mô hình wetland nhân tạo để nâng cao hiệu suất xử lý ô nhiễm

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


326
THIẾT KẾ MÔ HÌNH WETLAND NHÂN TẠO ĐỂ NÂNG
CAO HIỆU SUẤT XỬ LÝ Ô NHIỄM TẠI CÁC HỒ ĐÔ THỊ
DESIGN CONSTRUCTED WETLAND TO IMPROVE EFFECTIVE
TREATMENT IN SOME URBAN LAKES.

SVTH: HÀ THỊ KIM THANH
Lớp : 04CSM, Khoa Sinh- Môi trường.
GVHD: Th.S ĐOÀN THANH PHƢƠNG
Khoa Sinh- Môi trường.

TÓM TẮT
Nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế wetland nhân tạo để giải quyết vấn đề ô nhiễm tại các
hồ đô thị (chủ yếu do phú dưỡng) đạt hiệu suất xử lý cao và thân thiện với môi trường. Hồ
công viên 29/3 áp dụng mô hình này kết hợp với trồng cây chuối hoa (canna indica Bail) trong
hồ hiếu khí để tăng hiệu quả xử lý và tạo cảnh quan cho hồ.
ABSTRACT
Research focuses on designing constructed wetland to resolve pollution issues in urban lakes
(essentially due to eutrophication) with high treatment efficiency and friendly to environment.
29 Mar Park Lake is designed basing on above model which is combined with canna indica
Bail in aerobic pond that improves treatment efficiency and makes a nice view.

1. Mở đầu:
Ao hồ là tài sản vô giá của các thành phố trên thế giới. Hồ đô thị nói chung và hồ Công
viên 29/3 nói riêng không chỉ là thắng cảnh, là di tích lịch sử mang lại nhiều giá trị tinh thần
cho ngƣời dân sống trong khu vực nội thị mà còn có vai trò rất quan trọng trong việc điều tiết
nƣớc mƣa, điều hòa khí hậu, chứa và làm sạch nƣớc thải. Tuy nhiên hiện nay các hồ đô thị đều
bị ô nhiễm chủ yếu do phú dƣỡng[2]. Mặt khác, cùng với đô thị hóa, các hồ bị thu hẹp diện

tích để lấy mặt bằng xây dựng, do đó những chức năng trên bị suy giảm, ảnh hƣởng lớn đến
kinh tế, cảnh quan môi trƣờng sinh thái của các thành phố. Việc đánh giá, kiểm soát chất
lƣợng nƣớc hồ đô thị đặc biệt là tình trạng phú dƣỡng trên cơ sở đó đề xuất các phƣơng án xử
lý là một trong những công tác cần thiết để duy trì chức năng của hồ đô thị và nhấn mạnh tầm
quan trọng trong phát triển xây dựng đô thị, tránh đƣợc hiện trạng san lấp hồ để lấy mặt bằng
vì hồ bị ô nhiễm.
Wetland nhân tạo đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải ở
các nƣớc trên thế giới nhƣ một giải pháp thân thiện với môi trƣờng bằng công nghệ sinh thái,
đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định. Tại Việt Nam, phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng
wetland nhân tạo còn khá mới mẻ, chƣa đƣợc áp dụng phổ biến. Xuất phát từ cơ sở trên chúng
tôi chọn đề tài: “Thiết kế mô hình wetland nhân tạo để nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm tại
các hồ đô thị”.

2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1 Đối tượng nghiên cứu: Hồ Công viên 29/3, phƣờng Thạc Gián, quận Thanh Khê, thành
phố Đà Nẵng
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp thống kế, hồi cứu số liệu
- Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


327
0
20
40
60
80
100
120

140
1/8/2007 27/10/08 23/1/08
thời gian
mg/l
SS(mg/l)
DO
BOD5(mg/l)
COD(mg/l)
PO43- (mg/l)
NH4+
NO3-
TN
TP
Pb
Zn
Cd
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước hồ Công
viên 29/3

Chỉ tiêu Phƣơng pháp phân tích
pH, DO Winkler
SS, TDS Phƣơng pháp trọng lƣợng
COD Dựa vào KMnO
4

BOD Phƣơng pháp pha loãng mẫu nƣớc và làm bảo hòa oxy hòa tan
NO
3
-
Xác định bằng Natrixalixilat

PO
4
3-
Thuốc thử Sunpho Molypdic
N tổng Dựa vào chuẩn độ H
2
SO
4
tiêu tốn trong định phân (NH
4
)
2
B
4
O
7

Cd Thuốc thử difenylthiocacbazon
Zn Thuốc thử dithizon

- Phƣơng pháp thiết kế wetland nhân tạo
2.3. Quy trình nghiên cứu
Bước 1: Xác định mục đích đối tƣợng nghiên cứu. Bước 2: Lấy mẫu và phân tích mẫu nƣớc
mặt hồ Công viên 29/3. Bước 3: Phân tích số liệu. Bước 4: Tham khảo một số mô hình
wetland nhân tạo phù hợp với hồ Công viên 29/3. Bước 5: Thiết kế mô hình wetland nhân tạo
nhằm tối ƣu hóa việc xử lý ô nhiễm. Bước 6: Tính hiệu suất xử lý
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Kết quả khảo sát chất lượng nước hồ Công viên 29/3 qua 2 mùa
Chất lƣợng nƣớc ở hai mùa dao động đáng kể, các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc vào mùa
kiệt (tháng 8) cao hơn so với mùa mƣa. Các chỉ tiêu hóa học (BOD, COD) vƣợt quá tiêu chuẩn

giới hạn cho phép. Vào mùa mƣa lƣợng nƣớc hồ đƣợc pha loãng và đối lƣu của hồ lớn nên khả
năng tiếp nhận của hồ lớn, chất lƣợng nƣớc sạch hơn.

















Biểu đồ 3.1: Kết quả phân tích một số chỉ số đánh giá chất lượng nguồn nước mặt hồ Công viên 29/3 qua 3 đợt

Biểu đồ 3.2: Kết quả phân tích BOD qua 3 đợt
so sánh với TCVN cột B
7.1
6.2
8
2.9
2.6
9.98
0

2
4
6
8
10
12
1/8/2007 27/10 23/1/08
thời gian
mg/l
N tổng P tổng
Biểu đồ 3.3: Kết quả phân tích N tổng,
P tổng qua 3 đợt so sánh với TCVN cột B
0
10
20
30
40
50
60
70
mg/l
BOD5
08/01/2007 27/10/08 23/1/08 TCVN
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


328
- BOD ở mùa khô cao hơn mùa mƣa 4.11 lần và cao hơn TCVN chứng tỏ lƣợng chất hữu cơ có
khả năng phân hủy sinh học trong nƣớc lớn, nƣớc có mức độ ô nhiễm cao.
- Nito và Photpho là hai nguồn dinh dƣỡng quan trọng cho các sinh vật thủy sinh. Với nồng độ

xuất hiện trong hồ chúng là môi trƣờng tốt cho sự phát triển của tảo, gây ra phú dƣỡng hồ.

3.2. Cải tạo hồ Công viên 29/3 dựa trên mô hình wetland nhân tạo
3.2.1. Thiết kế hệ thống thoát nước
Thiết kế hệ thống thoát nƣớc ở hai mạng kênh riêng biệt:
- Hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt
- Hệ thống thoát nƣớc mƣa chảy tràn

3.2.3. Thiết kế wetland nhân tạo dựa trên việc cải tạo hồ Công viên 29/3.
Bảng 3.2: Thông số thiết kế cải tạo hồ công viên 29/3 dựa trên mô hình wetland nhân tạo

Phần 1: hồ kị khí Phần 2: hồ tùy nghi Phần 2: hồ hiếu khí
Mùa kiệt Mùa mƣa Mùa kiệt Mùa mƣa Mùa kiệt Mùa mƣa
Diện tích (ha) 0.8 2,2 8
Độ sâu 4 5 1 1.5 0.5 0.7
Thể tích bể(m
3
) 32000 40000 22000 33000 40000 56000
Kích thƣớc
bể(m)
dài*rộng*cao
110x67x4 110x67x5 180x128x1 180x128x1.5 339x175x0.3 339x175x0.5
Công trình phụ Đập tràn Đập tràn
Dãi chuối hoa
Vòi phun nƣớc

Hình 3.1: Mặt cắt dọc các hồ sinh học (hồ kị khí, hồ tùy nghi, hồ hiếu khí)

L
w
GHI CHÚ
L: 0.4-0.5 m
w: 0.2-0.4 m
h: 0.3-0.4
m
0.5m
0.7m
a: mùa mƣa - b: mùa kiệt
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


329
Hình 3.2: Kích thước đập tràn
Hình 3.3: Hồ công viên 29/3 thiết kế dựa trên mô
hình wetland nhân tạo

GHI CHÚ
1: cống nƣớc thải tập trung
2: đập tràn
3. dãi thực vật
: đƣờng đi của dòng nƣớc
: vòi phun nƣớc
: dòng nƣớc thải ra nguồn tiếp

nhận.
1
2
2
3
Lớp sỏi 60cm
Lớp cát
40cm
Lớp nƣớc 30-
50cm
Lớp sỏi 60cm
Lớp cát
40cm

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008


330
3.2.Tính toán hiệu suất xử lý nước qua hệ thống hồ sinh học:
Bảng 3.3: Nồng độ các chất dinh dưỡng giảm khi qua hệ thống hồ sinh học

nồng độ
vào hồ
Hồ kị khí
Hồ tùy
nghi
Hồ hiếu khí
Không trồng chuối hoa
Có trồng chuối hoa
TN (Nito tổng)

Mùa kiệt 7.4 4.7 2.5 2.3 1.9
Mùa mƣa 13 8.2 4.3 4 3.2
TP (Photpho tổng)
Mùa kiệt 3.62 2 1.4 0.98 0.7
Mùa mƣa 10.08 5.6 3.92 2.74 1.9
Biểu đồ 3.4: Hiệu suất xử lý TN và TP qua mùa mưa và mùa kiệt sau khi qua wetland nhân tạo
Sau khi qua wetland nhân tạo, hàm lƣợng TN và TP tổng đƣợc giảm đáng kể, không gây ô
nhiễm nguồn tiếp nhận.
4. Kết luận và kiến nghị
4.1. Kết luận
- Chất lƣợng nƣớc trong hai mùa có sự dao động đáng kể, nƣớc hồ đang có dấu hiệu bị ô
nhiễm.
- Hồ công viên đƣợc thiết kế cải tạo dựa trên mô hình wetland nhân tạo gồm 3 hồ( kị khí, tùy
nghi, hiếu khí), tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật hoạt động, kết hợp trồng cây chuối
hoa (Canna indica Bail) làm tăng hiệu suất của quá trình xử lý nƣớc.
- Các chất dinh dƣỡng sau khi đƣợc vi sinh vật chuyển hóa, thực vật hấp thu, nồng độ còn lại
thấp không gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận.
4.2. Kiến nghị
- Phải có những nghiên cứu cụ thể về lƣu lƣợng nƣớc thải, nồng độ, thành phần nƣớc thải đổ
vào hồ trƣớc khi áp dụng xử lý để đƣa ra phƣơng án xử lý tối ƣu (quyết định qui trình xử lý
hóa học hay sinh học).
7.4
4.7
2.5
1.9
13
8.2
4.3
3.2
0

2
4
6
8
10
12
14
mùa kiệt mùa mưa
mg/l
nồng độ vào hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

3.62
2
1.4
0.7
10.08
5.6
3.92
1.9
0
2
4
6
8
10
12
mùa kiệt mùa mưa
mg/l
nồng độ vào hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí
mg/l
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
%
HIỆU SUẤT mùa mưa

a) Hiệu suất xử lý TN trong mùa
kiệt
0

10
20
30
40
50
Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí
mg/l
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
%
HIỆU SUẤT mùa mưa

b) Hiệu suất xử lý TN trong
mùa mƣa
0
10
20
30
40
50
60
Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí

mg/l
0
0.5
1
1.5
2
2.5
%
HIỆU SUẤT mùa mưa

a) Hiệu suất xử lý TP trong mùa
kiệt
0
10
20
30
40
50
60
Hồ Kị khí Hồ tùy nghi Hồ hiếu khí
mg/l
0
1
2
3
4
5
6
%
HIỆU SUẤT mùa mưa

b) Hiệu suất xử lý TP trong mùa
mƣa
TN TP