NGHIÊN CứU Xử Lý NƯớC THảI TậP TRUNG LàNG NGHề TRIềU KHúC BằNG CÔNG NGHệ WETLANDS ĐốI VớI DòNG CHảY ĐứNG Trịnh Xuân Báu Bộ môn Kỹ thuật Môi trờng Viện Khoa học v Môi trờng Giao thông Tóm tắt: Nghiên cứu xử lý nớc thải tập trung lng nghề Triều Khúc công nghệ wetlands dòng chảy đứng đà cho kết khả thi Hiệu xử lý COD đạt 85,3%, BOD5 đạt 83,2% v NH4-N đạt 53% Kết ny mở hớng áp dụng công nghệ thân môi trờng xử lý nớc th¶i lμng nghỊ tËp trung cđa n−íc ta… Summary: Research on Trieukhuc traditional village’s centralized wastewater treatment by vertical flow constructed wetland technology gave some feasible results Removal efficiency of COD, BOD5 and N-NH4 were achieved 85,3%, 83,2% and 53% These results direct a way that applies environment-friendly technology in treating centralized wastewater of traditional villages in Vietnam I ĐặT VấN Đề CT Quá trình công nghiệp hóa - đại hóa đất nớc kết hợp với nhu cầu sử dụng nớc sinh hoạt ngời ngày tăng, làm phát sinh lợng nớc thải lớn Nớc thải sinh hoạt khu vực dân c đô thị, nông thôn làng nghề phần lớn cha đợc xử lý xử lý cha quy cách, cha đạt yêu cầu xả thải môi trờng Do đà gây ô nhiễm môi trờng nớc, làm lây lan bệnh tật ảnh hởng đến sức khỏe cộng đồng Tại làng nghề, ô nhiễm môi trờng nớc đà vấn đề xúc Theo kết phân tích Viện khoa học công nghệ môi trờng (Đại học Bách khoa Hà Nội) 100% mẫu nớc thải làng nghề vợt tiêu chuẩn cho phép Hầu hết c¸c nghỊ ch−a cã hƯ thèng xư lý n−íc thải sản xuất, làm nghề cha có hệ thống xử lý nớc thải tập trung nên mức độ ô nhiễm ngày trở nên nghiêm trọng Wetland công nghệ xử lý nớc thải việc áp dụng điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trờng trình xử lý Công nghệ đạt hiệu xử lý cao, chi phí thấp ổn định, Tại Việt Nam, công nghệ mẻ đợc biết đến Tuy nhiên, công nghệ phù hợp với điều kiện kinh tế - tự nhiên nớc ta Hệ thống xử lý nớc thải công nghệ wetland bao gồm bÃi lọc trồng (constructed wetland) Có hai loại bÃi lọc thờng đợc áp dụng bÃi lọc trồng ngập nớc bÃi lọc trồng dòng chảy ngầm với dòng chảy ngang chảy đứng Trong loại bÃi lọc trồng nêu trên, bÃi lọc ngầm trồng dòng chảy đứng có nhiều u điểm nh hiệu xử lý cao (đặc biệt chất dinh dỡng nớc), dễ phân bố vật liệu lọc, loại bỏ đợc vi sinh vật gây bệnh nớc thải, tốn diện tích cho hệ thống xử lý Nhợc điểm phơng pháp phải tạo chênh lệch gradient dòng chảy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chính vậy, bÃi lọc trồng dòng chảy đứng đợc lựa chọn để nghiên cứu thử nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc, Hà Nội II HIệN TRạNG NƯớC THảI TậP TRUNG LNG NGHề TRIềU KHúC Làng nghề Triều Khúc (xà Tân Triều, quận Thanh Trì, Hà Nội) làng nghỊ cã nhiỊu nghỊ thđ c«ng nhÊt hiƯn ë Hà Nội Các nghề làng nh làm may vá, tái chế nhựa, nhuộm vải, làm chổi lông gà, làm cầu lông, làm vắt sổ, may máy, nhặt rác, thu mua phế liệu, dệt vải, tái chế ®å phÕ liƯu s¾t, ®ång, Do ®ã, tÝnh chÊt nớc thải tập trung làng nghề tơng đối phức tạp Tại mơng, rÃnh thoát nớc lu vực chứa nớc, mức độ ô nhiễm nặng nề, màu nớc chuyển sang đen kịt Hầu hết nguồn nớc nơi xả thải thùng nớc rửa