CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.5. Phương pháp thực nghiệm
2.5.3. Nghiên cứu giải pháp kết hợp vật liệu và thực vật quy mô 50l/ngày đêm
Phương pháp nghiên cứu kết hợp vật liệu và thực vật là phương pháp sử dụng tích hợp các cơng nghệ địa môi trường và địa sinh thái trong xử lý ô nhiễm mơi trường, trong đó phổ biến là việc sử dụng tích hợp các nguyên liệu tự nhiên và thực vật/hệ sinh thái để xử lý ô nhiễm môi trường
2.5.3.1. Vật liệu và thực vật
Vật liệu được sử dụng là SBC2-400-10S. Cây Sậy (Phragmites australis) được thu thập tại bãi bồi ven sông và rửa sạch bằng nước máy. Cây Sậy được trồng trong 2 bể được thiết kế tương ứng với bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm. Thí nghiệm bắt đầu sau khi cây phát triển trong thời gian 3 tháng, mật độ trồng là một cụm có 3 cây khoảng cách trung bình 15 cm x 15 cm, gốc Sậy trong mỗi hệ thống là 40 cây. Nhiệt độ trung bình và giờ ánh sáng mặt trời hàng ngày là
khoảng 22oC đến 12 giờ.
Thí nghiệm áp dụng quy trình kết hợp kết hợp vật liệu và thực vật quy mô 50l/ngày đêm được tiến hành trong 30 ngày với hàm lượng kim loại tương tự nước thải tại bể lắng số 3 tại Bằng Lũng như bảng 2.5.
Bảng 2.5. Nƣớc thải pha chế trong thí nghiệm giải pháp kết hợp (mg/l)
Kim loại nặng As Cd Mn Pb Zn
Nồng độ 0,4 0,1 4 0,6 1,5
Cột vật liệu
- Lưu lượng nước thải xử lý: 100l/ngày; - Khối lượng vật liệu: 1400 g;
- Thời gian lưu: 30 phút (từ kết quả thí nghiệm trước đó);
- Bình chứa vật liệu được thiết kế sử dụng ống nhựa trong suốt Acrylic với thể tích 1,8 lít (Hình 2.18).
Hình 2.18. Cột vật liệu
Dịng chảy ngầm (Hình 2.19, 2.20)
Lưu lương nước thải xử lý: 50l/ngày
Chọn thời gian lưu: t = 48h (Từ kết quả thí nghiệm trước). Thể tích hoạt động của bể 1 (Vhđ 1):
𝑉ℎđ1= 𝑄x𝑡 = 50
24 x 1000 x 2 x 24 = 0,1 m3
Từ các thí nghiệm mơ hình ở quy mơ nhỏ, đã xác định được thể tích nước rỗng của đá và sỏi là 45%, hệ số an tồn tính cho thể tích chiều cao bảo vệ của thành bể là
2%. Tổng thể tích cần thiết kế của bể 1 là: 0,21 m3
Quá trình xử lý các chất ô nhiễm trong bể chủ yếu xảy ra trong điều kiện bán hiếu khí nên chiều cao lớp vật liệu là yếu tố quan trọng trong thiết kế. Dựa trên lưu lượng nước cần xử lý, chọn chiều cao của mơ hình là H1 = 500 mm, chiều cao bảo vệ của bể là 50mm.
Diện tích bề mặt (S) bể xử lý 1:
𝑆𝐵ề 𝑚ặ𝑡 =0,21
Trong quá trình lọc, nước chảy theo chiều ngang của mơ hình. Vì vậy, việc lựa chọn chiều dài của mơ hình ảnh hưởng đến hiệu quả tiếp xúc giữa chất thải trong nước và vi sinh vật, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải của mơ hình. Chọn chiều dài của mơ hình là L1 = 1500 mm, vậy chiều rộng là:
Chiều rộng bể= 0,42 1,5 = 0,28m
Vậy bể 1 có kích thước là: L1 x W1 x H1 = 1500mm x 280mm x 500mm
Hình 2.19. Thí nghiệm sử dụng vật liệu và thực vật của hệ thống dòng chảy mặt – dịng chảy ngầm
Dịng chảy mặt (Hình 2.19, 2.20)
Từ kết quả thí nghiệm trong phịng, đã lựa chọn thời gian lưu tối thiểu cho
xử lý nước thải quy mơ pilot với lưu lượng 50 lít/m2/ngày là 2 ngày. Chọn thể tích
nước rỗng và phần chứa nước của lớp đất và cây khoảng 55%, 2% hệ số an toàn. Chiều cao thành bể lựa chọn là 500mm và chiều dài bể là 1500mm. Áp dụng các công thức tương tự ở bể 1 có thể tính được tổng thể tích và kích thước thiết kế của bể 2 như sau: Thể tích hoạt động bể 2(Vhđ2): 𝑉ℎđ1= 𝑄x𝑡 = 50 24 x 1000 x 2 x 24 = 0,1 m3 Tổng thể tích cần thiết kế bể 2 = 0,175 m3 Diện tích bề mặt (Sbề mặt) bể xử lý 2:
𝑆𝐵ề 𝑚ặ𝑡 =0,175
0,5 = 0,35 m2
Chiều rộng của bể 2:
Chiều rộng bể= 0,421,5= 0,23 m
Vậy bể 2 có kích thước là: L2 x W2 x H2 = 1500mm x 500mm x 230mm
Hình 2.20. Thiết kế hệ thống dịng chảy mặt và dòng chảy ngầm
Thời gian lấy mẫu:
Mẫu nước đầu vào và đầu ra của mỗi một modul được lấy định kỳ sau 1, 3, 5, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25 và 30 ngày thí nghiệm. Mẫu vật liệu và thực vật được lấy trước khi tiến hành thí nghiệm và sau khi hồn thành thí nghiệm.