Chuyên đề xử lý ô nhiễm nước

I PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta đang ở trong giai đoạn mới phát triển, nền kinh tế thị trường đang làm động lực đẩy nhịp điệu kinh tế từng bước nhảy vọt, các ngành nông nghiêp, công nghiệp tranh đua nhau phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mọi mặt của xã hội, để tạo nên những sản phẩm ngày càng có giá trị phục vụ cho nhu cầu cuộc sống của con người Song cùng với sự phát đó sự gia tăng dân số cũng tăng theo đã làm gia tăng mạnh nhu cầu dùng nước và đồng thời tác động mạnh mẽ đến tài nguyê.

PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta giai đoạn phát triển, kinh tế thị trường làm động lực đẩy nhịp điệu kinh tế bước nhảy vọt, ngành nông nghiêp, công nghiệp tranh đua phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày tăng mặt xã hội, để tạo nên sản phẩm ngày có giá trị phục vụ cho nhu cầu sống người Song với phát gia tăng dân số tăng theo làm gia tăng mạnh nhu cầu dùng nước đồng thời tác động mạnh mẽ đến tài nguyên nước Tài nguyên nước (xét lượng chất) liệu có đảm bảo cho phát triển bền vững kinh tế xã hội tương lai nước ta hay khơng Tình hình quản lý chất lượng nước cịn gặp nhiều khó khăn, thách thức khung pháp lý thể chế thiếu nguồn nhân lực Để quản lý chất lượng nước, nhà nước có nhiều chiến lược, sách phát triển bền vững tài nguyên nước có Luật Tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật Hiện vần đề ô nhiễm nguồn nước xem vấn đề cột lõi xã hội, để khắc phục khó khăn phải có biện pháp xử lý nước thải phù hợp với nguồn nước sau sử dụng Hiện có nhiều phương pháp xử lý nước thải như: Xử lý sinh học, hóa học, lý học…ngồi có phương pháp sử dụng mà phù hợp với người dân phương pháp sinh thái học PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I CÁC KHÁI NIỆM VỀ SINH THÁI HỌC, Ô NHIỄM NƯỚC 1.1 Khái niệm sinh thái học Thuật ngữ sinh thái học “Ecology” bắt nguồn từ tiếng Hy-Lạp: Oikos, nghĩa “nhà” “nơi sinh sống”; Logos, nghĩa môn học Theo nghĩa sinh thái học, sinh thái học khoa học thể sống “nhà mình” Theo nghĩa thơng thường, sinh thái học khoa học quan hệ sinh vật với môi trường xung quanh chúng Sinh thái học môn học khoa học sinh vật, nghiên cứu phân bố, mật độ, chức sinh vật, tương tác qua lại sinh vật với sinh vật với môi trường vô chúng 1.2 Khái niệm ô nhiễm nước Ô nhiễm nước thay đổi thành phần tính chất nước, có hại cho hoạt động sống b.nh thường người sinh vật, có mặt tác nhân ngưỡng cho phép Hiến chương Châu Âu định nghĩa: "Sự ô nhiễm nước biến đổi nói chung người gây chất lượng nước, làm ô nhiễm nước gây nguy hại việc sử dụng người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghĩ ngơi - giải trí, động vật ni, lồi hoang dại" Ơ nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào mơi trường nước chất thải bẩn, sinh vật vi sinh vật có hại kể xác chết chúng Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Q trình thải chất độc hại chủ yếu dạng lỏng chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước Theo chất tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân loại ô nhiễm nước: nhiễm