V V 2 PHAÂN TÍCH HEÄ SINH THAÙI TRONG CAÙC COÂNG TRÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI V 2 1 Caùc khaùi nieäm Heä sinh thaùi trong caùc traïm xöû lyù nöôùc thaûi töø coâng trình xöû lyù cô hoïc, xöû lyù sinh hoïc[.]
V.2 PHÂN TÍCH HỆ SINH THÁI TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI V.2.1 Các khái niệm - Hệ sinh thái trạm xử lý nước thải từ công trình xử lý học, xử lý sinh học nhân tạo xả nguồn tiếp nhận coi hệ sinh thái nhân tạo - Hệ sinh thái công trình xử lý sinh học tự nhiên sông, hồ, kênh, mương…được xem xét hệ sinh thái tự nhiên - Hệ sinh thái trạm xử lý nước thải, sau nguồn xả vị trí trước làm trở lại gọi hệ sinh thái nhân tạo kết hợp tự nhiên V.2.2 Các đặc điểm hệ sinh thái công trình làm a.Các hệ sinh thái công trình xử lý nước thải hệ sinh thái hở (có dòng lượng qua, có đầu vào đầu lượng không bảo toàn (chủ yếu hệ sinh thái tự nhiên) Hệ sinh thái kín hệ sinh thái có dòng lượng vào bù cho lượng bị mát trình trao đổi lượng hệ b.Giữa tiểu hệ sinh thái công trình làm có ranh giới rõ ràng Ví dụ: Trong trạm xử lý nước thải, hệ sinh thái công trình làm sinh học có thành phần sinh học không rõ nét Các tiểu hệ trước chuẩn bị lượng cho tiểu hệ sau hoạt động ổn định Trong trạm xử lý nước thải thường bao gồm công đoạn sau: a – Xử lý b – Xử lý sinh học bậc học c – trùng Khử d – Xử lý sinh học bậc cao (xử lý triệt để) e – Xử lý f – Tự làm nguồn bùn, cặn Mỗi công đoạn xử lý xem tiểu hệ sinh thái c Các yếu tố điều khiển tác động người có tác dụng làm cân hệ sinh thái Ở tiểu hệ sinh thái (b) yếu tố điều khiển cường độ thổi khí O2, tốc độ khuyếch tán yếu tố đảm bảo cho hệ sinh thái làm việc ổn định cân Trong tiểu hệ sinh thái (c), yếu tố điều khiển liều lượng chất khử trùng thời gian tiếp xúc Khi giảm lượng vi khuẩn gây ảnh hưởng tới ổn định hệ sinh thái tiếp sau Tiểu hệ sinh thái (d) tiểu hệ sinh thái (b), thành phần lượng bị tiêu hoa trình Nitrat, Nitrít hóa trình khí phốt phát Tiểu hệ sinh thái (e) có yếu tố điều khiển điều kiện khuấy trộn, nhiệt độ lượng cặn vào bể Tiểu hệ sinh thái (f) hệ sinh thái tự nhiên Các yếu tố tự nhiên đóng vai trò quan trọng, yếu tố điều khiển người không rõ rệt V.2.3 Dòng lượng qua hệ sinh thái công trình xử lý nước thải Sơ đồ dòng lượng hệ sinh thái công trình xử lý nước thải trình bày hình 5.2 O1 E CTXLCH L H1 T1 CTXLSH Khử trùng T2 B1 R H2 CTXLC Xả B2 Hình 5.2 Sơ đồ dòng lượng hệ sinh thái công trình xử lý nước thải Trong kí hiệu sau: Trong công trình xử lý học (CTXLCH) E: Dòng lượng vào hệ thống L: Dòng lượng đến công trình xử lý học R: Dòng lượng đến công trình xử lý cặn Trong công trình xử lý sinh học (CTXLSH) O1: Dòng W dùng để oxi hóa hợp chất hữu thành CO2 H2O T1: Phần W dùng trình tổng hợp tế bào vi sinh vật B1: Phần W dùng để chuyển hóa phần hữu từ công trình làm sinh học sang pha rắn công trình lắng học tiếp sau H1: Năng lượng dùng