phế thải Trớc đây, ao hồ ngời ta mang để rửa, bây giờ, lu vực nớc bị ô nhiễm cạn khô ngời ta sử dụng nớc giếng khoan nớc máy để rửa trực tiếp loại phế thải Sau đó, nớc thải lại đợc đổ xuống cống rÃnh thoát nớc cạnh nhà đổ vào lu vực nớc chung làng Kết phân tích chất lợng nguồn nớc thải tập trung cho thấy tiêu COD, BOD5, NH4-N vợt TCCP nhiều lần (bảng 1) Bảng Chất lợng nớc thải tập trung lμng nghỊ TriỊu Khóc (Khu vùc ao lμng) STT ChØ tiêu Đơn vị Giá trị TCVN 5942: 1995 (cột B) pH - 6,52 5,5 ÷ COD mg/l 156 35 BOD5 mg/l 95 25 SS mg/l 55 80 NH4-N mg/l 1,81 CT N−íc thải tái chế nhựa nguồn nớc gây ô nhiễm làng nghề Nhựa thải đợc đa vào máy rửa, nghiền nên toàn nớc thải nguyên liệu bẩn độc hại xả thẳng xuống hệ thống cống thoát nớc công cộng vào hệ thống ao, hồ chứa nớc thải tập trung Ước tính lợng nớc thải trình xay nhựa làng nghề 3.900 ữ 4.000 m3 nớc/ngày III PHƯƠNG PHáP Xử Lý Nhóm nghiên cứu đà tiến hành xây dựng mô hình thí nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc bÃi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng Mô hình bao gồm ba bể thí nghiệm (hình 1) Bể chứa nớc thải sơ cấp lÊy trùc tiÕp tõ ngn n−íc th¶i tËp trung cđa lµng nghỊ (ao lµng), bĨ lµ thïng xèp kÝch th−íc 40 x 50 x 40 (cm), bĨ nµy kết hợp thả bèo Bể bể tiếp nhận nớc thải xử lý sơ cấp từ bể 1, bĨ bĨ lµ thïng xèp kÝch th−íc 40 x 50 x 40 (cm), bĨ gåm cã c¸c líp vật liệu lọc cỏ lồng vực, nớc thải đợc xử lý nhờ bÃi lọc trồng ngập nớc với dòng chảy thẳng đứng Bể bể tiếp nhận nớc thải sau đà qua xử lý ë bĨ 2, bĨ lµ thïng xèp kÝch th−íc 40 x 50 x 40 (cm), nớc đợc tiếp tục lắng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com theo thêi gian l−u cđa n−íc bĨ bèo Mặt mái lọc Nớc sau xử lý bể bể bể Hình Sơ đồ mô hình hệ thống xử lý CT Vật liệu lọc bể đợc lựa chọn bao gồm đá, đá dăm cát Thực vật lựa chọn thí nghiệm Bèo Cỏ lồng vực Bèo (Pistia stratiotes L.) loại nhỏ sống mặt nớc, không thấy thân, mọc thành hoa thị quanh gốc, hoa nhỏ, màu nâu trắng nhạt (hình 2) Đây loài thực vật thích nghi cao với môi trờng, sức sống mạnh mẽ, có rễ dài phát triển mạnh Do nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc bắt nguồn từ nhiều loại hình sản xuất nên lựa chọn bèo thí nghiệm rễ bèo có khả hấp thụ kim loại nặng, cặn bẩn hữu nớc Cỏ lồng vực (Echinochloa crusgalli) loại có hình dạng giống lúa, loại có rễ chùm lớn, phổ biến phân bố rộng khắp nớc (hình 3) Do loài thực vật có khả sinh trởng mạnh mẽ, nên sử dụng dễ dàng việc trồng điều kiện nớc ô nhiễm tham gia vào trình hấp thụ chất hữu nớc thải Hình Bèo thÝ nghiƯm H×nh Cá lång vùc thÝ nghiƯm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Quá trình xử lý (chế độ vận hành thí nghiệm) gồm bớc đợc mô tả nh sau: * Bớc 1: Nớc sau lấy đợc đổ vào bể để lắng sau ngày Mục đích công việc để làm lắng cặn lơ lửng nớc nhờ bèo có khả hấp thụ số kim loại nặng chất lơ lửng nớc * Bớc 2: Nớc thải chủ yếu đợc xử lý bể Nớc đợc hệ thống rễ hấp thụ chất hữu cơ, kim loại, khoáng có nớc Nớc đợc chảy theo phơng thẳng đứng từ bề mặt bể xuống đáy bể qua lớp vật liệu lọc đợc vi sinh vật bề mặt vật liệu xử