NGHIÊN CứU Xử Lý NƯớC THảI TậP TRUNG LàNG NGHề TRIềU KHúC BằNG CÔNG NGHệ WETLANDS ĐốI VớI DòNG CHảY ĐứNG Trịnh Xuân Báu Bộ môn Kỹ thuật Môi trường Viện Khoa học vμ Môi trường Giao thông
Trang 1NGHIÊN CứU Xử Lý NƯớC THảI TậP TRUNG LàNG NGHề TRIềU KHúC BằNG CÔNG NGHệ WETLANDS ĐốI VớI DòNG CHảY ĐứNG
Trịnh Xuân Báu
Bộ môn Kỹ thuật Môi trường Viện Khoa học vμ Môi trường Giao thông
Tóm tắt: Nghiên cứu xử lý nước thải tập trung lμng nghề Triều Khúc bằng công nghệ
wetlands đối với dòng chảy đứng đã cho những kết quả khả thi Hiệu quả xử lý COD đạt 85,3%, BOD5 đạt 83,2% vμ NH4-N đạt 53% Kết quả nμy mở ra một hướng áp dụng công nghệ thân môi trường trong xử lý nước thải lμng nghề tập trung của nước ta…
Summary: Research on Trieukhuc traditional village’s centralized wastewater treatment
by vertical flow constructed wetland technology gave some feasible results Removal efficiency
of COD, BOD5 and N-NH4 were achieved 85,3%, 83,2% and 53% These results direct a way that applies environment-friendly technology in treating centralized wastewater of traditional villages in Vietnam
I ĐặT VấN Đề
Quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước kết hợp với nhu cầu sử dụng nước trong sinh hoạt của con người ngày một tăng, làm phát sinh ra một lượng nước thải lớn Nước thải sinh hoạt tại ở các khu vực dân cư đô thị, nông thôn và các làng nghề phần lớn chưa được xử lý hoặc
xử lý chưa đúng quy cách, chưa đạt yêu cầu xả thải ra môi trường Do vậy đã gây ô nhiễm môi trường nước, làm lây lan bệnh tật và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng
CT 2
Tại các làng nghề, ô nhiễm môi trường nước đã và đang là một vấn đề bức xúc Theo kết quả phân tích của Viện khoa học và công nghệ môi trường (Đại học Bách khoa Hà Nội) thì 100% mẫu nước thải ở các làng nghề đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép Hầu hết các hộ nghề chưa có hệ thống xử lý nước thải sản xuất, các làm nghề chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung nên mức độ ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng
Wetland là công nghệ xử lý nước thải bằng việc áp dụng các điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường trong quá trình xử lý Công nghệ này đạt hiệu quả xử lý cao, chi phí thấp và ổn
định,… Tại Việt Nam, công nghệ này còn mới mẻ và ít được biết đến Tuy nhiên, đây là công nghệ rất phù hợp với điều kiện kinh tế - tự nhiên tại nước ta
Hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ wetland bao gồm một bãi lọc trồng cây (constructed wetland) Có hai loại bãi lọc thường được áp dụng là bãi lọc trồng cây ngập nước
và bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm với dòng chảy ngang hoặc chảy đứng
Trong các loại bãi lọc trồng cây nêu trên, bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng có nhiều
ưu điểm như hiệu quả xử lý cao (đặc biệt là các chất dinh dưỡng trong nước), dễ phân bố vật liệu lọc, loại bỏ được các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải, tốn ít diện tích cho hệ thống xử lý… Nhược điểm của phương pháp này chỉ là phải tạo ra sự chênh lệch về gradient dòng chảy
Trang 2Chính vì vậy, bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng được lựa chọn để nghiên cứu thử nghiệm xử lý
nước thải tập trung làng nghề Triều Khúc, Hà Nội
II HIệN TRạNG NƯớC THảI TậP TRUNG LμNG NGHề TRIềU KHúC
Làng nghề Triều Khúc (xã Tân Triều, quận Thanh Trì, Hà Nội) là một trong những làng
nghề có nhiều nghề thủ công nhất hiện nay ở Hà Nội Các nghề chính của làng như làm chỉ may
vá, tái chế nhựa, nhuộm vải, làm chổi lông gà, làm cầu lông, làm chỉ vắt sổ, may máy, nhặt rác,
thu mua phế liệu, dệt vải, tái chế đồ phế liệu sắt, đồng, Do đó, tính chất nước thải tập trung
của làng nghề tương đối phức tạp
Tại các mương, rãnh thoát nước hoặc lưu vực chứa nước, mức độ ô nhiễm rất nặng nề, màu
nước đều chuyển sang đen kịt Hầu hết nguồn nước đều là nơi xả thải của các thùng nước rửa
phế thải Trước đây, khi còn ao hồ thì người ta mang ra đó để rửa, bây giờ, khi các lưu vực nước
bị ô nhiễm hoặc cạn khô thì người ta sử dụng nước giếng khoan hoặc nước máy để rửa trực tiếp
các loại phế thải Sau đó, nước thải ấy lại được đổ xuống các cống rãnh thoát nước ngay cạnh
nhà và đổ vào các lưu vực nước chung của làng Kết quả phân tích chất lượng nguồn nước thải
tập trung cho thấy các chỉ tiêu COD, BOD5, NH4-N đều vượt quá TCCP nhiều lần (bảng 1)
Bảng 1 Chất lượng nước thải tập trung lμng nghề Triều Khúc (Khu vực ao lμng)
CT 2
Nước thải trong tái chế nhựa là nguồn nước gây ô nhiễm nhất của làng nghề Nhựa thải
được đưa vào máy rửa, rồi nghiền nên toàn bộ nước thải nguyên liệu bẩn và độc hại xả thẳng
xuống hệ thống cống thoát nước công cộng và đi vào hệ thống ao, hồ chứa nước thải tập trung
Ước tính lượng nước thải do quá trình xay nhựa của làng nghề là 3.900 ữ 4.000 m3 nước/ngày
III PHƯƠNG PHáP Xử Lý
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành xây dựng mô hình thí nghiệm xử lý nước thải tập trung làng
nghề Triều Khúc bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng Mô hình bao gồm ba bể
thí nghiệm (hình 1)
Bể 1 chứa nước thải sơ cấp lấy trực tiếp từ nguồn nước thải tập trung của làng nghề (ao
làng), bể là 1 thùng xốp kích thước 40 x 50 x 40 (cm), trong bể này kết hợp thả bèo cái Bể 2 là
bể tiếp nhận nước thải xử lý sơ cấp từ bể 1, bể bể là 1 thùng xốp kích thước 40 x 50 x 40 (cm),
trong bể gồm có các lớp vật liệu lọc và cỏ lồng vực, tại đây nước thải được xử lý nhờ bãi lọc
trồng cây ngập nước với dòng chảy thẳng đứng Bể 3 là bể tiếp nhận nước thải sau khi đã qua
xử lý ở bể 2, bể là 1 thùng xốp kích thước 40 x 50 x 40 (cm), tại đây nước sẽ được tiếp tục lắng
Trang 3theo thời gian lưu của nước trong bể
Hình 1 Sơ đồ mô hình hệ thống xử lý
bèo cái
Mặt bằng mái lọc
Nước sau xử lý
bể 3
bể 2
bể 1
Vật liệu lọc trong bể 2 được lựa chọn bao gồm đá, đá dăm và cát Thực vật lựa chọn trong thí nghiệm là Bèo cái và Cỏ lồng vực Bèo cái (Pistia stratiotes L.) là một loại cây nhỏ sống nổi trên mặt nước, không thấy thân, lá mọc thành hoa thị quanh gốc, hoa nhỏ, màu nâu trắng nhạt (hình 2) Đây là loài thực vật thích nghi cao với môi trường, sức sống mạnh mẽ, có bộ rễ dài và phát triển mạnh Do nước thải tập trung làng nghề Triều Khúc bắt nguồn từ nhiều loại hình sản xuất nên lựa chọn bèo cái trong thí nghiệm này vì rễ bèo có khả năng hấp thụ kim loại nặng, các
cặn bẩn hữu cơ trong nước Cỏ lồng vực (Echinochloa crusgalli) là loại cây có hình dạng giống
cây lúa, đây là loại cây có bộ rễ chùm lớn, khá phổ biến và phân bố rộng khắp trong cả nước (hình 3) Do loài thực vật này có khả năng sinh trưởng mạnh mẽ, nên sử dụng dễ dàng trong việc trồng trong điều kiện nước ô nhiễm và tham gia vào quá trình hấp thụ các chất hữu cơ trong nước thải
CT 2
Hình 2 Bèo cái trong thí nghiệm Hình 3 Cỏ lồng vực trong thí nghiệm
