Tiểu luận môn sinh thái môi trường chủ đề ứng dụng nguyên tắc sinh thái trong xử lý nước thải bằng mô hình đất ngập nước với thực vật

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIÊP THỰC PHẨM TP.HCM Khoa : Sinh Học Và Môi Trường BÀI TIỂU LUẬN Mơn : SINH THÁI MƠI TRƯỜNG Chủ Đề : Ứng Dụng Nguyên Tắc Sinh Thái Trong Xử Lý Nước Thải Bằng Mơ Hình Đất Ngập Nước Với Thực Vật  Giáo viên hướng dẫn: Trần Thị Thúy Nhàn Thành viên nhóm : Nguyễn Hữu Đạt ( Nhóm trưởng ) – MSSV : 2031220901 Lê Mỹ Hoa – MSSV : 2031221442 Đỗ Thị Trúc Ly - MSSV : 2031222531 Nguyễn Phạm Trúc Mai – MSSV : 2031226318 Lê Nguyễn Minh Anh – MSSV : 2031226501 Trần Ngọc Yến – MSSV : 2031226112 Lớp : 13ĐHQLMT02 Chuyên ngành : Quản lý tài nguyên môi trường Lời Mở Đầu Trong bối cảnh xã hội nay, việc xử lý nước thải vấn đề quan tâm nhiều Nước thải không xử lý cách không gây ô nhiễm mơi trường mà cịn ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lồi động vật sống mơi trường nước Trong đó, mơ hình đất ngập nước với thực vật nguyên tắc sinh thái phương pháp xử lý nước thải hiệu bền vững Từ đó, đề tài này, tìm hiểu ứng dụng nguyên tắc sinh thái xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước với thực vật Nội dung đề tài trình bày nguyên tắc sinh thái học ứng dụng chúng mơ hình đất ngập nước với thực vật để xử lý nước thải Chúng ta tìm hiểu loại thực vật phù hợp cho mơ hình quy trình thiết kế, xây dựng mơ hình Kết nghiên cứu cung cấp thơng tin hữu ích cho việc áp dụng phương pháp xử lý nước thải hiệu bền vững, góp phần bảo vệ mơi trường nâng cao chất lượng sống cộng đồng MỤC LỤC Tổng quan đất ngập mặn I Khái niệm Chức II Tổng quan công nghệ xử lý nước thải đất ngập nước nhân tạo Các chế xử lý chất ô nhiễm đất ngập nước Đất ngập nước đất ngập nước nhân tạo xử lý ô nhiễm 10 Một số lưu ý sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo : 11 III Các yếu tố hệ thống thiết kế hệ thống đất ngập nước 11 Quá trình vật lý, hóa học 11 Quá trình sinh học 12 IV Tổng quan hình thức nghiên cứu xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước 12 Đặt vấn đề 12 Thiết kế thí nghiệm 14 2.1.1 Phương pháp lấy mẫu phân tích 16 Kết nghiên cứu 17 3.1.1 Hiệu xử lý mơ hình dòng chảy thẳng đứng với tải nạp thủy lực 500mL/phút/m2 17 3.1.2 Hiệu xử lý mô hình dịng chảy thẳng đứng với tải nạp thủy lực 1000 mL/phút/m2 19 V Lau sậy & ứng dụng xử lí nước thải 20 Khái niệm 20 Đặc điểm 21 Lau sậy xử lý nước ô nhiễm 21 Thiết kế cánh đồng lau sậy xử lý nước thải 22 VI Quy trình thực cơng nghệ xử lý nước thải: 22 VII Tài liệu tham khảo 24 Tài liệu tham khảo tiếng việt 24 Tài liệu tham khảo tiếng anh 24 VIII.Kết luận 26 IX Bảng đánh giá thành viên 26 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình Chu trình carbon đất ngập nước Hình 2.Chu trình nito ngập nước Hình 3.Chu trình photpho ngập nước Hình Cỏ sậy ( bên trái ) Vertiver trưởng thành ( bên phải ) 13 Hình Sơ đồ hệ thống bể thí nghiệm 15 Hình Sơ đồ thiết kế bể thí nghiệm 16 Hình Hàm lượng hiệu xử lý (a) BOD5, (b) COD, (c) TSS (d) fecal coliform thí nghiệm T1 18 