NGHIEN CQU Sa DUNG CAC HE THCDNG DAT NGAP NUOC N H A N T A O DE XLf LY NUOC THAI

N g u y e n Thi L o a n Khoa Moi trUdng, TrUdng DHKHTN, DHQGHN

TOM TAT:

PhUdng phap xii ly nUdc thai b^ng be thong dat ngap nUdc nhan

tao la mot phUdng phap da dUdc ap dung d nhieu nUdc tren the gidi

each day khoang vai chuc nam. Tuy phien, cho tdi nay d Viet Nam hau

nhu chUa ap dung phUdng phap nay vao viec x^ ly nUdc thai. Bao cao

khoa hoc nay nham muc dich gidi thieu va budc dau nghien cxiu ve he

thong dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nUdc thai. Cac v&'n de chinh

trong bao cao nay la: cac cd che loai bo ch^'t 6 nhi lm trong d^'t ng^p

nUdc; cac loai dat ngap nUdc; cac loai va vai tro cua thUc vat (cac loai

beo: beo tay, beo tam; cac loai thUc vat thuy sinh bac cao: cay say, cay

cdi dong v.v.) trong he thong dat ngap nUdc. Cac vai trd nay dUdc khai

thac dua tren cac dac diem thich ngbi ve hinh thai, cac qua trinh trao

doi chat, trao doi khi... dien ra trong suo't giai doan song cila chiing.

TUdng Xing vdi moi loai tbuc vat khac nhau cd cac mo hinh dat ngap

nUdc nhan tao khac nhau de dat dUdc hieu qua xii ly cao nha't.

Viec xii ly nUdc thai b^ng he thong dat ngap nUdc nhan tao cd lien

quan tdi hieu qua cua cac qua trinh vat ly, boa hoc, dac biet la sinh

hoc xay ra trong do. Cac he thong nay chii ye'u dung de xii ly nUdc thai

cd chijta nhieu chat hiiu cd (BOD cao) nhu nUdc thai nha may gia'y, cac

nha may che bien thUc pham, bia rUdu, nha may che bien ca phe, cac

cd sd gie't mo...

151

Nhom nghien ci5u chung toi da va dang tie'n hanh thi nghiem xem xet hieu qua loai bd chat 6 nbiem cua thUc vat ngap nUdc. Cu the d day la nghien cUu trong he thong hao dat trong cay say va cay cdi dong. Ket qua cho thay hieu qua loai bo chat 6 nhiim trong he tho'ng nay la rat kha quan.

Trong dieu kien d Viet Nam bien nay, phUdng phap xii ly nUdc thai b^ng he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao phu hdp vdi nhieu cd sd san xua't. Do do, nen ap dung rong rai phUdng phap xii ly nUdc thai nay. Til cong trinh nghien ctiu nay cd the ap dung nghien ciiu sau hdn, md rong hdn ve he thong dat ngap nUdc nhan tao xii ly nUdc thai.

1 M6 DAU

Cac he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao dUdc xay dUng de xii ly nUdc thai phdng theo cac qua trinh sinh hoc va hoa, ly cua cac vung dat ngap nUdc tu nbien. Cac vung dat ngap nUdc cd the loai bd cac chat 6 nbiem tu: nUdc thai hoac chuyen chung thanh cac dang vat chat cd it anh hudng tdi siic khoe con ngUdi va moi trUdng. Thuan Idi chinh cua viec sii dung he tho'ng dat ngap nude nhan tao de xii ly nUdc thai la qua trinh xii ly dUdc thUc hien lien tuc trong dieu kien tU nbien va vdi mot gia thanh re vi chi phi xay dUng va bao quan tha'p. Cac he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao nay dUdc sii dung cho viec xii ly cac loai nUdc thai da qua xii ly b^c 1, 2, 3 vdi thdi gian lUu nUdc trong he tho'ng khac nhau.

