ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC TÁI SINH NGÀNH CHẾ BIẾN MỦ CAO SU ĐẾN TƯỚI CÂY LÂU NĂM TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG VŨ XUÂN HUYÊN ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC TÁI SINH NGÀNH CHẾ BIẾN MỦ CAO SU ĐẾN TƯỚI CÂY LÂU NĂM Chuyên ngành : Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số chuyên ngành: 9850101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2020 Cơng trình hoàn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Nguyễn Phước Dân Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Đặng Vũ Bích Hạnh Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS ĐẶNG VŨ BÍCH HẠNH Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: -   Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp HCM -   Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Tạp chí quốc tế   Dang Vu Xuan Huyen, Dang Vu Bich Hanh , Huu Doan, Nguyen Tan Phong “Secondary treated wastewater of latex processing – reusing for irrigation or treatment by membrane”, Research on Chemical Intermediates, Springer Vol 46 (11), pp 4853-4868 ISSN 0922-6168, Nov 2020 Tạp chí nước   Đặng Vũ Xuân Huyên, Trịnh Thị Bích Huyền, Lại Duy Phương, Đặng Vũ Bích Hạnh, Nguyễn Phước Dân “Đánh giá thay đổi chất lượng đất trồng từ việc tưới nước thải sau xử lý”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Vol 139 (09), pp 109-114 ISSN 1859-2171, 2015   Dang Vu Xuan Huyen, Trinh Thi Bich Huyen, Dang Vu Bich Hanh, Nguyen Phuoc Dan “Assessment impact of reclaimed water to soil quality based on soil microbial community toxicity”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Vol 127 (13), pp 117-12 ISSN 1859-2171, 2014   Dang Vu Xuan Huyen, Dang Vu Bich Hanh, Amira Abdelrasoul, Huu Doan, Nguyen Phuoc Dan “Assessment of treated latex wastewater reuse for perennial tree irrigation on ground water quality”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Vol 127 (13), pp 111-115 ISSN 1859-2171, 2014   Đặng Vũ Xuân Huyên, Phan Thanh Lâm, Phạm Hồng Lâm, Đặng Vũ Bích Hạnh, Nguyễn Phước Dân “Nghiên cứu ảnh hưởng tái sử dụng nước thải chế biến cao su thiên nhiên cho tưới tiêu đến chất lượng nước ngầm Bình Dương”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Tập 51, số 5C, pp 320-328 ISSN 0866708X, 2013 Kỷ yếu hội nghị quốc tế   Dang Vu Xuan Huyen, Dang Vu Bich Hanh , Huu Doan, Nguyen Tan Phong “Secondary treated wastewater of latex processing – reusing for irrigation or treatment by membrane filtration”, in Proc The 7th HCMUT-TKU-OPU-KMITLDLU-TNU Joint Symposium on Chemistry, Environment, Natural Sciences & Technologies (JSCENS-7), Hochiminh city, Oct 2019, pp 131-134   Dang Vu Xuan Huyen, Phan Thanh Lam, Dang Vu Bich Hanh, Nguyen Phuoc Dan “Assessment of treated latex wastewater reuse for perennial tree irrigation on groundwater quality”, presented at Exceed Summer School on Energetic and Material Utilization of Biomass, Braunschweig, Germany, Sep 2014   Dang Vu Xuan Huyen, Dang Vu Bich Hanh, Le Van Khoa, Nguyen Phuoc Dan “A review on water recycling for irrigation”, presented at DAAD Region workshop Water and Energy, Hanoi, Vietnam, 2013   Dang Vu Xuan Huyen, Phan Thanh Lam, Dang Vu Bich Hanh, Nguyen Phuoc Dan “Assessment of treatment removal of slow-rate land treatment for piggery and latex wastewater”, presented at the 2nd Int Doctoral Student Sym Water management in Society with Growing/ Grown Population, Hokkaido, Japan, 2013 Đề tài nghiên cứu khoa học   “Nghiên cứu tác động nước tái sinh đến trồng nông nghiệp, cảnh tầng đất mặt” Mã số đề tài: C2017-20-40, nghiệm thu tháng 12 năm 2018   “Nghiên cứu tác động việc sử dụng nước thải sau xử lý để tưới đến chất lượng đất trồng cây” Mã số đề tài: T-MTTN-2015-95, nghiệm thu tháng 12 năm 2015 CHƯƠNG   MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Quản lý nước nước thải bền vững nội dung cốt lõi Chương trình Nghị 2030 phát triển bền vững Liên Hiệp Quốc Nước, theo Chương trình nghị 2030, xem nguồn sống hệ sinh thái, điều kiện sống cịn lồi người tiền đề cho thịnh vượng kinh tế Tái sử dụng, tái sinh nước hay tận dụng nguồn dinh dưỡng theo nguồn nước cần có đề xuất hướng dẫn phù hợp nhằm đảm bảo tái sử dụng an toàn nguồn nước theo hướng bền vững [1], [2] Nguồn nước thải sử dụng cho nhiều mục đích tưới tiêu đất nơng nghiệp, ni trồng thuỷ sản, tưới tiêu cảnh quan, nhu cầu thị cơng nghiệp, sử dụng cho giải trí, mục đích mơi trường tải nạp nước ngầm Trên nguyên tắc, nguồn nước thải xử lý thích hợp kèm giải pháp phù hợp, áp dụng vào mục đích tương tự nguồn nước [3] Theo Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, sản lượng cao su Việt Nam vào khoảng triệu tấn/ năm, đứng hàng thứ ba giới Chế biến mủ cao su (CBMCS) ngành sản xuất sử dụng nhiều nước tạo lượng nước thải lớn đơn vị sản phẩm Trung bình hệ số phát thải ngành cao su 25 m3 nước thải/tấn cao su khối khô cao su tấm, 35 m3/tấn sản phẩm từ cao su thải 18 m3/tấn mủ cao su Nước thải CBMCS có thành phần phức tạp biến động, đa dạng, phụ thuộc vào trình độ quản lý hệ thống kỹ thuật chế biến mủ cao su Tỉnh Bình Dương vùng trọng điểm phát triển ngành công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên với cơng ty cao su lớn thuộc Tập đồn Cơng nghiệp Cao su Việt Nam Phước Hịa Dầu Tiếng Tổng công ty cao su Việt Nam báo cáo ngành công nghiệp cao su thải 10 triệu m3 nước thải hàng năm Nước thải cao su có nồng độ COD cao, từ 1.000 – 10.000 mg/L, BOD5 từ 1.700 – 9.000 mg/L tổng nitơ từ 45 – 1.600mg/L [4] Nước thải chế biến mủ cao su chưa qua xử lý gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng sức khoẻ người [5] Để đạt quy chuẩn nước thải cột A cho ammonia COD không phân hủy sinh học địi hỏi q trình xử lý bậc cao (sinh học hóa lý), chi phí vận hành tốn Chi phí vận hành hóa chất lượng điện gấp hai đến năm lần so với xử lý bậc II (tương ứng cột B) [6] Với thành phần chất dinh dưỡng cao, việc định hướng sử dụng nước thải sau xử lý sinh học (xử lý bậc II) tương ứng với mức độ loại bỏ hầu hết chất hữu dể phân hủy (BOD5 ≤ 50mg/L), nước thải từ trạm xử lý có tiềm tái sử dụng cho tưới tiêu công nghiệp thảm thực vật cảnh quan Việc tái sử dụng nước thải sau xử lý nhà máy chế biến mủ cao su cho tưới tiêu giảm chi phí hóa chất điện Thêm vào tận dụng thành phần dinh dưỡng (nitơ, photpho) nước thải nhằm cải tạo đất cung cấp lượng vi sinh hữu ích chất mùn sau xử lý sinh học hiếu khí Nước thải chế biến mủ cao su nguồn phân bón nguồn nước cho cọ dầu Elaesis guineensis, cỏ voi Pennisetum purpureum, cỏ gà Cynodon plectostachyus [7], cao su Hevea brasiliensis giai đoạn vườn ươm [8], cỏ ghinê Panicum maximum [9] Việc tái sử dụng nước thải cao su chủ yếu doanh nghiệp có hệ thống xử lý đạt cột A, QCVN 40:2011/BTNMT QCVN01MT:2015/BTNMT Việc khai thác nước thải tái sinh gặp nhiều cản trở thiếu tiêu chuẩn, quy định hướng dẫn sử dụng loại nước hoạt động nông nghiệp Hầu hết nhà máy, sở chế biến mủ cao su khảo sát không tái sử dụng nước thải sau xử lý Một câu hỏi đặt làm tái sử dụng nước thải CBMCS nhằm đáp ứng mục tiêu tái sử dụng nguồn tài nguyên nước chất dinh dưỡng theo nước thải, đồng thời không gây tác động đến nguồn tiếp nhận Vì vậy, vấn đề cần giải tìm mơ hình xử lý hợp lý để tái sử dụng nước thải chế biến mủ cao su Một hướng giải sử dụng nước thải chế biến mủ cao su cho tưới Tái sử dụng nước thải sau xử lý tận dụng chất dinh dưỡng cho trồng đất nông nghiệp xem kỹ thuật hiệu góp phần kiểm sốt nhiễm nước thải [10] Với mục tiêu tái sử dụng nguồn tài nguyên nước sau chế biến mủ cao su chất dinh dưỡng theo nước thải, đồng thời hạn chế tác động đến môi trường nguồn tiếp nhận để cuối đề xuất quy trình áp dụng thực tiễn quản lý môi trường; câu hỏi nghiên cứu đặt bao gồm: (i) Tiềm từ nước thải chế biến mủ cao su dinh dưỡng theo nước thải gì? (ii) Tái sử dụng nước thải chế biến mủ cao su dinh dưỡng theo nước thải sử dụng nào? (iii) Loại sử dụng để nghiên