Bài giảng Bãi lọc trồng cây, phần 2: Các quá trình xử lý

Bãi lọc trồng cây, phần 2 Các quá trình xử lý Karin Tonderski, Linkoeping University 2 loại CW chính được dùng Bãi lọc trồng cây ngập nước (FWS) Bãi lọc ngầm trồng cây, dòng chảy ngang hay thẳng đứng Các nguyên lý cơ bản trong FWS CW Hấp thụ chất dinh dưỡng nhờ cây – ”tái sử dụng” nếu thu hoạch cây Vận tốc dòng chảy giảm – lắng & tích tụ P, KLN và chất hữu cơ đã bị hấp thụ/hấp phụ Phân huỷ dị dưỡng các chất hữu cơ – CW với cây trồng nhô lênmặt nước thường có lượng oxy hạn chế, không có quang hợp xảy ra trong nước Trong vùng kỵ khí khử Nitrat và lắng cặn – muối sunphit với các KL Khả năng hấp thụ của cây phụ thuộc vào sự sinh sản và chu trình sống Phải thu hoạch cây trước khi chúng đạt mật độ tối đa Khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của cây sẽ đáng kể nếu chúng được thu hoạch Tiềm năng thu hoạch phụ thuộc vào sinh khối tối đa và mức độ sinh sản – dung sai theo từng loài Tần suất thu hoạch xác định sinh khối thu hoạch được và lượng chất được loại bỏ. Mức độ hấp thụ riêng của từng loài – thực vật nổi có khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng cao Trồng cây nào có lợi nhất ? Cây làm giảm vận tốc dòng chảy. Ngăn sự sục cặn và tăng khả năng loại bỏ TSS trong FWS xử lý nước mưa. Design after Braskerud, B., 2001. J. Environ. Qual. 30:1447-1457 Cần nạo vét cặn thường xuyên nếu đó là cặn vô cơ D - Inlet; S - sedimentation basin; f - wetland filter Sediment accum., kg m-2 Cây nhô lên mặt nước tạo bóng, ngăn tảo phát triển – làm sạch nước sau hồ sinh học Tác động của cây trong FWS Giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng cặn Giảm xói mòn và sục cặn từ đáy Ngăn gió – chống sục cặn Tạo bóng – giảm sự phát triển của phytoplankton (kể cả thực vật nổi) Cây có ảnh hưởng đến sự biến đổi thế oxy hoá khử đặc trưng trong CW Phân huỷ chất vụn hữu cơ  thiếu oxy tầng đáy khử Nitrat Thí nghiệm ở New Zealand: 2.1 g Glyceria maxima detritus fuelled denitrification of 1 g NO3--N Primary production 5 – 10 g C m-2 d-1 – denitrification of 2.4 – 4.8 g m-2 d-1 Observed wetland nitrate-N removal: 1.5 g m-2 d-1 Lý do của sự khác nhau? Cơ chế vận chuyển Oxy trong FWS Sản xuất Oxy trong nước: sự quang hợp của tảo và cây ngập nước (>8 mg l-1 d-1) Khuyếch tán, xáo trộn (1- 47 g O2/m2 d), ảnh hưởng bởi: Độ ẩm, nhiệt độ, gió ít ảnh hưởng hơn: Sự khuyếch tán qua cây tới bộ rễ Sự vận chuyển kiểu ống Venturi qua thân cây Khuyếch tán khí và nhả khí tới và từ bộ rễ Khả năng sinh oxy của từng loài rất khác nhau Oxygen koncentration (%) Time (hours) Chưa xác định được bao nhiêu O2 thấm vào lớp cặn đáyBrix & Schierup, 1990 Cây nơi VK sống bám ở gần mặt nước Tạo điều kiện phân huỷ BOD5, loại bỏ N – và cả diệt khuẩn ? FWS cho thấy sự hạ thấp rất nhanh chóng số lượng các mầm bệnh IN A, 2 d B, 2 d OUT,7d 1 năm: 2 tuần lấy mẫu 1 lần, cây nhô lên mặt nước, ôn đới FWS wetlands are often shallow, mixed plant communities dominated by emergent plantsCan the mosquitoes be controlled? Probably in polishing wetlands FWS thường nông, nhiều loại cây, cây chủ đạo là loại nhô lên mặt nước.Kiểm soát muỗi? Có lẽ ở CW xử lý trịêt để Các nguyên lý cơ bản trong SFW Các phần tử hạt thẩm thấu qua lớp VLL (đất, cát hoặc sỏi) Hấp phụ hoá học P, kim loại và các hợp chất hữu cơ Màng VSV hình thành trên các hạt trong lớp lọc và trên bộ rễ cây Phân huỷ dị dưỡng chất hữu cơ – hiếu khí và kỵ khí TSS được giữ lại, đồng thời cũng sinh ra từ quá trình phân huỷ màng VSV và rễ Vận chuyển oxy trong FWS. Không có quang hợp CW dòng chảy ngang – thiếu oxy Khuyếch tán trong lớp lọc – không khí thâm nhập. CW dòng chảy thẳng đứng – hiếu khí là chính Khuyếch tán và xáo trộn – không khí thâmnhập qua hệ thống phân phối Nước chứa oxy thấm từ trên xuống dưới Cả 2 HT: ống thông hơi trong lớp lọc Truyền qua cây tới bộ rễ Dòng chảy thẳng đứng hiệu quả XL cao hơn dòng chảy ngang, nhưng XD & VH thường đắt hơn Dòng chảy đứng thường yêu cầu hệ thống phân phối phức tạp hơn và bơm HT kết hợp, sử dụng ống phân phối áp lực After Maehlum, Norway Diệt khuẩn: hấp phụ, ăn, cạnh tranh E. Coli theo chiều dài, HSF, UK Source: Warren et al., 2000 Loại bỏ P qua hấp phụ, phân huỷ các phần tử P, nhưng rất hạn chế Kích thước hạt nhỏ hơn, diện tích tiếp xúc bề mặt lớn hơn, hấp phụ nhiều hơn Hấp phụ và lắng - được tăng cường bởi hàm lượng Fe, Al và/hoặc Ca cao trong vật liệu lọc Hiệu quả cao hơn trong điều kịên hiếu khí Đường cong hấp phụ P theo dòng chảy Hấp phụ P tại Tveter SSF, Norway sau 5 năm sử dụng Source: Maehlum P sorption, g/g material Chọn kích thước hạt VLL và thành phần hoá học là điểm mấu chốt trong thiết kế VF và HFSS Xác định: Khả năng về mặt thuỷ lực Khả năng hấp phụ Tải trọng BOD (nguy cơ tắc) Nhu cầu XL sơ bộ SSF wetlands are DRY No mosquitoe problems, lower area requirement and more suitable for treatment of raw sewage in tropics SSF thường KHÔ Không muỗi, ít đất, thích hợp hơn cho XLNT nhiệt đới