Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng trình bày các mục tiêu cơ bản cần đạt được của vệ sinh sinh thái, các nội dung kỹ thuật tác nước tiểu khỏi phân, xử lý nước xám, nước mưa, tái xử dụng kinh tế và an toàn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
1/4/2011 Kü thuËt vÖ sinh chi phÝ thÊp VÖ sinh sinh thái (Ecosan) Các mục tiêu cần đạt đợc Vệ sinh sinh thái (EcoSan) Tiêu diệt đợc mầm bệnh, tránh đợc bệnh tật Thu giữ xử lý đợc chất thải, không làm ô nhiễm môi tr−êng KhÐp kÝn chu tr×nh dinh d−ìng KhÐp kÝn chu trình nớc Đợc cộng đồng chấp nhận (Văn minh, kín đáo, thuận tiện, an toàn) PGS TS Nguyễn Việt Anh, Trờng ĐHXD Nguyên tắc nhằm đạt mục tiêu vệ sinh sinh thái Tách dòng vật chất (Vàng Vàng, Nâu, Xám, Xanh) + Thu giữ xử lý dòng thải + Tiêu diệt mầm bệnh chất thải + Tái sử dụng chất dinh dỡng, kể nguyên tố vi lợng + Tái sử dụng nớc thải sau xử lý Đợc cộng đồng chấp nhận (Văn minh, kín đáo, thuận tiện, an toàn) ! Các nội dung kỹ thuật: hớng thu gom để xử lý Tách nớc tiểu kh phân Xử lý nớc vàng Xử lý nớc nâu Xử lý nớc xám Nớc ma (Nớc trắng hay Nớc xanh) Tái sử dụng kinh tÕ vµ an toµn PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD 1/4/2011 2.1 Sơ đồ A: Tách riêng chu trình dinh dỡng chu trình nớc: Hộ gia đình Nớc xám Toilet(s) Xử lý nớc xám bãi lọc ngầm trồng cây, Xử lý nớc đen Thu gom, lu giữ Phân huỷ kỵ khí 2.1.1 Xử lý nớc đen (các phơng pháp đơn giản) a Hố xí đào XL nớc đen Nguy cơ: Thấm vào đất!! Xử lý nớc xám riêng Các vấn đề tồn với xí đào: Ô nhiễm đất nớc ngầm Không áp dụng đợc nơi đông đúc, đất đá, mực nuớc ngầm cao, nơi hay bị ngập lụt (nguy hiểm bị sập) Tiện nghi thấp: mùi, ruồi, vv Xem thêm: Các công trình vệ sinh chỗ Vệ sinh khô ớt ! PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD b Hố xí thùng cải tiến có thông VIP (ventilated improved pit latrine) Không cần nớc dội Ngăn đợc mùi ruồi muỗi Chi phÝ x©y dùng thÊp, dƠ x©y dùng Khi hè ph©n đầy: ủ lấy phân dời hố xí chỗ khác 1/4/2011 Hố xí thùng cải tiến hai ngăn Hố xí thùng cải tiến hai ngăn hai hố nông đợc sử dụng luân phiên: ngăn sử dụng, ngăn ủ lớp đất mỏng phủ lên ngăn ủ, cho phép trồng cà chua, ớt tốt ngăn thứ đầy, lấy phân từ ngăn thứ dùng làm phân, cải tạo đất cho vờn hay trang trại (Source: P.Morgan) VIP thích hợp cho khu vực : Thiếu nớc Thu nhập thấp Đất không thấm, mực nớc ngầm thấp Có diện tích (vờn, ) Vấn đề tån t¹i: (Mïi, ri, ) (Source: P.Morgan b Xư lý nớc đen phơng pháp Kỵ khí Lên men / Phân huỷ: Các hợp chất hữu đợc chuyển thành CH4 CO2 nhờ vi sinh vật điều kiện O2 Khí sinh học tạo thành đợc sử dụng làm nguyên liệu: đốt, thắp sáng, sởi, phát điện