface

flow constructed wetland  Manufaction pond

6 Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results:

The model can be applied to treat wastewater for urban and residential areas

in Thai Nguyen effective economic and engineering by applying low-cost technologies On the other hand, the results of the research also contributes to improve wastewater treatment in cities and residential areas in Thai Nguyen province to meet environmental standards before being discharged into the receiving water, environmental hygiene and protecting the ecological environment, landscape and quality of water resources especially water in Cau River

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Quá trình phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên đã thúc đẩy nền kinh

tế phát triển ngày càng nhanh và mức sống của người dân cũng ngày càng được nâng cao Nhưng bên cạnh đó, Thái Nguyên cũng phải đối mặt với những vấn đề về suy giảm chất lượng môi trường không nhỏ và đặc biệt là chất lượng nước sông Cầu Việc phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Cầu, sự ra đời của hàng loạt các nhà máy, các khu công nghiệp, khu dân cư đã và đang làm nảy sinh hàng loạt các vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước do nước thải sinh hoạt và công nghiệp Hiện nay vấn đề tổ chức thu gom và XLNT tại các đô thị, khu dân cư và công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên chưa hợp lý Tại các đô thị và khu dân cư, hầu hết nước thải sinh hoạt và dịch vụ xử lý trong các bể tự hoại truyền thống sau đó thoát ra cống thoát nước chung của đô thị hoặc thải trực tiếp vào sông, suối, ao, hồ,… gây ô nhiễm các nguồn nước tiếp nhận

Một trong những nguyên nhân khiến cho tình trạng các nguồn nước thải chưa được thu gom xử lý tốt ở Việt Nam nói chung và tại Thái Nguyên nói riêng là kinh phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành các hệ thống XLNT thường rất tốn kém Vì vậy việc nghiên cứu áp dụng những phương pháp XLNT có chi phí đầu tư và vận hành thấp, đạt hiệu quả xử lý cao là rất cần thiết Điều này sẽ tăng khả năng XLNT sinh hoạt góp phần đảm bảo vệ sinh môi trường tại các đô thị cũng như giảm thiểu ô nhiễm các nguồn nước tiếp nhận

Tại Việt Nam hiện nay, một trong những giải pháp nhằm giảm kinh phí đầu tư XLNT sinh hoạt đang được áp dụng là tổ chức xử lý phân tán bằng những công nghệ thích hợp có kinh phí đầu tư thấp, vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường, phù hợp với điều kiện kinh tế địa phương Khi chia các lưu vực thoát nước thải nhỏ, kích thước, chiều dài và độ sâu các tuyến cống chính thoát nước thải giảm Nước thải có thể được xử lý tại chỗ hoặc tận dụng được khả năng tự làm sạch của các kênh, sông, hồ tiếp nhận để tham gia vào quá trình xử lý tiếp tục Mặt khác tổ chức thoát nước và XLNT phân tán phù hợp với điều kiện kinh tế và sự phân đợt xây dựng các đô thị

Các công trình thích hợp cho hình thức XLNT phân tán đối với nước thải sinh hoạt hiện nay là HSH và BLTC Các công nghệ này đã được áp dụng phổ biến trên thế giới và hiện đang được nghiên cứu áp dụng tại Việt Nam Đây là các công trình XLNT trong điều kiện tự nhiên có chi phí xây dựng (không tính đến chi phí đất xây dựng) và vận hành thấp, đạt hiệu quả xử lý cao với các dòng thải chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, N, P và các vi sinh vật gây bệnh Nước thải sau xử lý có thể tái

sử dụng cho các mục đích khác nhau như tưới cây, rửa đường, vệ sinh Vì vậy, việc tìm hiểu khả năng ứng dụng giải pháp xử lý này cho XLNT sinh hoạt các khu dân cư và đô thị tại tỉnh Thái Nguyên là rất cần thiết nhằm góp phần giảm thiểu ô nhiễm cho các nguồn nước tiếp nhận đặc biệt là lưu vực sông Cầu Vì vậy, tác giả

đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đề xuất mô hình XLNT phân tán bằng công nghệ

HSH và BLTC cho các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên”

2 Mục tiêu của đề tài

Đề xuất được mô hình XLNT phân tán bằng công nghệ HSH và BLTC thích hợp cho XLNT sinh hoạt của các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên, góp phần XLNT sinh hoạt đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi xả vào các nguồn nước tiếp nhận

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư tập trung, các khu đô thị Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên

4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu

* Cách tiếp cận

Trên cơ sở nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực tiễn đã áp dụng công nghệ HSH

và BLTC trong XLNT sinh hoạt trên thế giới, cũng như những nghiên cứu và thực tiễn áp dụng các công nghệ này trong XLNT tại Việt Nam hiện nay, tác giả tiến hành nghiên cứu khả năng kết hợp công nghệ HSH và BLTC trong XLNT sinh hoạt nhằm nâng cao hiệu quả XLNT và giải quyết những nhược điểm phát sinh khi sử dụng riêng rẽ từng công nghệ trong XLNT tại Việt Nam

* Phương pháp nghiên cứu

Để có thể thực hiện đề tài, tác giả sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu như sau:

- Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Đề tài tiến hành thu thập và tổng

hợp các tài liệu trong và ngoài nước về đặc trưng tính chất của nước thải sinh hoạt,

cơ chế xử lý và ứng dụng công nghệ HSH và BLTC trong XLNT sinh hoạt Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về hiện trạng thoát nước và XLNT tại các đô thị của Việt Nam và của các đô thị, khu dân cư thuộc lưu vực sông Cầu

-Phương pháp khảo sát hiện trường: Tiến hành khảo sát thực tế hiện trạng thu

gom và XLNT sinh hoạt tại phường Bách Quang, Sông Công, Thái Nguyên và một

số khu đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên nhằm thu thập thông tin dữ liệu thực

tế về vấn đề này

- Phương pháp thực nghiệm: Đề tài tiến hành nghiên cứu xây dựng mô hình

thí nghiệm nhằm nghiên cứu quá trình XLNT bằng công nghệ HSH kết hợp BLTC quy mô pilot trong điều kiện tự nhiên Trên cơ sở đó có được các số liệu thực nghiệm về mô hình đề xuất để đánh giá được hiệu quả xử lý của mô hình đã đề xuất

- Phương pháp lấy mẫu hiện trường: Tiến hành lấy mẫu nước thải vào và ra

khỏi các công trình trong mô hình thí nghiệm và bảo quản, vận chuyển về phòng thí nghiệm phân tích theo Tiêu chuẩn Việt Nam về hướng dẫn lấy mẫu và bảo quản mẫu nước với các thông số phân tích tương ứng

- Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: Tiến hành phân tích trong

phòng thí nghiệm các thông số đánh giá đặc trưng của nước thải trước và sau xử lý của các công trình trong mô hình thí nghiệm

- Phương pháp xử lý số liệu: Áp dụng phần mềm xử lý số liệu excel để xử lý

số liệu có được từ mô hình thực nghiệm nhằm đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình, đưa ra được mối quan hệ động học giữa các đại lượng hoạt động của mô hình với hiệu quả XLNT

5 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm có:

- Tìm hiểu tổng quan về nước thải sinh hoạt và tổng quan về ứng dụng các công nghệ HSH và BLTC trong XLNT sinh hoạt trên thế giới và Việt Nam

- Đề xuất sơ đồ mô hình thí nghiệm XLNT sinh hoạt bằng công nghệ kết hợp HSH và BLTC; thiết kế và xây dựng mô hình thí nghiệm đã đề xuất

- Vận hành mô hình thí nghiệm, lấy mẫu nước thải và phân tích các thông số đặc trưng nước thải

- Tổng hợp kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải sinh hoạt

* Đặc điểm thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải được tạo ra từ các hoạt động thường ngày ở nơi cư trú của con người bao gồm: sản phẩm bài tiết, nước thải ra từ quá trình sửa soạn bữa ăn, làm vệ sinh sân bãi và nước thải từ các chuồng trại chăn nuôi [10] Nước thải sinh hoạt là nước đã qua sử dụng bởi một cộng đồng và có chứa tất

cả những vật chất được thêm vào trong suốt quá trình sử dụng Do đó, nước thải sinh hoạt bao gồm các chất thải từ cơ thể người (phân và nước tiểu) cùng với nước

xả nhà vệ sinh và nước cống tạo ra từ hoạt động tắm rửa cá nhân, giặt giũ, chuẩn bị thức ăn và đồ dùng nấu ăn Nước thải sinh hoạt ban đầu là chất lỏng màu xám đục, chứa các chất lơ lửng và trôi nổi lớn (như phân, giẻ, vỏ chai/đồ hộp bằng nhựa, lõi ngô), các chất rắn lơ lửng nhỏ hơn (phân đã bị phân rã, giấy, vỏ rau quả và các chất rắn rất nhỏ dạng hạt keo lơ lửng cũng như các chất ô nhiễm hòa tan Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa một lượng lớn của các vi sinh vật gây bệnh nguy hại Ở vùng khí hậu ấm, nước thải có thể giảm lượng Oxi hòa tan nhanh chóng và do đó trở nên hôi thối Nước thải từ bể tự hoại có mùi hôi thối thường là mùi của H2S

[22]

Nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình gồm hai loại chính: nước đen và nước xám Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh (có phân và nước tiểu), còn nước xám là nước rửa, giặt, tắm, nước từ khu nhà bếp [2] Thành phần phân và nước tiểu của người được thể hiện trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Tải trọng các chất ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt [2]

SS trong phân và nước tiểu g/người.ngày 20÷25

BOD5 của nước thải chưa lắng g/người.ngày 50÷65

BOD5 của nước thải chưa lắng g/người.ngày 30 ÷35

Lượng nước đen từ khu nhà vệ sinh

-Xí bệt, bồn tiết kiệm nước Lít/người.ngày 15÷30 -Xí bệt, loại bồn thường Lít/người.ngày 30÷60 -Nước đen từ nhà bếp Lít/người.ngày 5÷35 Phân người

-Thành phần:

+ Phốt pho (P2O5) % trọng lượng khô 3,0÷5,4 + Kali (K2O) % trọng lượng khô 1,0÷2,5

Nước tiểu

-Thành phần:

+ Phốt pho (P2O5) % trọng lượng khô 2,5÷5,0

+ Kali (K2O) % trọng lượng khô 3,0 ÷ 4,5

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như các chất protein(chiếm 40-60%), hydrat cacbon (25-50% và các chất béo (10%) [9] Trong nước xám có chứa một lượng lớn các chất hóa học bao gồm: chất tẩy rửa, xà phòng, chất béo và dầu mỡ các loại, thuốc trừ sâu, bất cứ thứ gì đi ra từ bồn rửa nhà bếp và

có thể bao gồm những thứ phân tán như sữa chua, vỏ rau quả, lá chè, hạt đất và cát Một số hóa chất khác có thể tìm thấy trong nước thải sinh hoạt nhưng không đáng

kể để liệt kê chúng [21] Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt thể hiện trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt [10]

Bảng 1.3 Thành phần tích chất nước xám và nước đen [2]

Nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loại vi khuẩn, vi rút, nguyên sinh bào và giun sán là mầm gây ra các bệnh như tả, lỵ, thương hàn, bại liệt, giun, sán các

loại… [2] Một số chủng loại vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt thể hiện trong

Bảng 1.4 và nồng độ một số mầm bệnh thường có trong phân thể hiện trong Bảng 1.5

Bảng 1.4 Một số chủng loại vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt [10]

Bảng 1.5 Nồng độ một số mầm bệnh thường có trong phân [2]

(con/g)

Mức độ ô nhiễm về mặt vi sinh của nước thải thường được đánh giá thông qua các chỉ tiêu vi khuẩn đại diện: Escherichia coli và Enterococci (thuộc nhóm liên cầu phân Faecal Streptococci), Coliform chịu nhiệt và Coliform tổng số, tính bằng cách đếm trực tiếp số lượng vi khuẩn hoặc xác định theo phương pháp MPN (Most

probable number) [2]

* Lưu lượng nước thải sinh hoạt

Lưu lượng nước thải sinh hoạt thường được xác định phổ biến thông qua công thức sau: 𝑄𝑤𝑤 = 10−3𝑘𝑞𝑃 [24]

Trong đó: Qww: lưu lượng nước thải sinh hoạt, m3/ngày

q: lượng nước sử dụng, lít/người.ngày k: hệ số phần lượng nước sử dụng trở thành nước thải, k thường bằng 0,8-0,9

P: số dân, người

Lưu lượng và tải lượng nước thải sinh hoạt thay đổi trong ngày cũng như trong tuần và trong năm Lưu lượng thấp vào ban đêm và tăng nhanh chóng vào thời gian xung quanh bữa sáng và lặp lại sự tăng nhanh vào bữa trưa và bữa tối Các hoạt động bình thường của một hộ gia đình trong tuần diễn ra phổ biến hơn những ngày cuối tuần.Trong mùa nóng, con người sử dụng nhiều nước hơn mùa lạnh nên lưu lượng nước thải sinh hoạt cũng có sự thay đổi theo mùa trong năm [22]