De gidi thieu ro hdn ve vai tro cua he thong dat ngap nUdc nhan tao trong qua trinh xii ly nUdc thai, muc dich cua bai bao nay la:

Dua ra cac ket qua thi nghiem sii dung he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nudc thai cua lang nghe gia'y Phong Khe.

Phan danh gia miic do 6 nhilm cua kenh chiia nUdc thai da qua xii ly tai lang gia'y Phong Khe - Bic Ninh - thong qua cac chi tieu: nhiet do, pH, COD, DO, BOD, NH^, NO3, NOg. FOf, SS.

- Tim thdi gian lUu nUdc tdi Uu trong he thong xii ly de dat hieu suat xii ly cao nha't, cung nhU chi phi cho he thong la it nha't.

152

11. DOI TUONG VA PHUONG PHAP NGHlfiN CtfU

2.1 D o i tvidng n g h i e n cvtu

• He thong dat ngap nUdc nhan tao de x^ ly nUdc thai noi chung

• Nude d mUdng thai cua lang gia'y Phong Khe, B^c Ninh.

Lang Phong Khe - B^c Ninh san xua't gia'y vdi cac phUdng phap khac nhau va tijf cac nguyen lieu ciing khac nhau. NhU: cd xUdng san xua't gia'y tiX gia'y, bia cu, tCf rdm, miin cUa, tre, niia, go,... nUdc thai chUa qua xii ly cua tat tat cac cd sd san xua't trong lang deu thai ra cac kenh mUdng d i n nUdc thai xung quanh lang. He thong mUdng nay c6 nUdc bi 6 nhi lm d mUc do rat nang, nUdc kenh c6 m^u den, mat nUdc sui hot, sanh dac kem theo miii hoi thdi kho chiu.

2.2 Phiftfng p h a p n g h i e n cufu

Mo hinh thi nghiem

He tho'ng dat ngap nUdc nhan tao (Hinh 1) la mot be nho dUdc xay

bang gach vdi viia xi mang cat, phia trong be ph^n day va thanh dUdc

danh bong bang xi mang muc dich ngan sU tham nUdc xudhg dudi va

tham nUdc ra xung quanh. Be dai 2m, rong 20cm, sau 70cm va phia

dudi, each day 5cm cd he thong 6'ng d in nUdc ra ben ngoai. Trong he

tho'ng (be) dUdc do mot Idp da sdi da dUdc riia sach vdi be day la 40cm,

bao gom:'

• 10cm Idp sdi dUdi ciing cd kich thudc 30-7-40mm,

• 10cm Idp sdi thU hai (ke txi dUdi len) cd kich thudc 10H-20mm,

• 20cm Idp sdi tren ciing cd kich thUdc 10mm.

Dong thdi vdi viec do sdi vao be thong, cac cay say, cay cd nen (cay

cdi dong) dUdc trong xen ke true tie'p vao nen da sdi vdi mat do khoang

50 cay/m2. Hai loai cay nay dUdc trong true tiep tren nen da sdi, trudc

khi trong vao he thong cay va bo re cua cay da dUdc riia sach biin dat

ban dau von c6. Trong thdi ky dau mdi trong be thdhg cay nay dUdc

nuoi so'ng bling nguon dinh dudng c6 trong nUdc ao nuoi ca tu nbien,

153

sau 7-M5 ngay bo r§ cua cay b i t dau phat trien, (rl mdi b i t dau moc

sau 7 ngay) cac m i t da dUdc danh thiic va phat trien thanh choi non

vao ngay thiJt 10 den ngay tbd 15. Sau ngay thii 15 trd di cay dam choi,

de nhanh va phat trien nhanh chong trong moi trUdng nUdc ao va sau

do la trong moi trUdng nUdc thai.

Nude thai Be yem khi Mo hinh dat ngap nUdc

Nude sau xii ly

Hinh y Mo hinh thi nghiem

Thiei kethi nghiem

De tim ra thdi gian lUu nUdc toi Uu trong he tho'ng, ba ddt thi

nghiem dUdc tie'n hanh, moi ddt deu cd sU thay doi thdi gian luu nUdc

thai trong be yem khi va trong he thong dat ngap nUdc nhan tao nbU

bang 1.

Bang 1: Th6i gian Imj nii6c trong cac he thong cua 3 dot thi nghiem

Dtft

Ddt 1

Ddt 2

Ddt 3

Be yem kh i

5 ngay

8 ngay

10 ngay

Dat n g a p n\idc

5 ngay

7 ngay

10 ngay

T ong cong

10 ngay

15 ngay

20 ngay

Qua trinh xii ly nUdc dUdc dien ra nhU sau:

Nude dau tien dUdc lay tuf nguon 6 nbiem (nguon thai) roi dUa vao

he tho'ng yem khi gom 1 phi nhua cd dung tich Idn hdn 200 lit (0,2m3).

Sau khi da du thdi gian yem khi doi vdi tiing ddt thi nghiem, nUdc d

he tho'ng yem khi dUdc d in vao be tho'ng dat ng^p nUdc, nUdc trong

qua trinh nay dUdc lay each day he tho'ng yem khi 15 cm trd len (vi

trong qua trinh yem khi dong thdi xay ra qua trinh l ing dong). Nudc

154

dUdc luu trong he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao du thdi gian cho tCfng

ddt thi nghiem thi dUdc thai ra ngoai va phan tich cac thong so' 6

nbiem trong nUdc.

Cdc thong soly, hod hoc

Trong nghien ciiu nay, cac thong so'ly boa hoc sau dUdc do dac va phan tich (Bang 2)

Bang 2 Cac phuong phap xac dinh cac thong sd ly, hoa hoc

Stt

1

1

'S

4 6

7

8 ^

10

11

Cac chi tieu phan lich

Nhiet do nude thai

Mau nude

Mdi nudc

pH COD

NHJ

NO2

NO3

POf

SS

Don vi

oc

mg/1

mg/1

mg/1

mg/1

mg/1

mg/1

Phuong phap phan tich

Dung nhiet do

Dung thi giac

Dung khuu giac

Dung giay quy

Phuofng phap bicromat

Phuong phap Nessler (so mau)

Dung chi thi NHD (so mau)

Phuong phap so mau

Phuong phap molidat (so mau)

Say kho va can

K f T QUA VA THAO LUAN

De tim ra thdi gian lUu nUdc thai to'i Uu n h i m dat dUdc hieu qua xii ly nUdc cao nha't chiing toi tie'n hanh xii ly nUdc thai theo 3 ddt, moi ddt deu cd sU thay doi thdi gian lUu nUdc trong be yem khi va trong he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao.

Cac thong so' 6 nhi lm boa ly dUdc phan tich trUdc xii ly (TXL) va sau xii ly (SXL), dUa vao cac ket qua do hieu xua't xii ly (HSXL) dUdc tinh theo cong thiic:

TSXL

155

3.1 Ket q u a xijf ly n\idc t h a i deft 1

Cac ket qua phan tich trong Bang 3 cho thay hieu qua xii ly BOD5, COD, SS, DO, NO2 cua be tho'ng dat ngap nUdc nhan tao tUdng doi cao, cu the BOD5, COD va SS giam ro ret vdi hieu suat xii ly > 70%, dac biet BOD5 giam 75%. Su tang dang ke (61,54%) so vdi trUdc xii ly, the hien vai tro van chuyen oxy vao than cay giiip cho sU ho hap ciia cac mo dong thdi tao dieu kien rat tot cho bo r l thoat khi Og) cua thUc vat thuy sinh cu the la cay say va cay cdi.

Tuy nbien, vdi thdi gian yem khi 5 ngay va lUu 5 ngay ta thgfy

NH^ va NO2 chi giam 36,99% va 50% dieu do chiing to chat hiiu cd mdi

budc dau chuyen sang NO3 nhd vao vi sinh v^t cd trong Idp da sdi. 0

viing r i cay rat giau oxy, tao dieu kien thuan Idi cho vi sinh v$t d vung

d6 phan buy cac cb^'t hiiu cd, nhUng khong tao dieu kien cho vi sinh

vat thUc hien qua trinh phan nitrat hoa. Vi de qua trinh phan nitrat

xay ra thi phai can cd dieu kien thieu oxy va nguon cac bon du. Do vay

ham lUdng NO3 tang len txi sU chuyen boa cua NH4->N02->N03.

Bang 3. Ket qua phan tich cac chi tieu trifdc xii ly va sau xiJf ly

Cac chi tieu

M^u

Mill

DO BOD5

COD NH/

NO " NO3

P04^

SS PH

TXL (mgA)

den

Hoi thoi

1,3

176,6

500

8.57

0,1

3

0,5

700

9

SXLj (mg/1)

Khong mau

Khong miii

2,1

44,15

133,5

5,4

0,05

4,8

0,3

200

7

HSXLi(%)

tang

75

73,3

36,99

50

tang

40

71,43%

156

3.2 Ket q u a x ^ ly nifdc t h a i dc^t 2

Ket qua d Bang 4 cho thay khi tang thdi gian xii ly yem khi va thdi gian lUu nUdc trong he tho'ng dat ngap nUdc, cac chi tieu BOD5, COD, NH4, P O f dUdc xii ly tot hdn so vdi xii ly ddt 1. Chi tieu NO2 v^n tiep tuc giam nbUng khong dang ke, chi tieu NO3 da giam 30% so vdi ban dau khi chUa xii ly, va giam 62,5% so vdi NO3 d ddt xii ly 1, dieu do chdng to thdi gian lUu nUdc da dat tdi bUdc dau cua qua trinh phan nitrat hoa. Nhin chung thdi gian 8 ngay xii ly ki khi va lUu 7 ngay trong he thong dat ngap nUdc da dem lai chat lUdng nudc sau xii ly dat tieu chu^n nUdc thai loai B cho nUdc thai cong nghiep.

Qua ddt xii ly 2, chung toi th§'y viec tang thdi gian xii ly ki khi va thdi gian luu nUdc dUdc xii ly da dat mot so' hieu qua dang ke.

Bang 4. Ket qua phan tich cac chi dinh trUdc xii ly va sau xuf ly.

Cac chi t ieu Mau

Miii

DO BOD5

COD

NH4+

NO2"

NOs"

P04^-

SS

pH

TXL(mgA) den

Hoi thdi

1,3

176,6

500

8.57

0,1

3

0,5

700

9

SXLi (mg/1) Khong mau

Khong miii

3,9

30

80

2,74

0,045

1,8

0,1

60

7

HSXLi(%)

tang

83

84

68

55

40

80

91

3.3 Ket qua xir ly nude thai dot 3

Tvf so' lieu Bang 5, ta thay cac chi tieu qua he thong "dat ngap

nUdc" da dat tdi nhufng gia tri gan nhU cue dai va xap xi dat tieu chuan

157

loai A, POj- dat 100%. Con lai cac chi tieu khac deu dat 80%. Dac biet

nhiing chi tieu ma ddt 1, ddt 2, khong giam hoac giam it nbU NO3, NO2,

NH4^ thi nay da giam nhanh nhU NO3 dat 80%, NO2, NO3, NH^ dat

tdi 94,2%, trong do NO3 va NO2 da dat tdi tieu cbu£n nUdc thai loai A,

do la dieu rat to't trong xii ly ddt 3 nay.

Dac biet chu y trong ca 3 ddt xii ly la nUdc thai dau vao vdi pH

kiem manh (pH = 9) nhUng sau qua trinh xii ly pH da dUdc dUa ve mdi

trUdng trung tinh (pH - 7) dat tieu chuan nUdc thai loai A.

Bang 5. Ket qua phan tich cac chi tieu trxidc xii ly va sau x^ ly

Cac chi tieu Mau

Miii

DO

BOD5

COD

NH4+

NO2"

NOg-

P04^-

ss pH

TXL (mg/1) den

Hoi thoi

1,3

176,6

500

8.57

0,1

3

0,5

700

9

SXLi (mg/1) Khong mau

Khong miii

4,2

8,83

20

0,5

0,01

0,6

0

23

7

HSXLi(%)

tang

95

96

94,2

90

80

100

96,7

Hieu suat xii ly cua 3 ddt dUdc trinh bay d Hinh 2. Ta thay PO^-giam triet de (100%) la do vi sinh vat sii dung photpho trong qua trinh tong hdp te'bao va van chuyen nang lUdng, chung con hap thu va tich luy photpho de sii dung khi can thiet, ngoai ra photpho con dUdc hap thu bdi Idp da sdi, dong thdi trong thanh ph^n cua da sdi (da dam) chUa nhieu Ca " , Al^^ va trong moi trUdng kiem (pH = 9) nay sU tao thanh hdp chat ket tua giiia photpho va ion kim loai dUdng cung gdp phan dang ke trong qua trinh loai bd photpho.

158

100-r

BOD^ COD SS NO. p o | - NO3 N H ;

Hinh 2: Hieu suat xii ly 3 dtft

Tiep theo cac thong so' BOD5, COD, NH4+, deu dat hieu qua tot nha't d ddt 3, tha'p nha't d ddt 1. Su giam nong do 6 nhiem cua cac thong so' tren la dUa tren sU tUdng tac giiia thUc vat thuy sinh (cay say, cay cdi) va cac vi sinh vat cd trong he tho'ng xii ly. He thUc vat thuy sinh hap thu chat dinh dUdng c6 trong nUdc do vi sinh vat phan giai ra dong thdi sU dung CO2 (sinh ra trong qua trinh yem khi), diep luc va anh sang mat trdi de tong hdp vat chat, dong thdi van chuyen O2 vao trong nUdc qua bo re, tao dieu kien cung cap cho sinh vat phan buy chat buEu cd thanh cac san pham c in thiet dap tog nhu c^u dinh dUdng cua cay.

NO2, NO3 cung giam rat manh trong ddt 2 va 3 nha't la trong ddt 3, dieu do chiing to thdi gian luu giii lau da tao du dieu kien de qua trinh n i t ra t hoa va qua t r inh phan ni t ra t xay ra. Ham lUdng can Id liing (SS) deu giam manh trong ca 3 ddt va dat hieu qua cao nha't trong ddt 3, do qua t r inh lang dong d ddt 3 xay ra vdi thdi gian lau nha't.

4. KfiT LUAN - KIJ^N NGHI

Ket luan

Qua cac ket qua danh gia dUdc tCi! thi nghiem, thUc te cd the dUa ra dUdc mot so* ket luan sau:

159

1. Xii ly nUdc thai bang bien phap dat ngap nUdc nhan tao la sU ket hdp cua phUdng phap boa, ly va phUdng phap sinh hoc. Bai bao nay da gidi thieu mot he tho'ng de xii ly nUdc thai, cac cd che loai bd chat 6 nhilm trong dat ngap nUdc, va vai trd ciia thUc vat thuy sinh trong dat ngap nUdc.

2. Sii dung he tho'ng dat ngap nudc nhan tao dem lai hieu qua xii ly nUdc thai cao. TU ket qua thi nghiem cho thay tat ca cac thong so 6 nhilm nhU: DO, BOD5, COD, NH4, NO3, NO2, P 0 | , SS deu giam dang ke, pH dUdc dUa tuf moi trUdng kiem ve trung tinh. Hieu qua xii ly ddt 3 cao hdn ddt 1 va ddt 2. Cu the la: BOD5 giam 95%, COD giam 96%, NH4 giam 94,2%, NO3 giam 80%, NO2 giam 90%, POl' giam 100%, SS giam 96,7%. Cac chi tieu nay sau xii ly deu da dat tdi moi trUdng xung quanh.

Kien nghi

PhUdng phap su: dung dat ng^p nUdc nhan tao xii ly nUdc thai la mot phUdng phap c6 nhieu Uu diem, dac biet no rat phu hdp vdi dieu kien Viet Nam hien nay do chi phi xay dUng va van hanh tha'p. Do vay can dUdc sii dung rong rai trong cac cd sd san xua't gay 6 nbiem

Cd the ap dung de nghien cUu sau hdn, md rong hdn ve dat ngap nUdc nhan tao xii ly nUdc thai, dac biet la doi vdi cac loai nUdc thai c6 ham lUdng chat hiiu cd cao nhu nUdc thai nha may che bien ca phe, nha may gia'y, nha may che bien thUc pham, cac cd sd gie't mo.

Viec sii dung he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nUdc thai

phu hdp vdi dieu kien Viet Nam vi mot so' ly do sau:

- Viet Nam thuoc vung khi hau nhiet ddi, thuan Idi cho sU phat trien cua cac thUc vat trong trong he thong dat ngap nUdc;

- Tai Viet Nam c6 nhieu dia phUdng hoac cd sd san xu^'t c6 quy dat rong de c6 the xay dUng he thong dat ngap nUdc nhan tao xii ly nUdc thai;

Gia thanh xay dUng, bao dUdng, duy tri va van hanh he thd'ng nay la re. Vi vay, trong dieu kien kinh te ciia Viet Nam hien nay thi viec sd dung he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nudc thai la phu hdp vdi nhieu do'i tUdng.

160

TAI LifiU THAM KHAO 1. Tran Hieu Nhue, Xii ly nUdc thai bang phuang phap sinh hoc. Dai hoc Xay Dung, Ha Noi, 1990.

2. Le Gia Huy, Cong nghe vi sinh vat xii ly nUdc thdi. Trung tam KHTN & CNQG, Ha Noi, 1997.

3. Tr4n Van Nhan, Ngo Thi Nga, Qiao trinh cong nghe xU ly nUdc thdi. Nha xua't ban KH&KT, Ha Noi, 1999. 4. Pham Binb Quyen- Tr inh Thi Thanh , Thong ke va danh gia mitc do suy thodi he sinh thdi ddt ngap nUdc d Ha Noi. Bao cao khoa hoc de ta i dat ngap nUdc. Bo khoa hoc cong nghe va moi trUdng.

5. Le Van Khoi, Moi trUdng va 6 nhiem. Nha xua't ban giao due, 1995. 6. Lam Minh Triet, Vai tro cua-thUc vat nUdc trong qua trinh xii ly nUdc thdi. Tuyen tap cac bao cao khoa hoc nUdc - Nudc thai va moi trUdng. Trung tam nUdc va moi trUdng, trUdng Dai hoc Bach Khoa thanh pho Ho Chi Minh, 1990.

7. Brix. H - ,1987 Treatment of wastewater in the rthizosphe-re of wetland plants - the root - zone method. Wat. Sei. tech. 19, 107 - 118. 8. Brix. H - 1993a. Wastewater treatment in contracted wetland: system design, removal processes and treatment performance. In: Moshiri, GA. (ed), Constructed Wetlands for Water quality Improvement, pp. 9 - 22. CRC Press, BocaRaton, Florida.

9. Brix. H - 1993b. Macrophyte - mediated oxygen transfer in wetlands: Transport mechanisms and rates. In: Moshiri, GA. (ed), Constructed Wetlands for Water Quality Improvement, pp. 9-22. CRC Press , BocaRaton, Florida.

10. Vym,azal, J. 1995. Algae and Element Cycling in Wetlands, CRC Press/ Lewis Publisher, BocaRaton, Folida.

11. Reed, S.C.1993. Subsurface flow constructed wetlands for wastewater treatment. A technology assessment. U.S. EPA office of water, EPA. 832-R-93- 008. 12. Seidel, K. 1967. Uber die Selbtreinigung nathrlicher Gewas-ser. Naturwissenschaften, 63, 286-291.

161