Nước thải sinh hoạt là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Mô hình xử lý phân tán theo cụm dân cư được thử nghiệm nhằm khắc phục tình trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tại Bến Tre. Dữ liệu khảo sát thực địa kênh rạch ghi nhận BOD5, TSS, COD và vi sinh vật Coliform cùng E. coli vượt chuẩn. Hệ thống phân tán giúp làm sạch nguồn thải hữu cơ với chi phí thấp. Đây là tiền đề nhân rộng mạng lưới xử lý nước thải sinh hoạt tại các vùng khó kết nối thoát nước tập trung.

Ảnh hưởng của nồng độ pha loãng đến khả năng xử lý nước thải sinh hoạt được phân tích trên vi tảo Chlorella vulgaris. Trong thử nghiệm nước thải 100%, vi tảo sinh khối đạt 0,134 g/L và ghi nhận độ khử amoni 85,22%, tổng photpho 67,81%, photphat 74,10% cùng COD 87,10%. Chế độ sục khí 1,2 L/L/phút hỗ trợ quá trình đồng hóa chất ô nhiễm. Phát hiện này gợi ý hướng nuôi cấy vi tảo trực tiếp không qua pha loãng nước thải sinh hoạt.

Năng lực xử lý nước thải sinh hoạt của mương oxy hóa MOT được theo dõi thực tế tại Nhà máy Gia Sàng. Trong đợt quan trắc sáu tháng, hiệu suất xử lý hữu cơ đạt từ 83% đến 100%. Sau khi chỉnh thông số vận hành, tỷ lệ khử amoni tăng lên 90% đến 100%, đưa BOD, TSS và Coliform về đạt chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột B. Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát sục khí trong xử lý nước thải sinh hoạt.

Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng chất keo tụ ferric chloride được đánh giá qua phân tích hóa lý và phổ trở kháng. Tại nồng độ tối ưu 1000 mg/L, muối sắt giúp giảm mạnh hàm lượng TSS, COD và BOD, nhưng nồng độ cao hơn gây hiện tượng quá keo tụ. Mô hình mạch điện tương đương mô tả đúng cơ chế kết tụ hạt bông. Dữ liệu cung cấp thông số thực nghiệm để cải thiện quá trình keo tụ nước thải sinh hoạt.

Dấu chân ô nhiễm dược phẩm trong nước thải sinh hoạt được phân tích tại ba nhà máy ở Malaysia bằng kỹ thuật LC-TOF/MS. Trong khảo sát 13 hợp chất hoạt tính, kháng sinh ciprofloxacin hiện diện với nồng độ 965,89 ng/L ở dòng vào và 2285,90 ng/L ở dòng ra. Các tân dược venlafaxine và citalopram cũng tồn lưu ở mức cao đến 607,96 ng/L, gây rủi ro sinh thái. Công trình cảnh báo các công nghệ thông thường chưa thể xử lý triệt để nhóm dư lượng này trong nước thải sinh hoạt.

Khảo sát metan hòa tan trong bể phản ứng UASB xử lý nước thải sinh hoạt được tiến hành ở ba quy mô vận hành. Theo định luật Henry, độ quá bão hòa metan trong nước dao động từ 1,4 đến 1,7, làm thất thoát 36% đến 41% tổng khí sinh ra. Sự tiêu hao này làm giảm đáng kể khả năng thu hồi năng lượng kỵ khí. Kết quả gợi ý cần áp dụng thêm công nghệ tách metan hòa tan từ nước thải sinh hoạt.

Mô hình đồng phân hủy rác thực phẩm cùng nước thải sinh hoạt được thử nghiệm trong bể CSTR nhằm sinh biogas. Ở nhiệt độ ấm 35 °C với tỷ lệ 10:90, hệ thống đạt tiềm năng sinh metan cực đại 0,78 ml CH4/mg VS loại bỏ. Mức tải nạp 0,22 g VS/L/ngày giúp duy trì hiệu suất phân hủy và tạo khí ổn định. Tác giả đề xuất tỷ lệ phối trộn này để tối ưu hóa xử lý nước thải sinh hoạt phân tán.

Hiệu suất làm sạch nước thải sinh hoạt của đất ngập nước ngầm bằng xỉ than kết hợp cỏ voi Pennisetum purpureum được kiểm nghiệm. Vận hành mô hình dòng ngang HSSF và đứng VF ở mức 85 lít/ngày, nước sau xử lý đạt chuẩn loại A. Cấu hình dòng ngang có độ khử BOD5 đạt 95,3%, COD đạt 94,3% và tổng photpho đạt 73,5%. Kết quả gợi mở giải pháp tái chế xỉ than làm giá thể xử lý phân tán nguồn nước thải sinh hoạt.

Đánh giá công nghệ đồng phân hủy kỵ khí kết hợp lọc màng AnMBR được thực hiện trên hỗn hợp nước thải sinh hoạt và rác hữu cơ. So sánh hai mô hình pilot gồm CSTR-AnMBR và UASB-AnMBR ở thời gian lưu 24 đến 72 giờ cho thấy bể UASB-AnMBR có hiệu suất khử COD cao hơn từ 0,4% đến 5,4%. Khi tải nạp tăng tới 2,00 kgCOD/m3.ngày, quá trình sinh khí metan duy trì ổn định. Cấu hình này rất phù hợp để xử lý tập trung nguồn nước thải sinh hoạt.

Mô hình đệm sinh học kết hợp giá thể BioFringe và BioFix được ứng dụng để làm sạch nước thải sinh hoạt. Khảo sát trên hệ thống pilot thiếu khí - hiếu khí ở tải trọng 0,75 đến 1,0 kgCOD/m3.ngày ghi nhận độ giảm BOD 86,9%, COD 89,8%, chất rắn TSS 91%, amoni 70,7% và photpho 50%. Màng sinh học bám dính hỗ trợ chuyển hóa nitơ triệt để. Đây là phương án cải tạo tối ưu cho các công trình xử lý nước thải sinh hoạt.

Hệ thống đất ngập nước trồng bồn bồn và ngải hoa được thiết lập để xử lý nước thải sinh hoạt. Tại thời gian lưu 5 ngày, dòng thải đạt chuẩn đối với SS, BOD5, nitrat và photphat, trong đó amoni và Coliforms đạt mức QCVN 14:2008/BTNMT cột B. Rút ngắn thời gian lưu xuống 4 ngày khiến amoni vượt ngưỡng cho phép. Tác giả khuyến nghị tái sử dụng nước sau xử lý để tưới cây trồng nhằm giảm xả thải đạm.

Thiết kế tích hợp đất ngập nước dòng chảy đứng và pin vi sinh VSF-CW-MFC được thử nghiệm để khử amoni từ nước thải sinh hoạt. Dưới tải trọng 4,2 mg COD/h.L ở pH 7,0, mô hình đạt hiệu suất khử amoni 43,4% và COD 79%, đồng thời phát điện năng sinh học. Thực vật đóng vai trò hỗ trợ phản ứng oxy hóa. Nghiên cứu cung cấp giải pháp kép vừa làm sạch nước thải sinh hoạt vừa thu hồi năng lượng.

Quy trình vận hành bể SBR xử lý nước thải sinh hoạt được khảo sát qua thời gian cấp khí từ 2 đến 10 giờ. Ở chế độ sục khí 8 giờ, hệ thống đạt hiệu suất tối ưu với độ khử COD đạt 80,1%, BOD5 đạt 88,3%, TP đạt 65% và TN đạt 82,2%. Thời gian sục khí không làm thay đổi tỷ lệ MLVSS/MLSS. Mốc 8 giờ được gợi ý nhằm tiết kiệm năng lượng khi làm sạch nước thải sinh hoạt.

Khả năng làm sạch nước thải sinh hoạt của cây sậy Phragmites communis và chuối nước Canna Roma được khảo sát trong mô hình bãi lọc ngầm. Hai loài cây tăng trưởng tốt với tốc độ đạt 11,4 cm/tuần đối với sậy và 5,2 cm/tuần đối với chuối nước. Hiệu suất xử lý COD, BOD5, TSS, amoni và photphat đều vượt 73%, cùng tỷ lệ khử nitrat đạt từ 47,8% đến 56,1%. Kết quả mở ra triển vọng xử lý phân tán nguồn nước thải sinh hoạt bằng thực vật.

Mô hình đất ngập nước thẳng đứng VFCWs được ứng dụng để làm sạch nước thải sinh hoạt nhờ hai loài thực vật thủy sinh. Tại chế độ dòng chảy đứng, bèo dâu Azolla pinnata đạt tỷ lệ khử COD 87,6%, amoni 89,7% và photphat 89,7%. Loài cỏ thìa Echinodorus amazonicus cũng đạt hiệu suất khử photphat 90,0% và amoni 79,7%, đưa chất lượng nước đạt chuẩn xả thải. Kỹ thuật này thể hiện tính kinh tế cho các trạm xử lý nước thải sinh hoạt phân tán.

Khả năng đồng thời khử chất dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt và tổng hợp nhựa polyhydroxybutyrate được thử nghiệm trên bốn chủng vi tảo. Trong chu kỳ nuôi cấy 12 ngày, hai chủng vi tảo Scenedesmus sp. SCE và Chlorella sp. HB đạt năng suất sinh nhựa cao nhất là 2,5 và 3,3 mg/L/ngày. Tỷ lệ loại bỏ COD đạt 78,1%, tổng nitơ đạt 84,5% và tổng photpho đạt 70,0%. Kết quả cho thấy tiềm năng thu hồi tài nguyên từ quy trình sinh học xử lý nước thải sinh hoạt.

Đánh giá tiềm năng sản xuất nhựa sinh học polyhydroxybutyrate kết hợp khử ô nhiễm nước thải sinh hoạt được triển khai trên các chủng vi tảo bản địa. Qua khảo sát bốn chủng vi tảo nuôi trong nước thải thực tế, tỷ lệ tích lũy nhựa đạt 6,3% đến 13,0% khối lượng tế bào. Hiệu suất hấp thụ dinh dưỡng đạt 56,6% đến 84,5% đối với nitơ, 43,2% đến 70,0% đối với photpho và khử COD đến 78,1%. Quá trình gợi ý tính khả thi của xử lý nước thải sinh hoạt gắn liền sinh khối.

Ứng dụng thực vật thủy sinh trong bãi lọc dòng đứng VFCWs mang lại giải pháp sinh thái xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả. Khảo sát trên hai loài cây thủy sinh chỉ ra Azolla pinnata giúp giảm 87,6% COD, 89,7% amoni và 89,7% photphat. Song song đó, loài Echinodorus amazonicus đạt tỷ lệ khử photphat 90,0% và amoni 79,7%, đảm bảo nồng độ xả thải an toàn. Công trình mang lại phương án xử lý bền vững và kinh tế đối với nguồn nước thải sinh hoạt địa phương.

Tiềm năng kết hợp xử lý nước thải sinh hoạt với sinh tổng hợp sắc tố được khảo sát trên vi khuẩn lam Spirulina platensis. Trong thử nghiệm nuôi cấy 12 ngày có bổ sung glucose, hàm lượng phycocyanin đạt đỉnh 82,54 mg/L. Chủng sinh vật giúp loại bỏ 92% amoni, 81% photphat, 71% tổng photpho và 81% COD khỏi môi trường nước. Đây là hướng tiếp cận kinh tế tuần hoàn triển vọng nhằm tận thu tài nguyên từ nước thải sinh hoạt.

Đặc tính động học của quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp Anammox được đánh giá để khử amoni trong nước thải sinh hoạt. Dựa trên ba mô hình toán học gồm bậc một, bậc hai Grau và mô hình Stover-Kincannon, các thông số chuyển hóa sinh học then chốt đã được làm sáng tỏ. Mô hình phản ánh chính xác tốc độ loại bỏ amoni. Kết quả cung cấp cơ sở tin cậy để tối ưu hóa trạm xử lý nước thải sinh hoạt giàu amoni.