1.2 Hiện trạng thu gom và XLNT sinh hoạt tại các đô thị của Việt Nam

Vấn đề thu gom và XLNT sinh hoạt tại các đô thị của Việt Nam hiện nay trở thành một trong những vấn đề bức thiết tại hầu hết các đô thị Do quá trình đô thị hóa phát triển nhanh chóng trong khi hệ thống cơ sở hạ tầng không phát triển tương xứng dẫn đến tình trạng xuống cấp, quá tải và không đáp ứng kịp nhu cầu của người dân đặc biệt là hệ thống thu gom và XLNT sinh hoạt Điều đó dẫn đến tình trạng mất vệ sinh, ô nhiễm các nguồn nước mặt gia tăng, lũ lụt, ngập úng vào mùa mưa xảy ra thường xuyên tại hầu hết các đô thị trên cả nước

Hệ thống thoát nước tại các đô thị của Việt Nam hiện nay gồm hai loại là hệ thống thoát nước chung và hệ thống thoát nước riêng Trong đó chủ yếu là hệ thống thoát nước chung thu gom cả nước mưa và nước thải Hệ thống thoát nước riêng mới chỉ được xây dựng ở một số nơi của Việt Nam, thu gom riêng lượng nước thải

và loại bỏ nước mưa và nước chảy tràn bề mặt; tuy nhiên số lượng hệ thống thoát nước riêng còn rất hạn chế

Hệ thống thoát nước chung ban đầu là hệ thống thoát nước được xây dựng nhằm thu gom nước mưa và chống úng ngập Do mật độ dân số tại các đô thị ngày càng tăng, các gia đình cần thoát nước thải ra khỏi phạm vi nhà mình đã tự xây dựng hệ thống thu nước thải của gia đình và thải vào hệ thống thoát nước mưa chung của đô thị Dòng nước thải từ các hộ gia đình gồm 2 dòng là nước đen và nước xám Đấu nối hộ gia đình vào hệ thống thoát nước thường không được thiết kế

và thực hiện đúng kỹ thuật Việc các hộ gia đình tự đấu nối để thoát nước thải vào

hệ thống cống công cộng xảy ra phổ biến ở Việt Nam, dẫn đến tình trạng ô nhiễm ở nhiều khu vực xung quanh nhà Trong khi đó, tỷ lệ đấu nối hộ gia đình vào hệ thống thoát nước công cộng ở các thị trấn nhỏ vùng sâu vùng xa, khu vực ven đô và trong các đô thị miền Trung lại rất thấp do nền đất chủ yếu là cát cho phép nước thấm nước tốt Khảo sát của Ngân hàng Thế giới ở Đà Nẵng năm 2012 cho thấy nhiều khu vực có tỷ lệ đấu nối vào hệ thống thoát nước dưới 10%, hầu hết các bể tự hoại

đều có giếng thấm để tiêu nước [12]

Ở Việt Nam, hệ thống thoát nước riêng ít phổ biến hơn nhưng hiện đang được quan tâm và sử dụng ở các khu vực ven đô mới xây dựng, do hệ thống này chỉ thu gom nước thải vào mạng lưới ống cống kín, nên không gây ô nhiễm mùi Hệ thống thoát nước riêng chỉ đấu nối với các hộ gia đình nên rác thải và nước mưa không thể chảy vào mạng lưới Việt Nam có hai hệ thống thoát nước riêng đang hoạt động ở thành phố Đà Lạt và Buôn Ma Thuột, bắt đầu vận hành trong năm 2006 Một hệ thống thoát nước riêng quy mô nhỏ hơn ở Châu Đốc thuộc đồng bằng sông Cửu Long hoạt động năm 2011 [12]

Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống kín hoàn toàn bao gồm các đường ống kích thước khác nhau được lắp đặt có độ dốc để đảm bảo nước tự chảy và hạn chế lắng bùn cặn Hệ thống này có thể hoạt động tốt ngay cả khi có chất rắn trong nước đầu vào, cho phép hộ gia đình xả nước thải vào mà không cần xử lý trước Do vậy,

hộ gia đình đấu nối vào hệ thống này không cần xây dựng bể tự hoại Đây là thuận lợi lớn cho các hộ gia đình vì họ không phải quản lý bùn thải nhà vệ sinh và xử lý các vấn đề bơm hút, thông tắc và tràn ứ bể tự hoại Toàn bộ chất bẩn trong nước thải hộ gia đình được vận chuyển đến nhà máy XLNT tập trung

Khi dân số đô thị tăng, lượng nước thải phát sinh tác động đến nguồn tiếp nhận nước và làm nảy sinh nhu cầu thu gom và XLNT để xả thải an toàn hơn Việc quy hoạch và thiết kế nhà máy XLNT đầu tiên ở Việt Nam bắt đầu được thực hiện khoảng năm 2000 và đến cuối năm 2012, Việt Nam có tổng cộng 17 nhà máy XLNT đô thị tập trung, khá ít so với con số trên 87 triệu dân trên cả nước Trong số

đó, 12 nhà máy được xây dựng ở 3 thành phố là Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng,

5 nhà máy còn lại nằm rải rác ở các đô thị cấp tỉnh Ngoài ra hiện nay cả nước có trên 30 dự án XLNT đô thị trong quá trình thiết kế hoặc xây dựng Quá trình triển khai đến nay còn chậm do một số nguyên nhân khác nhau như chính quyền chưa nhiệt tình, chưa ra quyết định kịp thời khiến công tác thiết kế và thi công bị chậm…13 trong số 17 nhà máy tiếp nhận nước thải từ hệ thống thoát nước chung, chỉ có 4 nhà máy tiếp nhận nước từ hệ thống thoát nước tách riêng hoàn toàn nước thải khỏi nước mưa (Đà Lạt, Buôn Ma Thuột, Cảnh Đồi và Nam Viên – hai hệ thống sau đều ở Phú Mỹ Hưng) Tác động của hai hệ thống thu gom nước thải này

sẽ được trình bày trong phần sau của báo cáo Công suất thiết kế của các nhà máy khác nhau, từ 3.500 m3/ngày đêm (Bãi Cháy) đến 200.000 m3/ngày đêm (Yên Sở,

Hà Nội) [12]

Hiện nay các công nghệ XLNT ở Việt Nam chủ yếu là các biến thể khác nhau của công nghệ xử lý thứ cấp với bùn hoạt tính, như công nghệ bùn hoạt tính truyền thống (CAS), kỵ khí – thiếu khí – hiếu khí (AAO), mương oxi hóa (OD) và xử lý sinh học theo mẻ (SBR) Công nghệ xử lý bùn hoạt tính được áp dụng phổ biến trong các nhà máy do JICA tài trợ như Kim Liên, Trúc Bạch, Băc Thăng Long (ở

