2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
2.3.3 Các biện pháp làm sạch nguồn nước tướ i
Muốn làm sạch nguồn nước tưới trước tiên phải tiến hành xử lý nước thải của các khu CN, nhà máy, làng nghề,… trước khi thải vào các dòng sông.
a. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Phương pháp này ñược sử dụng ñể tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 26 - Thiết bị chắn rác - Thiết bị nghiền rác - Bểñiều hòa - Bể lắng - Lọc – màng lọc
Bảng 2.9 Ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước
Công trình Ứng dụng
Hồ chứa và lắng sơ bộ
Tạo ñiều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác
ñộng của các ñiều kiện môi trường, thực hiện các phản
ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hóa tan trong nước, làm nhiệm vụ ñiều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ
nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước.
Thiết bị chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng Thiết bị nghiền
rác
Nghiền các chất rắn thô ñến kích thước nhỏ hơn, ñồng nhất
Bểñiều hòa ðiều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS Bể lắng Tách các cặn lắng và nén bùn
Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học
Màng lọc Tương tự như quá trình lọc, tách tảo từ nước thải sau hồổn ñịnh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 28
b. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý
- Trung hòa: Nước thải thường có nhưng giá trị pH khác nhau, muốn nước thải ñược xử lý tốt bằng các phương pháp khác thì phải tiến hành trung hòa và ñiều chỉnh pH về vùng 6,6- 7,6.
- Làm thoáng: bản chất quá trình này là hòa tan oxy từ không khí vào nước ñể oxy hóa Fe (II), Mn (II) thành Fe (III) và Mn (IV), tạo thành các hợp chấp hydroxyl Fe(OH)3 và Mn(OH)4 dễ kết tủa lắng ñọng ñể khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc.
- Clo hóa sơ bộ: Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể
lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan ñể tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ ñể khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.
- Keo tụ, tạo bông: ñể phá tính bền của hạt keo cần trung hòa ñiện tích bề mặt của chúng, quá trình này ñược gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo ñã bị trung hòa ñiện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này ñược gọi là quá trình tạo bông.
- Hấp phụ: ñược dùng ñể loại hết các chất bẩn hòa tan trong nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ ñược với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường ñây là các hợp chất hòa tan có tính ñộc cao hoặc các chất có mùi, vị và mầu rất khó chịu. Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, ñất sét hoạt tính silicagen, … Than hoạt tính là loại chất hấp phụñược dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai loại: dạng bột và dạng hạt. Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ tan bị than hấp
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 29
phụ, lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước. ðể loại bỏ KLN, các chất hữu cơ, vô cơ ñộc hại người ta dùng than bùn ñể hấp phụ và nuôi bèo tây trên mặt hồ.
- Trao ñổi ion: thực chất là quá trình trong ñó các ion trên bề mặt của chất rắn trao ñổi với các ion có cùng ñiện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Phương pháp này dùng làm sạch nước nói chung, trong ñó có nước thải, loại ra khỏi nước các ion kim loại như Zn, Cu, Pb, Hg, Mn, Cr, … cũng như các hợp chất chứa Asen, photpho, xianua và cả chất phóng xạ.
c. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
- Bể phản ứng sinh học hiếu khí - Mương oxy hóa
- Lọc sinh học
- Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng - Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết - Hồ kị khí.
=> Các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ñều dựa trên nguyên lý hoạt ñộng của các vi sinh vật, các phương pháp này cho hiệu quả
khá cao trong xử lý các chất hữu cơ nhiễm bẩn.
So với những phương pháp xử lý nước thải khác, hình thức xử lý nước thải bằng thực vật ñược ñánh giá là thân thiện với môi trường, ít tốn kém, mà hiệu quả xử lý ô nhiễm cũng khá cao (Lương ðức Phẩm, 2007).
Một số thực vật dùng ñể xử lý KLN trong nước tưới :
a. Cỏ vetiver
Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như
Nitơ (N), Phốtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm. Nó có thể mọc tốt trên nhiều loại ñất nhưñất chua, ñất kiềm, ñất mặn và ñất chứa nhiều Na, Mg, Al, Mn hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 30
Pb, Hg, Se và Zn.