lý thông qua việc phân huỷ hấp thụ chất thải đồng thời nớc thải đợc lọc qua lớp cát, đá * Bớc 3: Nớc đợc xử lý bể hai đợc tháo xuống bể ba cách liên tục Nớc đợc lu trớc xả thải môi trờng Quá trình lấy mẫu phân tích mẫu: Mẫu nớc thải đợc lấy trực tiếp từ ao làng (nơi nguồn thải đổ về) để tiến hành thí nghiệm Các mẫu nớc thải trình xử lý sau xử lý đợc lấy bể sau bể Các tiêu phân tích gồm pH, SS, COD, BOD5, NH4-N Phơng pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản phân tích mẫu đợc ¸p dơng theo TCVN IV KÕT QU¶ NGHI£N CøU KÕt lấy mẫu phân tích mẫu nớc thải trình làm thí nghiệm đợc thể bảng dới đây: Bảng Chất lợng nớc thải v khả xử lý hệ thống thí nghiệm CT Giá trị TT Chỉ tiêu Trớc xử lý Xử lý t¹i bĨ N−íc sau xư lý TCVN 5942: 1995 (cột B) Đơn vị pH - 6,52 6,50 6,51 5,5 ÷ COD mg/l 156 62 23 35 BOD5 mg/l 95 43 16 25 SS mg/l 55 26 80 NH4-N mg/l 1,81 1,63 0,85 Từ bảng 2, nhận thấy tiêu pH SS trớc sau xử lý ®Ịu n»m giíi h¹n TCVN 5942: 1995 (cét B) Tuy nhiên, trình xử lý cho thấy nồng độ chất rắn lơ lửng giảm mạnh, từ 55 mg/l trớc xử lý xuống 26 mg/l bể mg/l sau xử lý Kết cho thấy, hiệu xử lý SS hệ thèng thÝ nghiƯm rÊt kh¶ thi, hiƯu qu¶ xư lý đạt tới 91% * Hiệu xử lý COD: Với nồng độ COD đầu vào 156 mg/l, vợt TCCP gần 4,5 lần áp dụng thời gian lu ngày trình hấp thụ chất ô nhiễm bèo cái, bể nồng độ COD giảm xng cßn 62 mg/l Sau xư lý b»ng b·i lọc ngầm trồng dòng thẳng đứng với lớp vËt liƯu hƯ thèng, nång ®é COD ci cïng 23 mg/l, thấp TCCP đạt tiêu chuẩn x¶ th¶i HiƯu qu¶ xư lý COD cđa hƯ thèng đạt 85,3% Hiệu xử lý COD thí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nghiệm đợc thể hình * Hiệu xử lý BOD5: Nồng độ BOD5 đầu vào 95 mg/l, vợt TCCP 3,8 lần Với thời gian lu trình hấp thụ chất ô nhiễm bèo Tại bể 1, nồng độ BOD5 giảm xuống 43 mg/l Sau xử lý bÃi lọc ngầm trồng dòng thẳng đứng với lớp vật liệu hệ thống, nồng độ BOD5 cuối 16 mg/l, thấp TCCP đạt tiêu chuẩn xả thải Hiệu xử lý BOD5 hệ thống đạt 83,2% Hiệu xử lý BOD5 thí nghiệm đợc thể hình Nh vậy, nh COD, khả xử lý BOD5 hệ thống thí nghiệm khả thi 180 Nồng độ BOD5 (mg/l) Nồng độ COD (mg/l) 160 140 120 100 80 60 40 20 Trước xử lý Tại modun 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Trước xử lý Sau xử lý Nồng độ COD TCVN 5942:1995 H×nh HiƯu qu¶ xư lý COD thÝ nghiƯm Sau xử lý Nng BOD5 TCVN 5942:1995 Hình Hiệu xử lý BOD5 thÝ nghiƯm * HiƯu qu¶ xư lý NH4-N: Nồng độ NH4-N đầu vào 1,81 mg/l Mặc dù vợt TCCP 1,8 lần, nhng nồng độ NH4-N không cao so với nguồn nớc thải làng nghề khác Với thời gian lu trình hấp thụ chất ô nhiễm bể 1, nồng độ NH4-N giảm xuống 1,63 mg/l Sau xử lý bÃi lọc ngầm trồng dòng thẳng đứng với lớp vật liệu hệ thống, nồng độ NH4-N cuối 0,85 mg/l, thấp TCCP đạt tiêu chuẩn xả thải Hiệu xử lý NH4-N hệ thống đạt 53% Hiệu xử lý NH4-N thí nghiệm đợc thể hình Nh vậy, so với COD BOD5, khả xử lý NH4-N hệ thống thí nghiệm nhng đạt đợc tính khả thi cao Nng NH4-N (mg/l) CT Tại modun Thời gian Thời gian 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Trước xử lý Tại modun Sau xử lý Thời gian Nồng độ NH4-N TCVN 5942:1995 H×nh HiƯu qu¶ xư