chạy máy, Ô nhiễm đất, nớc ngầm Không tiện lợi sử dụng Không tiện lợi tái sử dụng chất dinh dỡng Chất thải từ đến đầu lợn + nớc dội từ hố xí tạo lợng khí sinh học đủ cho hộ gia đình nấu ăn hàng ngày Bùn đợc sử dụng làm phân bón (4-5 lợn, lợn + trâu sinh hàng phân bón năm) nguyên liệu ủ composst Xây dựng bể phân huỷ kỵ khí XL nớc đen tạo khí sinh học Nớc đen qua xử lý kỵ khí: nguồn nuôi cá tới vờn ? XLNT từ WC công céng PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng ĐHXD 1/4/2011 Đầu ra: nớc đen phân huỷ biogas biogas Bể phân huỷ kỵ khí lợn + toiliet hộ gia đình -bio-gas - đầu ra: phân bón - phần lớn mầm bệnh đợc loại bỏ (Tan Lap village, 2004) đầu vào bể phân huỷ kỵ khí 2.2 Sơ đồ B: Tách chu trình nớc chu trình dinh dỡng, tách chất rắn lỏng nớc đen Sử dụng Biogas Hộ gia đình dẫn khí ống PVC-dài tới 100 m đờng ống van dÉn khÝ tíi bÕp ga hay ®Ìn ga bÕp Nớc xám Toilet(s) XL nớc xám: - bãi lọc ngầm trồng XL pha rắn nớc đen: - tách nớc ủ /XL giun đất Tách rắn/lỏng XL nớc xám riêng XL chất rắn Tách pha rắn láng: Rottebehaelter SENEGAL: Líp läc hay tói läc (lµm tõ lới nilon) lới tách nớc T.Lohmann sợi cotton tăng cờng sù bay h¬i (Otterpohl 2001) PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD (D.R Gajurel) 1/4/2011 Tách pha rắn/lỏng: Rottebehaelter Tách pha rắn/lỏng: Aquatron (kết hợp ``hiệu ứng xoáy``, trọng lực sức căng bề mặt) Túi đầy phân sau - tháng chất rắn lu lại túi chất lỏng thoát xuống dới Tách nớc đen từ Toilet dội nớc: chất rắn bắt đầu phân huỷ nớc thấm cần tiếp tục đợc xử lý, VD nh bãi lọc ngầm trồng - chất lỏng chảy theo thành phía ``aquatron`` - cần tiếp tục xử lý - chất rắn rơi qua lỗ tâm vào thùng ủ (Aquatron) (D.R Gajurel) Tách pha rắn/lỏng: Aquatron Tách pha rắn lỏng từ nớc đen Tách hết nớc Độ ẩm < 25% diệt khuẩn nhanh không mùi không ruồi Bằng cách: sấy thông gió thêm chất độn khô (Aquatron) Tấm đón nắng sơn đen Tách nớc sấy khô nhờ lợng mặt trời Hố xí ngăn Ngăn ủ đợc che sơn màu đen Vài lần tháng, đống phân tro dới toilet đợc dồn phía ngăn ủ đợc sấy nhờ ánh nắng MT Làm việc tốt với WC tách nớc tiểu Tách nớc sấy khô nhờ lợng mặt trời Khoảng - tháng phần phân khô, không mùi phía trớc đống ủ đợc xúc vào bao lu giữ ®em ®i sư dơng (Esrey, 1998) (Esrey, 1998) PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng §HXD 1/4/2011 VÝ dơ Hè xÝ sÊy kh« Mali, West Africa SÊy khô nhờ ánhDehydration nắng mặt trời, Example Mali, West Africa (GTZ / Otterwasser) (GTZ /Otterwasser GmbH) Công nghệ đơn giản Chi phí thấp yêu cầu bảo dỡng Tấm ®en thu nhiƯt VÊn ®Ị: GiÊy toilet kh«ng trén ®Ịu đợc Phân cha ổn định (VSV phát triển trở lại gặp nớc) XL