vơ cơ, hữu cơ, nhiễm hố chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm tác nhân vật lý II XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO 2.1.Khái niệm đất ngập nước kiến tạo Đất ngập nước (wetland) hiểu phần đất có chứa nước đất thường xuyên dạng bão hồ cận bão hịa Trong thiên nhiên, đất ngập nước diện vùng trũng thấp cánh đồng lũ, đầm lầy, ao hồ, kênh rạch, ruộng nước, vườn cây, rừng ngập nước mặn nước ngọt, cửa sông tiếp giáp với biển Đất ngập nước xem vùng đất giàu tính đa dạng sinh học, có nhiều tiềm nơng lâm ngư nghiệp nhạy cảm mặt môi trường sinh thái Đất ngập nước tham gia tích cực vào chu trình thủy văn có khả xử lý chất thải qua trình tự làm tác động lý hóa sinh học phức tạp Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua đất ngập nước tự nhiên thường chậm, phải có nhiều diện tích khó kiểm sốt q trình xử lý nên nhà khoa học đề xuất biện pháp xây dựng khu xử lý nước thải qua đất (land treatment) Khu gọi khu đất ngập nước kiến tạo (constructed wetland), chữ “kiến tạo” hiểu hệ thống thiết kế xây dựng vùng đất ngập nước việc xử lý nước thải hiệu hơn, giảm diện tích đặc biệt quản lý trình vận hành mức đơn giản Xử lý nước thải đất ngập nước kiến tạo áp dụng khoảng 100 năm Mỹ Châu Âu gần nước Châu Á Châu Úc Việc nghiên cứu kỹ thuật đất ngập nước kiến tạo nhiều khoảng 20 năm nay, đặc biệt cơng trình Kadlec Knight (1996), US-EPA (1988), Moshiri, (1993), Kadllec et al (2000), Solano et al (2003), Vymazal (2005), … cho thấy hiệu xử lý chất ô nhiễm nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), lượng oxy hòa tan (DO), tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS), đạm tổng số (TKN), tổng Phophorous (Ptotal), tổng số Coliform, … đầu có giảm đáng kể nước thải Có kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo theo hình thức chảy: loại chảy tự mặt đất (free surface flow) loại chảy ngầm đất (subsurface flow) Loại chảy tự tốn tạo điều hịa nhiệt độ khu vực cao loại chảy ngầm hiệu xử lý hơn, tốn diện tích đất nhiều phải giải thêm vấn đề muỗi côn trùng phát triển Đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy ngầm lại phân hai kiểu chảy: chảy ngang (horizontal flow) (hình 1) chảy thẳng đứng (vertical flow) (hình 1) Việc chọn lựa kiểu hình tùy thuộc vào địa hình lượng máy bơm Đôi người ta phối hợp hai hình thức xử lý Nhiều loại trồng cho vùng đất ngập nước kiến tạo lựa chọn để tham gia vào q trình hấp thu chất nhiễm nước thải, nhiều loại sậy, năn, lác, cỏ Vetiver (cho loại chảy ngầm) lục bình, hoa súng, bèo loại, … Thực nghiệm chậu trồng sậy tưới bằng thải năm 2004 Đại học Cần Thơ cho thấy sậy cát có khả hấp thu 90 - 92% Nitrogen (N) 60 - 63% Phosphorous (P) (Tuan et al., 2006) Trường Đại học Cần Thơ tiến hành khảo sát khả xử lý nước thải sinh hoạt nước thải từ ao cá nuôi nước biện pháp đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy ngầm nằm ngang từ năm 2003 đến Hình 1: Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang (vẽ lại theo Vymazal, 1997) Hình 2: Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng (vẽ lại theo Cooper, 1996) 2.2 Kết số mơ hình xử lý nước đất ngập nước kiến tạo 2.2.1 Khảo nghiệm huyện Ơ Mơn Một thử nghiệm tiến hành vào năm 2005 ao nuôi cá gần tuyến đường từ Cần Thơ Long Xuyên địa phận huyện Ơ Mơn Sơ đồ khảo nghiệm hình Nước thải từ ao ni cá cá basa thay bơm vào đoạn kênh tiêu có bề ngang 1,2 m, sâu 0.8 m để dẫn sơng chặn lại đoạn mét để đổ cát trồng sậy với mật độ 25 cây/m2 Đáy thành đoạn xử lý lót nylon chống thấm Độ dốc đáy 5% Cát chọn loại cát trung (cát demi), đường kính D50 = 0.4 mm, dùng xây dựng (hình 3) có độ rỗng 40% Trên đoạn xử lý nước qua cát, hai đầu chắn phên tre bao vải để chống sạt cát Cứ mét dài đoạn xử lý, có gắn ống lấy mẫu nước, ống cách mét, ống ống cuối cách mép cát 0,5 m Lượng nước bơm thử nghiệm ngày vào hệ thống chia làm lần: 7:00 19:00, đợt 600 L Có đợt lấy mẫu thực nghiệm, đợt cách tuần Hiệu xử lý xác định theo công thức: % hiệu = [(Cvào - Cra)/Cvào].100 (1) Riêng trị lượng oxy hòa tan DO sử dụng theo: % hiệu = [(Cra - Cvào)/Cra].100 (1) Trong Cvào Cra nồng độ chất ô nhiễm đầu vào đầu Kết phân tích chất lượng nước khảo nghiệm cho bảng Bảng 1: Kết phân tích chất lượng nước trung bình đầu vào đầu (Khảo nghiệm Ơ Mơn năm 2005) 2005 Thông số TCVN 5945-1995 Hiệu Nước Nước quả(% đầu vào đầu ) Mức A Mức B Mức C BOD(mg/l) 78.4 12.3 84.31 20 50 100 COD(mg/l) 196.8 32.7 83.38 50 100 400 DO(mg/l) 0.8 2.7 70.37 - - - TKN(mg/l) 78.6 11.4 85.50 30 60 60 TSS(mg/l) 140.6 45.7 67.50 50 100 200 8500 98.67 5000 1000 - TColi.(MPN/100ml) 6400000 pH 7.5 6.8 - 4-9 5.5-9 5-9 Nhiệt độ 30.5 29.0 - 40 40 45 Nhận xét: - Lượng nước thải từ ao ni cá có nồng độ chất ô nhiễm cao mức cho phép thải nguồn nhiều lần - Hầu hết thông số chất ô nhiễm đầu đạt hiệu cao, thỏa chất lượng nước đạt loại A TCVN 5945-1995 Chỉ riêng tiêu TSS vi sinh chưa đạt loại A thỏa yêu cầu nước loại B, yếu tố bị ảnh hưởng phần tác động đoạn kênh đầu tiếp xúc với vi khuẩn chất lơ lửng khác - Tỉ số BOD5/COD xấp xỉ 0.4 - Mức DO có cải thiên cao không đạt mức mg/L mong muốn - pH nước có giảm chứng tỏ tượng nitrification đất phù hợp với giảm trị TKN Nhiệt độ nước mức cho phép đầu vào đầu Hình 3: Sơ đồ khảo nghiệm xử lý nước ao cá basa đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang 2.2.2 Khảo nghiệm huyện Phong Điền Khảo nghiệm năm 2006 tiến hành xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, tỉnh Cần Thơ với phương cách tương tự Kích thước khu đất ngập nước làm nhỏ (hình 4) kích thước 0,6m x 6m x 0,4m chiều sâu, với độ dốc 2%, chia làm ngăn liên tục ngăn cách lưới chắn Hệ thống lót nylon để tránh thấm hòa lẫn tạp chất đất Lượng nước bơm thử nghiệm 800 L/ngày Hình 4: Kích thước khu đất ngập nước kiến tạo khảo nghiệm Nước thải lấy từ ao nuôi cá tra Mẫu nước lấy đợt, đợt cách tuần Hiệu xử lý trình bày bảng Một số đồ thị mô tả diễn biến giảm chất nhiễm theo vị trí M1 (đầu vào), M2, M3, M4, M5 (5 điểm có ống lấy mẫu) M7 vị trí đầu thể hình (Tú, 2006) 2005 Thơng số TCVN 5945-1995 Hiệu Nước Nước quả(% đầu vào đầu ) Mức A Mức B Mức C BOD(mg/l) 70.03 10.05 85.65 20 50 100 COD(mg/l) 222.95 23.93 89.27 50 100 400 DO(mg/l) 30.8 4.08 24.54 - - - TSS(mg/l) 109.08 3.53 96.77 50 100 200 TColi.