THIẾT KẾ MÔ HÌNH WETLAND NHÂN TẠO ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT XỬ LÝ Ô NHIỄM TẠI CÁC HỒ ĐÔ THỊ

THIẾT KẾ MÔ HÌNH WETLAND NHÂN TẠO ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT XỬ LÝ Ô NHIỄM TẠI CÁC HỒ ĐÔ THỊ

THIẾT KẾ MÔ HÌNH WETLAND NHÂN TẠO ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT XỬ LÝ Ô NHIỄM TẠI CÁC HỒ ĐÔ THỊ

DESIGN CONSTRUCTED WETLAND TO IMPROVE EFFECTIVE

TREATMENT IN SOME URBAN LAKES

SVTH: HÀ THỊ KIM THANH

Lớp : 04CSM, Khoa Sinh- Môi trường

GVHD: Th.S ĐOÀN THANH PHƯƠNG

Khoa Sinh- Môi trường

TÓM TẮT

Nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế wetland nhân tạo để giải quyết vấn đề ô nhiễm tại các

hồ đô thị (chủ yếu do phú dưỡng) đạt hiệu suất xử lý cao và thân thiện với môi trường Hồ công viên 29/3 áp dụng mô hình này kết hợp với trồng cây chuối hoa (canna indica Bail) trong

hồ hiếu khí để tăng hiệu quả xử lý và tạo cảnh quan cho hồ

ABSTRACT

Research focuses on designing constructed wetland to resolve pollution issues in urban lakes (essentially due to eutrophication) with high treatment efficiency and friendly to environment

29 Mar Park Lake is designed basing on above model which is combined with canna indica Bail in aerobic pond that improves treatment efficiency and makes a nice view

1 Mở đầu:

Ao hồ là tài sản vô giá của các thành phố trên thế giới Hồ đô thị nói chung và hồ Công viên 29/3 nói riêng không chỉ là thắng cảnh, là di tích lịch sử mang lại nhiều giá trị tinh thần cho người dân sống trong khu vực nội thị mà còn có vai trò rất quan trọng trong việc điều tiết nước mưa, điều hòa khí hậu, chứa và làm sạch nước thải Tuy nhiên hiện nay các hồ đô thị đều

bị ô nhiễm chủ yếu do phú dưỡng[2] Mặt khác, cùng với đô thị hóa, các hồ bị thu hẹp diện tích để lấy mặt bằng xây dựng, do đó những chức năng trên bị suy giảm, ảnh hưởng lớn đến kinh tế, cảnh quan môi trường sinh thái của các thành phố Việc đánh giá, kiểm soát chất lượng nước hồ đô thị đặc biệt là tình trạng phú dưỡng trên cơ sở đó đề xuất các phương án xử

lý là một trong những công tác cần thiết để duy trì chức năng của hồ đô thị và nhấn mạnh tầm quan trọng trong phát triển xây dựng đô thị, tránh được hiện trạng san lấp hồ để lấy mặt bằng

vì hồ bị ô nhiễm

Wetland nhân tạo được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước thải ở các nước trên thế giới như một giải pháp thân thiện với môi trường bằng công nghệ sinh thái, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bằng wetland nhân tạo còn khá mới mẻ, chưa được áp dụng phổ biến Xuất phát từ cơ sở trên chúng

tôi chọn đề tài: “Thiết kế mô hình wetland nhân tạo để nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm tại các hồ đô thị”

2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu: Hồ Công viên 29/3, phường Thạc Gián, quận Thanh Khê, thành