Hà Nội) và Bình Hưng (ở thành phố Hồ Chí Minh) 10 trong số 17 nhà máy XLNT

đô thị hiện đang áp dụng các hình thức khác nhau của công nghệ xử lý bùn hoạt tính 7 nhà máy còn lại áp dụng các công nghệ xử lý đơn giản hơn, như hệ thống hồ

kỵ khí phủ bạt (Đà Nẵng), chuỗi HSH (Buôn Ma Thuột), bể sục khí/hồ hoàn thiện (Bình Hưng Hòa – Hồ Chí Minh) và hệ thống bể lắng hai vỏ/lọc sinh học nhỏ giọt (Đà Lạt) [12] Nhìn chung khi vận hành, các công nghệ đơn giản này có chi phí điện năng, hóa chất, đào tạo và thay thế thiết bị thấp hơn so với các hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính nói trên

1.3 Hiện trạng thu gom và XLNT sinh hoạt tại các đô thị và khu dân cƣ tỉnh Thái Nguyên

Theo kết quả điều tra hiện trạng thoát nước và XLNT vùng Lưu vực sông Cầu

năm 2013 thể hiện trong bản “Quy hoạch hệ thống thoát nước và XLNT khu vực

dân cư, khu công nghiệp thuộc lưu vực sông Cầu đến năm 2030”, trên địa bàn tỉnh

Thái Nguyên, chỉ có Thành phố Thái Nguyên có đơn vị quản lý vận hành hệ thống thoát nước và vệ sinh môi trường, đó là Công ty thoát nước và phát triển Hạ tầng

Đô thị Thái Nguyên và Công ty cổ phần môi trường và công trình đô thị Thái Nguyên, có nhiệm vụ quản lý vận hành các hệ thống cống thoát nước mưa, hệ thống thu gom nước thải trên toàn phạm vi Thành phố Thái Nguyên và quản lý toàn bộ hệ thống thoát nước trên toàn tỉnh Tại các đô thị khác, hiện chưa có đơn vị - tổ chức nào làm nhiệm vụ quản lý vận hành hệ thống thoát nước Hiện trạng hệ thống thu gom, thoát nước và XLNT của các đô thị trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có đặc điểm chung như sau:

+ Hầu hết các tuyến cống đều chưa đạt tiêu chuẩn để thoát nước thải bởi đường cống có độ dốc rất nhỏ, nên về mùa khô lưu lượng nhỏ gây ra hiện tượng lắng cặn trong các tuyến cống và trong các hố ga

+ Mạng lưới cống thoát nước đã được xây dựng từ khá lâu và chỉ tập trung tại những khu dân cư cũ Kích thước của các cửa thu nước mưa còn quá nhỏ, khoảng cách giữa các cửa thu nước mưa lớn, nên khi mưa to không thoát nước kịp thời gây tình trạng ngập úng

+ Hệ thống thoát nước của hầu hết các đô thị trên địa bàn tỉnh là hệ thống thoát nước chung, thoát nước trực tiếp ra sông, suối, ao, hồ Về nguyên tắc, việc xả nước thải sinh hoạt chưa được xử lý như vậy là không được phép Mặt khác, về mùa khô lưu lượng của sông, hồ giảm khá nhiều, làm giảm mức độ pha loãng nước thải, tạo mùi hôi thối nên đã gây ra ô nhiễm môi trường

+ Các khu vực chưa có hệ thống thoát nước, nước chảy tràn trên mặt đất hoặc

tự thấm ngấm gây ra hiện tượng ô nhiễm môi trường đất và ô nhiễm nước ngầm + Công tác duy trì bảo dưỡng đầy đủ, đúng mực, cho nên đến nay mạng lưới cống thoát nước đã bị xuống cấp ở nhiều nơi Nhiều đoạn cống, miệng xả công trình

xây dựng lấn chiếm, không lấy miệng xả.Một số đã bị vỡ, bị vùi lấp không làm việc được

+ Do kinh phí đầu tư bị hạn chế nên việc xây dựng những tuyến thoát nước mới trong thời gian gần đây chưa tạo được những công trình có tính hệ thống, mà chỉ là giải pháp tình thế giải quyết tình trạng ngập úng giao thông khu vực Việc sửa chữa, cải tạo và đầu tư vẫn mang tính cục bộ, chưa có sự tính toán tổng thể, đồng

bộ

Hiện nay tại Thành phố Thái Nguyên hiện đang triển khai 2 dự án về xây dựng

và cải tạo hệ thống thoát nước và XLNT sinh hoạt cho thành phố

- Dự án thứ nhất là: “Dự án hệ thống thoát nước và XLNT Thành phố Thái

Nguyên” do Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Thoát nước và Phát triển

hạ tầng đô thị Thái Nguyên làm chủ đầu tư, được Ủy ban Nhân dân tỉnh phê duyệt năm 2000 Tổng vốn đầu tư gần 1.000 tỷ đồng gồm vốn vay ODA của Chính phủ Pháp và vốn đối ứng nhà nước Dự án gồm 3 gói hạng mục chính là xây dựng nhà máy XLNT, xây dựng và hoàn chỉnh một phần hệ thống thoát nước mưa tại khu vực trung tâm phía Bắc Thành phố Thái Nguyên, xây dựng mới hệ thống thu gom nước thải từ các hộ dân Theo kế hoạch dự án sẽ hoàn thành và đưa vào sử dụng trong năm 2015 Tuy nhiên, hầu hết các hạng mục công trình thuộc Dự án đều chậm so với tiến độ đề ra và đến nay vẫn chưa hoàn thành [8]

- Dự án thứ 2 là, “Dự án hệ thống thoát nước và XLNT khu trung tâm phía

Nam thành phố Thái Nguyên” được ký kết giữa nhà thầu Sodraep (Vương quốc Bỉ)

với Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên thoát nước và phát triển hạ tầng

đô thị Thái Nguyên vào tháng 12/2015, tổng mức đầu tư là 439 tỷ đồng Dự án thực

hiện trong 5 năm Mục tiêu của dự án là tận dụng, cải tạo, sửa chữa nâng cấp và xây mới các tuyến cống thoát, trạm bơm tiêu thoát nước mưa, các tuyến cống bao, tuyến thu gom nước thải từ khu dân cư dẫn về trạm XLNT nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường dân sinh, bảo vệ chất lượng nước ngầm và nước mặt không bị ô nhiễm, ngập úng do mưa kéo dài; xây dựng trạm XLNT nhằm XLNT đạt tiêu chuẩn cho phép khi xả ra sông, suối; kết hợp với dự án hệ thống thoát nước và XLNT khu vực phía Bắc cơ bản giải quyết triệt để nước thải của toàn bộ khu vực dân cư ở trung tâm

thành phố Thái Nguyên, giảm thiểu ô nhiễm, đáp ứng nhu cầu cho 85% dân cư của thành phố đến năm 2020 [5]