(MPN/100ml) 632000 270 99.96 5000 1000 - 6.96 6.68 - 6-9 5.5-9 5-9 pH Nhận xét: - Kết khảo nghiệm năm 2006 có qui mơ nhỏ kích thước khu đất ngập nước kiến tạo năm 2005 - Hầu hết thông số chất ô nhiễm đầu mức cho phép - Thơng số BOD5 COD có hiệu cao 85% - DO có tăng khơng nhiều, chưa đạt mức mong muốn - Đặc biệt độ đục (turbidity) tổng Coliform cho kết cao 96% - Các số đo pH xấp xỉ mức 7.0 đầu vào mức 6.8 - 6.9 đầu 2.2.3 Khảo nghiệm xử lý nước cầu cá huyện Châu Thành Cầu cá vồ/tra hình thức nhà vệ sinh phổ biến vùng nông thơn miền Nam Loại hình tiện lợi cho người dân nông thôn nghèo nơi gây nhiều ô nhiễm thiếu thẩm mỹ Năm 1994, ông Võ Văn Kiệt, lúc Thủ tướng, có ký thị 200 Ttg cấm hình thức cầu tiêu sông thực tế, kết không ý muốn Chung quy người dân nông thôn Đồng sơng Cửu Long cịn nghèo, thói quen sử dụng cầu cá phổ biến, nhận thức vệ sinh cịn sơ sài chưa có mơ hình thay phù hợp thiếu tài liệu hướng dẫn cần thiết Năm 2004, thử nghiệm lọc nước cầu cá lợi dụng thủy triều để lọc qua đất ngập nước kiến tạo thực ao cá vồ gia đình nơng dân huyện Châu Thành, tỉnh Cần Thơ Kiểu hình xử lý nước minh họa cách xử lý nước thải qua đất Hình 5: Thử nghiệm xử lý nước cầu cá qua đất ngập nước kiến tạo Ở phần ao tiếp xúc với nguồn nước, đặt ống lấy nước phía hai ống xả nước phía dưới, ống chọn loại ống PVC có đường kính 100 mm, 114 mm 150 mm, tùy theo ao lớn hay nhỏ Dưới ống này, đào hố có bề rộng (song song với ao sông) chừng - 1,5 m, bề dài khoảng mét sâu chừng 0,5 m Đổ đầy cát hạt thô, đáy hố gắn ống xả nước có lưới bọc đầu đặt ống xả đầu hố cát hình vẽ Trồng sậy khoảng ao sông Có thể thay sậy cỏ Vetiver tốt nơi trồng cỏ có đủ nắng trực tiếp, khơng có bóng râm Rễ sậy rễ cỏ Vetiver tham gia xử lý nước ô nhiễm hạn chế phần xói mịn bờ sơng Sự vận hành nước ao hoàn toàn theo diễn biến thời tiết thủy triều Cao độ đặt ống theo diễn biến mực nước lên xuống thủy triều mức nước cần cho ao cá Ống lấy nước có gắn van mở chiều, mực nước sơng cao mực nước ao, áp lực dịng chảy từ sông làm van mở nước sông chảy vào ao làm nước ao pha loãng, ô nhiễm Khi triều xuống thấp, nước ao cao ngồi sơng nước thấm qua ống xả, qua hệ thống xử lý nước qua cát theo ống xả sơng Qua trình chảy ngang làm giảm ô nhiễm, cải thiện chất lượng nước Trong thực nghiệm này, bị hạn chế kinh phí nên theo dõi tiêu gây ô nhiễm TSS (mg/L) tổng số Coliform(MPN/100 mL) Mẫu lấy ao đầu ống đợt Kết cho bảng Thông số Mẫu nước lấy ao cá vô Mẫu nước miệng ống đổ sông Mức giảm ô nhiễm(%) TCVN 5945-1995 (Mức B) TSS 183.7 68.4 62.76 100 T.Coli 2487600 174500 92.98 10000 10 Nhiệm vụ thuỷ sinh thực vật hệ thống xử lý Phần thể Nhiệm vụ Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Rễ và/hoặc thân Lọc hấp thu chất rắn ắnHáp thu ánh mặt trời đóẳngn cản phát triển tảo Thân /hoặc mặt làm giảm ảnh hưởng gió lên bề mặt xử lý nước phía mặt nước Làm giảm trao đổi nước khí Chuyển oxy từ xuống rể 18 Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao Lục Bình để xử lý nước thải Thông số Số liệu thiết kế Chất lượng nước thải sau xử lý > 50 ngày BOD5 < 30mg/L 200 m3/(ha.day) TSS < 