trình hô hấp vi sinh vật Trong công trình xử lý bùn cặn (CTXLC) T2: Năng lượng tổng hợp nên sinh khối tế bào H2: Năng lượng dùng trình hô hấp B2: Phần lượng giữ lại công trình xử lý bùn cặn để bổ sung cho giai đoạn V.2.4 Các bậc dinh dưỡng công trình làm sinh học nhân tạo Các công trình làm sinh học nhân tạo (biophin, aeroten …) Cơ chế sinh thái công trình chủ yếu người điều khiển Cơ chế chung chuỗi thức ăn thể hình Chất hữu Các vi sinh vật SVTT bậc SVTT bậc Trùng roi Giun ấu trùng SVTT bậc (nấm, VK) (thảo trùng, nguyên sinh đv) (bọ, giun) Hình 5.3 Cơ chế chung chuỗi thức ăn công trình làm sinh học nhân tạo Chất hữu chất bẩn có nước thải tồn dạng hợp chất hữu dễ bị oxi hóa sinh hóa, chất nguồn cung cấp lượng ban đầu - lượng sơ cấp nguyên Sinh vật tiêu thụ bậc dinh dưỡng 1: bao gồm lọai vi khuẩn nấm, xạ khuẩn, vi sinh vật tham gia vào trình chuyển hóa hợp chất hữu thân nước thải Sinh vật tiêu thụ bậc dinh dưỡng 2: bao gồm loại nguyên sinh động vật, trùng roi, thảo trùng Các vi sinh vật tham gia vào trình chuyển hóa hợp chất hữu trình oxi hóa chất bẩn hữu công trình xử lý sinh học Sinh vật tiêu thụ bậc dinh dưỡng 3: bao gồm loại giun, ấu trùng, bọ … Các hệ tồn dạng màng vi sinh vật (trong bể biophin) dạng bùn họat tính (trong bể aeroten) Sự hình thành hệ sinh thái phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố người vai trò điều khiển liều lượng bùn hoạt tính tuần hòan, thành phần tính chất nước thải, cường độ thổi khí mức độ xáo trộn Các công trình làm sinh học tự nhiên (hồ sinh vật, cánh đồng lọc, cánh đồng tưới) Trong công trình này, trình xử lý nước thải diễn với tham gia tích cực loài vi sinh vật, tảo… Các thành phần sinh thái bao gồm: vi khuẩn, tảo, trùng roi, thảo trùng số loại ấu trùng lớn, loại thực vật bậc cao, loài tôm, cá … Các vi sinh vật xạ khuẩn tham gia vào trình phân hủy chất hữu giải phóng CO2, loài tảo lại sử dụng CO2 để quang hợp giải phóng O2 cho hoạt động loài vi sinh vật khác Trong số trường hợp đặc biệt, số loài tảo lục có khả phân hủy hợp chất hữu bền vững, hỗ trợ cho trình làm nước thải Ngoài vi khuẩn tảo, công trình làm tự nhiên tồn nhiều loài trùng roi, thảo trùng, giun… Các loài đóng vai trò quan trọng việc xử lý nước thải giữ mối cân sinh thái trình xử lý V.3 HỆ SINH THÁI ĐÔ THỊ V.3.1 Khái niệm hệ sinh thái đô thị Sinh thái học đô thị môn khoa học nghiên cứu mối quan hệ người với môi trường xung quanh địa bàn đô thị để từ đưa giải pháp quy hoạch đô thị, tổ chức xây dựng sản xuất đề biện pháp bảo vệ môi trường sống Hệ sinh thái đô thị bao gồm thành phần sau: - Thành phần hữu sinh: Con người loài sinh vật môi trường đô thị - Thành phần vô sinh: Môi trường đô thị, đất, nước, không khí, yếu tố khác - Thành phần công nghệ: Các nhà máy, rạp hát, quan, xí nghiệp v.v Thành phần công nghệ định chi phối dòng lượng qua hệ sinh thái Môi trường đô thị thành phần môi trường vùng xung