lý NH4-N thÝ nghiƯm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com V KÕT LUËN - Tõ kết phân tích cho thấy nớc thải tập trung ao làng nghề Triều Khúc có sè chØ tiªu nh− COD, BOD5, NH4-N cao gÊp nhiỊu lần TCVN 5942-1995 - áp dụng công nghệ Wetland dòng chảy đứng để xử lý nớc thải cho thấy, nồng độ tiêu COD, BOD5, NH4-N đà giảm nhiều so với ban đầu Nớc thải môi trờng đạt TCVN 5942-1995 Hiệu xử lý COD đạt 85,3%, BOD5 đạt 83,2% NH4-N đạt 53% - Nghiên cứu áp dụng công nghệ Wetland dòng chảy đứng để xử lý nớc thải tập trung ao làng nghề Triều Khúc bớc đầu thu đợc kết khả thi Tuy nhiên, thời gian thí nghiệm cha nhiều, số lợng mẫu phân tích nên độ tin cậy cha cao Do vậy, cần phải thực nhiều nghiên cứu để hoàn thiện thêm qui trình công nghệ nhằm áp dụng vào thực tiễn Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Việt Anh Nghiên cứu xử lý nớc thải bÃi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng (Vertical Flow Constructed Wetland) áp dụng điều kiện Việt Nam, Báo cáo khoa học Hội nghị Môi trờng toàn quốc, Hà Nội, 2005 [2] Nguyễn Việt Anh Xử lý nớc thải sinh hoạt bÃi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam, Tạp chí Bảo vệ Môi trờng (ISSN 0868-3301), sè 80, 2006 CT [3] Kû yÕu Héi thảo khoa học: BÃi lọc trồng xử lý nớc thải, Trung tâm kỹ thuật môi trờng đô thị khu công nghiệp, Trờng Đại học Xây dựng, 2006 [4] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nớc thải Nhà xuất Khoa học Kü tht, 1999 [5] TrÇn HiÕu Nh, Ngun ViƯt Anh, Trần Đức Hạ v ngời khác: Nghiên cứu đề xuất mô hình thoát nớc xử lý nớc thải phân tán cho đô thị loại 3, 4, Việt Nam, Đề tài QLNN BVMT Bộ TN&MT - Bé GD&§T, 2002 [6] Donald S Brown et al (2000), Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, USEPANRMRL, September 2000 [7] P F Cooper, G D Job et al (1996), Reed beds & constructed wetlands, Arc plc., Swidon, SN5 YF [8] Moshiri, G A (ed.) Constructed wetlands for water quality improvement, CRC Press, Boca Raton, FL, 1993 [9] Hammer, D A (ed.) Constructed wetlands for wastewater treatment: municipal, Industrial and Agricultural, Lewis Publishers, Chelsea, MI, 1989 [10] USDA – USEPA A Handbook of constructed wetlands, a guide to creating wetlands, 1994 [11] USEPA Constructed wetlands treatment of municipal wastewater, Ohio 45268, September, 2000 [12] USEPA Constructed wetlands for wastewater treatment and wildlife habitat, Case study, 832-R9, September, 2003¡ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... dòng chảy đứng đợc lựa chọn để nghiên cứu thử nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc, Hà Nội II HIệN TRạNG NƯớC THảI TậP TRUNG LNG NGHề TRIềU KHúC Làng nghề Triều Khúc (xà Tân Triều, ... lợng nớc thải trình xay nhựa làng nghề 3.900 ữ 4.000 m3 nớc/ngày III PHƯƠNG PHáP Xử Lý Nhóm nghiên cứu đà tiến hành xây dựng mô hình thí nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc bÃi... COD đạt 85,3%, BOD5 đạt 83,2% NH4-N đạt 53% - Nghiên cứu áp dụng công nghệ Wetland dòng chảy đứng để xử lý nớc thải tập trung ao làng nghề Triều Khúc bớc đầu thu đợc kết khả thi Tuy nhiªn, thêi