(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh

́ C GIA ĐẠIIHỌ HỌCC QUÔ QUỐ C GIAHA HÀ ̀ NỘ NỘII ĐẠ ̀ NGĐẠ TRƯỜ NG ĐẠIIHỌ HỌCCKHOA KHOAHỌ HỌCCTỰ TỰNHIÊN NHIÊN TRƯƠ - NGUYỄN THỊ THỊ THANH THANH HUỆ HUỆ NGUYỄN NGHIÊNCỨU CỨUVÀ VÀĐÁNH ĐÁNHGIÁ GIÁHIỆU HIỆUQUẢ QUẢXỬ XỬLÝ LÝNƯỚC NƯỚCTHẢI THẢI NGHIÊN BẰNGTHỰC THỰCVẬT VẬT THỦY THỦYSINH SINH BẰNG LUẬNNVĂN VĂNTHẠ THẠCC SĨ SĨKHOA KHOAHỌ HỌCC LUẬ HàNội Nội 2012 2012 Hà ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THANH HUỆ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỰC VẬT THỦY SINH Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN THỊ LOAN Hà Nội – 2012 Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NGẬP NƯỚC VÀ THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƯỚC 1.1 Khái quát Đất ngập nước 1.1.1 Các định nghĩa Đất ngập nước 1.1.2 Chức đất ngập nước 1.2 Khái quát nhóm thực vật đất ngập nước 10 1.2.1 Giới thiệu chung 10 1.2.2 Phân loại nhóm thực vật thuỷ sinh 10 1.3 Các loại hình đất ngập nước trình xử lý đất ngập nước 14 1.3.1 Lịch sử sử dụng đất ngập nước để làm nước 14 1.3.2 Các loại hình đất ngập nước 15 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Đối tượng nghiên cứu 30 2.1.1 Nguồn nước rỉ rác từ bãi chôn lấp Thị xã Hùng Quốc, Huyện Trà Lĩnh 30 2.1.2 Thực vật lựa chọn đất ngập nước 34 2.2 Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.1 Phương pháp tổng quan thu thập tài liệu 35 2.2.2 Phương pháp điều tra vấn thực địa 36 2.2.3 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu 36 2.2.4 Phương pháp chuyên gia 36 2.2.5 Phương pháp phân tích tổng hợp đánh giá 36 2.2.6 Các phương pháp tính tốn 36 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Đánh giá hiệu xử lý nước rỉ rác số hệ thống đất ngập nước giới Việt Nam 40 Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh 3.2 Kết nghiên cứu tính khả thi lồi thực vật lựa chọn 47 3.3 Đề xuất mơ hình xử lý nước rỉ rác cho bãi chơn lấp rác thải thị trấn Hùng Quốc – Huyện Trà Lĩnh – Tỉnh Cao Bằng 51 3.4 Mơ hình hệ thống xử lý nước rỉ rác cỏ Vetiver 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 617 PHỤ LỤC……………………………………………… …………… .62 Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Ví dụ hệ đất ngập nước kết hợp 20 Bảng 1.2 Vai trò thực vật đất ngập nước 24 Bảng 2.1 Dự báo quy mô dân số thị trấn Hùng Quốc từ năm 2009 - 2025 26 Bảng 2.2 Dự báo lượng rác thải thị trấn Hùng Quốc từ năm 2009-2025 27 Bảng 2.3 Thành phần chất thải bãi rác thị trấn Hùng Quốc 28 Bảng 2.4 Giá trị trung bình thơng số nước rỉ rác bãi rác thị trấn Hùng Quốc (trước bể lắng) 30 Bảng 3.1 Đặc điểm chung đất ngập nước nhân tạo cho xử lý nước rỉ rác Slovenia 39 Bảng 3.2 Thành phần nước rỉ rác với giá trị trung bình cho thơng số theo dõi dịng vào (I) thoát (O) ba hệ thống đất ngập nước nhân tạo thời gian nghiên cứu.) Slovenia 39 Bảng 3.3 Giá trị trung bình thơng số nước rỉ rác bãi rác thị trấn Hùng Quốc (trong bể lắng) 52 Nguyễn Thị Thanh Huệ 69 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Thực vật Hình 1.2 Thực vật ngập nước Hình 1.3 Thực vật trơi 10 Hình 1.4 Các hệ đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 12 Hình 1.5 Sơ đồ đặc trưng hệ thống đất ngập nước nhân tạo với thực vật 13 Hình 1.6 Sơ đồ đặc trưng hệ thống đất ngập nước với thực vật ngập nước 14 Hình 1.7 Sơ đồ đặc trưng hệ thống đất ngập nước nhân tạo với thực vật trôi 15 Hình 1.8 Sơ đồ đặc trưng hệ thống đất ngập nước dòng chảy ngang 16 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống đất ngập nước dòng chảy thẳng từ xuống 17 Hình 1.10 Sơ đồ đặc trưng hệ thống đất ngập nước dịng chảy thẳng đứng 18 Hình 2.1 Bãi rác thị trấn Hùng Quốc- Huyện Trà Lĩnh 28 Hình 2.2 Máng thu nước đặt chân núi bãi rác thị trấn Hùng Quốc 29 Hình 2.3 Bể thu nước mưa nước rỉ rác bãi rác thị trấn Hùng Quốc 29 Hình 3.1 Phân biệt hai giống cỏ Vetiver 46 Hình 3.2 Mơ hình hệ thống kết hợp VF-HF bãi rác thị trấn Hùng Quốc 51 Hình 3.3 Mơ hình tổng thể hệ thống đất ngập nước nhân tạo bãi rác thị trấn Hùng Quốc 53 Nguyễn Thị Thanh Huệ 70 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh MỞ ĐẦU Sự phát triển ngày cao kinh tế đôi với trình thị hóa làm cho diện tích đất ngày thu hẹp có q trình chuyển hóa đất ngập nước sang sản xuất nơng nghiệp nuôi trồng thủy sản hay san lấp để tạo vùng đất cho phát triển công nghiệp, đô thị Trong đó, đất ngập nước lại có vai trò quan trọng sống người, người dân sống gần vùng đất ngập nước là: lương thực, thực phẩm, vật liệu làm nhà cửa,… Bên cạnh đó, cịn có vai trị quan trọng việc bảo vệ môi trường, cân sinh thái, trì đa dạng sinh học, điều tiết dịng chảy, góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu Một vai trị quan trọng đất ngập nước khả đồng hóa xử lý chất nhiễm tự nhiên hoạt động người gây ra… Ngày giới, việc sử dụng đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước ô nhiễm quan tâm việc sử dụng đất ngập nước tương đối rẻ, dễ vận hành, có khả cải thiện tình trạng hệ sinh thái khu vực trì khả bảo vệ mơi trường đất ngập nước Ở Việt Nam có số nghiên cứu như: sử dụng đất ngập nước để xử lý nuớc thải mỏ hay xử lý nước thải làng nghề Phong Khê – Bắc Ninh,… Nhưng chưa áp dụng rộng rãi với loại nước thải khác mối tương quan yếu tố môi trường đến hiệu xử lý chưa nghiên cứu cách toàn diện dẫn đến hiệu xử lý hệ thống đất ngập nước nhân tạo chưa cao Do việc học hỏi từ học giới cần thiết để nghiên cứu ứng dụng hệ thống đơn giản, chi phí đầu tư vận hành thấp, thân thiện với môi trường phù hợp với điều kiện nuớc ta Vì vậy, nên chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nƣớc thải thực vật thủy sinh” Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh Các nội dung nghiên cứu gồm: - Tổng quan vùng đất ngập nước tự nhiên nhân tạo - Các loài thực vật thủy sinh sử dụng xử lý nước thải - Ứng dụng đất ngập nước Việt Nam, học kinh nghiệm giới xử lý nước rỉ rác - Thiết kế mơ hình đất ngập nước để xử lý nước rỉ rác thị trấn Hùng Quốc, huyện Trà Lĩnh- tỉnh Cao Bằng Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NGẬP NƢỚC VÀ THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƢỚC 1.1 Khái quát Đất ngập nƣớc 1.1.1 Các định nghĩa Đất ngập nước Thuật ngữ “Đất ngập nước” - ĐNN hiểu theo nhiều cách khác nhau, tuỳ theo quan điểm, người ta chấp nhận định nghĩa khác Các định nghĩa đất ngập nước chia làm nhóm chính: nhóm thứ theo định nghĩa rộng nhóm thứ hai theo định nghĩa hẹp - Các định nghĩa đất ngập nước theo nghĩa rộng định nghĩa cơng ước Ramsar, định nghĩa theo chương trình điều tra đất ngập nước Mỹ, Canada, Niu Di-lân Ôxtrâylia + Theo công ước Ramsar (năm 1971) đất ngập nước định nghĩa sau: "Đất ngập nước coi vùng đầm lầy, than bùn vùng nước dù tự nhiên hay nhân tạo, ngập nước thường xuyên thời kỳ, nước tĩnh, nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, bao gồm vùng biển mà độ sâu mực nước thủy triều mức thấp không vượt 6m." + Theo chương trình quốc gia điều tra đất ngập nước Mỹ: vị trí phân bố, đất ngập nước vùng chuyển tiếp hệ sinh thái cạn hệ sinh thái thuỷ vực Những nơi mực nước ngầm thường nằm sát mặt đất thường xuyên bao phủ lớp nước nơng Đất ngập nước phải có ba thuộc tính sau: Có thời kỳ đó, đất thích hợp cho phần lớn loài thực vật thủy sinh Nền đất khơng bị khơ Nền đất khơng có cấu trúc rõ rệt bão hòa nước, bị ngập nước mức cạn số thời điểm mùa sinh trưởng hàng năm Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh + Theo nhà khoa học Canada : "Đất ngập nước đất bão hòa nước thời gian dài đủ để hỗ trợ trình thủy sinh Đó nơi khó tiêu nước, có thực vật thuỷ sinh hoạt động sinh học thích hợp với mơi trường ẩm ướt." + Theo nhà khoa học Niu Di-lân : "Đất ngập nước khái niệm chung để vùng đất ẩm ướt thời kỳ thường xuyên Những vùng đất ngập nước mức cạn vùng chuyển tiếp đất nước Nước nước ngọt, nước lợ nước mặn Đất ngập nước trạng thái tự nhiên đặc trưng loại thực vật động vật thích hợp với điều kiện sống ẩm ướt." + Theo nhà khoa học Ôxtrâylia: "Đất ngập nước vùng đầm lầy, bãi lầy than bùn, tự nhiên nhân tạo, thường xuyên, theo mùa theo chu kỳ, nước tĩnh nước chảy, nước ngọt, nước lợ nước mặn, bao gồm bãi lầy khu rừng ngập mặn lộ thuỷ triều xuống thấp." + Định nghĩa kỹ sư quân đội Mỹ đề xuất định nghĩa thức Mỹ: "Đất ngập nước vùng đất bị ngập bão hoà nước bề mặt nước ngầm cách thường xuyên thời gian ngập đủ để hỗ trợ cho tính ưu việt thảm thực vật thích nghi điển hình điều kiện đất bão hồ nước Đất ngập nước nhìn chung gồm: đầm lầy, đầm phá, đầm lầy bụi vùng đất tương tự." - Những định nghĩa theo nghĩa hẹp nhìn chung xem đất ngập nước đới chuyển tiếp sinh thái, diện tích chuyển tiếp môi trường cạn ngập nước, nơi mà ngập nước đất gây phát triển hệ thực vật đặc trưng Hiện định nghĩa theo công nước Ramsar định nghĩa nhiều người sử dụng Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh bể thứ Nước rỉ rác rút khoảng 30 cm từ xuống phía bể bơm vào bể thứ 2, sau nước rỉ rác rút khoảng 60 cm từ xuống bơm vào ô đất ngập nước Xử lý hiếu khí đất cho phép q trình nitrat hóa amoniac giảm BOD, sắt đáng kể (Bảng 3.3) Với hệ thống đất ngập nước, thiết kế song song, bơm đồng thời, bơm cách (thời gian lưu 1h-2h) Bảng 3.3: Giá trị trung bình thơng số nƣớc rỉ rác bãi rác thị trấn Hùng Quốc (trong bể lắng) QCVN 08:2008/BTNMT (B1) STT Thông số Đơn vị Giá trị trung bình BOD5 (200C) mg/L 650 15 COD mg/L 1.200 30 NO3- mg/L 35 15 N-NH3 mg/L 125 0,5 PO43- mg/L 10,3 0,3 Sắt (Fe) mg/L 22 1,5 Chi cục BVMT tỉnh Cao Bằng, 2010 Sự lựa chọn lớp lọc hệ thống kết hợp Ngày cát đá (sỏi) thường sử dụng cho hệ thống đất ngập nước Nó thích hợp để làm lớp lọc với tốc độ thấm 10 -3 - 10-4 m/s Các mơ hình giả định đới rễ nơi mở kênh dẫn tầng đáy thời điểm làm tăng tính dẫn nước Cỡ đá (sỏi) điển hình – 12 mm Thực vật lựa chọn cỏ Vetiver Nguyễn Thị Thanh Huệ 52 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh Tỉ lệ chiều rộng chiều dài chọn khác nhau, W : L phải đạt : Hiệu xử lý hệ thống đạt tối đa tỷ lệ : 17 thông thường chọn : 10 + Mơ hình thí nghiệm trồng thực vật thiết kế với kích thước đất ngập nước là 19m x 1,9m x 2m (Phụ lục 2) Trồng Cỏ Vetiver với mật độ là: bụi (mỗi bụi từ 5-7 nhánh nhỏ) cách 7,5 cm, hàng cách 1m + Trong ô đất ngập nước bao gồm lớp đất sét bít kín 0,2m (chống thấm nước); lớp hỗn hợp vật liệu đất sỏi khí 0,8 m cuối lớp mùn + Ống nhựa PVC đặt dọc theo ô đất, nằm lớp sỏi để thu nước từ bể thẳng đứng sang bể chảy ngang từ ô đất chảy ngang nước đưa vào thùng chứa để bơm tưới bãi rác Một hệ thống dòng chảy ngang lớn đặt đầu (bao gồm hệ thống dòng chảy ngang nhỏ đặt song song với kích thước (19m×1,9m×2m) hệ thẳng đứng nhỏ (bao gồm ô đất chảy thẳng đứng, song song kích thước (19m×1,9m×2m) giai đoạn thứ hai (Hình 3.3) Trong hệ thống này, trình nitrat hóa diễn với dịng chảy thẳng đứng cuối trình Nếu loại bỏ nitrat cần thiết sau cần phải bơm nước trở lại hệ dịng chảy ngang sử dụng nước thải thơ nguồn cácbon cho q trình phản nitrat hóa Dịng vào Bể yếm khí ĐNN dịng chảy ngang ĐNN dịng chảy thẳng đứng Dịng Hình 3.3 Mơ hình tổng thể hệ thống đất ngập nước nhân tạo bãi rác thị trấn Hùng Quốc Nguyễn Thị Thanh Huệ 53 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu nước rỉ rác, đất ngập nước thực vật thủy sinh, luận văn đạt số kết sau: - Khi nghiên cứu số loài thực vật số nước Thế giới Việt Nam sử dụng xử lý nước rỉ rác như: sậy, cỏ nến cỏ Vetiver Cho thấy, cỏ Vetiver có khả chịu đựng điều kiện hạn hán, lũ lụt kéo dài (chịu luồng nước sâu từ 0,6-0,8m liên tục vòng 45 ngày), sống mơi trường nghèo chất dinh dưỡng, có khả xử lý nước thải nồng độ cao (khi COD ~ 1500 mg/L), đặc biệt chúng loài sử dụng lâu năm mục đích chống xói mịn, sạt nở đất nước Chính vậy, chọn cỏ Vetiver trồng hệ thống đất ngập nước khu vực nghiên cứu - Kết điển hình nghiên cứu số hệ thống: + Với hệ thống HF-VF hệ thống dòng chảy ngang kết hợp với ô đất lọc sinh học dòng thẳng đứng (S=75m2 ) trồng sậy cỏ nến: loại bỏ NH3-N (Giá trị trung bình dịng vào = 211 mg/L, dòng thải = 3,4 mg/L) phốt (Giá trị TB dòng vào = 0,4 mg/L, dòng = không phát hiện) Hiệu xử lý tốt, đủ điều kiện sử dụng nước cho tưới tiêu + Với hệ thống HF hệ thống dòng chảy ngang trồng sậy cỏ nến (S=215m2): loại bỏ NH3-N (Giá trị trung bình dịng vào = 275 mg / L, dòng = 151 mg/L) phốt (Giá trị TB dòng vào = 6,9mg/L, dòng = 2,6) Các thông số chưa đạt tiêu chuẩn dùng tưới tiêu, nên cần kết hợp giai đoạn xử lý với hệ thống VF để đạt hiệu tốt Các nghiên cứu rằng, hệ thống đất ngập nước dịng chảy ngang có hiệu xử lý thấp với nồng độ cao Trong đó, hệ thống kết hợp lại thể ưu Nguyễn Thị Thanh Huệ 54 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh - Thiết kế hệ thống đất ngập nước để xử lý nước rỉ rác cho bãi rác thị trấn Hùng Quốc, huyện Trà Lĩnh, tỉnh Cao Bằng Hệ thống kết hợp dòng chảy ngang dòng thẳng đứng, sử dụng Cỏ Vetiver với tổng diện tích 186 m2 Trong đó, hệ chảy ngang đặt đầu, bao gồm: hệ thống dòng chảy ngang nhỏ với kích thước (19m×1,9m×2m) hệ thẳng đứng, bao gồm: hệ chảy thẳng đứng kích thước (19m×1,9m×2m) giai đoạn thứ hai Nguyễn Thị Thanh Huệ 55 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu đầy đủ chế động học trình loại bỏ chất nhiễm khỏi nước rỉ rác hệ thống đất ngập nước Khảo sát trình xử lý BOD, COD, NH3-N, P theo thời gian, mực nước, thành phần chất theo chế độ dịng chảy để tìm điều kiện tối ưu cho trình xử lý khả áp dụng hệ thống - Từ nghiên cứu áp dụng mở rộng hệ thống xử lý nước rỉ rác nay, kết hợp sử dụng loài thực vật thủy sinh khác như: bèo tây, bèo tấm, Nguyễn Thị Thanh Huệ 56 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt Nguyễn Việt Anh (2006), “Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam”, www.nea.gov.vn Nguyễn Tiến Bân (2000), Tên rừng Việt Nam, Nhà xuất Nông nghiệp Lê Văn Khoa (2005), Đất ngập nước, NXB Giáo dục, Hà Nội Trịnh Xn Lai (2000), Giáo trình tính tốn cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng Hoàng Minh Lâm (2005) Kết hợp biện pháp sinh học để xử lý nước thải phường Minh Nơng, thành phố Việt Trì Nguyễn Thị Loan (2009), Nghiên cứu sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước sông Tô Lịch cho mục đích sản xuất nơng nghiệp Nguyễn Ngọc Nam (2009), Khả xử lý nước thải sinh hoạt cỏ Vetiver bèo Lục bình đất ngập nước Paul Trương, Trần Tân Văn ElisePinners (2006), Hướng dẫn kỹ thuật ứng dụng công nghệ cỏ Vetiver giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ mơi trường Ngơ Hồng Văn (2009) - Hội Nước môi trường nước thuộc Liên hiệp Hội khoa học kỹ thuật TPHCM, Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác công nghệ cánh đồng tưới cánh đồng lọc 10 Chi cục bảo vệ môi trường tỉnh Cao Bằng (2010), Kết đo đạc, phân tích mơi trường tỉnh Cao Bằng 2010 11 Phịng tài nguyên môi trường huyện Trà Lĩnh (2010), Báo cáo trạng môi trường năm 2010 12 Viện Kiến trúc quy hoạch đô thị nông thôn (2010), Điều chỉnh quy hoạch chung xây dựng thị trấn Hùng Quốc khu vực cửa Trà Lĩnh đến năm 2025 Nguyễn Thị Thanh Huệ 57 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh Tài liệu tham khảo tiếng Anh 13 Bastian, R.K (1993), Constructed Wetlands for Wastewater Treatment and Wildlife Habitat 17 Case Studies US EPA 832-R-93-005, Municipal Technology Branch, Washington, D.C 14 Best, E.P.H (1982), “Effects of water pollution on freshwater sumberged macrophytes”, Water Pollut Manage Rev 1982: 27-56 15 Brix, H., (1993a), “Wastewater treatment in constructed wetlands: system design, removal processes, and treatment performance”, in: Constructed Wetlands for Water Quality Improvement, A.G Moshiri, ed., CRC Press, Boca Raton, Florida, pp 9-22 16 Brix, H., and Schierup, H.-H., (1989c), “The use of aquatic macrophytes in water pollution control”, Ambio 18: 100-107 17 Cooper, P.F., and Boon, A.G., (1987), “The use of Phragmites for wastewater treatment by the Root Zone Method: the UK approach”, in: Aquatic Plants for Water Treatment and Resource Recovery, K.R.Reddy and W.H Smith, eds., Magnolia Publishing: Orlando, Florida, pp 153-174 18 Cooper, P.F., (2005), “The performance of vertical flow constructed wetland systems with special reference to the significance of oxygen transfer and hydraulic loading rates”, Wat Sci Tech 51(9): 81-90 19 DeBusk, T.A., and Reddy, K.R., (1987a), “Wastewater treatment using floating aquatic macrophytes: contaminant removal processes and management strategies”, in: Aquatic Plants for Water Treatment and Resource Recovery, K.R Reddy and W.H Smith, eds., Magnolia Publishing, Orlando, Florida, pp 643-656 20 Jan, Vymazal, Lenka and Kröpfelová (2008), “Wastewater Treatment in Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow”, Enviroment phollution, volume 14 Nguyễn Thị Thanh Huệ 58 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh 21 Ian Percy1, and Paul Truong (2003), Landfill Leachate Disposal with Irrigated Vetiver Grass 22 Kadlec, R.H., and Knight, R.L., (1996), Treatment Wetlands, CRC Press, Boca Raton, Florida 23 Kadlec, R.H., Knight, R.L., Vymazal, J., Brix, H., Cooper, P F., and Haberl, R., (2000), Constructed Wetlands for Water Pollution Control: Processes, Performance, Design and Operation, IWA Scientific and Technical Report No 8, London 24 Manfrinato, W.S., Salati, E., Jr., and Salati, E., (1993), “Water supply system utilizing the edaphic-phytodepuration technique”, in: Constructed Wetlands for Water Quality Improvement, A.G Moshiri, ed., CRC Press, Boca Raton, Florida, pp 331-340 25 M.Zupancic Justin, T.g.Bulc, D.Vrhovsek (2005), Slovenian experience: MSW landfill leachate treatment in contructed wetland and leachate recycling on landfill cover vegetated with trees, Proceedings Sardinia 2005, Tenth International Waste Management and Landfill Symposium 26 Pries, J.H., (1994), “Wastewater and stormwater applications of wetlands in Canada”, North American Wetlands Conservation Council (Canada) Sustaining wetlands, Issue paper No 1994-1 27 QDNR, (2000), “Queensland Department of Natural Resources Guidelines for Using Freewater Surface Constructed Wetlands to Treat Municipal Sewage”, QDNR, Brisbane, Australia QuiĖónez-Diaz, M de J., Karpiscak, M.M., Ellman, E.D., and Gerba, C.P., (2001), “Removal of pathogenic and indicator microorganisms by a constructed wetland receiving untreated domestic wastewater”, J Environ Sci Health A36: 1311-1320 28 Rai, D.N., and Munshi, J.D., (1979), “The influence of thick floating vegetation (waterhyacinth- Eichhornia crassipes) on the physicochemical Nguyễn Thị Thanh Huệ 59 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh environment of a freshwater wetland”, Hydrobiologia 62: 65-69 29 Reddy, K.R., (1981), “Diel variations in physico-chemical parameters of water in selected aquatic systems”, Hydrobiologia 85: 201-207 30 Reddy, K.R., and Sacco, P.D., (1981), “Decomposition of waterhyacinth in agricultural drainage water”, J Environ Qual 10: 228-234 31 Reed, S.C., Middlebrooks, E.J., and Crites, R.W (1988), Natural Systems for Waste Management and Treatment, 1st ed., McGraw-Hill Book Company, New York 32 Salati, E.Jr., Salati, E., and Salati, E., (1999), “Wetland projects developed in Brazil”, Wat Sci Tech 40(3): 19-25 33 Salmon, C., Crabos, J.L., Sambuco, J.P., Bessiere, J.M., Basseres, A., Caumette, P., and Baccou, J.C., (1998), “Artificial wetland performances in the purification efficiency of hydrocarbon wastewater”, Water Air Soil Pollut 104: 313-329 34 Sahai, R., and Sinha, A.B., (1976), “Productivity of submerged macrophytes in polluted and non-polluted regions of the eutrophic lake, Ramgarh (U.P.)”, in: Aquatic Weeds in S.E Asia, C.K Varshney and J Rzoska, eds., Dr Junk Publ., The Hague, The Netherlands, pp 131-140 35 Sardinia (2005), Leachate treatment using vertical subsurface flow wetland systems-findings from two pilot studies 10th Int Waste Manag & Landfill Symp & 3-7 Oct 2005, S Margherita di Pula, Italy 36 Seidel, K., (1976), “Macrophytes and water purification”, in: Biological Control of Water Pollution, J Tourbier, and R.W Pierson, eds., Pennsylvania University Press, Philadelphia, pp 109-122 37 Vymazal, J., ed., (2001a), Transformations of Nutrients in Natural and Constructed Wetlands, Backhuys Publishers, Leiden, The Netherlands 38 Wentz,W.A., (1987), “Ecological/environmental perspectives on the use Nguyễn Thị Thanh Huệ 60 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh of wetlands in water treatment”, in: Aquatic Plants for Water Treatment and Resource Recovery, K.R.Reddy and W.H Smith, eds., Magnolia Publishing: Orlando, Florida, pp 17-25 Nguyễn Thị Thanh Huệ 61 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh PHỤ LỤC Các phương pháp tính tốn sơ để xây dựng hệ thống đất ngập nước nhân tạo bãi rác thị trấn Hùng Quốc, huyện Trà Lĩnh, tỉnh Cao Bằng Sơ đồ hệ thống đất ngập nƣớc: Dòng vào Bể yếm khí Nguyễn Thị Thanh Huệ ĐNN dịng chảy ngang 62 ĐNN dòng chảy thẳng đứng Dòng K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN * PHỤ LỤC 1: Kích thước bể yếm khí (sử dụng số liệu phụ lục 3) Cỏ Vetiver là thực vật chịu nồng độ ô nhiễm nước cao, COD ~ 1.500 mg/l từ ta có: Hiệu làm sạch: E  CODi  CODo 2125  1500  %  29,41% CODi 2125 Trong đó: CODi = 2125 mg/L: lượng COD đầu vào nước thải CODo = 1500 mg/L: lượng COD cho phép để nước thải đưa vào xử lý sinh học Lượng COD cần khử ngày (G): G  V  (CODi  CODo )  110  (2125  1500)  103 68,75(kg / ngày) V = 110 m3 = 110ì103 (L): Lượng nước vào cần xử lý ngày Dung tích xử lý yếm khí cần thiết: V0*  G 68,75   22,92(m3 ) a Trong đó: Chọn a = 3kg COD/m3ngày- tải trọng khử COD bể G - lượng COD cần khử ngày Vậy: Diện tích bể cần thiết (F): F Q 110   122 v 0,9 (m2) Trong đó: Q = 110 m3/ngày- lưu lượng nước ngày v - tốc độ nước lên bể, thường lấy khoảng v = 0.9(m/h) Chọn tỷ lệ L : W = : => L = 19,2 m W = 6,4 m Trong đó: L - chiều dài bể yếm khí W - chiều rộng bể yếm khí Chiều cao phần xử lý yếm khí (H1): Nguyễn Thị Thanh Huệ 63 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh H1  V0* 22,92   0,2 F 122 (m) Trong đó: V0* - dung tích xử lý yếm khí cần thiết F - Diện tích bề mặt bể Chiều cao vùng lắng lấy: H2 = 1.2m Chiều cao dự trữ: H3 = 0.3m Vậy chiều cao bể: H = H1 + H2 + H3 = 0,2 + 1,2 + 0,3 = 1,7 (m) Kiểm tra thời gian lưu nước (T): Thể tích bể yếm khí V* = H × F = 1,7×122=207,4 (m3) T V* 207,4  24   24  45 (giờ) Q 110 * PHỤ LỤC 2: Kích thước đất ngập nước (sử dụng số liệu phụ lục 3) Sự loại bỏ BOD5 mơ tả theo động học dòng chảy bậc C0  e k T t Ci (1) Trong : Ci = 1500 mg/L nồng độ vào Co= 30 mg/L nồng độ đầu kT = Tốc độ sử dụng chất nhiệt độ T, T= 29,80C nhiệt độ trung bình thị trấn Hùng Quốc k T  k 20  T 20  1,104  1,129,820  2,81 (2) Với k20 = 1,104 ϕ = 1,1 Thời gian lưu thủy lực t (giờ) mô tả sau: t n  L  W  h ln(C i / C ) ln(1500 / 30)    1,39 (giờ) (3) Q kT 2,81 Trong : Ta chọn n = 41% độ xốp sỏi sử dụng (tỷ lệ thể tích rỗng đáy tổng thể tích đáy) Nguyễn Thị Thanh Huệ 64 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh L = chiều dài hệ thống (m) W = chiều rộng hệ thống (m) Chọn h = 2m chiều cao hệ thống, q trình thiết kế đất ngập nước, ô lấp đầy 0,2 m sét đáy, 0,8 m vật liệu cát, sỏi, canxit (có thể có) 0,2 m lớp mùn Và lồi cỏ Vetiver chịu được luồng nước sâu từ 0,6-0,8m.Vậy nên chọn h = 2m Q = lưu lượng trung bình dịng thải (m3/ngày) Từ 1, ta có : kT C0 e Ci nLWh Q (4) Diện tích bề mặt cần thiết hệ thống tính theo cơng thức sau : Ci C t  Q 1,39  110    186 (m ) (5) k T nh nh 0,41  Q  ln A  L  W= A = diện tích bề mặt hệ thống (m2) => Trong hệ thống đất ngập nước chia làm ô đất nhỏ, chọn tỷ lệ L:W = 10:1 cho ô đất Nên L = 19m W=1,9m * PHỤ LỤC 3: Tính tốn lưu lượng nước rác Công thức bản: Q = (Q1 + Q2 + Q3 + Q4) – (Q5 + Q6 + Q7) Trong đó: Q1 – Nước mưa mặt lớp phủ Q2 – Nước tích tụ lớp rác Q3 – Nước rị rỉ từ rác Q4 – Nước tích tụ lớp đất phủ Q5 – Hao hụt nước tạo khí Q6 – Hao hụt nước bay học Nguyễn Thị Thanh Huệ 65 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh Q7 – Hao hụt nước bốc bề mặt Do khối lượng nước hao hụt không đáng kể nên nước rác chủ yếu hình thành từ thành phần: Q1, Q2, Q3 a Nước mưa mặt lớp đất phủ rác Q1  F  h    1000  0,130  0,75  97,5 (m /ngày)\ Trong đó: F = = 1000 m2 diện tích bề mặt lớp rác h = 130 mm lượng mưa trung bình ngày đêm ψ = 75% hệ số mặt phủ b Nước mưa thấm qua lớp đất phủ lớp rác sau tháng đổ rác: Q2  qF 0,313  1000   10,43 (m /ngày) 30 30 Trong đó: q = 313 mm lượng mưa trung bình tháng (mùa mưa) c Lượng nước rò rỉ từ rác đổ sau khoảng năm Q3  720N  0,25 720  3,1  0,25   0,775 (m /ngày) 720 720 Trong đó: N = 3,1 m3 khối lượng rác đổ ngày 0,25 tủ lệ nước chảy so với rác Vậy Q = Q1 + Q2 + Q3 = 108,705 (m3/ngày) Ta lấy Q = 110 m3/ngày Nguyễn Thị Thanh Huệ 66 K17 Cao học môi trường ... môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh thực vật ngập nước hệ vi sinh vật để xử lý nước thải Các loại nước nhân tạo trình bày Hình 1.4 So với hệ đất ngập nước tự nhiên,... cứu đánh giá hiệu xử lý nƣớc thải thực vật thủy sinh? ?? Nguyễn Thị Thanh Huệ K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh Các nội dung nghiên cứu gồm: - Tổng... nghệ xử lý thực vật thủy sinh có hiệu Nguyễn Thị Thanh Huệ 25 K17 Cao học môi trường Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải thực vật thủy sinh CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU