luận văn đất ngập nước

Mô hình thí nghiệm hiệu quả của công nghệ xử lý nước thải bằng mô hình đất ngập nước.

NGƯỜI HƯỚNG DẪN 1: PGS.TS BÙI XUÂN THÀNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN 2: TS HỒ KỲ QUANG MINH

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 5 NĂM 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn

là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng

và chưa được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hà Nhật Lệ

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp là mốc để đánh dấu sự kết thúc của bốn năm học tập trên giảng đường đại học và là bước khởi đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học.Để hoàn thành tốt bài khóa luận không chỉ đòi hỏi sự nổ lực, cố gắng của bản thân mà còn cần đến sự động viên của gia đình, bạn bè và sự tận tình giúp đỡ của các thầy cô, giảng viên hướng dẫn Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô, anh chị, bạn

bè đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô Khoa - Khoa Học Môi Trường – Trường Đại Học Sài Gòn.Thầy cô là Người đã truyền đạt những kiến thức quý báu tạo hành trang vững chắc để em bước vào cuộc đời

Em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Bùi Xuân Thành cùng Tiến Sĩ Hồ Kỳ Quang Minh là giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, anh chị trong phòng thí nghiệm Trường Đại học Sài Gòn và Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh; cùng các anh chị trong nhóm đề tài đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận

Cuối cùng em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và những người thân luôn động viên, khích lệ và là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Thị Hà Nhật Lệ

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Khảo sát, đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của 4 loại thực vật thông qua hiệu quả xử lý COD, TN, TP, SS, pH Từ đó, chọn ra loại thực vật có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt tốt nhất với điều kiện vận hành của mô hình

Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải của thực vật đã chọn ứng với tải trọng thủy lực (HLR) là 301 ± 7 m3/ha.ngày Kết quả thực nghiệm với hệ thống WR dạng mái bằng dòng chảy ngầm hướng ngang (HSF) đạt được như sau:

Ở điều kiện khí hậu của TPHCM nói riêng và Việt Nam nói chung, mô hình WR với các loại thực vật nghiên cứu (Cỏ Gấu, Cỏ Kim, Cỏ Gà, Cỏ Tranh) đều có khả năng xử

lý nước thải sinh hoạt Tuy nhiên khi xét về hiệu quả xử lý thì Cỏ gấu là loại thực vật chiếm ưu thế cao hơn các loại còn lại

Hệ thống WR dạng HSF với thực vật Cỏ gấu có thể xử lý nước thải sinh hoạt ở HLR

301 ± 7 m3/ha.ngày và thời gian lưu nước 16 ± 2 giờ Hiệu quả xử lý một số chỉ tiêu đối với Cỏ Gấu như COD là 89,41 ± 4,16% hay 24,32 ± 3,8 kgCOD/ha.ngày; TP là 83,99 ± 7,26% hay 0,61 ± 0,32 kgTP/ha.ngày; TN là 90,80 ± 4,34% hay 7,34 ± 1,52 kgTN/ha.ngày SS là 94,57 ± 2,35% hay 26,18 ± 8,82 kgSS/ha.ngày Chất lượng nước sau xử lý đạt mức cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT (cột B) về nước thải sinh hoạt

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.3.1 Đối tượng 2

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 THỜI GIAN THỰC HIỆN 3

1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 4

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 4

2.1.1Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 4

2.1.2 Thành phần và đặt tính của nước thải sinh hoạt 4

2.1.3 Tác hại đến môi trường 5

2.2 HIỆN TRẠNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 5

2.3 TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 6

2.4 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO 8

2.4.1 Đất ngập nước tự nhiên 8

2.4.2 Đất ngập nước kiến tạo 8

2.4.3 Cơ chế chuyển hóa và khử chất bẩn của đất ngập nước kiến tạo 9

2.4.5 Các điều kiện vận hành khu đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm 13

2.4.6 Một số nghiên cứu ứng dụng đất ngập nước kiến tạo trong xử lý nước thải trong và ngoài nước 15

2.5 TỔNG QUAN VỀ MÁI NHÀ XANH 17

2.5.1 Giới thiệu 17

2.5.2 Cấu trúc và phân loại mái nhà xanh 18

2.5.3 Tải trọng của GR 19

2.5.4 Thực vật của GR 19

2.5.5 Ưu điểm của mái nhà xanh 20

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21

3.2 MÔ HÌNH, THỰC VẬT VÀ NƯỚC THẢI THÍ NGHIỆM 22

3.2.1 Mô hình thí nghiệm 22

3.2.2 Vật liệu nghiên cứu 26

3.2.2.1 Nước thải thí nghiệm 26

3.2.2.2 Thực vật thí nghiệm 27

3.3 ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH MÔ HÌNH 31

3.4 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH 31

3.4.1 Vị trí và tần suất lấy mẫu 31

3.4.2 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước 33

3.4.3 Phương pháp thống kê số liệu 34

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

4.1 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA CÁC LOẠI THỰC VẬT TRÊN MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC TRÊN MÁI THEO THỜI GIAN 35

4.1.1 Khả năng xử lý COD của 4 loại thực vật theo thời gian 35

4.1.2 Khả năng xử lý TP của 4 loại thực vật theo thời gian 39

4.1.3 Khả năng xử lý nitơ của 4 loại thực vật theo thời gian 42

4.2.1 So sánh khả năng xử lý COD của 4 loại thực vật 45

4.2.1.1 Nồng độ và hiệu suất xử lý COD của 4 loại thực vật 45

4.2.1.2 Tốc độ xử lý COD của 4 loại thực vật 45

4.2.2 So sánh khả năng xử lý TP của 4 loại thực vật 46

4.2.2.1 Nồng độ và hiệu suất xử lý của 4 loại thực vật 46

4.2.2.2 Tốc độ xử lý TP của 4 loại thực vật 47

4.2.3 So sánh hiệu suất và tốc độ xử lý TN của 4 loại thực vật 48

4.2.3.1 Nồng độ và hiệu suất xử lý TN của 4 loại thực vật 48

4.2.3.2 Tốc độ xử lý TN của 4 loại thực vật 49

4.1.5 Giá trị pH 49

4.1.2 Khả năng xử lý SS 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

KẾT LUẬN 53

KIẾN NGHỊ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC 57

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.3 Khối lượng các lớp vật liệu trong mô hình thí nghiệm 26 Bảng 3.4 Thành phần và tính chất của nước thải đầu vào 26