Trang 4Quá trình xử lý (chế độ vận hành thí nghiệm) gồm 3 bước và được mô tả như sau:
* Bước 1: Nước sau khi lấy về được đổ vào bể 1 để lắng sau 5 ngày Mục đích của công
việc này là để làm lắng các cặn lơ lửng trong nước và nhờ bèo cái có khả năng hấp thụ một số
kim loại nặng và các chất lơ lửng trong nước
* Bước 2: Nước thải chủ yếu được xử lý ở bể 2 Nước sẽ được hệ thống rễ cây hấp thụ các
chất hữu cơ, kim loại, khoáng có trong nước Nước được chảy theo phương thẳng đứng khi đi từ
trên bề mặt bể xuống đáy bể qua các lớp vật liệu lọc sẽ được các vi sinh vật trên bề mặt vật liệu
xử lý thông qua việc phân huỷ và hấp thụ các chất thải đồng thời nước thải sẽ được lọc qua các
lớp cát, đá
* Bước 3: Nước được xử lý ở bể hai sẽ được tháo xuống bể ba một cách liên tục Nước được
lưu ở đây trước khi xả thải ra môi trường
Quá trình lấy mẫu và phân tích mẫu: Mẫu nước thải được lấy trực tiếp từ ao làng (nơi các
nguồn thải đổ về) để tiến hành thí nghiệm Các mẫu nước thải trong quá trình xử lý và sau xử lý
được lấy tại bể 1 và sau bể 3 Các chỉ tiêu phân tích gồm pH, SS, COD, BOD5, NH4-N Phương
pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản và phân tích mẫu được áp dụng theo TCVN
IV KếT QUả NGHIÊN CứU
Kết quả lấy mẫu và phân tích mẫu nước thải trong quá trình làm thí nghiệm được thể hiện
tại bảng 2 dưới đây:
Bảng 2 Chất lượng nước thải vμ khả năng xử lý của hệ thống thí nghiệm
Giá trị
Trước xử lý Xử lý tại bể 1 Nước sau xử lý
TCVN 5942:
1995 (cột B)
CT 2
Từ bảng 2, chúng tôi nhận thấy các chỉ tiêu pH và SS trước và sau xử lý đều nằm trong giới
hạn TCVN 5942: 1995 (cột B) Tuy nhiên, quá trình xử lý cũng cho thấy nồng độ các chất rắn lơ
lửng giảm rất mạnh, từ 55 mg/l trước xử lý xuống còn 26 mg/l tại bể 1 và 5 mg/l sau xử lý Kết
quả này cho thấy, hiệu quả xử lý SS của hệ thống thí nghiệm rất khả thi, hiệu quả xử lý đạt tới
91%
* Hiệu quả xử lý COD: Với nồng độ COD đầu vào là 156 mg/l, vượt quá TCCP gần 4,5 lần
áp dụng thời gian lưu 5 ngày và quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm của bèo cái, tại bể 1 nồng
độ COD giảm xuống còn 62 mg/l Sau khi xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng thẳng đứng
với các lớp vật liệu trong hệ thống, nồng độ COD cuối cùng là 23 mg/l, thấp hơn TCCP và đạt
tiêu chuẩn xả thải Hiệu quả xử lý COD của hệ thống đạt 85,3% Hiệu quả xử lý COD của thí
Trang 5nghiệm được thể hiện tại hình 4
* Hiệu quả xử lý BOD 5: Nồng độ BOD5 đầu vào là 95 mg/l, vượt quá TCCP 3,8 lần Với thời gian lưu và quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm của bèo cái Tại bể 1, nồng độ BOD5 giảm xuống còn 43 mg/l Sau khi xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng thẳng đứng với các lớp vật liệu trong hệ thống, nồng độ BOD5 cuối cùng là 16 mg/l, thấp hơn TCCP và đạt tiêu chuẩn xả thải Hiệu quả xử lý BOD5 của hệ thống đạt 83,2% Hiệu quả xử lý BOD5 của thí nghiệm được thể hiện tại hình 5 Như vậy, cũng như COD, khả năng xử lý BOD5 của hệ thống thí nghiệm là rất khả thi
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Trước xử lý Tại modun 1 Sau xử lý
Thời gian
Nồng độ COD TCVN 5942:1995
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Trước xử lý Tại modun 1 Sau xử lý
Thời gian
Nồng độ BOD5 TCVN 5942:1995
Hình 4 Hiệu quả xử lý COD trong thí nghiệm Hình 5 Hiệu quả xử lý BOD 5 trong thí nghiệm
* Hiệu quả xử lý NH 4 -N: Nồng độ NH4-N đầu vào là 1,81 mg/l Mặc dù vẫn vượt quá TCCP 1,8 lần, nhưng nồng độ NH4-N không quá cao so với các nguồn nước thải làng nghề khác Với thời gian lưu và quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm tại bể 1, nồng độ NH4-N giảm xuống còn 1,63 mg/l Sau khi xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng thẳng đứng với các lớp vật liệu trong
hệ thống, nồng độ NH4-N cuối cùng là 0,85 mg/l, thấp hơn TCCP và đạt tiêu chuẩn xả thải Hiệu quả xử lý NH4-N của hệ thống đạt 53% Hiệu quả xử lý NH4-N của thí nghiệm được thể hiện tại hình 5 Như vậy, so với COD và BOD5, khả năng xử lý NH4-N của hệ thống thí nghiệm là kém hơn nhưng vẫn đạt được tính khả thi cao
CT 2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
Trước xử lý Tại modun 1 Sau xử lý
Thời gian
Hình 6 Hiệu quả xử lý NH 4 -N trong thí nghiệm
Trang 6V KếT LUậN
- Từ các kết quả phân tích cho thấy nước thải tập trung tại ao của làng nghề Triều Khúc có
một số chỉ tiêu như COD, BOD5, NH4-N cao gấp nhiều lần TCVN 5942-1995
- áp dụng công nghệ Wetland đối với dòng chảy đứng để xử lý nước thải cho thấy, nồng độ
các chỉ tiêu COD, BOD5, NH4-N đã giảm đi rất nhiều so với ban đầu Nước thải ra môi trường
đều đạt TCVN 5942-1995 Hiệu quả xử lý đối với COD đạt 85,3%, đối với BOD5 đạt 83,2% và
NH4-N đạt 53%
- Nghiên cứu áp dụng công nghệ Wetland đối với dòng chảy đứng để xử lý nước thải tập
trung tại ao của làng nghề Triều Khúc bước đầu thu được các kết quả rất khả thi Tuy nhiên, do
thời gian thí nghiệm chưa nhiều, số lượng mẫu phân tích còn ít nên độ tin cậy chưa cao Do vậy,
cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện thêm qui trình công nghệ nhằm áp
dụng vào thực tiễn
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Việt Anh Nghiên cứu xử lý nước thải bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng
(Vertical Flow Constructed Wetland) áp dụng trong điều kiện Việt Nam, Báo cáo khoa học tại Hội nghị Môi
trường toàn quốc, Hà Nội, 2005
[2] Nguyễn Việt Anh Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều
[3] Kỷ yếu Hội thảo khoa học: Bãi lọc trồng cây xử lý nước thải, Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và
khu công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 2006
[4] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình công nghệ xử lý nước thải Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật, 1999
[5] Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Trần Đức Hạ vμ những người khác: Nghiên cứu đề xuất các mô
hình thoát nước và xử lý nước thải phân tán cho các đô thị loại 3, 4, 5 của Việt Nam, Đề tài QLNN về
BVMT Bộ TN&MT - Bộ GD&ĐT, 2002
[6] Donald S Brown et al (2000), Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters,
USEPA-NRMRL, September 2000
[7] P F Cooper, G D Job et al (1996), Reed beds & constructed wetlands, Arc plc., Swidon, SN5 8 YF
[8] Moshiri, G A (ed.) Constructed wetlands for water quality improvement, CRC Press, Boca Raton, FL,
1993
[9] Hammer, D A (ed.) Constructed wetlands for wastewater treatment: municipal, Industrial and
Agricultural, Lewis Publishers, Chelsea, MI, 1989
[10] USDA – USEPA A Handbook of constructed wetlands, a guide to creating wetlands, 1994
[11] USEPA Constructed wetlands treatment of municipal wastewater, Ohio 45268, September, 2000
[12] USEPA Constructed wetlands for wastewater treatment and wildlife habitat, Case study, 832-R9,
