ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp cao su đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam với tốc độ tăng trưởng khá cao trong những năm vừa qua ( từ năm 1996 đến năm 2010 mỗi năm sản lượng trung bình tăng 13,3 % năm ) ( Báo cáo thường niên ngành cao su Việt Nam năm 2010 và triển vọng năm 2011 , AGROINFO 2010 ). Với kết quả này, Việt Nam hiện đang đứng thứ 4 thế giới về sản lượng cao su ( sau Thái Lan, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ ). Mặc dù ngày càng có nhiều vật liệu mới được sử dụng trên thế giới nhưng vật liệu cao su vẫn là sản phẩm chưa được thay thế ở bất cứ quốc gia nào. Hiện nay, cao su là sản phẩm cần thiết và không thể thay thế đối với ngành nệm, phụ tùng xe các loại, phị tùng máy bay, trang thiết bị y tế…… Sự phát triển nhanh của ngành công nghệ cao su kéo theo đó là nhiều hệ lụy như sự gia tăng về ô nhiễm từ các nhà máy.
Trong đó, đáng chú ý là nước thải chế biến mủ cao su với nồng độ pH thấp trung bình 3,5 -5,5 , Nitơ Amôni, Nitơ hữu cơ, BOD, COD cao ( BOD khoảng 3000 mg/l , COD khoảng 7000 mg/l ) ngoài ra, nước thải còn có các kim loại nặng, chất rắn lơ lửng. Tất cả các chất này đều tác dộng đáng kể đối với sức khỏe con người, sinh vật và môi trường. Đất ngập nước nhân tạo hay đất ngập nước kiến tạo hay bãi lọc trồng cây là công trình mang đầy đủ các đặc điểm chức năng, vai trò và ý nghĩa của đất ngập nước tự nhiên thông thường. Việc thiết kế và xây dựng một mô hình đất ngập nước nhân tạo nhằm phục vụ công tác quản lý và sử dụng hiệu quả hơn.
Trong xử lý môi trường, việc sử dụng mô hình đất ngập nước nhân tạo là chủ yếu và đem lại hiệu quả cao cả về mặt môi trường và kinh tế. Các vùng đất ngập nước (CWs) sử dụng để xử lý nước thải có tiềm năng là một giải pháp hay để xử lí nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp ở các quốc gia kém phát triển có khí hậu nóng và nhiệt đới Lợi ích của công nghệ CW là tận dụng các quy trình tự nhiên truyền qua nước lây lan và phát triển, và tình trạng sẽ trở nên tồi tệ hơn nữa khi tốc độ đô thị hóa tăng nhanh mà không xây dựng các công trình vệ sinh phù hợp. 2 Các cơ sở xử lý nước thải còn thiếu do chi phí cao và thiếu các điều luật kiểm soát ô nhiễm môi trường một cách có hiệu quả hoặc các điều luật bắt buộc. Các hệ thống xử lý nước thải với công nghệ cũ trong nhiều trường hợp đã không còn là giải pháp phù hợp ở các nước đang phát triển do hệ thống nước thải không được lắp đặt ổn định để đảm bảo cung cấp đủ năng lượng, thay thế các chi tiết dự phòng cũng như đội ngũ công nhân lành nghề để vận hành và bảo dưỡng.
Việc xử lí nước thải giờ đây đã có công nghệ CW mới, có thể được sử dụng đơn giản và tiết kiệm chi phí. Một vấn đề nữa là yêu cầu xử lí. Ở các nước phát triển, mục tiêu là loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm như sinh vật gây bệnh, các chất nuôi dưỡng, các chất hóa học vô cơ và hữu cơ. Ngược lại, mục tiêu cơ bản trong xử lí nước thải ở các quốc gia đang phát triển là bảo vệ sức khỏe cộng đồng thông qua việc kiểm soát các vi sinh vật gây bệnh để ngăn chặn sự lan truyền của các bệnh dưới nước.
Để đáp ứng mục đích này, CW là giải pháp phù hợp do chúng loại bỏ BOD (nhu cầu oxy hóa học) và các vi sinh vật gây bệnh hiệu quả, trong khi việc loại bỏ các chất dinh dưỡng lại thường bị hạn chế Những loài thực vật sinh trưởng trong CW là đặc điểm dễ nhận thất nhất trong hệ thống. Rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng thực vật góp phần vào hệ thống xử lí nước bằng các cơ chế trực tiếp và gián tiếp, do đó chúng là một phần không thể thiếu của CW Chức năng quan trọng nhất của thực vật liên quan tới tác động vật lý của chúng đối với các vùng đất ngập nước. Bộ rễ cung cấp một diện tích bề mặt lớn cho các vi khuẩn bám vào để phát triển, và ở những vùng ôn hòa, lớp rơm phủ thực vật còn tạo ra một lớp cách biệt để chống lại sương giá trong suốt mùa đông. Thực vật cũng giúp cho quá trình thoái biến ưa khí thuận lợi hơn bằng cách giải phóng khí oxy vào vùng rễ, tuy nhiên sẽ rất khó khăn để xác định tỉ lệ oxy được giải phóng và các tác động đến việc loại bỏ chất gây ô nhiễm có thể thay đổi Về việc hấp thu khí ni-tơ và phốt pho, rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng lượng hấp thu bị mất đi khi thu hoạch thường là không đáng kể.
Tuy nhiên, ở vùng nhiệt đới nơi thực vật phát triển nhanh hơn và quanh năm, việc hấp thu các chất dinh dưỡng có thể góp phần loại bỏ các chất dinh dưỡng nhanh hơn và đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu (Koottatep and Polprasert, 1997; Greenway and Woolley, 2001; Kyambadde và những người khác, 2004, 2005; Kantawanichkul và những người khác, 3 2008). Tuy nhiên, nếu các loại thực vật không được thu hoạch, các chất dinh dưỡng sẽ được giải phóng lại trong quá trình sinh khối phân hủy. Một chức năng khác của thực vật không liên quan tới khả năng xử lý là mang lại cho các vùng đất ngập nước cảnh quan đẹp: các loài thực vật làm cảnh như chuối hoa , chuối pháo, thủy trúc, cỏ vetiver, cây sậy…. làm tăng tính thẩm mĩ của các vùng đất ngập nước xử lí nước thải.Một số loài cây có tiềm năng về kinh tế vì chúng có thể được bán trên thị trường, và đó lại là một lợi ích tính ổn định cao và chi phí phù hợp.
Hơn nữa, hệ thống được xây dựng và vận hành một cách đơn giản, mang lại lợi ích cho nhiều nước đang phát triển. Việc xả thải nước thải chưa được xử lí từ các hộ gia đình và khu công nghiệp là mối đe dọa tới môi trường tự nhiên và con người ở những khu vực đang phát triển, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho các bệnh lây các nghiên cứu cần giải thích các loài thực vật nhiệt đới và làm cảnh này phù hợp như thế nào khi sử dụng cho vùng đất ngập nước. Mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra khả năng sản xuất sinh khối và lượng chất dinh dưỡng hấp thu bởi hệ thực vật trong hệ thống CW với dòng chảy ngầm dưới lớp sỏi và để so sánh tác động của chúng đối với việc xử lý nước thải cao su ( sau kỵ khí ). Ngoài ra, một mục đích nữa của nghiên cứu này là để xác định ti lệ loại bỏ , tổng lượng Ni-tơ và tổng lượng phốt pho trong điều kiện khí hậu nhiệt đới.
Vì vậy đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland trong xử lý nước thải cao su “ được thực hiện nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ wetland cho quy trình xử lý nước thải chế biến cao su ( sau xử lý sinh học )với yêu cầu xác định hiệu quả xử lý N và P, đồng thời tái sử dụng tưới tiêu vào cánh đồng cao su theo tiêu chuẩn cột B bảng 1 theo QCVN 01-MT:2015/BTNMT 2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trên thế giới, việc sử dụng hệ thống Đất ngập nước để xử lý nước thải đã được áp dụng và mang lại kết quả tối ưu. Ở Việt Nam cũng đã có những ứng dụng nhưng chỉ ở qui mô tự phát. Chính vì thế, việc lựa chọn giải pháp áp dụng mô hình 4 Đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải là cần thiết.
Bên cạnh đó hệ thống Đất ngập nước còn tạo thêm mảng xanh cho môi trường và tạo mỹ quan cho thiên nhiên. Hầu hết các nghiên cứu hiện nay cho xử lý nước thải cao su được thực hiện ở một hoặc một vài nhà máy. Các nghiên cứu mang tính tổng quát cho nhiều nhà máy để giải quyết vấn đề mang tình chung và phổ biến còn hạn chế. Từ đó các nhà máy gặp nhiều khó khăn trong việc tham khảo các quy trình phù hợp và hiệu quả, chi phí thấp.
Với công nghệ wetland - Chi phí xây dựng vận hành và bảo quản thấp, góp phần cải thiện sinh thái môi trường - Sử dụng thực vật trong điều kiện đất ngập nước có khắp mọi nơi - Xử lý dinh dưỡng hợp chất hữu cơ, chất rắn, N, P ……. - Đáp ứng yêu cầu cải thiện môi trường , giảm thiểu biến đổi khí hậu 3. MỤC TIÊU , NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu - Xác định hiệu quả xử lý nước thải chế biến mủ cao su ( sau xử lý sinh hoc ) bằng công nghệ wetland , hệ wetland kết hợp giữa dòng chảy đứng và dòng chảy ngang. - Mục tiêu cụ thể - Xác định khả năng xử lý dinh dưỡng và hữu cơ trong nước thải chế biến cao su - Định hướng công nghệ xử lý phù hợp, đáp ứng mục tiêu tái sử dụng nước cho tưới tiêu 3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tổng quan tài liệu về công nghệ xử lý nước thải cao su Thu thập dữ liệu, phân tích và đánh giá hiện trạng trong công nghệ xử lý nước thải.
5 Nghiên cứu xử lý nước thải cao su bằng công nghệ wetland qua mô hình thử nghiệm + Xác định tải trọng vận hành + Xác định hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải + Đánh giá sự phát triển của hệ thực vật 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp tổng quan, thu thập dữ liệu - Thu thập các dữ liệu về: Ngành công nghiệp sơ chế ao su, quy trình sơ chế cao su thiên nhiên, hiện trạng và công nghệ xử lý nước thải sơ chế cao su - Thống kê, tổng hợp dữ liệu Phương pháp nghiên cứu trên mô hình thí nghiệm - Xây dựng mô hình thí nghiệm để nghiên cứu khả năng xử lý của các loại thực vật - Xác định các thông số vận hành mô hình: tải trọng, thời gian lưu nước… cho các modul riêng biệt và hệ wetland kết hợp - Xác định hiệu quả xử lý thành phần hữu cơ và dinh dưỡng.