Báo cáo tổng kết hợp tác nghiên cứu xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp

Báo cáo tổng kết hợp tác nghiên cứu xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp.

Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

Viện Khoa học Thuỷ Lợi

-o0o -

báo cáo tổng kết

Đề tài hợp tác nghiên cứu theo nghị định thư về KHCN năm 2005

Hợp tác nghiên cứu để phát triển các giải pháp xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp

Chủ nhiệm dự án: PGS TS Nguyễn Thế Quảng

6725

28/01/2008

Hà nội, 2006

Mục lục

Mở đầu 4

Chương I: Nghiên cứu tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải đô thị và tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp 6

I.1 Khái quát về các phương pháp xử lý nước thải 6

I.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 7

I.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá - lý: 7

I.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 8

I.1.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp 8

I.2 Cơ sở và các tiêu chí để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp 11

I.2.1 Thành phần của nước thải 11

I.2.2 Tính chất của nước thải: 13

I.2.3 Tiêu chí lựa chọn công nghệ và công trìnhxử lý nước thải (XLNT) 16

I.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu xử lý nước thải trong và ngoài nước 17

I.3.1 Ngoài nước 17

I.3.2 Trong nước 20

I.4 Tổng quan về tình hình tái sử dụng nước thải sản xuất trong nông nghiệp trên thế giới và trong nước 22

I.4.1 Tổng quan về sự cần thiết của việc tái sử dụng nước thải: 22

I.4.2 Yêu cầu về chất lượng nước thải tái sử dụng cho nông nghiệp 24

I.4.3 Tổng quan về tình hình tái sử dụng nước thải trên thế giới 25

I.4.4 Tổng quan về tình hình tái sử dụng nước thải ở Việt Nam 26

I.5 Giới thiệu về năng lực của cơ quan đối tác - Viện nghiên cứu Kỹ thuật Môi trưòng ICIM – Bucarest : 29

I.5.1 Giới thiệu về đất nước Rumani 29

I.5.2 Giới thiệu về Viện ICIM 29

1.5.3 Một số chương trình, dự án nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực xử lý nước thải và bảo vệ môi trường mà Viện ICIM đã thực hiện 29

I.5.4 Một số nghiên cứu điển hình về xử lý và tái sử dụng nước thải được Viện ICIM trao đổi với Viện KHTL Việt Nam trong quá trình thực hiện đề tài 30

Chương II: Hiện trạng khu vực nghiên cứu (thị trấn Lim – huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh) 34

II.1 Điều kiện tự nhiên thị trấn Lim - huyện Tiên Du 34

II.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của thị trấn Lim 34

II.1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội 34

II.1.3 Hạ tầng cơ sở: 37

II.1.4 Quy hoạch phát triển thị trấn Lim đến năm 2020 39

II.2 Đặc điểm vùng xây dựng mô hình (thôn Lũng Giang) 41

II.2.1 Đặc điểm tự nhiên 41

II.2.2 Tình hình dân sinh kinh tế, xã hội 42

II.3 Hiện trạng chất lượng môi trường thị trấn Lim 43

II.3.1 Hiện trạng môi trường nước 43

II.3.1.1 Đánh giá chất lượng nước thải đô thị 44

II.3.1.2 Đánh giá chất lượng nước trên các kênh tưới tiêu và ao hồ khu vực thị trấn Lim 49

II.3.1.3 Đánh giá chất lượng nước sinh hoạt khu vực thị trấn Lim 54

II.3.2 Hiện trạng sử dụng nước thải để tưới 57

II.3.3 Hiện trạng sử dụng phân bón và hoá chất BVTV 58

II.3.4 Hiện trạng chất thải rắn thị trấn Lim 58

II.4 Hiện trạng quản lý môi trường thị trấn lim 59

II.4.1 Hiện trạng cơ cấu tổ chức và mô hình quản lý tiêu thoát nước 59

II.4.2 Mô hình cơ cấu tổ chức và quản lý đội vệ sinh của thị trấn 60

Chương III: Quy trình công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải cho thôn Lũng Giang – thị trấn Lim 62

III.1 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho thôn Lũng Giang - thị trấn Lim - tỉnh Bắc Ninh 62

III.1.1 Cơ sở tính toán hệ thống XLNT cho khu vực mô hình 62

III.1.2 Lựa chọn công nghệ XLNT cho khu mô hình bằng PP cơ học 62

III.1.3 Lựa chọn công nghệ XLNT cho khu mô hình bằng PP sinh học 65

III.1.4 So sánh lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thôn Lũng Giang 70

III.1.5 Thuyết minh thiế́t kế công nghệ mô hình XLNT cho thôn Lũng Giang 77

III.2 Vận hành và bảo dưỡng mô hình thoát nước và sử lý nước thải: 82

Chương IV: Quy hoạch môi trường và xây dựng mô hình điểm xử lý môi trường thôn Lũng giang - thị trấn Lim - Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 83

IV.1 Hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải 83

IV1.1 Hiện trạng nguồn nước thải và hình thức tiêu thoát nước 83

IV.1.2 ảnh hưởng của hệ thống thoát nước tới vấn đề xã hội và môi trường 86

IV.2 Phương án quy hoạch tiêu thoát nước thải 86

IV.2.1 Mục tiêu 86

IV.2.2 Phương án quy hoạch 87

IV.3 Tính toán các thông số kỹ thuật 89

IV.3.1 Cơ sở tính toán hệ thống xử lý nước thải 89

IV.3.2 Tính toán các tuyến tiêu quy hoạch 89

VI.3.3 Dự toán quy hoạch 92

IV.4 Xây dựng mô hình xử lý nước thải thôn Lũng Giang 93

Chương V: Mô hình quản lý vận hành hệ thống xử lý chất thải thôn Lũng Giang - thị trấn Lim - tỉnh Bắc Ninh 95

V.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu mô hình quản lý vận hành hệ thống xử lý chất thải 95

V.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 95

V.1.2 Nội dung nghiên cứu 95

V.2 Phương pháp tiếp cận và cơ sở lựa chọn mô hình quản lý 95

V.2.1 Phương pháp tiếp cận trong nghiên cứu mô hình quản lý 95

V.2.2 Yêu cầu đối với mô hình quản lý 96

V.2.3 Cơ sở để lựa chọn mô hình quản lý 96

V.3 Mô hình quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải 97

V.3.1 Các bước xây dựng mô hình quản lý 967

V.3.2 Xây dựng mô hình tổ chức quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung thôn Lũng Giang 967

V.3.3 Tổ chức truyền thông và tập huấn kỹ thuật chuyển giao công nghệ 968

V.3.1 Hướng dẫn quản lý vận hành mô hình xử lý nước thải thôn Lũng Giang 968

V.4 Nhận xét chung 102

Chương VI: Chất lượng nước thải sau xử lý, đánh giá hiệu quả và diễn biến môi trường sinh thái thôn Lũng Giang 103

VI.1 Đánh giá hiệu quả về mặt môi trường 103

VI.1.1 Đánh giá diễn biến chất lượng đất, nước 103

IV.1.2 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải 111

VI.2 Đánh giá diễn biến môi trường sinh thái 116

VI.3 Đánh giá những tác động của mô hình đến nếp sống, ý thức cộng đồng 117

Chương VII: Đánh giá hiệu quả kinh tế – xã hội của việc tái sử dụng nước thải đã qua xử lý trong nông nghiệp 118

VII.1 Tình hình sử dụng giống lúa, phân bón, sâu bệnh xuất hiện và thuốc diệt sâu bệnh ở khu thí nghiệm 118

VII.2 Sinh trưởng, phát triển, năng suất lúa trên ruộng tưới bằng nước thải đã xử lý và nước thường 118

VII.3 Nhận xét 119

Kết luận - Kiến nghị 120

1 Kết luận 120

2 Kiến nghị 121

Tài liệu tham khảo 122

Phụ lục: Tài liệu tập huấn hướng dẫn vận hành mô hình xử lý nước thải và nâng cao nhận thức cộng đồng 124

Phụ lục 1: Tờ rơi hướng dẫn quản lý hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cho khu dân cư thôn Lũng Giang – thị trấn Lim – tỉnh Bắc Ninh 125

Phụ lục 2: Công nghệ xử lý chất thải sản xuất, sinh hoạt và chăn nuôi bằng bể biogas 128

Phụ lục 3: Xử lý phân chuồng và rác thải SH bằng công nghệ ủ hợp vệ sinh 133

Phụ lục 4: Quy trình tăng cường hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng biện pháp bổ sung chế phẩm vi sinh 136

Đề tài hợp tác nghiên cứu theo nghị định thư về khoa học công nghệ năm 2005 với chính phủ Rumani “Hợp tác nghiên cứu để phát triển các giải pháp xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp” cũng nhằm mục đích xử lý nước thải đô thị để bảo đảm phát triển môi trường bền vững và tái sử dụng nước thải

đã xử lý cho sản xuất nông nghiệp

* Mục tiêu của đề tài:

- Hợp tác nghiên cứu phát triển công nghệ, thiết bị phù hợp để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp đạt yêu cầu tiêu chuẩn nước cho sản xuất nông nghiệp

- ứng dụng được các giải pháp tổng hợp để tái sử dụng nước thải đô thị cho nông nghiệp Trên cơ sở đó phổ biến rộng rãi cho vùng có điều kiện tương tự và đào tạo nâng cao trình độ cán bộ khoa học công nghệ trong lĩnh vực xử lý nước thải

* Nội dung nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu tổng quan:

Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, các kết quả đã nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ, thiết bị xử lý và các giải pháp tái sử dụng nước thải đô thị

và công nghiệp nhằm đánh giá kết quả, các hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu, tính thực

tế và phù hợp trong điều kiện Việt Nam

- Điều tra khảo sát:

+ Điều tra, đánh giá thực trạng tình hình xử lý và tái sử dụng nước thải ở các đô thị, các khu công nghiệp vừa và nhỏ vùng Đồng bằng sông Hồng

+ Lựa chọn địa điểm để nghiên cứu chi tiết và xây dựng mô hình mẫu

- Qui hoạch thoát nước và xử lý nước thải cho điểm lựa chọn:

+ Điều tra, khảo sát các yếu tố phục vụ công tác qui hoạch: Dân cư và phân bố dân cư, các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, hiện trạng môi trường, tình hình

sản xuất, thành phần và khối lượng nước thải, khả năng tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp tại địa điểm lựa chọn xây dựng mô hình (thị trấn Lim) + Qui hoạch xử lý nước thải cho khu đô thị theo kiểu phân tán nhỏ

+ Qui hoạch khu tái sử dụng nước thải:

- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ, thiết bị xử lý và tái sử dụng nước thải đô thị:

+ Lựa chọn các loại công nghệ xử lý phù hợp với từng loại nước thải dựa trên nguyên tắc: công nghệ đơn giản, rẻ tiền, dễ quản lý, vận hành và tận dụng tối

đa các điều kiện sẵn có của địa phương

+ Nghiên cứu tái sử dụng nước thải để tưới: sơ đồ tưới, kỹ thuật tưới, quản lý chất lượng nguồn nước tưới

- Xây dựng mô hình công nghệ xử lý và tái sử dụng nước thải đô thị:

+ Xây dựng mô hình xử lý nước thải qui mô nhỏ công suất 30 m3/ngày đêm bằng hệ thống bể tự hoại cải tiến cho thôn Lũng Giang - thị trấn Lim

+ Kè bờ khu vực ao Các Cụ - thôn Lũng Giang tạo môi trường cảnh quan sạch

đẹp và tạo thành hồ sinh học tự nhiên xử lý nước thải sau khi qua bể xử lý + Xây hệ thống kênh hai bên bờ ao Các Cụ để dẫn nước vào bể xử lý

+ Lắp đặt bộ cửa van cống điều tiết để điều tiết nước thải vào ô ruộng thí nghiệm tưới lúa

- Xây dựng mô hình tổ chức quản lý xử lý và tái sử dụng nước thải:

+ Tổ chức thực hiện, xây dựng các mô hình

+ Tổ chức quản lý vận hành, điều hành khu tưới nước thải

+ Sửa chữa và bảo dưỡng các mô hình

- Đánh giá hiệu quả của các mô hình:

+ Tác dụng cải thiện môi trường, diễn biến môi trường sinh thái trong khu vực + Nâng cao ý thức cộng đồng

+ Tận dụng nguồn nước, nguồn dinh dưỡng cho cây trồng

- Chuyển giao kết quả nghiên cứu:

+ Mở các lớp tập huấn, vận động sự tham gia của cộng đồng, chuyển giao kết quả nghiên cứu cho địa phương, các cơ quan chức năng và những đơn vị liên quan

+ Phổ biến kết quả nghiên cứu cho các vùng có điều kiện tương tự

- Trao đổi hợp tác với chuyên gia RUMANI:

+ Trao đổi kinh nghiệm về lựa chọn công nghệ, thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt các khu đô thị và ven đô

+ Phổ biến kết quả nghiên cứu của dự án cho các vùng có điều kiện tương

tự ở RUMANI và Việt Nam

Chương I: Nghiên cứu Tổng quan về các công nghệ xử lý nước thải

đô thị và tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp

I.1 Khái quát về các phương pháp xử lý nước thải

Để xử lý nước thải, tuỳ theo đặc điểm, thành phần, tính chất của nước thải, cần

có các phương pháp xử lý khác nhau (xem hình 1.1) Trên thực tế, ba phương pháp sau đây thường được ứng dụng: cơ học, hoá-lý, sinh hoá (hoặc sinh học) Để loại trừ các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải cần tiến hành khử trùng nước trước khi xả ra sông, hồ

Nước thải

Bùn thứ cấp

Hình 1.1 Các phương pháp xử lý nước thải

Tách các chất không hoà tan phân tán thô

(Phương pháp cơ học hoặc hoá

lý)

Tách các chất hữu cơ trong nước thải nhờ sinh vật, vi sinh vật (phương pháp sinh học)

Tách các chất dinh dưỡng N,P (bằng các biện pháp sinh học hoặc hoá học)

ổn định bùn cặn (Phương pháp lên men

kỵ khí hoặc

ổn định hiếu khí)

Khử trùng (clo, ozôn )

Xả ra nguồn (Tăng cường khả năng tự làm sạch nguồn nước)

Làm khô bùn cặn (Biện pháp trọng lực, ép lọc hoặc lọc chân không)

Sử dụng bùn cặn làm phân bón

I.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Xử lý cơ học là loại các tạp chất không hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách gạn lọc, lắng và lọc Các lực trọng trường, lực ly tâm được áp dụng để tách các tạp chất không hoà tan ra khỏi nước thải Phương pháp xử lý cơ học thường đơn giản, rẻ tiền, có hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng cao Các công trình, thiết bị xử lý cơ học thường dùng như song chắn, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc

Xử lý cơ học để tách cặn lắng trong nước thải bằng song chắn rác, các bể lắng cát, lắng đợt I, bể lắng 2 vỏ, bể tự hoại, bể biogas (trong phạm vi hộ gia đình - xử lý tại chỗ kiểu phân tán)

Song chắn rác để loại các loại rác và các tạp chất có kích thước lớn hơn 5 mm, các tạp chất nhỏ hơn 5 mm thường ứng dụng lưới chắn

Bể lắng cát để loại các tạp chất vô cơ và chủ yếu là cát trong nước thải

Bể vớt mỡ, dầu, dầu mỡ: Các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử

lý nước thải công nghiệp, nhằm để loại các tạp chất nhẹ hơn nước: mỡ, dầu mỏ và tất cả các dạng chất nổi khác

Bể lắng để loại các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng nước

Bể lọc để loại các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bé bằng cách lọc

chúng qua lưới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc

I.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá - lý:

Đây là phương pháp sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải Thực chất của phương pháp hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó Chất này tác dụng với các tạp chất bẩn chứa trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dưới dạng hoà tan không độc hại Thí dụ phương pháp trung hòa nước thải chứa a xit và kiềm, phương pháp o xy hoá

Các quá trình hóa - lý sẽ hợp khối các phần tử chất bẩn lại với nhau, chuyển hóa các hợp chất hòa tan trong nước thành các chất không tan, có khả năng keo tụ, qua đó tăng kích thước và trọng lượng dẫn đến tăng cường khả năng lắng của chúng, (ví dụ: chất kết tủa có thể sử dụng để loại bỏ phốtpho), hoặc tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh (ví dụ: khử trùng bằng clo)

Các công trình xử lý hoá học và hóa lý thường kết hợp với xử lý cơ học Các phương pháp hoá lý thường ứng dụng để xử lý nước thải là: phương pháp keo tụ, hấp phụ, trích ly, cô bay hơi, tuyển nổi

Phương pháp hoá học và hoá lý được ứng dụng chủ yếu để xử lý nước thải công nghiệp vì nó có hiệu quả xử lý cao, tuy nhiên rấ́t đắt tiền và thường tạo thành các loại sản phẩm phụ độc hại hoặc sản phẩm phụ dạng rắn, bền vững trong môi trường, khó xử lý hoàn toàn Phụ thuộc vào điều kiện địa phương và mức độ cần thiết

xử lý mà phương pháp xử lý hoá học hay hoá lý là giai đoạn cuối cùng (nếu như mức

độ xử lý đạt yêu cầu có thể xả nước ra nguồn) hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ (thí dụ khử một vài các liên kết độc hại ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường của các công trình xử lý)

I.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Mục đích của phương pháp này là tách các hợp chất hữu cơ nhờ hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí hoặc yếm khí Thực chất của phương pháp sinh hoá là quá trình khoáng hoá các chất bẩn hữu cơ chứa trong nước thải ở dạng hoà tan, keo và phân tán nhỏ nhờ các quá trình sinh hoá dựa vào sự hoạt động của vi sinh vật có khả năng tiờu thụ các chất bẩn hữu cơ chứa trong nước thải

Các quá trình xử lý nước thải sinh học thể hiện thông qua các hoạt động của

hệ các vi sinh vật trong nước thải và trong tự nhiên Các vi sinh vật này sẽ tiêu thụ và chuyển hóa các tạp chất hữu cơ và sản sinh ra các hợp chất đơn giản hơn (ví dụ:

điôxit cácbon (CO2) và mê tan (CH4)) Các vi sinh vật này phát triển mạnh trong các môi trường hoặc hiếu khí, hoặc kỵ khí, hoặc thiếu ô xy Ví dụ, các vi sinh vật hiếu khí ô xy hóa chất hữu cơ có chứa Nitơ và Amôniắc (NH3) thành nitrit (NO2

-) và nitrat (NO3- ) Các vi sinh vật khác có thể chuyển hóa theo hướng kỵ khí - biến Nitrat thành Nitơ (N2) Tuỳ theo các điều kiện làm thoáng, phương pháp xử lý sinh học được chia làm 2 dạng:

- Dạng thứ nhất gồm các công trình mà quá trình làm thoáng gần như trong tự nhiên: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh vật Trong điều kiện khí hậu nước ta, các công trình xử lý sinh học tự nhiên có một ý nghĩa lớn Thứ nhất nó giải quyết vấn

đề làm sạch nước thải đến mức độ cần thiết, thứ hai nó phục vụ tưới ruộng, làm mầu

mỡ đất đai và nuôi cá, cuối cùng, chi phí vận hành các công trình này thường thấp hơn so với các phương pháp khác

- Dạng thứ hai gồm các công trình làm thoáng được thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học nhỏ giọt (biôphin nhỏ giọt), bể lọc sinh học cao tải, aêrôten,

hồ sinh học làm thoáng nhân tạo

I.1.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp

Tùy theo yêu cầu bảo vệ môi trường nước, bảo vệ sức khỏe nhân dân, thành phần, tính chất các loại nước thải cần xử lý và các điều kiện kinh tế - xã hội - tự nhiên khác mà tất cả hoặc một phần các phương pháp trên được thực hiện đồng thời nhằm

xử lý triệt để các chất gây ô nhiễm có trong nước thải với mức chi phí hợp lý Sơ đồ trên hình 2.1 là một ví dụ về XLNT bằng phương pháp tổng hợp

Khử trùng:

Giai đoạn khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn gây hại trước khi xả nước vào nguồn Các hoá chất dùng để khử trùng như: hơi clo, Hypoclorit-canxi Ca(ClO)2, nước javen

NaClO2, ozon, tia cực tím Đây là công việc tốn kém nên chúng thường được áp dụng

ở những khu vực có điều kiện kinh tế phát triển, có thể đáp ứng chi phí xây dựng và vận hành, hay do yêu cầu chất lượng nước được xử lý ở mức cao để bảo vệ nguồn nước và khu vực nhạy cảm môi trường

Xả nước thải vào nguồn tiếp nhận

Nước thải sinh hoạt sau khi đã thu gom vận chuyển về trạm xử lý khi đã được

xử lý sinh học, nước thải được xả ra nguồn tiếp nhận Đối với địa bàn nghiên cứu thì nguồn tiếp nhận chủ yếu là các sông, mương, ao, hồ, đầm và các cánh đồng canh tác nông nghiệp

Có 3 phương pháp xả nước vào nguồn tiếp nhận:

• Xả nước thải vào cánh đồng tưới: Là phương pháp dùng hệ thống mương đất dẫn nước thải ra đồng ruộng, cho phân tán nước thải ra nhiều nhánh Một phần nước sẽ bay hơi, một phần ngấm vào đất tạo độ ảm và cung cấp một phần dinh dưỡng cho cây trồng Phạm vi áp dụng ở những nơi có lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn nằm xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu ẩm Cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm ăn trực tiếp vì mầm bệnh và kim loại nặng chưa được loại

bỏ hết

• Xả nước thải vào giếng thấm hay bãi thấm: Dùng khi nước thải có lưu lượng nhỏ,

đất có hệ số thấm thích hợp, ở khu vực không dùng giếng khơi, nước thải không chứa hoá chất độc hại Phương pháp này gọi là quá trình làm sạch bằng thấm lọc tự nhiên trong đất

• Xả nước thải vào sông, hồ, ao, đầm: Đây là phương pháp xả nước thải sau khi đã xử

lý sơ bộ vào vực nước tự nhiên sẵn có (hồ, ao…) hay nhân tạo, đóng vai trò như các

hồ sinh học để xử lý nước thải Tại đây người ta tận dụng khả năng tự làm sạch của vực nước tự nhiên hay nhân tạo (sông, hồ), nơi xảy ra đồng thời các quá trình: pha loãng nước thải với nước nguồn, ôxy hoá các chất nhiễm bẩn hữu cơ hoà tan nhờ các

vi sinh vật hiếu khí (sử dụng ôxy hoà tan trong nước) ở tầng nước mặt và phân huỷ kị khí (không có ôxy) các cặn lắng tầng dưới ở tâng nước giữa là các nhóm vi sinh vật tuỳ tiện hoạt động Đối với hồ sinh học nhân tạo, chiều sâu hồ thường từ 0,5 - 1,5 m

Hồ sinh học thường được chia làm nhiều ngăn (bậc) Các ngăn cuối nông hơn các ngăn đầu Có thể trồng, thả các cây thuỷ sinh (bèo, dong, ngổ, cỏ nến, sậy, lác, …) để tăng cường hiệu quả xử lý Có thể nuôi cá ở các ngăn sau của chuỗi hồ sinh học

Phương pháp này có ưu điểm là:

- Lợi dụng ao hồ có sẵn ở địa phương, không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư

- Công tác vận hành bảo dưỡng đơn giản, không cần trông nom thường xuyên

- Có thể kết hợp để nuôi trồng thuỷ sản

Nhược điểm của phương pháp:

Nếu lượng chất thải (chất hữu cơ, chất dinh dưỡng) quá cao, sẽ làm cho hệ sinh vật hiếu khí trong hồ hoạt động mạnh, lấy hết ôxy hoà tan trong nước, dẫn đến không động vật nào sống nổi Mặt khác, tảo sẽ phát triển mạnh khi hồ bị phú dưỡng

Đến khi hết nguồn dinh dưỡng thì các hệ sinh vật, đặc biệt là tảo bị chết hàng loạt, khi đó nước hồ sẽ bị ô nhiễm nặng, gây mùi hôi thối (hồ chết)

Xử lý bù̀n, cặn của nước thải:

Trong quá trình xử lý nước thải, bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên một lượng cặn đáng kể Các chất không hoà tan ở bể lắng đợt I được gọi là cặn tươi Còn cặn lắng sau giai đoạn xử lý sinh học được gọi là màng vi sinh (nếu dùng biôphin) và bùn hoạt tính (nếu dùng aêrôten), cặn lắng sau các công trình xử lý sinh học hay bị giữ lại ở bể lắng đợt II

Nói chung, các loại cặn trên đều có mùi hôi thối khó chịu (nhất là cặn tươi) và

đó là sự biểu hiện trạng thái nguy hiểm về phương diện vệ sinh Do vậy mà cặn nhất thiết phải được xử lý thích đáng Để giảm hàm lượng các chất hữu cơ trong cặn và để

đạt được các chỉ tiêu về mặt vệ sinh trong thực tế người ta thường ứng dụng phương pháp xử lý sinh học yếm khí trong các công trình tương ứng: bể tự hoại, bể lắng hai

Tái sử dụng nước thải và bùn cặn trong nông nghiệp:

Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn Nitơ, Phốtpho, Kali là những chất cần thiết cho cây trồng Vì vậy xu thế sử dụng nước thải để tưới cây và bùn cặn của nó làm phân bón ngày càng tăng

Nước thải sau khi lắng sơ bộ có thể sử dụng tưới cho cây trồng Cường độ tưới phụ thuộc vào đặc điểm đất, cây trồng và nồng độ các chất trong nước thải và dao

động từ 0,1 đến 0,2 m/m2/năm (1.000m3/ha đến 2.000m3/ha/năm ) Phương pháp tưới

là tưới ngập hoặc tưới phun khi dùng nước thải để tưới sản lượng cây trồng sẽ tăng thêm 20% đến 30% Quá trình xử lý nước thải sinh hoạt sẽ tạo nên lượng lớn bùn cặn (bằng khoảng 1% thể tích nước thải xử lý)

Bùn cặn nước thải chứa phần lớn các chất hữu cơ, Nitơ và phôt pho Hàm lượng kali tương đối thấp nên người ta thường bổ sung thêm kali để trộn cùng bùn cặn làm phân bón Ngoài ra hàm lượng CaO trong bùn cặn cao nên nó thích hợp trong việc cải tạo đất chua phèn

Trong nước thải và bùn cặn của nó có chứa các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sán Trong 1 gam bùn cặn chứa từ 5 đến 67 trứng giun sán Trứng giun sán có thể tồn tại trong đất đến 1,5 năm Vì vậy nên hạn chế tưới nước thải trong mùa thu hoạch Đối với các loại rau ăn sống thì không được tưới trực tiếp nước thải lên cây rau

I.2 Cơ sở và các tiêu chí để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp

Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho khu vực nghiên cứu cần dựa trên các cơ sở sau:

- Điều kiện sản xuất, tình hình kinh tế xã hội, phương hướng qui hoạch sử dụng đất ở khu vực nghiên cứu

- Nguồn gốc các loại nước thải, lượng nước thải phát sinh

- Thành phần tính chất nước thải

- Đặc điểm của các nguồn tiếp nhận nước thải (yêu cầu vệ sinh, đặc điểm thuỷ văn )

- Điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, khả năng cung cấp vật tư thiết bị

- Các điều kiện tự nhiên môi trường khác của địa phương

I.2.1 Thành phần của nước thải

Nước thải hay chất thải lỏng là nước đã được sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất và các mục tiêu khác Sau khi sử dụng nước bị nhiễm bẩn hay ô nhiễm đồng thời có chứa nhiều vi trùng và các chất độc hại khác Vì vậy nước thải trước khi xả vào sông, hồ (nguồn nước) cần phải được xử lý để đảm bảo thoả mãn yêu cầu bảo vệ môi trường Mức độ xử lý phụ thuộc vào nồng độ bẩn của nước thải; khả năng pha loãng giữa nước thải với nước nguồn, khả năng tự làm sạch của nguồn nước và các yêu cầu về mặt vệ sinh Để thiết kế các công trình xử lý nước thải, trước tiên cần phải biết đặc điểm về thành phần và tính chất của chúng

a Thành phần cơ bản của nước thải về mặt vật lý :

Nước thải chứa các chất rắn có các kích thước khác nhau với xuất xứ khác nhau Khoảng một phần ba đến một nửa khối lượng chất rắn ở dạng lơ lửng không tan còn lại phần lớn ở dạng tan và một ít ở dạng keo Các hạt rất nhỏ mắt thường khó phân biệt và làm cho nước đục Chúng thường là các sản phẩm phân huỷ của các vật chất hữu cơ Ngoài các hạt nhỏ, nước thải còn chứa các hạt sỏi cát lớn, các mẩu rau,

hoa quả, vải - giẻ, giấy vụn, các mảnh chất dẻo Nước thải từ hệ thống thoát nước chung, khi có lẫn cả nước mưa, có cuốn theo nhiều cặn lắng, đất, cát, sỏi hơn

b Thành phần cơ bản của nước thải về mặt hoá học :

Các chất bẩn trong nước thải bao gồm: các chất bẩn hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật

và sinh vật Khi xét về thành phần của nước thải cần phải biết được nồng độ chất bẩn

của nó Nồng độ bẩn của nước thải là lượng chất bẩn chứa trong 1 đơn vị thể tích nước thải được tính bằng mg/l hoặc g/m 3

Ngoài ra người ta còn dùng khái niệm tải lượng chất bẩn hay tải lượng ô nhiễm Đó là lượng chất bẩn tính theo đơn vị khối lượng trên một đơn vị thời gian

(g/s, kg/h, kg/ngày, tấn/năm)

c Các tạp chất không hoà tan trong nước thải

Để nghiên cứu các chất không hoà tan trong nước thải thường phải tiến hành phân tích chúng bằng cách lọc qua giấy lọc Phần các chất không hoà tan bị giữ lại ở

giấy lọc được gọi là chất lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng thường được xác định sau

khi đã sấy khô ở nhiệt độ 1050C

Tùy theo kích thước hạt, trọng lượng riêng của chúng và tốc độ của dòng chảy

mà các chất lơ lửng có thể lắng xuống đáy, nổi lên mặt nước hoặc ở trạng thái lơ

lửng Các chất lơ lửng được chia làm 2 loại: chất lơ lửng không lắng được và chất lơ lửng lắng được

Ngoài các chất lắng được, trong nước thải còn chứa các tạp chất nổi có trọng

lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước (mỡ, dầu, dầu mỏ ) Khi lắng, các chất này nổi lên bề mặt công trình

d Các chất keo, các chất hoà tan trong nước thải

- Các chất keo: Hệ keo trong nước thải chia ra hai loại: keo ưa nước và keo kỵ nước Keo ưa nước: Được đặc trưng bằng khả năng liên kết của các hạt phân tán với

phân tử nước (môi trường phân tán) Chúng thường là những liên kết hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn: Hydratcacbon (xenlulô, tinh bột), các prôtit (anbumin, hemôglôbin, cazein của sữa, keo động vật và keo cá), xà phòng, phần lớn các chất nhuộm hữu cơ, các vi sinh vật

Keo kỵ nước: không có khả năng liên kết giữa các hạt phân tán với phân tử

nước Ví dụ các keo kỵ nước thường gặp: đất sét, hydrôxit sắt, nhôm, silic

- Các chất hoà tan trong nước thải:

Thành phần hoá học của các chất keo và các chất hoà tan trong nước thải chịu

ảnh hưởng rất lớn của các chất prôtit, chất béo và hydratcacbon của thực phẩm Ngoài

ra chúng chịu ảnh hưởng của các bicacbonat, sunphat, clorua chứa trong nước cấp

Lượng keo chứa trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 30-40 % lượng các chất lơ lửng

e Sinh vật và vi sinh vật trong nước thải hay ô nhiễm sinh học :

Nhóm sinh vật quan trọng nhất trong nước thải mới xả ra là những vi khuẩn đi theo phân người Đa số trong chúng là những loài không có hại mà có lợi, chúng là những loài phân huỷ thức ăn trong ruột già Các loại vi khuẩn gây bệnh thường gặp trong nước thải sinh hoạt là: Vi khuẩn thương hàn, lỵ, các vi khuẩn gây bệnh đường ruột và cả trứng giun sán do quá trình bài tiết của người và động vật

Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước thải do các vi khuẩn gây bệnh, người

ta đánh giá qua một loại nhóm trực khuẩn đường ruột điển hình là vi khuẩn cô-li trong một đơn vị thể tích nước (chỉ số cô li) Chỉ số cô li là số lượng trực khuẩn

đường ruột (côli) trong một lít chất lỏng

Ngoài vi khuẩn ra, trong nước thải còn có các loại nấm men, nấm mốc, rong tảo và một số loại thuỷ sinh khác chúng làm cho nước thải bị nhiễm bẩn sinh học

I.2.2 Tính chất của nước thải:

a Tính chất vật lý của nước thải :

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nhiệt độ nước cấp vì có thêm nước

nóng từ các hộ gia đình và các hoạt động công nghiệp

Mầu và mùi: biểu thị tuổi của nước thải Nước thải mới xả ra thường có màu xám nhẹ Khi thời gian trong hệ thống thoát nước tăng lên tạo thành điều kiện kỵ khí, màu nước thải sẽ thay đổi và chuyển từ xám thành xám tối và thành đen Mùi của nước thải sinh hoạt thường do các loại khí tạo ra khi phân huỷ chất hữu cơ Nước thải mới xả ra thường có mùi khó chịu, nó cũng khác mùi của nước thải đã để lâu qua phân huỷ kỵ khí Mùi đặc trưng của nước thải ổn định hoặc đã phân huỷ là mùi của khí H2S - hydro sulfur, tạo ra do vi sinh vật kỵ khí và khử sulphat thành sulphit

Độ đục: Độ đục của nước thải đặc trưng cho các tạp chất nhỏ dạng keo và huyền phù - chất lơ lửng không tan có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ Nguyên nhân tạo cho nước bị đụclà sự tồn tại các loại bùn, axit silic, hyđroxít nhôm, keo hữu cơ, vi sinh vật, phù du sinh vật

b Tính chất hoá học của nước thải:

Chất hữu cơ: Trong nước thải với nồng độ bẩn trung bình có khoảng 75% chất rắn lơ lửng, 40% chất rắn tan chui qua giṍy lọc là chất hữu cơ Những chất rắn hữu cơ này có xuất xứ từ động, thực vật

Những chất hoạt tính bề mặt là những chất bẩn gây ô nhiễm điển hình, các hợp chất hữu cơ bay hơi volatile, các loại thuốc trừ sâu trong nông nghiệp v.v Ngày nay

nhiều hợp chất như vậy là các chất hữu cơ cao phân tử được tổng hợp và sử dụng với

số lượng và chủng loại tăng lên theo thời gian

Các chất đạm (Proteins) là thành phần cấu tạo chính của cơ thể động vật ở

thực vật thì các chất này ít hơn Tất cả thức ăn tươi từ động vật, thực vật đều chứa các chất đạm Các chất đạm về cấu trúc hoá học là những phức chất, không ổn định và là

đối tượng cho nhiều loại sinh vật phân huỷ Một số chất tan trong nước và cũng nhiều chất không tan trong nước

Hydrat cacbon là những chất khá phổ biến trong thiên nhiên và bao gồm

đường, tinh bột, xenlulô, sợi gỗ Tất cả các chất này đều có trong nước thải Hydrat cacbon chứa các nguyên tố cacbon, hydro và ôxy

Chất béo, dầu, mỡ là các hợp chất hữu cơ ổn định - bền vững và không dễ bị

phân huỷ bởi vi sinh vật Nếu mỡ không được tách ra khỏi nước thải trước khi xả ra ngoài, nó sẽ tạo màng, váng nổi trên mặt nước và gây tác động ngăn cản đối với các quá trình sinh học

Các chất hoạt động bề mặt là các chất hữu cơ cao phân tử, hoà tan yếu trong

nước và tạo bọt trong các trạm xử lý nước thải hoặc trên mặt nước khi xả nước thải vào nguồn Các chất hoạt động bề mặt có xu hướng tập trung ở biên giới phân chia khí - nước Trong quá trình làm thoáng - sục khí nước thải, các chất này có xu hướng tập trung trên bề mặt các bọt khí và tạo lớp bọt bền vững, ổn định

Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) có điểm sôi dưới 1000C và áp suất bay hơi vượt hơn 1mmHg ở 250C nói chung được coi là các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) Khi các hợp chất đó ở trạng thái hơi thì chúng rất cơ động và do đó rất dễ giải phóng, lan toả vào môi trường

Các chất trừ sâu, diệt cỏ và hoá chất dùng trong nông nghiệp là những chất

độc đối với sinh vật và là những chất ô nhiễm nguồn nước mặt Những hoá chất này

là thành phần chủ yếu theo nước mưa từ các khu đất nông nghiệp, khu trại nghỉ, công viên

Bảng 1.1 giới thiệu tổng quát về đặc tính lý - hoá - sinh của nước thải và nguồn gốc của từng đặc tính đó

Bảng 1.1: Đặc tính lý - hoá - sinh của nước thải

Tính chất vật lý:

tự nhiên

- Chất rắn Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và công nghiệp,

nước mưa, xói mòn đất, nước ngầm xâm nhập vào ống thoát nước

Thành phần hoá học:

Chất hữu cơ :

- Hydrat cacbon Nước thải sinh hoạt, dịch vụ và công nghiệp

- Dầu, mỡ Nước thải sinh hoạt, dịch vụ và công nghiệp

- Thuốc trừ sâu Nước thải nông nghiệp

- Chất hoạt động bề mặt Nước thải sinh hoạt và công nghiệp

- Những chất khác Chất hữu cơ thối rữa tự nhiên

- Sunphua Nước cấp sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và công nghiệp

Khí

vào Thành phần sinh học:

- Động vật Kênh, mương, cống hở, sông và nhà máy xử lý nước thải

- Thực vật Kênh, mương, cống hở, sông và nhà máy xử lý nước thải

- Sinh vật nguyên sinh Nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải

I.2.3 Tiêu chí lựa chọn công nghệ và công trình xử lý nước thải (XLNT)

Từ các cơ sở trên, các phương án công nghệ được đề xuất và lựa chọn theo các tiêu chí như sau:

- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận Nước sau xử lý có thể dùng cho trồng trọt, nuôi trồng thuỷ sản Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945-1995, TCVN 6772-2000…)

- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành , có tính ổn định cao, vốn đầu tư và chi phí quản lý phải thấp, tận dụng triệt để các công trình hiện có

- Công nghệ xử lý phải có khả năng tận thu, tái chế, tái sử dụng các nguồn chất thải như năng lượng (thu hồi khí đốt), phân bón, tưới ruộng…

- Phải phù hợp, có tính khả thi về tài chính (cả khi đầu tư xây dựng cũng như khi vận hành, bảo dưỡng)

- Đơn giản, phù hợp với điều kiện của địa phương: sử dụng đất, tập quán sinh hoạt, chăn nuôi, trồng trọt Phù hợp với quy hoạch phát triển của địa phương Không làm

ảnh hưởng đến cảnh quan kiến trúc chung và môi trường của khu vực

Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ và công trình XLNT là bài toán kinh tế,

kỹ thuật phức tạp Các phương pháp dây chuyền công nghệ và các công trình XLNT trong đó phải được lựa chọn trên các cơ sở sau:

- Quy mô (công suất) và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của

đô thị, khu dân cư, bệnh viện)

- Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó

- Mức độ và các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết

- Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thuỷ văn

- Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương

- Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương (nuôi cá, tưới ruộng giữ mực nước tạo cảnh quan đô thị)

- Điều kiện đất đai có thể sử dụng xây dựng trạm xử lý nước thải

- Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác

Các trạm xử lý nước thải công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo một loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản, dễ hợp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý và vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất nhỏ và vừa ở điều kiện nước ta Các công trình xử lý nước thải được hợp khối sẽ hạn chế

được việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ

quan đô thị Nước thải sinh hoạt có thể xử lý tại chỗ trong các công trình làm sạch sơ

bộ (tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong ‘’nước đen’’), công trình xử lý cục bộ đối với

hệ thống thoát nước độc lập hoặc xử lý tập trung tại trạm xử lý khu vực

Nhận xét sơ bộ về khả năng ứng dụng trong điều kiện các thị trấn, thị tứ, đô thị nhỏ Việt Nam: Công nghệ phù hợp nên được xem xét, áp dụng rộng rãi với mức độ

xử lý sơ bộ hoặc đến bậc hai dựa trên các cơ sở và tiêu chí đã nêu trên như sau:

- Xử lý cơ học để tách cặn lắng trong nước thải bằng song chắn rác, các bể lắng cát, lắng đợt I, bể lắng 2 vỏ, bể tự hoại, bể biogas (trong phạm vi hộ gia đình - xử lý tại chỗ kiểu phân tán)

- Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên như hồ sinh học, xử lý yếm khí với dòng hướng lên bằng bể tự hoạ̣i cả̉i tiế́n, xử lý trên vùng đất ngập nước (wetland)

- Khử trùng trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận được dùng cho mục đích vui chơi giải trí và ăn uống sinh hoạt

- Tận dụng nước thải sau xử lý để tưới ruộng hoặc nuôi cá

I.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu xử lý nước thải trong và

ngoài nước

I.3.1 Ngoài nước

Sự phát triển mau chóng của nền đại công nghiệp trên phạm vi toàn thế giới, cùng với sự mở rộng của các đô thị một cách nhanh chóng đã tạo ra những nguồn chất thải làm ô nhiễm nặng nề môi trường nước và nó ngày càng trở nên vấn đề cấp bách mang tính toàn xã hội Các nước tiên tiến ở châu Âu (Anh, Pháp, Đức ), Mỹ, Canada đã phát triển công nghệ xử lý nước thải, giải quyết tốt môi trường Nước cộng hoà Rumani - đối tác hợp tác nghiên cứu cũng có hệ thống xử lý nước thải đô thị và công nghiệp đạt trình độ tiên tiến Các nước trong khu vực như Singapore, Thái Lan việc ứng dụng công nghệ xử lý nước thải rất mạnh mẽ

Tuy vậy, công nghệ xử lý nước thải là công việc phức tạp tốn kém, đòi hỏi phải thường xuyên thay đổi công nghệ, quy trình nhằm giảm giá thành sản xuất, phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội tập quán của mỗi nước vẫn là những vấn đề hiện nay

đang được nghiên cứu trên thế giới Tác dụng của ruộng được tưới nước thải là tái sử dụng nước thải làm giảm khối lượng nước thải xả vào nguồn và giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải mà không tốn nhiều kinh phí đầu tư như các công trình xử lý nhân tạo Về ảnh hưởng của việc dùng nước thải để tưới đối với súc vật và con người cần phải được nghiên cứu trong một thời gian dài, trên phạm vi rộng với nhiều điều kiện khác nhau và phải theo dõi ảnh hưởng của nhiều thế hệ Một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải và tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp trên thế giới

được tổng kết như sau:

- Tripathi, ấn Độ (1991) đã thí nghiệm dùng vi tảo với thực vật thuỷ sinh làm sạch nước thải thành phố Thí nghiệm sau 29 ngày có thể làm giảm 78,1% thể rắn huyền phù; 89,2% PO43-, 81,7% NO3-, 95,1% NH4+; 7,9% COD; DO tăng đến 70%

- M.Aaiz (Singapore) sử dụng thiết bị tảo hoạt hoá làm sạch nước thải sinh hoạt và công nghiệp từ trại chăn nuôi lợn và nhà máy dầu cọ Sau 15 ngày loại bỏ được 80-88% BOD; 70-82% COD; 60-70% N; 50-60% P Đây là hệ thống đơn giản thích hợp với nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và chất dinh dưỡng

- S.G Bharati, ấn Độ (1992) đã dùng tảo xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy chứa lignin Mức lignin giảm từ 93 mg/l xuống còn 25 mg/l đối với tảo Chrrocucus minutus và 25,5 mg/l đối với Phorindium ambiguum

- Sun-Kee Han and Hang-Sik Shin - Khoa xây dựng dân dụng và môi trường - Viện nghiên cứu khoa học và công nghệ Daejeon - Nam Triều Tiên Nghiên cứu về hoạt

động của hệ thống xử lý yếm khí hai giai đoạn để xử lý nước thải chế biến thực phẩm, hệ thống hoạt động với tải trọng 11,9 kg (VS) chất hữu cơ bay hơi và đạt hiệu suất 72,5%, khi tải trọng chất hữu cơ giảm xuống 5.4 kg/m3-ngày thì hiệu suất xử lý COD tăng đến 95%, thời gian lưu thuỷ lực là 0,57 ngày và hiệu suất thu khí là 0,21 m3/ kg VS

- Tongkasame (1968) nghiên cứu xử lý chất hữu cơ bằng các hồ kỵ khí và bể mê ten đạt hiệu quả cao nhất khi pH trong hồ điều chỉnh trong khoảng giá trị từ 6,5 - 8,0

- Trên thế giới, những công trình xử lý nước thải bằng hồ sinh học đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng từ thế kỷ 19 Sau những năm 1950, những nghiên cứu về hồ sinh học đã được công bố rộng rãi như các công trình của Gotastal (1954), Hermann

và Gloyna (1958), Wenstrom (1955), Town (1957) Theo tài liệu của Porges và Mackenchun thì tốc độ phát triển hồ sinh vật rất nhanh, vào năm 1957 ở Mỹ chỉ có

631 hồ thì đến năm 1962 có tới 1.647 hồ ở ấn Độ, hiện nay có 35 trạm xử lý nước bằng hồ sinh học, mỗi hồ phục vụ cho một khu dân cư từ 5.000 đến 10.000 dân, hiệu suất xử lý BOD5 của hồ đạt tới 85% ở áo trong năm 1947 có từ 28.000 đến 90.000

m3 nước thải được xử lý bằng hồ sinh vật, hiệu suất xử lý BOD5 đạt từ 70% đến 85%

- ở Hàn Quốc và Trung Quốc người ta đã áp dụng có kết quả khả quan mô hình

"Đảo trồng thực vật nước đa năng" (xem hình 1.2)

Hình 1.2: Minh họa mô hình “Đảo trồng thực vật nước đa năng” ở Hàn Quốc “Đảo trồng thực vật nước đa năng” là một cấu trúc sinh thái đa năng để bảo vệ

hệ sinh thái tạo điều kiện cho các loài cá, sinh vật phù du sinh trưởng, phát triển tạo cảnh quan hồ nước đẹp, sạch, thông qua sự phân ly chất hữu cơ nhờ vi sinh vật kết dính với chất tiếp xúc vi sinh vật nhân tạo ở lớp dưới và ở lớp trên thì có lớp cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng làm sạch nước

Những ưu điểm nổi bật của đảo trồng thực vật nước đa năng:

- Với việc dính kết vi sinh ở phía lớp đáy thì chỉ một lượng sinh vật nước ít nhất cũng làm tăng khả năng tự làm sạch nước

- Có thể tạo được đảo trồng thực vật nước quy mô lớn nhất đến hàng ngàn mét vuông (ví dụ như ở hồ Dao Cheng – Cộng hòa Triều tiên (Hàn Quốc)

- Có thể chịu đựng ổn định khi có lụt lội hoặc bão lớn

- Có khả năng thích ứng với biến động vị trí trên nước nhờ có sử dụng hệ thống giằng, néo phù hợp

- Có thể thực hiện việc đào tạo về sinh thái học, quan sát các trạng thái dưới nước nhờ

hệ thống quay phim dưới nước

Hiệu quả của đảo trồng thực vật nước đa năng:

- Quản lý, kiểm soát hệ sinh thái và bảo vệ loài cá bằng cách sử dụng chất tiếp xúc vi sinh vật làm giống nhân tạo mà tạo được nơi sinh sống cho các loài cá và sinh vật phù

du, ngăn được ánh sáng mặt trời, hình thành cấu trúc sinh thái do sự lên xuống của sinh vật phù du, do thủy triều

- Loại trừ được các loại muối phú dưỡng nhờ thực vật, nhờ Enzim sản sinh ra do vi sinh vật dính kết vào chất tiếp xúc, vi sinh vật và rễ cây mà làm chuyển hóa chất hữu cơ thành chất vô cơ dễ hấp phụ, mà hấp phụ bởi N, P là nguyên nhân làm phù dưỡng nước hồ ao và kiểm soát được sự sinh trưởng màu xanh

- Làm sạch nước nhờ chất tiếp xúc vi sinh vật, vi sinh vật có trong hồ ao dính kết vào chất tiếp xúc vi sinh vật nhân tạo mà làm phân ly chất hữu cơ thành CO2

- Tạo nên cảnh quan đẹp nhờ thực vật: hình thành cảnh quan đẹp của hồ và có thể tạo nên công viên sinh thái tự nhiên, làm nơi nghỉ ngơi giải trí cho nhân dân

Kết quả điều tra các đô thị ở đồng bằng Bắc Bộ, có khoảng 20% lượng nước thải

được sử dụng để sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản, số còn lại chảy trực tiếp vào hệ thống sông hồ các vùng lân cận gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái và sức khoẻ cộng đồng Nhiều bệnh tật, ngộ độc gây ra do nguồn nước thải ô nhiễm gây dịch bệnh ở người, gia súc, gia cầm và tôm cá

Tuy đã có một số đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước, cấp Bộ đang giải quyết vấn

đề này nhưng vẫn ở giai đoạn khuyến nghị và áp dụng quy mô nhỏ Việc nghiên cứu

xử lý nước thải đô thị cần có công nghệ, thiết bị phù hợp, nhằm mở rộng tái sử dụng trong nông nghiệp sẽ đạt được hiệu quả như tận dụng được nguồn nước tại chỗ, tận dụng được chất dinh dưỡng ngăn ngừa ô nhiễm, bổ sung dưỡng chất cho đất cây trồng phục hồi các vi sinh vật Đó là giải pháp vệ sinh sinh thái được các nước trên thế giới quan tâm và phù hợp với điều kiện Việt Nam Một số kết quả nghiên cứu về xử lý và tái sử dụng nước thải của các công trình nghiên cứu trong nước như sau:

- Theo PGS TS.Trần Hiều Nhuệ (1998), nên dùng các công trình làm sạch sau cho

việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt:

+Khi xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học với lượng nước:

a) Dưới 25 m3/ngày đêm (có thể 50 m3/ngày đêm): dùng bể tự hoại và nên khử trùng bằng clorua vôi

b) Dưới 5000 m3/ngày đêm: dùng song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng 2 vỏ hoặc

bể lắng trong kết hợp lên men cặn Khử trùng bằng clo hoặc nước clorua vôi

và công trình để xử lý cặn (sàn phơi bùn)

c) Dưới 10.000 m3/ngày đêm: dùng song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng đứng, trạm clo để khử trùng, bể tiếp xúc, công trình để xử lý cặn (bể mêtan và sân phơi bùn) hoặc công trình xử lý cặn bằng phương pháp cơ học

Bể lắng ly tâm nên dùng khi lưu lượng nước thải trên 20.000 m3/ngày đêm

+ Khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: ngoài các công trình xử lý cơ học

và xử lý cặn ở trên, còn phải thêm một trong những công trình sau:

a) Dưới 25 m3/ngày đêm (có thể 50 m3/ngày đêm): dùng cánh đồng lọc ngầm,

xử lý trên đất ướt (wetland), hồ sinh vật, hay bể lọc sinh vật

b) Dưới 5000 m3/ngày đêm: cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, bể lọc sinh vật cao tải, mương oxy hoá tuần hoàn hay Aeroten

c) Trên 5000 m3/ngày đêm: dùng mương oxy hoá tuần hoàn, lọc sinh vật cao tải,

bể aeroten

- Vũ Thị Thanh Hương (2001) nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt vùng Đồng

bằng Bắc Bộ và cho rằng: Xử lý nước thải sinh hoạt qua các bể lắng ngang, hiệu suất loại chất lơ lửng từ 39,78-50,47%, BOD5 từ 16,7-26,25%, COD từ 12,82-23,00% và

NH4+ từ 11,68-21,78% Kết hợp xử lý cơ học qua các bể lắng ngang với hồ sinh học, hiệu suất loại chất lơ lửng từ 62,43-78,647%, BOD5 từ 76,45-93,78%, COD từ 69,01-82,41% và Coliform giảm 85,46-96,53% Tác giả cũng nhấn mạnh rằng: hiệu suất xử

lý nước thải bằng hồ sinh học phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nhiệt độ và tải trọng các chất ô nhiễm vào hồ

- Viện Khoa học Thuỷ Lợi (2002) nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cho cụm dân

cư xã Vĩnh Quỳnh cho thấy: Giải pháp xử lý nước thải theo kiểu phân tán có rất nhiều

ưu điểm đáp ứng được các yêu cầu về cải thiện môi trường, đơn giản, dễ vận hành thu hút được sự tham gia của cộng đồng, giải pháp này có thể áp dụng cho các thị trấn, thị tứ, các vùng nông thôn tập trung, các làng nghề

- Cao Văn Sung và cộng sự (1996) đã đề xuất phương pháp sinh học để xử lý nước

ngâm đay bằng ba bước như: Bước 1: xử lý kỵ khí và đưa thêm một số chủng loại phân huỷ lignin để rút ngắn thời gian ngâm đay; bước 2: xử lý hiếu khí để giảm BOD

và COD; bước 3: dùng vi tảo hỗn hợp Chlorella và thực vật thuỷ sinh xử lý giai đoạn cuối cùng trước khi xả vào nguồn nhận nước thải

- Đặng Xuyến Như và cộng sự khi nghiên cứu khả năng xử lý của tảo Chlorela trong

xử lý nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt và công nghiệp cho thấy: khả năng loại

bỏ các chất hữu cơ của tảo đã làm giảm hàm lượng BOD, COD từ 80 đến 90% trong khoảng thời gian 6-7 ngày; giảm 60-70% lượng BOD và COD trong nước thải sinh hoạt lẫn nước thải nhà máy cao su và xà phòng; khả năng loại bỏ N-NH4+ trong mẫu nước thải sinh hoạt đạt tới 99% so với ngày đầu thí nghiệm, với nước thải sinh hoạt trộn lẫn nước thải công nghiệp đạt tới 73% Đối với PO4

3-

khả năng hấp thụ của tảo Chlorella trong nước thải sinh hoạt là 98%, với nước thải sinh hoạt trộn lẫn nước thải công nghiệp là 80%

- Viện Công nghệ Sinh học - Trung tâm KHTN&CNQG đã nghiên cứu xử lý chất

thải làng nghề chế biến bún - bánh Phú Đô, ngoại thành Hà Nội bằng kênh oxy hoá hồi lưu, bể lọc sinh học, hồ sinh vật đạt tiêu chuẩn nước thải xả vào nguồn

- Đề tài KH 07-16 do Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học Vật liệu - Trung

tâm KHTN & CNQG thực hiện đã nghiên cứu sử dụng biện pháp sinh học tổng hợp

xử lý nước thải chế biến nông - lâm - hải sản, thực phẩm bằng công nghệ thích hợp với các cơ sở sản xuất quy mô vừa và nhỏ

- Võ Kim Long (1978) đã nghiên cứu dùng hồ sinh học để xử lý nước thải của

xưởng chế biến thịt cho thấy sau khi xử lý kết hợp với phương pháp điện hoá với thời gian lưu nước 15 ngày, hiệu quả xử lý COD là 76,2%, vi khuẩn giảm 86,8% đến 99,4%, chỉ số coliform giảm 91,2 - 99,9%

- GS.TS Trần Hiếu Nhuệ và cỏc cộng sự (DEWAST, 2002-2004) nghiên cứu xử lý

nước thải sinh hoạt theo mụ hỡnh phõn tỏn cho thấy: Giải pháp xử lý nước thải theo kiểu phân tán có rất nhiều ưu điểm đáp ứng được các yêu cầu về cải thiện môi trường,

đơn giản, dễ vận hành thu hút được sự tham gia của cộng đồng, giải pháp này có thể

áp dụng cho các thị trấn, thị tứ, các vùng dân cư nông thôn tập trung, các làng nghề

I.4 Tổng quan về tình hình tái sử dụng nước thải sản xuất trong nông nghiệp trên thế giới và trong nước

I.4.1 Tổng quan về sự cần thiết của việc tái sử dụng nước thải:

Cận Đông là một vùng rất khan hiếm nước, vì vậy vấn đề sử dụng lại nước thải

ở đây rất được quan tâm Hệ thống thu nước thải, xử lý nước thải có nhiều khó khăn như nhiệt độc cao, mưa ít, bề mặt đất chủ yếu là cát làm hạn chế nguồn cung cấp nước thiên nhiên ở các vùng của Cận Đông Robert và Banks (1977) đã đề cập đến giải pháp kỹ thuật trong thiết kế các hệ thống cấp nước và đề xuất sử dụng nước thải

đã xử lý vào các ngành công nghiệp, tưới cây lâu năm và nông nghiệp để tránh ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ con người

Cillie và Stander (1974) (Nam Phi) đã nêu các tính chất ưu việt của quá trình

sử dụng nước tuần hoàn, vì ở Nam Phi tài nguyên nước rất khan hiếm Việc sử dụng lại nước thải ngoài mục đích chính là tăng thêm nguồn nước cung cấp cho một số ngành trong công nghiệp, nông nghiệp, còn có vai trò làm giảm thiểu quá trình ô nhiễm môi trường Năm 1976 Cillie giới thiệu thực tế sử dụng nước thải, các quá trình để làm mới nước thải và nói lên những vấn đề cần thiết phải nghiên cứu tiếp Trong công trình này, tác giả còn nêu lên các vấn đề hạn chế sử dụng trực tiếp nguồn nước thải đã xử lý, mô tả các công nghệ xử lý nước với mục đích khác nhau như khử các hợp chất béo, phốtpho, kim loại nặng, chất cặn Chẳng hạn tại bán đảo Cape nếu dùng các bồn cát tự nhiên chứa nước thải đã xử lý thì sẽ rất hiệu quả cho các thời gian

bị hạn, và nếu công nghệ xử lý đảm bảo cả về kỹ thuật lẫn giá thành thì tại bán đảo này có thể hoà vào mạng cung cấp nước từ 50.000 m3/ngày đêm lượng nước thải đã

xử lý đạt chất lượng ăn uống trong năm 1978 đến 425.000 m/ngđ tới năm 2000, tức

là khoảng 50% nhu cầu nước sạch của bán đảo này sẽ được giải quyết

Iriarry (1976) đã tiến hành nghiên cứu tổng quan các hoạt động liên quan đến việc sử dụng nước thải tại Puerto Rico Trong chương trình quản lý tài nguyên nước khu vực Ponce, một chương trình hợp tác giữa chính phủ Puerto Rico và Công ty các nhà kỹ sư quân đội Mỹ, vấn đề quản lý nước thải, cung cấp nước, chống bão lụt và bảo vệ thế giới hoang dã là trọng tâm nghiên cứu, đặc biệt là vấn đề cung cấp nước Tại 14 khu đô thị với tổng diện tích 1.900 km2, các vấn đề về sử dụng nước đã xử lý lần 2 để tưới, bổ cập cho nước dưới đất, sử dụng nước thải cho các mục đích công nghiệp, sử dụng nước thải để chống nhiễm mặn đã được đánh giá

ở Cộng hoà Liên bang Đức, việc sử dụng nước tuần hoàn và sử dụng lại nước thải đã được chú ý từ lâu, nhiều dự án xử lý nước thải để phục vụ cho tưới đã được thực hiện, có nơi nước thải xử lý đạt yêu cầu chất lượng cho ăn uống, sinh hoạt

Tại Mỹ lượng nước ngọt sử dụng trong năm 1975 chiếm 50,9% và tới năm

2000 là 54,4% trong tổng nhu cầu nước quốc gia, trong số đó tới 99% dùng để tưới Vì vậy, nước trong nông nghiệp có khả năng to lớn trong giữ gìn nguồn nước tự nhiên

và sử dụng lại nước thải

Năm 1975, tại Mỹ có khoảng 0,2% tổng nhu cầu nước được sử dụng từ nguồn nước thải (trong 0,4% tổng lượng nước thải có thể sử dụng lại), năm 2000 lượng nước thải sử dụng là 1,7% (trong 4% tổng lượng nước thải có thể sử dụng lại)

Một khối lượng lớn nước thải đã xử lý được sử dụng trong tưới nông nghiệp và

đất cảnh quan tại Arizon, California và Texas Công ty Irvince ở hạ Orange, California sử dụng nước thải chiếm 12% nhu cầu nước của công ty để tưới cam, chanh, nho, lê tàu và ương cây, cà chua, ngô, ớt và các loại rau khác Ngoài việc hạn chế sử dụng nước sạch của công ty, việc sử dụng nước thải còn làm giảm lượng phân bón mà công ty cần dùng Tại Barkersfield, California, nước thải sinh hoạt đã xử lý sơ

bộ được sử dụng cho tưới từ năm 1912 Trong năm 1972 có 971 km2 diện tích trồng ngô, lúa mạch, củ cải, cỏ linh lăng, đay được tưới theo luống bằng 45.360 m3/ngđ nước thải từ hai nhà máy xử lý nước thải thành thị bên cạnh Trong mùa hè, 33% nhu cầu nước của cánh đồng phải tưới bằng nước ngầm vì nướ thải đã xử lý không đủ thoả mãn nhu cầu về khối lượng Một chương trình nổi tiếng sử dụng nước thải trong tưới tiêu là dự án Colorado Springs, bắt đầu từ năm 1960 Trong 75.600 m3/ngđ đã xử lý lần thứ hai sẽ cho khoảng 18.900 m3/ngđ sau khi lọc, sẽ được khử bằng clo và chứa trong một loạt các bể chứa Sau đó nước này sẽ được bơm theo hệ thống ống để tưới cho các công viên, các khu vườn, nơi vui chơi giải trí, khu công nghiệp và nghĩa trang Các hệ thống xử lý đất đôi khi cũng hợp tác với việc sử dụng nước thải như một

phần của quá trình xử lý nước thải Chẳng hạn ở hạt Muskegon, Michigan nước thải

từ 15 khu thị trấn và 5 nhà máy đã xử lý bằng xục khí, chứa lại và sau đó xử lý thêm bằng cách tưới cho khoảng 2.226 m2 đất nông nghiệp Nước thải đã xử lý được sử dụng rộng rãi ở các bang miền Nam nước Mỹ, đặc biệt là California để tưới các sân golf, công viên và các loại đất cảnh quan khác Nước thải đã xử lý lần 2 được sử dụng

từ năm 1932 để cung cấp cho khoảng 1/3 nhu cầu nước trong tưới công viên Cổng Vàng ở San Francisco, California

Vấn đề tái sử dụng nước thải cho nông nghiệp dưới dạng sử dụng nguồn thải với thành phần và chất lượng phù hợp để tưới cho cây trồng nhằm tận dụng được nguồn phân bón sẵn có trong nước thải, đồng thời sau tưới nước thải được làm sạch trước khi chảy vào hồ ao, sông suối là rất có ý nghĩa về khía cạnh kinh tế cũng như môi trường Đây là giải pháp phù hợp với quan điểm chung đối với xử lý chất thải của Hội nghị môi trường thế giới tại Belagio là không coi chất thải là nguồn phế thải vứt

bỏ mà phải đánh giá nó là nguồn nguyên liệu sử dụng cho các mục tiêu kinh tế khác (hay còn được gọi là nguyên tắc Belagio) Trong quá trình này các đối tượng là cánh

đồng tưới, cây trồng đóng vai trò vừa là được tiếp nhận nguồn thải để sử dụng, vừa

đóng vai trò là công trình xử lý nước thải Việc nghiên cứu sử dụng nước thải để tưới

đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu

I.4.2 Yêu cầu về chất lượng nước thải tái sử dụng cho nông nghiệp

Chất lượng nước thải dùng cho mục đích tưới cho nông nghiệp có nhiều thông

số như nồng độ muối, hệ số hấp thụ natri, chất bo và các kim loại nặng, ngoài ra các hợp chất hữu cơ, nồng độ cặn, chất dinh dưỡng và các vi sinh vật gây bệnh cũng là những yếu tố cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải tái sử dụng Nước sử dụng có thích hợp hay không còn phụ thuộc vào ảnh hưởng của các vật chất có trong nước của cây và trong đất Dựa trên các yếu tố này, việc quyết định tưới cho mục đích này hay khác sẽ quyết định chất lượng nước thải phải xử lý trước khi tái sử dụng

Hiện không có một hướng dẫn hoặc chỉ tiêu quốc tế nào về số lượng vi sinh vật trong nước tưới đối với một loại cây cụ thể nào Trong nước thải có một số lượng rất lớn các vi sinh vật gây bệnh Năm 1973, một nhóm các chuyên gia của tổ chức Y

tế Thế giới (WHO) đã đưa ra một số chỉ tiêu đối với tổng số Coliform trong nước thải dùng để tưới đối với tất cả các loại cây là không quá 100/100 ml Từ năm 1973 đến

1989 các nhà nghiên cứu đã khẳng định khả năng về bệnh dịch là thấp hơn so với suy nghĩ trước năm 1973, nhưng các chuyên gia lại lo lắng hơn về khả năng bị bệnh bại liệt trong dân chúng do sử dụng nước thải xử lý chưa đáp ứng yêu cầu để tưới Qua các chương trình nghiên cứu của FAO, các hướng dẫn về chất lượng nước thải sử

dụng trong tưới có thay đổi nhờ các số liệu khảo sát và năm 1989 FAO đã đưa ra hướng dẫn về hàm lượng vi sinh vật trong nước thải dùng để tưới

Bảng 1.2: Các hướng dẫn về chất lượng nước thải sử dụng trong nông nghiệp theo

vi sinh vật ( a ) (Westcot, 1997)

Loại Điều kiện

sử dụng lại

Nhóm người

Giun tròn trong ruột (b) (số trứng

TB cộng trong 1l)

Coliform nguồn gốc phân (TB trong 100

ml (c))

Kiểu xử lý nước thải cần xử dụng

nước làm ổn định

để đạt được nồng

độ vi sinh như ý, hoặc các biện pháp

Giữ lại trong bồn chứa ổn định 8-10 ngày hoặc khử giun sán và coliform tương

Không thích hợp

Không thích hợp

Tiền xử lý như công nghệ tưới yêu cầu, nhưng không kém hơn kiểu làm lắng đọng sơ bộ

Nguồn: Bùi Học, Nguyễn Văn Hoàng (Báo cáo tại Hội nghị MT toàn quốc – 1996) Ghi chú: (a) – Trong các trường hợp cụ thể phải chú ý đến các yếu tố về dịch bệnh, văn hoá xã hội và môi trường địa phương và các hướng dẫn phải được thay đổi tương ứng; (b) Giun đũa, giun xoắn và giun móc; (c) – Trong thời gian tưới; (d) – Yêu cầu khắt khe hơn (≤200/100 ml) đối với các vườn cây công cộng như vườn của khách sạn; (e) - Đối với cây ăn quả phải kết thúc 2 tuần trước khi thu hoạch quả và không được tiêu thụ quả rơi dưới đất và nên dùng bình tưới phun

I.4.3 Tổng quan về tình hình tái sử dụng nước thải trên thế giới

- Từ đầu thế kỷ 19, ở Anh và Cộng hoà Liên bang Đức đã xây dựng những cánh đồng chuyên tưới nước thải, trước đó có xử lý cơ học Sang đầu thế kỷ thứ 20, tổng diện tích tưới bằng nước thải chỉ tính riêng ở Châu Âu đã lên đến 80-90 ngàn ha, trong đó trung bình mỗi ngày sử dụng 40-100m3 nước thải cho mỗi ha

- Evilevit (1995), năng suất của cây trồng sẽ tăng đáng kể nếu có phân loại phân bón vô cơ bổ sung cho lượng cận thải khi bón ruộng với liều lượng của Nitơ là

30 - 40 kg/ha, vôi và Kali là 60kg/ha Tuy vậy, yếu tố hết sức quan trọng để tăng năng suất cây trồng là liều lượng cặn thải sử dụng để bón ruộng Tác giả Evilevit (1995) đã chỉ rõ nồng độ của các nguyên tố dinh dưỡng N, P, K trong nước thải tuỳ

thuộc vào tiêu chuẩn thoát nước cũng như tính chất của nước thải Tuy vậy, cây trồng cũng chỉ sử dụng một phần các chất dinh dưỡng này trong nước thải Do đó, việc nghiên cứu công nghệ tưới hợp lý bằng nước thải là rất cần thiết để đảm bảo tận dụng phân bón trong nước thải Do yêu cầu xử lý nước thải khi xả vào các nguồn nước thường cao hơn yêu cầu xử lý khi tưới ruộng, như vậy đầu tư cho các công trình xử lý trước tưới có quy mô nhỏ hơn vì vậy sẽ kinh tế hơn

- Tại Ba Lan, các nghiên cứu về việc sử dụng nước thải cho mục đích nông nghiệp đã được thực hiện tại các cơ sở (xí nghiệp) sản xuất tinh bột Lượng nước thải này được thải ra cánh đồng và kết quả cho thấy là lượng BOD và COD đã giảm xuống rõ rệt trong cả hệ thống mương máng, cụ thể là khoảng 97% và 98%, và hệ thống kênh lớn 96.5% đến 95% Trong khu vực đất canh tác, cần phải quan tâm để tránh việc sử dụng nước thải có nhiều tinh bột để tưới

- Theo Wimvander Hoek, IWMI (2001), tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp có thể mang lại rất nhiều lợi ích: tiết kiệm nước, tận dụng được nơi chứa nước thải với giá thành rẻ, giảm ô nhiễm nước sông và nước mặt, tận dụng được nguồn dinh dưỡng trong nước thải dẫn đến tiết kiệm phân bón, tăng sản lượng cây trồng Tuy nhiên, bên cạnh các mặt tích cực cũng có rất nhiều mặt tiêu cực nếu tái sử dụng nước thải không hợp lý: gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người nông dân làm công việc tưới và những người tiêu thụ sản phẩm, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, đặc biệt là bởi nitrat, tích luỹ ô nhiễm các chất hoá học, đặc biệt là kim loại nặng trong đất, tạo

điều kiện cho các sinh vật truyền bệnh như muỗi phát triển

- Smith (1994) cho rằng việc sử dụng bùn thải làm phân bón trong nông nghiệp đã đem lại lợi ích về kinh tế và môi trường Khi đất được bón bùn thải có thể

bị tích luỹ kim loại nặng như: Cd, Cu, Pb và Zn

- Chang và CTV (1987) đã nghiên cứu và cho thấy: Bón bùn thải chứa các kim loại nặng có thể được tích luỹ trong sản phẩm trồng trọt và là nguyên nhân gây hại cho người tiêu dùng

- Van Den Berg (1993) cho rằng: Khi sử dụng bùn thải làm phân bón cần phải nghiên cứu kỹ vì nó có thể làm tăng một số bệnh lý của cây trồng và làm ô nhiễm hoá học

I.4.4 Tổng quan về tình hình tái sử dụng nước thải ở Việt Nam

- Dai Peters (CIP - Hà nội) và Đỗ Đức Ngãi (Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật) đã làm thí nghiệm dùng nước thải của làng nghề chế biến tinh bột dong, sắn xã Dương Liễu và xã Minh Khai để tưới lúa cho kết quả như sau: dùng 80% nước thải để tưới cho năng suất lúa cao nhất so với các tỷ lệ dùng nước thải khác; dùng nước thải

để tưới trong 6 tuần đầu có năng suất cao hơn 6 tuần cuối của thời vụ gieo trồng; dùng nước thải tưới 1 lần/tuần cho năng suất cao hơn tưới thường xuyên; và dùng nước thải chưa xử lý cho năng suất cao hơn dùng nước thải đã qua lắng Thí nghiệm

cũng cho thấy đối với lúa được tưới bằng nước thải được cấy với mật độ cao (60 gốc/m2) sẽ cho năng suất cao nhất (so với 35 hay 40 gốc/m2)

- H.T.L Trà (2001) đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng bùn thải đến chất lượng môi trường đất và năng suất của cây trồng, đối tượng cây trồng và kết quả nghiên cứu cho thấy: Với thành phần cặn thải pH=7,5; C.TS = 52; Nitơ TS = 2,82 và

tỷ lệ C/N = 28,4 thì năng suất của cây trồng cao nhất khi tỷ lệ phối trộn cặn thải và

đất là 30% Năng suất của cây trồng giảm xuống khi tỷ lệ phối trộn cặn thải và đất > 30%

- Viện nghiên cứu Khoa học thuỷ lợi (1984) đã nghiên cứu chất lượng nước thành phố Hà Nội và thấy rằng rất phù hợp để tưới cho cây trồng Vào những năm 80 nước thải của thành phố Hà Nội tới gần 120 triệu m3/năm, nếu tận dụng 50% lượng nước thải để tưới cho lúa với tần suất mưa 75% và mức tưới 6.000 m3/ha sẽ tưới được hơn 8.000 ha lúa Hàng năm có thể tận dụng được lượng phân bón từ nước thải tương

đương với 100-115 tấn đạm urê, 120-130 tấn phân lân Văn Điển, 250-270 tấn kalisunfat Kết quả nghiên cứu còn cho thấy nước thải không những chỉ cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng mà còn có tác dụng cải tạo đất rõ rệt, độ pH, hàm lượng kali ổn định, các nguyên tố mùn, đạm, lân, mangan tăng lên ở cuối vụ Tuy nhiên, trong thời gian này những nghiên cứu về tiêu chuẩn tưới nước thải và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải chưa được đề cập đến

- Viện khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (1994), đánh giá tác động của đô thị hoá đến sự phát triển nông nghiệp ven đô cho thấy: Huyện Thanh Trì sử dụng nước thải thành phố Hà Nội (70% nước thải sinh hoạt và 30% nước thải công nghiệp) để canh tác thì chi phí cho 1 sào trồng lúa giảm 15-20%, mỗi sào lúa chỉ cần bón 2-3 kg đạm urê, trong khi ở các nơi khác phải bón từ 6-8 kg urê/sào lúa Hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước thải trung bình là: 15mg N/l và 7mg P2O5/l (gần bằng đạm và lân trong dung dịch nuôi cấy) Nếu mùa khô tưới 4.000 m3/ha thì đã

đưa vào ruộng 60kg N và 28kg P2O5 Tuy nhiên, trong thời gian gần đây lúa và rau màu được tưới nước thải thường bị hại như cây bị héo, lá bị đốm hoặc lốp lá

- Vũ Thị Thanh Hương (2001) cho rằng: Trong 1.000 m3 nước thải sinh hoạt

đã qua xử lý bằng cơ học kết hợp hồ sinh học có chứa 52,9 kg N; 13,9 kg P2O5 và 28

kg K2O Đây là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho cây trồng Tuy nhiên, đối với mỗi loại cây trồng khác nhau cần chọn tỷ lệ sử dụng nước thải thích hợp để cho năng suất tối

ưu, ví dụ đối với lúa cần 2.563,6 m3/ha (bằng 47,6% tổng nhu cầu nước trong một vụ), đối với ngô cần 1.000 m3/ha (35,7% nhu cầu nước), đối với khoai tây cần 902,2 m3/ha (34,2% nhu cầu nước)

- Tỷ lệ giữa các nguyên tố dinh dưỡng cần cho thực vật N:P:K trong nước thải

là 5:1:2, trong khi đó ở phân chuồng là 2:1:2 Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón có hàm lượng nitơ cao, thích hợp với sự phát triển của thực vật

- Trong thành phần cặn lắng của nước thải có chứa nitơ, kali, phốt pho, canxi,

ma giê các chất này làm cho cặn lắng có giá trị phân bón rất lớn So với các loại

phân bón vô cơ thì cặn lắng trong nước thải có những ưu điểm đáng chú ý là: Trong cặn có chứa tất cả các chất cần thiết cho thực vật và với độ ẩm 90-95% đất đai dễ

đồng hoá các chất đó

- Nhiều tác giả cho rằng, các yếu tố có tác dụng quyết định hoặc loại trừ, hoặc giảm nhẹ ảnh hưởng xấu của nước thải đến môi trường là chế độ tưới Mức hoàn chỉnh và hợp lý của chế độ tưới là nhân tố không những có tác dụng nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp mà góp phần sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên (đất, nước, sức lao động ) và bảo vệ môi trường

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đều cho thấy: Sử dụng nước thải

để tưới cho cây trồng và nuôi thuỷ sản có thể mang lại nguồn lợi rất lớn như: Tận dụng được nguồn nước, nguồn dinh dưỡng trong nước thải, giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất cây trồng và tác dụng cải tạo đất Tuy nhiên, nếu sử dụng nước thải không qua xử lý thì tác hại là rất lớn và ảnh hưởng lâu dài, các giải pháp khắc phục là rất khó khăn Tác hại của việc sử dụng nước thải không qua xử lý sẽ thể hiện trong nhiều lĩnh vực như:

- Làm ô nhiễm môi trường, ô nhiễm đất, nước và không khí do nước thải có mùi hôi thối, chứa nhiều chất hữu cơ, các độc tố, các loại kim loại nặng và các vi trùng gây bệnh

- ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm: Tưới quá nhiều nước thải dẫn đến thừa dinh dưỡng và làm cây trồng bị lốp, đổ Các độc tố trong nước thải gây nên các bệnh sinh lý, tích luỹ các chất độc hại trong cây trồng và thuỷ sản

- ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng: ảnh hưởng trực tiếp đến người nông dân khi sản xuất, ảnh hưởng thông qua dây chuyền thực phẩm

Tuy nhiên các nghiên cứu gần đây về xử lý và tái sử dụng nước thải ở Việt Nam chưa nhiều và mang tính đơn lẻ ở từng lĩnh vực với các địa điểm khác nhau

Hầu hết các đô thị và khu công nghiệp ở Việt Nam đều được xây dựng từ rất lâu và không có hệ thống xử lý nước thải, hệ thống tiêu thoát nước thải cũ kỹ, kém tác dụng Nước thải của các đô thị và khu công nghiệp được xả trực tiếp vào các ao

hồ, hệ thống thuỷ nông của các vùng phụ cận Những năm 90 trở về trước, mức độ ô nhiễm chưa nhiều nên sử dụng nước thải được coi là nguồn lợi đối với người sản xuất

Do nhu cầu phát triển, tốc độ đô thị hoá ngày càng tăng nhanh, các khu công nghiệp ngày càng mở rộng thì ô nhiễm do nước thải đô thị và khu công nghiệp ngày càng trầm trọng, nhiều nơi đã ở mức báo động, ảnh hưởng đến môi trường, sức khoẻ cộng

đồng và sự phát triển của các ngành kinh tế

I.5 Giới thiệu về năng lực của cơ quan đối tác - Viện nghiên cứu

Kỹ thuật Môi trưòng ICIM – Bucarest:

I.5.1 Giới thiệu về đất nước Rumani

Rumani là một nước ở đông nam châu Âu, giáp với Biển Đen (Black Sea), nằm giữa Bulgari và Ukraine Tổng diện tích khoảng 237.000 km2 với bờ biển dài 225 m

Rumani có khí hậu ôn hòa, mùa đông lạnh, nhiều mây với tuyết và sương mù thường xuyên, mùa hè nhiều nắng hay có mưa rào và dông Có hai con sông chảy qua

đất nước Rumani là sông Danube và sông Prut Địa hình đồng bằng và miền núi, tổng dân số là 23 triệu người

Thủ đô của Rumani là thành phố Bucarest, các thành phố lớn có Constanta, Brasov, Timisoara…

Rumani là một nước công nghiệp, nền nông nghiệp đóng góp 18% tổng GDP với 28% lực lượng lao động Nông nghiệp của Rumani chủ yếu là sản xuất lúa mì, ngô và các sản phẩm khác như: củ cải đường, hạt hướng dương, khoai tây, sữa, trứng, thịt, nho Diện tích đất nông nghiệp khá lớn, trên 15 triệu ha, trong đó 1,5 triệu ha là

đất được tưới

Trong khuôn khổ hợp tác theo nghị định thư giữa Bộ Khoa học Công nghệ Việt Nam và Bộ Tài nguyên Môi trường Rumani, Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam

đã hợp tác với đối tác là Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Môi trường Rumani (ICIM)

I.5.2 Giới thiệu về Viện ICIM

- Viện nghiên cứu kỹ thuật môi trường - ICIM Bucharest- Rumani được thành lập năm 1952, các lĩnh vực hoạt động chính bao gồm: Kết cấu công trình thuỷ lợi, kỹ thuật môi trường, kỹ thuật vệ sinh (xử lý nước thải, chất thải rắn ), giám sát môi trường, kinh tế và luật môi trường, qui hoạch lãnh thổ, sinh thái đô thị, xây dựng các khu mẫu, đào tạo, kiểm định các phòng thí nghiệm của các cơ quan bảo vệ MT

- Các lĩnh vực giám sát môi trường của Viện bao gồm: Giám sát tổng hợp các thành phần môi trường, kỹ thuật cấp nước, kiểm soát ô nhiễm nước, đa dạng sinh học

và sinh thái nước, sinh thái và kỹ thuật đô thị, quản lý chất thải rắn, tác động môi trường của các công trình, xây dựng và ổn định nơi chứa chất thải, kinh tế, luật và thống kê môi trường, ô nhiễm công nghiệp

- Trong những năm gần đây, Viện đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu liên quan

đến lĩnh vực qui hoạch và xử lý môi trường kết hợp với các cơ quan đối tác trong nước và quốc tế như: (i) Quản lý hệ thống Quốc gia các thông tin về phát thải chất ô nhiễm vào không khí (ii) Nghiên cứu các giải pháp cấp nước và xử lý nước thải cho khoảng 20 thị trấn (iii) Nghiên cứu kiểm toán tác động môi trường các hoạt động của nhà máy, sân bay (iv) Giải pháp cho kết cấu công trình thuỷ lợi và các bãi chôn rác

I.5.3 Một số chương trình, dự án nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực xử lý nước thải và bảo vệ môi trường mà Viện ICIM đã thực hiện

- Chương trình giám sát và quản lý tổng hợp môi trường lưu vực sông Đanube

- Chương trình hợp tác với EC quản lý quốc gia về mạng lưới thông tin phát thải

ô nhiễm trong không khí

- Chương trình đánh giá và quản lý chất thải thành phố tại 2 thành phố của Rumani - WHO

- Dự án đánh giá tác động ô nhiễm vùng biên giới 2 nước Bulgari và Rumani

- Chương trình hợp tác với JICA nghiên cứu về quản lý rác thải cho thành phố Bucarest

- Phát triển mô hình cảnh báo lưu vực sông Danube

- Chương trình quốc gia hợp tác với Hoa Kỳ về thay đổi khí hậu

- Chương trình nghiên cứu về chất lượng không khí, phát thải ô nhiễm trong không khí, mạng lưới giám sát chất lượng nước ở các nước Đông và Trung Âu

- Chương trình Quốc gia tổng hợp về môi trường và sức khỏe của WHO

- Chương trình hợp tác song phương với Bộ Môi trường Vương quốc Đan Mạch

về chương trình hành động môi trường quốc gia của Rumani

- Chương trình hợp tác với Tây Ban Nha về quản lý môi trường

- Chương trình hợp tác song phương với Bộ Môi trường Đan Mạch về nâng cấp

hệ thống cấp nước cho thành phố Caraiova

- Nghiên cứu sử dụng vùng đất ướt/ bãi lọc ngầm, thực vật nước và hồ sinh học

để xử lý chất hữu cơ trong nước

- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sạch và quản lý chất thải công nghiệp để giảm thiểu và xử lý chất thải tại nhà máy sản xuất giấy Letea tại Bacau

-

Một số thông tin trên cho thấy rằng: Viện nghiên cứu kỹ thuật môi trường - ICIM Bucharest - Rumani có thế mạnh về công trình nghiên cứu trong lĩnh vực môi trường, đặc biệt các vấn đề về qui hoạch đô thị, nghiên cứu xử lý nước thải cho các đô thị nhỏ, thị xã, thị trấn Do vậy, Viện Khoa học Thuỷ lợi đã chọn đối tác trên để hợp

tác, trao đổi kinh nghiệm thực hiện dự án: “Hợp tác nghiên cứu để phát triển các giải pháp xử lý nước thải đô thị nhằm tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp”

I.5.4 Một số nghiên cứu điển hình về xử lý và tái sử dụng nước thải được Viện ICIM trao đổi với Viện KHTL Việt Nam trong quá trình thực hiện đề tài

Trong quá trình thực hiện, Ban chủ nhiệm đề tài đã có các cuộc trao đổi với các nhà chuyên môn thuộc lĩnh vực nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ xử lý nước thải của Viện ICIM Một số nội dung trao đổi như sau:

- Về cơ sở phân loại và tiêu chuẩn chất lượng nước các dòng chảy mặt

- Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng nước phục vụ nông nghiệp và nông thôn

được chia ra làm 4 loại như sau:

+ Mục đích cấp nước cho sinh hoạt

+ Mục đích cấp nước tưới cho cây trồng

+ Mục đích đảm bảo dòng chảy tự nhiên

+ Mục đích sử dụng cho chăn nuôi đàn gia súc chăn thả

Một số nghiên cứu sau đã được Viện chia sẻ và trao đổi với Viện Khoa học Thuỷ Lợi Việt Nam trong lựa chọn các biện pháp công nghệ để xử lý nước thải cho các vùng thị trấn, ven đô của Việt Nam:

* Sử dụng biện pháp kết hợp UASB và RBC để xử lý nước thải sinh hoạt và tái sử dụng để tưới

Viện Nghiên cứu Môi trường ICIM đã nghiên cứu áp dụng phương pháp xử lý nước thải bằng UASB (phương pháp xử lý bằng bể yếm khí bùn hoạt hoá dòng hướng ngược) và RBC (thiết bị xử lý sinh học dạng trống quay) để xử lý nước thải sinh hoạt Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ 11, 20 và 300C để đánh giá khả năng giảm thiểu COD, E.coli và tốc độ nitơ hoá của nước thải Kết quả cho thấy đối với thiết bị RBC, thời gian lưu là 2,5 giờ và tốc độ phân hủy chất hữu cơ là 47 gCOD/m2- ngày, hàm lượng COD trong nước thải sinh hoạt sau xử lý vẫn còn rất cao (228 mg/l) Trong khi đó xử lý bằng UASB với cùng thời gian lưu, nhưng tốc độ phân huỷ chất hữu cơ thấp hơn là 27, 10 và 14,5 g COD/m2-ngày và nhiệt độ kiểm soát ở mức 11, 20 và 30oC đối với từng trường hợp, hàm lượng COD tương ứng sau xử lý chỉ còn 100, 85 và 72 mg/l Thêm vào đó, hàm lượng amonia và E.coli được xử lý trong

bể UASB với nhiệt độ 300C cũng giảm đáng kể so với ở nhiệt độ 11 và 200C Có thể kết luận rằng việc xử lý sinh học 2 giai đoạn: tiền xử lý nước thải bằng bể UASB trước khi đưa vào xử lý bằng RBC cho hiệu quả tốt hơn rất nhiều và có thể kết hợp sử dụng hai bước xử lý yếm khí này để xử lý nước thải sinh hoạt trước khi tái sử dụng để tưới Nghiên cứu cũng đã đưa ra rằng biện pháp xử lý này rất thích hợp với các nước

đang phát triển vì không yêu cầu năng lượng để cung cấp cho thiết bị xử lý, mặt bằng

xử lý cũng không đòi hỏi lớn, bên cạnh đó nước thải sau xử lý đạt chất lượng có thể tái sử dụng để tưới để tận dụng chất dinh dưỡng cũng như nguồn nước từ nước thải

- Viện Nghiên cứu ICIM cũng đã sử dụng hệ thống UASB để xử lý nước thải thành phố, với thời gian lưu thuỷ lực của hệ thống là 24 giờ, hiệu suất xử lý được giữ ổn

định cao hơn 85%, khi giảm thời gian lưu thuỷ lực của hệ thống xuống 5 giờ thì hiệu xuất khử COD còn 53% và hiệu suất khử SS còn 63%, COD nước thải đầu vào là 640mg/l

* Hợp tác xây dựng nhà máy xử lý nước thải Alanya – Thổ Nhĩ Kỳ

Các công nghệ đã áp dụng:

- Xử lý bậc 1: Xử lý cơ học

o Sàng lọc: Đưa qua lưới lọc để lọc những hạt có đường kính nhỏ hơn 10 mm

o Bể lắng: loại bỏ những chất cặn lắng còn lại, chất cặn lắng sau đó được bơm

ra ngoài và đưa đến bãi chôn lấp

- Xử lý bậc 2: Xử lý sinh học

o Sử dụng bể hiếu khí với bùn hoạt tính

o Lắng tầng

o Lọc sinh học

- Xử lý bậc 3: Khử trùng bằng clo

- Công suất xử lý của nhà máy: 28.976 m3/ngày

- Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải : BOD5: 8.200 kg/ngày ; SS: 9.560 kg/ngày ; TKN: 1.360 kg/ngày ; TP: 260 kg/ngày

- Chất lượng nước sau xử lý : BOD5: 20 mg/l; SS: 30 mg/l; TKN: 10 mg/l; TP: 2 mg/l

* Sử dụng b∙i lọc ngầm để xử lý nước thải

Trong quá trình nghiên cứu và tham khảo tài liệu của một số cơ quan khoa học

Mỹ, các nhà khoa học thuộc viện ICIM đã trao đổi rằng sử dụng bãi lọc ngầm trong

xử lý nước thải, đặc biệt ở các nước nhiệt đới là rất thích hợp và có tác dụng bền vững trong xử lý các loại nước thải đô thị, công nghiệp và nông nghiệp Việc xử lý nước thải bằng vùng đất ướt/ bãi lọc ngầm được coi là có hiệu quả, không tốn kém chi phí vận hành, vận hành đơn giản nên đặc biệt thích hợp với những vùng nông thôn - nơi

điều kiện kinh tế còn khó khăn và khả năng vận hành các thiết bị xử lý nước thải phức tạp còn hạn chế Các hệ thống xử lý bằng vùng đất ngập nước này qua nghiên cứu ở các vùng áp dụng trên thế giới trong báo cáo về hệ thống xử lý bằng vùng đất ngập nước của cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống xử lý bằng bể yếm khí và bể aeroten do hệ thống này hoạt động đơn giản, chi phí vận hành và đầu tư thấp

Xử lý nước thải bằng bãi lọc ngầm có 2 loại:

1 nhưng làm nhiệm vụ thu gom nước và thoát nước cho bãi

Hệ thống đất ngập nước nếu được thiết kế và vận hành hợp lý thì có thể cung cấp nơi sinh sống cho các loài sinh vật Tuy nhiên những nhược điểm của vùng đất ngập nước là có thể gây mất mỹ quan và mùi hôi thối Mặt khác có thể là nơi sinh sống của ruồi muỗi, nếu đặt ở gần khu dân cư Việc sử dụng hệ thống ngập nước còn

có một khó khăn là việc thu hoạch sinh khối thực vật phải diễn ra thường xuyên, tránh tình trạng sinh khối của thực vật già và chết trong nước sẽ gây ô nhiễm thứ cấp nguồn nước

Ngoài khả năng xử lý các chất hữu cơ hoà tan thì hệ thông ngập nước cũng có khả năng xử lý các chất dinh dưỡng như N và P, kim loại Theo các số liệu thống kê

thì các vùng ngập nước chẩy mặt không nên chạy quá tải trọng là 5-10kg TKN nếu muốn đạt hiệu quả xử lý đạt <10mg N/ml

b Vùng đất ngập nước chảy ngầm (SF)

Hệ thống này mới xuất hiện gần đây và được biết đến với các tên gọi khác nhau như: Bãi lọc ngầm trồng cây (Vegetated Submerged Bed – VSB); hệ xử lý với vùng rễ cây (Root Zone System); bể lọc với vật liệu sỏi trồng cây(Rock reed filter) hay bể lọc

vi sinh và vật liệu sỏi (Microbial Rock filter)…

Vùng đất ngập nước chẩy ngầm (ngang) được đặc trưng bởi nó được thiết kế với một nền bằng gạch vỡ, cát sỏi theo cấp phối với chiều sâu dao động từ 0,3 - 1,5m Cấu tạo của bãi lọc ngầm trồng cây về cơ bản cũng gồm các thành phần như của bãi lọc trồng cây ngập nước nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc, trên đó

có hệ thống phân phối nước và ngăn thu nước để nước chẩy đều trong bãi lọc

Lớp lọc, nơi thực vật phát triển ở trên đó thường gồm có đất, cát, đá và sỏi được

bố trí từ trên xuống để giữ độ xốp của lớp lọc Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống hay chảy theo phương nằm ngang Hầu hết hệ thống này được thiết

kế với độ dốc 1% hoặc hơn

Ưu điểm của hệ thống này so với hệ thống chẩy mặt là nó cách ly nước thải với các sinh vật mang bệnh Trên đó được trồng các loại cây thuỷ sinh, nước sẽ chẩy ngầm trong lớp nền này đồng thời các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật dính bám trên các vật liệu làm nền này được xử lý trước khi thải ra kênh tiêu Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc

* Sử dụng hệ thống hồ sinh học để xử lý nước thải:

Các nhà khoa học thuộc viện ICIM đã nghiên cứu áp dụng sử dụng hồ sinh học để xử lý nước thải cho một số thị trấn ngoại vi Bucarest Qua kết quả nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm thấy mối quan hệ giữa tải trọng chất bẩn, hiệu quả xử lý BOD5 và thời gian lưu nước trong hồ, đối với hồ tuỳ tiện, hiệu suất xử lý BOD5thường đạt từ 70-85%, với hệ thống hồ kỵ khí 5 bậc và sau đó là hồ kỵ khí tuỳ tiện, hàm lượng BOD giảm tới 99% Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng đối với xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao thì hiệu suất xử lý đạt cao nhất khi pH trong hồ

điều chỉnh trong khoảng giá trị từ 6,5 - 8,0

Ngoài ra, Viện ICIM còn hợp tác với một số nước như Hàn Quốc, Đức, Pháp, Thuỵ Sĩ để xây dựng các nhà máy xử lý nước thải cho một số thành phố Công nghệ

sử dụng chủ yếu là công nghệ sinh học sử dụng màng lọc sinh học, bùn hoạt tính, ứng dụng các quá trình lắng tầng, nitơ hoá và nitơ hoá khử để xử lý các chất dễ bị phân huỷ sinh học như cácbon, nitơ, photpho trong nước thải Các công nghệ sinh học sử dụng đều cho kết quả đầu ra tốt, đáp ứng được tiêu chuẩn của Châu Âu

Chương II: Hiện trạng khu vực nghiên cứu (thị trấn lim – huyện tiên

du - tỉnh bắc ninh)

II.1 Điều kiện tự nhiên thị trấn Lim - huyện Tiên Du

II.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của thị trấn Lim

Thị trấn Lim là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá xã hội của huyện Tiên Du,

là nơi cơ quan huyện đóng trên địa bàn Đồng thời nơi đây cũng là nơi đặt trụ sở của nhiều cơ quan Trung ương tỉnh, bệnh viện, trường học cấp huyện, các doanh nghiệp Thời điểm từ năm 1963 đến 10/12/1998, khu vực phố Lim vẫn còn là trung tâm của huyện lỵ Tiên Sơn (huyện Tiên Du và huyện Từ Sơn ngày nay) với quy mô dân số dự tính đến năm 2000 vào khoảng 3.500 - 4.000 người (khu nội thị) và diện tích tự nhiên khoảng 36 ha Sau khi tỉnh Bắc Ninh được tái lập, huyện Tiên Du được tách khỏi huyện Tiên Sơn và khu vực phố Lim chính thức được Thủ tướng chính phủ phê duyệt trở thành thị trấn của huyện Tiên Du theo quyết định số 101/1998/NĐ-CP ngày 10/12/1998 Địa giới thị trấn Lim bao gồm toàn bộ xã Vân Tương cũ cùng với toàn

bộ cơ sở vật chất kỹ thuật hạ tầng của xã với diện tích tự nhiên khoảng 512 ha

Các đơn vị hành chính của thị trấn hiện tại được chia làm 3 thôn: thôn Lũng Sơn, thôn Lũng Giang và thôn Duệ Đông

Bên cạnh sự thay đổi về chức năng và quy mô, sự phát triển của thị trấn Lim còn chịu ảnh hưởng lớn của chuỗi đô thị trên tuyến Quốc lộ 1A và 1B mới mở ở phía Nam, chịu sự tác động của thị xã Bắc Ninh, thị trấn Từ Sơn và của khu công nghiệp Tiên Sơn đang trong quá trình hoàn thành và đi vào hoạt động

II.1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội

1 Điều kiện tự nhiên:

Thị trấn Lim nằm ở phía Tây Bắc của tỉnh Bắc Ninh, cách trung tâm thị xã Bắc Ninh 5 km về phía Tây Nam và cách thủ đô Hà Nội 25 km về phía Đông Bắc

- Phía Bắc giáp xã Phú Lâm

- Phía Nam giáp xã Liên Bão

- Phía Tây giáp xã Nội Duệ

- Phía Đông giáp xã Võ Cường của thị xã Bắc Ninh

Địa hình thị trấn Lim tương đối bằng phẳng, cao độ thay đổi từ +3,90m đến +5,80m Trong địa bàn khu vực thị trấn có Đồi Lim với diện tích 7,5ha, cao độ đỉnh

đồi +24,8m, sườn đồi có độ dốc lớn và thay đổi, phía Bắc thị trấn có đồi Lũng Sơn Nhiệt độ bình quân: 23,30C

Lượng mưa: bình quân năm là 1.400 mm

Độ ẩm không khí trung bình năm là 82,7%

Trong khu vực có nhiều hồ, ao là dấu tích của dòng sông Tiêu Tương trước kia còn lại chạy quanh theo địa hình Khu vực thị trấn Lim nằm trong hệ thống thuỷ nông của sông Ngũ Huyện Khê cách thị trấn 3 km về phía bắc

Hiện trạng sử dụng đất của thị trấn được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 2.1: Hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Lim

- Đất quốc phòng, an ninh

- Đất nghĩa trang, nghĩa địa

97,03

14,18 59,57 15,11 3,26 0,55 4,46

và các cửa hàng mới chỉ có khoảng 3000m2 chủ yếu là nhà 2 tầng gồm trụ sở của huyện uỷ, UBND huyện và các cơ quan chuyên ngành, ngân hàng, kho bạc Trong

định hướng phát triển kinh tế của huyện Tiên Du đã quy hoạch phát triển cụm công nghiệp thị trấn Lim với quy mô diện tích 8ha nằm giữa quốc lộ 1A và đường sắt, giáp với thị xã Bắc Ninh Đây sẽ là cụm công nghiệp có vị trí thuận lợi để phát triển các ngành như: cơ khí kỹ thuật điện, chế biến gỗ, sản xuất đồ gia dụng

Sông Đuống chảy qua phía Nam huyện Tiên Du tạo nên thế mạnh về vận tải

đường thuỷ và khai thác tài nguyên thiên nhiên

Với vị trí và điều kiện tự nhiên nêu trên đã tạo điều kiện cho việc phát triển kinh tế xã hội trong các lĩnh vực như: nông nghiệp - công nghiệp - thương mại - du lịch và dịch vụ khác

Dân số toàn thị trấn là 10.670 người thuộc 2.400 hộ dân sinh sống, trong đó thôn Lũng Sơn là 3.100 người, thôn Duệ Đông 2.084 người và thôn Lũng Giang khoảng hơn 5.000 người Mật độ dân số trên toàn thị trấn là 22.739 người/km2, tỷ lệ tăng dân số 1,2% (năm 2004) Tổng số dân trong độ tuổi lao động là 5.877 người trong đó lao động phi nông nghiệp là 3.960 người chiếm 67% lao động của thị trấn, chủ yếu làm trong các ngành tiểu thủ công nghiệp và kinh doanh dịch vụ thương mại

2 Tình hình phát triển kinh tế x∙ hội thị trấn Lim:

Trên toàn địa bàn thị trấn chỉ có khoảng 20% số hộ thuần nông, 5% số hộ làm nghề giết mổ, còn lại đa phần có nghề kinh doanh dịch vụ, buôn bán, cơ khí, mộc, sửa chữa Tổng số các cơ sở kinh doanh dịch vụ trên địa bàn thị trấn là 1124 cơ sở Nguồn thu ngân sách của địa phương cũng chủ yếu từ kinh doanh dịch vụ, sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp với tổng giá trị là 8.589.600.000 đ/năm (năm 2004) Tổng giá trị sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp trong năm 2004 là 145 tỷ

đồng Số hộ nghèo hiện nay trên toàn thị trấn là 112 hộ (chiếm 1,77%)

* Tình hình sản xuất nông nghiệp của thị trấn:

• Chăn nuôi:

- Về chăn nuôi gia súc gia cầm trong những năm gần đây gặp nhiều khó khăn do dịch bệnh nhiều (bệnh lở mồm long móng ở gia súc, bệnh cúm gia cầm), mặt khác giá lương thực và thức ăn chăn nuôi liên tục tăng mạnh Tuy nhiên, trong nhìn chung

về chăn nuôi trong thị trấn vẫn phát triển ổn định, đặc biệt là thôn Lũng Giang và Lũng Sơn Trong năm 2004, đàn trâu bò của thị trấn thường xuyên giữ ở mức 82 con (chủ yếu tăng đàn trâu nuôi giết thịt); đàn lợn là 8.500 con, sản lượng ước đạt 595 tấn lợn hơi; đàn gia cầm là 30.000 con

- Công tác phòng trừ dịch bệnh cho đàn gia súc, gia cầm luôn được chủ động, kết hợp giữa các cấp, các ngành để chủ động ngăn chặn kịp thời các dịch bệnh xảy ra có thể lây lan

- Về thuỷ sản: Năm 2004 diện tích nuôi trồng thuỷ sản trên địa bàn thị trấn là 20,05 ha, sản lượng đạt 80,2 tấn, giá trị đạt 721,8 triệu đồng Cùng với nuôi cá, trên

địa bàn thị trấn đang phát triển phong trào nuôi con đặc sản, đặc biệt là nuôi ba ba,

đến nay tổng số hộ nuôi đặc sản là 28 hộ, bước đầu đạt hiệu quả kinh tế khá cao Thị trấn vẫn đang tiếp tục vận động chuyển đổi ruộng trũng sang nuôi thuỷ sản (VAC)

• Trồng trọt:

Diện tích trồng lúa trên địa bàn thị trấn là 601,92 ha, trong đó vụ chiêm xuân

là 293,76 ha, vụ mùa là 308,16 ha Diện tích cây rau màu các loại là 20 ha Tổng diện tích gieo trồng (năm 2004) là 621,92 ha

- Cơ cấu giống lúa: Huyện và thị trấn đã chú trọng đưa vào gieo trồng các giống lúa có năng suất và chất lượng cao như lúa lai, thuần Trung quốc, C70 và Xi 23 đạt 85,56 diện tích, giống nếp và tẻ thơm đạt 14,44% diện tích

- Cơ cấu mùa vụ: Trà lúa xuân trung là 24,21 ha tương đương 8,24% diện tích, trà lúa xuân muộn là 268,55 ha tương đương 91,76% diện tích

- Năng suất và sản lượng: Năng suất lúa thu hoạch bình quân đạt 49,8 tạ/ha, trong

đó vụ chiêm xuân đạt trung bình 58,37 tạ/ha, vụ mùa đạt trung bình 41,7 tạ/ha

Ngoài ra, rau màu cũng là một loại cây trồng quan trọng ở thị trấn Lim, diện tích cây rau màu các loại trên thị trấn là 20 ha Tính bình quân trên toàn địa bàn thị trấn, thu nhập từ trồng lúa đạt 30.000.000 đ/ha/năm, thu nhập từ trồng rau màu đạt 56.000.000 đ/ha/năm

* Cơ cấu kinh tế gia đình khu vực thị trấn Lim:

Trong khu vực thị trấn Lim chủ yếu chia thành 2 phần chính:

+ Khu phố huyện phần lớn có nghề kinh doanh dịch vụ, cơ khí, sửa chữa, vận tải + Các hộ làm nghề nông trong các thôn cũng có nhiều nghề phụ như chế biến lương thực, kinh doanh buôn bán, nghề mộc, nghề xây dựng

Nhà ở trong khu vực thị trấn là do dân tự xây cũng chia làm 2 loại chủ yếu: + Nhà ở mặt phố chia lô có xu hướng xây theo kiểu đô thị, nhà hiện đại, nhiều nhà đã

được xây dựng với diện tích sử dụng lớn, cao tầng nhưng vẫn còn tình trạng xây dựng tuỳ tiện, lộn xộn, hình dáng kiến trúc tự phát không ăn nhập

+ Nhà ở trong các làng truyền thống được xây dựng từ lâu đời theo kiểu cách dân gian, nhà 5 gian có sân, vườn, nhà ngang Tuy nhiên trong những năm gần đây, đời sống kinh tế phát triển nên đã có nhiều hộ xây dựng nhà mái bằng kiên cố

II.1.3 Hạ tầng cơ sở:

Giao thông: thị trấn Lim có tuyến đường quốc lộ 1A cũ, tuyến quốc lộ 1B mới xây

dựng và tuyến đường sắt Hà Nội - Lạng Sơn chạy qua đã nối liền chuỗi đô thị Hà Nội

- Yên Viên - Từ Sơn - Lim - Bắc Ninh - Bắc Giang

Đường phố chính của thị trấn được hình thành từ quốc lộ 1A cũ và tỉnh lộ 270 Quốc lộ 1A đoạn đi qua địa giới của thị trấn dài hơn 3 km, lòng đường dành cho xe chạy rộng 7,5 m chưa có bó vỉa và lát hè, thiếu hệ thống chiếu sáng Tỉnh lộ 270 đoạn

đi qua địa bàn thị trấn dài 1,3km, chỉ có 700m đã được bó vỉa, đoạn còn lại thì hình thức giống như đường ngoại thị

Các tuyến đường nội bộ thị trấn đã tương đối hoàn thiện, bao gồm: 4 km

đường trải nhựa; 10 km đường bê tông, lát gạch và 12 km đường cấp phối liên thôn

Điện: trong phạm vi thị trấn có tuyến đường điện 35KV dài 6 km chạy qua thị trấn

theo hướng song song với tuyến quốc lộ 1A Nhu cầu dùng điện của khu vực thị trấn

được cung cấp bởi 11 trạm hạ áp với tổng dung lượng 2390KVA lấy từ đường điện 35KV và trạm trung gian 35/6KV đặt gần UBND huyện Tiên Du Hiện tại đang xây dựng tuyến đường điện 35KV phía nam đồi Lim để thay thế tuyến cũ đi theo quốc lộ

1A tránh phải cắt ngang qua rất nhiều công trình 100% dân số trong thị trấn được sử dụng điện

Trường học: thị trấn Lim có trường tiểu học ở phía Đông trên diện tích 0,56 ha và

một cơ sở tại thôn Duệ Đông trên diện tích 0,33ha, tổng số học sinh của 2 trường tiểu học là 917 học sinh với 30 lớp học Thị trấn có 2 trường trung học cơ sở, tổng số học sinh là 799 với 21 lớp Trên địa bàn thị trấn cũng có một trường phổ thông trung học Các trường đều đã được xây dựng khang trang với kết cấu 2 tầng Các xã khu vực lân cận thị trấn cũng đều có các trường tiêu học và trung học cơ sở

Hiện tại, ở các thôn thuộc thị trấn đều đã được đầu tư xây dựng các trường mầm non đạt chuẩn quốc gia với quy mô xây dựng 2 tầng, cơ sở vật chất khang trang, chất lượng dạy dỗ được nâng cao, đã thu hút được hầu hết các cháu trong độ tuổi đến vui chơi và học tập

Y tế: Trung tâm y tế của huyện Tiên Du nằm trên địa bàn thị trấn với diện tích 1ha

mới được xây dựng với quy mô 2 tầng, trang thiết bị phục vụ cho khám chữa bệnh

được đánh giá là còn thiếu thốn Ngoài ra thị trấn cũng có một trạm y tế với 3 y sĩ và

10 giường bệnh phục vụ công tác khám chữa bệnh cho nhân dân trong thị trấn

Chợ: chợ Lim đã có từ lâu đời, nằm trên diện tích 0,38 ha với 300 sạp hàng Đây là

nơi giao lưu buôn bán của nhân dân trong huyện, tuy nhiên chợ chưa được quy hoạch xây dựng kiên cố, các lối đi lại còn nhỏ hẹp và thường xuyên bị lấn chiếm Ngoài ra còn có các cửa hàng dịch vụ nằm rải rác trên tuyến quốc lộ 1A

Thông tin liên lạc: tại thị trấn có 1 tổng đài điện thoại dung lượng 500 số đặt tại bưu

điện trung tâm phục vụ cho nhu cầu liên lạc trong toàn huyện

Di tích lịch sử văn hoá: khu phố Lim là nơi có di tích lịch sử văn hoá cách mạng lâu

đời Di tích chùa Hồng Vân trên đồi Lim, đền Liễu Giáp và đặc biệt là các làng quan

họ cổ truyền xung quanh Lim là chiếc nôi của vùng dân ca quan họ Bắc Ninh nổi tiếng với Hội Lim đặc sắc và hấp dẫn khách du lịch bốn phương

Thị trấn Lim không chỉ là trung tâm văn hoá, chính trị và thương mại của huyện Tiên Du mà còn là đầu mối nối liền các khu di tích và thắng cảnh khác trong huyện như: chùa Phật Tích, Bách Môn, Vân Khám, Trại Cò và nhiều làng quan họ lân cận

Đánh giá chung:

Nhìn chung, các công trình hạ tầng cơ sở vật chất, xã hội của thị trấn Lim có quy mô nhỏ, một số còn mang tính tạm thời Ngoại trừ các ngày lễ hội, còn lại các hoạt động dịch vụ, văn hoá còn chưa sôi nổi Sát kề thị trấn Lim có nhiều khu vực tập trung dân cư đông đúc cùng với nhiều ngành nghề thủ công truyền thống đang có xu hướng vươn ra tiếp cận thị trường Với điều kiện nêu trên, thị trấn Lim có tiềm năng

để phát triển toàn diện trên tất cả các lĩnh vực, đáp ứng với yêu cầu của một trung tâm kinh tế - chính trị - văn hoá của một huyện nằm trong vùng tam giác kinh tế trọng

điểm phía Bắc

II.1.4 Quy hoạch phát triển thị trấn Lim đến năm 2020

Theo phương án điều chỉnh quy hoạch xây dựng thị trấn Lim trong giai đoạn 2005-2020 đã đề ra định hướng phát triển thị trấn Lim trở thành đô thị loại IV với đặc trưng tính chất đô thị như sau:

- Là trung tâm hành chính, chính trị, kinh tế xã hội của huyện Tiên Du

- Đối trọng về công nghiệp và hệ thống các di sản văn hoá với các đặc điểm: bền vững, độc đáo, truyền thống được trong nước và thế giới công nhận

- Là địa điểm tập trung phát triển công nghiệp địa phương và nghề truyền thống

- Là trung tâm du lịch văn hoá phi vật thể của tỉnh Bắc Ninh và của miền Bắc Với các tính chất nêu trên, định hướng quy hoạch phát triển đô thị của thị trấn

đã chỉ ra các giải pháp phát triển cụ thể như sau:

- Khu trung tâm cây xanh thể dục thể thao ở phía Tây nam đồi Lim, xây dựng nhà thi đấu đa năng và nhà văn hoá Lim

- Trung tâm thương mại công cộng bố trí dọc theo các tuyến phố chính, các đầu nút giao thông trên khu vực phía Bắc thị trấn

- Khu sản xuất nông nghiệp phía Bắc đường sắt được tận dụng một phần để phát triển khu dân cư mới

- Khu sản xuất tiểu thủ công nghiệp, kho tàng được bố trí ở phía Tây nam thị trấn, giáp với kênh Nội Duệ

- Xây dựng thêm trường phổ thông trung học của huyện tại khu đất phía Nam

đồi Lim

- Khu dân cư trong quy hoạch đến 2010 được phát triển từ các khu dân cư hiện tại và khai thác dọc theo tuyến quốc lộ 1A và tuyến đường đi Phật Tích Đến giai đoạn 2020 sẽ phát triển các khu dân cư đến sát đường vành đai Khu công nghiệp tập trung mở rộng lên lên phía Bắc đường sắt

b, Quy mô dân số

Theo quy hoạch xây dựng khu vực thị trấn Lim đến năm 2020 thì quy mô dân

số của thị trấn tính đến năm 2020 sẽ là 33.000 người Chi tiết cho từng giai đoạn phát triển được thể hiện ở bảng sau: