3. Kết quả thực nghiệm
3.8. Nhận xét chung
Trong thiết kế bãi lọc trồng cây thường có 3 lớp vật liệu: lớp trên cùng trồng cây, lớp giữa và lớp đáy. Tại TN1 và TN4 sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật diễn ra mạnh mẽ hơn. Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, hiệu suất xử lý ô nhiễm tại TN1và TN4 là cao hơn so với các thí nghiệm còn lại. Tuy nhiên khi lựa chọn lớp vật liệu cho thiết kế bãi lọc trồng cây cần xem xét cả những yếu tố về độ rỗng và độ dẫn thủy lực.
Ở TN1và TN4 có kích thước vật liệu nhỏ, tỉ lệ sỏi, đá và nước lớn, độ rỗng và độ dẫn thủy lực thấp nhất. Các quá trình chuyển hóa, xử lý chất ô nhiễm diễn ra nhanh hơn, tuy nhiên khả năng lưu thông dòng chảy lại thấp hơn. Trong bãi lọc trồng cây nhân tạo, quá trình hình thành amoni rất quan trọng liên quan đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Dạng NH4+ là dạng Nitơ dễ tiêu, đây là nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Quá trình hình thành NH4+ góp phần cung cấp đạm cho cây. Từ kết quả thí nghiệm quá trình chuyển hóa amoni ở TN1và TN4 diễn ra nhanh. Như vậy, khi trồng cây trên lớp vật liệu lọc cây hoàn toàn có thể hấp thu đủ đạm mà không cần bổ sung thêm phân hóa học. Điều này vừa tiết kiệm chi phí vận hành vừa tránh gây thêm ô nhiễm thứ cấp do phân hóa học gây ra. Ngoài ra, do độ rỗng thấp phù hợp làm chất nền cho rễ cây bám dính và phát triển nên vật liệu sử dụng trong TN1và TN4 phù hợp làm lớp vật liệu trên cùng trong bãi lọc trồng cây nhân tạo.
Trong TN2-3-5-6 các chất ô nhiễm đều bị loại bỏ. Trong nghiên cứu của Zhang Hongyang về xử lý nước thải bởi hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây, đã sử dụng sỏi thô có kích thước hạt dao động từ 40 mm đến 60 mm lớp lầm vật liệu ở lớp đáy, phần giữa được tạo thành từ sỏi, đá nhỏ có đường kính khoảng 20 mm. Nhiều nghiên cứu cũng cho rằng sỏi kích thước 20x30mm phù hợp làm lớp giữa của bãi lọc, trong khi đó ở vật liệu có kích thước 40x60mm thông thường được lựa chọn làm lớp đáy, ở cùng kích thước này đá lại được lựa chọn nhiều hơn do khả năng lưu thông dòng chảy tốt hơn.
Như vậy, đối với các loại đá - sỏi có kích thước khác nhau sẽ phù hợp để bố trí vào các lớp vật liệu trong bãi lọc trồng cây. Với kích thước 4x6mm có tỉ lệ sỏi và nước là 7,9kg/l, độ rỗng là 32%; tỉ lệ đá và nước là 5.5kg/l, độ rỗng là 34.49% phù hợp làm vật liệu lớp trên cùng. Trong khi đó sỏi và đá kích thước 20x30mm và 40x60mm có độ rỗng lần lượt là phù hợp 38,8% , 40.7% và 44.9%, 52.3% phù hợp làm lớp vật liệu giữa và đáy trong bãi lọc trồng cây nhân tạo.
Kết luận
Các vật liệu lọc được lựa chọn cần: có tính chất hóa học ổn định, độ bền cơ học cao, không bị vỡ vụn, hình dạng, kích thước hạt phù hợp, giá thành rẻ, dễ kiếm. Đặc điểm lựa chọn vật liệu lọc cũng phải tuân theo thiết kế của hệ thống để đảm bảo quá trình hoạt động ổn định, hiệu quả.
Vật liệu đá, sỏi có khả năng loại bỏ ô nhiễm nước thải chăn nuôi sau biogas. Các loại đá, sỏi thường dùng có kích thước khác nhau được lựa chọn tùy vào lớp vật liệu trong thiết kế bãi lọc trồng cây.
Vật liệu đá và sỏi kích thước 4x6mm có khả năng loại bỏ tốt chất ô nhiễm đồng thời đóng vai trò làm chất nền cho rễ cây và vi sinh vật bám dính phù hợp làm lớp trên cùng trồng cây trong hệ bãi lọc.
Vật liệu đá và sỏi kích thước 20x30mm vừa đảm bảo thời gian lưu, khả năng lưu thông dòng chảy và hiệu quả xử lý ô nhiễm cao phù hợp làm lớp giữa trong thiết kế bãi lọc trồng cây.
