Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải
1 Đặt vấn đề Đất ngập nước Việt Nam đa dạng phong phú kiểu loại phân bố rộng khắp vùng sinh thái, có giá trị vai trò to lớn phát triển kinh tế xã hội, xóa đói giảm nghèo, trì phát triển văn hóa, bảo vệ mơi trường, trì phát triển đa dạng sinh học Phương pháp sử dụng đất ngập nước xử lý nước thải phương pháp có nhiều ưu điểm, đặc biệt phù hợp với điều kiện Việt Nam chi phí xây dựng vận hành thấp Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo xây dựng để xử lý nước thải nơng nghiệp, cơng nghiệp phục vụ cho ni trồng thủy sản, theo q trình sinh học, hóa lý học vùng đất ngập nước tự nhiên Các vùng đất ngập nước loại bỏ chất nhiễm từ nước thải chuyển chúng thành dạng vật chất ảnh hưởng tới sức khỏe người mơi trường Sử dụng ĐNN tự nhiên để xử lý nước thải có hàm lượng BOD thấp Ngồi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải q trình xử lý thực liên tục điều kiện tự nhiên với giá thành rẻ chi phí xây dựng bảo quản thấp Do cần sử dụng rộng rãi sở sản xuất gây nhiễm Đồng thời áp dụng để nghiên cứu sâu hơn, mở rộng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải, đặc biệt loại nước thải có hàm lượng chất hữu cao nước thải nhà máy chế biến cà phê, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, sở giết mổ…[2] ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải Phần Tổng quan đất ngập nước nhân tạo 1.1 Khái qt chung ĐNN nhân tạo ĐNN nhân tạo đóng vai trò quan trọng sống người Chúng cung cấp lượng khổng lồ nguồn lợi thủy sản nước nước mặn bao gồm lồi trai hến giáp xác Bên cạnh đó, đất ngập nước giúp bảo vệ đất liền, nhà cửa đất canh tác trước gió bão, hạn chế ảnh hưởng lũ lụt, nạp, tiết nước ngầm cung cấp nguồn nước cho sinh hoạt Tuy nhiên, vùng đất ngập nước Việt Nam dần biến Việc chuyển đổi đất ngập nước thành đất canh tác, chặt phá rừng ngập mặn ven biển để ni tơm, nhiễm phát triển số nhiều tác động có nguy gây suy thối vĩnh viễn hệ sinh thái đất ngập nước cuối ảnh hưởng tới lợi ích mà đất ngập nước mang lại cho người ĐNN nhân tạo khơng có khái niệm rõ ràng, bảng hệ thống phân loại Tuỳ theo tổ chức, mục đích nghiên cứu mà phân loại khác Hiện có nhiều bảng phân loại sử dụng bảng phân loại cơng ước Ramsar, tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế… 1.2 Chức đất ngập nước 1.2.1 Chức sinh thái - Nạp nước ngầm: nước thấm từ vùng đất ngập nước xuống tầng đất long đất, nước giữ lại điều tiết thành dòng chảy bề mặt vùng đất ngập nước khác cho người sử dụng - Hạn chế ảnh hưởng lũ: cách giữ điều hòa lượng nước mưa bồn chứa tự nhiên, giải phóng lượng nước lũ từ từ, giảm hạn chế lũ lụt vùng hạ lưu - Ổn định vi khí hậu: chu trình trao đổi chất nước hệ sinh thái nhờ lớp phủ thực vật đất ngập nước, cân O CO2 khí làm cho vi khí hậu địa phương ổn định, đặc biệt nhiệt độ lượng mưa ổn định Chống sóng, bão, ổn định bờ biển chống xói mòn: nhờ lớp phủ thực ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải vật, đặc biệt rừng ngập mặn ven biển, thảm cỏ, có tác dụng làm giảm sức gió bão, bào mòn đất sóng biển - Xử lý, giữ lại chất cặn, chất độc, chất nhiễm: vùng đất ngập nước coi bể lọc tự nhiên, có tác dụng giữ lại chất lắng đọng chất độc( chất thải sinh hoạt cơng nghiệp) - Giữ lại chất dinh dưỡng làm nguồn phân bón cho trồng thức ăn sinh vật sống sinh thái - Sản xuất sinh khối: nhiều vùng đất ngập nước nơi sản xuất sinh khối làm nguồn thức ăn cho sinh vật thủy sinh, loại động vật hoang dã vật ni - Giao thơng đường thủy hầu hết sơng kênh rạch, vùng hồ chứa nước lớn, vùng ngập nước thường xun hay theo mùa… đặc biệt vùng đồng song Cửu Long, vận chuyển đường thủy đóng vai trò quan trọng đời sống phát triển kinh tế người dân sống xung quanh khu vực - Gải trí , du lịch: Các khu bảo tồn đất ngập nước Tràm Chim( Tam Nơng Đồng Thấp), Xn Thủy (Nam Định)…[1] 1.2.2 Chức kinh tế ĐNN - Tài