Ngoài ra, tại thành phố Sông Công 12/2013 được sự hỗ trợ của Trung tâm Tư vấn và Công nghệ Môi trường thuộc Tổng Cục Môi trường đã hoàn thành việc xây dựng và đưa vào vận hành một hệ thống XLNT sinh hoạt đặt tại phường Bách

Quang Hệ thống XLNT này nằm trong khuân khổ Dự án: “Khắc phục ô nhiễm, cải

tạo cảnh quan môi trường lưu vực sông Cầu bằng việc XLNT sinh hoạt thí điểm theo công nghệ lọc kỵ khí kết hợp bãi lọc ngầm trồng cây” Hệ thống được thiết kế

với công suất 750 m3/ngày đêm và xử lý toàn bộ nước thải sinh hoạt của các khu dân cư của phường Bách Quang bằng công nghệ BLTC và HSH [14] Tuy nhiên do

hệ thống thu gom nước thải chưa hoàn thiện nên hiện nay hệ thống mới chỉ tiếp nhận nước thải sinh hoạt từ hai tổ dân phố Bình Minh và La Đình của phường, với tổng số dân hiện tại là 324 người với lưu lượng nước thải phát sinh khoảng 31,1

m3/ngày đêm, nên không đủ nước thải để vận hành liên tục Vì vậy, hệ thống chỉ hoạt động cầm chừng Mặc dù vậy, theo phản ánh của dân cư địa phương thì hệ thống này từ khi hoạt động đến nay đã góp phần XLNT sinh hoạt của khu dân cư xung quanh và không gây ảnh hưởng gì về vấn đề vệ sinh khu vực và còn góp phần tạo cảnh quan sinh thái môi trường khu vực

Như vậy, hệ thống thu gom thoát nước và XLNT của các khu đô thị và khu dân cư tỉnh Thái Nguyên hiện nay nhìn chung chưa đáp ứng được nhu cầu trước mắt cũng như lâu dài, cần được cải tạo, sửa chữa, xây dựng mới trên cơ sở định hướng tổng thể có tính toán một cách khoa học và toàn diện

1.4 Tổng quan về ứng dụng công nghệ HSH trong XLNT trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Khái niệm về HSH

HSH là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn Khi nước thải được dẫn vào hồ sẽ diễn ra quá trình chuyển hoá các chất bẩn chủ yếu nhờ các loại vi khuẩn và tảo sống trong hồ Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làm sạch trong các sông hồ tự nhiên [6]

HSH được chia thành 3 loại: HSH kị khí, HSH tùy tiện và HSH xử lý triệt để/hồ hiếu khí Hồ kị khí và hồ tùy tiện có vai trò trong việc xử lý BOD và hồ hiếu khí có vai trò xử lý các loại vi khuẩn gây bệnh Quá trình xử lý BOD vẫn tiếp tục diễn ra trong hồ xử lý triệt để và quá trình xử lý vi khuẩn gây bệnh và các chất dinh dưỡng vẫn có trong các hồ kị khí và hồ tùy tiện HSH kị khí có ưu điểm chính là xử

lí được nước thải ô nhiễm hữu cơ nặng có hàm lượng chất lơ lửng cao Trong hồ không có oxi hòa tan và không chứa hoặc chứa một lượng nhỏ vi tảo Ba loại hồ này thường được bố trí thành các chuỗi hồ song song hoặc nối tiếp theo cách có một hồ tùy tiện bậc một sẽ kế tiếp một hoặc một số hồ xử lí triệt để hoặc một hồ kỵ khí tiếp theo là hồ tùy tiện bậc hai và một hay nhiều hồ xử lí triệt để Mỗi loại chuỗi hồ đều

có những ưu điểm khác nhau phụ thuộc vào chức năng cũng như yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra HSH thường được ứng dụng để XLNT đô thị và các khu dân cư đạt hiệu quả xử lý cao các chất hữu cơ, N, P, vi sinh vật gây bệnh [6]

1.4.2 Cơ chế xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bằng HSH

Cơ chế chung quá trình XLNT bằng HSH được thể hiện trong Hình 1.1 dưới đây

* Cơ chế xử lý chất hữu cơ

Khi nước thải vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng được lắng xuống đáy Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và oxi hóa mà sản phẩm tạo ra là sinh khối, CO2, các muối nitrat, nitrit Sự phân hủy chất hữu cơ được thực hiện nhờ sinh vật chủ yếu là vi khuẩn, một phần nhỏ nhờ Protozoa Vi khuẩn sẽ tạo thành CO2 và nước trong điều kiện hiếu khí, tạo axit hữu

cơ trong điều kiện yếm khí Khí CO2 và các hợp chất nitơ, photpho được rong tảo

sử dụng trong quá trình quang hợp Trong giai đoạn này sẽ giải phóng oxi cung cấp cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn

Trong HSH, các quá trình lên men kỵ khí và oxi hóa hiếu khí như sau:

- Lên men kị khí gồm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn thứ nhất: là sự thối rữa chất hữu cơ Tại đây vi khuẩn sẽ thực hiện lên men để tạo thành sinh khối mới và hình thành sản phẩm trung gian khác là axit hữu cơ:

+ Giai đoạn thứ hai: phân hủy các chất hữu cơ hình thành từ giai đoạn một nhờ các loại vi khuẩn sinh metan thành khí metan và các sản phẩm đơn giản khác:

-Quá trình oxi hóa hiếu khí có thể biểu diễn bằng các quá trình đơn giản như sau:

Một lượng lớn oxi được cung cấp nhờ quá trình quang hợp của tảo:

Theo chiều chuyển động nước thải, HSH thường được chia thành 3 vùng khác nhau:

Chất hữu cơ Vi khuẩn Tế bào vi khuẩn mới + Hỗn hợp axit hữu cơ

- Vùng Polyxaprobe (P): Tại đây diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, lên men cặn lắng, lượng oxi tiêu thụ lớn và là tiền đề cho chế độ oxi vùng sau ổn định

-Vùng –mezoxaprobe (-m): tại đây phân hủy mạnh các chất hữu cơ, các hợp chất nitơ tồn tại dạng amon Hàm lượng oxi hòa tan thấp Vi khuẩn tùy tiện phát triển mạnh Ngoài ra trong vùng này còn có nấm, trùng cỏ, tảo

-Vùng –mezoxaprobe (-m): Đây là vùng ổn định với hàm lượng BOD không cao Hàm lượng NO3-, PO43- lớn là nguyên nhân tạo nên sự phú dưỡng Trong vùng này xuất hiện nhiều tảo lục đơn bào, các động vật nguyên sinh và trùng

cỏ khác

* Cơ chế xử lý các chất dinh dưỡng

Các hợp chất nitơ hữu cơ được khoáng hóa thành amoni trong HSH kị khí hoặc trong bùn cặn của HSH tùy tiện Quá trình xử lý amoni chủ yếu diễn ra trong HSH triệt để.Quá trình này diễn ra ở mùa hè mạnh hơn mùa đông

Có 3 cơ chế xử lý amoni trong hồ là: bay hơi amoniac, nitrat hóa do các vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter, sau đó là quá trình khử nitrat và tổng hợp nitơ trong sinh khối tảo Cơ chế chính xử lý amoni là sự bay hơi Quá trình khoáng hóa tốt trong HSH kị khí đã chuyển nitơ hữu cơ thành amoni Sau đó, trong HSH tùy tiện khi độ pH cao, amoniac hình thành và bay khỏi nước Xử lý amoni theo quá trình nitrat hóa và khử nitrat xảy ra chậm

Hệ thống HSH có thể loại bỏ được 80% nitơ hoặc hơn Quá trình này chịu sự tác động của pH, nhiệt độ, thời gian lưu nước trung bình Tổng nitơ được tiêu thụ trong chuỗi hồ (Reed, 1985) là:

Trong đó: Ne: tổng nitơ rong nươc thải dòng ra cuối cùng, mg/l

Ni: tổng nitơ trong nước thải dòng vào, mg/l k: hằng số tốc đô tiêu thụ tổng nitơbậc 1, lấy bằng 0,0064 ngày-1

: thời gian lưu nước trung bình trong chuỗi hồ, ngày T: nhiệt độ, 0C

Photpho được loại bỏ khỏi nước trong hồ ổn định bằng cách hấp thụ vào sinh khối của tảo, hô hấp và lắng đọng

Trong điều kiện yếm khí, vi sinh vật hấp thụ chất hữu cơ, phân hủy photphat trùng ngưng trong tế bào và thải ra môi trường dưới dạng photphat đơn:

2C2H4O2 + (HPO3) + H2O  (C2H4O2)2 + PO43- + 3H+

(C2H4O2)2 là chất hữu cơ tích lũy trong cơ thể vi sinh vật được hấp thụ từ ngoài vào Lượng photpho được tách ra từ vi sinh vật theo tỷ lệ là 0,5 mol P/mol axit axetic

* Cơ chế diệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán

- Diệt vi khuẩn gây bệnh

Các yếu tố chính tác động đến quá trình diệt khuẩn gây bệnh trong hồ là cường

độ ánh sáng, nhiệt độ, pH và thời gian lưu nước Mức độ diệt khuẩn feacal tăng lên trong điều kiện nhiệt độ cao, pH lớn (phần lớn vi khuẩn bị chết nhanh khi pH>9), thời gian lưu nước lâu và cường độ bức xạ ánh sáng lớn (Mara và những người khác, 1992)

Giá trị pH cao trong nước hồ do quá trình quang hợp của tảo diễn ra mạnh, sự tiêu thụ CO2 nhanh hơn so với sự hình thành từ quá trình hồ hấp của vi khuẩn Kết quả là các ion carbonat và bicarbonat được phân ly theo các phản ứng:

2HCO3- CO32- + H2O + CO2

CO32- + H2O  2OH- + CO2

Sự cố định CO2 của tảo và tích lũy ion OH- trong nước thường làm cho pH tăng lên đến 9 Trong HSH, vi khuẩn faecal chết rất nhanh khi pH >9 [Pearso và cs, 1987]

Mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý vi khuẩn feacal gây bệnh Nó giữ ấm cho hồ và cung cấp đẩy đủ năng lượng để thực hiện quá trình quang hợp của

tảo, tạo điều kiện tăng pH và hình thành oxi với nồng độ lớn cần thiết thúc đẩy tăng cường bù đắp cho sự oxi hóa quang hóa Quá trình lắng đọng bùn cặn kéo theo các động vật nguyên sinh và trứng giun sán xuống đáy Với thời gian lưu nước lại trong

hồ trên 11 ngày hầu như không có các loài động vật phù du gây bệnh và trứng giun sán trong nước thải đầu ra

Trong HSH, các loại tảo và vi khuẩn dị dưỡng, phân hủy hiếu khí chất hữu cơ đóng vai trò đối thủ của các loài vi khuẩn gây bệnh Ngoài ra thời gian lưu nước lớn (>5 ngày đêm), phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh còn sẽ bị tiêu diệt bởi các tia cực tím của ánh sáng mặt trời Theo Marais, 1974, số lượng vi khuẩn còn lại trong HSH sau thời gian lưu nước T ngày được biểu diễn theo phản ứng bậc một bằng biểu thức sau:

+ Đối với hồ xử lí triệt để:

m T

i e

K

B B





1(

Trong đó: Be: tổng số coliform trong 100 ml nước thải dòng ra (FC/100 ml)

Bi: tổng số coliform trong 100 ml nước thải dòng vào (FC/100 ml)

KT: hằng số tốc độ diệt khuẩn bậc 1 ở T0C, ngày-1 Ở điều kiện nước hồ

200C KT bằng 2 ngày-1 đối với Feacal Coliform và 0,8 ngày-1 đối với Salmohella

m: thời gian lưu nước trong hồ xử lý sinh học triệt để, ngày

+ Đối với chuỗi HSH kị khí, HSH tùy tiện và HSH triệt để, công thức trên có dạng:

)1

) (

1)(

1)(

1)(

1

i e

K K

K K

K

B B

T

K

Be lấy bằng giá trị quy định cho dòng ra Bi có thể dược đo từ nước thải nếu có mặt colifor và Bi đạt khoảng 1x108 trong 100 ml

- Tiêu diệt trứng giun sán:

Trứng giun sán thường được loại bỏ như quá trình lắng đọng trong HSH kị khí

và HSH tùy tiện sơ cấp Khả năng tiêu diệt mầm bệnh cho thấy mối quan hệ định lượng sau (Ayres và những người khác, 1992):

R=100[1-0,14exp(-0,38)]

Trong đó: R: phần trăm trứng giun sán bị tiêu diệt (%)

: Thời gian lưu nước (ngày)

1.4.3 Ƣu điểm, nhƣợc điểm của HSH

* Ưu điểm:

Sử dụng HSH trong XLNT có nhiều ưu điểm như: [18]

