Nghiên cứu đề xuất mô hình đất ngập nước nhân tạo cải thiện môi trường và tạo cảnh quan khu vực Chùa Cầu, TP. Hội An.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG - - VŨ THỊ KIM NGỌC NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TẠO CẢNH QUAN KHU VỰC CHÙA CẦU, TP HỘI AN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẶT VẤN ĐỀ Q trình thị hóa gia tăng dân số nhanh chóng nước ta góp phần thúc đẩy suy thối nhiễm mơi trường tự nhiên Trong vấn đề nhiễm nguồn nước nước thải sinh hoạt từ khu dân cư đô thị ngày nghiêm trọng Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên môi trường Việt Nam (VACNE), nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải thành phố, nguyên nhân gây nên tình trạng nhiễm nước vấn đề có xu hướng ngày xấu Ước tính, có khoảng 6% lượng nước thải đô thị xử lý Theo báo cáo Tổ chức Y tế giới (WHO) công bố đầu năm 2010 cho thấy, năm Việt Nam có 20.000 người tử vong điều kiện nước vệ sinh nghèo nàn thấp Theo thống kê Bộ Y tế, 80% bệnh truyền nhiễm nước ta liên quan đến nguồn nước Người dân nông thôn thành thị phải đối mặt với nguy mắc bệnh môi trường nước ngày ô nhiễm trầm trọng Trước thực trạng đó, việc kiểm sốt nhiễm nước thải sinh hoạt đô thị vấn đề quan tâm Nhiều dự án xây dựng mới, nâng cấp hệ thống thu gom xử lý nước thải sinh hoạt đô thị triển khai thực Hầu hết, hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung thường áp dụng phương pháp xử lý truyền thống vi sinh vật hiếu khí lơ lửng, vi sinh vật hiếu khí dính bám, kết hợp với q trình xử lý học, hóa lý khác tách rác, lắng cặn, khử trùng… Tuy nhiên, cơng trình xử lý tập trung đòi hỏi chi phí đầu tư, vận hành v b ả o t r ì lớn, đòi hỏi trình độ vận hành cao, đặc biệt phải có hệ thống thu gom nước thải hoàn chỉnh đồng Đất ngập nước nhân tạo (constructed wetland) hệ thống xử lý nghiên cứu ứng dụng nhiều nơi giới, không phạm vi nước thải sinh hoạt mà áp dụng với nhiều loại nước thải khác nước thải công nghiệp, nơng nghiệp, nước mưa chảy tràn Đây loại hình xử lý có ưu điểm so với hệ thống xử lý nước thải tập trung theo phương pháp truyền thống như: thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí đầu tư vận hành thấp, vận hành đơn giản tính ổn định cao, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý từ bãi lọc trồng thu giá trị kinh tế Chùa Cầu biểu tượng di sản văn hóa giới phố cổ Hội An, nhiên khu vực nơi tập trung nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý dân cư hộ kinh doanh phường xung quanh Vấn đề ô nhiễm gây xúc người dân xung quanh nhiều năm qua, làm giảm hình ảnh đẹp Hội An mắt du khách Từ sở khoa học thực tiễn thực đề tài: “Nghiên cứu đề xuất mơ hình đất ngập nước nhân tạo cải thiện môi trường tạo cảnh quan khu vực Chùa Cầu, TP Hội An” với mục tiêu kiểm sốt nhiễm khu vực Chùa Cầu CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng môi trường nước thải sinh hoạt đô thị 1.1.1 Nguồn gốc, thành phần tính chất nước thải sinh hoạt đô thị a Nguồn gốc Nước thải sinh hoạt hình thành trình sinh hoạt người Một số hoạt động dịch vụ công cộng bệnh viên, trường học, nhà ăn… tạo loại nước thải có thành phần tính chất tương tự nước thải sinh hoạt Theo nguồn gốc hình