quanh, kết họat động vật chất người trình tác động tới thiên nhiên Môi trường đô thị luôn vận động phát triển theo quy luật động học phức tạp, tuân theo quy luật tự nhiên quy luật nhân tạo người tạo Vùng đô thị (vùng trung tâm): Có mật độ dân cư lớn, làm biến đổi môi trường sống, có quan hệ trực tiếp với hệ sinh thái chuyển tiếp Dân cư tập trung đông dẫn đến hàng loạt thay đổi lớn môi trường sống làm cho môi trường sống trở nên tải Các khu vực ao, hồ chuyển thành đất xây dựng làm cho hệ sinh thái tự nhiên bị phá vỡ xâm phạm Vùng ngoại thành (ven đô): vùng đệm tạo nên hệ sinh thái chuyển tiếp từ hệ sinh thái tự nhiên sang hệ sinh thái nhân tạo Chức vùng đệm (ven đô): - Chuẩn bị cho dòng lượng vào hệ sinh thái (nguồn nguyên vật liệu) lương thực, thực phẩm ổn định - Khắc phục lượng thừa, dư (nguồn lượng bị nhiễm bẩn) - Chuẩn bị cho phát triển đô thị cách tạo sở Các đặc điểm hệ sinh thái đô thị bao gồm: Đây hệ sinh thái hở có thay đổi theo thời gian, không gian chất lượng lẫn số lượng Hệ sinh thái đô thị mang tính động phát triển xã hội Sự phát triển ổn định không ổn định tùy thuộc vào mối quan hệ thành phần hệ sinh thái Về cấu trúc: hệ sinh thái đô thị nói chung ổn định đồng Có vùng trung tâm, vùng ven nội vùng ngoại Sự thay đổi cấu vùng mang dấu ấn thời gian phản ánh phát triển kinh tế xã hội qua thời kỳ Bậc dinh dưỡng cuối hệ sinh thái đô thị người Con người thành phần ưu hệ sinh thái đô thị Con người thành phần tạo nên lượng thứ cấp cuối Trong hệ sinh thái đô thị, tác động yếu tố tự nhiên, người chịu tác động yếu tố xã hội Các yếu tố xã hội tác động lên người mạnh, thành phần sinh vật khác hệ Thành phần công nghệ thành phần tái tạo lại nguồn lượng cho hệ sinh thái Nhờ có tái tạo mà thành phần bậc dinh dưỡng cuối người ổn định Yếu tố giới hạn hệ sinh thái đô thị tổ hợp tất yếu tố V.3.2 Một số nguyên tắc sinh thái học quy hoạch đô thị Mục đích nguyên tắc nhằm giữ mức độ ổn định tương đối cho hệ sinh thái đô thị, nhằm đảm bảo cho yếu tố tác động lên người nằm vùng tối ưu chúng Nguyên tắc 1: Tổ chức quy họach đô thị cách hợp lý – Xác định cách rõ ràng ranh giới vùng đô thị thông qua việc phân vùng theo khu vực Sự phân vùng phải dựa yếu tố: - Theo không gian - Theo cấu chức - Theo hệ thống kỹ thuật công nghệ để đảm bảo cho dòng lượng vào hệ sinh thái ổn định Nguyên tắc : Tổ chức tối ưu mạng lưới giao thông đô thị hạn chế đến mức tối thiểu việc lại bên thành phố (để giảm bớt tiếng ồn ô nhiễm không khí) Nguyên tắc : Tạo lập gìn giữ không gian xanh vùng trung tâm đồng thời bảo vệ đất rừng tự nhiên bên cạng khu đô thị Để đạt mục tiêu phát triển môi trường bền vững cho hệ sinh thái phải tiến hành chương trình nhằm tiến tới khu đô thị sinh thái NHỮNG VẤN ĐỀ SINH THÁI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM VII.1 CÁC VẤN ĐỀ SINH THÁI CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI Môi trường khí - Các vấn đề ô nhiễm không khí tầng đối lưu khói mù quang hóa (các chất oxid hóa quang hóa khí tác dụng oxy, nitrogen oxide VOC ảnh hưởng ánh sáng mặt trời) mưa acid - Sự nóng dần lên khí - Sự hủy hoại tầng ozone Môi trường đất - Thoái hóa đất (xói mòn, sa mạc hóa, mặn hóa) - Tích tụ nitrate đất nước ngầm - Thay đổi đặc tính đất kéo theo bị chua hóa - nh hưởng bãi chôn rác Môi trường nước - nh hưởng việc sử dụng đất lên môi trường nước (làm chậm thời gian hoàn lưu nước, thay đổi thành phần tính chất nước) - Phú dưỡng (eutrophication) - Acid hóa nguồn nước - Các chất ô nhiễm người tạo (tràn dầu, trung chuyển chất hữu cơ, hay chất thải độc hại) - Ô nhiễm bờ biển Môi trường sinh học - Ô nhiễm không khí ảnh hưởng lên phát triển rừng, dinh dưỡng sống rừng - Ô nhiễm kim loại nặng - Tuyệt chủng số loài sinh vật đe dọa đến cân sinh thái trái đất - Quản lý rừng nhiệt đới để trì đa dạng loài Con người - Ô nhiễm không khí nhà - Môi trường làm việc - Tác động môi trường bên (thiên tai, ô nhiễm nước không khí, ô nhiễm chất thải độc hại) - Tiếng ồn âm - Kết nghèo đói giàu sang (phân cấp xã hội, chăm sóc sức khỏe, lương thực, thiếu nước dinh dưỡng) VII.2 MỘT SỐ TRỞ NGẠI VỀ MÔI TRƯỜNG Ở CÁC NƯỚC ĐÔNG NAM Á VÀ VIỆT NAM Nông nghiệp: - Du canh vùng đất cao - Kiệt dinh dưỡng đất trồng chu kỳ canh tác ngắn - Xói mòn vùng cao - Ngập lụt vùng đất thấp - Độc canh giống gây tổn thất tính đa dạng di truyền - Sử dụng nhiều hóa chất nông nghiệp Lâm nghiệp: - Tuyệt chủng giống loài động vật - Khai thác gỗ phá hoại tầng đất mặt, gây suy thoái đất giảm sản lượng gỗ tương lai, nước - Chặt phá rừng bừa bãi, khai thác trắng, kể rừng đước Nguồn nước: - Phát triển dự án thủy lợi gây ảnh hưởng mặt môi trường sinh thái - Ô nhiễm nước mặt chất thải công nghiệp nông nghiệp - Ô nhiễm phân người mật độ dân số tăng tạo nên nguy bệnh tật - Thủy sản nước bị suy thoái chất lượng nước - Nguồn nước cấp bị suy giảm - Quản lý lưu vực làm lắng tụ hồ chứa Quản lý vùng ven biển: - Nguy tàn phá rừng đước vùng san hô vốn hai nơi cung ứng suất sinh học chủ yếu vùng Đông Nam Á - Vùng ven biển nơi tọa lạc nhiều công nghiệp, dịch vụ, cần phải lựa chọn vị trí cẩn thận kiểm soát ô nhiễm Quy hoạch sử dụng đất: - Thiếu điều hợp hệ ngắn hạn dài hạn khai thác đất đai - Thiếu quy hoạch gìn giữ khu bảo tồn tự nhiên - Thiếu công cụ luật pháp phù hợp cho việc quản lý đất đai Khai thác tài nguyên: - Khai thác tài nguyên không tái tạo - Khai thác đồng, crom, nicken, sắt thiết gây ô nhiễm nước nặng nề - Khai thác dầu mỏ tinh lọc kim loại gây hậu nghiêm trọng môi trường Sự đô thị hóa công nghiệp hóa : - Lấn chiếm đất rừng, đất nông nghiệp để mở rộng xây dựng đô thị mới, khu công nghiệp làm cân sinh thái, số loài sinh vật bị tuyệt chủng - Việc tăng lượng chất thải sinh hoạt chất thải công nghiệp làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ người, sinh nhiều bệnh tật