+ Dễ xây dựng: Đào đất là công việc chủ yếu, tiếp theo là hoàn thiện hố đào,

xây dựng cống dẫn nước thải vào và ra khỏi hồ, kè bờ bảo vệ hồ và nếu cần thiết thì lót chống thấm hồ Ngoài ra cũng có thể tận dụng các ao hồ tự nhiên phù hợp để làm HSH

+ Chi phí thấp: Do cấu tạo đơn giản, hồ là loại công trình rẻ nhất so với các

công trình XLNT khác Hồ không cần có các thiết bị cơ điện đắt tiền và không sử dụng nhiều điện năng; không yêu cầu nhân lực có trình độ cao trong vận hành, duy

tu các hồ.Giá đất và yêu cầu sử dụng đất có thể là yếu tố trở ngại chính đối với kỹ thuật HSH XLNT

+ Tính đệm: HSH có thể chịu được hàm lượng kim loại nặng cao (đến khoảng

30mg/l) Hồ còn có thể tự điều tiết được các hiện tượng sốc hữu cơ hoặc tải thủy lực không ổn định của dòng nươc thải đầu vào

+ Hiệu quả cao: Các hệ thống hồ được thiết kế đúng có thể đạt hiệu suất xử lý

theo BOD trên 90%, theo nitơ từ 70-90% Đặc biệt HSH có khả năng xử lý các loại sinh vật gây bệnh cao mà không cần sử dụng các biện pháp xử lý bậc ba khác như

clo hóa, ozon hóa, UV Thực tế, HSH được thiết kế đúng có thể diệt được 105 số vi khuẩn gây bệnh và có thể đáp ứng được các quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đối với chất lượng nước tưới cây

* Nhƣợc điểm:

Tuy nhiên HSH cũng có một số nhược điểm cụ thể như: [18]

+ Hiệu quả xử lý chất lơ lửng thấp: Hiệu quả xử lý chất lơ lửng của HSH

thấp hơn các công trình XLNT khác do sự xuất hiện của tảo trong dòng nước thải ra khỏi hồ Hàm lượng các chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi hồ cao hơn so với các công trình xử lý thứ cấp truyền thống

+ Tốn diện tích đất xây dựng: Thời gian lưu thủy lực lâu đi đôi với diện tích

hồ lớn để XLNT là yếu tố hạn chế đối với quá trình này do yêu cầu diện tích và chi phí đất sử dụng cao

+ Xuất hiện mùi: Sự xuất hiện mùi là một trong những nhược điểm chính của

hồ kỵ khí do sự hình thành các khí H2S, NH3 trong quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra

1.4.4 Ứng dụng công nghệ HSH trong XLNT sinh hoạt trên thế giới và Việt Nam

* Trên thế giới

HSH đã được ứng dụng trong XLNT từ đầu thế kỷ XX Công trình đầu tiên trên thế giới ứng dụng công nghệ HSH trong XLNT được xây dựng vào năm 1901, tại thành phố San Antonio, Tex, Mỹ với diện tích 275 ha với chiều sâu trung bình khoảng 1,4m Cho đến nay công trình này vẫn đang được sử dụng và được biết đến

là Hồ Mitchen Sau đó các thành phố khác như Texas, California, North Dakota và nhiều nơi khác ở Mỹ đã sử dụng hồ như là một phương tiện cho XLNT (Caldwell, 1946) Trong suốt những năm từ 1940 đến 1950 các nghiên cứu về các thông số thiết kế hệ thống HSH đã được thực hiện Sau năm 1950, những dữ liệu nghiên cứu

có ý nghĩa bắt đầu xuất hiện trong các tài liệu Cho đến năm 1960 đã có khoảng trên

100 hồ được xây dựng ở Bắc Dakota và khoảng 300 hệ thống hồ ở Texas, hầu hết là

xử lý bậc hai Đến năm 1962, đã có 1674 HSH được sử dụng ở Mỹ cho XLNT đô

thị (Porges & Mackenthun 1963) và các hồ cho XLNT công nghiệp và nước thải nông nghiệp với con số tương đương như vậy (Porges, 1963) Những kinh nghiệm thành công đã được công bố ở Australia (Parker, 1962); NewZealand (Collom, 1965); Israel (Wachs et al., 1961; Watson, 1962); Brazil (Azevedo-Netto, 1967); Nam Phi (Shaw, 1962; Stander & Meiring, 1962; Nam Phi, Viện nghiên cứu quốc tế

về nước, 1965); Ấn Độ (1964) và Canada (1968).Ngày nay HSH đã trở thành công

trình XLNT được ứng dụng rộng rãi trên thế giới [22]

* Tại Việt Nam

Cho đến năm 1985, tại Việt Nam mới có một số công trình nghiên cứu XLNT bằng HSH của Trần Hiếu Nhuệ và Trần Đức Hạ đề xuất công nghệ XLNT đô thị để bảo vệ một số nguồn nước Hà Nội và vùng phụ cận theo mô hình keo tụ - lắng và HSH [8] Gần đây đã có một số hệ thống XLNT đô thị ứng dụng công nghệ HSH trong XLNT, điển hình các nhà máy XLNT như: [12]

- Nhà máy XLNT đô thị ở Buôn Ma Thuột là một hệ thống chuỗi HSH gồm hồ

kỵ khí, hồ tùy tiện, hồ hoàn thiện với công suất thiết kế 8.125 m3/ngày đêm được xây dựng từ năm 2006

-Nhà máy XLNT đô thị ở Bình Hưng Hòa- TP Hồ Chí Minh với hệ thống XLNT gồm Hồ hiếu khí và Hồ hoàn thiện với công suất thiết kế 30.000 m3/ngày đêm được xây dựng từ năm 2008

- Nhà máy XLNT đô thị Đà Lạt ở TP Đà Lạt với Hệ thống XLNT gồm bể lắng hai vỏ – bể lọc sinh học nhỏ giọt và hồ hoàn thiện với công suất thiết kế 7.400

m3/ngày đêm được xây dựng từ năm 2006

- Tại Đà Nẵng có 4 nhà máy XLNT đô thị bằng hồ kỵ khí có phủ bạt tại như Nhà máy XLNT Sơn Trà, Hòa Cường, Phú Lộc, Ngũ Hành Sơn với công suất thiết

kế 15.900; 36.418; 36.430 và 11.629 m3/ngày đêm tương ứng được xây dựng từ năm 2006

Ngoài ra còn có một số dự án đang thực hiện như hệ thống chuỗi HSH ở Thanh Hóa, hồ sục khí và BLTC ở Quảng Bình, hồ sục khí ở Châu Đốc, An Giang [12]