thành, nước thải hộ gia đình phân thành loại trình bày sơ đồ hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ loại nước thải hình thành từ hộ gia đình [4] b Thành phần tính chất nước thải Thành phần chất bẩn nước thải sinh hoạt trình bày hình 1.2 Hình 1.2 Tỷ lệ thành phần nước thải từ hộ gia đình [4] Một số dạng nitơ hữu urê protein bị thủy phân nước tạo thành amoni Sau chúng bị vi khuẩn Nitrosomonas oxy hóa thành nitrit: NH4+ + 1,5 O2  2H+ + NO2- + H2O Và tiếp tục bị vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa thành nitrat: NO2- + 0,5O2  NO3Photpho nước thải thường tồn dạng phopho hoạt tính – orthophotphat (60%) photpho hữu (40%) Các nguyên tố dinh dưỡng (chủ yếu N P) thúc đẩy trình tăng sinh khối thực vật, đặc biệt loại tảo dẫn đến tượng phú dưỡng Trong nước thải sinh hoạt, mật độ Coliform phân từ 105 đến 108/100ml Ngoài coliform, người ta dùng số loại virus, thực khuẩn, động vật nguyên sinh… để đánh giá chất lượng nguồn nước nước thải [4] 1.1.2 Ô nhiễm nước thải sinh hoạt đô thị Ngày nay, ô nhiễm nước thải sinh hoạt đô thị đến mức báo động Hiện tượng ô nhiễm sông, hồ, kênh rạch thành phố diễn nhanh chóng ngày nghiêm trọng Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt chủ yếu từ nguồn phân tán như: hộ gia đình, nhà hàng, khách sạn, sở kinh doanh dịch vụ… Bên cạnh đó, lượng nước mưa chảy tràn kéo theo chất ô nhiễm góp phần làm tăng tình trạng nhiễm nguồn tiếp nhận [9] Nguyên nhân tình trạng phát triển thị thiếu quy hoạch, sở hạ tầng nước chưa đồng bộ, chưa có hệ thống thoát nước thải nước mưa riêng Nhiều hệ thống thoát nước cũ, lạc hậu xuống cấp, không đáp ứng tốc độ phát triển đô thị Hơn nữa, hầu hết thành phố khu thị chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung [9] 1.1.3 Xử lý nước thải sinh hoạt số đô thị Việt Nam Những năm gần đây, việc đầu tư vào hệ thống thoát nước đô thị cải thiện đáng kể Một số dự án thoát nước xử lý nước thải triển khai thành phố Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Vinh, Tuy nhiên đáp ứng tỷ lệ nhỏ so với yêu cầu chủ yếu thực thành phố lớn Đối với đô thị nhỏ hơn, thị xã, thị trấn… vấn đề chưa quan tâm a Trạm xử lý Trúc Bạch nhà máy xử lý nước thải Đông Anh (Hà Nội) Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch công suất 2.300 m3/ngày đêm, diện tích trạm 0,4 Nhà máy xử lý nước thải Đơng Anh có tổng diện tích khoảng 6,4 ha, công suất xử lý lưu lượng nước thải đạt 42.000 m3/ngày đêm Hình 1.3 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Đông Anh trạm xử lý nước thải Trúc Bạch [9] b Trạm xử lý Hà Khánh (Quảng Ninh) Nhà máy xử lý cơng nghệ SBR có cơng suất 7.000m3/ngày đêm, thu gom toàn nước thải sinh hoạt từ phường trung tâm Thành phố Hạ Long Hình 1.4 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải trạm xử lý Hà Khánh, tỉnh Quảng Ninh [9] c Trạm xử lý Bình Hưng (TP.Hồ Chí Minh) Trạm xử lý đặt xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh Cơng suất trung bình giai đoạn 141.000 m3/ngày đêm, giai đoạn II nâng cơng suất lên 500.000 m3/ngày đêm Hình 1.5 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải trạm xử lý nước thải Bình Hưng, Tp Hồ Chí Minh [9] Mùi từ hạng mục xử lý thu quạt