Giải pháp Xử lý nước thải chi phí thấp

by Nguyễn Hiếu 13/12/2012, 5:01 pm

Hệ thống XLNT thông thường bao gồm các công trình tại đó nước thải được xử lý bằng các phương pháp cơ học, hóa học, sinh học, để loại bỏ các chất rắn, các chất hữu cơ và đôi khi cả các chất dinh dưỡng có trong nước thải. Nước thải được tiến hành làm sạch theo trình tự tăng mức độ xử lý từ xử lý sơ bộ, xử lý sơ cấp (bậc một), thứ cấp (bậc hai), triệt để (bậc ba) và có thể có thêm các công đoạn xử lý đặc biệt khác. Tại một số nước, công đoạn khử trùng các vi khuẩn, mầm bệnh thường là bước xử lý cuối cùng.
Hệ thống XLNT chi phí thấp là các hệ thống xử lý sinh học tự nhiên tải lượng thấp, có thể xử lý các loại nước thải hữu cơ như nước thải sinh hoạt. Các hệ thống này có cấu tạo đơn giản, có chi phí đầu tư thấp đáng kể, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp. Mặc dù các hệ thống XLNT chi phí thấp đòi hỏi diện tích đất sử dụng nhiều hơn so với các hệ thống xử lý sinh học nhân tạo tải lượng cao, nhưng chúng có hiệu quả hơn và đáng tin cậy trong việc xử lý các vi khuẩn, mầm bệnh, nếu được thiết kế một cách hợp lý và không bị quá tải.
Tất cả các quá trình quản lý và XLNT phụ thuộc vào nhiều yếu tố và điều kiện tự nhiên như tải lượng thủy lực đối với bể lắng và có hoặc không có các yếu tố tự nhiên như vi sinh vật. Tuy nhiên trong các công trình XLNT điển hình, các quá trình tự nhiên này được hỗ trợ bằng một loạt các thiết bị máy móc cơ khí phức tạp tiêu thụ điện năng cao (các máy bơm, máy sục khí v.v...).
Trong nội dung giảng dạy này các hệ thống XLNT chi phí thấp được mô tả bằng các quá trình và các công trình xử lý nước thải được vận hành trong các điều kiện gần tự nhiên hoặc phụ thuộc cơ bản vào các yếu tố tự nhiên. Hệ thống XLNT chi phí thấp có thể được trang bị các máy bơm và đường ống phân phối, thu nước thải, nhưng không phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn điện năng bên ngoài để duy trì khả năng xử lý [Reed và các cộng sự, 1995].
Hệ thống XLNT chi phí thấp được coi là công nghệ xử lý tự nhiên, gần tự nhiên hay trên cơ sở tự nhiên do thực tế là bản chất của các quá trình xử lý các chất ô nhiễm diễn ra trong các hệ thống này đều dựa trên cơ sở các quá trình và chu trình chuyển hóa tự nhiên (như các yếu tố sinh học, cơ học hay năng lượng mặt trời và các yếu tố tự nhiên khác). Hệ thống xử lý chi phí thấp cũng có thể được xem là hệ thống có các đặc tính:
 Đạt được mức độ xử lý có thể chấp nhận;
 Vốn đầu tư thấp;
 Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp;
 Yêu cầu kỹ năng vận hành không cao so với các công nghệ thông thường khác;
 Tuổi thọ dài hơn so với tuổi thọ các công nghệ xử lý có sử dụng các thiết bị điện - cơ khí;
 ít phụ thuộc vào các yếu tố như công tác xây dựng, các thiết bị điện, cơ khí;
 Công nghệ/quá trình xử lý đơn giản hiệu quả xử lý ổn định và lâu dài;
 Nhu cầu bảo dưỡng và vận hành ít;
 Có khả năng vận hành độc lập;
 Có khả năng tuần hoàn, tái sử dụng tối đa nước sau xử lý và các sản phẩm có ích từ các chất gây ô nhiễm;
 Đáp ứng được nhu cầu phục vụ đối với người dân có thu nhập thấp và trung bình vùng ngoại thành;
 Có thiết kế đơn giản, phổ biến với bất cứ quy mô nào từ nhỏ đến lớn.
Hệ thống XLNT chi phí thấp có thêm những ưu điểm là giảm thiểu các tác động đến môi trường và ít ảnh hưởng đến các hệ sinh thái, có khả năng ứng dụng tốt trong các điều kiện môi trường nước, đất và đất ngập nước.
• Xử lý trong môi trường nước
Hồ sinh học tùy tiện là dạng công trình xử lý trong nước được ứng dụng phổ biến nhất. Điều kiện hiếu khí được hình thành tại các tầng nước gần bề mặt, trong khi tại khu vực đáy với sự có mặt của lớp bùn lắng tích tụ tạo nên vùng kị khí. Tại các tầng nước giữa tồn tại hỗn hợp các vùng hiếu khí phần phía trên và kị khí phần phía đáy. Các hồ hiếu khí thường nhỏ và nông hơn các hồ tùy tiện. Hồ hiếu khí thường được bố trí sau các hồ kị khí hoặc hồ tùy tiện nhằm tăng cường làm thoáng và thoát khí hoặc mùi phát sinh từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ.
• Xử lý trong môi trường đất
Bao gồm các hệ thống dòng chảy chậm trên bề mặt đất, dòng thấm chậm và thấm nhanh ngầm dưới mặt đất. Ngoài khả năng XLNT với chi phí bảo dưỡng thấp, các hệ thống này còn có thêm các khả năng ưu việt khác như cung cấp nước bổ sung cho nguồn nước ngầm, cho tái trồng rừng, cho nông nghiệp và hoặc cho đồng cỏ nuôi súc vật. Hiệu quả xử lý của các hệ thống này phụ thuộc vào các phản ứng sinh học, hóa học, lý học diễn ra trên và trong lòng đất. Hệ thống dòng chảy bề mặt cần được cấy trồng thực vật để hấp thụ chất dinh dưỡng cũng như các chất ô nhiễm đồng thời làm tăng thời gian lưu nước trong hệ thống và khả năng tiếp xúc giữa các ô nhiễm với đất/ hệ thực vật. Các hệ thống thấm chậm và thấm nhanh ngầm dưới mặt đất là các hệ thống "không xả" các dòng chảy ra rất hiếm khi xả trực tiếp ra suối hoặc các thủy vực nước mặt khác. Mỗi hệ thống có khả năng lưu giữ nước/dòng chảy khác nhau phụ thuộc đặc tính thấm của đất.
• Xử lý trong môi trường đất ngập nước
Các vùng đất hoặc bãi đất nhân tạo mà tại đó đất được duy trì thường xuyên trong trạng thái bão hòa nước và có cấy trồng các loại thực vật có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng và chất ô nhiễm là môi trường tốt được ứng dụng để XLNT. Có hai dạng bãi lọc ngập nước được ứng dụng trong XLNT: Hệ thống bãi lọc dòng chảy bề mặt và hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm. Cả hai hệ thống đều sử dụng rễ cây trồng làm nơi lưu giữ và phát triển của các loài vi sinh vật, đồng thời luân chuyển ôxi từ không khí cung cấp cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy các chất ô nhiễm có trong nước thải. Vi khuẩn đóng vai trò lớn trong cơ chế xử lý nước thải của các hệ thống này, mặc dù một phần các chất dinh dưỡng như nitơ, phốt pho và natri cũng được cây cối hấp thụ. Hệ thống bãi lọc dòng chảy bề mặt về cơ bản gần giống như các đầm lầy tự nhiên. Cấu trúc điển hình của loại hệ thống này thường được thiết kế với bề rộng hẹp, chiều dài lớn và có độ sâu nhỏ hơn 1m, có cấy trồng các loại thực vật nước. Các hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm thường sử dụng sỏi hoặc cát dễ thấm làm vật liệu cố định rễ thực vật nước và lọc dòng nước thải chảy qua.