chất rắn từ nớc đen - ủ compost Quá trình sinh học hiếu khí: VK, nấm, dạng VSV khác phân huỷ chất hữu Sản phẩm cuối: mùn hàm lợng dinh dỡng tơng đối cao ổn định chất cải tạo đất tốt loại đợc mầm bệnh, tạo đợc điều kiện thích hợp thời gian lu phù hợp Bị ảnh hởng bởi: nhiệt độ, dòng không khí, độ ẩm, vv Chất ủ phải khô vừa phải (không khô), vì: Các VSV hiếu khí tham gia vào trình phân hủy Nếu ẩm Oxy không tiếp xúc đợc víi chÊt đ vËy: ®é Èm 50 - 60 % Tỷ lệ C:N 25-30:1, XD nổi! Khả tiêu diệt mầm bệnh phụ thuộc vào thời gian nhiệt độ Quan trọng trình ủ compost Nhiệt độ thấp, thời gian ủ cần thiết lâu đủ diệt khuẩn! (Feachem et al 1983) lu ý: Điều kiện tiên để ủ compost: Điều kiện tối u: Ngăn Để ủ phân: vật liệu độn (Ví dụ nh dăm gỗ) phải đợc đa vào để tăng lợng Cacbon, tăng độ rỗng đống ủ giúp không khí xâm nhập, đồng thời giảm độ ẩm đống ủ tách nớc tiểu tốt (C:N ph©n th−êng ~ 10:1) pH - T > 45oC PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng §HXD 1/4/2011 Hè xÝ đ ph©n Composting Toilets vïng nông thôn, ven đô: Xử lý giun đất Phân hủy chất hữu tạo mùn nhờ giun đất Sản phẩm: đồng nhất, giàu dinh dỡng, dễ đợc hấp thụ trồng, tăng khả giữ nớc cho đất §iỊu kiƯn tèi −u: ®é Èm 70 - 90 % C:N b»ng ~25:1 (l−u ý: C:N cđa ph©n ~10:1) nhiƯt ®é: 15 - 25°C pH 6.5 - 7.5 Xö lý giun đất 2.3 Sơ đồ C: Tách nớc đen thành nớc nâu nớc vàng: Toilet(s) Nớc đen Nớc tiểu Phân Tách từ nguồn! XL nớc vàng 2.3.1 Hố xí tách nớc tiểu XL nớc vàng lu giữ lâu bay XL nớc nâu tách nớc ủ XL giun đất XL nớc nâu loại hố xí tách n−íc tiĨu ë Trung Qc Hè xÝ t¸ch n−íc tiĨu truyền thống Trung Quốc: Tách từ nguồn nội dung quan trọng EcoSan Nớc tiểu đợc thu gom chá âu đợc dùng làm phân bón dạng lỏng tới rau Thu gom riêng biệt phân nớc tiểu tạo điều kiện XL sử dụng chúng an toàn (tách nớc tiểu có lợi cho hầu hết trình XL chất rắn từ nớc đen, nh làm khô, nh ủ compost XL giun đất) Phân đợc lấy hàng ngày đa sang ®èng đ (Esrey) PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD 1/4/2011 Hố xí ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Hố xí ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Cho đủ lợng tro/đất bột/mùn ca sau lần sử dụng Hố xí ngăn, có máng tách nớc tiểu Âu chứa nớc tiểu cửa lấy phân ủ Lỗ bên ngăn không sử dụng: đậy gạch trát kín đất sét hay vữa Khi ngăn đầy khoảng 2/3 (3-6 tháng), lấp đầy đất khô Cách nớc côn trùng ủ khô (>6 tháng) cách gắn kín cửa lấy phân đất sét Hơi nớc thoát qua ống thông (Esrey) Hố xí ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Ngăn chứa phân: dung tích đủ để chứa phân tối thiểu tháng V(m3) = Số ngời hộ x 0,04 Đã kể đến 200-300 ml tro sau lần ~ 0,3m3/ngăn Khi cần phải tăng dung tích: nên tăng BxL, không nên tăng H để tiện sử dụng cho ngời già, trẻ em Hố xí ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Không đợc để rò rỉ, thấm nớc, tuyệt đối tránh côn trùng, gia súc tiếp cận đợc ngăn chứa phân Nền tờng phải đợc xây dựng trát kín xi măng, không sử dụng đất sét (không đủ an toàn) Cửa lấy phân phải đợc trát kín Tờng xây gạch, vữa xi măng M75, trát vừa M100 + nớc xi măng chống thấm (Esrey) Hố xí ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Khi xây phải chừa cửa thông ngăn ống thông đặt ngăn ngăn chung ống thông hơi, D>120 mm Vợt mài nhà >0,5 m Cửa thông to ống thông để dễ thoát lọt ánh sáng xuống đống ủ Luồng không khí: vào đờng: vào qua lỗ qua ống thông PGS TS Nguyễn ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng §HXD Hè xÝ ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Hạn chế tối ®a n−íc m−a lät vµo ®èng đ: L−íi Inox chèng ruồi, góc nhọn năm ! Đất bột Xí ngăn Kerala Hố xí ngăn tách nớc tiểu Việt Nam Lỗ phân ngăn phễu thu nớc tiểu máng dẫn phân ngăn làm khô - bay trồng thông có lới chắn côn trùng VLXD phải bền Rẻ đợc chấp nhận Thuận tiện Gần nhà! Có nớc rửa + xà phòng! Thẩm mỹ! lới chống côn trùng Kiểm tra độ kín vách! u điểm XL đợc chất rắn từ nớc đen Nớc vàng đợc XL đơn giản cách lu giữ Nớc vàng nhiều dinh dỡg, mầm bệnh Nếu toilet đợc XS chỗ vật liệu địa phơng, không đắt, tạo công ăn việc làm nhợc điểm Ngời sử dụng cha đợc hớng dẫn làm sai (cần hiểu nguyên tắc đợc khuyến khích) Đàn ông cần ngồi tiểu (ít phổ biến) Nên có thêm âu tiểu nam! Có thể mâu thn víi quan niƯm trun thèng vỊ ®i vƯ sinh (một số nơi có tập quán sử dụng nớc rửa hËu m«n) PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD (Esrey 1998) Hố xí ngăn tách nớc tiểu Example for separating toilet Nhà tiêu tách nớc tiểu với bệ xí xổm chế tạo sẵn Trung quốc 1/4/2011 2.3.2 XL n−íc vµng Cã thĨ sư dơng nớc tiểu nông nghiệp làm phân bón sau xử lý đơn giản (lu giữ đủ đạt yêu cầu!) Dợc phẩm nớc tiểu? tiểu Kết thí nghiệm với pH khác nớc tiểu lẫn 14 loại dợc phẩm khác (trên đồ thị nêu dợc phẩm bị phân huỷ!): % pH pH pH Nồng độ loại dợc phẩm giảm rõ rệt! Strompen et al 2003 T/gian lu giữ [tháng] Các loại bãi lọc trồng XLNT 2.4 Xử lý nớc xám tách riêng Bãi lọc ngầm trồng ! Bãi lọc trồng ngập nớc Thực vật nhô lên mặt nớc Thực vật Thực vật nổi, rễ bám đất Thực vật nhô lên mặt nớc Thực vật chìm nớc Bãi lọc ngầm trồng Dòng chay ngang Dòng chay đứng PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD 10 1/4/2011 Các nguyên lý CW Thí nghiệm CEETIA Lắng, lọc, hấp phụ SS, P, KLN chất hữu bị hấp phụ Giai đoạn Màng VSV vùng rễ, lớp lọc: Phân huỷ dị dỡng chất hữu Trong vùng hiếu khí: phân huỷ sinh học chất hữu cơ, Nitrat hoá, kết tủa hydroxit kim loại, hấp phụ KLN lên kết tủa hydroxit sắt & mangan Trong vùng kỵ khí: khử Nitrat, kết tủa + lắng muối sunphit với KL Giai đoạn 2, Diệt trùng: lọc, hấp phụ, cạnh tranh, xạ, nhiệt độ, pH, , Thực vật: tạo vùng rễ, lỗ xốp, vận chuyển oxy, hấp thơ chÊt dinh d−ìng, KLN, … HiƯu qu¶ xư lý, theo COD Hiệu suất xử lý theo COD, giai đoạn 1, 2, G§2 G§3 e1 A1 A2 A3 B1 B2 In , B s ta ge B1 B2 A1 B3 A2 In , - A s ta g B1 e B2 A1 B3 A2 -A G§1 500 450 400 350 300 250 Average 200 150 Max 100 Min 50 Cells/Lines In ,s tag COD total, mg/L 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Sơ đồ nối tiếp cho phép đạt hiệu xử lý theo COD tăng rõ rệt Chất lợng nớc đầu theo tiêu COD đạt tiêu loại A, TCVN 5945 1995 Hiệu xử lý theo Nitơ Hiệu xử lý theo SS Hiệu suất xử lý theo SS, giai đoạn 1, 2, B3 e B1 -A B2 -A B3 I n - A3 ,s t ag e B1 -A B2 -A B3 -A Sơ đồ nối tiếp cho phép đạt hiệu xử lý theo SS tăng rõ rệt Chất lợng nớc đầu theo tiêu SS đạt tiêu loại A, TCVN 5945 1995 vµ møc 1, 6772-2000 PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng §HXD 100 90 80 NH4-N removal, B - A in series 70 NH4-N, m g /l G§3 sta g B1 B2 A2 A3 A1 G§1 500 450 400 350 300 250 200 Average 150 Max 100 50 Min Cells/Lines Removal Effeciency, % G§2 I n, I n, sta g e1 SS, mg/L TN Removal 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 60 50 40 30 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 Mean max 20 10 Stdev A1 A2 A3 B1 B2 B3 0 In A1→B1 A2→B2 A3→B3 Samples C©n b»ng vËt chÊt theo NH4 b·i läc trång c©y: NH4 đầu vào từ nớc thải + NH4 đầu vào từ nớc ma + NH4 từ trình thuỷ phân Nitơ hữu (đạm, Urê, ) = NH4 đợc hấp thơ bëi thùc vËt + NH4 bÞ hÊp thơ bëi vi sinh vật + bay + oxy hoá sinh hoá thành Nitrit Nitrat + oxy hoá kỵ khí Nitrit (quá trình Anamox) vi sinh vật + (các trình khác) 11 1/4/2011 Hiệu xử lí theo vi sinh vËt HiƯu qu¶ xư lý theo Phèt Fecal Coliform Removal 100.0 Removal Effeciency, % 90 80 70 60 HiƯu st xư lý theo Phètpho tỉng ë giai đoạn 1, 40 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 2.0 0.0 96.0 94.0 92.0 90.0 88.0 86.0 84.0 82.0 80.0 A1 Max Min Các bể Bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thằng đứng xử lý nớc xám A2 A3 B1 B2 B3 HiƯu st lo¹i bá Faecal Coli, log 10, bể chạy song song Trung bình Sơ đồ nối tiếp cho phép đạt hiệu xử lý theo TP tăng rõ rệt Chất lợng nớc đầu theo tiêu TP đạt tiêu loại A, TCVN 5945 1995 Lübeck-Flintenbreite 98.