30 mg/L Nước thải thô  Thời gian lưu tồn nước  Lưu lượng nạp nước thải  Độ sâu tối đa  Diện tích đơn vị ao  Lưu lượng nạp chất hữu  Tỉ lệ dài : rộng ao < 1,5 m 0,4 < 30kg BOD5/ (ha.day) >3:1 Nước thải qua xử lý cấp I  Thời gian lưu tồn nước > ngày 19 BOD5 < 10mg/L  Lưu lượng nạp nước thải  Độ sâu tối đa    800 m3/(ha.day) TSS < 10 mg/L 0,91 m TP < mg/L Diện tích đơn vị ao 0,4 TN < mg/L Lưu lượng nạp chất hữu < 50kg BOD5/ Tỉ lệ dài : rộng ao (ha.day) >3:1 IV XỬ LÝ NƯỚC BẰNG CÁNH ĐỒNG LỌC Trong môi trường tự nhiên, trình lý, hóa sinh học diễn đất, nước, sinh vật khơng khí tác động qua lại với Lợi dụng trình này, người ta thiết kế hệ thống tự nhiên để xử lý nước thải Các trình xảy tự nhiên giống trình xảy hệ thống nhân tạo, ngồi cịn có thêm q trình quang hợp, quang oxy hóa, hấp thu dưỡng chất hệ thực vật Trong hệ thống tự nhiên trình diễn vận tốc "tự nhiên" xảy đồng thời hệ sinh thái, trong hệ thống nhân tạo trình diễn bể phản ứng riêng biệt 4.1 Giới thiệu Xử lý nước thải cánh đồng lọc việc tưới nước thải lên bề mặt cánh đồng với lưu lượng tính tốn để đạt mức xử lý thơng qua q trình lý, hóa sinh học tự nhiên hệ đất - nước - thực vật hệ thống Ở nước phát triển, diện tích đất thừa thải, giá 20 đất rẻ việc xử lý nước thải cánh đồng lọc coi biện pháp rẻ tiền Xử lý nước thải cánh đồng lọc đồng thời đạt ba mục tiêu: - Xử lý nước thải - Tái sử dụng chất dinh dưỡng có nước thải để sản xuất - Nạp lại nước cho túi nước ngầm So với hệ thống nhân tạo việc xử lý nước thải cánh đồng lọc cần lượng Xử lý nước thải cánh đồng lọc cần lượng để vận chuyển tưới nước thải lên đất, xử lý nước thải biện pháp nhân tạo cần lượng để vận chuyển, khuấy trộn, sục khí, bơm hồn lưu nước thải bùn Do sử dụng thiết bị khí, việc vận hành bảo quản hệ thống xử lý nước thải cánh đồng lọc dễ dàng tốn Tuy nhiên, việc xử lý nước thải cánh đồng lọc có hạn chế cần diện tích đất lớn, phụ thuộc vào cấu trúc đất điều kiện khí hậu Tùy theo tốc độ di chuyển, đường nước thải hệ thống người ta chia cánh đồng lọc làm loại: Cánh đồng lọc chậm (SR) Cánh đồng lọc nhanh (RI) Cánh đồng chảy tràn (OF) 4.2 Các chế xử lý nước thải cánh đồng lọc a) Các chế lý học: Khi nước thải ngấm qua lổ rỗng đất, chất rắn lơ lửng bị giữ lại trình lọc Độ dày tầng đất diễn q trình lọc biến thiên theo kích thước chất rắn lơ lửng, cấu trúc đất vận tốc nước thải Lưu lượng nước thải cao, hạt đất lớn bề dày tầng đất diễn trình lọc lớn Đối với cánh đồng lọc chậm lưu lượng nước thải áp dụng cho hệ thống thấp nên chất rắn lơ lửng có kích thước lớn bị giữ lại bề mặt đất, chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ vi khuẩn bị giữ lại vài centimet đất mặt Các chất hòa tan nước thải bị pha lỗng nước mưa, q trình chuyển hóa hóa học sinh học loại bỏ chất Tuy nhiên vùng khơ hạn 21 có tốc độ bốc nước cao, chất bị tích tụ lại (ví dụ muối khống) Một điều khác cần ý hàm lượng chất lơ lửng cao lắp đầy lổ rỗng đất làm giảm khả thấm lọc đất, làm nghẹt hệ thống tưới Trong trường hợp ta nên cho cánh đồng lọc "nghỉ" thời gian để trình tự nhiên phân hủy chất rắn lơ lửng tích tụ này, phục hồi lại khả thấm lọc đất