Bảng 3.8 Các Phuong pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước 33 Bảng 4.1 Tóm tắc khả năng xử lý nước thải của 4 loại thực vật 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương

ngang

8

Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng 9 Hình 2.5 Cấu trúc của mái nhà xanh dạng đất ngập nước 15 Hình 3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu trên 4 loại thực vật có HLR=301 ± 7

m3/ha.ngày, OLR=30 ± 9 kgCOD/ha.ngày

18

Hình 4.1 Nồng độ và hiệu suất xử lý COD của cỏ Gấu 32 Hình 4.2 Nồng độ và hiệu suất xử lý COD của cỏ Kim 33 Hình 4.3 Nồng độ và hiệu suất xử lý COD của cỏ Gà 34 Hình 4.4 Nồng độ và hiệu suất xử lý COD của cỏ Tranh 36 Hình 4.5 Nồng độ và hiệu suất xử lý TP của cỏ Gấu 36 Hình 4.6 Nồng độ và hiệu suất xử lý TP của cỏ Kim 37 Hình 4.7 Nồng độ và hiệu suất xử lý TP của cỏ Gà 37 Hình 4.8 Nồng độ và hiệu suất xử lý TP của cỏ Tranh 38 Hình 4.9 Nồng độ và hiệu suất xử lý TN của cỏ Gấu 39 Hình 4.10 Nồng độ và hiệu suất xử lý TN của cỏ Kim 40 Hình 4.11 Nồng độ và hiệu suất xử lý TN của cỏ Gà 40 Hình 4.12 Nồng độ và hiệu suất xử lý SS của 4 loại thực vật 41 Hình 4.13 Nồng độ và hiệu suất xử lý COD của 4 loại thực vật 42

Hình 4.15 Nồng độ và hiệu suất xử lý TP của 4 loại thực vật 44

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đưa nền kinh tế tăng trưởng, phát triển bền vững và nâng cao cuộc sống của người dân Đi đôi với sự phát triển kinh tế là các gánh nặng về môi trường mà nước ta đang phải đối mặt Trong đó, tốc độ đô thị hóa càng nhanh, dân số ở các đô thị ngày càng tăng làm cho vấn đề về nước thải sinh hoạt trong các đô thị trở thành một vấn đề nan giải cho các cấp quản lý nhà nước

Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2010 của Bộ TN&MT, chỉ có 10% nước thải sinh hoạt được xử lý, phần còn lại thải trực tiếp ra kênh rạch , sông ngòi gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường nước, ảnh hưởng đến đời sống con người Trong khi đó,

hệ thống thoát nước ở nước ta hầu như đãcũ và quá tải, mà việc đầu tư mới hay cải tạo

hệ thông đòi hỏi chi phí khá cao, nhà nước đã và đang đầu tư rất nhiều chi phí cho việc

xử lý nước thải song vẫn chưa giải quyết triệt để, vì vậy mà lượng ô nhiễm lại ngày càng gia tăng

Yêu cầu cấp thiết hiện tại ngoài việc xử lý nước thải sinh hoạt phát sinh còn phải giảm thiểu được các tác động của biến đổi khí hậu, bổ sung nguồn nước ngầm, tái sinh nguồn nước và phù hợp với các yếu tố kinh tế xã hội và điều kiện tự nhiên của nước ta

Thuật ngữ “Mái nhà xanh”là mái nhà được tận dụng để trồng những loại thực vật

mang tính thẩm mỹ và thân thiện với môi trường Tuy nhiên nhiều quốc gia trên thế giới đã bắt đầu quan tâm đến mái nhà xanh bởi ngoài khả năng xử lý nước thải [1], nó còn có thể giảm rủi ro lũ lụt ở các đô thị, tiết kiệm năng lượng, tăng giá trị đa dạng sinh học [2], tăng mảng xanh đô thị [3] và giảm phát thải khí hiệu ứng nhà kính [4] Hơn nữa

nó có cấu trúc đơn giản, thực vật được sử dụng có chiều cao tương đối thấp, có khả năng phủ mái tốt và chịu được sự thay đổi của thời tiết

“Đất ngập nước kiến tạo” được biết đến trên thế giới như một giải pháp công nghệ

xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học đồng thời tạo giá trị kinh tế[5]

Đề tài“ Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống đất ngập nước trên mái”, đây là hệ thống có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt làm sạch nước

thải tại chỗ cho các hộ gia đình hay các cụm dân cư, vừa đơn giản, chi phí xây dựng và vận hành thấp, giảm thiểu ngập lụt, góp phần thanh lọc không khí là một hướng giải quyết hợp lý và khả thi vừa có một khu vườn trên mái nhà không những đẹp mà còn có thể làm cho thành phố của chúng ta ngày càng thân thiện với môi trường hơn

 Chọn ra loại thực vật có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt tốt nhất trong 4 loại thực vật

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng

 Nước thải sinh hoạt: Nước thải được lấy tại hố ga nằm giữa căn tin C6 và Xưởng cơ khí thuộc khuôn viên Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh

 Mô hình đất ngập nước trên mái có dòng chảy ngầm theo phương ngang

 4 loại thực vật: cỏ Gấu (Cyperus Rotundus), cỏ Kim (Zoysia Tenuifolia), cỏ Gà (Cynodon Dactylon), cỏ Tranh (Imperata cylindrical)

