MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài. Mục đích nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu. Nội dung chính nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án. Những đóng góp mới của luận án.
TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC HỒ ĐÔ THỊ TẠI VIỆT NAM VÀ CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ. Chức năng và hiện trạng sử dụng các hồ đô thị. Vai trò của các hồ đô thị. Hiện trạng sử dụng các hồ đô thị ở Việt Nam.
Hiện trạng ô nhiễm tại các hồ đô thị ở Việt Nam. Nguồn gốc gây ô nhiễm hồ đô thị. Hiện trạng ô nhiễm các hồ đô thị tại một số thành phố. Hiện trạng ô nhiễm các hồ tại thành phố Hà Nội.
Tổng quan các phương pháp kiểm soát chất lượng nước hồ. Các giải pháp trên thế giới. Các giải pháp ở Việt Nam. Đề xuất nội dung nghiên cứu.
CƠ SỞ KHOA HỌC CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC HỒ BỊ Ô NHIỄM BẰNG BÃI LỌC TRỒNG CÂY KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG ĐỊNH HÌNH DÒNG CHẢY. Cơ sở khoa học các quá trình xử lý trong bãi lọc trồng cây. Khái niệm và phân loại bãi lọc trồng cây. Cơ chế các quá trình xử lý trong bãi lọc trồng cây.
Vai trò của vi sinh vật và thực vật trong quá trình xử lý. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của bãi lọc trồng cây. Động học quá trình xử lý các chất ô nhiễm trong bãi lọc trồng cây. Cơ sở khoa học của quá trình làm giàu ô-xy cho nước.
Nguyên lý của quá trình làm thoáng tự nhiên. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình làm thoáng. Cơ sở khoa học và khả năng ứng dụng hệ thống định hình dòng chảy trong xử lý nước hồ bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt. Khái niệm và nguyên lý hoạt động của mẫu định hình dòng chảy.
Hình thái dòng chảy của mẫu định hình dòng chảy. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng bổ cập ô-xy của hệ thống định hình dòng chảy. Khả năng kết hợp BLTC và hệ thống định hình dòng chảy để xử lý nước hồ bị ô nhiễm bởi nước thải đô thị. Quá trình xử lý các chất hữu cơ.
Quá trình xử lý các chất dinh dưỡng. Ảnh hưởng của DO lên hiệu suất xử lý của bãi lọc trồng cây. Phân tích ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của bãi lọc trồng cây trong cải thiện chất lượng nước hồ bị ô nhiễm. Nhận xét chương 2.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM. Thiết lập các nghiên cứu thực nghiệm. Nghiên cứu chế tạo mẫu định hình dòng chảy. Mục đích nghiên cứu.
Mô hình và các bước nghiên cứu. Lựa chọn mẫu định hình dòng chảy. Lựa chọn vật liệu chế tạo mẫu định hình dòng chảy. Chế tạo mẫu định hình dòng chảy bằng UHPC.
Sản phẩm mẫu định hình dòng chảy. Nhận xét về mẫu định hình dòng chảy. Nghiên cứu khả năng bổ cập ô-xy từ không khí vào nước của hệ thống định hình dòng chảy. Mục đích nghiên cứu.
Mô hình thực nghiệm, chế độ vận hành. Xác định nồng độ ô-xy hòa tan theo các mức lưu lượng. Đánh giá tác động của hệ thống ĐHDC và điều kiện vận hành BLTC đến sự phân bố DO dọc theo BLTC và hiệu quả xử lý các chất gây ô nhiễm. Mục đích nghiên cứu.
Lựa chọn đối tượng và địa điểm nghiên cứu. Thiết kế mô hình thử nghiệm thực tế. Xây dựng, lắp đặt mô hình thí nghiệm. Kế hoạch thực nghiệm.
Phương pháp lấy mẫu và phân tích. Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu. Phương pháp xác định hệ số tốc độ xử lý các chất ô nhiễm.
Mô hình của Kadlec và Knight. Mô hình của Reed S.C và cộng sự. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Đánh giá khả năng bổ cập ô-xy từ không khí vào nước.
Sự biến thiên DO qua các bậc của hệ thống ĐHDC. Kết luận của thí nghiệm. Vận hành mô hình BLTC và hệ thống ĐHDC. Hiệu suất xử lý của mô hình trong giai đoạn 1 - bãi lọc trồng cây không kết hợp hệ thống định hình dòng chảy.
Hiệu suất xử lý của mô hình trong giai đoạn 2 - bãi lọc trồng cây kết hợp hệ thống định hình dòng chảy. So sánh, đánh giá hiệu quả xử lý nước hồ nhỏ Kim Liên của hai mô hình nghiên cứu. Xác định hệ số tốc độ xử lý các chất ô nhiễm đặc trưng theo các chế độ vận hành khác nhau. Hệ số tốc độ xử lý BOD5.
Hệ số tốc độ xử lý NH4+ - N. Hệ số tốc độ xử lý TN. Hệ số tốc độ xử lý PO43-- P. Hệ số tốc độ xử lý TSS.
Đề xuất ứng dụng kết quả nghiên cứu trong xử lý nước hồ bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt. Đánh giá ưu/nhược điểm của hai mô hình nghiên cứu. Đề xuất ứng dụng kết quả từ hai mô hình nghiên cứu. 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI.
136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO. PL1 viii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Anamox Anaerobic Ammonium Oxydation Ô-xy hóa amoni kỵ khí BLTC Bãi lọc trồng cây BOD Biochemical Oxxygen Demand Nhu cầu ô-xy sinh hóa BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu ô-xy hóa học CW Constructed Wetland Bãi lọc trồng cây DIP Dissolved Inorganic Phosphorus Phốt-pho vô cơ hòa tan DO Dissolved Oxygen Ô-xy hòa tan DOC Dissolved Organic Carbon Cacbon hữu cơ hòa tan DOP Dissolved Organic Phosphorus Phốt-pho hữu cơ hòa tan ĐHDC Flowform Định hình dòng chảy FWS Free Water Surface Dòng chảy bề mặt tự do GĐ1 Giai đoạn 1 GĐ2 Giai đoạn 2 HF Horizontal Flow Dòng chảy ngang HSSF Horizontal Subsurface Flow Dòng chảy ngang ngầm HLR Hydraulic Loading Rate Tải trọng thủy lực HRT Hydraulic Retention Time Thời gian lưu nước HTTN Hệ thống thoát nước HST Hệ sinh thái N Nitrogen Ni-tơ ix NTSH Nước thải sinh hoạt PIP Particulate Inorganic Phosphorus Phốt-pho vô cơ dạng hạt POP Particulate Organic Phosphorus Phốt-pho hữu cơ dạng hạt Q Lưu lượng QCVN Quy chuẩn Việt Nam SSF Subsurface flow Dòng chảy ngầm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Total Nitrogen Tổng ni-tơ TP Total Phosphorus Tổng phốt pho TP. Thành phố TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng UHPC Ultra High Performance Concrete Bê tông chất lượng siêu cao VF Vertical Flow Dòng chảy đứng VLL Filter Material Vật liệu lọc VSV Microorganism Vi sinh vật XLNT Xử lý nước thải x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.
Lượng chất bẩn theo đầu người xả vào HTTN đô thị. Chất lượng nước hồ đô thị tại một số thành phố. Chất lượng nước hồ tại khu vực thành phố Hà Nội. Khả năng xử lý chất ô nhiễm của một số loài thực vật thủy sinh.
Ưu nhược điểm của các phương pháp xử lý. Các cơ chế xử lý trong bãi lọc trồng cây. Thông số kỹ thuật của mẫu ĐHDC. Tỷ lệ phối trộn vật liệu đúc mẫu định hình dòng chảy.
Thời gian vận hành mô hình theo các mức lưu lượng khác nhau. Đặc trưng nước hồ nhỏ Kim Liên. Tổng hợp thông số tính toán và thiết kế mô hình thực tế. Thông số vận hành mô hình thực nghiệm ở hai giai đoạn.
Kế hoạch lấy mẫu và phân tích mẫu trong các đợt thí nghiệm. Kết quả đo DO với mức lưu lượng Q = 100 ÷ 400 L/h. Vị trí lấy mẫu phân tích theo tỷ lệ chiều dài bãi lọc trồng cây. Kết quả phân tích chất lượng nước hồ cấp vào mô hình GĐ1.
Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý GĐ1. Kết quả phân tích chất lượng nước hồ cấp vào mô hình GĐ2. Kết quả phân tích chất lượng nước hồ sau xử lý của mô hình GĐ2 108 Bảng 4. Hệ số tốc độ xử lý BOD5 của bãi lọc trồng cây.
Hệ số tốc độ xử lý NH4+-N của bãi lọc trồng cây. Hệ số tốc độ xử lý TN của bãi lọc trồng cây. Hệ số tốc độ xử lý PO43-- P của bãi lọc trồng cây. Hệ số tốc độ xử lý TSS của bãi lọc trồng cây.
Đánh giá ưu, nhược điểm hai mô hình thực nghiệm .Error! Bookmark not defined. Thông số thiết kế BLCT đối với hồ đô thị chỉ tiếp nhận nước mưa. Thông số thiết kế BLTC đối với hồ đô thị tiếp nhận hỗn hợp nước mưa và nước thải khi có mưa hoặc thường xuyên tiếp nhận nước thải trực tiếp. 134 xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.
Sơ đồ chu trình chuyển hóa ni-tơ trong hồ đô thị. Sơ đồ chuyển hóa phốt-pho trong nước. Tỷ lệ phân bố theo diện tích các hồ Thành phố Hà Nội. Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống hồ sinh học kết hợp bãi lọc trồng cây xử lý nước thải tại Công ty Fomosa Hà Tĩnh.
Sơ đồ đập khuyếch tán ô-xy cho nước thải sau xử lý. Hệ thống đập tràn được bố trí sau hồ kị khí và hồ sinh học. Sơ đồ cấu trúc luận án. Bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt.
Bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng. Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm - ngang. Cơ chế xử lý chất hữu cơ trong bãi lọc trồng cây. Cơ chế xử lý Ni-tơ trong bãi lọc trồng cây.
Cơ chế xử lý Phốt-pho trong bãi lọc trồng cây. Cơ chế xử lý chất rắn lơ lửng trong bãi lọc trồng cây. Cơ chế làm thoáng nhờ máng tràn. Sơ đồ khuyếch tán ô-xy qua đập tràn.
Mẫu định hình dòng chảy. Mẫu định hình dòng chảy có dòng chảy đối xứng (trái) và dòng chảy không đối xứng (phải). Các dạng hình thái dòng chảy. Hình thái dòng chảy dạng số “8” trong hệ thống ĐHDC.
Các nghiên cứu thực nghiệm. Mẫu ĐHDC được chọn. Hệ thống các mẫu ĐHDC. Bề mặt của mẫu ĐHDC khi chưa sử dụng và sau 2 năm sử dụng.
Nguyên liệu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao (UHPC). Sản phẩm mẫu định hình dòng chảy. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống mẫu ĐHDC thực tế. Cống dẫn nước từ hồ nhỏ Kim Liên sang hồ lớn Kim Liên.
Vị trí lấy mẫu tại hồ nhỏ Kim Liên. Sơ đồ hệ thống xử lý nước hồ nhỏ Kim Liên. Hệ thống định hình dòng chảy .