ngun rừng: cung cấp loạt sản phẩm quan trọng gỗ, than, củi sản phẩm khác nhựa, tinh dầu, tanin, dược liệu …Nhiều vùng ĐNN giàu động vật hoang dã đặc biệt lồi chim nước, cung cấp sản phẩm có giá trị thương mại cao - Thuỷ sản: Mơi trường sống nơi cung cấp thức ăn cho cá, lồi thuỷ sản - Tài ngun cỏ tảo biển: Thức ăn nhiều loại thuỷ sinh vật, người gia súc, ngồi làm phân bón dược liệu… - Sản phẩm nơng nghiệp: ruộng lúa nước chuyển canh xen canh với hoa màu khác tạo nên nhiều sản phẩm quan trọng vùng ĐNN - Cung cấp nước ngọt: Là nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt, tưới tiêu, cho chăn ni gia súc sản xuất cơng nghiệp ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải - Tiềm năng lượng: Than bùn, đập, thác nước… nguồn lượng quan trọng.[1] 1.2.3 Chức xã hội - Tạo cảnh quan, vui chơi, giải trí - Giá trị văn hố: lễ hội, giáo dục, nghiên cứu… - Giá trị đa dạng sinh học Nhận thức giá trị lợi ích wetland, kết hợp với chất lượng minh chứng mơi trường dẫn đến việc tạo wetland nhân tạo cho nhiều mục đích[1] 1.2 Các mơ hình ĐNN nhân tạo Các mơ hình ĐNN nhân tạo ứng dụng xử lý nước thiết kế theo hệ thống dòng chảy nước Được chia theo hệ thống sau: Các hệ thống chảy bề mặt (Free water surface - FWS) Các hệ thống dòng chảy ngang mặt đất (Horizontal subsurface flow) Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF) 1.2.1 Các hệ thống chảy bề mặt (Free water surface - FWS) Những hệ thống thường lưu vực chứa nước kênh dẫn nước, với lớp lót bên để ngăn rò rỉ nước, đất lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho thực vật Hình 1.1 Mơ hình Free water surface - FWS Lớp nước nơng, tốc độ dòng chảy chậm, có mặt thân định dòng chảy đặc biệt mương dài hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ (Reed cộng sự, 1998).[5] 1.2.2 Các hệ thống với dòng chảy ngang mặt đất (Horizontal subsurface flow - HSF) ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải Hệ thống gọi dòng chảy ngang nước thải đưa vào chảy chậm qua tầng lọc xốp bề mặt đường ngang tới nơi dòng chảy Trong suốt thời gian này, nước thải tiếp xúc với mạng lưới hoạt động đới hiếu khí, khí kị khí Các đới hiếu khí xung quanh rễ bầu rễ, nơi lọc O vào bề mặt Khi nước thải chảy qua đới rễ, làm phân hủy sinh học vi sinh vật q trình hóa sinh Loại thực vật sử dụng phổ biến hệ thống HSF sậy.[5] 1.2.3 Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow VSF) Nước thải đưa vào hệ thống qua ống dẫn bề mặt Nước chảy xuống theo chiều thẳng đứng Ở gần đáy có ống thu nước đă xử lý để đưa ngồi Các hệ thống VSF thường xun sử dụng để xử lý lần hai cho nước thải qua xử lần lý Thực nghiệm đă phụ thuộc vào xử sơ bể lắng, lý Hình 1.2 Mơ hình Horizontal subsurface flow bể tự hoại Hệ thống đất ngập nước áp dụng giai đoạn xử lý sinh học Tuy nhiên, thực tế mơ hình ĐNN nhân tạo xây dựng theo hai hệ thống: Bãi lọc trồng ngập nước (FWS); Bãi lọc trồng dòng chảy ngầm hay Bãi lọc ngầm trồng cây, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứng ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải (SSF) Cách thức phân chia hệ thống khác chúng hoạt động theo chế.[5] 1.3 Các q trình xử lý chất nhiễm ĐNN nhân tạo 1.3.1 Q trình xử lí chất hữu có khả phân hủy sinh học Trong bãi lọc, phân hủy sinh học đóng vai trò lớn việc loại bỏ chất hữu dạng hòa tan hay dạng keo có khả phân hủy sinh học (BOD) nước thải BOD lại chất rắn lắng bị loại bỏ nhờ q trình lắng 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 phần vật liệu lọc xung quanh, nhờ q trình khuyếch tán Vai trò thực vật bãi lọc là: Cung cấp mơi trường thích hợp cho vi sinh vật thực q trình phân hủy sinh học cư trú Vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho q trình phân hủy sinh học rễ.