b) Các chế hóa học: Hấp phụ kết tủa hai chế xử lý hóa học quan trọng q trình Q trình trao đổi cation chịu ảnh hưởng khả trao đổi cation đất (CEC), thường khả trao đổi cation đất biến thiên từ - 60meq/100g Hầu hết loại đất có CEC nằm khoảng 10 - 30 Quá 22 trình trao đổi cation quan trọng việc khử nitogen amonium Phospho khử cách tạo thành dạng khơng hịa tan Ở vùng khơ hạn khó tránh khỏi việc tích tụ ion Natri làm phá hủy cấu trúc đất giảm khả thấm lọc đất Để đánh giá mức độ nguy hại trình người ta thường dùng tỉ lệ hấp phụ natri (SAR) c) Cơ chế sinh học: Các trình sinh học thường diễn phần rể thảm thực vật Số lượng vi khuẩn dất biến thiên từ  tỉ/g đất, đa dạng chúng giúp cho trình phân hủy chất hữu tự nhiên nhân tạo Sự diện hay không oxy khu vực ảnh hưởng lớn đến trình phân hủy sản phẩm cuối hệ thống Hàm lượng oxy có khu vực tùy thuộc vào cấu trúc (độ rỗng) đất Do phân hủy vi sinh vật đất, chất nitrogen, phosphorus, sulfur chuyển từ dạng hữu sang dạng vô phần lớn đồng hóa hệ thực vật Lưu ý trình khử nitrát diễn lưu lượng nạp chất hữu cao, đất mịn, thường xuyên ngập nước, mực thủy cấp cao, pH đất trung tính kiềm nhẹ, nhiệt độ ấm Các mầm bệnh, ký sinh trùng bị tiêu diệt tồn bên ký chủ thời gian dài, cạnh tranh với vi sinh vật đất, bám phận thảm thực vật sau bị tiêu diệt tia UV xạ mặt trời 23 4.3 Cánh đồng lọc chậm Cánh đồng lọc chậm hệ thống xử lý nước thải thông qua đất hệ thực vật lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần Các chế xử lý diễn nước thải di chuyển đất thực vật, phần nước thải vào nước ngầm, phần sử dụng thực vật, phần bốc thơng qua q trình bốc nước hô hấp thực vật Việc chảy tràn khỏi hệ thống khống chế hồn tồn có thiết kế xác Sơ đồ di chuyển nước thải cánh đồng lọc chậm Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5 - 10 cm/tuần tùy theo loại đất thực vật Trong trường hợp trồng sử dụng làm thực phẩm cho người nên khử trùng nước thải trước đưa vào hệ thống 24 ngừng tưới nước thải tuần trước thu hoạch để bảo đảm an toàn cho sản phẩm Để thiết kế hệ thống ta cần công thức tính tốn sau: Lh + Pp = ET + W + R (7.1) Lh: lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống (cm/tuần) Pp: lượng nước mưa (cm/tuần) ET: lượng nước bay trình bốc nước hô hấp thực vật (cm/tuần) W: lượng nước thấm qua đất (cm/tuần) R: lượng nước chảy tràn (cm/tuần) (= thiết kế xác) I: khả thấm lọc đất, mm P": ẩm độ cuối đất, % trọng lượng P': ẩm độ ban đầu đất, % trọng lượng S: tỉ trọng đất D: bề dày lớp đất ẩm tưới nước thải Ví dụ: ẩm độ đất trước tưới nước thải 19% khả thấm lọc đất 1.000 m3/ha tỉ trọng đất 1,5 bề dày lớp đất ẩm tưới nước thải 90 cm 25 Lượng nước bay hô hấp thực vật 250mm/tháng Xác định chu kỳ tưới nước thải, ẩm độ đất sau tưới nước thải? Giải: Ta có: I = 1.000m3/10.000m2 = 0,1 m = 100 mm P" = 27,3% Chu kỳ tưới nước thải: = 12 ngày Như ta dùng ngày cho việc tưới tiêu ngày đất nghỉ để trình phân hủy chất rắn lơ lửng xảy hồi phục khả tưới tiêu đất Ngoài trình tưới tiêu vào mùa mưa nên tính đến lượng nước mưa tuần theo phương trình 7.1 Mực thủy cấp phải thấp mặt đất 0,6 - 1,0 m để tránh vấn đề ô nhiễm