MỞ ĐẦU 1. Tính cần thiết của đề tài Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa đang diễn ra khá nhanh trong giai đoạn phát triển kinh tế toàn cảnh Việt Nam nói chung, và ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói riêng, cùng với sự gia tăng dân số đã và đang gây áp lực ngày càng nặng đối với tài nguyên nước trong vùng và lãnh thổ. Mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước mặt vẫn diễn ra đáng lo ngại. Theo Báo cáo Hiện trạng môi trường 2010 của Tổng Cục Môi trường, nước dùng trong sinh hoạt của dân cư các đô thị ngày càng tăng nhanh do tăng dân số và sự phát triển của các dịch vụ đô thị.
Hiện nay, hầu hết các đô thị cũ đều chưa có hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Ở các đô thị mới đã có một số trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung thì tỷ lệ nước được xử lý còn rất thấp so với yêu cầu. Nước thải sinh hoạt trong khu dân cư, các khu du lịch và nước thải của các cơ sở tiểu thủ công nghiệp chưa qua xử lý là nguyên nhân chính làm ô nhiễm hệ thống các thủy vực. Xử lý nước thải tập trung tại các khu vực đô thị trung tâm thông qua hệ thống cống và trạm xử lý nước thải là một trong những giải pháp giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước hiện nay.
Tuy nhiên, đối với hệ thống xử lý nước thải tập trung thì chi phí đầu tư ban đầu là khá lớn và nguồn vốn phải được huy động trong khoảng thời gian rất ngắn, thêm vào đó thì việc mở rộng công suất của hệ thống, việc lắp đặt, bổ sung hệ thống cống thu gom nước thải cũng không dễ dàng. Tại các khu vực ngoại ô của các đô thị/ thành phố thì tình trạng rất khác so với khu vực đông dân cư. Tại những khu vực này, các nhà quy hoạch đô thị nên áp dụng phương án xử lý nước thải phi tập trung để phát triển hệ thống thoát nước là cần thiết (Báo cáo hội thảo xử lý nước thải phi tập trung tại Cần Thơ). Một trong những giải pháp xử lý nước thải phi tập trung có tiềm năng ứng dụng cao là Đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) (Tuan et al., 2005; Trang et al.
Hệ thống ĐNN được biết đến với nhiều lợi thế hơn các hệ thống xử lý truyền thống khác như: chi phí xây dựng và bảo trì thấp, vận hành dễ dàng và hiệu suất cao, có 2 thể chịu đựng khoảng biến động cao nồng độ các chất ô nhiễm và lưu lượng tải nạp nước lớn (Brix, 1997; Trang & Brix, 2012). Góp phần vào tham gia nghiên cứu và tiến hành ứng dụng thực tiễn các công trình xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học ĐNNKT, mô hình ĐNNKT dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt đã được dự án VLIR-A2 hỗ trợ trường Đại học Cần Thơ thiết kế, xây dựng tại Khu I, Đại học Cần Thơ. Hệ thống được hoàn thành năm 2002 và được thực hiện nghiên cứu với một lưu lượng nước thải đầu vào là 600L/ngày. Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm với tải lượng này trong 3 năm đều cao và chất lượng nước đầu ra đạt TCVN 6772:2000 – Chất lượng nước – Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt (nay là QCVN 14:2008).
Tuy nhiên, những nghiên cứu trên hệ thống chỉ tập trung đánh giá về chất lượng nước và được các tác giả khuyến nghị nên thực hiện những nghiên cứu trên thực vật – vì thực vật cũng đóng vai trò quan trọng, góp phần vào xử lý nước thải của hệ thống (Tuấn et al., 2005; Trang et al. Bên cạnh đó, với cây trồng được nghiên cứu trên hệ thống chủ yếu là Sậy (Phagmites australis) không có giá trị về mặt kinh tế. Do đó, nghiên cứu “Ứng dụng hệ thống đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang xử lý nước thải sinh hoạt Khu I - Đại học Cần Thơ” được thực hiện nhằm hiểu rõ thêm vai trò của thực vật tham gia vào xử lý nước thải bởi sự hấp thu các chất ô nhiễm vào sinh khối thực vật. Ngoài ra, với cây trồng được nghiên cứu là Bồn bồn (Typha spp.) có thể thu hoạch sinh khối cây trồng để làm thức ăn cho gia súc – đây là một loại thực vật phổ biến, có nhiều ứng dụng ở khu vực ĐBSCL.
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 1. Mục tiêu đề tài Mục tiêu chung: góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường nước mặt từ nước thải sinh hoạt. Mô hình có thể được ứng dụng như một công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phi tập trung cho các khu vực ven đô/thành thị, khu vực nông thôn. Mục tiêu cụ thể: - Khảo sát chất lượng nước.
- Đánh giá sự đóng góp của thực vật trong việc loại bỏ đạm, lân của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng ĐNNKT chảy ngầm theo phương ngang. 3 - Đánh giá hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống theo thời gian. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt. - Nghiên cứu khả năng xử lý các chất ô nhiễm trên mô hình ĐNNKT chảy ngầm phương ngang.
- Nghiên cứu diễn biến các thành phần ô nhiễm tại một số điểm dọc theo hệ thống. - Khảo sát sự tăng trưởng của thực vật trên hệ thống, vai trò của cây trồng trong xử lý nước thông qua khả năng tích lũy tổng đạm, tổng lân vào sinh khối của cây trồng. Ý nghĩa và tính mới của đề tài ĐNNKT là một trong những phương pháp xử lý sinh học được xây dựng mô phỏng, có điều chỉnh theo các tính chất cơ bản của ĐNN tự nhiên, thân thiện với môi trường. Theo đó, nguồn nước bị ô nhiễm sẽ được xử lý thông qua các cơ chế lý, hóa và sinh học trong hệ thống ĐNNKT.
Mô hình ĐNNKT dòng chảy ngầm theo phương ngang xử lý nước thải sinh hoạt Khu I – Đại học Cần Thơ đã được thiết kế, xây dựng dưới sự tài trợ của dự án VLIR-A2, mô hình đã đạt được hiệu quả cao trong xử lý nước thải sinh hoạt đạt TCVN 6772:2000 – Chất lượng nước – Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt (nay là QCVN 14:2008). Những nghiên cứu đã thực hiện trên hệ thống chỉ tập trung đánh giá chất lượng nước và được các tác giả khuyến nghị nên thực hiện những nghiên cứu trên thực vật – vì thực vật cũng đóng vai trò quan trọng, góp phần xử lý nước thải của hệ thống. Phát triển kiến nghị của những nghiên cứu trước đây, đề tài này nghiên cứu về vai trò của thực vật trong việc loại bỏ chất ô nhiễm đạm, lân thông qua sự phát triển sinh khối cây Bồn bồn và hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống. Bên cạnh đó, trong một số nghiên cứu ứng dụng ĐNNKT xử lý nước thải chỉ đánh giá chất lượng nước ở các vị trí đầu vào – đầu ra, trong khi với lợi thế trong thiết kế của hệ thống được bố trí các vị trí thu mẫu dọc theo chiều dài hệ thống, vì vậy có thể theo dõi sự thay đổi chất lượng nước tại các vị trí này.
Mô hình thực hiện Mô hình được thiết kế với các bể được đặt liên tiếp nhau gồm: bể đầu vào, bể lọc than đước, bể lọc xơ dừa và thành phần chính của hệ thống là bể lọc cát có trồng thực vật. Hệ thống được vận hành theo nguyên tắc của hệ thống ĐNNKT dòng chảy ngầm theo phương ngang. Phạm vi và giới hạn của đề tài Nghiên cứu thực hiện trên mô hình thực nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt được xây dựng tại Khu I – Đại học Cần Thơ, Thành phố Cần Thơ. Nước thải sử dụng cho nghiên cứu được bơm từ ao tập trung nước thải cách hệ thống 3m.
Ao nước là nơi tiếp nhận hỗn hợp nước xám từ khu nhà tập thể và nước mưa từ hệ thống thoát nước của trường. Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước; - Tiến hành thực nghiệm trên mô hình; - Phân tích các chỉ tiêu; - Thống kê số liệu bằng phần mềm Excel và Statgraphic Centurion XV (Statpoitnt, Inc., USA); - Phân tích, nhận xét, đánh giá các kết quả thực nghiệm; - Tổng hợp, viết báo cáo. 5 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2. Hiện trạng và tình hình xử lý nước thải sinh hoạt tại TP.
Cần Thơ Thành phố Cần Thơ (TPCT), nơi tập trung dân cư cũng như các hoạt động dịch vụ, thương mại lớn của các tỉnh thành vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), do đó nhu cầu sử dụng nước và lượng nước thải hằng ngày cũng là một điều đáng lo ngại (Trang & Brix, 2012; trích từ Nguyễn Thị Phương Loan & Simon, 2012). Nhu cầu cấp nước sạch đô thị ở TPCT ước tính là 150 và 165 lít/người/ngày tương ứng cho năm 2010 và 2020, trong đó tỷ lệ nước thải ước tính là 80% lượng nước cấp, theo đó lượng nước thải sinh hoạt tương ứng ước tính là 120 và 132 lít/người/ngày (Công ty cấp thoát nước Cần Thơ, 2007). Hiện tại, TPCT đang trải qua giai đoạn đặc trưng về hiện đại hóa và đô thị hóa với tốc độ khá nhanh. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng này cũng gây ra nhiều hiệu ứng phụ tiêu cực, điều này thể hiện rõ nét nhất trong sự suy thoái môi trường và việc khai thác quá mức nguồn tài nguyên nước của thành phố (Nguyễn Thị Phương Loan & Simon, 2012).
Theo Báo cáo giám sát ô nhiễm môi trường ở TPCT từ năm 1999 đến năm 2010 của Sở Tài nguyên và Môi trường TPCT (2011), gần như tất cả kênh mương cấp thoát nước chính trong địa bàn thành phố đã và đang bị ô nhiễm chất hữu cơ và vi sinh ở mức báo động. Nước ở hầu hết các kênh mương đã chuyển sang màu đen và có mùi hôi, đặc biệt là ở nhiều nơi ở khu vực trung tâm. Bên cạnh đó, hệ thống thoát nước trong nội thành TPCT chỉ tập trung ở 2 quận chính là Ninh Kiều và Bình Thủy. Hệ thống thoát nước chưa được tách riêng giữa nước mưa và nước thải trong khi hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung chưa được hoàn thành, do đó hầu hết lượng nước thải sinh hoạt thải trực tiếp ra kênh, rạch.
Theo quy hoạch xã hội hóa đến năm 2020 của TPCT, trong thời gian tới sẽ xây dựng các cơ sở xử lý nước thải sinh hoạt tập trung ở các quận, huyện: Ô Môn, Thốt Nốt, Vĩnh Thạnh, Thới Lai và Cờ Đỏ với công suất thiết kế 15.đêm/hệ thống nhằm giải quyết toàn diện lượng nước thải sinh hoạt của thành phố (Quyết định số 07/2012/QĐ-UBND).
