NGHIÊN CứU Xử Lý NƯớC THảI TậP TRUNG LàNG NGHề TRIềU KHúC BằNG CÔNG NGHệ WETLANDS ĐốI VớI DòNG CHảY ĐứNG Trịnh Xuân Báu Bộ môn Kỹ thuật Môi trờng Viện Khoa học v Môi trờng Giao thông Tóm tắt: Nghiên cứu xử lý nớc thải tập trung lng nghề Triều Khúc bằng công nghệ wetlands đối với dòng chảy đứng đã cho những kết quả khả thi. Hiệu quả xử lý COD đạt 85,3%, BOD5 đạt 83,2% v NH4-N đạt 53%. Kết quả ny mở ra một hớng áp dụng công nghệ thân môi trờng trong xử lý nớc thải lng nghề tập trung của nớc ta Summary: Research on Trieukhuc traditional villages centralized wastewater treatment by vertical flow constructed wetland technology gave some feasible results. Removal efficiency of COD, BOD5 and N-NH4 were achieved 85,3%, 83,2% and 53%. These results direct a way that applies environment-friendly technology in treating centralized wastewater of traditional villages in Vietnam. I. ĐặT VấN Đề Quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nớc kết hợp với nhu cầu sử dụng nớc trong sinh hoạt của con ngời ngày một tăng, làm phát sinh ra một lợng nớc thải lớn. Nớc thải sinh hoạt tại ở các khu vực dân c đô thị, nông thôn và các làng nghề phần lớn cha đợc xử lý hoặc xử lý cha đúng quy cách, cha đạt yêu cầu xả thải ra môi trờng. Do vậy đã gây ô nhiễm môi trờng nớc, làm lây lan bệnh tật và ảnh hởng đến sức khỏe cộng đồng. CT 2 Tại các làng nghề, ô nhiễm môi trờng nớc đã và đang là một vấn đề bức xúc. Theo kết quả phân tích của Viện khoa học và công nghệ môi trờng (Đại học Bách khoa Hà Nội) thì 100% mẫu nớc thải ở các làng nghề đều vợt quá tiêu chuẩn cho phép. Hầu hết các hộ nghề cha có hệ thống xử lý nớc thải sản xuất, các làm nghề cha có hệ thống xử lý nớc thải tập trung nên mức độ ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng. Wetland là công nghệ xử lý nớc thải bằng việc áp dụng các điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trờng trong quá trình xử lý. Công nghệ này đạt hiệu quả xử lý cao, chi phí thấp và ổn định, Tại Việt Nam, công nghệ này còn mới mẻ và ít đợc biết đến. Tuy nhiên, đây là công nghệ rất phù hợp với điều kiện kinh tế - tự nhiên tại nớc ta. Hệ thống xử lý nớc thải bằng công nghệ wetland bao gồm một bãi lọc trồng cây (constructed wetland). Có hai loại bãi lọc thờng đợc áp dụng là bãi lọc trồng cây ngập nớc và bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm với dòng chảy ngang hoặc chảy đứng. Trong các loại bãi lọc trồng cây nêu trên, bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng có nhiều u điểm nh hiệu quả xử lý cao (đặc biệt là các chất dinh dỡng trong nớc), dễ phân bố vật liệu lọc, loại bỏ đợc các vi sinh vật gây bệnh trong nớc thải, tốn ít diện tích cho hệ thống xử lý Nhợc điểm của phơng pháp này chỉ là phải tạo ra sự chênh lệch về gradient dòng chảy. Chính vì vậy, bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng đợc lựa chọn để nghiên cứu thử nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc, Hà Nội. II. HIệN TRạNG NƯớC THảI TậP TRUNG LNG NGHề TRIềU KHúC Làng nghề Triều Khúc (xã Tân Triều, quận Thanh Trì, Hà Nội) là một trong những làng nghề có nhiều nghề thủ công nhất hiện nay ở Hà Nội. Các nghề chính của làng nh làm chỉ may vá, tái chế nhựa, nhuộm vải, làm chổi lông gà, làm cầu lông, làm chỉ vắt sổ, may máy, nhặt rác, thu mua phế liệu, dệt vải, tái chế đồ phế liệu sắt, đồng, Do đó, tính chất nớc thải tập trung của làng nghề tơng đối phức tạp. Tại các mơng, rãnh thoát nớc hoặc lu vực chứa nớc, mức độ ô nhiễm rất nặng nề, màu nớc đều chuyển sang đen kịt. Hầu hết nguồn nớc đều là