Nghiên cứu mô hình hệ thống xử lý giảm thiểu ô nhiễm do nước thải sinh hoạt cho thị trấn me, huyện gia viễn, tỉnh ninh bình

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, có nhiều cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng Thế giới Việt Nam công nghệ sinh học, công nghệ hóa sinh, cơng nghệ xử lý nước thải phân tán, công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Johkasou-Nhật Bản, cánh đồng lọc, cánh đồng tưới Qua nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt nước nước ngoài, luận văn đề xuất nghiên cứu mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ bãi lọc nhân tạo với tiêu chí giá thành rẻ, dễ vận hành, chi phí vận hành thấp, vừa xử lý nước thải vừa khôi phục cảnh quan lưu vực sông, kết hợp làm công viên sinh thái đảm bảo xử lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 14: 2008/BTNMT), dễ áp dụng điều kiện Việt Nam, khu dân cư, thị trấn, thị xã dọc lưu vực sông Nhuệ - Đáy Hiện tương lai thời kỳ gia tăng mạnh mẽ phát triển tồn diện cơng nghiệp hố, đại hố, tồn lưu vực sơng Nhuệ - Đáy, nhiều vấn đề cấp bách môi trường đã, nảy sinh phức tạp quy mô khác cần thiết phải xem xét, xử lý, khắc phục, phịng ngừa… Chính lẽ việc nghiên cứu mơ hình hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ bãi lọc nhân tạo cho khu dân cư đô thị dọc lưu vực sông Nhuệ - Đáy, nhằm bước khắc phục ô nhiễm, khôi phục cảnh quan lưu vực sông Nhuệ - Đáy, vấn đề cấp thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn to lớn Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài  Cơ sở khoa học đề tài Bãi lọc ngập nước nhân tạo hay bãi lọc trồng công nghệ xử lý nước thải điều kiện tự nhiên mang tính bền vững thân thiện Công nghệ phát triển châu Âu ngày ứng dụng rộng giới Bãi lọc ngập nước nhân tạo nghiên cứu xây dựng nhằm khắc phục nhược điểm bãi đất ngập nước tự nhiên mà có ưu điểm đất ngập nước tự nhiên Các kết nghiên cứu cho thấy, bãi lọc nhân tạo trồng hoạt động tốt so với đất ngập nước tự nhiên diện tích, đáy bãi lọc nhân tạo có lót chống thấm tạo độ dốc hợp lý, qua chế độ thủy lực kiểm soát Độ tin cậy hoạt động bãi lọc nhân tạo nâng cao thực vật thành phần khác bãi lọc nhân tạo quản lý mong muốn  Cơ sở thực tiễn đề tài Xử lý nước thải bãi lọc trồng loại thực vật áp dụng nhiều nước giới với ưu điểm chi phí đầu tư vận hành thấp, cấu trúc đơn giản, có khả xử lý.triệt để nước thải Qua thí nghiệm ứng dụng thực tế cho thấy Bãi lọc trồng loại bỏ chất hữu có khả phân huỷ sinh học, chất rắn, Nitơ, Phốtpho, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ, kể vi khuẩn vi rút Các chất ô nhiễm loại bỏ nhờ nhiều chế diễn đồng thời bãi lọc lắng, lọc, kết tủa, hấp phụ sinh hóa, trao đổi chất vi sinh vật hấp thụ thực vật Mục đích đề tài (các kết cần đạt được) Đề xuất mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ bãi lọc nhân tạo, góp phần ngăn chặn suy thối, nhiễm môi trường, khôi phục cảnh quan môi trường lưu vực sông, làm sở nhân rộng cho lưu vực sông khác Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu Đối tượng lựa chọn nghiên cứu thị trấn Me, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình Khu vực lựa chọn có địa hình phẳng, phía Nam giáp với núi đá, phía Bắc giáp với cánh đồng lúa, phía Đơng Tây giáp với đường vào bãi đá, khu đất thuộc khu đất dự chữ Thị Trấn, đất dùng vào mục đích cơng cộng, diện tích đất trồng xanh thị trấn, khơng có nhà cửa cơng trình xây dựng khác khơng phải giải phóng hay đền bù đất đai, thuận tiện cho thi công xây dựng công trình Do việc lựa chọn thị trấn Me làm địa điểm thực dự án nơi có tính chất đại diện, điển hình cao cho khu dân cư tập trung Đặc biệt cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy cho vùng đồng Bắc Bộ  Phạm vi nghiên cứu  Nghiên cứu đề xuất mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp nhằm ngăn chặn suy thoái, ô nhiễm môi trường, khôi phục cảnh quan môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy  Nghiên cứu mơ hình hệ thống xử lý giảm thiểu nhiễm nước thải sinh hoạt cho thị trấn Me, huyện Gia Viễn, tỉnh Ninh Bình Các phương pháp nghiên cứu  Phương pháp tổng hợp lý thuyết  Phương pháp kế thừa  Phương pháp chuyên gia  Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập thông tin  Phương pháp phân tích mẫu phịng thí nghiệm  Phương pháp sử dụng phần mềm tin học  Phương pháp thiết kế CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC TRỒNG CÂY NHÂN TẠO 1.1 Giới thiệu chung bãi lọc ngập nước nhân tạo Bãi lọc ngập nước hệ sinh thái ngậm nước với mực nước nông xấp xỉ bề mặt đất cấy trồng loại thực vật có khả phát triển điều kiện đất ẩm Thực vật sử dụng lượng mặt trời để hấp thụ cacbon từ khí chuyển hóa thành chất hữu nguồn lượng cung cấp cho hoạt động sống phát triển vi khuẩn dị dưỡng (động vật, vi khuẩn nấm) Bãi lọc ngập nước có khả phân hủy, chuyển hóa chất hữu chất khác Với khả đó, bãi lọc ngập nước nhân tạo sử dụng để làm nước (xử lý nước thải đô thị, nông nghiệp, công nghiệp nước mưa) Bãi lọc ngập nước coi “quả thận tạo hóa” (kidneys of the landscape) với đặc tính thủy học chu trình hóa học, nơi chứa chất thải từ nguồn tự nhiên nhân tạo [Mitsch Gossenlink, 1993] Ngoài mục đích dùng để xử lý nước, bãi lọc ngập nước cịn có lợi ích khác tạo cảnh quan mơi trường sống cho người lồi thú Có thể coi bãi lọc ngập nước “siêu thị sinh học” tính đa dạng sinh học Nhiều lồi mng thú (chim, bị sát, động vật lưỡng cư, cá, v.v…) sống phát triển môi trường bãi lọc ngập nước sử dụng cánh đồng ngập nước làm nơi cư trú định kỳ với khoảng thời gian định chu kỳ sống phát triển [Hammer, 1992] Bãi lọc ngập nước cịn có giá trị cao thẩm mỹ Bãi lọc ngập nước nhân tạo phân loại theo hình thức ni trồng điển hình lồi thực vật như: hệ thống thực vật nổi, hệ thống rễ chùm hệ thống thực vật chìm [Brix Schierup, 1989] Hầu hết hệ thống sử dụng loại rễ chùm, nhiên phân loại theo dạng vật liệu sử dụng chế độ dòng chảy hệ thống 1.1.1 Các dạng bãi lọc ngập nước nhân tạo 1.1.1.1 Bãi lọc ngập nước nhân tạo dịng chảy bề mặt Hình 1.1 Hệ thống dòng chảy bề mặt, dạng hồ [Brix, 1993] Hệ thống dòng chảy bề mặt hệ thống thiết kế có lớp nước bề mặt tiếp xúc với khơng khí Tất dạng bãi lọc ngập nước cấy trồng loại thực vật có rễ loại vật liệu (thường đất, sỏi cát) Các chất ô nhiễm khử nhờ phối hợp q trình hóa học, lý học, sinh học, lắng, kết tủa hấp thụ vào đất, q trình đồng hóa thực vật chuyển hóa vi khuẩn [Brix, 1993; Vymazal cộng sự, 1998] Bãi lọc ngập nước tự nhiên có diện tích từ 1ha 1000 ha; khoảng 50% có diện tích khoảng từ 10 đến 100 Bãi lọc ngập nước nhân tạo dịng chảy bề mặt thường có diện tích nhỏ hơn: khoảng 60% có diện tích nhỏ 10 Thơng thường, tải lượng thủy lực bãi lọc tự nhiên thường nhỏ so với bãi lọc nhân tạo khơng thiết kế cho mục đích xử lý nước thải [Kadlec and Knight, 1996] Các hệ thống thiết kế cho mục đích xử lý nước thải có nồng độ nito photpho thấp (hoặc lưu giữ hồn tồn) thường có tải lượng bề mặt thấp, ngược lại hệ thống thiết kế để xử lý chất hữu (BOD) chất lơ lửng thường có tải lượng bề mặt cao Chiều sâu mực nước hệ thống khoảng đến 90 cm, thông thường 30 đến 40 cm Hệ thống dòng chảy bề mặt thường sử dụng để xử lý bổ sung bố trí sau loại hồ sinh học tùy tiện hồ hiếu khí dây chuyền xử lý nước thải 1.1.1.2 Bãi lọc ngập nước nhân tạo dịng chảy ngầm Hình 1.2 Hệ thống dòng chảy ngầm ngang, dạng bãi lọc chống thấm [Brix, 1993] Hình 1.3 Hệ thống dịng chảy ngầm đứng, dạng bãi lọc chống thấm [Brix, 1993] Ở Châu Âu, hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm qua đất sỏi ứng dụng xây dựng phổ biến Sậy loài thực vật cấy trồng phổ biến hầu hết hệ thống, số hệ thống có trồng thêm loại thực vật khác Đất sỏi thường dùng làm vật liệu bãi lọc chúng có khả trì dịng chảy ngầm Các hệ thống sử dụng đất thường gặp vấn đề dòng chảy tràn bề mặt, hệ thống sử dụng sỏi thường gặp tượng tắc dòng Hệ thống dòng chảy ngầm thường có diện tích bề mặt nhỏ (