cứu việc tái sử dụng nước thải cao su? (iv) Mức độ xử lý thích hợp cho nước thải chế biến mủ cao su để tái sử dụng phù hợp? (v) Tác động việc tưới đến môi trường đất nước đất nào? (vi) Làm để quản lý nước tái sinh cho tưới cao su? Trên sở đó, đề tài “Ảnh hưởng mơi trường việc sử dụng nước tái sinh ngành chế biến mủ cao su đến tưới lâu năm” thực nhằm xác định giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải chế biến mủ cao su tái sử dụng cho tưới cao su nhằm hạn chế tác động đến môi trường nguồn tiếp nhận Các mục tiêu nghiên cứu cụ thể luận án bao gồm (i) Đánh giá tiềm tái sinh nước thải chế biến mủ cao su sau xử lý Bình Dương, (ii) Đánh giá tác động nước tái sinh tưới cao su đến môi trường đất, nước đất xử lý ô nhiễm từ nước tái sinh, (iii) Đề xuất quy định chất lượng giải pháp tái sinh nước thải chế biến mủ cao su tưới cao su Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu khả tái sinh nước thải chế biến mủ cao su chất dinh dưỡng (thông qua thông số ô nhiễm) theo nước thải cho tưới tiêu thông qua q trình chuyển hố đất dựa việc xác định động học q trình chuyển hố chất đất Ngành chế biến mủ cao su ngành cơng nghiệp trọng điểm tỉnh Bình Dương nước Chính vậy, mặt thực tiễn quy định chất lượng hướng dẫn quản lý sở giúp nhà quản lý đề sách áp dụng kiểm soát nước thải chế biến mủ cao su không gây tác động đến môi trường nguồn tiếp nhận Ngoài ra, giải pháp đề xuất cho vùng trồng cao su thuộc tỉnh Bình Dương tỉnh lân cận có trồng cao su đóng góp có ý nghĩa thực tiễn luận án Phương pháp luận nghiên cứu Các chất vô cô, hữu nước thải tái sử dụng trở thành chất dinh dưỡng thông qua đường lý – hoá – sinh Chất dinh dưỡng từ nước tái sinh tưới vào đất trồng Trong môi trường đất xảy trình hấp phụ, trình hấp thụ, trình thấm, trình phân huỷ sinh học hạt keo đất hạt keo vi sinh Các chất dinh dưỡng hấp thụ vi sinh vật đất Mối liên hệ đối tượng nghiên cứu luận án trình bày Hình 1-1 NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU (thành phần, tính chất) Xử lý thích hợp (bậc hai) NƯỚC THẢI SAU XỬ LÝ (thành phần, tính chất) THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG VI SINH VẬT Môi trường ĐẤT Tác động CÂY CAO SU Môi trường NƯỚC DƯỚI ĐẤT Hình 1-1 Sơ đồ phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG   PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong nghiên cứu này, đối tượng nghiên cứu nước thải chế biến mủ cao su sau xử lý lấy từ Viện Cao su Bình Dương cơng ty Liên Anh Nước tái sinh đem tưới thử nghiệm đất trồng phi lương thực Trong nhóm phi lương thực, nhóm lâu năm có cao su loại có giá trị kinh tế cao, trồng nhiều phía bắc tỉnh Bình Dương, nơi tập trung nhiều nhà máy chế biến mủ cao su Nước tái sinh tưới thử nghiệm cho cao su độ tuổi khai thác mủ cao su thấm vào đất trồng Phía bắc tỉnh Bình Dương khu vực có đất trồng với tính chất đất phù hợp với loại lâu năm cao su   Khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu đề tài thuộc phía bắc tỉnh Bình Dương (Hình 2-2), nơi tập trung nhiều nhà máy chế biến mủ cao su trồng cao su Tại khu vực lấy mẫu, ứng với độ sâu khác (là khoảng ÷ m, ÷ m, ÷ 12 m) số lượng cột đất khoan 15 cột Qui định chất lượng giải pháp tái sử dụng Nước thải sau xử lý Cây cao su Đất trồng Vị trí trồng Đặc tính sinh trưởng Đặc tính thuỷ văn Khoảng cách đến trạm XLNT Độ tuổi trưởng thành Sa cấu đất Chuyển hoá CHC Độ thấm Nước ngầm Độ sâu địa tầng Khả lan truyền Tầng đất không bão hồ nước Giá trị tối đa thơng số nhiễm Q trình hố lý sinh học ảnh hưởng thay đổi nồng độ chất ô nhiễm Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá tiềm tái sinh nước thải chế biến Đánh giá tác động nước tái sinh tưới cao su đến môi Đề xuất qui định chất lượng giải pháp tái sinh mủ cao su sau xử lý Bình Dương trường đất, nước đất xử lý ô nhiễm từ nước tái sinh nước thải chế biến mủ cao su tưới cao su Tình hình tái sử dụng nước thải chế biến mủ cao su ! Phỏng vấn, thu thập thơng tin Đánh giá hiệu chuyển hố