TỔ NG QUAN
T ổ ng quan v ề khu v ự c nghiên c ứ u
Phú Minh là một xã thuộc huyện Sóc Sơn, TP Hà Nội, với diện tích tự nhiên 479,53 ha và dân số 5.106 người Xã có hệ thống giao thông thuận lợi và trình độ dân trí cao, đồng đều Người dân nơi đây nổi bật với truyền thống cần cù, hiếu học và sáng tạo trong sản xuất kinh doanh Hệ thống chính trị vững mạnh cùng đội ngũ cán bộ được chuẩn hóa là những yếu tố quan trọng góp phần vào sự phát triển của xã.
H ệ th ố ng sông ngòi, h ồ đầ m trong khu v ự c có 1 con sông chính là sông Cà L ồ và m ộ t s ố ao h ồ , trong khu v ự c
Sông Cà Lồ bắt nguồn từ Hương Canh, Bình Xuyên, chảy qua thị xã Phúc Yên, huyện Mê Linh và Sóc Sơn, Hà Nội, trước khi nhập vào sông Cầu tại Phúc Lộc Phương, với chiều dài khoảng 75,5 km và diện tích lưu vực 694 km² Tại xã Phú Minh, sông Cà Lồ chảy qua phía nam và đang chịu tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, thể hiện qua hiện tượng cá chết, nước sông có màu nâu đen và mùi hôi khó chịu Sự gia tăng dân số và quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa trong những năm gần đây đã dẫn đến suy giảm chất lượng môi trường, đặc biệt là vấn đề nước thải Mặc dù lượng nước thải ngày càng tăng, nhưng việc xử lý chỉ dừng lại ở các biện pháp sơ bộ như lắp đặt song chắn rác tại các đường xả thải của hộ gia đình Điều này làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường đất và nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng Tại địa phương, hiện chưa có trạm xử lý nước thải nào, góp phần vào tình trạng ô nhiễm nguồn nước Bên cạnh đó, vùng nông thôn cũng có nhiều diện tích ao hồ lớn, chủ yếu được sử dụng cho tưới tiêu và điều hòa nước trong toàn xã.
Hình 1.1 B ản đồ ranh giới xã Phú Minh 1.1.1 Điều kiện tự nhiên
Phú Minh thu ộc phía Nam của huyện Sóc Sơn, TP Hà Nội, cách thành ph ố Hà N ộ i
- Phía Đông giáp xã Phủ L ỗ huy ện Sóc Sơn
- Phía Tây giáp xã Phú Cườ ng huy ện Sóc Sơn
- phía B ắ c giáp v ớ i Sân bay Qu ố c t ế N ộ i Bài
Phía Nam giáp với xã Nguyên Khê, huyện Đông Anh, nơi có Trường Đại học Thủy lợi Trường Đại học Thủy lợi là một cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Nơi đây không chỉ cung cấp kiến thức chuyên môn mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành thủy lợi trong nước.
1.1.1.2 Th ời tiết – Khí hậu Điề u ki ệ n khí h ậ u c ủa địa phương với đặc trưng củ a ki ể u khí h ậu điể n hình c ủ a mi ề n b ắ c Vi ệ t Nam – nhi ệt đớ i gió mùa v ớ i 4 mùa rõ r ệ t là Xuân, H ạ , Thu, Đông vớ i 2 hướ ng gió ch ủ đạo là Đông Bắc vào mùa đông và Đông Nam vào mùa hạ a Nhi ệt độ
Nhiệt độ trung bình năm trong vùng đạt 23,5°C, với mức thấp nhất từ 16°C-20°C trong khoảng thời gian từ tháng 12 đến tháng 2, và có thể giảm xuống 5°C Mùa hè, từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ trung bình dao động từ 27°C đến 30°C Độ ẩm tương đối trung bình năm là 83%, đạt cao nhất từ 85% đến 87% trong ba tháng mùa xuân, trong khi vào mùa thu và mùa đông, độ ẩm giảm xuống dưới 80% Chu kỳ ẩm hàng năm có đỉnh cao vào tháng 3 hoặc tháng 4 và thấp nhất vào tháng 11 hoặc tháng 12.
Trong các tháng t ừ tháng 4 đến tháng 10 lượng mưa trung bình đạ t 215,8mm, t ừ tháng
11 đến tháng 3 năm sau đạ t 30,5mm d N ắ ng
Tổng số giờ nắng trung bình trong năm đạt 1700 giờ, với các tháng mùa hè có số giờ nắng lên tới 210 giờ/tháng vào tháng 7 Trong khi đó, các tháng 2 và 3 lại có số giờ nắng ít, chỉ đạt 30-40 giờ/tháng.
Hướng gió và tính chất gió thay đổi theo mùa: vào mùa hè, gió đông nam mang đến không khí mát mẻ và ẩm ướt, trong khi vào mùa đông, gió đông bắc lại khô và lạnh Tốc độ gió trung bình trong khoảng thời gian từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau dao động từ 1,5-2,5 m/s, và từ tháng 3 đến tháng 9, tốc độ gió trung bình tăng lên từ 2 m/s.