- Những ñặc tính ñặc biệt giúp cỏ Vetiver có khả năng kiểm soát ô nhiễm: Dễ dàng hấp thu những dưỡng chất hòa tan và kim loại nặng trong nguồn nước ô nhiễm, chịu ñược mức ñộ ô nhiễm cao, chịu ñược hóa chất diệt cây cỏ và côn trùng, khi ñược trồng gần nhau, những lá cỏ vetiver sẽ
tạo thành luống dày ñặc, ở những vùng nước sâu và dòng chảy mạnh, chúng tạo sức cản, làm giảm vận tốc chảy, chống ñược hiện tượng xói mòn, rửa trôi, chống lại côn trùng, dịch bệnh và hỏa hoạn. Cỏ vetiver không làm ổ cho côn trùng và dịch bệnh, cũng không làm nơi cư trú cho những loài côn trùng có thể tấn công hệ thực vật lân cận.
b. Bèo tây
- ðặc ñiểm: Cây bèo tây sinh sản rất nhanh nên dễ làm nghẽn ao hồ, kinh rạch. Một cây mẹ có thểñẻ cây con, tăng số gấp ñôi mỗi 2 tuần.
- Hiệu quả xử lý: Bèo tây có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng, các kim loại nặng ñồng thời phân giải và ñồng hóa các chất bẩn trong nước. Qua thực nghiệm nhiều nước ñã chứng minh rằng với diện tích 1 ha thả bèo tây trong vòng 24h có thể hấp thụ 34kg Na, 22kg Ca, 17kg P,4kg Mn, 2.1kg Phenol, 98g Hg, 104g Al, 297g NaOH. Ngoài ra chúng còn có khả năng hút một lượng lớn Zn và phân giải Cyanua. Hiệu suất xử lý nước thải của lục bình ñối với ñộñục là 97,79%; COD là 66,10%; Nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54%.
c. Tảo
- ðặc ñiểm: Tảo có tốc ñộ sinh trưởng nhanh, chịu ñựng ñược các thay ñổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao. Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo ñể loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt ñộng cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn".
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 31
cho ñiều kiện sinh trưởng khắc nghiệt (pH, muối, vv .), loại bỏ kim loại nặng. Hiệu quả cao, dễ xử lý, yêu cầu năng lượng thấp, giảm sự hình thành bùn, giảm phát thải khí nhà kính, sản xuất sinh khối tảo hữu ích.
- Hiệu quả xử lý: Tảo, rong câu có thể xử lý một lượng lớn N, P. Qua nghiên cứu ñã cho thấy, tảo – rong câu có thể lấy ñi 18% - 98% hàm lượng các muối dinh dưỡng N và P vô cơ trong nước.
d. Cây rau dừa nước
- Hiệu quả xử lý: Rau dừa nước có khả năng sinh trưởng tốt trong nước thải. Rau dừa nước có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ cũng như loại bỏ một số thành phần gây ô nhiễm trong nước thải khá tốt. Khả năng loại bỏ NO3 là 99,29%; NH4+ là 94,40%; DO là 78,89%; PO43- là 89,36%; COD là 81,27%; SS là 77,94%; TS là 61,36% và BOD5 là 68,44%.
e. Cải xoong
Cải xoong rất phù hợp với việc trồng trong môi trường nước, phát triển tốt nhất trong môi trường nước chứa kiềm. Ở loài thực vật này có khả năng lưu giữu trong thân một lượng lớn các kim loại ñồng thời có thể làm sạch các chất RDX (một loại hợp chất có thể gây ñộc cho ñất lẫn nguồn nước) và sử
dụng các chất này như một nguồn ñạm nitơ.
f. Cây sậy
Hệ thống xử lý nước thải bằng cây sậy dựa trên nguyên tắc sinh học: Nước thải sinh hoạt và y tế ñược dẫn cho chảy vào một bể cát trồng cây sậy. Nước bẩn sẽ ñược thấm qua rễ, tại ñây, hệ vi khuẩn trong bộ rễ cây sẽ hoạt
ñộng và tiêu hoá/ phân huỷ các tạp chất trong nước thải. Sau ñó, nước tiếp tục thấm qua các lớp vật liệu lọc rồi chảy xuống những ống thoát nằm phía dưới
ñáy bể và thải ra tự nhiên. Nước thải sau khi xử lý sẽ bảo ñảm phù hợp các mức giới hạn cho phép về pH, BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, coliforms...
- Hiệu quả xử lý: nước thải sinh hoạt (với các thông số như amoni, nitrat, phosphát, BOD5, COD, colifom) ñạt tỷ lệ phân huỷ 92 - 95%. Còn ñối
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 32
với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu quả xử lý COD, BOD5, crom, ñồng, nhôm, sắt, chì, kẽm ñạt 90 - 100%. Nước sau xử lý ñạt tiêu chuẩn loại B. ðộ pH và các chỉ số sinh hoá ổn ñịnh cho phép vi sinh vật hoạt ñộng bình thường, riêng chất rắn lơ lửng ñạt loại A (50mg/l).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 33