phố Đà Nẵng

2.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kế, hồi cứu số liệu

- Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

0 20 40 60 80 100 120 140

1/8/2007 27/10/08 23/1/08 thời gian

mg/l

SS(mg/l) DO BOD5(mg/l) COD(mg/l) PO43- (mg/l) NH4+

NO3-TN TP Pb Zn Cd

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hồ Công

viên 29/3

Chỉ tiêu Phương pháp phân tích

pH, DO Winkler

SS, TDS Phương pháp trọng lượng

BOD Phương pháp pha loãng mẫu nước và làm bảo hòa oxy hòa tan

NO3- Xác định bằng Natrixalixilat

PO43- Thuốc thử Sunpho Molypdic

N tổng Dựa vào chuẩn độ H2SO4 tiêu tốn trong định phân (NH4)2B4O7

Cd Thuốc thử difenylthiocacbazon

Zn Thuốc thử dithizon

- Phương pháp thiết kế wetland nhân tạo

2.3 Quy trình nghiên cứu

Bước 1: Xác định mục đích đối tượng nghiên cứu Bước 2: Lấy mẫu và phân tích mẫu nước mặt hồ Công viên 29/3 Bước 3: Phân tích số liệu Bước 4: Tham khảo một số mô hình wetland nhân tạo phù hợp với hồ Công viên 29/3 Bước 5: Thiết kế mô hình wetland nhân tạo nhằm tối ưu hóa việc xử lý ô nhiễm Bước 6: Tính hiệu suất xử lý

3 Kết quả và thảo luận

3.1 Kết quả khảo sát chất lượng nước hồ Công viên 29/3 qua 2 mùa

Chất lượng nước ở hai mùa dao động đáng kể, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước vào mùa kiệt (tháng 8) cao hơn so với mùa mưa Các chỉ tiêu hóa học (BOD, COD) vượt quá tiêu chuẩn giới hạn cho phép Vào mùa mưa lượng nước hồ được pha loãng và đối lưu của hồ lớn nên khả năng tiếp nhận của hồ lớn, chất lượng nước sạch hơn

Biểu đồ 3.1: Kết quả phân tích một số chỉ số đánh giá chất lượng nguồn nước mặt hồ Công viên 29/3 qua 3 đợt

Biểu đồ 3.2

7.1

6.2

8

2.9 2.6

9.98

0 2 4 6 8 10 12

1/8/2007 27/10 23/1/08 thời gian

N tổng P tổng

Biểu đồ 3.3 : Kết quả phân tích N tổng,

0

10

20

30

40

50

60

70

mg/l

BOD5

08/01/2007 27/10/08 23/1/08 TCVN

- BOD ở mùa khô cao hơn mùa mưa 4.11 lần và cao hơn TCVN chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước lớn, nước có mức độ ô nhiễm cao

- Nito và Photpho là hai nguồn dinh dưỡng quan trọng cho các sinh vật thủy sinh Với nồng độ xuất hiện trong hồ chúng là môi trường tốt cho sự phát triển của tảo, gây ra phú dưỡng hồ

3.2 Cải tạo hồ Công viên 29/3 dựa trên mô hình wetland nhân tạo

3.2.1 Thiết kế hệ thống thoát nước

Thiết kế hệ thống thoát nước ở hai mạng kênh riêng biệt:

- Hệ thống thoát nước thải sinh hoạt

- Hệ thống thoát nước mưa chảy tràn

3.2.3 Thiết kế wetland nhân tạo dựa trên việc cải tạo hồ Công viên 29/3.

Bảng 3.2: Thông số thiết kế cải tạo hồ công viên 29/3 dựa trên mô hình wetland nhân tạo

Phần 1: hồ kị khí Phần 2: hồ tùy nghi Phần 2: hồ hiếu khí

Mùa kiệt Mùa mưa Mùa kiệt Mùa mưa Mùa kiệt Mùa mưa

Thể tích bể(m3

Kích thước

bể(m)

dài*rộng*cao

110x67x4 110x67x5 180x128x1 180x128x1.5 339x175x0.3 339x175x0.5

Công trình phụ Đập tràn Đập tràn Vòi phun nước Dãi chuối hoa

Hình 3.1: Mặt cắt dọc các hồ sinh học (hồ kị khí, hồ tùy nghi, hồ hiếu khí)

GHI CHÚ L: 0.4-0.5 m w: 0.2-0.4 m

m

0.5m 0.7m

a: mùa mưa - b: mùa kiệt

Hình 3.2: Kích thước đập tràn

Hình 3.3: Hồ công viên 29/3 thiết kế dựa trên mô

GHI CHÚ

1: cống nước thải tập trung 2: đập tràn

3 dãi thực vật : đường đi của dòng nước : vòi phun nước

1

2

2

3

Lớp sỏi 60cm

40cm

Lớp nước 30-50cm

Lớp sỏi 60cm

40cm

3.2.Tính toán hiệu suất xử lý nước qua hệ thống hồ sinh học:

Bảng 3.3: Nồng độ các chất dinh dưỡng giảm khi qua hệ thống hồ sinh học

nồng độ

vào hồ Hồ kị khí

Hồ tùy nghi

Hồ hiếu khí Không trồng chuối hoa Có trồng chuối hoa

TN (Nito tổng)

TP (Photpho tổng)

Biểu đồ 3.4: Hiệu suất xử lý TN và TP qua mùa mưa và mùa kiệt sau khi qua wetland nhân tạo

Sau khi qua wetland nhân tạo, hàm lượng TN và TP tổng được giảm đáng kể, không gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận

4 Kết luận và kiến nghị

4.1 Kết luận

- Chất lượng nước trong hai mùa có sự dao động đáng kể, nước hồ đang có dấu hiệu bị ô nhiễm

- Hồ công viên được thiết kế cải tạo dựa trên mô hình wetland nhân tạo gồm 3 hồ( kị khí, tùy nghi, hiếu khí), tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật hoạt động, kết hợp trồng cây chuối hoa (Canna indica Bail) làm tăng hiệu suất của quá trình xử lý nước

- Các chất dinh dưỡng sau khi được vi sinh vật chuyển hóa, thực vật hấp thu, nồng độ còn lại thấp không gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận

4.2 Kiến nghị

- Phải có những nghiên cứu cụ thể về lưu lượng nước thải, nồng độ, thành phần nước thải đổ vào hồ trước khi áp dụng xử lý để đưa ra phương án xử lý tối ưu (quyết định qui trình xử lý hóa học hay sinh học)

7.4

4.7 2.5 1.9

13 8.2 4.3 3.2 0

2

4

6

8

10

12

14

mùa kiệt mùa mưa

mg/l

nồng độ vào hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

3.62 2 1.4 0.7

10.08 5.6 3.92 1.9 0

2 4 6 8 10 12

mùa kiệt mùa mưa

mg/l

nồng độ vào hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

0

10

25

40

Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

%

HIỆU SUẤT mùa mưa

a) Hiệu suất xử lý TN trong mùa

kiệt

0 10 30 50

Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

0 3 6 9

%

HIỆU SUẤT mùa mưa

b) Hiệu suất xử lý TN trong mùa mưa

0 10 30 50

Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

0 0.5 1 1.5 2 2.5

%

HIỆU SUẤT mùa mưa

a) Hiệu suất xử lý TP trong mùa kiệt

0 10 30 50

Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

0 2 4 6

%

HIỆU SUẤT mùa mưa

b) Hiệu suất xử lý TP trong mùa mưa

- Vận hành mô hình wetland nhân tạo nhằm cải tạo chất lượng nước hồ công viên cần chú ý đến duy trì bão dưỡng để cho hiệu quả xử lý đạt tốt nhất: nạo vét bùn định kì, thay thế, thu vớt thực vật trong hồ hiếu khí tránh tình trạng khi chết đi gây bồi lấp, già hóa hồ công viên

- Có phần mềm thiết kế tổng quát có thể áp dụng cho tất cả các hồ nội thành với chức năng xử

lý ô nhiễm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Việt Anh Bộ Tài nguyên môi trường 2007 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam

http://www.nea.gov.vn

[2] Nguyễn Lân Dũng Công nghệ mới để làm sạch ao hồ trong thành phố, 30/07/2005

http://vietsciences.net

[3] Hoàng Đàn Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây, công nghệ mới đem lại nhiều lợi ích cho môi trường http://www.nea.gov.vn

[4] Lê Văn Khoa 2005 Đất ngập nước, Trang 4 NXB Giáo Dục

[5] Nguyễn Thị Loan Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 2007 Nghiên cứu sử dụng các hệ thống wetland nhân tạo để xử lý nước thải tại làng giấy Phong Khê

http://www.nea.gov.vn

[6] Joe Gelt, College of agriculture and life sciences the university of Arizona, Constructed Wetlands: Using Human Ingenuity, Natural Processes to Treat Water, Build Habitat