nước ngầm Độ dốc cánh đồng có trồng trọt không lớn 20%, cánh đồng không trồng trọt sườn đồi không lớn 40% Khả khử BOD 5, SS coliform khoảng 99% Nitơ bị hấp thu thảm thực vật thực vật thu hoạch chuyển nơi khác hiệu suất đạt đến 90% 4.4 Cánh đồng lọc nhanh Xử lý nước thải cánh đồng lọc nhanh việc đưa nước thải vào kênh đào khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với lưu lượng nạp lớn Các điều kiện địa lý độ thấm lọc đất, mực thủy cấp quan trọng việc ứng dụng phương pháp Nước thải sau thấm lọc qua đất thu lại ống thu nước đặt ngầm đất giếng khoan Mục tiêu phương pháp xử lý là: Nạp lại nước cho túi nước ngầm, nước mặt 26 Tái sử dụng chất dinh dưỡng trử nước thải lại để sử dụng cho vụ mùa Phương pháp giúp xử lý triệt để loại nước thải ngăn chặn xâm nhập mặn nước biển vào túi nước ngầm Tuy nhiên dạng đạm hữu chuyển hóa thành đạm nitrát vào nước ngầm, vượt tiêu chuẩn 10mg/L sử dụng chúng làm nước sinh hoạt gây bệnh methemoglobinenia trẻ em khu vực xử lý nằm tình trạng yếm khí H2S sinh làm nước ngầm có mùi Hiệu suất xử lý SS, BOD5, coliform phân hệ thống gần triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70 - 95% Các điểm cần lưu ý cho trình thiết kế lưu lượng nạp nước thải 10 - 250 cm/tuần Thời gian nạp kéo dài 0,5 - ngày sau cho đất nghỉ - ngày Độ sâu mực nước ngầm từ - m Độ dốc thường nhỏ 5% Để xác định khả thấm lọc đất người ta thường khoan lổ đường kính 100 - 300 cm Đáy lổ nằm ngang mực với tầng đất cần cho thiết kế, đổ đầy nước, độ thấm lọc xác định theo hai cách: độ sâu lớp nước rút khoảng thời gian định thời gian cần thiết để nước lổ rút xuống mức Để xác định lượng nitơ bị khử người ta dùng cơng thức: Nt: tổng lượng nitrogen bị khử mg/L TOC: tổng lượng carbon hữu nước thải ban đầu mg/L -5 lượng TOC lại sau nước thải thấm qua lớp đất dày 1,5 m mg/L /2 thực nghiệm cho thấy cần gcarbon hữu để khống hóa 1g nitơ Lưu lượng nạp nước thải: Lw = (IR in/h) (1 ft/12 in) (24 h/d) (OD d/yr) (F) Lw: lưu lượng nước thải nạp hàng năm; ft/yr 27 IR: tốc độ thấm lọc đất; in/h OD: số ngày vận hành năm; d F: hệ số thấm lọc cho loại hình xác định độ thấm lọc F: 10 - 15% giá trị thấm lọc nhỏ thử nghiệm kênh đào F: - 10% giá trị thấm lọc đo độ dẫn nước đất theo chiều đứng Diện tích cần sử dụng: Ghi chú: nên cộng thêm diện tích cho đường nội bộ, khu vực trữ, khu vực đệm dự trù mở rộng tương lai 4.5 Cánh đồng chảy tràn Là phương pháp xử lý nước thải nước thải cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc định xuyên qua trồng sau tập trung lại kênh thu nước Mục đích: Xử lý nước thải đến mức trình xử lý cấp II, cấp III Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng thảm cỏ tạo vành đai xanh Hiệu suất xử lý SS, BOD5 hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60% Các điểm cần lưu ý cho q trình thiết kế: Đất thấm nước sét sét pha cát Lưu lượng nạp nước thải thô 10 cm/tuần Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp I 15 - 20 cm/tuần Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp II 25 - 40 cm/tuần Độ sâu mực nước ngầm không cần thiết Độ dốc khoảng - 4%, chiều dài đường nước thải không