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 0.0 C¸c bĨ A1 A2 A3 B1 B2 B3 HiƯu st lo¹i bá Coli-forms, log 10, sơ đồ nối tiếp B - A log 10 hiÖu suÊt 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 B3 - A3 12.0 B2 - A2 B3 B3 B2 B1- A1 B1 B2 A3 Đầu vào A2 Đầu vào A1 B1 TP, mg/l 10 16.0 14.0 A3 20 16.0 14.0 A2 30 log 10 hiÖu suÊt 50 A1 Removal Effeciency, % TP Removal 100 Trung b×nh Max Min 2.00 2.00 1.50 1.50 1.00 1.00 0.50 0.50 0.00 0.00 D·y bÓ B1 - A1 B2 - A2 B3 - A3 Trung bình Max Min Các ví dụ khác công nghệ xử lý nớc thải bãi lọc trồng www.otterwasser.de Xư lý n−íc m−a (n−íc tr¾ng) R·nh thÊm n−íc ma Nớc ma bị ô nhiễm Thời gian lu tối đa Có thể đợc thu gom thùng chứa sử dụng sinh hoạt (tới, rửa, ) Sau xử lý nh đun sôi, dùng để nấu nớng, ăn uống Nếu dùng để tới, làm xói mòn đất, nên dùng rãnh thấm Bổ cập ngn n−íc ngÇm! PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD Lớp đất Cát lọc Đất nguyên thổ 12 1/4/2011 Nhận xét Thoát nớc ma bền vững Urban runoff Natural runoff runoff (m3/s) Có thể đạt đợc mục tiêu EcoSan phơng pháp đơn giản (bên cạnh phơng pháp công nghệ cao đắt tiền khác) Sơ đồ tổ chức thoát nớc ma bỊn v÷ng VËn chun time (hr) VËn chun VËn chun Inflow runoff (m3/s) Outflow Xả Kiểm soát Ngăn ngừa Đối với hầu hết phơng pháp, chăm sóc, bảo dỡng quan trọng Kiểm soát Kiểm soát vùng Nguồn tiếp nhận time (hr) Storage Runoff 2.1 Sơ đồ A: Tách riêng chu trình dinh dỡng chu trình nớc: Hộ gia đình Nớc xám Toilet(s) Xử lý nớc xám bãi lọc ngầm trồng cây, Xử lý nớc đen Thu gom, lu giữ Phân huỷ kỵ khí 2.2 Sơ đồ B: Tách chu trình nớc chu trình dinh dỡng, tách chất rắn lỏng nớc đen Hộ gia đình Nớc xám Toilet(s) XL nớc xám: - bãi lọc ngầm trồng XL pha rắn nớc ®en: - t¸ch n−íc – đ /XL b»ng giun ®Êt Tách rắn/lỏng XL nớc đen XL nớc xám riêng Xử lý nớc xám riêng XL chất rắn 2.3 Sơ đồ C: Tách nớc đen thành nớc nâu nớc vàng: Toilet(s) Nớc đen Nớc tiểu Phân Tách từ nguồn! XL nớc vàng XL nớc vàng lu giữ lâu bay XL nớc nâu tách nớc ủ XL giun đất XL n−íc n©u PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng §HXD 13 ... e B1 -A B2 -A B3 I n - A3 ,s t ag e B1 -A B2 -A B3 -A Sơ đồ nối tiếp cho phép đạt hiệu xử lý theo SS tăng rõ rệt Chất lợng nớc đầu theo tiêu SS đạt tiêu loại A, TCVN 5945 1995 mức 1, 677 2-2 000... vệ sinh chỗ Vệ sinh khô ớt ! PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Tr−êng §HXD b Hè xí thùng cải tiến có thông VIP (ventilated improved pit latrine) Không cần nớc dội Ngăn đợc mùi ruồi muỗi Chi. .. céng PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bm CTN, IESE, Trờng ĐHXD 1/4/2011 Đầu ra: nớc đen phân huỷ biogas biogas Bể phân huỷ kỵ khí lợn + toiliet hộ gia đình -bio-gas - đầu ra: phân bón - phần lớn mầm bệnh