nơi xả thải của các thùng nớc rửa phế thải. Trớc đây, khi còn ao hồ thì ngời ta mang ra đó để rửa, bây giờ, khi các lu vực nớc bị ô nhiễm hoặc cạn khô thì ngời ta sử dụng nớc giếng khoan hoặc nớc máy để rửa trực tiếp các loại phế thải. Sau đó, nớc thải ấy lại đợc đổ xuống các cống rãnh thoát nớc ngay cạnh nhà và đổ vào các lu vực nớc chung của làng. Kết quả phân tích chất lợng nguồn nớc thải tập trung cho thấy các chỉ tiêu COD, BOD 5 , NH 4 -N đều vợt quá TCCP nhiều lần (bảng 1). Bảng 1. Chất lợng nớc thải tập trung lng nghề Triều Khúc (Khu vực ao lng) STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị TCVN 5942: 1995 (cột B) 1 pH - 6,52 5,5 ữ 9 2 COD mg/l 156 35 3 BOD 5 mg/l 95 25 4 SS mg/l 55 80 5 NH 4 -N mg/l 1,81 1 CT 2 Nớc thải trong tái chế nhựa là nguồn nớc gây ô nhiễm nhất của làng nghề. Nhựa thải đợc đa vào máy rửa, rồi nghiền nên toàn bộ nớc thải nguyên liệu bẩn và độc hại xả thẳng xuống hệ thống cống thoát nớc công cộng và đi vào hệ thống ao, hồ chứa nớc thải tập trung. Ước tính lợng nớc thải do quá trình xay nhựa của làng nghề là 3.900 ữ 4.000 m 3 nớc/ngày. III. PHƯƠNG PHáP Xử Lý Nhóm nghiên cứu đã tiến hành xây dựng mô hình thí nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng. Mô hình bao gồm ba bể thí nghiệm (hình 1). Bể 1 chứa nớc thải sơ cấp lấy trực tiếp từ nguồn nớc thải tập trung của làng nghề (ao làng), bể là 1 thùng xốp kích thớc 40 x 50 x 40 (cm), trong bể này kết hợp thả bèo cái. Bể 2 là bể tiếp nhận nớc thải xử lý sơ cấp từ bể 1, bể bể là 1 thùng xốp kích thớc 40 x 50 x 40 (cm), trong bể gồm có các lớp vật liệu lọc và cỏ lồng vực, tại đây nớc thải đợc xử lý nhờ bãi lọc trồng cây ngập nớc với dòng chảy thẳng đứng. Bể 3 là bể tiếp nhận nớc thải sau khi đã qua xử lý ở bể 2, bể là 1 thùng xốp kích thớc 40 x 50 x 40 (cm), tại đây nớc sẽ đợc tiếp tục lắng theo thời gian lu của nớc trong bể. Hình 1. Sơ đồ mô hình hệ thống xử lý bèo cái Mặt bằng mái lọc Nớc sau xử lý bể 3 bể 2 bể 1 Vật liệu lọc trong bể 2 đợc lựa chọn bao gồm đá, đá dăm và cát. Thực vật lựa chọn trong thí nghiệm là Bèo cái và Cỏ lồng vực. Bèo cái (Pistia stratiotes L.) là một loại cây nhỏ sống nổi trên mặt nớc, không thấy thân, lá mọc thành hoa thị quanh gốc, hoa nhỏ, màu nâu trắng nhạt (hình 2). Đây là loài thực vật thích nghi cao với môi trờng, sức sống mạnh mẽ, có bộ rễ dài và phát triển mạnh. Do nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc bắt nguồn từ nhiều loại hình sản xuất nên lựa chọn bèo cái trong thí nghiệm này vì rễ bèo có khả năng hấp thụ kim loại nặng, các cặn bẩn hữu cơ trong nớc. Cỏ lồng vực (Echinochloa crusgalli) là loại cây có hình dạng giống cây lúa, đây là loại cây có bộ rễ chùm lớn, khá phổ biến và phân bố rộng khắp trong cả nớc (hình 3). Do loài thực vật này có khả năng sinh trởng mạnh mẽ, nên sử dụng dễ dàng trong việc trồng trong điều kiện nớc ô nhiễm và tham gia vào quá trình hấp thụ các chất hữu cơ trong nớc thải. CT 2 Hình 2. Bèo cái trong thí nghiệm Hình 3. Cỏ lồng vực trong thí nghiệm Quá trình xử lý (chế độ vận hành thí nghiệm) gồm 3 bớc và đợc mô tả nh sau: * Bớc 1: Nớc sau khi lấy về đợc đổ vào bể 1 để lắng sau 5 ngày. Mục đích của công việc này là để làm lắng các cặn lơ lửng trong nớc và nhờ bèo cái có khả năng hấp thụ một số kim loại nặng và các chất lơ lửng trong nớc. * Bớc 2: Nớc thải chủ yếu đợc xử lý ở bể 2. Nớc sẽ đợc hệ thống rễ cây hấp thụ các chất hữu cơ, kim loại, khoáng có trong nớc. Nớc đợc chảy theo phơng thẳng đứng khi đi từ trên bề mặt bể xuống đáy bể qua các lớp vật liệu lọc sẽ đợc các vi sinh vật trên bề mặt vật liệu xử lý thông qua việc phân huỷ và hấp thụ các chất thải đồng thời nớc thải sẽ đợc lọc qua các lớp cát, đá. * Bớc 3: Nớc đợc xử lý ở bể hai sẽ đợc tháo xuống bể ba một cách liên tục. Nớc đợc lu ở đây trớc khi xả thải ra môi trờng. Quá trình lấy mẫu và phân tích mẫu: Mẫu nớc thải đợc lấy trực tiếp từ ao làng (nơi các nguồn thải đổ về) để tiến hành thí nghiệm. Các mẫu nớc thải trong quá trình xử lý và sau xử lý đợc lấy tại bể 1 và sau bể 3. Các chỉ tiêu phân tích gồm pH, SS, COD, BOD 5 , NH 4 -N. Phơng pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản và phân tích mẫu đợc áp dụng theo TCVN. IV. KếT QUả NGHIÊN CứU Kết quả lấy mẫu và phân tích mẫu nớc thải trong quá trình làm thí nghiệm đợc thể hiện tại bảng 2 dới đây: Bảng 2. Chất lợng nớc thải v khả năng xử lý của hệ thống thí nghiệm Giá trị TT Chỉ tiêu Đơn vị Trớc xử lý Xử lý tại bể 1 Nớc sau xử lý TCVN 5942: 1995 (cột B) 1 pH - 6,52 6,50 6,51 5,5 ữ 9 2 COD mg/l 156 62 23 35 3 BOD 5 mg/l 95 43 16 25 4 SS mg/l 55 26 5 80 5 NH 4 -N mg/l 1,81 1,63 0,85 1 CT 2 Từ bảng 2, chúng tôi nhận thấy các chỉ tiêu pH và SS trớc và sau xử lý đều nằm trong giới hạn TCVN 5942: 1995 (cột B). Tuy nhiên, quá trình xử lý cũng cho thấy nồng độ các chất rắn lơ lửng giảm rất mạnh, từ 55 mg/l trớc xử lý xuống còn 26 mg/l tại bể 1 và 5 mg/l sau xử lý. Kết quả này cho thấy, hiệu quả xử lý SS của hệ thống thí nghiệm rất khả thi, hiệu quả xử lý đạt tới 91%. * Hiệu quả xử lý COD: Với nồng độ COD đầu vào là 156 mg/l, vợt quá TCCP gần 4,5 lần. áp dụng thời gian lu 5 ngày và quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm của bèo cái, tại bể 1 nồng độ COD giảm xuống còn 62 mg/l. Sau khi xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng thẳng đứng với các lớp vật liệu trong hệ thống, nồng độ COD cuối cùng là 23 mg/l, thấp hơn TCCP và đạt tiêu chuẩn xả thải. Hiệu quả xử lý COD của hệ thống đạt 85,3%. Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm đợc thể hiện tại hình 4. * Hiệu quả xử lý BOD 5 : Nồng độ BOD 5 đầu vào là 95 mg/l, vợt quá TCCP 3,8 lần. Với thời gian lu và quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm của bèo cái. Tại bể 1, nồng độ BOD 5 giảm xuống còn 43 mg/l. Sau khi xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng thẳng đứng với các lớp vật liệu trong hệ thống, nồng độ BOD 5 cuối cùng là 16 mg/l, thấp hơn TCCP và đạt tiêu chuẩn xả thải. Hiệu quả xử lý BOD 5 của hệ thống đạt 83,2%. Hiệu quả xử lý BOD 5 của thí nghiệm đợc thể hiện tại hình 5. Nh vậy, cũng nh COD, khả năng xử lý BOD 5 của hệ thống thí nghiệm là rất khả thi. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Trc x lý Ti modun 1 Sau x lý Thi gian Nng COD (mg/l) Nng COD TCVN 5942:1995 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Trc x lý Ti modun 1 Sau x lý Thi gian Nng BOD5 (mg/l) Nng BOD5 TCVN 5942:1995 Hình 4. Hiệu quả xử lý COD trong thí nghiệm Hình 5. Hiệu quả xử lý BOD 5 trong thí nghiệm * Hiệu quả xử lý NH 4 -N: Nồng độ NH 4 -N đầu vào là 1,81 mg/l. Mặc dù vẫn vợt quá TCCP 1,8 lần, nhng nồng độ NH 4 -N không quá cao so với các nguồn nớc thải làng nghề khác. Với thời gian lu và quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm tại bể 1, nồng độ NH 4 -N giảm xuống còn 1,63 mg/l. Sau khi xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng thẳng đứng với các lớp vật liệu trong hệ thống, nồng độ NH 4 -N cuối cùng là 0,85 mg/l, thấp hơn TCCP và đạt tiêu chuẩn xả thải. Hiệu quả xử lý NH 4 -N của hệ thống đạt 53%. Hiệu quả xử lý NH 4 -N của thí nghiệm đợc thể