hút mùi sau chuyển vào tháp khử mùi xả môi trường [9] Đánh giá chung: Hầu hết hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung thành phố sử dụng phương pháp kết hợp bao gồm: phương pháp học song chắn rác, phương pháp hóa - lý lắng, khử trùng clo… phương pháp phân hủy sinh học kỵ khí, hiếu khí cơng trình bể phân hủy yếm khí, bể aeroten, SBR… Các quy trình cơng nghệ xử lý xem quy trình công nghệ truyền thống xử lý nước thải sinh hoạt đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn quy định Các trạm xử lý giải phần tình trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt đô thị lớn Hầu hết cơng trình có kinh phí đầu tư lớn, hệ thống nước phải xây dựng đồng bộ, chi phí vận hành tương đối lớn, đòi hỏi trình độ cán vận hành cao Hiện nhiều nơi giới phát triển công nghệ sử dụng đất ngập nước vừa xử lý ô nhiễm vừa kết hợp tạo cảnh quan lại tiết kiệm chi phí xây dựng, vận hành bảo trì so với phương pháp lý hóa thơng thường 1.2 Tổng quan đất ngập nước 1.2.1 Đất ngập nước tự nhiên Có nhiều định nghĩa khác thuật ngữ đất ngập nước Theo công ước Ramsar: “Đất ngập nước vùng đầm lầy than bùn, vùng ngập nước dù tự nhiên hay nhân tạo, ngập nước thường xuyên hay thời kì, nước tĩnh hay nước chảy, nước lợ hay nước mặn, bao gồm vùng biển mà độ sâu mực nước thủy triều thấp không 6m” Đất ngập nước mơ tả “những thận sinh cảnh” thực chu trình thủy văn hóa học, nơi thu nhận hạ nguồn chất thải có nguồn gốc tự nhiên nhân sinh, ngăn ngừa ngập lụt, tái nạp tầng chứa nước ngầm [3] 1.2.2 Đất ngập nước nhân tạo Đất ngập nước tự nhiên sử dụng để làm nước thải, chúng có số hạn chế q trình vận hành khó kiểm sốt chế độ thủy lực có khả gây ảnh hưởng xấu thành phần nước thải tới môi trường sống động vật hoang dã hệ sinh thái Do đó, đất ngập nước nhân tạo đời để khắc phục hạn chế đất ngập nước tự nhiên [2] Đất ngập nước nhân tạo thường quy hoạch sẵn thành ô Bên khu đất thường lót lớp vật liệu khơng thấm nước (tránh rò rỉ nước thải ảnh hưởng đến tầng nước ngầm), bên lớp đáy lót rãi đá dăm hay cát để hỗ trợ cho phát triển loại thực vật khu đất So với đất ngập nước tự nhiên, độ tin cậy hoạt động đất ngập nước nhân tạo quản lý mong muốn, thích ứng với tải trọng hữu cao hơn, với thời gian lưu nước ngắn cho phép đạt chất lượng dòng tốt Một thuận lợi khác đất ngập nước nước đầu thu hồi, điều tạo lượng nước cho mục đích tái sử dụng [1] Đất ngập nước nhân tạo khơng hồn tồn người tạo biện pháp kỹ thuật xây dựng, gồm hai quy trình diễn tự nhiên nhân tạo hợp thành hệ thống mà nước, thực vật, vi sinh vật điều kiện vật lý ánh sáng mặt trời, đất, khơng khí, tác động qua lại để thiện chất lượng nguồn nước Duy trì xây dựng đất ngập nước nhân tạo loại bỏ hiệu nhiều chất ô nhiễm kết hợp BOD, COD, chất TSS, nitrat, photphat chí kim loại nặng [2] 1.2.2.1 Phân loại dạng đất ngập nước nhân tạo Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo phân biệt cấu trúc, chất nền, hay loại thực vật Theo mơ hình dòng chảy phân loại đất ngập nước nhân tạo thành hai loại: hệ thống chảy tràn bề mặt (FWS) hệ thống chảy ngầm (SF) [1] a Đất ngập nước nhân tạo dòng chảy tràn bề mặt (Free water surface – FWS) Những hệ thống thường đầm lầy, 