chất hữu cơ, nitơ photpho tầng đất không bão hồ nước Thí nghiệm tưới quy mơ pilot • Khảo sát địa chất thuỷ văn ! Đánh giá mức độ lan truyền chất bẩn thực tế vườn cao su • Thí nghiệm cột thấm Ứng dụng mơ hình MODFLOW xác định vùng ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm Đề xuất tiêu chuẩn hướng dẫn quản lý nước thải chế biến mủ cao su tái sử dụng cho tưới tiêu • Mơ hình dự báo giá trị, mức độ xử lý khác ! Hướng dẫn tưới Hình 2-1 Sơ đồ khung nghiên cứu luận án ± TânLong–PhúGiáo # * 'ầuTiếng PhúGiáo VĩnhHòa–PhúGiáo # * %ến&át LaiKhê%ến&át # * TânLập–TânUyên # * TânUyên Thủ'ầuMột $nSơn–Thuận$n Thuận$n # * 'ĩ$n     Kilometers Hình 2-2 Bản đồ khu vực lấy mẫu đất   Tình hình tái sử dụng nước thải chế biến mủ cao su phân tích lợi ích tái sử dụng cho tưới tiêu 2.2.1   Phương pháp điều tra, khảo sát Các mẫu chọn điều tra, khảo sát nhà máy sở chế biến mủ cao su chọn thành nhóm, gồm nhóm có tưới cao su (3 nhà máy) nhóm khơng có tưới cao su (2 nhà máy) Các nhà máy gồm nhà máy Bố Lá, nhà máy Lai Khê, nhà máy chế biến Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam, nhà máy Nhật Nam, nhà máy Cua Paris Nội dung điều tra, khảo sát tập trung thông tin chọn lọc liên quan đến nguồn nước cấp, nước thải chế biến mủ cao su, nước tái sử dụng, tái sử dụng tưới 2.2.2   Phân tích lợi ích tái sử dụng cho tưới tiêu Phân tích lợi ích mơi trường tái sử dụng nước cho tưới tính tốn trường hợp cụ thể cho sở chế biến mủ cao su, với thông số lưu lượng, thành phần nước thải (như COD, BOD, TN TP) Sau đó, đưa so sánh lợi ích kinh tế áp dụng hai công nghệ xử lý hệ thống hồ sinh học tái sử dụng tưới dựa tổng chi phí lợi ích hai hệ thống tổng chi phí hàng năm Chi phí lợi ích = + chi phí tái nạp dinh dưỡng N, P chi phí tái nạp nước ngầm CT 2-1 chi phí tổn hại mơi trường   Đánh giá hiệu chuyển hố chất hữu cơ, nitơ photpho tầng đất không bão hồ nước 2.3.1   Đặc điểm mơi trường đất Đặc điểm môi trường đất khu vực nghiên cứu xác định phương pháp khảo sát thăm dò nhằm chọn giếng quan trắc đo thuỷ văn (đo mực nước) nhằm xác định đặc trưng địa chất thuỷ văn [11] •   Phân tích học Đất khu vực nghiên cứu lấy mẫu, chuyển phịng thí nghiệm phân tích học Đối với đất hạt thô, thực mẫu đất khô rung học qua loạt rây lưới dẹt mắt vuông, đặt liên tiếp với lỗ nhỏ dần Sau xác định tổng khối lượng mẫu, lượng phần trăm sót lại lọt qua cỡ rây xác định cách cân lượng đất lại rây sau lắc rung Các thao tác chi tiết thí nghiệm nêu rõ ASTM- Hội thí nghiệm vật liệu Mỹ [12] Tải lượng tưới Tải lượng tưới chọn nhỏ tốc độ thấm từ thí nghiệm Tốc độ phù hợp từ 15÷100 m/ năm (hay 28,8÷192,3 cm/ tuần), phù thuộc vào đất, khí hậu, chất lượng nước đầu Tốc độ cao hơn, 30÷500m/ năm (hay 57,69 – 961,5 cm/ tuần) [15] Tải lượng tưới phù hợp (theo quy định USEPA) đất đảm bảo thời gian giữ nước vườn tưới, trình hấp phụ hoạt động vi sinh vật đất diễn hiệu Do vậy, cột đất khoa từ vị trí, nghiên cứu chọn mẫu đất An Sơn (vận tốc thấm đạt 39,5 cm/ tuần) mẫu có tốc độ thấm cao mẫu đất đáp ứng yêu cầu theo quy định USEPA [16] •   Thành phần hạt Hình 3-2 Thành phần giới đất 3.2.2   Kết thí nghiệm cột thấm •   Xác định tốc độ thấm, tải trọng thấm nước thải sau xử lý Kết tốc độ thấm tối đa với lớp nước mặt 0,1÷0,3 m Tốc độ thấm lớp đất mặt vị trí khảo sát dao động khoảng 7÷44 cm/tuần Tốc độ thấm mẫu đất lớp mặt xã Tân Long – huyện Phú Giáo Lai khê, huyện Bến Cát thấp, khoảng 7÷14 cm/tuần Tuy nhiên Thuận An Tân Uyên cao so với mẫu 14 thí nghiệm có giá trị 38÷41 cm/tuần Kết cho thấy chênh lệch so với thử nghiệm hệ số thấm nước (60÷145 cm/tuần) Điều giải thích tốc độ thấm giảm cặn từ mảng bám sinh từ cặn nước thải từ hoạt động vi sinh vật đất Theo thống kê cầu nước tưới cao su [14] cho thấy tải trọng tưới trung bình cho cao su khoảng 2,5 cm/tuần tối đa 3,6 cm/tuần Với nhu cầu tưới này, vùng đất mặt có tốc độ thấm nhỏ huyện Bến Cát (7÷9 cm/tuần) thấm toàn lượng nước tưới điều kiện vùng tưới có độ dốc khơng lớn 150 •   Tính cân nước Việc tính cân nước nhằm xác định tải trọng tưới tối đa tháng tính theo tải trọng tưới thiết kế, tải trọng tưới nước thải cho huyện Bến Cát huyện Phú Giáo tỉnh Bình Dương theo tháng năm Bảng 3-1 theo công thức: 𝑑- =   (𝑎- −   𝑏- ) +   𝑐9 Bảng 3-1 Tính cân nước cho hai huyện Bến Cát Phú Giáo, Bình Dương Tháng Lượng bốc a 0,41 0,44 0,50 0,41 0,32 0,32 0,29 0,26 10 11 12 0,24 0,27 0,29 0,38 Lượng mưa b 1,68 0,00 1,46 12,4 24,2 41,0 21,5 25,5 36,6 54,3 66,3 0,07 Kết tính cân nước cho thấy vườn cao su huyện Phú Giáo áp dụng tải trọng tưới cao (trong khoảng từ 23-38 cm/ tuần) so với huyện Bến Cát (trong khoảng từ -6,4-9,1 cm/ tuần) tốc độ thấm đất Phú Giáo cao (Phú Giáo 38 cm/ tuần so với Bến Cát cm/ tuần) Vào số tháng có lượng mưa cao (như tháng lượng mưa 41 cm/tháng, tháng 10 54,3 tháng 11 66,3), tải trọng tưới huyện Bến Cát tháng 6, 10, 11 nhỏ không, nghĩa tưới nước tháng Huyện Bến Cát cần xây dựng hồ trữ nước thải để trữ vào tháng có lượng mưa cao tháng có tải lượng tưới thấp tải lượng yêu cầu cao su (3,5 cm/tuần) •   Chất lượng nước thấm, hệ số chuyển hóa hấp phụ COD, nitơ photpho 15 Kết áp dụng nước tưới hai nồng độ COD 1.000 mg/L 140 mg/L, cho thấy COD giảm dần theo độ sâu tầng đất hai nồng độ Tuy nhiên, với nồng độ lớn (COD=1.000mg/L) tốc độ giảm nhanh so với nồng độ thấp (COD=140mg/L) Nếu so sánh giá trị giới hạn theo QCVN01-MT:2015/BTNMT, cột A với COD=100mg/L nước tưới COD=140mg/L đến độ sâu gần 0,5m đạt mức giá trị 100mg/L; nước tưới COD=1.000mg/L phải đến độ sâu 4,5m để đạt mức 100mg/L -0.5 100 200 Nồng độ COD, mg/L 300 400 500 600 800 900 y = 0.0543x - 6.2666 R² = 0.97509 y = 0.0053x - 4.3046 R² = 0.9199 -1.5 Độ sâu tầng đất, m 700 -2.5 -3.5 COD 140mg/L COD 1000mg/L -4.5 QCVN01, cột A -5.5 Hình 3-3 Sự thay đổi COD (mg/L) nước thải chế biến mủ cao su theo độ sâu tầng đất (i) nước thải sinh học kỵ khí COD trung bình 1.000mg/L; (ii) nước thải sinh học hiếu khí có COD trung bình 140 mg/L Điều cho thấy q trình chuyển hóa sinh học COD phân hủy sinh học (bCOD) nước thải sau kỵ khí diễn mạnh lớp đất 0÷5m đất mặt Nồng độ COD đạt chuẩn loại A, QCVN01-MT:2015/BTNMT độ sâu khoảng m với nước thải xử lý kỵ khí 0,5 m với nước thải xử lý sinh học hiếu khí Kết áp dụng nước tưới hai nồng độ TN 110 mg/L 500 mg/L, cho thấy nitơ giảm dần theo độ sâu tầng đất hai nồng độ Tuy nhiên, với nồng độ lớn (TN=500mg/L) tốc độ giảm nhanh so với nồng độ thấp (TN=110mg/L) Nếu so sánh giá trị giới hạn QCVN01-MT:2015/BTNMT, cột A với TN=50mg/L nước tưới TN=110mg/L đến độ sâu gần 1,0m đạt mức 50mg/L; nước tưới TN=500mg/L phải đến độ sâu 2,7m để đạt mức 50mg/L Tổng nitơ nước thải cao su xử lý kỵ khí xử lý sinh học hiếu khí đạt loại A QCVN01MT:2015/BTNMT độ sâu 4m 16 -0.2 100 Nồng độ TN, mg/L 200 300 400 500 600 y = 0.0231x - 2.4285 R² = 0.8988 Độ sâu tầng đất, m -0.7 TN 110mg/L -1.2 TN 500mg/L -1.7 QCVN01, cột A y = 0.0058x - 2.5246 R² = 0.91264 -2.2 -2.7 Hình 3-4 Sự thay đổi TN (mg/L) nước thải chế biến mủ cao su theo độ sâu tầng đất (i) nước thải kỵ khí có TN trung bình 500mg/L; (ii) nước thải sau xử lý sinh học hiếu khí có TN 110 mg/L Nồng độ TP, mg/L Độ sâu tầng đát, m 100 200 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 -5 300 400 500 TP 400mg/L TP 38mg/L Hình 3-5 Sự thay đổi TP (mg/L) nước thải chế biến mủ cao su theo độ sâu tầng đất (i) nước thải kỵ khí có TP trung bình 400 mg/L; (ii) nước thải sau xử lý sinh học hiếu khí có TP 38 mg/L •   Tính cân nitơ Tính cân nitơ nhằm ước tính hàm lượng tổng nitơ thấm xuống đất tái sử dụng nước thải cho tưới cao su với lưu lượng nhà máy chế biến mủ cao su Bố Lá (xã Phước Hòa, huyện Phú Giáo) Nhà máy Bố Lá tưới nước thải với hàm lượng TKN vào 500 mg/L với chiều sâu tầng vadose 2,0 m, dịng thấm có hàm lượng ammonia 18 mg/L, không đạt so với quy định QCVN09-MT:2015/BTNMT (1 mg/L) Nếu chiều sâu tầng vadose 2,5 m, hàm lượng ammonia thấp, không phát (< mg/L) 17   Kết thí nghiệm tưới quy mơ pilot Các giá trị NO3 N nghiệm thức tưới NT1 nằm khoảng từ 0,8 – 3,4 mg/L NO3-N, thấp nhiều so với QCVN09:2015-MT/BTNMT qui định (tối đa 15 mg/L) thấp so với nghiệm thức đối chứng NT0 Hình 3-6 Sự thay đổi nồng độ COD (hình a), TKN (hình b) NH4+ -N (hình c) giếng quan trắc thí nghiệm tưới quy mơ pilot Nghiệm thức tưới NT1 khơng phát có mặt PO43 P Nghiệm thức đối chứng không phát có mặt PO43 P COD nước giếng quan trắc nghiệm thức NT1 đối chứng NT0 cao so với giá trị cho phép QCVN09:2015-MT/BTNMT mg/L COD trung bình ô tưới nước thải cao su NT1 đối chứng NT0 12 mg/L mg/L   Dự đốn lan truyền nhiễm COD, TKN Khoảng cách bất lợi (hay biên vùng tưới) xác định kịch lan truyền đến vị trí tương ứng với giá trị COD NH4+-N đạt đến ngưỡng cho phép quy chuẩn chất lượng nước ngầm QCVN09:2015-MT/BTNMT 18 Khoảng cách biên tưới : 80m Tầng (b) COD (mg/l) Tầng (a) 01-2017 10 01-2018 (d) Sự biến thiên COD theo thời gian vị trí cách biên tưới80m Thời gian (c) Kịch H, Q, COD (-2m, 50m3 /ha/ngày, 1.000mg/L) Hình 3-7 Sự lan truyền COD theo kịch H, Q, COD (-2m, 50m3/ha/ngày, 1.000mg/L); (a) mặt tầng 1, (b) mặt tầng 2, (c) thay đổi COD theo thời gian quan sát (d) mặt cắt dọc 19 Khoảng cách biên tưới : 60m Tầng (b) COD (mg/l) Tầng (a) 01-2017 10 01-2018 (d) Sự biến thiên COD theo thời gian vị trí cách biên tưới60m Kịch H, Q, COD (-2m, 50m3 /ha/ngày, 500mg/L) Thời gian (c) Hình 3-8 Sự lan truyền COD theo kịch H, Q, COD (-2m, 50m3/ha/ngày, 500mg/L); (a) mặt tầng 1, (b) mặt tầng 2, (c) thay đổi COD theo thời gian (d) mặt cắt dọc 20 Tầng (a) TKN (mg/l) Khoảng cách biên tưới : 10m Tầng (b) (d) 01-2017 10 01-2018 Sự biến thiên TKN theo thời gian vị trí cách biên tưới10m Kịch H, Q, TKN (-2m, 50m3 /ha/ngày, 500mg/L) Thời gian (c) Hình 3-9 Sự lan truyền TKN theo kịch H, Q, TKN (-2m, 50m3/ha/ngày, 500mg/L) (a) mặt tầng 1, (b) mặt tầng 2, (c) thay đổi TKN theo thời gian (d) mặt cắt dọc 21 Khoảng cách biên tưới : 10m Tầng (b) TKN (mg/l) Tầng (a) 01-2017 10 01-2018 (d) Sự biến thiên TN theo thời gian vị trí cách biên tưới 10m Thời gian (c) Kịch H, Q, TKN (-2m, 50m3 /ha/ngày, 150mg/L) Hình 3-10 Sự lan truyền TKN theo kịch H, Q, TKN (-2m, 50m3/ha/ngày, 150mg/L); (a) mặt tầng 1, (b) mặt tầng 2, (c) thay đổi TKN theo thời gian quan (d) mặt cắt dọc 22 Tưới nước thải cao su có nồng độ COD ammonia thấp (COD=500 mg/L, NH4+-N = 150 mg/L), tải trọng tưới, với độ sâu 2m khoảng cách biên vùng tưới cần 60 m Khoảng cách 30 m COD 250 mg/L Hình 3-7, Hình 3-8 cho thấy tưới nước thải có hàm lượng COD = 1.000 mg/L, lan truyền COD nước thải chế biến mủ cao su có khoảng cách từ đường đồng mức mg/L phía hạ nguồn đến biên tưới 80m Hình 3-9, Hình 3-10 thể lan truyền TKN kịch tưới nước thải chế biến mủ cao su có nồng độ TKN khác tải trọng tưới lớn theo mực nước tĩnh tầng khơng áp Ở kịch có biểu thị lan truyền TKN mặt tầng (a) tầng hai (b), lan truyền theo độ sâu (d) thay đổi nồng độ TKN theo thời gian vị trí có NH4+-N = mg/L, tương ứng với quy định QCVN09-MT:2015/BTNMT Trong trường hợp này, với độ dốc mặt đất 15% hệ số thấm cao, tải lượng tưới lớn nước tưới khơng chảy tràn bề mặt không gây ngập úng 30, 50, 80 120 m3/ha/ngày tương ứng với mực nước tĩnh 0,5; 2,0; 10 m cách mặt đất Thời gian đạt trạng thái ổn định COD TKN khác rõ rệt COD đạt trạng thái ổn định sau gần năm, TKN đạt ổn định sau tháng Hình 3-7 đến Hình 3-10 cho thấy mực nước tĩnh m, nồng độ COD lan truyền tầng đạt trạng thái ổn định sau 10 tháng tưới liên tục độ sâu mực nước tĩnh 10 m sau 12 tháng Các kịch lan truyền đánh giá cho tầng nước không áp với độ sâu tầng 20m Tuy nhiên thực tế vị trí khảo sát nghiên cứu tỉnh Bình Dương, giếng khai thác cho sinh hoạt công nghiệp chủ yếu khai thác tầng trung tầng sâu thuộc tầng nước ngầm có áp, độ sâu 40 m   Đề xuất chất lượng nước tái sinh tưới cao su Nước thải cao su sau xử lý tưới trồng lâu năm đề xuất làm nước tái sinh áp dụng cho tưới cao su yêu cầu kỹ thuật việc tái sử dụng nước thải tưới cao su 23 3.5.1   Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh áp dụng cho tưới cao su Quy chuẩn QCVN08-MT:2015/BTNMT đề xuất giá trị giới hạn 15 tiêu chất lượng nước bao gồm pH, DO, TDS, SAR, Fecal coliform, clorua, sulphate tiêu kim loại nặng Tham chiếu quy chuẩn này, tiêu chuẩn chất lượng đề xuất bổ sung giá trị giới hạn thông số khác liên quan đến tái sử dụng nước thải Các thơng số bao gồm COD, BOD5, TKN Các giá trị giới hạn dựa tiêu chí đảm bảo an tồn sức khỏe cho người thường xuyên tiếp xúc vườn cao su cơng nhân chăm sóc cơng nhân cạo mủ đồng thời tránh rủi ro ảnh hưởng đến môi trường chất lượng nước ngầm Bảng 3-2 Tiêu chuẩn chất lượng đề nghị cho nước tái sinh tưới cao su khu vực tỉnh Bình Dương Loại nước thải Thơng số Giá trị giới hạn (mg/L) Nước thải chế biến mủ cao su ly tâm COD 1000 BOD5 200 Tổng nitơ 500 COD 500 BOD5 200 Tổng nitơ 300 COD 250 BOD5 50 Tổng nitơ 120 Nước thải chế biến mủ cao su từ bể kỵ khí Nước thải chế biến mủ cao su sau bể sinh học hiếu khí 3.5.2   Các yêu cầu kỹ thuật tái sử dụng nước thải cho tưới cao su Ngoài yêu cầu chất lượng nước tưới, yêu cầu kỹ thuật đề nghị cho vườn cao su tưới nước thải sau xử lý gồm nội dung chế độ tưới luân phiên, phương pháp tưới, vị trí vườn tưới, địa hình, thổ nhưỡng, vùng đệm, tốc độ thấm chu kì tưới, u cầu an tồn, tải lượng thủy lực, tải lượng BOD5 nitơ 3.5.3   Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước thải dùng cho tưới cao su Các yêu cầu kỹ thuật vườn tưới sở cho việc đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước thải dùng cho tưới cao su, cụ thể “Tiêu chuẩn kỹ thuật địa phương tái sử dụng nước thải chế biến mủ cho tưới cao su” “Hướng dẫn tái sử dụng nước 24 dành cho ngành chế biến mủ cao su có liên quan đến vấn đề tái sử dụng nước” trình bày phần phụ lục KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ   Kết luận Trong nghiên cứu “Ảnh hưởng môi trường việc sử dụng nước tái sinh ngành chế biến mủ cao su đến tưới lâu năm”, ba mục tiêu nghiên cứu cụ thể đạt hoàn thành mục tiêu tổng quát xác định giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải chế biến mủ cao su tái sử dụng cho tưới cao su nhằm hạn chế tác động đến môi trường nguồn tiếp nhận v   Đối với mục tiêu nghiên cứu 1, NCS hoàn tất đánh giá tiềm sử dụng nước thải chế biến mủ cao su sau xử lý Bình Dương, tiềm sử dụng nguồn nước tái sinh thể rõ tính khả thi tưới câu cao su với nước thải sau xử lý tận dụng nguồn dinh dưỡng hữu dạng COD, TN, TP khu vực tỉnh Bình Dương Hàm lượng chất 1.300 mg/L, 500 mg/L, 340 mg/L Chất hữu lại nước tái sinh trồng tầng đất mặt giữ lại, không ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm Sử dụng nguồn nước tái sinh tưới cho trồng giúp giảm chi phí đầu tư xử lý nước thải bậc cao hơn, suất đầu tư giảm 150 lần so với hoàn thiện bậc cao, chi phí lợi ích thu từ 1.000 m3/ngày tương đương 123.000 USD/năm v   Đối với mục tiêu nghiên cứu “Đánh giá tác động nước tái sinh tưới cao su đến môi trường đất, nước đất xử lý ô nhiễm từ nước tái sinh”, NCS hoàn tất nội dung nghiên cứu là: Phương pháp khảo sát địa chất thuỷ văn thí nghiệm cột thấm áp dụng để “Đánh giá hiệu chuyển hoá chất hữu cơ, nitơ photpho tầng đất khơng bão hồ nước” Sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm trình tưới nước tái sinh cho trồng lâu năm hay hiệu chuyển hoá chất dinh dưỡng thơng qua chất nhiễm có nước thải thay đổi rõ theo độ sâu tầng đất: COD đạt mức 100 25 mg/L (theo QCVN01-MT:2015/BTNMT, cột A), độ sâu 4,5 m với nồng độ từ nước tưới 1.000 mg/L độ sâu 0,5 m với nồng độ 100 mg/L TN đạt mức 50 mg/L (theo QCVN01-MT:2015/BTNMT, cột A), độ sâu 1,9 m với nồng độ từ nước tưới 500 mg/L độ sâu 1,0 m với nồng độ 125 mg/L TP giảm từ 77 mg/L xuống mức không phát độ sâu 4,0 m Các yếu tố ảnh hưởng đến thay đổi nồng độ chất ô nhiễm mơi trường đất khơng bão hồ nước nước ngầm xác định Các thông số sa cấu đất, độ thấm độ sâu địa tầng xác định đưa vào thông số đầu vào cho mơ hình lan truyền nhiễm §   Mức