Video

Hình ảnh công ty


Hình ảnh công trình


7. Cánh đồng lọc

Cánh đồng lọc

Ngày đăng : 15/07/11

Cánh đồng lọc

CÁNH ĐỒNG LỌC CHẬM

Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật ở lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần. Các cơ chế xử lý diễn ra khi nước thải di chuyển trong đất và thực vật, một phần nước thải có thể đi vào nước ngầm, một phần sử dụng bởi thực vật, một phần bốc hơi thông qua quá trình bốc hơi nước và hô hấp của thực vật. Việc chảy tràn ra khỏi hệ thống được khống chế hoàn toàn nếu có thiết kế chính xác.

 

 


Sơ đồ di chuyển của nước thải trong cánh đồng lọc chậm

 

Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5 ¸ 10 cm/tuần tùy theo loại đất và thực vật. Trong trường hợp cây trồng được sử dụng làm thực phẩm cho con người nên khử trùng nước thải trước khi đưa vào hệ thống hoặc ngừng tưới nước thải 1 tuần trước khi thu hoạch để bảo đảm an toàn cho sản phẩm.

Để thiết kế hệ thống này ta cần các công thức tính toán sau:

Lh + Pp = ET + W + R (7.1)

trong đó

Lh: lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống (cm/tuần)

Pp: lượng nước mưa (cm/tuần)

ET: lượng hơi nước bay hơi do quá trình bốc hơi nước và hô hấp của thực vật (cm/tuần)

W: lượng nước thấm qua đất (cm/tuần)

R: lượng nước chảy tràn (cm/tuần) (= 0 nếu thiết kế chính xác)

 

trong đó

I: khả năng thấm lọc của đất, mm

P": ẩm độ cuối cùng của đất, % trọng lượng

P': ẩm độ ban đầu của đất, % trọng lượng

S: tỉ trọng của đất

D: bề dày của lớp đất ẩm do tưới nước thải

Ví dụ: ẩm độ của đất trước khi tưới nước thải là 19%

khả năng thấm lọc của đất là 1.000 m3/ha

tỉ trọng của đất là 1,5

bề dày của lớp đất ẩm do tưới nước thải là 90 cm

Lượng nước mất đi do bay hơi và hô hấp của thực vật là 250mm/tháng

Xác định chu kỳ tưới nước thải, ẩm độ của đất sau khi tưới nước thải?

 

Giải:

Ta có: I = 1.000m3/10.000m2 = 0,1 m = 100 mm

 

Þ P" = 27,3%

Chu kỳ tưới nước thải: 

 

= 12 ngày

Như vậy ta có thể dùng 5 ngày cho việc tưới tiêu và 7 ngày đất nghỉ để quá trình phân hủy các chất rắn lơ lửng xảy ra hồi phục khả năng tưới tiêu của đất. Ngoài ra trong quá trình tưới tiêu vào mùa mưa cũng nên tính đến lượng nước mưa trong tuần theo phương trình 7.1. Mực thủy cấp phải thấp hơn mặt đất 0,6 ¸ 1,0 m để tránh vấn đề ô nhiễm nước ngầm. Độ dốc của cánh đồng có trồng trọt không lớn hơn 20%, của cánh đồng không trồng trọt và sườn đồi không lớn hơn 40%. Khả năng khử BOD5, SS và coliform trong khoảng 99%. Nitơ bị hấp thu bởi thảm thực vật và nếu các thực vật này được thu hoạch và chuyển đi nơi khác thì hiệu suất có thể đạt đến 90%.

Het trang

CÁNH ĐỒNG LỌC NHANH

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn.

Các điều kiện địa lý như độ thấm lọc của đất, mực thủy cấp rất quan trọng đối với việc ứng dụng phương pháp này. Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các ống thu nước đặt ngầm trong đất hoặc các giếng khoan. Mục tiêu của phương pháp xử lý này là:

  • Nạp lại nước cho các túi nước ngầm, hoặc nước mặt
  • Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trử nước thải lại để sử dụng cho các vụ mùa

Phương pháp này giúp xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập mặn của nước biển vào các túi nước ngầm. Tuy nhiên các dạng đạm hữu cơ có thể chuyển hóa thành đạm nitrát và đi vào nước ngầm, nếu vượt quá tiêu chuẩn 10mg/L khi sử dụng chúng làm nước sinh hoạt sẽ gây bệnh methemoglobinenia ở trẻ em. nếu khu vực xử lý nằm trong tình trạng yếm khí H2S sẽ sinh ra làm nước ngầm có mùi hôi.

Hiệu suất xử lý SS, BOD5, coliform trong phân của hệ thống gần như triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70 ¸ 95%. Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế là lưu lượng nạp nước thải 10 ¸ 250 cm/tuần. Thời gian nạp kéo dài 0,5 ¸ 3 ngày sau đó cho đất nghỉ 1 ¸ 5 ngày. Độ sâu của mực nước ngầm từ 3 ¸ 2 m. Độ dốc thường nhỏ hơn 5%.

Để xác định khả năng thấm lọc của đất người ta thường khoan các lổ đường kính 100 ¸ 300 cm. Đáy của lổ nằm ngang mực với tầng đất cần cho thiết kế, đổ đầy nước, độ thấm lọc được xác định theo hai cách: độ sâu của lớp nước rút đi trong một khoảng thời gian nhất định hay là thời gian cần thiết để nước trong lổ rút xuống một mức nào đó.

Để xác định lượng nitơ bị khử đi người ta dùng công thức: 

trong đó

Nt: tổng lượng nitrogen bị khử đi mg/L

TOC: tổng lượng carbon hữu cơ trong nước thải ban đầu mg/L

-5 do lượng TOC còn lại sau khi nước thải thấm qua lớp đất dày 1,5 m còn 5 mg/L

/2 do các thực nghiệm cho thấy cần 2 gcarbon hữu cơ để khoáng hóa 1g nitơ

Lưu lượng nạp nước thải:

Lw = (IR in/h) (1 ft/12 in) (24 h/d) (OD d/yr) (F)

trong đó

Lw: lưu lượng nước thải nạp hàng năm; ft/yr

IR: tốc độ thấm lọc của đất; in/h

OD: số ngày vận hành trong năm; d

F: hệ số thấm lọc cho từng loại hình xác định độ thấm lọc

F: 10 ¸ 15% giá trị thấm lọc nhỏ nhất khi thử nghiệm bằng kênh đào

F: 4 ¸ 10% giá trị thấm lọc khi đo độ dẫn nước của đất theo chiều đứng

 Diện tích cần sử dụng:

Ghi chú: nên cộng thêm diện tích cho đường đi nội bộ, khu vực trữ, khu vực đệm và dự trù mở rộng trong tương lai. 

Het trang

CÁNH ĐỒNG CHẢY TRÀN

Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng sau đó tập trung lại trong các kênh thu nước.

Mục đích:

  • Xử lý nước thải đến mức của các quá trình xử lý cấp II, cấp III
  • Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh.

Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 ¸ 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70 ¸ 90%, phospho khoảng 50 ¸ 60%.

Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế:

  • Đất ít thấm nước sét hoặc sét pha cát
  • Lưu lượng nạp nước thải thô là 10 cm/tuần
  • Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp I là 15 ¸ 20 cm/tuần
  • Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp II là 25 ¸ 40 cm/tuần.

Độ sâu của mực nước ngầm không cần thiết. Độ dốc khoảng 2 ¸ 4%, chiều dài đường đi của nước thải không nhỏ hơn 36 m. Thời gian nạp kéo dài 6 ¸ 8 giờ sau đó cho đất nghỉ 16 ¸ 18 giờ, vận hành 5 ¸ 6 ngày/tuần.

Tính lượng BOD5 và TOC bị khử theo công thức:

 

BOD5:

 

TOC:

trong ñoù

C: BOD5 hoaëc TOC caàn ñaït cuûa nöôùc thaûi ñaàu ra

C0: BOD5 hoaëc TOC cuûa nöôùc thaûi ñaàu vaøo

A vaø A': heä soá thöïc nghieäm veà khaû naêng khöû BOD5 hoaëc TOC cuûa heä thoáng

K vaø k': haèng soá thöïc nghieäm veà toác ñoä khöû BOD5 hoaëc TOC cuûa heä thoáng

K hoaëc k' = k/qn

k vaø n: heä soá thöïc nghieäm

q: löu löôïng naïp nöôùc thaûi cho heä thoáng 0,1 ¸ 0,37 m3/hr.m (theo chieàu doác)

 

Caùc giaù trò k vaø n

Loaïi nöôùc thaûi

Caùc heä soá

k

n

Nöôùc thaûi sau xöû lyù caáp I

 

 

BOD5

0,043

0,136

TOC

0,038

0,170

Nöôùc thaûi sau xöû lyù caáp II

 

 

BOD5

0,030

0,402

TOC

0,032

0,350

Caùc giaù trò A vaø A' bieán ñoåi lôùn theo q do ñoù ñeå aùp duïng caùc tính toaùn naøy ngöôøi ta duøng bieän phaùp qui chieáu töø caùc ñoà thò sau:

 


Tæ leä BOD5 vaø TOC coøn laïi theo chieàu daøi ñöôøng ñi cuûa nöôùc thaûi thoâ

vaø nöôùc thaûi ñaõ xöû lyù caáp I

 

 

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỦY SINH THỰC VẬT

Xử lý nước thải bằng tảo

Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển, có chiều dài tới vài mét). Các nhà phân loại thực vật dựa trên các loại sản phẩm mà tảo tổng hợp được và chứa trong tế bào của chúng, các loại sắc tố của tảo để phân loại chúng.

 

 

Một số loài tảo tiêu biểu

 

Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để:

  • Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo.
  • Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột... Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống.
  • Tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:
  1. Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp
  2. Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
  3. Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)

Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch (do kích thước rất nhỏ), đa số có thành tế bào dày do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải.

Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn".

 

 

 

Sô ñoà cuûa moät ao nuoâi taûo thaâm canh

 

Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng tảo

Dưỡng chất: Ammonia là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp. Phospho, Magnesium và Potassium cũng là các dưỡng chất ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Tỉ lệ P, Mg và K trong các tế bào tảo là 1,5 : 1 : 0,5.

 

Độ sâu của ao tảo: độ sâu của ao tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng của nguồn sáng trong quá trình tổng hợp của tảo. Theo các cơ sở lý thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 4,5 ¸ 5 inches (12,5cm). Nhưng những thí nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm trong khoảng 8 ¸ 10 inches (20 ¸ 25cm). Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20cm (và nằm trong khoảng 40 ¸ 50 cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng.

 

Thời gian lưu tồn của nước thải trong ao (HRT): thời gian lưu tồn của nước thải tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo. Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong các ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày.

 

Lượng BOD nạp cho ao tảo: lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn. Một số thí nghiệm ở Thái Lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới độ sâu của ao tảo là 0,35 m, HRT là 1,5 ngày và lượng BOD nạp là 336 kg/(ha/ngày) là tối ưu cho các ao tảo và năng suất tảo đạt được là 390 kg /(ha/ngày).

 

Khuấy trộn và hoàn lưu: quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo điều kiện cho các dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong các ao tảo lớn khuấy trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở đáy ao tảo. Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo. Moraine và các cộng sự viên (1979) cho rằng tốc độ dòng chảy trong ao tảo chỉ nên ở khoảng 5 cm/s. Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại được các tế bào vi khuẩn và tảo còn hoạt động; giúp cho quá trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản ứng trong ao tảo.

 

Thu hoạch tảo: tảo có thể được thu hoạch bằng lưới hoặc giấy lược, thu hoạch bằng cách tạo bông cặn hoặc tách nổi, thu hoạch sinh học bằng các loài cá ăn thực vật và động vật không xương sống ăn tảo.

 

Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật có kích thước lớn

Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn thu thêm được lợi nhuận.

 

Các loại thủy sinh thực vật chính

Thủy thực vật sống chìm: loại thủy thực vật này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sáng vào nước. Do đó các loài thủy sinh thực vật này không hiệu quả trong việc làm sạch các chất thải.

 

Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ của loại thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước. Nó trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.

 

Thủy thực vật sống nổi: loại thủy thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định.

 

Moät soá thuûy sinh thöïc vaät tieâu bieåu

Loại

Tên thông thường

Tên khoa học

Thuỷ sinh thực vật sống chìm

Hydrilla

Hydrilla verticillata

Water milfoil

Myriophyllum spicatum

Blyxa

Blyxa aubertii

Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi trôi nổi

Lục bình

Eichhornia crassipes

Bèo tấm

Wolfia arrhiga

Bèo tai tượng

Pistia stratiotes

Salvinia

Salvinia spp

Thuỷ sinh thực vật sống nổi

Cattails

Typha spp

Bulrush

Scirpus spp

Sậy

Phragmites communis

 

Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý

Phần cơ thể

Nhiệm vụ

Rễ và/hoặc thân

 

Là giá bám cho vi khuẩn phát triển

Lọc và hấp thu chất rắn

Thân và /hoặc lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước

ắnHáp thu ánh mặt trời do đóẳngn cản sự phát triển của tảo

làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý

Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển

Chuyển oxy từ lá xuống rể

 

 

 

Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu

Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao Lục Bình để xử lý nước thải

Thông số

Số liệu thiết kế

Chất lượng nước thải sau xử lý

Nước thải thô

 

 

  • Thời gian lưu tồn nước

> 50 ngày

BOD5 < 30mg/L

  • Lưu lượng nạp nước thải

200 m3/(ha.day)

TSS < 30 mg/L

  • Độ sâu tối đa

< 1,5 m

 

  • Diện tích một đơn vị ao

0,4 ha

 

  • Lưu lượng nạp chất hữu cơ

< 30kg BOD5/(ha.day)

 

  • Tỉ lệ dài : rộng của ao

> 3 : 1

 

Nước thải qua xử lý cấp I

 

 

  • Thời gian lưu tồn nước

> 6 ngày

BOD5 < 10mg/L

  • Lưu lượng nạp nước thải

800 m3/(ha.day)

TSS < 10 mg/L

  • Độ sâu tối đa

0,91 m

TP < 5 mg/L

  • Diện tích một đơn vị ao

0,4 ha

TN < 5 mg/L

  • Lưu lượng nạp chất hữu cơ

< 50kg BOD5/(ha.day)

 

  • Tỉ lệ dài : rộng của ao

> 3 : 1

 

O'Brien (1981) trích dẫn bởi Chongrak Polprasert (1989)

XỬ LÝ BÙN

Việc xử lý bùn tạo ra từ các quá trình xử lý lý, hóa, sinh học cũng rất cần thiết để hoàn thiện một hệ thống xử lý.

Đối với bùn có chứa kim loại nặng kết tủa trong quá trình xử lý hóa học người ta thường cô đặc, sau đó xi măng hóa và thải đi ở các khu vực qui định.

Đối với các loại bùn từ bể lắng sơ cấp, thứ cấp người ta có thể xử lý bằng hầm ủ Biogas hoặc quá trình ủ phân compost, sân phơi bùn... tùy điều kiện cho phép.

 

 

Saân phôi buøn

 



File đính kèm: Download
Tin liên quan