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 Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm, có mặt thân định dòng chảy đặc biệt mương dài hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ [1] 3.2.1.1 Thực vật sử dụng mơ hình a Đặc điểm cỏ Vetiver Trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo, thực vật thủy sinh với hệ vi sinh vật vùng rễ đóng vai trò việc loại bỏ chất hữu phân hủy Thực vật thường sử dụng hệ thống thực vật thủy sinh có đặc điểm hình thái phù hợp với chế độ ngập nước với khả tích lũy chất dinh dưỡng cao tăng sinh khối nhanh sậy (Phragmites australis), Cỏ nến (Typha spp), cỏ Vetiver (Vetiveria zizanoides L.) Trong loài thực vật này, Cỏ Vetiver loài sử dụng mơ hình đặc điểm sau: - Có hệ rễ dày dài (có thể lên đến 3m) cố định đất, khó bật gốc với nước có tốc độ dòng chảy cao Thích ứng với nhiệt độ khắc nhiệt -15oC đến 55oC Sinh khối cao, lên đến 100 tấn/ha/năm [25] - Có khả chống sâu bệnh dịch bệnh (Tay nnk, 1996) chịu thuốc diệt cỏ thuốc trừ sâu [20] - Có khả chịu độ kiềm, độ axit, đất nước nhiễm mặn có chứa Mg, Mn, Al; khả chịu đựng cao kim loại Al, Mn, As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se Zn đất [37], [38] - Có khả phân hủy hấp thụ chất N, P, Hg, Cd P nước bị ô nhiễm (Sripen nnk, 1996) chịu nồng độ N tổng lên đến 10.000 kg/ha/năm P tổng 1.000 kg/ha/năm [42] - Khả phụ hồi sau gặp điều kiện bất lợi hạn hán, lũ lụt… (Truong nnk, 1995) - Nhiều nghiên cứu mô tả đặc tính cỏ Vetiver phù hợp với việc xử lý nước rỉ rác xử lý nước thải hệ thống đất ngập truyền thống đất ngập nước [12], [37], [39], [40], [43] - Cỏ Vetiver sau thu hoạch dùng làm thức ăn cho gia súc; tinh dầu Vetiver sử dụng mỹ phẩm (nước hoa, dầu thơm), sử dụng y học (tác nhân chống oxy hóa, làm chậm q trình triển tế bào phòng ngừa ung thư); làm đồ thủ công mỹ nghệ (bàn ghế, giỏ sách, đồ chơi…) b Sự phát triển cỏ Vetiver môi trường nước bể điều hòa Chùa Cầu Để đánh giá khả phát triển cỏ Vetiver, tiến hành thả bè cỏ Vetiver bể điều hòa từ ngày 12/03/2012 Sự phát triển Vetiver thể hình 3.1 Cỏ Vetiver sau ngày Cỏ Vetiver sau 14 ngày Cỏ Vetiver sau 30 ngày Cỏ Vetiver sau 60 ngày Hình 3.1 Sự phát triển cỏ Vetiver bể điều hòa Thực nghiệm trồng cỏ Vetiver thời gian tháng (từ 12/5/2012 đến 12/5/2012) cho thấy, cỏ phát triển tốt điều kiện khí hậu Hội An mơi trường nước bể điều hòa Chùa Cầu 3.2.1.2 Một số nghiên cứu khả xử lý ô nhiễm Vetiver a Nghiên cứu Barbara Hart cộng tiến hành thử nghiệm từ tháng 12 năm 2000 đến tháng năm 2003 [28] - Thử nghiệm 1: Xác định thời gian cần thiết để cỏ Vetiver xử lý nước thải Vetiver trồng thùng 20L chứa nước thải độ sâu rễ dài tới phần nước thùng Nhiệt độ trời lên đến 37,7oC - Thử nghiệm 2: Tìm mơi trường thuận lợi cho cỏ Vetiver phát triển nhiệt độ nước 20oC Trồng thủy canh cỏ Vetiver thùng rác 240L - Thử nghiệm 3: Tốc độ dòng chảy tối ưu Cho 330L nước thải vào loạt thùng lớn dung tích 600L Tiến hành thí nghiệm riêng biệt sử dụng tốc độ dòng chảy khác 4L/phút, 10L/phút, 20L/phút Trong thử nghiệm, tốc độ dòng chảy 20L/phút đạt hiệu xử lý cao Kết thử nghiệm trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3 Hiệu xử lý nước thải cỏ Vetiver [28] Ngày toC pH