nhỏ 36 m Thời gian nạp kéo dài - sau cho đất nghỉ 16 - 18 giờ, vận hành - ngày/tuần 28 Tính lượng BOD5 TOC bị khử theo công thức: BOD5: TOC: C: BOD5 TOC cần đạt nước thải đầu C0: BOD5 TOC nước thải đầu vào A A': hệ số thực nghiệm khả khử BOD5 TOC hệ thống K k': số thực nghiệm tốc độ khử BOD5 TOC hệ thống K k' = k/qn k n: hệ số thực nghiệm q: lưu lượng nạp nước thải cho hệ thống 0,1  0,37 m3/hr.m (theo chiều dốc)Các giá trị k n Loại nước thải Các hệ số k n 0,043 0,136 0,038 0,170 Nước thải sau xử lý cấp I BOD5 TOC 29 Nước thải sau xử lý cấp II BOD5 TOC 0,030 0,402 0,032 0,350 PHẦN KẾT LUẬN Việc xử lý nước thải ao nuôi cá đất ngập nước kiến tạo cần làm đặn hình thức thay nước định kỳ cho ao nuôi Các nghiên cứu bước đầu, nghiên cứu xử lý nước thải từ ao cá qua đất ngập nước kiến tạo Việt Nam Kết nơi khảo nghiệm cho thấy, mặt kỹ thuật, khả sử dụng đất ngập nước kiến tạo cho kết tốt, vận hành đơn giản, nông dân dễ thực quản lý Xử lý nước thải cánh đồng lọc đồng thời đạt ba mục tiêu: Xử lý nước thải, tái sử dụng chất dinh dưỡng có nước thải để sản xuất, nạp lại nước cho túi nước ngầm Xử lý nước thải phương pháp sử dụng tảo thu kết như: Xử lý nước thải tái sử dụng chất dinh dưỡng, biến lượng mặt trời sang lượng thể sinh vật, tiêu diệt mầm bệnh 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất xây dựng, 11/1996 Lê Anh Tuấn, Cơng trình xử lý nước thải, 2005, Trường đại học Cần Thơ Lê Anh Tuấn, xử lý nước thải ao nuôi cá nước đất ngập nước kiến tạo, Khoa Công nghệ, Đại học Cần Thơ Commoner, B., 1972 The environmental cost of economic development In Population resources and the Environment Washington, DC: Government Printing Office Ehrlich, P.R., and J.P Holdren 1971 Impact of population growth Science 171: 1212-1217 Kadlec, R.H and R.L Knight, 1996 Treatment Wetlands, Lewis Publishers, Boca Raton, Florida, USA 893p Kadlec, R.H., R.L Knight, J Vymazal, H Brix, P Cooper and R Haberl, 2000 Constructed wetlands for pollution control IWA Publishing, London, 156p Tuan, L.A., G.C.L Wyseure,, L.H Viet, and P.J Haest., 2004 Water quality management for irrigation in the Mekong River Delta, Vietnam AgEng Leuven 2004 conference’s book of abstracts, Part 1, p.114-115 Tuan, L.A.; N.K Uyen, and G Wyseure 2005 Effects of common reed (Phragmites spp.) in constructed wetland for removing phosphorous and 31 nitrogen from domestic wastewater Proceedings in 12th PhD symposium on Applied biological sciences Gent University, Belgium 10 http://www.ebook.edu.vn 32 ... hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước Theo chất tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, nhiễm hố chất, nhiễm sinh học, ô nhiễm tác... Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất xây dựng, 11/1996 Lê Anh Tuấn, Cơng trình xử lý nước thải, 2005, Trường đại học Cần Thơ Lê Anh Tuấn, xử lý nước thải ao nuôi cá nước đất ngập nước kiến tạo, Khoa Công... Loại nước thải Các hệ số k n 0,043 0,136 0,038 0,170 Nước thải sau xử lý cấp I BOD5 TOC 29 Nước thải sau xử lý cấp II BOD5 TOC 0,030 0,402 0,032 0,350 PHẦN KẾT LUẬN Việc xử lý nước thải ao nuôi