Hình Hàm lượng hiệu xử lý (a) BOD5, (b) COD, (c) TSS (d) fecal coliform thí nghiệm T2 19 Hình Bãi lau sậy 21 Hình 10 Mơ hình xử lí chất thải sậy 22 MỤC LỤC BẢNG Bảng Đặc tính chất lượng nguồn nước trước xử lý 12 Bảng Bố trí thí nghiệm nghiên cứu 14 Bảng Thơng số vận hành hệ thống thí nghiệm’ 14 Bảng Phương pháp phân tích chất lượng nước 17 I Tổng quan đất ngập mặn Khái niệm Đất ngập mặn loại đất có tính chất đặc biệt bị ảnh hưởng nước biển yếu tố mặn khác mơi trường sống Đất ngập mặn thường tìm thấy khu vực ven biển, vùng đồng sông cửu long vùng đồng sông Hồng Chức Chức đất ngập mặn : ➢ Cung cấp lượng cho loài sinh vật: Các loài sinh vật sống đất ngập mặn mặn, cá mặn, tôm, cua, ốc, động vật biển khác phát triển sinh sống tốt nhờ vào chất dinh dưỡng có đất ➢ Tạo môi trường sống cho lồi sinh vật: Đất ngập mặn mơi trường sống nhiều loài sinh vật đặc hữu mặn loài động vật biển, nơi sinh sản, nuôi trồng tôm, cua, ốc ➢ Giữ cho cân mơi trường: Đất ngập mặn đóng vai trò quan trọng việc giữ cho cân sinh thái khu vực, bảo vệ trì hệ sinh thái ven biển Nó giúp hấp thụ chất độc hại kim loại nặng hợp chất hữu ➢ Tạo giá trị kinh tế: Đất ngập mặn nguồn tài nguyên quan trọng để nuôi trồng tôm, cua, ốc đánh bắt cá Nó sử dụng sản xuất muối sản phẩm khác II Tổng quan công nghệ xử lý nước thải đất ngập nước nhân tạo Các chế xử lý chất ô nhiễm đất ngập nước ❖ Xử lý chất hữu có kh phân huỷ sinh học Trong bãi lọc đất ngập nước, phân hủy sinh học đóng vai trò lớn việc loại bỏ chất hữu dạng hịa tan hay dạng keo có khả phân hủy sinh học (BOD) có nước thải, BOD lại chất rắn lắng bị loại bỏ nhờ trình lắng Bãi lọc đất ngập nước hoạt động bể lọc sinh học Tuy nhiên, bãi lọc đất ngập nước, vai trò vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước bãi lọc việc loại bỏ BOD quan trọng Cơ chế loại bỏ BOD màng vi sinh vật bao bọc xung quanh lớp vật liệu lọc tương tự bể lọc sinh học nhỏ giọt Phân hủy sinh học xảy chất hữu hòa tan mang vào lớp màng vi sinh bám phần thân ngập nước thực vật, hệ thống rễ vùng vật liệu lọc xung quanh, nhờ trình khuếch tán Hình Chu trình carbon đất ngập nước ❖ Quá trình loại bỏ chất rắn Các chất rắn lắng loại bỏ dễ dàng nhờ chế lắng trọng lực hệ thống bãi lọc trồng có thời gian lưu nước dài Chất rắn khơng lắng được, chất keo loại bỏ thơng qua chế lọc (nếu có sử dụng cát lọc) Các chế xử lý hệ thống phụ thuộc nhiều vào kích thước tính chất chất rắn có nước thải dạng vật liệu lọc sử dụng Thực vật bãi lọc khơng đóng vai trị đáng kể việc loại bỏ chất rắn ❖ Quá trình khử nitơ Nitơ loại bỏ bãi lọc chủ yếu nhờ chế chủ yếu sau: • Nitrat hóa/khử nitơ • Sự bay ammoniac (NH3) • Sự hấp thụ thực vật Trong bãi lọc, chuyển hóa nitơ xảy tầng oxy hóa khử bề mặt tiếp xúc rễ đất phần ngập nước thực vật có than nhô lên khỏi mặt nước Nitơ hữu bị oxy hóa thành NH4+ hai lớp đất oxy hóa khử Lớp oxy hóa phần ngập nước thực vật nơi chủ yếu xảy trình nitrat hóa, NH4+ chuyển hóa thành NO2- vi khuẩn nitrosomonat cuối thành NO3bởi vi khuẩn nitrobacter Ở môi trường nhiệt độ cao hơn, số NH4+ chuyển sang dạng NH3 bay vào không khí Nitrat tầng khử bị hụt nhờ trình khử nitrat, lọc hay thực vật hấp thụ Tuy nhiên, nitrat cấp vào từ vùng oxy hóa nhờ tượng khuếch tán Đối với bề mặt chung đất rễ, oxy từ khí khuếch tán vào vùng lá, than, rễ trồng bãi lọc tạo nên lớp giàu oxy tương tự lớp bề mặt chung đất nước Nhờ q trình nitrat hóa diễn vùng hiếu khí, NH4+ bị oxy hóa thành NO3- Phần NO3- không bị trồng hấp thụ bị khuếch tán vào vùng thiếu khí, bị khử thành N2 N2O trình khử nitrat Lượng NH4+ vùng rễ bổ sung nhờ nguồn NH4+ từ vùng thiếu khí khuếch tán vào Hình 2.Chu trình nito ngập nước ❖ Quá trình khử photpho Cơ chế loại bỏ photpho bãi lọc đất ngập nước gồm có: • Sự hấp thụ thực vật • Các q trình đồng hóa vi khuẩn • Sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc (chủ yếu lên đất sét) chất hữu • Kết tủa lắng ion Ca2+, Mg2+, Fe3+ Mn2+ Khi thời gian lưu nước dài đất sử dụng có cấu trúc mịn q trình loại bỏ photpho chủ yếu hấp phụ kết tủa, điều kiện tạo hội cho trình hấp phụ photpho phản ứng đất xảy Hình 3.Chu trình photpho ngập nước Vai trị thực vật vấn đề loại bỏ photpho vấn đề tranh cãi Dù sao, chế đưa hẳn photpho khỏi hệ thống bãi lọc Các trình hấp phụ, kết tủa lắng đưa photpho vào đất hay vật liệu lọc Khi lượng photpho lớp vật liệu vượt khả chứa vật liệu lọc hay lớp trầm tích phải nạo vét xả bỏ ❖ Quá trình xử lý kim loại nặng Các lồi thực vật khác có khả hấp thụ kim loại mạnh khác Thực vật đầm lầy ảnh hưởng gián tiếp đến loại bỏ tích trữ kim loại nặng chúng ảnh hưởng đến chế độ thủy lực, chế hóa học lớp trầm tích bà hoạt động vi sinh vật vật liệu lọc nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng Cơ chế loại bỏ chúng gồm có: • Kết tủa lắng dạng hydroxit không tan vùng hiếu khí, dạng sunfit, kim loại vùng kị khí lớp vật liệu • Hấp thụ lên kết tủa oxy hydroxit sắt, mangan vùng hiếu khí • Kết hợp lẫn thực vật đất – Hấp thụ vào rễ, thân thực vật bãi lọc trồng ❖ Quá trình xử lý hợp chất hữu Các hợp chất hữu loại bỏ hệ thống chủ yếu nhờ chế bay hơi, hấp phụ, phân hủy vi sinh vật (chủ yếu vi khuẩn nấm) hấp phụ thực vật.Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ chất hữu nhờ trình bay hàm số phụ thuộc trọng lượng phân tử chất gây ô nhiễm Các chất bẩn hữu cịn loại bỏ nhờ q trình hút bám vật lí lên bề mặt chất lắng sau q trình lắng Quá trình thường xảy phần đầu bãi lọc Các chất hữu bị thực vật hấp thụ ❖ Quá trình xử lý vi khuẩn, virut Về chất giống trình loại bỏ vi sinh hồ sinh học Vi khuẩn virut có nước thải loại bỏ nhờ: - Tải nạp (T1) ứng với Sậy (S1), Vertiver (V1) + Đối chứng không trồng - Tải nạp (T2) ứng với Sậy (S2), Vertiver (V2) + Đối chứng không trồng - Tải nạp (T3) ứng với Sậy (S3), Vertiver (V3) + Đối chứng không trồng (C1) (C2) (C3) Thiết kế thí nghiệm Các nghiệm thức bố trí theo phương pháp bố trí khối đầy đủ ngẫu nhiên nghiệm thức lần lặp lại có đối chứng (Bảng 2) Thí nghiệm thiết kế vận hành với lưu lượng dòng chảy từ 30 đến 90 L/h, thời gian lưu thủy lực (HRT) từ 4,7 đến 14 tải lượng hữu (OLR) tương đương 1000,8 đến 3153,6 kg BOD5/ha/ngày Bảng Bố trí thí nghiệm nghiên cứu Các nghiệm thức bố trí theo phương pháp bố trí khối đầy đủ ngẫu nhiên nghiệm thức lần lặp lại có đối chứng (Bảng 2) Thí nghiệm thiết kế vận hành với lưu lượng dòng chảy từ 30 đến 90 L/h, thời gian lưu thủy lực (HRT) từ 4,7 đến 14 tải lượng hữu (OLR) tương đương 1000,8 đến 3153,6 kg BOD5/ha/ngày • Thơng qua phương pháp thí nghiệm, thơng số vận hành cho thấy: Bảng Thơng số vận hành hệ thống thí nghiệm’ • Bố trí hệ thống bể thí nghiệm: Nguồn nước bơm lên bể chứa đặt độ cao 2,5 m, cách mặt bể thí nghiệm 1,5 m Nước chảy xuống bể thí nghiệm thơng qua bơm định lượng (MANOSTAT, USA) để thiết lập tải nạp thủy lực/thời gian lưu nước tương ứng với thí nghiệm Hình Sơ đồ hệ thống bể thí nghiệm Hệ thống bể thi nghiệm: Hệ thống thí nghiệm gồm có bể nhựa plastic, bể có dung tích 1000 L (1×1×1 m) vàđược trồng20 Nước phân phối xuống bể thí nghiệm có chứa lớp vật liệu lọc theo thứ tự: đá 4×6 cm dày 20 cm, đá 1×2 cm – dày 20 cm, đá mi hạt lớn – dày 15 cm, cát hạt lớn – dày 15 cm Độ rỗng toàn khối vật liệu lọc tương ứng 40% Độ rỗng khối xác định cách đo lường lượng nước qua, xác định theo tỷ lệ thể tích trống (khoảng trống lỗ hổng lớp vật liệu) tổng thể tích (tổng thể tích thực khơng chứa lớp vật liệu) Dịng chảy qua bể thí nghiệm dịng chảy thẳng đứng Các bể thí nghiệm cấp nguồn nước thí nghiệm từ bể chứa đặt cao thơng qua hệ thống hình xương cá đặt nằm mặt bể đục lỗ nhằm phân phối nước bề mặt bể Hình Sơ đồ thiết kế bể thí nghiệm 2.1.1 Phương pháp lấy mẫu phân tích Mẫu nước đầu vào lấy đầu vào bể thí nghiệm mẫu đầu (sau xử lý) thu đầu bể thí nghiệm Cụ thể, sau ổn định hệ thống tuần, thí nghiệm tải nạp thủy lực, mẫu nước lấy bể chứa nước đầu vào bể chứa nước đầu sau trình xử lý thông qua hệthống van xả Các mẫu tiến hành thu liên tục 10 tuần với tần suất thu mẫu tuần/lần để đánh giá chất lượng hiệu xử lý hệ thống Quá trình lấy mẫu thực theo TCVN 6663-1:2011 Chất lượng nước - Lấy mẫu: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu Kỹ thuật lấy mẫu Căn vào mục đích xem xét hiệu xử lý thành phần bản, nghiên cứu tiến hành lấy mẫu phân tích chất hữu (COD, BOD5), chất rắn lơ lửng (TSS) yếu tố vi sinh (fecal coliform) Các mẫu nước phân tích Trung tâm Nghiên cứu Cơng nghệ môi trường Quản lý Tài nguyên thiên nhiên, Trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh để xác định thông số chất lượng nước gồm COD, BOD5, TSS fecal coliform Bảng Phương pháp phân tích chất lượng nước Kết nghiên cứu 3.1.1 Hiệu xử lý mơ hình dịng chảy thẳng đứng với tải nạp thủy lực 500mL/phút/m2 Vai trò thủy thực vật hệ thống đất ngập nước kiến tạo nhìn chung có hai tác động mặt vật lý hóa sinh Theo Brix (1994, 1997) tác động mặt vật lý gồm chống xói mòn hệ hống, tăng độ dẫn nước nhờ rễ, giữ nhiệt mùa đông, đặc biệt tạo chỗ bám cho vi sinh vật để hình thành màng sinh học Về mặt hóa sinh gồm tăng mức oxy hóa quanh rễ hịa tan nhờ khả dẫn truyền oxy từ khơng khí, hấp thu muối dinh dưỡng chất gây ô nhiễm khác Trong nghiên cứu này, hàm lượng nước trước (đầu vào) sau (đầu ra) xử lý BOD5, COD, TSS fecal