DO COD NH3 N tổng P tổng (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 0,82 93 99 10,0 8,81 1,0 0,56 60 52 21,8 3,66 6,5 19,3 0,21 248 48 46 5,9 3,96 76 11 22 4,1 Thử nghiệm (S) 25,9 7,26 Thùng 20L 37,7 5,98 Thử nghiệm (W) 18,4 7,12 Thùng 240L 14 19,5 6,40 Thử nghiệm (A) 24,6 7,18 Tốc độ dòng chảy 20,4 6,95 20L/phút Ghi chú: S = Mùa hè; W = Mùa đông; A = Mùa thu; ngày = Nước thải ban đầu; - = Không đánh giá Trong nghiên cứu này, chất lượng nước đầu vào có hàm lượng DO thấp hơn; COD, N tổng cao hơn, có hàm lượng P tổng thử nghiệm thấp so với hàm lượng thông số tương ứng nước bể điều hòa Chùa Cầu Hầu hết thơng số mơi trường nước đầu nghiên cứu đạt quy chuẩn, có COD đạt 76 mg/L (cột B1 QCVN 08:2008 COD 30 mg/L) hàm lượng đầu vào cao 248 mg/L gấp 16,3 lần hàm lượng COD nước bể điều hòa; hàm lượng P tổng đầu thử nghiệm đạt 19,3 mg/L với hàm lượng đầu vào 21,8 mg/L cao gấp 3,3 lần hàm lượng P tổng nước bể điều hòa; hàm lượng DO thử nghiệm - đạt 3,66 mg/L - 3,96 mg/L (cột B1 QCVN 08:2008 DO mg/L) hàm lượng DO đầu vào thấp 0,56 mg/L - 0,21mg/L, thấp so với bể điều hòa 1,43 – 3,81 lần b Nghiên cứu Tại Trung Quốc, thử nghiệm thực cách trồng cỏ Vetiver theo phương pháp thủy canh Vetiver thùngvới hỗn hợp nước đen (từ bể nhà vệ sinh tự hoại) nước xám (từ bếp, phòng tắm) Kết được trình bày bảng [39] Bảng 3.4 Sự thay đổi nồng độ thông số môi trường sau ngày hệ thốngthủy canh trồng cỏ Vetiver Thông số N tổng P tổng E Coli DO pH Lưu lượng nước Nồng độ Đầu vào 100 mg/L 10 mg/L ≥1600 org / 100 mL 800 Qua thử nghiệm chứng tỏ khả xử lý cao cỏ vetiver thông số N tổng, P tổng, E.coli hiệu suất xử lý thông số 90%, đặc biệt hàm lượng DO qua trình xử lý tăng với hiệu suất cao >800% pH hàm lượng DO nước thải nghiên cứu tương đương với pH DO nước bể điều hòa, hàm lượng N tổng, P tổng, DO nghiên cứu cao bể điều hòa 42,7 lần; 1,52 lần c Nghiên cứu Một thử nghiệm Trung Quốc đánh giá khả xử lý nước thải chăn nuôi lợn tiến hành 12 loài cây: cỏ Vetiver, nghể (Polygonum hydropiper), nghể điểm (Polygonum lapathifolium), thủy trúc (Cyperus alternifolius) sống với nồng độ COD 2800 mg/L and NH3-N 390 mg/L; ráy cảnh (Alocasia macrorrhiza), cỏ gấu (Cyperus exaltatus), hàm ếch (Saururus chinensis), cói bạc (Juncellus serotinus), cỏ voi (Pennisetum purpurrerum), cỏ móng lừa (Calla palustris), mao lương Quảng Đơng (Ranunculus cantoniensis) sống nồng độ COD 1300 mg/L and NH3-N 200 mg/L; thủy hoa mao (Scirpus triangulates) sống với nồng độ COD 1040 mg/L and NH3-N 150 mg/L Trong lồi xử lý sống môi trường nước thải chăn nuôi lợn tốt cỏ Vetiver, thủy trúc cỏ gấu Tuy nhiên sau tiếp tục tiến hành thử nghiệm cỏ gấu héo không hoạt động mùa thu đến mùa xuân phục hồi lại Sự phát triển thuận lợi thực vật quanh năm quan trọng việc xử lý nước thải cỏ Vetiver thủy trúc lồi thích hợp [32] Hiệu xử lý ô nhiễm cỏ Vetiver trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Hiệu Vetiver xử lý ô nhiễm COD, BOD ammoni P tổng nước thải chăn nuôi lợn [32] Nồng độ đầu vào (mg/L) COD 825 BOD 500 Ammoni 130 P tổng 23 d Nghiên cứu Thông số Nồng độ đầu (mg/L) 297 160 104 18,86 Hiệu suất xử lý (%) 64 68 20 18 Xia cộng tiến hành lấy nước rỉ rác từ trạm xử lý nước thải bãi rác Likeng Garbage Landfill, tỉnh Quảng Châu Mỗi ngày trạm phải xử lý 300 nước rỉ rác Nước rỉ rác lấy từ vị trí: đầu vào đầu trạm xử lý trước vào ao oxy hóa Tiến hành trồng thủy canh cỏ Vetiver, dểu có cuống (Alternanthera philoxeroides), cỏ Bahia (Paspalum notatum), lục bình (Eichhornia crassipes) chậu nhựa Sau 2-4 ngày thêm nước lần nhằm đảm bảo việc tính tốn hiệu suất xử lý không bị ảnh hưởng q trình nước qua bốc nước từ mặt thoáng nước [43] Bảng 3.6 Hiệu xử lý Vetiver số thông số ô nhiễm nước rỉ rác [43] Nồng độ Hiệu suất Nồng độ Hiệu suất nước ri rác xử lý nước nước rỉ rác xử lý nước Chất ô đầu vào rỉ rác đầu đầu rỉ rác nồng nhiễm trạm xử lý vào trạm trạm xử lý độ thấp (mg/L) (%) (mg/L) (%) Đầu vào 4,43 2,60 P tổng 70 65,0 Sau 66 ngày 1,33 0,91 Đầu vào 1125 293,8 N tổng 79,4 71,10 Sau 66 ngày 232,2 84,8 1882,9 395,5 Carbonate + Đầu vào 80,6 59,0 Bicarbonat Sau 66 ngày 365,5 162,0 Đầu vào 1120,1 246,0 COD 69,0 59,0 Sau 66 ngày 347,2 93,7 Đầu vào 1406,4 812 Chloride 21,5 7,9 Sau 66 ngày 1103 748 Kết thực nghiệm cho thấy cỏ khả chịu đựng nước rỉ rác sau: cỏ Vetiver > dểu có cuống > cỏ Bahia > lục bình Hiệu suất xử lý cỏ Vetiver cao nồng độ N tổng đầu vào lên đến 1125 mg/L, COD lên đến 1120,1 mg/L Trong nghiên cứu trên, tất nồng độ thơng số nguồn nước đầu vào mơ hình cao gấp nhiều lần so với nước bể điều hòa Chùa Cầu Chứng tỏ có Vetiver có khả phát triển ổn định xử lý hiệu nước thải khu vực bể điều hòa kênh Chùa Cầu Từ đặc điểm sinh học, phát triển cỏ Vetiver bể điều hòa nghiên cứu trên, kết luận cỏ Vetiver loài thực vật thích hợp sử dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo khu vực Chùa Cầu với nguyên nhân sau: - Cỏ Vetiver có khả sinh trưởng, phát triển mạnh điều kiện khí hậu Hội An mơi trường nước bể điều hòa Chùa Cầu - Hàm lượng chất ô nhiễm nước thải bể điều hòa nằm khả xử lý cỏ Vetiver 3.2.2 Thiết kế chi tiết Tổng diện tích xây dựng hệ thống FTWs khoảng 2.550m2 Trong đó: - Bể điều hòa: Diện tích khoảng 1.500m2; chiều dài kè 156m; sâu 3,25 m; - Kênh Chùa Cầu: Diện tích khoảng 1050m2; dài 210mm; rộng 5m; cao 2,5m Bể điều hòa có chiều sâu cao so với kênh Chùa Cầu, khu dân cư nhà hàng khách sạn thải nước bể điều hòa đến vị trí miệng cống số (hình 3.3) tràn kênh Chùa Cầu để hòa lẫn với nước sơng Trong sơng Thu Bồn đoạn qua TP Hội An lại chịu tác động mạnh thủy triều, nước sông lớn, nước thải bể điều hòa khơng kịp kênh bị đẩy lùi ngược lại Kiến cho bể điều hòa thành bể nước thải tù Vì mơ hình FTWs thiết kế để nước thải lưu bể điều hòa kênh nhằm tăng khả xử lý Vetiver (tăng diện tích, thời gian rễ tiếp xúc với nước thải; nước thải chảy tràn từ bể điều hòa kênh Chùa Cầu khơng bị nước triều đẩy vào) Hệ thống FTWs đề xuất bao gồm: - Một vách ngăn bê tơng, cốt thép vị trí giao sơng kênh Chùa Cầu; cao 2,3m xây đá…, cống nước từ kênh sơng 150 đặt sát đáy kênh Mục đích xây dựng vách ngăn, để lưu nước bể điều hòa kênh Chùa Cầu, nước sau xử lý quan hệ thống FTWs xả thải sông định kỳ - Các bè đất ngập nước chiếm 1/3 diện tích bể điều hòa + kênh, tổng cộng khoảng 850m2 - Lượng DO hòa tan nước bể điều hòa thấp 0,8mg/L để tăng lượng O2 hòa tan nước đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn hiếu khí phân giải chất nhiễm, bố trí máy sục khí ngầm vị trí hình 3.3 Thiết kế chi tiết mô đun bè đất ngập nước Một mơ đun có diện tích 1m2 (1m x 1m) gồm ống PVC 90 bịt đầu Cỏ Vetiver trồng bầu kích thước 20cm x 20cm x 15cm Một bè gồm 12 bầu, bầu trồng Vetiver Hình 3.2 Mơ tả chi tiết mơ đun Bố trí mơ đun Để dễ dàng cho việc thu hoạch cỏ, bố trí mơ đun theo chiều dọc bể điều hòa kênh Các mô đun nối với dây nilon thành dãy riêng biệt hình 3.3 Trên mặt kè bể điều hòa kênh tạo móc sắt vị trí tương ứng để buộc cố định dãy mơ đun Diện tích kênh 1050m2: bố trí 348 mơ đun thành dãy dãy 116 mơ đun; Diện tích bể điều hòa 1500m2: bố trí 500 mơ đun 3.2.3 Duy trì bảo dưỡng mơ hình - Vận hành máy sục khí ngầm hai lần ngày vào thời điểm 6h 17h30 - Xả nước từ kênh Chùa Cầu sông Thu Bồn ba ngày lần vào thời điểm nước ròng - Hai tháng cắt tỉa cỏ Vetiver hệ thống lần 3.2.4 Dự tốn kinh phí xây dựng hệ thống FTWs Dự tốn kinh phí xây dựng toàn hệ thống đất ngập nước nhận tạo (FTWs) khu vực Chùa Cầu trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7 Bảng dự tốn kinh phí xây dựng hệ thống FTWs Mục chi Ống PVC 90 Đơn vị Đơn giá (VNĐ/đơn vị) Số lượng Thành tiền (VNĐ) m 3392 28.000 94.976.000 Nút bịt PVC 6784 4.000 27.136.000 Bầu cỏ 10.176 10.000 101.760.000 cuộn 20 350.000 7.000.000 Máy sục khí ngầm Heywel 20.000.000 40.000.000 Vách ngăn nước bê tông 40.000.000 40.000.000 công 1.000 200.000 200.000.000 Dây nilon Tiền cơng Chi phí vận chuyển 100.000.000 Chi phí phát sinh 30.000.000 Tổng cộng 640.872.000 Như vậy, kinh phí xây dựng tồn hệ thống đất ngập nước FTWs ước tính khoảng 640.872.000 VNĐ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Kết phân tích trạng nước bể điều hòa Chùa Cầu cho thấy nước khu vực bể điều hòa có dấu hiệu nhiễm chất hữu hàm lượng BOD5 12,36 ± 0,17 mg/L (Cột B1 QCVN 08:2008 15mg/L) Hầu hết tiêu đạt tiêu chuẩn cho phép, nhiên hàm lượng P tổng vượt tiêu chuẩn cột B QCVN 24:2009 1,1 lần; hàm lượng DO vượt tiêu chuẩn cho phép cột B1 QCVN 08:2008 lần - Đề xuất thiết kế mơ hình đất ngập nước nhân tạo (FTWs) gồm 348 mô đun kênh 500 mô đun bể điều hòa, hai máy sục khí ngầm vách ngăn nước nhằm lưu nước thải hai ngày nhắm tăng hiệu xử lý hệ thống - Ước tính chi phí thực nội dung cần thiết để xây dựng mơ hình đất ngập nước nhân tạo bể điều hòa kênh Chùa Cầu 640.872.000 VNĐ Kiến nghị - Nghiên cứu khả xử lý loài cho hoa đẹp, sinh khối lớn, phát triển tốt môi trường nước bể điều hòa phù hợp với khí hậu Hội An để trồng kết hợp cỏ Vetiver nhằm nâng cao tính thẩm mỹ cho hệ thống - Nâng cao nhận thức người dân địa phương: không xả thải nước đen cống nước chung, khơng vứt rác bừa bãi xuống bể điều hòa, kênh khu vực Chùa Cầu - Sau mơ hình xây dựng, đánh giá hiệu mơ hình cách phân tích trạng nước qua xử lý để rút kinh nghiệm phát triển mơ hình xử lý nhiều đối tượng nước thải địa điểm, khu vực khác DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ loại nước thải hình thành từ hộ gia đình .3 Hình 1.2 Tỉ lệ thành phần nước thải từ hộ gia đình Hình 1.3 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Hình 1.4 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải trạm xử lý Hà Khánh, Hình 1.5 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải trạm xử lý nước thải Hình 1.6 Đất ngập nước nhân tạo dòng chảy tràn bề mặt 11 Hình 1.7 Đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm 11 Hình 1.8 Sự chuyển hóa nitơ hệ thống đất ngập nước 15 Hình 2.1 Bè cỏ Vetiver trồng thử nghiệm bể điều hòa Chùa Cầu 22 Hình 3.1 Sự phát triển cỏ Vetiver bể điều hòa 27 Hình 3.2 Mơ tả chi tiết mô đun 33 Hình 3.3 Mơ mơ hình FTWs bể điều hòa kênh Chàu Cầu 33 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng môi trường nước thải sinh hoạt đô thị 1.1.1 Nguồn gốc, thành phần tính chất nước thải sinh hoạt đô thị 1.1.2 Ô nhiễm nước thải sinh hoạt đô thị 1.1.3 Xử lý nước thải sinh hoạt số đô thị Việt Nam 1.2 Tổng quan đất ngập nước 1.2.1 Đất ngập nước tự nhiên 1.2.2 Đất ngập nước nhân tạo 1.2.2.1 Phân loại dạng đất ngập nước nhân tạo 10 1.2.2.2 Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm đất ngập nước nhân tạo 13 1.2.2.3 Vai trò thực vật hệ thống đất ngập nước 17 1.2.2.4 Ưu điểm nhược điểm hệ thống đất ngập nước xử lý nước thải 17 1.2.2.5 Một số ứng dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 19 CHƯƠNG 2.ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.2 Địa điểm nghiên cứu 21 2.3 Nội dung nghiên cứu 21 2.4 Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1 Phương pháp hồi cứu số liệu 21 2.3.2 Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm 21 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực địa 22 2.3.3.1 Phương pháp lấy bảo quản mẫu nước 22 2.3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 22 CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 23 3.1 Hiện trạng môi trường nước khu vực Chùa Cầu, TP Hội An 23 3.2 Đề xuất mơ hình đất ngập nước nhân tạo 24 3.2.1 Cơ sở khoa học mơ hình 25 3.2.1.1 Thực vật sử dụng mơ hình 26 3.2.1.2 Một số nghiên cứu khả xử lý ô nhiễm Vetiver 27 3.2.2 Thiết kế chi tiết 32 3.2.3 Duy trì bảo dưỡng mơ hình 33 3.2.4 Dự tốn kinh phí xây dựng hệ thống FTWs 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Chức loại bỏ chất ô nhiễm thực vật 17 Bảng 3.1 Kết phân tích nước bể điều hòa khu vực Chùa Cầu tháng 4/2012 23 Bảng 3.2 Kết phân tích nước bể điều hòa khu vực Chùa Cầu tháng 8/2011 23 Bảng 3.3 Hiệu xử lý nước thải cỏ Vetiver 28 Bảng 3.4 Sự thay đổi nồng độ thông số môi trường sau ngày hệ thống thủy canh trồng cỏ Vetiver 29 Bảng 3.5 Hiệu Vetiver xử lý ô nhiễm COD, BOD ammoni P tổng nước thải chăn nuôi lợn 30 Bảng 3.6 Hiệu xử lý Vetiver số thông số ô nhiễm nước rỉ rác 31 Bảng 3.7 Bảng dự tốn kinh phí xây dựng hệ thống FTWs 35 ... thực đề tài: Nghiên cứu đề xuất mơ hình đất ngập nước nhân tạo cải thiện môi trường tạo cảnh quan khu vực Chùa Cầu, TP Hội An” với mục tiêu kiểm sốt nhiễm khu vực Chùa Cầu CHƯƠNG TỔNG QUAN. .. nước bể điều hòa Chùa Cầu; - Đề xuất mơ hình đất ngập nước nhân tạo cải thiện chất lượng mơi trường khu vực Chùa Cầu; - Ước tính chi phí mơ hình đất ngập nước đề xuất 2.4 Phương pháp nghiên cứu. .. 1.2.2.5 Một số ứng dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải a Một số nghiên cứu, ứng dụng đất ngập nước nhân tạo giới Nghiên cứu xử lý nước thải đất ngập nước trồng thực vật thực Seidel