Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH v TÓM TẮT vii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.3 PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2.1.1 Định nghĩa nước thải sinh hoạt 2.1.2 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt 2.1.3 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải 10 2.1.4 Vai trò chức phương pháp xử lý nước thải 11 2.1.5 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt điển hình 17 2.2 TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC 29 2.2.1 Khái niệm cơng trình đất ngập nước 29 2.2.2 Phân loại công trình đất ngập nước 30 2.2.3 Các loại thực vật thường sử dụng cơng trình đất ngập nước 34 2.2.4 Cơ chế chuyển hóa dòng vật chất cơng trình đất ngập nước 39 2.2.5 Các nghiên cứu nước 45 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 59 3.1 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU 58 3.2 MÔ HÌNH VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 59 3.2.1 Cấu tạo mơ hình nghiên cứu 59 3.2.2 Nguyên tắc hoạt động 59 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm i Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot công suất 3m3/ngày 3.3 PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU 61 3.4 PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ 63 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM, NHẬN XÉT VÀ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CHO HỘ GIA ĐÌNH VỚI CƠNG SUẤT 3M3/NGÀY 65 4.1 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO 64 4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CƠNG TRÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG CÂY LÁC NƯỚC (Cyperus malaccensis lamk) 65 4.2.1 Hiệu loại bỏ TSS 65 4.2.2 Hiệu loại bỏ chất hữu – COD BOD5 68 4.2.3 Hiệu xử lý nitơ 73 4.2.4 Hiệu xử lý phốt 80 4.2.5 Hiệu xử lý Coliforms 82 4.2.6 Sự chuyển hóa dạng nitơ nitơ 82 4.3 TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO DÒNG CHẢY NGẦM THEO PHƯƠNG NGANG SỬ DỤNG CÂY LÁC NƯỚC 83 4.3.1 Lưới chắn rác 85 4.3.2 Bể lắng cát 85 4.3.3 Bể điều hòa 86 4.3.4 Cơng trình đất ngập nước 87 4.3.5 Ước tính chi phí xây dựng 100 4.3.6 Ước tính chi phí vận hành 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC 106 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm ii Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mô hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot cơng suất 3m3/ngày DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người Bảng 2.2 Nồng độ chất ô nhiễm đặc trưng nước thải sinh hoạt Bảng 2.3 Chất lượng nước thải đô thị Thành phố Hồ Chí Minh Bảng 2.4 So sánh ưu nhược điểm phương pháp Đất ngập nước nhân tạo 33 Bảng 2.5 Những q trình loại bỏ chất nhiễm xảy hệ thống Đất ngập nước nhân tạo 40 Bảng 2.6 Khả hấp phụ photpho số vật liệu tự nhiên 43 Bảng 2.7 Tốc độ vận chuyển oxy thực vật: lau sậy cỏ nến 45 Bảng 2.8 Các thơng số thiết kế mơ hình 50 Bảng 2.9 Hiệu xử lý đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm thẳng đứng, thẳng ngang lai hợp 51 Bảng 3.1 Các phương pháp phân tích mẫu 62 Bảng 4.1 Tính chất nước thải sinh hoạt sau bể tử hoại sử dụng nước thải đầu vào cho mô hình đất ngập nước kiến tạo theo quy mơ phòng thí nghiệm 64 Bảng 4.2 Tổng hợp kết thí nghiệm mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước quy mơ phòng thí nghiệm 66 Bảng4.3 Nồng độ TSS nước thải sinh hoạt trước sau xử lý cơng trình đất ngập nước dòng chảy ngầm ứng dụng nước 68 Bảng 4.4 Nồng độ COD nước thải sinh hoạt trước sau xử lý công trình đất ngập nước dòng chảy ngầm ứng dụng nước 72 Bảng 4.5 Nồng độ NH4+-N nước thải sinh hoạt trước sau xử lý cơng trình đất ngập nước dòng chảy ngầm ứng dụng nước 74 Bảng 4.6 Nồng độ PO43 P nước thải sinh hoạt trước sau xử lý cơng trình đất ngập nước dòng chảy ngầm ứng dụng nước 81 Bảng 4.7 Nồng độ TP nước thải sinh hoạt trước sau xử lý cơng trình đất ngập nước dòng chảy ngầm ứng dụng nước 82 Bảng 4.8 Hiệu loại bỏ Coliforms mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước 82 Bảng 4.9 Nồng độ chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt (sau bể tự hoại) 84 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm iii Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot công suất 3m3/ngày Bảng 4.10 Các thông số thiết kế bể đất ngập nước kiến tạo 87 Bảng 4.11 Đặc tính vật liệu cho hệ thống đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm 88 Bảng 4.12 Nhiệt độ khơng khí trung bình năm số tỉnh thành Tây Nam Bộ 88 Bảng 4.13 Thơng số tính tốn diện tích bề mặt bể tính theo BOD5 89 Bảng 4.14 Bảng hệ số nhiệt độ  20 số tốc độ phản ứng k20 20oC 90 Bảng 4.15 Thơng số tính tốn diện tích bề mặt bể tính theo NH4+ 91 Bảng 4.16 Thơng số tính tốn diện tích bề mặt bể tính theo Coliform 93 Bảng 4.17 Bảng ước tính chi phí xây dựng 100 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm iv Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Các thành phần đặc trưng nước thải sinh hoạt Hình 2.2 Sơ đồ tổng quát hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 18 Hình 2.3 Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải sinh hoạt ứng dụng trình bùn hoạt tính 19 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo song chắn rác 20 Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát ngang 21 Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động bể lắng cát thổi khí 22 Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động bể lắng cát chuyển động vòng 22 Hình 2.8 Sơ đồ hoạt động thiết bị tháo cát thủy lực 23 Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hoạt động bể lắng ngang 25 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hoạt động bể lắng đứng 26 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hoạt động bể lắng ly tâm 27 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo hoạt động bể lắng với tầng cặn lơ lửng.28 Hình 2.13 Sơ đồ mơ hình Đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bề mặt 31 Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo mơ hình Đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm theo phương ngang (M.L cộng sự, 2004) 32 Hình 2.15 Sơ đồ đất ngập nước dòng chảy đứng (Cooper,1996) 33 Hình 2.16 Cây sậy 36 Hình 2.17 Bồn bồn 37 Hình 2.18 Cây lác 38 Hình 2.19 Ruộng lác mọc khu vực ranh giới Long An-Thành phố Hồ Chí Minh 38 Hình 2.20 Cây thủy trúc 39 Hình 2.21 Mơ hình đất ngập nước kiến tạo thử nghiệm xử lý nước thải ao ni cá basa.55 Hình 2.22 Mơ hình đất ngập nước kiến tạo xử lý nước thải ao nuôi cá tra 56 Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu 58 Hình 3.2 Mơ hình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang (HFCW) quy mơ phòng thí nghiệm LxWxH = 1,2mx0,3mx0,7m 59 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm v Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mô hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot cơng suất 3m3/ngày Hình 3.3 Sơ đồ bước thực nghiên cứu 61 Hình 4.1 Biến thiên pH nước thải vào sau xử lý mơ hình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang sử dụng lác nước 65 Hình 4.2 Biến thiên hiệu xử lý TSS mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm 67 Hình 4.3 Biến thiên hiệu xử lý BOD5 68 Hình 4.4 Biến thiên hiệu xử lý COD 69 Hình 4.5 Nồng độ trung bình BOD5 qua tải trọng 70 Hình 4.6 Nồng độ trung bình COD qua tải trọng 70 Hình 4.7 Biến thiên hiệu xử lý NH4+-N mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 73 Hình 4.8 Biến thiên hiệu xử lý NO2- mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 76 Hình 4.9 Biến thiên hiệu xử lý NO3- mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 77 Hình 4.10 Biến thiên hiệu xử lý TKN mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 78 Hình 4.11 Biến thiên hiệu xử lý TN mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 79 Hình 4.12 Biến thiên hiệu xử lý PO43 P mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 80 Hình 4.13 Biến thiên hiệu xử lý TP mơ hình đất ngập nước quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng lác nước 81 Hình 4.14 So sánh thành phần nitơ nước thải đầu vào nước thải sau xử lý mơ hình nghiên cứu tải trọng hữu khác 83 Hình 4.15 Quy trình cơng nghệ xử lý áp dụng đất ngập nước kiến tạo 84 Hình 4.16 Thùng rác inox dạng lưới 85 Hình 4.17 Thiết kế độ dốc taluy 98 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm vi Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày TÓM TẮT Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo chứng minh hiệu xử lý nước thải sinh hoạt nhiều quốc gia giới Trong nghiên cứu này, mơ hình hệ thống đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang sử dụng lác nước (Cyperus malaccensis lamk) xây dựng để tiến hành khảo sát, nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý qua tải trọng hữu 20, 40, 60 80 kgCOD/m3.ha.ngày Nước thải đầu vào pha loãng từ nước thải sau bể tự hoại khách sạn NewWorld, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh Kết quan trắc chất lượng nước trước sau xử lý qua mơ hình đất ngập nước kiến tạo với lác nước khoảng thời gian gần tháng vận hành cho thấy hiệu xử lý mơ hình SS đạt trung bình 89,2%, BOD5 đạt 91,13%, COD đạt 81,3%, NH4-N đạt 94,6%, PO43—P đạt 98,2% Khi vận hành tải trọng hữu thích hợp nồng độ SS, BOD5, NO3— N, PO43—P tổng coliforms nước sau xử lý đạt yêu cầu cho phép quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT Dựa kết nghiên cứu để thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot công suất 3m3/ngày với thực vật nước sử dụng lác nước Với tính sinh trưởng mạnh, khả chịu mặn tốt, thích ứng với trình biến đổi khí hậu Thiết kế phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội, môi trường khí hậu khu vực Đồng sơng Cửu Long, nhằm giúp cụm dân cư bảo đảm môi trường sống xanh, sạch, đẹp, tăng phần thu nhập khơng phải lo lắng chi phí xây dựng vận hành nhiều There are grounds for the system of artificial wetlands have been shown to be effective in treatment of domestic wastewater in many countries around the world In this study, a model of horizontal subsurface flow (SSF) wetland using Cyperus malaccensis Lamk It was built to conduct surveys, research, evaluate the effectiveness of treatment through organic material loading of 20, 40, 60 and 80 kgCOD / m3.ha.day Input wastewater before and after the treatment which was taken from septic tanks of NewWorld hotel, situated in District 1, Ho Chi Minh City was diluted It was operated months and all of the results showed that the horizontal subsurface flow wetland which using Cyperrus malaccensis Lamk can remove 89, 2% of SS, 91,13% of BOD5, 81,3% of COD, 94,6% of NH4-N, 98,2% of PO43 P When it was operated at the appropriate organic material loading, the effluent will qualified the official requirements of QCVN 14:2008/BTNMT Based on the results of this study to design pilot-scale horizontal subsurface flow constructed wetland which using Cyperus malaccensis Lamk As well, it was operated with a capacity of m3/day Additionally, this potential plant is capable of growing strongly, ability to adapt to the climate change, but more specifically on good salt tolerance This technology designed to suit SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm vii Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày the socio-economic conditions, environment and climate of the region Mekong Delta To be precice, it assist household to ensure a green environment, increase incomes and not to worry about the high cost of construction and operation SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm viii Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày trở nên vô quan trọng mà hàng loạt sai phạm liên tục phát hiện, đằng sau vụ bê bối môi trường nước ta Giống trường hợp công ty Formosa Hà Tĩnh, hay cơng ty Vedan,…nó thu hút quan tâm đông đảo quần chúng nhân dân, Đảng Nhà nước ta Nhưng thực ý đến vụ ô nhiễm gây tác hại lớn môi trường mà bỏ sót mn vàn trường hợp xả thải cách bất chấp với quy mô nhỏ Chính nhiễm nhỏ nhoi tác động lên khu vực, đối tượng lúc đó, nhiễm chẳng khác Formosa hay Vedan Một số xử lý nước thải sinh hoạt Khi mà việc xử lý chưa quy cách, nhiều nơi nước thải sinh hoạt từ khu vệ sinh xử lý sơ bể tự hoại, chưa đạt chất lượng yêu cầu theo quy chuẩn Bộ Tài nguyên Môi trường xả ngồi mơi trường, gây nhiễm nguồn nước, tiềm ẩn nguy lây lan dịch bệnh, gây xúc sống sinh hoạt người bị ảnh hưởng Chưa kể đến nhiều trường hợp, nước thải chất thải sinh hoạt thải trực tiếp môi trường mà không qua phương pháp xử lý Để giải vấn đề, cần phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả, thân thiện với môi trường với mức chi phí đầu tư, xây dựng thấp hết mức có thể, để nơi đâu, áp dụng nhằm đảm bảo mơi trường không ô nhiễm Các công nghệ xử lý nước thải truyền thống sử dụng trạm xử lý nước thải tập trung cơng nghệ bùn hoạt tính sử dụng nhiều lượng, chi phí đầu tư vận hành cao, đặc biệt chi phí xử lý bùn Trong đó, cơng trình đất ngập nước kiến tạo hay bãi lọc ngập nước (constructed wetland - CW) biết đến giới giải pháp công nghệ xử lý nước thải điều kiện tự nhiên, thân thiện với mơi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí xử lý thấp áp dụng rộng rãi giới từ năm 1950 để xử lý nhiểu nước thải khác bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nông nghiệp, nước mưa Nước thải sau xử lý từ cơng trình đất ngập nước kiến tạo sử dụng vào mục đích tưới tiêu, nuôi trồng thuỷ sản sinh khối thực vật có giá trị kinh tế làm biogas, thức ăn gia súc, phân bón, làm lợp, làm chiếu thảm Với ưu điểm trên, đất ngập nước kiến tạo ứng dụng rộng rãi để xử lý nước thải quốc gia như: Đức, Mỹ, Braxin, Mexico, Ai Cập, Iran, Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Uganda, Ma rốc, Nepal, Tanzania, Nicaragua, Kenya SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày Mặc dù cơng trình đất ngập nước kiến tạo sử dụng nhiều giới Việt Nam vấn đề nghiên cứu triển khai áp dụng cơng trình đất ngập nước kiến tạo xử lý nước thải phân tán xử lý nước thải chỗ cho hộ gia đình hay cụm dân cư hạn chế Vì đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày” thực để góp phần xây dựng sở khoa học cho việc thiết kế triển khai áp dụng cơng trình đất ngập nước kiến tạo xử lý nước thải chi phí thấp cho hộ gia đình hay cụm dân cư tỉnh Đồng sông Cửu Long khu vực Tây Nam Bộ để giải vấn đề ô nhiễm môi trường phát triển bền vững kinh tế xã hội 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang với lác nước để xây dựng sở khoa học cho việc thiết kế triển khai áp dụng cơng trình đất ngập nước kiến tạo xử lý nước thải sinh hoạt 1.3 PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Nghiên cứu thực phòng thí nghiệm mơ hình đất ngập nước kiến tạo dòng chạy ngầm theo phương ngang Nước thải thí nghiệm nước thải sinh hoạt lấy sau bể tự hoại từ cụm nhà hàngkhách sạn NewWorld, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang tải trọng hữu cơ: 20, 40, 60 80 kgCOD/m3.ha.ngày Thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang quy mơ pilot Q = 3m3/ngày SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày Chọn tải trọng hữu cơng trình đất ngập nước 50 kgBOD/ha.ngày Khi đó, diện tích bể mặt bể là: As  Q.Ci 103 1,5.86, 07.103   25,82 m OLR 0, 005 Chọn kích thước bể L x W = 14m x 2m (thỏa tỉ lệ L/W) Thời gian lưu nước thực tế bể: A H  L.W.H. 14.2.0,5.0,39    3,64 ngày Q Q 1,5 HRT  Tải trọng thủy lực: HLR  Q 1,5   0, 053 m/ngày = 5,3 cm/ngày (thỏa điều kiện thiết kế) As 28  Kích thước đường kính ống phân phối đầu vào, đầu  Đầu vào Đường kính dẫn nước vào đơn nguyên 4.Q 4.1,5m3 / h   0, 0047 m = 4,7mm 24. v 24. (1.3600)m / h D  chọn ống 60 Trong đó: Q: Lưu lượng trung bình, m3/ngày v : Vận tốc nước chảy ống, chọn v  m/s Thiết kế ống phân phối hình chữ “T” đục lỗ với đường kính ống nhánh 60 Tiết diện ngang ống nhánh f   D   (60.103 )2  2,83.103 m Tổng diện tích lỗ 0,35 %tiết diện ngang bể (W x H = 2m x 0,5m) (quy phạm cho phép 0,25– 0,5% tiết diện ngang bể) f l  0,35%.1  3,5.103 m2 Chọn lỗ có đường kính 6mm, diện tích lỗ là: SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 96 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày fl   d   0,0062 Tổng số lỗ:  nl   2,83.105 m2 f fl l  3,5.103  123 lỗ 2,83.105 Trên ống nhánh, lỗ khoan xếp thành hàng so le Mỗi hàng 41 lỗ Khoảng cách lỗ: l  W  n.d  41.0, 006   42 mm n 1 41  Trong đó: W: Chiều rộng bể, m n: Số lỗ hàng d: Đường kính lỗ  Đầu Thiết kế ống thu nước đầu hình chữ “T”, đục lỗ Với đường kính ống 60mm, đường kính ống nhánh đục lỗ 60mm Trên ống nhánh, khoan lỗ có đường kính 6mm, xếp thành hàng so le Mỗi hàng 41 lỗ Khoảng cách lỗ: l  W  n.d  41.0, 006   42 mm n 1 41  Trong đó: W: Chiều rộng bể, m n: Số lỗ hàng d: Đường kính lỗ  Thiết kế taluy Chọn mái taluy có độ dốc m = a:b = 1:1 Chiều cao taluy lấy với chiều cao toàn bể: a = b = Hb= Hvl + Hbv = 0,6 m+ 0,3 m= 0,9m SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 97 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày m a m a i = 1% b b Hình 4.17 Thiết kế độ dốc taluy  Hiệu cơng trình  Đối với BOD5 Khả loại bỏ BOD5 xác định công thức: Ce  e KT t Ci Trong đó: Ce: Nồng độ chất nhiễm đầu ra, mg/L Ci: Nồng độ chất ô nhiễm đầu vào, mg/L KT: Giá trị tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ T, (ngày -1), KT  k20 20(T 20) t: Thời gian lưu nước, ngày k20 : Hằng số tốc độ phản ứng 20oC T: Nhiệt độ nước nhiệt độ môi trường, oC Nồng độ BOD5 đầu là: Ce  Ci e KT t  86,07.e1,635.3,64  0.22 mg/L Hiệu suất xử lý BOD5: E %  Ci  Ce 86, 07  0, 22 100%  100%  99, 7% Ci 86, 07  Đối với NH4+ Tương tự BOD5, NH4+ xác định cơng thức Khi nồng độ NH4+ đầu là: Ce  Ci e KT t  28,7.e0,564.3,64  3,68 mg/L Hiệu suất xử lý NH4+: E %  Ci  Ce 28,  3, 68 100%  100%  87, 2% Ci 28,  Đối với TSS SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 98 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày Nồng độ TSS đầu tính tốn theo cơng thức: Ce  Ci (0,1058  0,0011HLR) Thay giá trị vào công thức ta được: Ce  234.(0,1058  0,0011.5,3)  26,12 mg/L Hiệu suất xử lý TSS : E %  Ci  Ce 234  26,12 100%  100%  88,84% Ci 234  Đối với phốt Nồng độ phốt đầu tính tốn cơng thức: Ce  Ci e   KP   HLR    Với, KP: Hằng số tốc độ phản ứng bậc phốt pho, KP = 2,73 cm/ngày Vậy, Ce  12.e  2,73     5,3   7,17 mg/L Hiệu suất xử lý phốt : E %  Ci  Ce 12  7,17 100%  100%  40, 25% Ci 12  Đối với Coliform Khả loại bỏ vi sinh vật gây bệnh xác định công thức: Ci  (1  t.KT ) n Ce Trong đó: Ci: Nồng độ coliform đầu vào, số coliform/100mL Ce: Nồng độ coliform đầu ra, số coliform/100mL t: Thời gian lưu nước, ngày KT: Hằng số tốc độ phụ thuộc nhiệt độ, ngày -1 n: Số đơn nguyên nối tiếp (trong thiết kế đơn nguyên đặt song song) Nồng độ Coliform đầu là: Ce  Ci 7,9.106   250247 MPN/100mL (1  t.KT )n (1  3,64.8,398)1 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 99 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot công suất 3m3/ngày Ci  Ce 7,9.106  250247 100%  100%  96,8% Hiệu suất xử lý Coliform : E %  Ci 7,9.106 4.3.5 Ước tính chi phí xây dựng Bảng 4.17 Bảng ước tính chi phí xây dựng Đơn giá Số lượng Thành tiền 1.380.000VND/1000 viên 4.000 viên 5.520.000VND Đá 1x2 430.000VND/m3 13 m3 5.590.000VND Cát 160.000VND/m3 50 m3 8.000.000VND Xi măng Hà Tiên 88.000VND/bao 30 bao 2.640.000VND Thép 10 100.000VND/Kg 100kg 10.000.000VND 450.000+250.000 VND/ngày 15 ngày 10.500.000VND 3.860.000VND/1 bơm 3.860.000VND Phao bơm tự động 300.000VND/cái 300.000VND Thùng rác inox dạng lưới 220.000VND/cái 220.000VND Tổng 46.630.000VND Vật liệu Gạch Nhân cơng (1 thợ + thợ phụ) Bơm 4.3.6 Ước tính chi phí vận hành Cơng suất máy bơm 1HP = 745,7W, 400lit/phút Giả sử 2h máy bơm tự động chạy lần Thể tích nước cần bơm = thể tích nước chứa bể điều hòa = 0,25m3 = 250lit (tính tốn trên) Thời gian máy bơm tự động chạy lần = SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm = 0,625 phút = 37,5s 100 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày Giả sử ngày máy bơm chạy 12 lần, thời gian bơm hoạt động ngày = 37,5 x 12 = 450s = 7,5 phút Điện bơm tiêu thụ ngày = = 93,2W Điện bơm tiêu thụ tháng = 93,2 x 30 = 2796W Chi phí vận hành máy bơm tháng = = 4149 VND/tháng SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm 101 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Cơng trình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang sử dụng lác nước xử lý nước thải sinh hoạt đạt thông số ô nhiễm thấp giới hạn tối đa cho phép nước thải sinh hoạt QCVN14:2008/BTNMT Công trình xem giải pháp cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí xử lý thấp, tốn khoảng 4000VND-5000VND tiền điện để vận hành tháng mà không tốn chi phí xử lý khác, thân lác nước phơi khơ để làm thủ cơng mỹ nghệ, góp phần tăng thêm thu nhập, có tiềm áp dụng thực tế cho cụm, khu dân cư nhỏ khu vực nông thôn tỉnh Đồng sông Cửu Long Đặc biệt, bối cảnh xâm nhập mặn diễn lác nước lựa chọn hàng đầu, tính chịu mặn cây.Thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày thiết kế tiêu biểu sở thiết kế để từ thiết kế cơng trình đất ngập nước kiến tạo với công suất lớn Tùy theo hộ gia đình hay cụm dân cư, vị trí địa lý, hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sẵn có mà áp dụng mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt đất ngập nước cho phù hợp; thêm bỏ bể lắng cát, bể điều hòa tùy vào vị trí bể tự hoại tính chất nước thải sinh hoạt Tải trọng hữu thích hợp sử dụng cho thiết kế vận hành cho cơng trình đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang với lác nước nên chọn khoảng 60 – 80 kgCOD/ha.ngày KIẾN NGHỊ Nên xem xét áp dụng cơng trình đất ngập nước kiến tạo thực tế xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ cho khu dân cư, cụm dân cư đặc biệt vủng nông thôn để bảo vệ môi trường nước vả vệ sinh nông thôn Nên áp dụng công trình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước kết hợp làm thủ công mỹ nghệ từ loại này, góp phần tăng thêm thu nhập mà bảo vệ môi trường xanh, sạch, đẹp Để hiểu rõ lác nước, cần có nghiên cứu sâu loại này, giới hạn chịu mặn, khu vực có xuất cây,… phân biệt lác nước với họ Cần tiến hành nghiên cứu với mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước quy mơ phòng thí nghiệm pilot với thời gian kéo dài để đánh giá hiệu suất xử lý tuổi thọ hệ thống theo thời gian SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 102 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước Lê Hoàng Nghiêm, 2016 Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải đất ngập nước kiến tạo với loại thực vật nước địa phương triển khai thực nghiệm áp dụng thí điểm khu vực Tây Nam Bộ Lâm Minh Triết, Sách Kỹ thuật mơi trường, Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Môi trường Tài nguyên Đào Khánh Châu, Nguyên Tấn Phong, 2016 Hiệu xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng hai bậc dung Phragmites australis (Cav.) Vetiveria zizanioides (L.) Lê Thị Thanh Hải, Nguyễn Phước Dân, 2016 Xử lý nước thải chế biến cao su thiên nhiên đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm Phan Lê Xuân Hạnh, Trần Ngọc Bảo Luân, 2016 Xử lý nước thải dệt nhuộm đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngược Lê Thị Ngọc Diễm, 2016 Thực vật áp dụng đất ngập nước kiến tạo xử lý nước thải http://www.thuocvuonnha.com/c/re-say-va-vi-thuoc-lo-can/thuoc-vuon-nha https://vi.wikipedia.org/wiki/H%C6%B0%C6%A1ng_b%E1%BB%93_l%C3% A1_h%E1%BA%B9p http://cangio.vietbiodata.net/cgi-bin/detail.tcg?id=117 10 http://ydvn.net/contents/view/2078.cay-coi-nuoc-cyperus-malaccensis.html 11 Ngô Thụy Diễm Trang Hans Brix, 2002 Nghiên cứu hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống đất ngập nước kiến tạo có dòng chảy ngầm ngang cát vận hành với mức tải nạp thủy lực cao sử dụng sậy 12 Nguyễn Việt Anh, 2006 Xây dựng lắp đặt mơ hình xử lý nước thải với bể tự hoại bãi lọc ngầm trồng dòng chảy đứng Trung tâm Kỵ thuật môi trường đô thị khu công nghiệp – Đại học xây dựng 13 Lê Anh Tuấn, 2007 Khảo sát khả xử lý nước thải sinh hoạt nước thải từ ao nuôi cá nước đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy ngầm 14 Ngơ Hồng Văn, 2009 Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác công nghệ cánh đồng tưới cánh đồng lọc 15 Đỗ Hồng Lan Chi Chi cộng sự, 2010 Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật kiểm định độc tố nhầm đánh giá hiệu xử lý nước thải khu công nghiệp mơ hình đất ngập nước kiến tạo 16 Nguyễn Văn Phước, 2012 Nghiên cứu áp dụng cơng trình đất ngập nước kiến tạo để xử lý nước thải công nghiệp chế biến tinh bột khoai mì SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 103 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày Tài liệu nước Vymazal et al., 1998 Constructed wetlands for wastewater treatment Vymazal Kröpfelova, 2008 Wastewater Treatment in Constructed in Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow, Springer Chapter 8, Dynamic Ecosystem http://www.slideshare.net/guest9faf5c1/chapter-8dynamic-ecosystem http://saigonhoa.com/product/cay-thuy-truc-cay-thuy-sinh/ Kotti cộng sự, 2010 Effect of operational and design parameters on removal efficiency of pilot-scale FWS constructed wetlands and comparison with HSF systems Ecological Engineering, 36, 862 – 875 Abou-Elela, S I., Hellal, M S., 2012 Municipal wastewater treatment using vertical flow constructed wetlands planted with Canna, Phragmites and Cyprus Ecological Engineering, 47, 209 – 213 Comino, E., Riggio, V., Rosso, M., 2013 Grey water treated by an hybrid constructed wetland pilot plant under several stress conditions Ecological Engineering, 53, 120 – 125 María Hijosa-Valsero, Víctor Matamoros, Ricardo Sidrach-Cardon, Javier Martín-Villacorta, Eloy Bécares, Josep M Bayona 2010 Comprehensive assessment of the design configuration of constructed wetlands for the removal of pharmaceuticals and personal care products from urban wastewaters Water research, 44, 3669 – 3678 Masi, F., and Martinuzzi, N., 2007 Constructed wetlands for the Mediterranean countries: hybrid systems for water reuse and sustainable sanitation Desalination, 215, 44 – 55 10 Meliána, J A H., Rodrígueza, A.J M., Aranaa, J., Díaza, O G., Henríquezb, J.J G., 2010 Hybrid constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in the Canary Island Ecological Engineering, 36, 891 – 899 11 Morari, F., and Giardini, L., 2009 Municipal wastewater treatment with vertical flow constructed wetlands for irrigation reuse Ecological Engineering, 35, 643 – 653 12 Toscanoa, A., Langergraberb, G., Consoli, S., Cirelli, G L., 2009 Modelling pollutant removal in a pilot-scale two-stage subsurface flow constructed wetlands Ecological Engineering, 35, 281 – 289 13 Yalcuk, A., Ugurlu, A., 2009 Comparison of horizontal and vertical constructed wetland systems for landfill leachate treatment Bioresource Technology, 100, 2521 – 2526 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 104 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ngày 14 Zurita, F., De Anda, J., Belmont M.A., 2009 Treatment of domestic wastewater and production of commercial flowers in vertical and horizontal subsurface-flow constructed wetlands Ecological Engineering, 35, 861 – 869 SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 105 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot công suất 3m3/ngày PHỤ LỤC Bảng tổng hợp số lần thí nghiệm mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước quy mơ phòng thí nghiệm Số lần test mẫu Tải trọng hữu pH TSS (mg/L) BOD5 (mg/L) COD (mg/L) TKN (mg/L) TN (mg/L) NH4_N (mg/L) NO3-N (mg/L) PO4_P (mg/L) TP (mg/L) Coliforms (MPN/100mL) 20 kgBOD5/ha.ngày 40 kgBOD5/ha.ngày 60 kgBOD5/ha.ngày 80 kgBOD5/ha.ngày 11 30 - 5 20 20 8 8 13 13 5 17 17 6 6 8 10 10 6 6 8 Mơ hình thí nghiệm đặt trường Đại học Tài nguyên Môi trường TPHCM SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hồng Nghiêm 106 Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mô hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot cơng suất 3m3/ngày SVTH: Trần Gia Huy GVHD: PGS.TS.Lê Hoàng Nghiêm 107 +0.0 +0.0 +0.0 GVHD SVTH NTH: 16/12/16 A-01 1000 A-06 A-03 A-04 A-05 A-07 4300 A-06 1000 900 A-02 A-05 A-07 A-08 900 1600 1400 GVHD SVTH 1100 900 NTH: 16/12/16 50 900 100 800 100 100 14000 800 60 120 +0.0 900 60 100 100 2000 100 500 100 B 60 60 1800 800 42 100 800 A A 100 60 100 500 100 60 100 14000 100 B GVHD SVTH C NTH: 16/12/16 ... Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ ngày tụ thường ứng dụng xử. .. nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mơ hình đất ngập nước kiến tạo quy mô pilot công suất 3m3/ ngày Mặc dù cơng trình đất. .. tốt nghiệp Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình đất ngập nước kiến tạo sử dụng lác nước thiết kế mô hình đất ngập nước kiến tạo quy mơ pilot cơng suất 3m3/ ngày Xử lý bậc hai