Năm 2003, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã triển khai nghiên cứu mô hình kết hợp bể xử lý yếm khí vách ngăn-ABR với HSH để XLNT khu dân cư vùng nông thôn tại Tân Hòa-quốc Oai-Hà Nội năm 2003; Năm 2006-2007 Viện đã nghiên cứu mô hình kết hợp ABR và hồ tùy tiện kết hợp thực vật để XLNT sinh hoạt và giết mổ cho khu dân cư tại thị trấn Lim – Tiên Du – Bắc Ninh, công suất 30

m3/ngày đêm Nước thải sau xử lý có các thông số như sau: Vào mùa mưa: COD: 97,55 mg/l; BOD5: 32,5 mg/l; SS = 85,2 mg/l; TN= 0,85 mg/l; Coliform = 17000 MPN/100 ml và vào mùa khô: COD: 100 mg/l; BOD5: 40,23 mg/l; SS = 92,7 mg/l; TN= 0,92 mg/l; Coliform = 130000 MPN/100 ml [16]

Như vậy, việc ứng dụng HSH trong XLNT ở Việt Nam còn rất hạn chế mặc

dù đây là một công trình xử lý hoạt động trong điều kiện tự nhiên phù hợp với các nước có khí hậu nóng ẩm và có chi phí xây dựng - vận hành thấp hơn nhiều so với các công nghệ XLNT khác đang áp dụng trong XLNT đô thị tại Việt Nam như công nghệ sử dụng bể aeroten, bể SBR, mương ôxi hóa

1.5 Tổng quan về ứng dụng công nghệ BLTC trong XLNT trên thế giới

tính kỹ thuật và là đất ngập nước nhân tạo (Hamma and Bastian, 1989a) [26]

1.5.2 Cơ chế xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bằng BLTC

* Cơ chế loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (BOD)

Trong các bãi lọc, phân hủy sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học (BOD)

có trong nước thải BOD còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng Cả bãi lọc ngầm trồng cây và BLTC ngập nước về cơ bản hoạt động như

bể lọc sinh học Tuy nhiên đối với BLTC ngập nước, vai trò của các vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước của bãi lọc đối với việc loại bỏa BOD cũng rất quan trọng Cơ chế loại bỏ BOD trong các màng vi sinh vật bao bọc xung quanh lớp vật liệu lọc tương tự như trong bể lọc sinh học nhỏ giọt Phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những vùng vật liệu lọc xung quanh nhờ quá trình khuếch tán Vai trò của thực vật trong bãi lọc là cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy sinh học hiếu khí cư trú, vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học hiếu khí trong lớp vật liệu và bộ rễ [1]

* Cơ chế loại bỏ Nitơ

Nitơ được loại bỏ trong bãi lọc nhờ 3 cơ chế chủ yếu sau: nitrat hóa/khử nitrat;

sự bay hơi của amoniac (NH3) và sự hấp thụ của thực vật Trong các bãi lọc, sự chuyển hóa của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hóa và khử của đất, bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất và phần ngập nước của thực vật có thân nhô lên mặt nước Nitơ hữu

cơ bị khoáng hóa thành NH4+ trong cả hai lớp đất oxy hóa và khử Lớp oxy hóa và phần ngập của thực vật là những nơi chủ yếu xảy ra quá trình nitrat hóa, tại đây

NH4+ chuyển hóa thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas và cuối cùng thành NO3bởi vi khuẩn Nitrobacter Ở môi trường pH cao hơn, một số NH4+ chuyển sang dạng

-NH3 và bay hơi vào không khí Nitrat trong vùng khử sẽ bị hụt đi nhờ quá trình khử nitrat, lọc hay do thực vật hấp thụ Tuy nhiên nitrat lại được cấp vào từ vùng oxy hóa nhờ hiện tượng khuếch tán Đối với bề mặt chung giữa đất và rễ, oxy từ khí quyển khuếch tán vào vùng rễ qua lá, thân, gốc, rễ của các cây trồng trong bãi lọc

và tạo nên một lớp giàu oxy tương tự như lớp bề mặt chung giữa đất và nước Quá

trình nitrat hóa diễn ra ở vùng dễ hiếu khí, tại đây NH4+ bị oxy hóa thành NO3- Phần NO3- không bị cây trồng hấp thụ sẽ khuếch tán vào vùng thiếu khí và bị khử thành N2 và N2O do quá trình khử nitrat Lượng amoni trong vùng rễ được bổ sung nhờ nguồn NH4+ từ vùng thiếu khí khuếch tán vào [1]

* Cơ chế loại bỏ Photpho

Cơ chế loại bỏ photpho trong bãi lọc gồm có sự hấp thụ của thực vật, các quá trình đồng hóa của vi khuẩn, sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc (chủ yếu lên đất sét) và các chất hữu cơ, kết tủa và lắng cùng các ion Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+ Khi thời gian lưu nước dài và đát sử dụng có cấu trúc mịn thì các quá trình loại bỏ photpho chủ yếu là sự hấp phụ và kết tủa do diều kiện này tạo cơ hội tốt cho quá trình hấp phụ photpho và các phản ứng trong đất xảy ra (Reed và Brown, 1992; Reed và nnk, 1998) Vai trò của thực vật trong việc loại bỏ photpho vẫn còn là vấn đề tranh cãi

Dù sao đây cũng là cơ chế duy nhất đưa hẳn photpho ra khỏi hệ thống bãi lọc.Các quá trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đưa photpho vào đất hay vật liệu lọc Khi lượng photpho trong lớp vật liệu vượt quá khả năng chứa thì phần vạt liệu hay lớp trầm tích đó phải được nạo vét và xả bỏ [1]

* Cơ chế loại bỏ vi khuẩn và vi rút

Cơ chế loại bỏ vi khuẩn, vi rút trong các BLTC về bản chất cũng giống như quá trình loại bỏ các vi sinh vật này trong HSH Vi khuẩn và vi rút có trong nước thải được loại bỏ nhờ các cơ chế sau: Các quá trình vật lý như dính kết và lắng, lọc, hấp phụ; Bị tiêu diệt do điều kiện môi trường không thuận lợi trong một thời gian dài như điều kiện pH, nhiệt độ, bức xạ mặt trời, thiếu dinh dưỡng do các sinh vật khác ăn [1]

+ Cơ chế loại bỏ các chất rắn

Các chất rắn lắng được được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì hệ thống BLTC có thời gian lưu nước dài Chất rắn không lắng được, chất keo có thể được loại bỏ thông qua các cơ chế lọc (nếu sử dụng cát lọc), lắng và phân hủy sinh học (do sự phát triển của vi khuẩn), hút bám, hấp phụ lên các chất rắn khác (thực vật, đất, cát, lớp sỏi nền ) nhờ lực hấp dẫn Van der Waals, chuyển động Brown