coliform tải nạp thủy lực T1 trình bày Hình 4a-d Nhìn chung, biến động hàm lượng BOD5 có xu hướng giảm dần theo thời gian từ tuần thứ đạt hiệu cao, đồng thời thỏa mãn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT sử dụng mục đích tưới tiêu nơng nghiệp Hình Hàm lượng hiệu xử lý (a) BOD5, (b) COD, (c) TSS (d) fecal coliform thí nghiệm T1 Đối với hàm lượng COD, kết nghiên cứu cho thấy giảm mạnh từ thời điểm tuần thứ Tuy nhiên, kết mức độ đáp ứng tiêu chí dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT:2015/BTNMT) thời gian sau tuần vận hành Riêng hàm lượng TSS có dấu hiệu tốt đáp ứng quy chuẩn chất lượng nước số liệu phân tích tuần thứ Ngoài ra, hiệu xử lý BOD5, COD, TSS fecal coliform thí nghiệm T1 (HRT 14,0 giờ) trình bày cụ thể Hình 4a-d Mức độ xử lý BOD5 trung bình bể đối chứng, sậy vertiver 60,7±26,7%, 71,1±20,6% 72,0±22,4% Trong đó, hiệu loại bỏ COD 59,4±30,4%, 63,8±29,7% 60,9±30,9%; kết xử lý hàm lượng TSS tương ứng 52,9±25,5%, 57,8±25,2% 59,3±25,9% Kết nghiên cứu rõ hiệu xử lý mức cao đạt >80% từ thời điểm tuần thứ Đặc biệt, hiệu xử lý đạt mức cao giai đoạn cuối với BOD5, COD, TSS 94,1±0,4%, 90,6±0,8% 84,4±0,6% Có thể thấy vai trị xử lý chất hữu hệ thống đất ngập nước kiến tạo chủ yếu vi sinh vật thực (Akratos, 2007; Brix, 1997; Steer et al., 2002; Vymazal, 2002) Hiệu xử lý BOD5, COD có mặt số lượng cần thiết vi sinh vật hoạt động xử lý chất hữu nghiệm thức Nhìn chung, q trình xử lý thơng số ô nhiễm ổn định đạt hiệu suất cao sau thời gian 50 ngày vận hành hệ thống Đối với thông số vi sinh, hiệu loại bỏ đạt mức cao thời điểm sau đến tuần vận hành Trong đó, đặc biệt thời gian tuần thứ 8-9 thể hiệu suất đạt ngưỡng 99,9% khả loại bỏ yếu tố mầm bệnh 3.1.2 Hiệu xử lý mơ hình dịng chảy thẳng đứng với tải nạp thủy lực 1000 mL/phút/m2 Hàm lượng TSS, BOD5 COD nước trước (đầu vào) sau (đầu ra) xử lý với tải nạp thủy lực T2 trình bày Hình 5a-c Có thể thấy, mức độ loại bỏ chất hữu (BOD5 COD) thể tính hiệu tuần thứ 5-10 Trong đó, sau thời gian tuần vận hành có xu hướng gia tăng hiệu rõ rệt thỏa mãn quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt dùng cho tưới tiêu, thủy lợi Sự biến thiên hàm lượng TSS có tương đồng với mức độ biến động hàm lượng chất hữu Ở vào giai đoạn tuần thứ 6, hiệu xử lý thể thông qua mức độ cao (>80%) cao tuần cuối Hình Hàm lượng hiệu xử lý (a) BOD5, (b) COD, (c) TSS (d) fecal coliform thí nghiệm T2 Hình 5a-c cho thấy chất lượng nước đầu vào cho thí nghiệm từ kênh D đề cập có hàm lượng TSS, BOD5, COD vượt xa thông số quy định cho nguồn nước tưới tiêu QCVN 08-MT:2015/BTNMT Tuy nhiên, hàm lượng sau xử lý TSS, BOD5 COD xấp xỉ đạt quy chuẩn làm nguồn nước tưới tiêu nông nghiệp Riêng tuần 8-10, phần lớn thông số chất lượng nước đạt ngưỡng giới hạn theo quy chuẩn Một số cơng trình nghiên cứu ghi nhận tuổi hệ thống có tác động lớn đến hiệu xử lý (Kadlec & Knight, 1996; Prochaska et al., 2007; Verhoeven & Meuleman, 1999; Wang et al., 2012) Thật vậy, tuổi cao hệ thống rễ phát triển, làm gia tăng thời gian lưu nước hiệu xử lý (Suliman et al., 2006) Hoạt động xử lý TSS, BOD5 COD tải nạp thủy lực T2 (HRT = 7,0 giờ) trình bày Hình 5a-c Q trình loại bỏ chất nhiễm TSS, BOD5, COD nghiệm thức trồng sậy 53,2±26,0% cho TSS, 61,3±28,0% với BOD5 62,2±29,7% trường hợp COD; lô trồng vertiver với hiệu suất 50,2±31,6%, 60,5±30,7% 64,3±27,1% Đối với hàm lượng fecal coliform cho thấy hiệu xử lý thấp đạt 28,8% (sậy) 35,6% (vertiver) cao lên tới 99,8% cho sậy vertiver (Hình 5d) Ngồi ra, từ tuần thí nghiệm thứ nghiệm thức có kết xử lý tốt fecal coliform với mức hiệu suất >95% Theo nguồn: “Tạp chí Khoa học Trường Đại Học Cần Thơ” (Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đất ngập nước kiến tạo sử dụng thực vật xử lý nguồn nước mặt ô nhiễm) V Lau sậy & ứng dụng xử lí nước thải Khái niệm Cây sậy tên khoa học : Phragmites communis Cây lau tên khoa học: Saccharum arundinaceum Lau sậy loài thủy sinh thuộc họ lúa rễ cắm sâu xuống lớp bùn đáy, thân phần nước phần vươn lên khỏi mặt đất, mặt nước Phát triển thành dạng bụi Hình Bãi lau sậy Đặc điểm • Hệ rễ phát triển mọc cắm sâu vào lớp bùn đất tạo điều kiện cho hệ VSV xung quanh phát triển =>> Phân hủy chất hữu hấp thụ kim loại nặng nhiều loại chất thải khác • Thân: có thân dày cao tới 4m sau năm • Lá: có khả quang hợp cao • Ngồi có khả hấp thu vận chuyển oxy đặc biệt • Biên độ nhiệt: • Phục hồi nhanh • Thích ứng với pH rộng • Mọc nhiều môi trường nước ô nhiễm khác Rất phù hợp với điều kiện nhiệt đới nóng ấm có nhiều khu vực nước ngập bỏ hoang Việt Nam Lau sậy xử lý nước ô nhiễm Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải Giáo sư Kathe Seidel người Đức đưa từ năm 60 kỷ 20 Trên giới ứng dụng nhiều nước như: Thụy Sĩ, Đức… Tại Việt Nam nghiên cứu ứng dụng Biện pháp đơn giản, dễ làm, hiệu kinh tế cao, bền vững có lợi với môi trường sinh thái Thiết kế cánh đồng lau sậy xử lý nước thải Mỗi ô khoảng 0,4ha Cấu tạo gồm: lau sậy trồng với mật độ 20 cây/m2 lớp đất phân Lớp cát 0,1m, đến lớp sõi cỡ lớn dày 0,55m sỏi nhỏ 0,25m Ở độ sâu 0,7m, cách 10m đặt ống thoát nước đường kính 100mm Tải trọng lọc cánh đồng lau sậy đạt 750m3/ha/ngày Hình 10 Mơ hình xử lí chất thải sậy VI Quy trình thực công nghệ xử lý nước thải: - Được đánh giá biện pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học kết hợp hài hòa với phương pháp học - Hệ thống gồm tầng phát triển lau sậy cịn phía người ta có trang bị lớp vải chống thấm nước nhằm ngăn chặn q trình nước rỉ rác ngồi mơi trường - Khi oxy vận chuyển cho tất phận sậy sử dụng phản ứng hóa học mà tạo nên mơi trường hiếu khí kỵ khí Nhờ tồn VSV hiếu khí – kỵ khí bám dính sinh trưởng rễ - mà chúng có khả phân hủy chất hữu kim loại nặng nguồn nước Với quy trình xử lý đơn giản, rễ có khả tự làm nước Giúp nguồn nước có tính ổn định cao nhờ khả đệm khả tự điều chỉnh sinh học Lau sậy loại bỏ tất chất dinh dưỡng nguồn nước Là điều kiện - tối ưu xảy q trình nitrat hóa nên loại bỏ phần lớn lượng amoniac nitrat Đồng thời, kim loại sắt, kẽm, mangan, crom,… rễ hấp thụ đến 40 – 80% Đối với hệ thống này, xử lý nước thải khơng hóa chất ứng dụng với nguồn - nước có mức độ ô nhiễm vừa phải Chủ dự án tiết kiệm nguồn chi phí việc sử dụng loại hóa chất xử lý góp phần khơng gây nhiễm mơi trường Ngồi hệ thống khơng phát sinh bùn nhiều chất thải khác giúp giảm chi phí xử lý bùn Ưu điểm : - Quy trình vận hành đơn giản giúp tiết kiệm chi phí bảo hành - Cây sậy dễ tìm dễ sử dụng - Chi phí vận hành ổn định hiệu xử lý cao - Có thể linh động việc thiết kế hệ thống theo chiều ngang, dọc, rộng hay hẹp - Cảnh quan bố trí phù hợp với môi trường xung quanh - Không sản sinh bùn, mùi hôi, tiếng ồn - Tuổi thọ hệ thống cao Nhược điểm : - Yêu cầu diện tích lớn: Các mơ hình ngập nước với thực vật u cầu diện tích lớn để xây dựng, điều hạn chế địa phương có diện tích hẹp - Tác động thời tiết: Sự tác động thời tiết lũ lụt hay hạn hán ảnh hưởng đến hiệu mơ hình ngập nước với thực vật - Địi hỏi kiến thức chuyên môn cao: Việc thiết kế, xây dựng vận hành mơ hình ngập nước với thực vật địi hỏi kiến thức chun mơn cao, điều làm tăng chi phí đào tạo quản lý - Khả xử lý bị giới hạn: Mặc dù phương pháp xử lý nhiều loại chất thải, nhiên, số chất thải hóa chất độc hại kim loại nặng khơng xử lý hiệu mơ hình ngập nước với thực vật VII Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo tiếng việt Theo nguồn: “Tạp chí Khoa học Trường Đại Học Cần Thơ” (Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đất ngập nước kiến tạo sử dụng thực vật xử lý nguồn nước mặt ô nhiễm) Báo cáo nghiên cứu: Ứng dụng nguyên tắc sinh thái xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước với thực vật Tác giả: Nguyễn Thị Tuyết Nhung, Nguyễn Thị Thu Thủy, Trần Thị Ngọc Hà Năm 2021 Báo cáo đề tài: Ứng dụng nguyên tắc sinh thái xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước với thực vật Tác giả: Vũ Đức Hiếu, Lê Thị Vân Anh, Lưu Minh Hiếu Năm 2020 Bài báo khoa học: Xử lý nước thải mô hình đất ngập nước với ứng dụng nguyên tắc sinh thái Tác giả: Trần Minh Tuấn, Nguyễn Thị Thanh Hà Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Mơi trường, số 3/2018 Tài liệu hướng dẫn: Ứng dụng nguyên tắc sinh thái xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước với thực vật Tổng cục Môi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường Năm 2019 Bài báo khoa học: Đánh giá hiệu xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước với ứng dụng nguyên tắc sinh thái Tác giả: Đỗ Thị Như Quỳnh, Lê Thị Hải Yến, Lê Thị Thu Hương Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn, số 9/2020 Tài liệu tham khảo tiếng anh Reddy, K R., & DeLaune, R D (2008) Biogeochemistry of Wetlands: Science and Applications CRC Press Vymazal, J (2011) Constructed wetlands for wastewater treatment: a review Water, 3(4), 889-908 Brix, H (1997) Do macrophytes play a role in constructed treatment wetlands? Water Science and Technology, 35(5), 11-17 Kadlec, R H., & Knight, R L (1996) Treatment Wetlands CRC Press Zhu, Y., Wang, Z., Zheng, P., Zhang, X., & Chen, J (2015) Comparison of pollutant removal efficiency and bacterial communities between tidal flow constructed wetlands and horizontal subsurface flow constructed wetlands Environmental Science and Pollution Research, 22(9), 70087018 Cui, L., Gao, J., & Zhai, Y (2015) Long-term ecological performance of a pilot-scale constructed wetland system for treating domestic sewage Environmental Science and Pollution Research, 22(3), 1852-1861 Chen, Y., Zhang, J., Feng, C., Yu, H., Zhang, X., & Wang, J (2019) The role of plant roots in wastewater treatment in constructed wetlands: A review Science of The Total Environment, 657, 435-447 Wang, X., Liu, X., Chen, J., Wei, Y., Zhou, Q., & Wang, Y (2016) Performance and bacterial community of a novel hybrid constructed wetland system with worm-like biofilm carriers for treating sewage Bioresource Technology, 218, 1-8 Huang, J., Huang, G., Lu, X., Xu, L., Zhang, Q., Wei, G., & Liu, Z (2018) Constructed wetlands with biochar amendment for domestic wastewater treatment: A review Science of The Total Environment, 621, 1183-1194 10 Chen, X., Zhang, X., Pan, B., He, Y., Zhang, M., & Wu, X (2020) Effect of plant roots on the removal of organic matter, nitrogen and phosphorus from domestic sewage in a subsurface flow constructed wetland Science of The Total Environment, 702, 134938 VIII Kết luận Từ kết nghiên cứu thực nghiệm, kết luận ứng dụng nguyên tắc sinh thái xử lý nước thải mơ hình đất ngập nước với thực vật phương pháp hiệu bền vững việc xử lý nước thải Các nguyên tắc sinh thái tương tác lồi, vịng tuần hồn chất dinh dưỡng phân bố không đồng lồi thực vật mơ hình đất ngập nước đóng vai trị quan trọng việc tạo mơi trường thích hợp cho việc xử lý nước thải Việc lựa chọn loại thực vật phù hợp thiết kế, xây dựng mơ hình đất ngập nước cách điều cần thiết để đạt hiệu cao việc xử lý nước thải Ngoài ra, việc áp dụng mơ hình đất ngập nước với thực vật xử lý nước thải giúp cải thiện chất lượng môi trường nước, bảo vệ sức khỏe người lồi động vật sống mơi trường nước Tuy nhiên, để ứng dụng thành cơng mơ hình đất ngập nước với thực vật việc xử lý nước thải, cần có đồng thuận hợp tác bên liên quan, đặc biệt quyền địa phương nhà khoa học, để đảm bảo việc thiết kế xây dựng mơ hình đạt hiệu cao Ngồi ra, cần có nghiên cứu ứng dụng công nghệ nhằm nâng cao hiệu xử lý nước thải bảo vệ môi trường nước IX Bảng đánh giá thành viên Tên thành viên Nhiệm vụ Nguyễn Hữu Đạt ( Nhóm trưởng ) + Tiểu luận + Tài liệu tham khảo + Tìm nội dung : - Tồng quan dất ngập mặn : - Khái niệm - Chức Lê Mỹ Hoa Tìm nội dung : Lau sậy - Đặc tính - Ứng dụng xử lý nước thải Tổng hợp nội dung Đỗ Thị Trúc Ly Tìm nội dung : - Các yếu tố thiết kế hệ thống đất ngập nước - Tổng hợp số mơ hình cụ thể ứng dụng VN Nguyễn Phạm Trúc Mai + PowPoint +Tìm nội dung : - Quy trình thực công nghệ nước thải - Ưu nhược điểm phương pháp Lê Nguyễn Minh Anh + Thuyết trình + Tìm nội dung : - Lựa chọn khu vực áp dụng thử nghiệm - Mơ hình thí nghiệm - Kết thí nghiệm Trần Ngọc Yến + Tìm nội dung : -Tổng quan cơng nghệ xử lý nước thải đất ngập nước nhân tạo: - Đất ngập nước (ĐNN) đất ngập nước nhân tạo xử lý ô nhiễm - Các chế xử lý chất ô nhiễm đất ngập nước