hiện tại hình 5. Nh vậy, so với COD và BOD 5 , khả năng xử lý NH 4 -N của hệ thống thí nghiệm là kém hơn nhng vẫn đạt đợc tính khả thi cao. CT 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Trc x lý Ti modun 1 Sau x lý Thi gian Nng NH4-N (mg/l) Nng NH4- N TCVN 5942:1995 Hình 6. Hiệu quả xử lý NH 4 -N trong thí nghiệm V. KếT LUậN - Từ các kết quả phân tích cho thấy nớc thải tập trung tại ao của làng nghề Triều Khúc có một số chỉ tiêu nh COD, BOD 5 , NH 4 -N cao gấp nhiều lần TCVN 5942-1995. - áp dụng công nghệ Wetland đối với dòng chảy đứng để xử lý nớc thải cho thấy, nồng độ các chỉ tiêu COD, BOD 5 , NH 4 -N đã giảm đi rất nhiều so với ban đầu. Nớc thải ra môi trờng đều đạt TCVN 5942-1995. Hiệu quả xử lý đối với COD đạt 85,3%, đối với BOD 5 đạt 83,2% và NH 4 -N đạt 53%. - Nghiên cứu áp dụng công nghệ Wetland đối với dòng chảy đứng để xử lý nớc thải tập trung tại ao của làng nghề Triều Khúc bớc đầu thu đợc các kết quả rất khả thi. Tuy nhiên, do thời gian thí nghiệm cha nhiều, số lợng mẫu phân tích còn ít nên độ tin cậy cha cao. Do vậy, cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện thêm qui trình công nghệ nhằm áp dụng vào thực tiễn. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Việt Anh. Nghiên cứu xử lý nớc thải bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng (Vertical Flow Constructed Wetland) áp dụng trong điều kiện Việt Nam, Báo cáo khoa học tại Hội nghị Môi trờng toàn quốc, Hà Nội, 2005. [2]. Nguyễn Việt Anh. Xử lý nớc thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam, Tạp chí Bảo vệ Môi trờng (ISSN 0868-3301), số 80, 2006. CT 2 [3]. Kỷ yếu Hội thảo khoa học: Bãi lọc trồng cây xử lý nớc thải, Trung tâm kỹ thuật môi trờng đô thị và khu công nghiệp, Trờng Đại học Xây dựng, 2006. [4]. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga. Giáo trình công nghệ xử lý nớc thải. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1999. [5]. Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Trần Đức Hạ v những ngời khác:. Nghiên cứu đề xuất các mô hình thoát nớc và xử lý nớc thải phân tán cho các đô thị loại 3, 4, 5 của Việt Nam, Đề tài QLNN về BVMT. Bộ TN&MT - Bộ GD&ĐT, 2002. [6]. Donald S. Brown et al. (2000), Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, USEPA- NRMRL, September 2000. [7]. P. F. Cooper, G. D. Job et al. (1996), Reed beds & constructed wetlands, Arc plc., Swidon, SN5 8 YF. [8]. Moshiri, G. A. (ed.). Constructed wetlands for water quality improvement, CRC Press, Boca Raton, FL, 1993. [9]. Hammer, D. A. (ed.). Constructed wetlands for wastewater treatment: municipal, Industrial and Agricultural, Lewis Publishers, Chelsea, MI, 1989. [10]. USDA USEPA. A Handbook of constructed wetlands, a guide to creating wetlands, 1994. [11]. USEPA. Constructed wetlands treatment of municipal wastewater, Ohio 45268, September, 2000. [12]. USEPA. Constructed wetlands for wastewater treatment and wildlife habitat, Case study, 832-R9, September, 2003 Ă . lựa chọn để nghiên cứu thử nghiệm xử lý nớc thải tập trung làng nghề Triều Khúc, Hà Nội. II. HIệN TRạNG NƯớC THảI TậP TRUNG LNG NGHề TRIềU KHúC Làng nghề Triều Khúc (xã Tân Triều, quận Thanh. NGHIÊN CứU Xử Lý NƯớC THảI TậP TRUNG LàNG NGHề TRIềU KHúC BằNG CÔNG NGHệ WETLANDS ĐốI VớI DòNG CHảY ĐứNG Trịnh Xuân Báu Bộ môn Kỹ thuật Môi trờng Viện Khoa học v Môi trờng. Giao thông Tóm tắt: Nghiên cứu xử lý nớc thải tập trung lng nghề Triều Khúc bằng công nghệ wetlands đối với dòng chảy đứng đã cho những kết quả khả thi. Hiệu quả xử lý COD đạt 85,3%, BOD5 đạt