[1] Hình 1.3 Đường BOD/Cacbon đất ngập nước ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 1.3.2 Q trình tách chất rắn Các chất rắn lắng loại bỏ dễ dàng nhờ chế lắng trọng lực, hệ thống có thời gian lưu nước dài Chất rắn khơng lắng được, chất keo loại bỏ thơng qua chế lọc Các chế xử lí 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 trò đáng kể loại bỏ chất rắn.[1] Hình 1.4 Đường hạt rắn đất ngập nước 1.3.3 Q trình khử Nitơ Trong bãi lọc, chuyển hóa N xảy tầng oxi hóa khử đất, bề mặt tiếp xúc rễ đất, phần ngập nước thực vật có thân nhơ lên mặt đất N2 loại bỏ bãi lọc nhờ chế sau Sự bay NH3 Sự hấp thụ thực vật Nitrat háo/ khử nitrat - Trong bãi lọc, chuyển hóa nitơ xẩy tầng oxy hóa khử bề mặt tiếp xúc rễ đất, phần ngập nước thực vật có thân nhơ ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải lên khỏi mặt nước Nitơ hữu bị oxy hóa thành NH 4+ hai lớp đất oxy hóa khử Lớp oxy hóa phần ngập nước thực vật nơi chủ yếu xẩy q trình nitrat hóa, NH 4+ chuyển thành NO2- vi khuẩn nitrosomonas cuối thành NO3- vi khuẩn Nitrobacter Ở mơi trường nhiệt độ cao hơn, số NH4+ chuyển sang NH3 bay vào khơng khí.[1] Hình 1.5 Đường Nitơ đất ngập nước 1.3.4 Q trình khử Phospho Vai trò thực vật việc loại bỏ P vấn đề tranh cãi dù chế đưa hẳn P khỏi hệ thống bãi lọc Các qúa trình hấp phụ, kết tủa lắng đưa P vào đất hay vật liệu lọc Khi lượng P lớp vật liệu vượt q khả chứa phần vật liệu hay lớp trầm tích phải nạo vét xả bỏ Cơ chế loại bỏ P bãi lọc gồm có: Sự hấp thụ thực vật Các q trình đồng hóa vi khuẩn Sự hấp thụ lên đất, vật liệu lọc chất hữu Kết tủa lắng ion Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+.[1] ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải Hình 1.6 Đường phospho đất ngập nước 1.3.5 Q trình xử lí kim loại nặng Các lồi thực vật khác có khả hấp thu kim loại mạnh khác Bên cạnh đó, 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 hoạt động vi sinh vật Các vật liệu lọc nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng Các chế loại bỏ chúng gồm có: Kết tủa lắng dạng hydroxit khơng tan vùng hiếu khí, dạng sunfit kim loại vùng kị khí lớp vật liệu Hấp phụ lên kết tủa oxyhidroxit sắt, mangan vùng hiếu khí Kết hợp lẫn thực vật đất - Hấp phụ vào rễ, thân thực vật bãi lọc trồng cây.[1] 1.3.6 Q trình xử lí 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 ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 10 hữu nhờ q trình bay hàm số phụ thuộc trọng lượng phân tử chất gây nhiễm áp suất riêng phần hai pha khí nước Các chất bẩn hữu loại bỏ nhờ q trình hút bám vật lí lên bề mặt chất lắng sau q trình lắng Q trình thường xảy phần đầu bãi lọc Các chất hữu bị thực vật hấp thụ (Polprasert Dan, 1994), nhiên chế chưa hiểu rõ phụ thuộc nhiều vào loại thực vật trồng, đặc tính chất bẩn .[1] 1.3.7 Q trình xử lí vi khuẩn virus Về chất giống q trình loại bỏ vi sinh hồ sinh học Vi khuẩn virut có nước thải loại bỏ nhờ: Các q trình vật lí lắng, dính kết, lọc, hấp phụ Do điều kiện mơi trường khơng thuận lợi thời gian dài Tác động yếu tố lí hóa mơi trường tới mức độ diệt khuẩn cơng bố nhiều tài liệu: nhiệt độ ( Mara Silva,1979), pH ( Parhad Rao, 1974, Hirn nnk, 1980, Pearson nnk, 1987)….Các yếu tố sinh học bao gồm: thiếu chất dinh dưỡng (Wu Klein, 1976), sinh vật khác ăn (Ellis, 1983) [1] Hình 1.7 Quá trình loại bỏ vi khuẩn đất ngập nước Chương Đất ướt nhân tạo quản lí nước chảy tràn ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 16 sinh vật thủy sinh Địa Wetland nên đảm bảo vực nước nhỏ khơng lập với dòng chảy [3] 2.4 Duy trì, bảo dưỡng hoạt động hệ thống ĐNN nhân tạo Đánh dấu vị trí bồn chứa việc giúp ngăn chặn hoạt động gây tổn hại bồn chứa, người lái xe xe bồn chứa Bảo tồn nước, trì thời gian hoạt động điều quan trọng Đưa vào q nhiều nước khơng cho phép đủ thời gian cho chất rắn lắng xuống, tách riêng biệt Hạn chế sử dụng bồn chứa phụ Giảm thiểu loại bỏ việc sử dụng sản phẩm tạo rác vào hệ thống Thức ăn chất thải giấy khăn, báo chí, nhựa, dầu mỡ, dầu nấu ăn, thuốc lá, bã cà phê … đựơc xả vào hệ thống dẫn đến nhu cầu phải bơm thường xun Ngồi vi sinh vật hệ thống khơng có khả phân hủy ngun vật liệu kiểu Khơng phun chất độc hại như: thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng, axit, thuốc men, sơn, vani, xăng dầu… Giảm thiểu việc sử dụng chất nguy hại chẳng hạn chất tẩy chất làm Những chất ảnh hưởng gây chết vi sinh vật hệ thống Khơng dẫn nước từ hồ bơi,bình nước nóng vào hệ thống, đặc biệt nước chứa chlorinated Khơng kết nối mái cống; tầng hầm ống cống vào hệ thống Trước trồng cây, ln ln rũ đất quanh gốc Nếu đất lại gốc tích lũy viên sỏi chặn dòng chảy nước Thử nghiệm với giống khác với màu sắc vườn hoa Cây sử dụng đầm lầy nên được lựa chọn cẩn thận, ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 17 khơng cho chức hệ thống xử lí mà đảm bảo tính mỹ quan Khơng sử dụng sỏi đá vơi đầm lầy Việc sử dụng chúng ngăn cản tốc độ tăng trưởng trồng hệ thống.[3] Chương Ứng dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 18 Dựa sở đó, việc ứng dụng ĐNN xử lý, loại bỏ chất thải độc hại mơi trường nước phương pháp mang lại hiệu cao, tiết kiệm chi phí, khơng gây ảnh hưởng lại mơi trường, có khả thay phương pháp hố lí truyền thống Đó phương pháp xây dựng mơ hình ĐNN nhân tạo ( constructed wetlwand) 3.1 Những thuận lợi khó khăn sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lí nước thải 3.1.1 Những thuận lợi Thân thiện với sinh thái Trực quan hấp dẫn Thân thiện với mơi trường, phòng chống nhiễm Tiết kiệm chi phí vận hành (khơng có hóa chất để hoạt động, giữ gìn bảo trì chi phí đầu vào đến mức tối thiểu, hạn chế máy móc, phụ tùng thay thế, lượng lớn lao động kỹ thuật cần thiết) 3.1.2 Những khó khăn Chủ yếu liên quan đến tính khả dụng diện tích đất cần thiết, vốn đầu tư cho cơng trình xây dựng quản lý hệ sinh thái có ảnh hưởng đến hoạt động Các diện tích đất cần thiết cho hệ thống (FWS) lớn, đặc biệt u cầu loại bỏ nitơ hay phospho Các loại bỏ BOD, COD, nitơ q trình sinh học liên tục tái tạo Các phospho, kim loại, số chất hữu loại bỏ hệ thống bị ràng buộc trầm tích tích luỹ qua thời gian Diện tích đất cần thiết cho thiết kế tương đối lớn nên khó khăn cho vùng có diện tích đất hẹp Trong mùa đơng lạnh, khí hậu nhiệt độ thấp làm giảm tỷ lệ cho loại bỏ BOD tăng phản ứng sinh học Nitrat hóa, phản nitrat hóa Muỗi trùng khác trở thành vấn đề cần quan tâm Đất ngập nước, đặc biệt hệ thống FWS, cung cấp nơi lý tưởng cho muỗi ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 19 Gia cầm động vật hoang dã hệ thống nguồn cung cấp thêm fecal coliforms u cầu bao gồm thủy lực kiểm sốt độ sâu mực nước, dòng vào, dòng ra, cấu làm sạch, loại bỏ cỏ, quản lý thực vật, muỗi trùng Các kế hoạch kiểm soát sinh học muỗi thể qua việc sử dụng cá ăn muỗi (Gambusia afinis) việc sử dụng hóa chất kiểm soát mầm bệnh cần thiết phải bao gồm việc thiết kế DO 1mg/l cần thiết để trì quần thể cá Thực vật với mật độ thưa có lẽ cần thiết để tránh hình thành túi nước mà cá vào Mực nước đầm lầy cần điều chỉnh sở theo mùa đòi hỏi phải kiểm sốt, tùy thuộc vào điều kiện địa phương u cầu cụ thể Thanh tra hoạt động tốc độ tăng trưởng thực vật, hoạt động hệ thống nước, cấu trúc thiệt hại, bay hơi, rò rỉ, tích lũy trầm tích, mật độ thực vật Thanh tra kiểm tra hàng năm thiệt hại cho cấu trúc đầu vào đầu Thường xun giám sát chất lượng nước Định kỳ mẫu lấy thử nghiệm để cung cấp cho nhà điều hành hiểu biết đầm lầy để hoạt động hệ thống đạt hiệu suất tốt có sở để điều chỉnh, cần thiết.[9] Do hệ thống trữ nước nên có nguy phát sinh muỗi gây bệnh sốt xuất huyết 3.2 Ứng dụng đất ngập nước xử lý nước thải 3.2.1 Tại Việt Nam Ở nước ta, cơng nghệ mẻ Tuy nhiên việc sử dụng hệ thống tự nhiên nói chung hệ thống đất ngập nước nhân tạo nói riêng bắt đầu sử dụng, hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê Khe Sanh, hệ thống đất ngập nước Thành phố Việt Trì.Các đề tài ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 20 nghiên cứu áp dụng phương pháp Việt Nam "Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam" Trung tâm Kỹ thuật Mơi trường thị khu cơng nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); "Xây dựng mơ hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt xã Minh Nơng, Bến Gót, Việt Trì" Trường Đại học Quốc gia Hà Nội cho thấy hồn tồn áp dụng phương pháp điều kiện Việt Nam Theo Gs.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn (Bộ mơn Thực vật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) Việt Nam có đến 34 loại sử dụng để làm mơi trường nước Các lồi hồn tồn dễ kiếm tìm ngồi tự nhiên chúng có sức sống mạnh mẽ Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo sử dụng cho việc xử lý loại nước thải có chứa nhiều chất hữu nước thải nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, bia rượu, chế biến cà phê, sở giết mổ Thời gian gần đây, phạm vi tồn quốc, triển khai nhiều dự án lớn cải thiện mơi trường nhằm giải việc nước mưa, xây dựng hệ thống thu gom xử lý nước thải Nhờ thế, hệ thống nước thị lớn tăng khoảng 50-60%, thị nhỏ tăng từ 20-40% Nhiều thị xây dựng nhà máy xử lý nước thải Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hạ Long, Đà Nẵng, Đà Lạt, Bn Mê Thuột, Vùng Tàu Kết hợp với mơ hình ĐNN nhân tạo ứng dụng thành cơng xử lí nước thải nhiều nơi quận 9, thành phố Hồ Chí Minh, hay mơ hình Đồng Nai …với lồi thực vật chủ yếu Lục Bình, cỏ Vetiver.[7] Theo VIWASE, thị nước ta có loại cơng nghệ xử lý nước thải tập trung cơng suất từ 2.000 tới 10.000m3/ngày thích hợp: chuỗi hồ sinh học (tự nhiên cưỡng bức), bể lọc sinh học (cao tải, thấp tải), mương xy hóa (truyền thống tăng cường), xử lý sinh học bùn hoạt tính truyền thống (truyền thống tăng cường), xử lý sinh học bùn hoạt tính kiểu mẻ xử lý hóa chất ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 21 Theo nghiên cứu VIWASE kết hợp với nghiên cứu WB, thị có quy hoạch bố trí diện tích đất đủ lớn nên ưu tiên lựa chọn cơng nghệ xử lý mương xy hóa chuỗi hồ sinh học Còn thị hạn chế diện tích đất sử dụng, nên áp dụng cơng nghệ xử lý hóa chất, bể lọc sinh học xử lý sinh học bùn hoạt tính kiểu mẻ Đối với cơng nghệ thốt xử lý nước thải phân tán, quy mơ từ 50-500m3/ ngày, VIWASE cho loại cơng nghệ chi phí thấp hào thấm, cánh đồng ngập nước, bãi lọc ngầm trồng cây, trạm xử lý nước thải hợp khối AFSB cần thiết Việc lựa chọn cơng nghệ phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên điều kiện xã hội cụ thể địa phương[6] Từ năm 2005, Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ nghiên cứu, triển khai áp dụng cơng nghệ đầm sinh học (wetlands) kết hợp mương đá vơi yếm khí cho khu vực Hạ lưu suối Tràng Khê – Cơng ty than Hồng Thái bước đầu có sở khoa học kinh nghiệm thực tiễn Wetlands thuật ngữ chung vùng bao phủ lầy lội, đầm lầy, đồng cỏ ngập nước đơn giản khu ngập nước hay đầm sinh học Dùng đầm sinh học để cải thiện nước thải mỏ phát triển từ nhiều nghiên cứu tương tác đầm sinh học tự nhiên với nước thải mỏ Chất lượng nước thải mỏ sau qua đầm sinh học cho thấy cải thiện cách đáng kể lượng Fe, Mn, Ca, Mg, SO42- tăng pH từ 2,5-3,5 tới 4-6 Điều cho thấy, đầm sinh học phù hợp cho xử lí chất nhiễm nước thải mỏ Dựa vào đầm sinh học tự nhiên để xây dựng đầm sinh học nhân tạo (constructed wetlands) nhằm xử lí nước thải mỏ nghiên cứu áp dụng đem lại kết khả quan [7] Mơ hình ao tơm sinh thái (do GS Lê Diên Dực thiết kế Nhà nước cơng nhận Giải pháp hữu ích) phương thức ni tơm bền vững kinh tế sinh thái sử dụng để phục hồi đất ngập nước bị suy thối ni tơm khơng bền vững (phá rừng ngập mặn để ni tơm) Mơ hình ao ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 22 tơm sinh thái nhân rộng góp phần phục hồi nhiều diện tích đất ngập nước rừng ngập mặn bị suy thối Việt Nam, tạo thu nhập bền vững cho người nơng dân từ ni tơm, bảo vệ mơi trường nguồn lợi thủy Hình 3.1 Mơ hình ao tơm sinh thái sản Mơ hình triển khai xã Giao Thiện vừa qua đánh giá đáp ứng với thiết kế ban đầu.[1] Tại Tp Đà Nẵng, mơ hình áp dụng ĐNN nhân tạo mang lại thành cơng đáng kể Điển việc làm nước hồ Đầm Rong, hồ Thạc Gián bèo Lục Bình Đây nơi tập trung nước thải khu vực dân cư rộng khoảng 50ha, mật độ từ 200 - 300 người/ha Ngồi ra, hồ Thạc Gián Vĩnh Trung làm nhiệm vụ điều hồ nước vào mùa mưa để giảm ngập lụt cho tuyến đường Nguyễn Văn Linh, Nguyễn Hồng, Hàm Nghi, khu dân cư phường Nam Dương, Vĩnh Trung, Thạc Gián Cơng ty Mơi trường thị Đà Nẵng thiết kế chứa lục bình hồ, bố trí thành hình hoa văn để vừa có tính thẩm mỹ, vừa xử lý mùi tác dụng lục bình, tạo thơng thống cho mặt hồ Theo cơng trình đạt giải thi Sony Xanh tổ chức (2007), sinh viên Trường ĐH Bách Khoa thành cơng việc góp phần xử lí, làm hồ 29/3 hệ thống thực vật mặt nước vừa đảm bảo chức mơi trường tạo thêm giá trị thẩm mỹ cho “Lá phổi Xanh” Tp ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 23 Hình 3.2 Vườn hoa lọc nước Đà Nẵng 3.2.2 Trên giới Vào năm 1997, nhà trẻ Monrovia Growers, Cairo ứng dụng mơ hình ĐNN nhân tạo để xử lý lượng chất dinh dưỡng thuốc trừ sâu dư thừa khỏi nước chảy tràn bề mặt họ Hệ thống đầm lầy thiết kế để xử lý nước cho 120 khu vực sản xuất mẫu Anh.[1] Hình 3.3 Đầm lầy xử lý nước sản xuất mẫu Anh Tiếp theo q trình xây dựng ĐNN nhân tạo để xử lí nước mưa chảy tràn Hillandale Golf Course., mơ hình ĐNN nhân tạo bắt đầu xây dựng từ ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 24 tháng 5/2000 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Mơ hình tận dụng từ nhánh sơng Hình 3.4: Nhánh sơng ban đầu Hình 3.5: Cơi nới, mở rộng diện tích nhánh sơng Hình 3.5: Hệ thống thực vật, động vật phát triển Hình thành nên ĐNN nhân tạo có khả xử lý nước mưa chảy tràn.[7] 3.2.3 Một số ý sử dụng Đánh dấu vị trí bồn chứa, việc giúp ngăn chặn hoạt động gây tổn hại bồn chứa Bảo tồn nước, trì thời gian hoạt động điều quan trọng Đưa ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 25 vào q nhiều nước khơng cho phép đủ thời gian cho chất rắn lắng xuống, tách riêng biệt Hạn chế sử dụng bồn chứa phụ Giảm thiểu loại bỏ việc sử dụng sản phẩm tạo rác vào hệ thống Thức ăn chất thải giấy khăn, báo chí, nhựa, dầu mỡ, dầu nấu ăn, thuốc lá, bã cà phê …đựơc xả vào hệ thống dẫn đến nhu cầu phải bơm thường xun Ngồi vi sinh vật hệ thống khơng có khả phân hủy ngun vật liệu kiểu Khơng phun chất độc hại như: thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng, axit, thuốc men, sơn, vani, xăng dầu… Giảm thiểu việc sử dụng chất nguy hại chẳng hạn chất tẩy chất làm Những chất ảnh hưởng gây chết vi sinh vật hệ thống Khơng dẫn nước từ hồ bơi,bình nước nóng vào hệ thống, đặc biệt nước chứa chlorinated Khơng kết nối mái cống; tầng hầm ống cống vào hệ thống Trước trồng cây, ln ln rũ đất quanh gốc Nếu đất lại gốc tích lũy viên sỏi chặn dòng chảy nước Thử nghiệm với giống khác với màu sắc vườn hoa Cây sử dụng đầm lầy nên được lựa chọn cẩn thận, khơng cho chức hệ thống xử lí mà đảm bảo tính mỹ quan Khơng sử dụng sỏi đá vơi đầm lầy Việc sử dụng chúng ngăn cản tốc độ tăng trưởng trồng hệ thống.[9] 3.3 Ưu nhược điểm việc sử dụng đất ngập nước để xử lý nước thải 3.3.1 Ưu điểm Ngày nay, có nhiều nước sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải nước nhiễm Hiệu xử lý chậm ổn định loại ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 26 nước COD, BOD thấp, khơng chức độc tố Qua nghiện cứu ứng dụng thực tế đưa ưu điểm sau: Chi phí cho xử lý bắng thực vật thủy sinh thấp Q trình cơng nghệ khơng đồi hỏi kỹ thuật phức tạp Hiệu xử lý ổn định loại nước nhiễm thấp Sinh khối tạo sau q trình xử lý ứng dụng vào nhiều mục đích khác như: - Làm ngun liệu cho thủ cơng mỹ nghệ cõi, đay, lục bình - Làm thực phẩm cho ngưới củ sen, củ sung - Làm thực phẩm gia súc bèo - Làm phân xanh nơng nghiệp Sản xuất khí sinh học - Bộ rễ thân ngập nước, trơi coi giá thể tốt cho vi sinh vật nhờ vân chuyển trơi đưa vi sinh vật di chuyển từ vị tyris đến vị trí khác đát nhiễm, làm tăng khản chuyển hóa vật chất có nước - Sử dụng thực vất thủy sinh để xử lý nước nhiễm nhiều trường hợp khơng cần cung cấp lượng Nguồn nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn cho phép hồn tồn an tồn cho mục đích sử dụng khác sử dụng cho cơng trình thủy lợi, rửa ráy, vệ sinh… Lợi ích kinh tế bắt nguồn từ ni trồng cá, sản xuất sinh khối, phân bón, tiềm Giáo dục giải trí (thực hành nghiên cứu khoa học, câu cá, săn bắn lồi chim nước) Giúp địa phương cụm cơng nghiệp giải vấn đề nước thải vượt ngưỡng cho phép Tạo thêm nhiều khu vực xanh cho vùng cơng nghiệp lân cận Là nơi trữ tiếp nhận nước mưa chẩy tràn trường hợp lượng nước mưa tăng đột biến Điều đảm bảo cho việ hạn chế khu vực xung quanh ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 27 3.3.2 Nhược điểm Việc sử dụng thưc vật thủy sinh để xử lý nước có nhược điểm định, có nhược điểm quan trọng nhất, là: Thứ nhất: Diện tích cần dùng để xử lý nước cần phải lớn Điều khó khăn khu vực thị Trong điều kiện loại thực vất phát triển mạnh mẽ nguồn nước thải, rễ chúng chất mang hữu ích cho vi sinh vật bám Trong trường hợp khơng có thực vật thủy sinh, loại thực vật khơng có nơi bám nên chúng dễ trơi theo dòng nước bị lắng xướng đáy 3.4 So sánh q trình xử lý nước thải mỏ ĐNN tự nhiên nhân tạo 3.4.1 Xử lý nước thải mỏ ĐNN tự nhiên Các vùng ĐNN tự nhiên thường phát triển loại thực vật bổ sung lớp hữu tạo điều kiện cho phát triển lồi vi khuẩn làm trung gian cho phản ứng hóa học số điều kiện mơi trường định, tạo thuận lợi cho q trình loại bỏ kim loại khỏi mơi trường nước Các hệ thống ĐNN tự nhiên có khả tự làm mà khơng cần phải trì, bảo dưỡng Các ĐNN tự nhiên thường có tốc độ dòng chảy bề mặt thấp Một số hạn chế thuận lợi sử dụng ĐNN tự nhiên, bao gồm: - ĐNN tự nhiên cần phải gần kề với khu vực cần xử lý nước thải - Tốc độ dòng chảy chất lượng nước ĐNN tự nhiên vấn đề hạn chế việc ứng dụng ĐNN cụ thể cho xử lý nước thải mỏ khó kiểm sốt - Phải có chiến lược kiểm sốt chế độ lũ thường xun để đảm bảo tính ổn định lâu dài vùng ĐNN tự nhiên - Các vùng ĐNN tự nhiên nơi cư ngụ lồi động - thực vật hoang dã - Do ĐNN tự nhiên khơng thiết kế nên khó đánh giá định lượng tính hiệu xử lý nước thải 3.4.2 Xử lý nước thải mỏ ĐNN nhân tạo ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải mỏ hình thành từ khu vực trước khơng ngập nước hình thành từ khu vực ĐNN ĐNN nhân ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 28 tạo thiết kế gần với ĐNN tự nhiên Mục đích ĐNN tự nhiên lợi dụng q trình tự nhiên để xử lý nước thải Các q trình làm kim loại nước ĐNN nhân tạo hút bám trực tiếp kim loại lên động thực vật rễ thực vật đóng vai trò chủ đạo q trình hút bám kim loại lên rễ Đối với ĐNN nhân tạo, thiết kế cần tính đến ví dụ thời gian lưu nước trung bình khoảng ngày, độ sâu trung bình hệ thống 0.3m, chất lượng nước BOD[...]... sử dụng đất ngập nước để xử lý nước thải 3.3.1 Ưu điểm Ngày nay, có nhiều nước sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải và nước ơ nhiễm Hiệu quả xử lý tuy chậm nhưng rất ổn định đối với những loại ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 26 nước COD, BOD thấp, khơng chức độc tố Qua các nghiện cứu và ứng dụng thực tế đã đưa ra được những ưu điểm sau: Chi phí cho xử lý bắng... trữ nước nên có nguy cơ phát sinh muỗi gây bệnh sốt xuất huyết 3.2 Ứng dụng đất ngập nước trong xử lý nước thải 3.2.1 Tại Việt Nam Ở nước ta, cơng nghệ này còn là rất mới mẻ Tuy nhiên việc sử dụng các hệ thống tự nhiên nói chung và hệ thống đất ngập nước nhân tạo nói riêng đã bắt đầu được sử dụng, như hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê ở Khe Sanh, hệ thống đất ngập nước. .. tài ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 20 nghiên cứu mới đây nhất về áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng ứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật Mơi trường đơ thị và khu cơng nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); "Xây dựng mơ hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh... vơi trong các đầm lầy Việc sử dụng chúng sẽ ngăn cản tốc độ tăng trưởng cây trồng trong các hệ thống.