độ lan truyền chất bẩn thực tế vườn cao su xác định qua “Thí nghiệm tưới quy mô pilot” Kết cho thấy chất lượng nước tưới nghiệm thức tưới NT1 thấp đối chứng NT0 sau trình tưới thấp giá trị cho phép QCVN09:2015MT/BTNMT, thể thông số NO3 N, NH4+-N Nồng độ NO3 N nằm khoảng từ 0,8 ÷ 3,4 mg/L thấp so với nghiệm thức đối chứng NT0 thấp nhiều so với giá trị cho phép QCVN09:2015-MT/BTNMT, 15 mg/L Nồng độ NH4+-N thấp so với nghiệm thức đối chứng NT0 thấp giá trị cho phép QCVN09:2015-MT/BTNMT, mg/L Ngược lại, nồng độ COD nghiệm thức tưới NT1, 12 mg/L cao nghiệm thức đối chứng NT0, 10 mg/L cao giá trị cho phép QCVN09:2015-MT/BTNMT, mg/L So sánh với nghiệm thức đối chứng NT0, nồng độ TKN nghiệm thức tưới NT1 thấp Nồng độ PO43—P không phát hai nghiệm thức tưới NT1 nghiệm thức đối chứng NT0 §   “Mơ hình MODFLOW” áp dụng, xác định vùng ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm, đưa dự báo lan truyền giá trị, mức độ xử lý khác nguồn nước tái sinh (các kịch lan truyền) Dự báo lan truyền ô nhiễm điều kiện mực nước tĩnh 2m tải trọng tưới 50m3/ha/ngày khoảng cách biên tưới an toàn 80m với nước tưới có nồng độ COD 1.000mg/L; khoảng cách 26 60m với COD 500mg/L Đối với nước tưới có nồng độ TKN 500mg/L khoảng cách biên tưới an toàn 10m Thời gian khoảng cách lan truyền xác định dựa kết dự báo lan truyền nhiễm từ mơ hình lan truyền mơ hình pilot, làm sở cho việc đề xuất quy định chất lượng giải pháp tái sử dụng dựa giá trị tối đa thơng số nhiễm có nước tái sinh đặt cho mục tiêu nghiên cứu v   Đối với mục tiêu nghiên cứu “Đề xuất quy định chất lượng giải pháp tái sinh nước thải chế biến mủ cao su tưới cao su”, NCS đề xuất tiêu chuẩn hướng dẫn quản lý nước thải chế biến mủ cao su tái sử dụng cho tưới tiêu Tiêu chuẩn chất lượng đề xuất cho nước tưới từ nước thải chế biến mủ cao su dựa nguồn nước thải Đối với nước thải chế biến mủ cao su ly tâm, giá trị đề xuất COD = 1.000 mg/L, TN = 500 mg/L Nước thải chế biến mủ cao su từ bể kỵ khí, giá trị đề xuất COD = 500 mg/L, TN = 300 mg/L Nước thải chế biến mủ cao su sau xử lý bậc hai, giá trị đề xuất COD = 250 mg/L, TN = 120 mg/L Ngồi việc kiểm sốt chất lượng nước tái sinh, yêu cầu kỹ thuật tưới nước tái sinh quan trọng để hạn chế ô nhiễm nước ngầm không ảnh hưởng đến phát triển cao su Các yêu cầu bao gồm vùng đệm, tải lượng tưới, cơng trình lưu trữ, phương pháp tưới, an toàn, giám sát, điều kiện thổ nhưỡng, v.v… Ở điều kiện mực nước tĩnh m, tải trọng tưới 50 m3/ha/ngày, cần áp dụng khoảng cách biên tưới an tồn 80m với nước tưới có nồng độ COD 1.000mg/L; khoảng cách 60m với COD 500mg/L Trường hợp, nước tưới có nồng độ TKN 500 mg/L, cần áp dụng khoảng cách biên tưới an toàn 10 m   Kiến nghị Kết nghiên cứu trình bày luận án thực từ năm 2012 đạt mục tiêu tổng quát đề Nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn hướng dẫn quản lý nước thải chế biến mủ cao su tái sử dụng cho tưới tiêu, NCS kiến nghị việc xem xét sớm đưa tiêu chuẩn, hướng dẫn vào thực tiễn áp dụng nâng cao nhận thức, chấp nhận bên liên quan quan quản lý, doanh nghiệp, 27 cộng đồng tiến tới đồng thuận thực hiệu tiêu chuẩn hướng dẫn Tiêu chuẩn hướng dẫn cần tiếp tục hoàn tất mặt thủ tục để địa phương vùng lân cận có đặc điểm địa chất thuỷ văn, đối tượng phù hợp áp dụng Sau áp dụng, tiêu chuẩn hướng dẫn cần đánh giá hiệu thực điều chỉnh cho phù hợp Trong trình nghiên cứu, tác giả nhận thấy cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung vài nội dung mà giới hạn thời gian tác giả chưa thực nghiên cứu vài nội dung nghiên cứu thực chưa hồn chỉnh Các q trình vật lý, hố học sinh học diễn mơi trường đất mặt vùng rễ thực vật có tiếp xúc với nước tưới nước tái sinh Sinh lý trồng hệ vi sinh vật tầng đất mặt vùng rễ thực vật cần nghiên cứu tác động nước tái sinh thay đổi ion môi trường lỗ rỗng tầng đất mặt, vùng rễ thay đổi độ mặn đất Dự báo lan truyền ô nhiễm cần nghiên cứu xây dựng liệu phù hợp cho kịch lan truyền tầng đất khơng bão hồ nước 28