Vật liệu đá và sỏi kích thước 40x60mm có độ dẫn thủy lực cao, khả năng lưu thông dòng chảy tốt được lựa chọn làm vật liệu cho lớp đáy trong bãi lọc trồng cây
Tài liệu tham khảo
1. Barrett K. R., 1999, Ecological engineering in water resources: The benefits of collaborating with nature. Water International, Journal of the International Water Resources Association. v 24, p182-188.
3. 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. Water Sci. Technol., 51(9), 81-90. 4. Cooper P.F. (Ed.), 1990, European Design and Operations Guidelines
for Reed Bed Treatment Systems. WRc Report UI 17, Swindon, UK 5. Cooper P.F., Job G.D., Green M.B. & Shutes R.B.E., 1996, Reed Beds
and Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. WRc
Publications, Medmenham, Marlow, UK.
6. Dong N.H., Hu R. L. & Wu X. F., 2006, Application and research progress matrix packing in artelinal wetland savage treatment system.
Resources Environment and Development, 3, 40-42.
7. Hammer D. A., Pullin B. P., McMurry D. K. & Lee J. W., 1993, Testing color removal from pulp mill wastewaters with constructed wetlands. In Moshiri, G. A. (ed.), Constructed Wetlands for Water Pollution Improvement. CRC Press/Lewis Publishers, Boca Raton, 449–452.
8. Hunt P.G., Szögi A. A., Humenik F. J. & Rice J. M., Matheny T.A & Stone K.C., 2002, Constructed wetlands for treatment of swine wastewater from an anaerobic lagoon, American Society of Agricultural Engineers, 45(3), pp. 639-647.
9. Kadlec R.H., Knight R.L., 1996. Treatment Wetlands. CRC Press/Lewis Publishers, Boca Raton, pp. 893.
10.Liao Xindi, Shiming Luo, Yinbao Wu & Zhisan Wang, 2003, Studies on the Abilities of Vetiveria zizanioides and Cyperus alternifolius for Pig Farm Wastewater Treatment. Proc. Third International Vetiver Conference, Guangzhou, China.
11.Liu X.G. & Li J.Z., 2008, Study on water purification of different stuffing structure for constructed wetland, Haibe Water Conservancy, 4, 40-42.
12.Manoj Kumar and Rajesh Singh, 2017, Performance evaluation of semi continuous vertical flow constructed wetlands (SC-VF-CWs) for municipal wastewater treatment, Bioresource Technology, Volume 232, p. 321-330
13.Mitsch, W.J and S.E. Jorgensen, 1989. "Introduction to Ecological Engineering" In: W.J. Mitsch and S.E. Jorgensen (Editors), Ecological
Engineering: An Introduction to Ecotechnology. John Wiley & Sons, New York, pp. 3-12.
14.Nguyễn Việt Anh, 2006, Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng. Seminar on Constructed wetlands for wastewater treatment, 11.3.2006. Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp (CEETIA), ĐH Xây dựng Hà Nội: 29-37.
15.Odum H.T., 1963, Experiments with Engineering of Marine Ecosystems, Publication of the Institute of Marine Science of the University of Texas, 9, 374- 403.
16.TCVN 8422:2010 Công trình thủy lợi – thiết kế tầng lọc ngược công trình thủy công
17.Trịnh Quang Tuyên, Nguyễn Quế Côi, Nguyễn Thị Bình, Nguyễn Tiến Thông, Đàm Tuấn Tú, 2010, Thực trạng ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong chăn nuôi lợn trang trại tập trung, Khoa học và Công nghệ chăn nuôi, số 23, 193- 203.
18.USEPA (1993), Subsuface flow constructed wetland for waterwaste
treatment, Washington DC, USA.
19.Vymazal J (ed.) 2001, Transformations of Nutrients in Natural and Constructed Wetlands. Leiden, The Netherlands: Backhuys Publishers 20.Vymazal J., 2008, Constructed Wetlands, Subsurface Flow,
Encyclopedia of Ecology, p. 748-764
21.Vymazal J., Brix, H., Cooper. P. F., Green, M. B. & Haberl R. (eds) 1998, Constructed Wetlands for Wastewater Treatment in Europe.
Backhuys Publishers, Leiden, The Netherlands, pp. 366
22.Wei C., Liu P. & Qin J., 2008, Effect on substrates and plant on purification efficiency of constructed wetland, Acta Ecologica Sinica,
28(8), 3691-3697.
23.Zhang H. Y., Yu S. L., & Xiu C.H., 2008, Study treatment of Micro- polluted row water by using vertical flow constructed wetland, Chinese Journal of Environmental Engineering, 2(11), 1447-1450.
24.Zhang Man, Gong Luojun, Xic Weibo. Gao Qin, Wu Can & Jin Can, 2013, Selection and Gradation of Packing in Constructed Wetlands,
International conference on Material Science and Enveronmental Engineering, 108-111.
25.Zhao G.Y., Yang Y.X. & Yang C.M., 2005, Study on the Process Design of Waste-water Treatment System of Constructed Wetland. Sichoun Environman, 24(6), pp. 24-27.