[3] Chương 3 Ứng dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 18 Dựa trên những cơ sở đó, việc ứng dụng ĐNN trong xử lý, loại bỏ các chất thải độc hại trong mơi trường nước là phương pháp mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí, khơng gây ảnh hưởng... đất dự trữ lớn ta nên áp dụng mơ hình đất ngập nước để xử lý nước thải cơng nghiệp vì vấn đề khó nhăn nhất trong xử lý bằng đất ngập nước là quỹ đất cho dự án Trong q trình quy hoạch các địa phương nên để một phần đất để thiết kế hệ thống đất ngập nước nhằm phục vụ 3 mục đích Xử lý nước thải Tạo thêm diện tích xanh cho khu vực Tạo thêm nguồn thu thuế mơi trường từ việc cho phép doanh nghiệp thải. .. khơng ngập nước hoặc hình thành từ các khu vực ĐNN hiện tại ĐNN nhân ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 28 tạo được thiết kế gần với ĐNN tự nhiên Mục đích của các ĐNN tự nhiên là lợi dụng các q trình tự nhiên để xử lý nước thải Các q trình làm sạch kim loại trong nước của ĐNN nhân tạo là do hút bám trực tiếp của kim loại lên động thực vật hoặc rễ thực vật đóng vai trò chủ đạo trong. .. đã được Nhà nước cơng nhận Giải pháp hữu ích) là một phương thức ni tơm mới bền vững về kinh tế và sinh thái có thể được sử dụng để phục hồi đất ngập nước bị suy thối do ni tơm khơng bền vững (phá rừng ngập mặn để ni tơm) Mơ hình ao ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 22 tơm sinh thái này nếu được nhân rộng sẽ góp phần phục hồi nhiều diện tích đất ngập nước và rừng ngập mặn đã... ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 29 Chương 4 Kết luận – Kiến nghị 4.1 Kết luận Xử lý nước thải bằng mơ hình ĐNN nhân tạo là một phương pháp hiệu quả và thân thiện với mơi trường sinh thái và con người Trên thế giới mơ hình này đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều mang kết quả tốt Tuy nhiên, lĩnh vực này còn khá mới mẻ ở Việt Nam, cần có những nghiên cứu sâu hơn để ứng dụng. .. Ramsar” [4] Xử lý nước rỉ bãi rác trên đầm phá và vùng đất ngập nước xây dựng Trong Kỷ yếu của hệ thống đất ngập nước 4 Hội nghị quốc tế kiểm sốt ơ nhiễm nước [5].Vymazal, J.; Krưpfelová, L xử lý nước thải Xây dựng vùng đất ngập nước với ngang Sub-bề mặt dòng chảy; Springer: Dordrecht, Hà Lan, 2008 [6] De Jong, J Thanh lọc nước thải với viện trợ của Ao Rush hoặc Reed Trong sinh học Kiểm sốt ơ nhiễm nước; ... lực, độ sâu đặt ống thải đầu vào và ra, thời gian lưu nước thực tế trong các ao xử lý [4] 2.3 Thiết lập và bảo trì Wetland quản lý nước chảy tràn ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải 15 2.3.1 Thiết lập hệ thống thực vật Xây dựng hệ thống song chắn rác, bể chứa, cấu trúc đầu vào và đầu ra khơng chỉ là lý thuyết để quản lý nước chảy tràn, tuy nhiên việc thiết lập hệ thống chức ... thống.[3] Chương Ứng dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 18 Dựa sở đó, việc ứng dụng ĐNN xử lý, loại bỏ chất thải độc hại mơi trường nước phương... hiệu xử lý nước thải 3.4.2 Xử lý nước thải mỏ ĐNN nhân tạo ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải mỏ hình thành từ khu vực trước khơng ngập nước hình thành từ khu vực ĐNN ĐNN nhân ĐACN I Ứng dụng đất ngập. .. Ngày nay, có nhiều nước sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải nước nhiễm Hiệu xử lý chậm ổn định loại ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 26 nước COD, BOD thấp, khơng