Hiện nay có khá nhiều các mô hình nghiên cứu về xử lý nước thải sinh hoạt nông thôn, nhưng đề tài chú trọng đề xuất sử dụng hai mô hình dây chuyền dây chuyền quy mô vừa và nhỏ phù hợp vớ[r]
(1)Bai dua vao tin hoat dong QLXD > Ha tang Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp với điều kiện kỹ thuật và kinh tế cho các vùng nông thôn I Hiện trạng vệ sinh môi trường nông thôn Việt Nam Theo kết tổng quan điều tra dân số thì dân số nông thôn Việt Nam chiếm 76,5% tổng dân số nước Tuy nhiên tính dân số các đô thị loại V chiếm khoảng 7% thì địa bàn cấp nước và vệ sinh nông thôn phải phục vụ là 83% hay khoảng 64 triệu người Dự báo đến năm 2020 dân số nông thôn và các đô thị nhỏ khoảng 69 triệu người Trong đó dân số các đô thị nhỏ là 19% Đô thị nhỏ đây chủ yếu là đô thị loại V với dân số tới 30.000 người, là thị trấn, thị tứ nhỏ nằm rải khắp và gắn bó mật thiết với các vùng nông thôn Ngoài gần 9000 xã vùng nông thôn, còn có 520 thị trấn, đô thị nhỏ Trong số các xã, xét theo địa lý có 2.061 xã vùng cao, 1763 xã vùng núi, 335 xã biên giới, 47 xã hải đảo, 556 xã ven biển, 800 xã ven đô Có thể nói, nông thôn nước ta là nơi cung cấp nhân tài, vật lực cho đất nước Trong đó đời sống nhân dân nông thôn còn nghèo, gặp nhiều khó khăn, bao gồm vấn đề cấp nước, thoát nước và vệ sinh môi trường Nước và vệ sinh môi trường là nhu cầu đời sống hàng ngày người và trở thành đòi hỏi bách việc bảo vệ sức khoẻ và cải thiện điều kiện sinh hoạt cho nhân dân Hiện ý thức bảo vệ môi trường nông thôn chưa tốt, việc xả rác thải sinh hoạt hàng ngày xuóng các ao hồ tự nhiên còn diễn khá phổ biến, gây ô nhiễm, đe doạ đến chất lượng nguồn nước ngầm lượng nước thải không qua xử lý thấm xuống các tầng nước ngầm và mỹ quan môi trường sống Ngoài ra, không đầu tư đúng mức nên hệ thống cống thoát nước chưa xây dựng hoàn chỉnh, hầu hết các cống không có nắp nên ô nhiễm môi trường là không thể tránh khỏi Mỗi gia đình có trung bình từ – người; chuồng lợn có từ – con; chuồng trâu, bò có từ – con; chuồng gà với khoảng 10 – 15 con, 10 – 20 ngan vịt Có đến hai ao nhỏ để thả cá Phần đất còn lại để trồng rau và cây ăn Quy trình khép kín mô hình biểu diễn theo sơ đồ sau: Nước tưới Ao Nước thải Vườn Phân bón Nước tưới + nước rửa Chuồng trại Thực vật Từ sơ đồ ta thấy: Nước rửa và nước thải chuồng trại xả trực tiếp ao, phần nước thải lại lấy làm nước tưới vườn Sơ đồ này đem lại số hiệu kinh tế cho người nông dân, mô hình này gây ô nhiễm mô trường, nước, không khí, mỹ quan khu vực dân cư (2) Do chưa nhận thức đúng tầm quan trọng việc xử lý nước thải và vệ sinh môi trường nên môi trường xung quanh khu vực dân cư sinh sống trở nên ô nhiễm nặng nề: Nước ao, hồ thường có mùi khó chịu Hiện tượng hồ bị ô nhiễm quá nhiều chất thải hữu nước, nước thay đổi màu sắc Nguyên nhân chủ yếu người dân xả nước trực tiếp các ao, hồ nuôi cá mà không qua công trình xử lý nào khác (bể tự hoại, hồ nuôi tảo), sau thời gian dài thì khả tự làm các ao hồ bị suy giảm trầm trọng hay cao là hồ không còn đủ khả tự làm nưa Nguồn nước ngầm bị ô nhiễm nước thải tự ngấm xuống đất gây nên, làm cho việc khai thác nguồn nước ngầm tự nhiên trở nên khó khăn (chủ yếu các hộ dân dùng nước giếng khơi ) Tốn nhiều tiền thuốc men để điều trị bệnh, là các bệnh liên quan đến đường ruột, bệnh ngoài da Sức lao động giảm, suất lao động giảm Môi trường ô nhiễm, làm mỹ quan gây cảm giác khó chịu cho người dân Qua phân tích các mẫu thử từ nước ao nhiều địa điểm ta thấy nước đã bị ô nhiễm nặng, có nhiều vi khuẩn gây bệnh và vượt quá giới hạn cho phép tiêu chuẩn và đây chính là nguồn nước dẫn đến các mầm bệnh người và gia súc II Đề xuất mô hình VAC để xử lý nước thải sinh hoạt và chăn nuôi Sơ đồ dây chuyền Từ kết phân tích thành phần nước thải và các đặc tính sinh trưởng các loài tảo và các loại động vật nguyên sinh, cá môi trường nước thải ta thấy có thể lợi dụng đặc tính này để xây dựng các sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt kết hợp với làm kinh tế các hộ gia đình nông thôn theo mô hình VAC sau: Nước thải sinh hoạt và Nước pha loãng Bể tự hoại Ao nuôi cá và vịt nước thải chuồng trại Nước rửa chuồng trại Nước thấm Tưới rau Sơ đồ 1: Hệ thống xử lý kết hợp sử dụng nước thải quy mô nhỏ (Hệ sinh thái VAC) Sơ đồ thứ nhất: là sơ đồ làm nước thải kết hợp với nuôi cấy, thu hồi tảo trạm xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ có thể áp dụng cho cụm dân cư gia đình muốn xây dựng mô hình kinh tế VAC Ở dây chuyền này, nước thải sinh hoạt vừa xử lý làm sạch, vừa có thể kết hợp với nuôi tảo, nuôi cá, tưới vườn theo chu trình khép kín Nước thải ® Bể tự hoại ® Hồ kỵ khí ® Thiết bị guồng quay bề mặt ¯ Hồ làm thoáng nhân tạo Kết hợp nuôi cá Sơ đồ 2: Hệ thống xử lý nước thải hồ sinh vật kết hợp nuôi cá Sơ đồ thứ hai: là sơ đồ hệ thống xử lý nước thải hồ sinh vật kết hợp nuôi cá Sơ đồ này áp dụng ngôi nhà cụm ngôi nhà có diện tích đất không lớn, ao nuôi tảo là các nút hệ sinh thái vườn-ao-chuồng, tảo không cần thu hồi mà sử dụng trực tiếp để làm thức ăn cho các động vật nguyên sinh, cá, thịt Phần lớn các loại vi khuẩn gây (3) bệnh, các chất hữu có nước thải sinh hoạt đã làm sạch, nên nước thải có thẳi dụng tưới rau và rửa chuồng trại Cơ sở lý thuyết quá trình làm Các hồ sử dụng hai dây chuyền là các hồ sinh vật, đây là các thuỷ vực tự nhiên nhân tạo, không lớn, mà đây diễn quá trình chuyển hoá các chất bẩn Quá trình này diễn với vai trò chủ yếu là các sinh vật và tảo Cơ chế chung quá trình xử lý nước thải hồ sinh vật biểu diễn qua hình Khi vào hồ, vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng xuống đáy Các chất bẩn hữu còn lại nước vi khuẩn hấp thụ và ôxy hoá mà tạo sinh khối: CO 2, các muối nitrat, nitrit Khí cácboníc và các hợp chất nitơ, phốt rong tảo sử dụng quá trình quang hợp, giải phóng O2 cung cấp cho quá trình ôxy hoá các chất hữu các vi khuẩn Sự hoạt động rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất vi khuẩn Trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển từ hình thức tự dưỡng sang hình thức dị dưỡng, tham gia vào quá trình ôxy hoá các chất hữu Nấm nước, xạ khuẩn có nước thải thực vai trò tương tự Trong hồ sinh vật, các loại thực vật bậc cao đóng vai trò quan trọng việc ổn định chất lượng nước Chúng lấy các muối dinh dưỡng (chủ yếu là nitơ và phốt pho) và các kim loại nặng (như Cd, Cu, Hg và Zn) cho đồng hoá và phát triển sinh khối Các loại thực vật bậc cao hồ chia làm hai loại: thực vật và thực vật ngập nước Thực vật thu nhận các chất dinh dưỡng và các nguyên tố cần thiết qua rễ Loại này bao gồm các loại bèo như: Eichhornia crassipes, valvina, Spirodella, Lama, Postia stratiotes và Eichhornia, các loại này phát triển sinh khối nhanh môi trường nước thải Bộ rễ bèo còn là nơi cư trú vi khuẩn hấp thụ và phân huỷ chất hữu Trong các hồ nuôi trồng thực vật bậc cao hiệu khử BOD có thể đạt tới 95%, khử nitơ amoni và phốt đến 97% Các loại thực vật bậc cao ngập nước rong Hydrilla verticillata, Ceratophyllum Cây bấc Scirpus longii, Typha latifolia, Pragmites communis hấp thụ các chất dinh dưỡng và nguyên tố cần thiết qua thân và lớp vỏ Thực vật ngập nước còn đóng vai trò lớn việc cung cấp ôxy cho vi khuẩn để phân huỷ các chất hữu Tuy nhiên, cần thường xuyên thu hồi các loại thực vật và thực vật ngập nước khỏi hồ để chống tượng tái nhiễm bẩn, tái nhiễm độc nước Gió Mặt trời H2S3 CH4 Tảo Vùng tiểu khí Nước thải vào hồ Chất lỏng Cặn đáy Chất bẩn hữu Tảo chết Tế bào Vi khuẩn Vi khuẩn chết axit hữu cơ, rượu vùng kị khí Hình 3: Cơ chế quá trình xử lý nước thải hồ sinh vật Yếu tố chính để đảm bảo quá trình chuyển hoá chất hữu hồ sinh vật là ôxy và nhiệt độ Hàm lượng ôxy hồ phụ thuộc vào chiều sâu hồ, điều kiện khí hậu, thời tiết, chế độ (4) dòng chảy Ở tầng nước mặt có ôxy khuyếch tán từ không khí và ôxy quang hợp, quá trình ôxy hoá chất hữu diễn mạnh, ôxy hoá khử hồ giảm dần theo chiều sâu Ở tầng nước sâu hàm lượng ôxy hoà tan giảm tạo nên điều kiện thiếu khí yếm khí, vi khuẩn phải sử dụng ôxy liên kết từ: NO2 , NO3 SO-2-2 để ôxy hoá chất hữu Trong lớp cặn đáy, các chất hữu thường phân huỷ cách lên men sản phẩm tạo lớp nước đáy hồ thường là mêtan CH4, sunfuahydro H2S và số chất khí khác Như hồ sinh vật, có thể tồn và phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện và vi khuẩn kỵ khí các tầng nước khác Hiệu phân huỷ chất hữu vùng hiếu khí là cao Vì vậy, để tăng cường quá trình xử lý nước thải người ta thường tăng dung tích vùng hiếu khí các biện pháp cưỡng Theo chiều chuyển động nước thải, hồ sinh vật chia thành ba vùng khác nhau: Thế oxy hoá khử (oxy hoà tan) Đường Chiều sâu Đêm Ngày Hiếu khí (oxy hoá) Kỵ khí (khử) Đáy hồ Hình 4: Chế độ ôxy theo chiều sâu hồ sinh vật Vùng Polyxaprobe (P): Tại đây diễn quá trình phân huỷ chất hữu dễ bị ôxy hoá sinh hoá, lên men cặn lắng nhờ vi khuẩn Lượng ôxy tiêu thụ lớn và là tiền đề cho chế độ ôxy vùng sau ổn định Vùng a - mezoxaprobe (a-m): Tại đây phân huỷ mạnh các chất hữu cơ, các hợp chất nitơ tồn dạng amoni Hàm lượng ỗy hoà tan thấp Vi khuẩn tuỳ tiện phát triển mạnh Ngoài vùng này còn có nấm, thảo trùng, tảo Vùng b - mezoxaprobe (b-m): Đây là vùng ổn định với hàm lượng BOD không cao Hàm lượng NO3 , PO43 lớn là nguyên nhân tạo nên phi dưỡng Trong vùng này xuất nhiều tảo lục đơn bào, các loại động vật nguyên sinh và thảo trùng khác Trong hồ sinh vật, các loại tảo và vi khuẩn dị dưỡng, phân huỷ hiếu khí chất hữu đóng vai trò đối thủ, kình địch các loại vi khuẩn gây bệnh Ngoài với thời gian nước lưu lại hồ lớn (trên ngày đêm), phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh còn lại bị tiêu diệt các tia cực tím ánh sáng mặt trời Hiệu xử lý nước thải hồ có thể tăng lên cách cung cấp ôxy cưỡng nuoi trồng tảo, bèo và các thực vật bậc cao kết hợp nuôi cá và thuỷ sinh vật khác hồ III Đánh giá kết Đánh giá sơ dây chuyền đã đề xuất Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nông thôn là vấn đề nóng hổi cần giải Tình trạng ô nhiễm môi trường chủ yếu là nước thải và rác thải xả bừa bãi vào các nguồn nước nói riêng và môi trường nói chung mà không qua công đoạn xử lý nào Việc xây dựng trạm xử lý có quy mô lớn để giải vấn đề này lại vượt quá khả kinh tế người dân nông thôn Trên sở đó, đề tài tập trung nghiên (5) cứu sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nguồn nước thải sinh hoạt cục quy mô nhỏ vừa phù hợp với điều kiện kinh tế các hộ nông dân, có thể tận dụng tối đa điều kiện tự nhiên sẵn có địa phương để xây dựng dây chuyền xử lý nước thải sinh hoạt, lại có thể tận dụng xử dụng lại nguồn nước sau xử lý để làm nguồn nguyên liệu cho các hình thức kinh tế theo mô hình kinh tế VAC khép kín Đây không phải là tất phương pháp xử lý nước thải cho vùng nông thôn, hai dây chuyền xử lý này là hai dây chuyền có quy mô phù hợp với điều kiện các hộ nông dân, áp dụng vào thực tế hiệu và mang lại hiệu kinh tế cao Sơ đồ thứ nhất: Có ưu điểm là, các điều kiện kiện tự nhiên sẵn có (đất các ao hồ tự nhiên) thì chi phí đầu tư cho xây dựng các hồ làm công trình xử lý thấp nhiều so với các công trình xử lý nước thải khác, phù hợp với khả đầu tư người nông dân Công tác quản lý vận hành dây chuyền xử lý đơn giản, phù hợp với trình độ người dân nông thôn Trong sơ đồ thì các hồ có hiệu xử lý, khử trùng và tính đệm lớn Dây chuyền này phù hợp với các vùng khí hậu nhiệt đới nước ta và các khu dân cư vừa và nhỏ Các hồ có thể tậnn dụng nuôi cá trồng tảo giàu sinh khối mang lại hiệu kinh tế cao cho người dân; Có nhược điểm là, xử dụng hệ thống các hồ sinh vật ổn định nên nhược điểm lớn là diện tích xây dựng các hồ lớn Nước hồ thường có mùi khó chịu với các khu vực xung quanh Sơ đồ thứ hai: Có ưu điểm là, dây chuyền có sử dụng hồ làm thoáng nhân tạo nên diện tích yêu cầu để xây dựng hồ không cần lớn Dây chuyền sử dụng thiết bị làm thoáng cưỡng là thiết bị guồng quay bề mặt nên lượng ôxy và chế độ thuỷ động hồ tăng cường, tránh tượng tù đọng nước hồ nên nước hồ không có mùi khó chịu với các khu vực xung quanh Các vùng chết hồ giảm, điều kiện tiếp xúc các chất hữu và vi khuẩn tăng lên, hiệu xử lý nước thải đảm bảo Dây chuyền này phù hợp với vùng khí hậu nhiệt đới nước ta, dùng để nuôi cá hiệu và mang lại lợi nhuận khá cao cho người nông dân Có nhược điểm là, có thêm thiết bị guồng quay bề mặt nên kinh phí đầu tư cho dây chuyền này cao so với dây chuyền thứ Dây chuyền sử dụng hồ làm thoáng nhân tạo kết hợp với nuôi cá nên quá trình quản lý vận hành khá phức tạp và cần phải theo dõi thường xuyên Có tốn kém chi phí điện cho thiết bị làm thoáng bề mặt Đánh giá nguồn tài chính Hiện đời sống người nông dân bước cải thiện vật chất và tình thần Nhiều gia đình đã có thể mua sắm đồ dùng đắt tiền Do đó có nhừng biện pháp thích hợp thì chắn mô hình VAC theo kiểu các hộ nông dân áp dụng Mặt khác, chi phí ban đầu cho quy mô này không cao, hoàn toàn có thể xây dựng, nguồn vốn đầu tư ban đầu người dân có thể huy động nguồn vốn sẵn có, nguồn vốn từ các chương trình xoá đói giảm nghèo và phát triển nông thôn Nhà nước, các nguồn tài trợ cho chương trình cải tạo môi trường và phát triển nông thôn các tổ chức nước ngoài viện trợ Ngoài ra, lợi ích kinh tế, vệ sinh môi trường khiến cho người dân chấp nhận nó, người dân có thể sử dụng thu nhập kinh tế từ mô hình để hoàn vốn đầu tư và sau đó là có lãi IV Kết luận và kiến nghị Từ nghiên cứu cụ thể tình hình ô nhiễm môi trường nông thôn cho thấy vấn đề ô nhiễm môi trường nông thôn đã thực trở nên bách mà chưa giải quyết, dẫn đến sức khoẻ người dân bị đe doạ lớn, đặc biệt là các bệnh có liên quan đến nguồn nước Qua nghiên cứu các thành phần vật chất hữu nước thải nông thôn cho thấy các thành phần có nước thải có thể tái sử dụng thông qua các công trình xử lý nước thải, đặc biệt là các hồ sinh vật, vào các mục đích kinh tế nuôi cá, nuôi tảo, chăn thả các loại gia (6) cầm và làm nước tưới cho hoa màu hiệu và mang lại lợi nhuận kinh tế cao cho các hộ nông dân Hiện có khá nhiều các mô hình nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt nông thôn, đề tài chú trọng đề xuất sử dụng hai mô hình dây chuyền dây chuyền quy mô vừa và nhỏ phù hợp với điều kiện kinh tế các hộ nông dân, có thể tận dụng tối đa điều kiện tự nhiên sẵn có địa phương nên chi phí đầu tư xây dựng các công trình xử lý rẻ, người dân có thể tự thi công xây dựng, công tác quản lý vận hành các dây chuyền này đơn giản phù hợp với trình độ người dân, hiệu kinh tế mang lại lớn Từ ưu điểm trên cho thấy việc áp dụng các dây chuyền xử lý này vào thực tế các vùng ven đô là hoàn toàn khả thi và có hiệu Trong dây chuyền có nhược điểm, đó là nhược điểm không quá khó để khắc phục Đối với nhược điểm dây chuyền thứ như: diện tích đất xây dựng đòi hỏi lớn và nước hồ còn có mùi khó chịu, thì ta có thể khắc phục biện pháp đưa vào sử dụng thêm thiết bị guồng làm thoáng bề mặt nhằm làm tăng khả hoà tan ôxy vào nước hồ và tăng cường chế độ thuỷ động nước hồ, giúp cho tiếp xúc chất bẩn hữu và các vi khuẩn tăng lên, dẫn đến hiệu xử lý tăng Như vậy, diện tích cần thiết xây dựng hồ giảm xuống đáng kể và nước hồ hết mùi khó chịu Nhược điểm chi phí đầu tư ban đầu dây chuyền thứ hai khắc phục chính thu nhập kinh tế từ dây chuyền đem lại, thì việc trang trải chi phí cho thiết bị guồng quay bề mặt không phải là vấn đề quá lớn các hộ dân Đối với các vấn đề quản lý và vận hành các dây chuyền thì qua nghiên cứu cụ thể, người dân có thể tự quản lý vận hành vì hai dây chuyền này trên thực tế đơn giản, không quá khó với trình độ người dân nông thôn Th.S Vũ Minh Đức ( Nguồn tin: T/C Người Xây dựng, số / 2006) (7)