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Thực nghiệm được tiến hành trên 4 mô hình thực nghiệm đặt tại bãi đất trống cạnh căn tin C6 và xưởng cơ khí thuộc khuôn viên Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh

1.4 THỜI GIAN THỰC HIỆN

 Thời gian bắt đầu: tháng 12 năm 2013

 Thời gian kết thúc: tháng 5 năm 2014

1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề xuất loại thực vật có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt tốt nhất với điều kiện vận hành của mô hình đất ngập nước dạng mái bằng dòng chảy ngầm phương ngang

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Hệ thống đất ngập nước trên mái là hệ thống vừa có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt vừa tạo mảng xanh cho đô thị.Có thể xem đây là một phương thức xử lý – hài hòa giữa lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường, mang tính kinh tế cao và phù hợp với điều kiện nước ta

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT [6]

2.1.1Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nguồn nước thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân …Chúng thường được thải

ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cấp nước của nhà máy hay các trạm cấp nước hiện có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt ở trung tâm đô thị thường thoát nước bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các kênh rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

2.1.2 Thành phần và đặt tính của nước thải sinh hoạt

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải nhiễm bẫn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có

cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh nguy hiểm khác Chất hữu cơ chứa trong chất thải bao gồm các hợp chất Protein (40-50%); Hydrocacbon (40-50%) Nồng độ chất hữu cơ trong chất thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Ở

những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích hợp là một trong những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng

2.1.3 Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra

Nhu cầu ôxi sinh học và nhu cầu ôxi hóa học (COD và BOD): Sự khoáng hóa, ổn

định chất hữu cơ tiêu thụ một lương lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4

…làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

Chất rắn lơ lửng (SS): Lắng động ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống

của thủy sinh vật nước

Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ

độc thức ăn, vàng da …

Ammonia (NH 3 ) và Phospho (P): Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu

nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra)

qua, tình trạng ô nhiễm vẫn có chiều hướng gia tăng, thậm chí có nơi xảy ra với mức

độ nghiệm trọng, ảnh hưởng đến phát triển kinh tế và sức khỏe con người

Kết quả quan trắc cuối năm 2012 của Tổng cục Môi trường ở khu vực sông Sài Gòn, sông Đồng Nai, sông Nhà è và hệ thống các kênh rạch nội, ngoại thành cho thấy:

 Hàm lượng oxy hòa tan (DO) tại tất cả các điểm quan trắc đều xấp xỉ hoặc thấp hơn so với QC N 08:2008, cột 1 Đặc biệt, tại các điểm quan trắc ở kênh rạch nội và ngoại ô đều khá thấp

 Hàm lượng SS tại các điểm quan trắc thay đổi nhiều, chỉ có khoảng 50% các điểm quan trắc đạt QC N 08:2008, cột 1 Các điểm còn lại đều có hàm lượng SS vượt QC N 08:2008, cột 1 từ 1,2 – 7,0 lần Hàm lượng N-NH3 tại một số điểm quan trắc thuộc kênh rạch nội và ngoại ô thành phố vượt QC N 08:2008, cột 1, cao gấp 3,5 – 4,5 lần

 Hàm lượng BOD5 tại hầu hết các điểm quan trắc đều đạt QC N 08:2008, cột A1, 25% còn lại có giá trị BOD5 vượt TCCP từ 1,3 – 1,8 lần Hầu hết hàm lượng COD cũng đều đạt QC N 08:2008, cột 1, một số nơi đạt quy chuẩn cột 1 như: Cầu Tan Thuận, Sông Đồng Nai (phà Cát Lái và bến đò Hãng Da) Riêng đối với Trạm bơm Hóa An, trạm bơm Hòa Phú đều có giá trị BOD5 và COD ở mức thấp, đạt và xấp xỉ giá trị cột 1 của QCVN 08:2008

 nhiễm vi sinh (Coliforms) khá cao tại các điểm quan trắc ở TP.HCM và ngay

cả ở các điểm quan trắc trên các sông lớn (Sài Gòn, Đồng Nai, Nhà è) thể hiện r ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đô thị Hàm lượng Coliforms hầu hết đều vượt QC N 08: 2008, cột 1 từ 1,3 – 24,9 lần, cao nhất là ở khu vực Cầu Phú Mỹ [4]

2.3 TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH[8]

Trên địa bàn TP.HCM có các nhà máy xử lý nước thải:

 Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng Hòa

Đây là trạm xử lý nước thải áp dụng công nghệ hồ sục khí và ổn định chất thải cho Kênh Nước Đen – TP.HCM Đây là dự án thí điểm được xây dựng trên cơ sở hợp tác giữa 2 chính phủ Việt Nam và ương Quốc Bỉ

Trạm tiếp nhận 60 – 80% lưu lượng nước thải của Kênh Đen, trên một lưu vực rộng khoảng 785 ha bao gồm nước thải sinh hoạt cảu 120.000 người và nước thải sản xuất không được xử lý nằm trong khu vực

Tổng diện tích: 35,4ha Công suất thiết kế là 30.000 m3/ngày đêm nhưng hiện nay đang hoạt động với công suất 26.000 m3/ngày đêm.Lượng bùn ở hồ lắng được hút một năm một lần (bùn dâng 30 cm mỗi năm)

 Nhà máy xử lý nước thải Tây Sài Gòn

Công suất xử lý 150.000 m3/ngày cho lưu vực Tham Lương - Bến Cát - Rạch Nước Lên, sẽ được xây dựng trên diện tích 11 héc ta ở quận Bình Tân với tổng vốn xây dựng nhà máy ước khoảng 80 triệu đô la Mỹ

Theo kế hoạch, nhà máy sẽ vận hành vào năm 2015, xử lý nước thải cho các hộ dân lưu vực Tham Lương- ến Cát-Rạch Nước lên quận 12, Tân Phú, ình Tân

Theo quy hoạch, lưu vực Tham Lương- ến Cát-Rạch Nước Lên sẽ có 3 nhà máy xử

lý nước thải gồm nhà máy xử lý nước thải Tây Sài Gòn (150.000 m3

/ngày), nhà máy Tham Lương- ến Cát (250.000 m3/ngày) và nhà máy Bình Tân (180.000 m3/ngày)

 Nhà máy xử lý nước thải Tham Lương – Bến Cát

Địa chỉ: phường n Phú Đông, Quận 12, TP.Hồ Chí Minh

Quy mô dự án:

 Công suất: 250.000 m3/ng.đ

 Thời gian thực hiện dự án: từ năm 2008 đến năm 2015

 Nhà máy xử lý nước Bình Tân: công suất (180.000 m3

Đất ngập nước được xem là những quả thận của sinh cảnh do chúng thực hiện các chu trình thủy văn và hóa học, là những nơi thu nhận ở hạ nguồn các chất thải có nguồn gốc tự nhiên và nhân sinh Chúng làm sạch nước ô nhiễm, ngăn ngừa ngập lụt, bảo vệ bờ biển và tái nạp tầng chứa nước ngầm, cung cấp nơi cư trú cho nhiều loài động thực vật hoang dã, đất ngập nước còn là vùng đất giàu tính đa dạng sinh học, có nhiều tiềm năng nông lâm ngư nghiệp nhưng rất nhạy cảm về mặt môi trường sinh thái

Có khả năng xử lý chất thải qua quá trình tự làm sạch bằng các tác động lý hóa và sinh học phức tạp [10]

2.4.2 Đất ngập nước kiến tạo

Đất ngập nước kiến tạo (Constructed wetland) được thiết kế để cải thiện chất lượng nước, sử dụng các quá trình diễn ra tương tự như trong các đất ngâp tự nhiên nhưng có tính linh hoạt, đất ngập nước được sử dụng trên thế giới để xử lý chất lượng nước khác nhau.[11]

Đất ngập nước kiến tạo là giải pháp tốt dành cho xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp ở các nước kém phát triển với khí hậu nhiệt đới và ấm áp, lợi ích của công nghệ

này là tận dụng các quy trình tự nhiên, tính ổn định và hiệu quả kinh tế cao Việc xả nước thải chưa qua xử lý từ căn hộ và khu công nghiệp là một mối đe dọa đến tự nhiên

và con người ở các khu vực phát triển và gây phú dưỡng hoa nguồn nước mặt, lan truyền các bệnh

Đất ngập nước kiến tạo cho xử lý nước thải cải tiến một cách có hiệu quả, chi phí thấp và tương đối ổn định so với các công nghệ xử lý nước thải truyền thống.Việc loại

bỏ các chất bẩn trong các hệ thống này nhờ vào sự kết hợp các quá trình vật lý, hóa học

và sinh học, kết hợp với thực vật, các trầm tích và cộng cồng vi sinh vật của chúng Một mô hình đất ngập nước kiến tạo thích hợp sẽ cho hiệu quả đầu ra với BOD <30 mg/l, TSS < 25 mg/l và tổng Fecal coliform < 1000 CFU / 100 ml [12]

2.4.3 Cơ chế chuyển hóa và khử chất bẩn của đất ngập nước kiến tạo

 Đất ngập nước kiến tạo có dòng chảy bề mặt (FWS)

Cấu tạo

Hình 2.1: Cấu tạo hệ thống FWS []

Cấu tạo của một mô hình đất ngập nước kiến tạo có dòng chảy bề mặt điển hình thường có một hoặc nhiều bể cạn chứa lớp vật liệu nền để rễ cây có thể bám trụ, phát triển dày 20-30 cm và chiều sâu lớp nước 20- 40 cm, thực vật nổi dày đặc thường bao

phủ hơn 50% diện tích bề mặt [13] Mực nước vận hành phổ biến nhất là 0,3 m Dưới đáy được thiết kế lớp chống thấm nhằm hạn chế sự rò rỉ, thất thoát nước dòng nước thải sẽ được cho chảy ngang qua lớp vật liệu lọc FWS thường có dạng kênh dài và hẹp, vận tốc dòng chảy chậm, thân cây trồng nhô lên trên bãi lọc.Đất ngập nước có dòng chảy bề mặt có khả năng triển khai mở rộng kích thước từ thất hơn 1 ha cho đến lớn hơn 1000 ha Loại thực vật trồng có ba dạng: sống trôi nổi, có thân nhô lên trên mặt, sống chìm

Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm trong FWS:

Hình 2.2: Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm trong FWS [14]

FWS có hiệu quả trong việc loại chất hữu cơ thông qua quá trình phân hủy sinh học

và lắng của các chất keo, chất rắn lơ lửng được loại bỏ thông qua cơ chế lắng và lọc xuyên qua lớp thực vật dày đặc.Nitơ bị loại bỏ chủ yếu bởi quá trình nitrat hóa trong nước tiếp đó là quá trình khử nitrat trong lớp vật liệu và sự bốc hơi của ammonia ở điều kiện pH cao gây ra bởi quá trình quang hợp của tảo.Sự lưu giữ lại photpho thường thấp và nước bị giới hạn tiếp xúc với lớp vật liệu hấp thụhoặc kết tủa photpho, sự hấp thụ của thực vật chỉ tạm thời vì các dưỡng chất sẽ được đưa vào nước sau khi thực vật phân hủy [15]

Đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm (SF)

Cấu tạo:

Cấu tạo của SF cơ bản giống các thành phần thương tự như FWS nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc, lớp lọc nơi thực vật phát triển đó thường có đất, cát, sỏi và đá được xếp the thứ tự từ trên xuống, giữ cho lớp lọc có độ xốp, kích thước sỏi hay đá được sử dụng phổ biến khoảng 10-20 mm [15] Bề dày lớp vật liệu dao động

từ 0.6 – 1 m Theo dòng chảy có thể phân thành 2 dạng: phương ngang (HSF) và phương thẳng đứng (VSF) từ dưới lên hay từ trên xuống

Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang [16]

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng [16]

Các thành phần hữu cơ bị phân hủy chủ yếu bởi vi sinh dưới điều kiện thiếu khí/ kị khí nồng độ oxy hòa tan trong lớp lọc bị giới hạn Chất rắn lơ lửng được giữ lại do quá trình lọc, lắng và thường đạt hiệu quả rất cao Cơ chế chính loại bỏ Nitơ trong HSF là quá trình khử Nitrat, việc loại bỏ ammonia bị hạn chế do hệ thống thường xuyên bị ngập nước nên thiếu oxy, Photpho bị loại bỏ chủ yếu bởi phản ứng trao đổi, photphat thay thế nước hoặc gốc Hydroxyl từ bề mặt của các oxit sắt, nhôm Nếu không sử dụng các loại vật liệu đặc biệt thì việc loại bỏ photpho thường diễn ra thấp trong HSF [17] Vai trò chính của thực vật trong HFS là cung cấp cơ chất (rễ và thân) để vi khuẩn bám dính, thoát oxy, hấp thu dưỡng chất và cách ly mặt đáy ở các vùng lạnh và ôn đới VSF không phổ biến nhanh chóng như HSF bởi vì nhu cầu về bảo trì và vận hành của nó cao hơn do cần bơm nước thải gián đoạn trên bề mặt, Oxy từ không khí khuếch tán vào lớp vật liệu tạo điều kiện thích hợp cho quá trình nitrat hóa, mặt khác, VSF không cung cấp cho quá trình khử nitrat SF cũng rất hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ và SS iệc loại bỏ photpho thấp nếu không sử dụng loại vật liệu có khả năng hấp thụ cao [15]

2.4.4 Ưu nhược điểm của đất ngập nước kiến tạo

Ưu điểm

 Không cần bổ sung hóa chất trong quá trình vận hành

 Xử lý nước thải tập trung, tiết kiệm chi phí đầu tư vào hệ thống thoát nước

 Chi phí năng lượng và bão dưỡng thấp

 Không ồn, không mùi, ít sản sinh ra bùn

 Chịu được sự dao động lưu lượng nước và nồng độ chất ô nhiễm

 Giảm nước mưa chảy tràn

 Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đich (sản xuất khí sinh học, làm phân xanh, làm thực phẩm cho gia súc)

 Cải thiện mĩ quan không gian ở, cung cấp cơ hội giải trí và du lịch

và ngược lại Do đó, tải trọng thủy lực quá lớn thì ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống Đây là một thông số rất quan trọng và tiện lợi để so sánh các khu đất ngập nước với nhau.Tải trọng thủy lực thường sử dụng cho đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm nằm trong khoảng 150 ÷ 500 m3/ha.ngày [18]

Tải trọng thủy lực cho HSF dao động từ 73 ÷ 3,709 m3/ha.ngày [15]

 Tải trọng hữu cơ

Sự điều chỉnh tải trọng hữu cơ vào đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm nhằm hai mục đích: chuẩn bị chất hữu cơ cho vi khuẩn tiêu thụ và điều chỉnh lượng chất hữu cơ đưa vào nhằm ngăn ngừa sự thiếu oxy, do các cây trồng không kịp đưa oxy từ khí quyển vào trong vùng rễ cây của hệ thống

Nếu lượng chất hữu cơ đưa vào quá nhiều, đặc biệt là không có sự phân phối sẽ làm cây chết và có mùi, đồng thời ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống.Đối với đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm thì tải lượng nạp BOD5 tối đa là 133 kg/ha.ngày Tuy nhiên, người ta khuyên dùng chỉ nên điều chỉnh tải lượng nạp BOD5 tối đa là 110 kg/ha.ngày và trung bình là 65 kg/ha.ngày [18]

 Thời gian lưu nước

Thời gian lưu nước có quan hệ với các yếu tố như: độ dốc, chiều sâu mực nước, hình dạng, loại cây trồng, loại vật liệu lọc của hệ thống Điều khiển lưu lượng nạp nước là điều khiển yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lưu nước trong hệ thống

Thời gian lưu nước của đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm thường nằm trong khoảng 4 ÷ 15 ngày.Nếu thời gian lưu nước quá thấp thì nước thải đi qua hệ thống nhanh khiến hiệu quả xử lý giảm, trong khi thời gian lưu nước quá lâu sẽ dẫn đến tình trạng ứ đọng tạo điều kiện cho quá trình kỵ khí hoạt động

 Quản lý kỹ thuật

Khi bắt đầu đưa đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm vào hoạt động cần thiết phải kiểm tra các thông số về mực nước ngầm, độ thấm nước của đất.Trong giai đoạn này lưu lượng nạp nước thường nhỏ, khoảng 30÷40% lưu lương nạp nước yêu cầu, sau đó

sẽ tăng dần cho đến khi cây trồng phát triển [19]

Khi đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm hoạt động ổn định thì ta phải thường xuyên theo dõi lưu lượng nạp nước, tải lượng nạp BOD5, hiệu quả xử lý của hệ thống,…Ngoài ra phải kiểm tra, bảo quản hệ thống phân phối nước đầu vào, hệ thống

thu gom đầu ra và có biện pháp giải quyết kịp thời cho trường hợp ngập cục bộ trong

hệ thống đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm

2.4.6 Một số nghiên cứu ứng dụng đất ngập nước kiến tạo trong xử lý nước thải trong và ngoài nước

 Ngoài nước

 Nghiên cứu xử lý bùn bể phốt bằng bãi lọc ngầm trồng cây

Viện Công nghệ Châu Á (AIT), Thái Lan, kết hợp với viện KH&CN Môi Trường liên bang Thụy Sỹ SANDEC, E W G đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm xử lý phân bùn bể phốt lấy từBangkok bằng hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng với cỏ nến (Typha) tại AIT liên tục từ năm 1997 tới nay Tải trọng TS bằng

250 kg/m2.năm được coi là tải trọng tối ưu để xử lý phân bùn.Cần ngăn cản sự héo rũ của cỏ nến vào mùa khô bằng cách tưới nước bãi lọc bằng nước sau xử lý 65% nước từ phân bùn thu qua hệ thống thu nước và 35% bay hơi ãi lọc được vận hành gần 4 năm, không phải sửa chữa hệ thống thấm.Chất rắn tích lũy chứa hàm lượng trứng giun thấp, đáp ứng tiêu chuẩn tái sử dụng trong nông nghiệp đối với bùn cặn.So sánh với sân phơi bùn truyền thống, bãi lọc ngầm trồng cây cho phép thời gian lưu trữ bùn khô lớn hơn nhiều (5 – 6 năm) Ưu điểm của phương pháp xử lý phân bùn bằng bãi lọc trồng cây là bộ rễ tạo ra cấu trúc xốp, với hệ thống mao mạch nhỏ li ti trong bãi lọc, giúp cho quá trình khử nước của hệ thốn được duy trì trong nhiều năm mà không bị tắc

 Nghiên cứu về loại bỏ vi sinh vật trong nước thải

Ở Đức, một chương trình nghiên cứu về mặt vi sinh vật – sự tồn tại và chết của các mầm bệnh trong nước thải được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu Hagendorf Ulrich, Diehl Klaus và nhóm nghiên cứu trong nhiều năm, trên các mẫu nước lấy từ ba bãi lọc trồng cây xử lý nước thải đã qua xử lý sơ bộ Nồng độ các vi sinh vật chỉ thị hay các mầm bệnh được xác định ở nhiều vị trí và các bậc của hệ thống xử lý Với số liệu từ hơn 3600 phân tích vi sinh, so sánh với các thông số vận hành vào trong đánh giá Các

nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất loại bỏ trung bình của các vi sinh vật chỉ thị và các mầm bệnh nằm trong khoảng 1,5 – 2,5 đơn vị log với hệ thống xử lý một bậc và 3 – 5 đơn vị log đối với hệ thống xử lý nhiều bậc.Không có sự khác nhau đáng kể giữa bãi lọc ngầm trồng cây chảy ngang và dòng chảy đứng Hiệu suất loại bỏ vi sinh vật trong các bãi lọc trồng cây rõ ràng là hơn hẳn sơ với hệ thống bùn hoạt tính truyền thống

 Bãi lọc trồng cây ở Bắc Âu

Ở miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý đô thị Nhìn chung, khử nitơ là mục đích chính, mặc dù xử

lý TS và OD cũng khá cao Nghiên cứu J.L.Andersson, S.Kaller Bastviken và K.S.Tonderski đã đánh giá hoạt động trong 3 – 8 năm của bốn bãi lọc trồng cây quy

mô lớn (diện tích 20 – 28 ha).Hai bãi lọc tiếp nhận nước thải đô thị, với các khâu xử lý hóa học và cơ học Hai bãi lọc còn lại tiếp nhận nguồn nước thải đã được xử lý sinh học, do đó nồng độ BOD và NH4+- N đầu vào bãi lọc thấp hơn Các bãi lọc hoạt động khá ổn định, loại bỏ 0,7 – 1,5 tấn N/ha.năm.Đây là giá trị trung bình trong thời gian nghiên cứu, với tải trọng biến đổi từ 1,7 – 6,3 tấn N/ha.năm Lượng P bị khử cũng biến đổi trong khoảng 10 – 41 kg/ha.năm, phụ thuộc vào giá trị tải trọng khác nhau, các dạng hợp chất P và vòng tuần hoàn nội tại của P trong bãi lọc

 Trong nước

Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy thẳng đứng trong điền kiện Việt Nam – PGS.TS Nguyễn Việt Anh và nhóm nghiên cứu thực hiện Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm như: với sơ

đồ bậc 1, chất lượng nước đầu ra sau bể lọc trồng cây cho phép đạt tiêu chuẩn nước loại đối với các chỉ tiêu COD, SS, TP Với sơ đồ bậc 2 nối tiếp chất lượng nước đầu

ra sau bể lọc trồng cây đạt tiêu chuẩn nước loại A với các chỉ tiêu COD, SS, TP.Tuy nhiên, với chế độ luôn ngập nước, chỉ tiêu NH4+-N và vi sinh vật trong nước còn vượt quá tiêu chuẩn

Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước sinh hoạt tại xã Minh Nông, Bến Gót, Tp Việt Trì – GS.TSKH Dương Đức Tiến và các cộng sự thực hiện Kết quả cho thấy chất lượng nước thải đầu ra sau khi xử lý bằng các biện pháp sinh học mang lại kết quả tương đối tốt, nước không còn mùi hôi, số lượng vi khuẩn coliform giảm đi r rệt, các chỉ số ô nhiễm COD,BOD ở dưới ngưỡng cho phép, các chỉ số NH4+, NO3- rất thấp

Nghiên cứu sử dụng một số thực vật nước để làm sạch kim loại nặng trong nước hồ Bảy Mẫu – PGS.TS Lê Thị Thảo Hiền – Trường Đại học Xây dựng thực hiện.Kết quả nghiên cứu khẳng định một số loài thực vật bậc cao như èo Tấm, Rong Đuôi Chó có khả năng làm sạch nước, làm giảm hàm lượng các chất bẩn và một số kim loại nặng trong nước Hồ Bảy Mẫu Hiệu quả xử lý kim loại nặng của Rong Đuôi Chó cao hơn so với Bèo Tấm

Xử lý kim loại nặng (Cr, Pb2+, và Ni2+) trong nước thải công nghiệp bằng Bèo Tây – Nhóm nghiên cứu thuộc khoa môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên thực hiện Kết quả nghiên cứu đưa ra kết luận: Bèo Tây có khả năng hấp thụ các kim loại nặng như Cr, Pb2+, Ni 2+ trong nước thải công nghiệp Nó tích lũy một lượng kim loại nặng có độc tính cao trong lá, cuống và rễ của mình theo thời gian Hàm lượng kim loại nặng tích lũy nhiều nhất là ở rễ là lượng kim loại nặng được hấp thụ nhiều nhất trong khoảng từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 20

2.5 TỔNG QUAN VỀ MÁI NHÀ XANH

Switzerland và Basel, luật pháp bắt buộc xây dựng các mái nhà xanh trên nhà mới hay các tòa nhà nâng cấp có mái bằng Do đó, ngày càng nhiều mái nhà xanh được thiết lập Ngoài khía cạnh cải thiện chất lượng nước, đất ngập nước kiến tạo còn mang lại nhiều lợi ích thiết thực khác khi được ứng dụng dưới dạng mái nhà đất ngập nước (wetland roof).Wetland Roof là một dạng đặc biệt của mái nhà xanh có nguyên lý hoạt động như là hệ thống đất ngập nước

2.5.2 Cấu trúc và phân loại mái nhà xanh

Hình 2.5: Cấu trúc của mái nhà xanh dạng đất ngập nước [25-26]

Cấu trúc phổ biến của các mái nhà xanh bao gồm 4 lớp: vật liệu thoát nước, lưới lọc nhằm tránh thất thoát đất, đất và thực vật

Mái nhà xanh thường được chia thành 2 loại kỹ thuật chính: tập trung và mở rộng

Kiểu mở rộng: được thiết lập với các lớp đất mỏng, chúng được trồng với các loại

cây nhỏ mà khi đến giai đoạn trưởng thành được hi vọng là sẽ bao phủ toàn bộ mái

nhà Các mái nhà xanh mở rộng thường phổ biến nhất do không cần bảo dưỡng nhưng

sự bón phân phải có đối với sản phẩm thương mại [20]

Kiểu tập trung: được thiết lập với các lớp đất sâu, chúng có thể hỗ trợ các cây và bụi

rậm lớn hơn và yêu cầu bảo dưỡng thường ở hình thức làm cỏ, bón phân và tưới nước Ngoài ra còn có dạng mái nhà bán tập trung đây là dạng kết hợp giữa mái nhà tập trung và mở rộng

2.5.3 Tải trọng của GR

Tải trọng là một mối quan tâm then chốt nhất đối với một GR bất kỳ Các GR mở rộng thường nhẹ hơn các GR tập trung và yêu cầu về tải trọng thường cao hơn đối với những mái được thiết kế chỉ tuân theo các qui định về xây dựng của địa phương

Các qui định xây dựng thường định rõ tải động bao gồm các yếu tố tuyết, nước, gió

và các yếu tố an toàn Tải động cũng bao gồm hoạt động của con người, sự lắp đặt tạm thời như thiết bị trang trí hoặc bảo trì Tải tĩnh bao gồm trọng lượng của mái, cấu trúc mái bao gồm các lớp vật liệu lợp mái, hệ thống gia nhiệt hoặc làm mát và cơ cấu bảo

vệ gió hoặc tuyết GR phải được thiết kế sao cho chịu được cả hai tải động và tĩnh [22] Các qui định về tải trọng sẽ thay đổi tùy theo một số yếu tố quan tâm: cấu trúc GR mới hay cũ; bề mặt phẳng hay dốc; điều kiện khí hậu địa phương như tuyết, gió, mưa; chiều sâu và thành phần của môi trường phát triển của thực vật Các hệ thống trọng lượng nhẹ có lớp chất nền khoảng 2 ÷ 6 inch (5 ÷ 15 cm) thường làm cho tải trọng tĩnh của mái tăng thêm 14 ÷ 35 lb/ft2 Trong khi đó, các GR tập trung đòi hỏi tải tĩnh khoảng 59 ÷ 199 lb/ft2 [22]

2.5.4 Thực vật của GR

Các loại thực vật mái nhà xanh có thể áp dụng phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam được tổng hợp bởi Ed Snodgras [22] và nghiên cứu của các nhà khoa học Singapore ở các bang của Mỹ như Florida, Texac, California với độ sâu lớp đất nền 4-5 inch

2.5.5 Ƣu điểm của mái nhà xanh

 Giảm lượng nước mưa đi vào hệ thống thoát nước, làm giảm rủi ro lũ lụt ở đô thị, cân bằng nước tự nhiên (duy trì 60% lượng nước thoát) [2]

 Giảm đáng kể nhu cầu sử dụng máy điều hòa không khí để làm mát tòa nhà (tiết kiệm năng lượng); có thể giảm các ảnh hưởng do nhiệt ở đô thị [2]

 Giảm tiếng ồn [2]

 Giảm ô nhiễm không khí.[2-23]

 Cung cấp nơi cư trú của động vật hoang dã và nâng cao đa dạng sinh học.[2]

 Có thể thiết kế như một khu vườn (mái bằng) với không gian xanh, đẹp đểthư giãn, giải trí sau những giờ làm việc mệt nhọc [1]

 ù đắp những dao động nhiệt độ và làm mát trong suốt mùa hè nhờ có lớp bảo vệ tia nắng mặt trời, sự thoát – bốc hơi nước của lớp thực vật tươi tốt trên mái nhà [1]

 Làm tăng độ bền của mái nhà bằng cách giảm nhiệt độ và bảo vệ chống lại tác động trực tiếp của tia UV (giảm chi phí thay thế vật liệu phủ của mái nhà) [1]

 Có thể sử dụng như là một mái nhà thực vật xử lý nước thải cho cả nước thải đô thị và công nghiệp, để tuần hoàn nước hoặc xử lý nước mưa (các lợi ích của sự thanh lọc nước tự nhiên) [22]

 Tùy thuộc vào thời tiết địa phương, các điều kiện thực vật và nồng độ chất ô nhiễm trong không khí, trong một năm, một mái nhà có trồng thực vật với diện tích 19,8 ha có thể loại bỏ 1675 kg chất ô nhiễm không khí [23]

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Hình 3.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu trên 4 loại thực vật có HLR=301 ± 7 m 3 /ha.ngày,

OLR=30 ± 9 kgCOD/ha.ngày

Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu trên loại 4 loại thực

(Mô hình 2)

Cỏ Gà

Cynodon dactylon

(Mô hình 3)

Cỏ Tranh

Imperata cylindrical

NO2-,NO3-,TKN của mô hình đất ngập nước trên mái

3.2 MÔ HÌNH, THỰC VẬT VÀ NƯỚC THẢI THÍ NGHIỆM

Mô hình 4 Cỏ Tranh (Imperata cylindrical)

Hình 3.2: Mặt cắt đứng của mô hình thí nghiệm

Hình 3.3: Mặt bằng của mô hình thí nghiệm

Hình 3.4: Mô hình thức tế

Nguyên lý vận hành

Nước thải từ hố ga nằm giữa căn tin C6 và xưởng cơ khí được máy bơm nước bơm lên bồn chứa nước cấp 1 thứ nhất theo đường ống dẫn, nước tự chảy qua bồn chứa

nước cấp thứ 1 thứ hai Tiếp theo nó chảy tiếp qua bồn chứa nước cấp thứ 2 Tại bồn chứa nước cấp 1 thứ 2 và bồn chứa nước cấp thứ 2 có lắp 2 phao cơ nhằm duy trì mực nước, khi lượng nước trong bồn giảm nước sẽ tự động chảy vào từ bồn nước cấp 1 thứ nhất Nước tại bồn chứa nước cấp 2 sẽ được phân phối vào mô hình thông qua 2 bơm

định lượng

Máy bơm thứ nhất sẽ bơm nước cho mô hình 1 và mô hình 2, máy bơm 2 sẽ bơm cho mô hình 3 và mô hình 4 Tại mỗi nhánh đều có van điều chỉnh lưu lượng nước cho mỗi mô hình Nước thải sẽ chảy ngầm dọc theo chiều dài của mô hình theo hình ziczac

và đi qua điểm thu mẫu ở vị trí 5400mm

Ở đây, mô hình được vận hành dạng dòng chảy ngầm theo phương ngang (HSF) Nếu mặt nước được duy trì dưới bề mặt lớp vật liệu, rủi ro về mùi hoặc sinh vật truyền nhiễm sẽ được giảm thiểu.Hệ thống HSF có khả năng xử lý BOD và TSS cao Ngày nay, hệ thống HSF được thiết kế tốt hơn và được chấp nhận rộng rãi trên thế giới như

là một hệ thống xử lý thiết thực, với chi phí xây dựng, bảo trì thấp, quy trình vận hành đơn giản, đồng thời là lựa chọn thích hợp cho những nơi thiếu nguồn cấp năng lượng

Mô hình WR mái bằng được đặt trong khu vực bãi cỏ giữa căn tin C6 và xưởng cơ khí thuộc khuôn viên sân trường Đại học ách Khoa TP.HCM trong điều kiện được tiếp xúc đầy đủ với ánh nắng mặt trời, gió, nhiệt độ và điều kiện thông thoáng của môi trường tự nhiên Trong nghiên cứu này, đặc điểm vị khí hậu ở đây cũng được mô phỏng tương tự đặc điểm vi khí hậu chung của TP.HCM

Cấu tạo của mô hình

 Mô hình được làm bằng tôn tráng kẽm có sơn chống gỉ cả 2 mặt

 Mỗi mô hình được chia ra làm 3 ngăn làm việc nối tiếp nhau với kích thước mỗi ngăn (dài x rộng x cao) là 1800mm x 200mm x 150mm, tại đầu và cuối mỗi mô hình

có lắp đặt ống phân phối nước đầu vào và ống thu nước đầu ra (có khoan lỗ) với đường kính 21mm để tiện cho việc lấy mẫu đi phân tích

 Các lớp vật liệu đáy theo thứ tự từ trên xuống dưới bao gồm: lớp cát mịn phủ bề mặt, lớp đất, lớp cát và lớp đá mi Tại hai đầu mô hình, lớp đá sỏi (dày 100mm) được trải suốt chiều sâu Đối với mái bằng, độ dốc mô hình so với mặt đất là 1%

Hình 3.5: Các lớp vật liệu của WR

 Mô hình trồng thực vật được đặt cách mặt đất 600mm Toàn bộ 4 mô hình sẽ được cung cấp nước nhờ 2 máy bơm bơm nước từ 2 thùng chứa 80 lít đặt trên cao và thùng 80 lít bên dưới để ổn định áp lực nước

Bảng 3.2: Cấu tạo mô hình

hiệu

Đơn

vị Giá trị

Chiều rộng của lớp đá mi phân phối nước L mm 100

Khối lƣợng

Khối lượng nước trong mô hình vận hành (kg) 30

Tổng tải trọng vật liệu của mô hình ( kg/m2 ) 177,48

vệ sinh…Chứa thành phần chất hữu cơ: OD, COD, SS, tổng N, P và vi vinh vật gây bệnh