Hiện tại, chưa có số liệu thống kê về nguồn nước ngầm, nhưng tại các khu dân cư, người dân thường sử dụng nước giếng để phục vụ sinh hoạt Các giếng này thường được đào sâu từ 8 đến 12m, tùy thuộc vào từng khu vực và sự kết hợp với việc sử dụng nước máy trong khu vực đó.
1.1.2 Điều kiện kinh tế - văn hóa xã hội
1.1.2.1 Kinh t ế dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Tốc độ tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2011-2015 đạt 15,8% mỗi năm, với giá trị tổng sản xuất năm 2011 là 356.737.000.000 đồng và năm 2015 đạt 995.167.000.000 đồng Cơ cấu kinh tế tương đối ổn định, trong đó thương mại, dịch vụ và xây dựng chiếm tỷ trọng chủ yếu.
Thương mại dịch vụ chiếm 60% tổng tỷ trọng, với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ ngân hàng, y tế, nhà hàng và khách sạn Chất lượng dịch vụ ngày càng được nâng cao, đặc biệt là ở các trục đường chính trên địa bàn Đáng chú ý, 100% hộ gia đình hiện nay đã mua điện trực tiếp từ ngành điện.
Việc thực hiện tự cân đối thu chi ngân sách đã đáp ứng nhu cầu chi thường xuyên và tích lũy cho đầu tư cơ sở hạ tầng Số thu ngân sách hàng năm luôn vượt chỉ tiêu kế hoạch được giao, đảm bảo thu, chi ngân sách đúng quy định của pháp luật Năm 2011, thu ngân sách đạt 6.800.000.000 đồng, và đến năm 2015, con số này đã tăng lên 14.242.000.000 đồng, thể hiện sự phát triển bền vững trong việc khai thác nguồn thu tại địa bàn.
Trên đị a bàn không có tôn giáo chính th ức, ngườ i dân ở đây duy trì văn hóa truyề n th ố ng c ủ a làng quê B ắ c B ộ v ới văn hóa đình - chùa
Cơ sở vật chất phục vụ cho sinh hoạt văn hóa cộng đồng dân cư đã được chú trọng đúng mức, với tất cả các thôn đều có dịch vụ truyền thông văn hóa như điện thoại, phát thanh và truyền hình.
1.1.3 H ệ thống cấp thoát nước và vệ sinh môi trường
Nước thải sinh hoạt tại xã Phú Minh, huyện Sóc Sơn, phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như hộ gia đình, trường học, nhà hàng, quán ăn, cơ quan nhà nước, cơ sở kinh doanh tư nhân và khu vực chợ Trong đó, lượng nước thải lớn nhất đến từ các hộ gia đình ở xã Phú Minh.
Xã Phú Minh đang phát triển nhanh chóng trong bối cảnh hội nhập xã hội, tạo ra áp lực lớn lên môi trường Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao, làm tăng lượng nước thải sinh hoạt Tuy nhiên, hiện tại chưa có dự án hay công trình xử lý nước thải tập trung nào được xây dựng, dẫn đến việc nước thải sinh hoạt vẫn chưa được xử lý đúng cách Để đánh giá tình hình xả thải, tác giả đã khảo sát và phỏng vấn 50 hộ gia đình, kết quả được thể hiện rõ trong các hình ảnh minh họa.
Hình 1.2 Sơ đồ quy trình xả thải của các hộ gia đình (q 1 )
Hình 1.3 Sơ đồ quy trình xả thải của các hộ gia đình (q 2 )
Hình 1.4 Sơ đồ quy trình xả thải của các hộ gia đình (q 3 )
Nước sử dụng (vệ sinh nhà bếp tắm giặt)
Các phương pháp xử lý nướ c th ả i ph ổ bi ế n
Nước thải sinh hoạt gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người Do đó, việc xử lý nước thải một cách hiệu quả là rất cần thiết để bảo vệ môi trường và sự an toàn của chúng ta Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải phổ biến được áp dụng để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước.
Phương pháp xử lý sinh học là kỹ thuật xử lý nước thải dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Phương pháp này dựa vào khả năng phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải thông qua hoạt động sinh tồn của vi sinh vật.
H ình 1.6 Sơ đồ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
Sân phơi cát Nướ c th ả i vào
Các công trình XLNT trong đấ t
Chương trình đào tạo ngành Thủy lợi tại Đại học Thủy lợi cung cấp kiến thức chuyên sâu về cơ học, thiết kế và quản lý hệ thống thủy lợi Sinh viên sẽ được trang bị các kỹ năng cần thiết để giải quyết các vấn đề liên quan đến nguồn nước và bảo vệ môi trường Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm, chương trình học tập trung vào việc ứng dụng công nghệ hiện đại trong lĩnh vực thủy lợi Các nghiên cứu và dự án thực tiễn cũng là một phần quan trọng trong quá trình đào tạo, giúp sinh viên phát triển tư duy sáng tạo và khả năng làm việc nhóm Đại học Thủy lợi cam kết mang đến cho sinh viên một nền tảng vững chắc để xây dựng sự nghiệp thành công trong ngành thủy lợi.
Hình 1.7 Sơ đồ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
Phương pháp xử lý cơ học là quá trình tách các chất không hòa tan ra khỏi nước thải thông qua các bước gạn, lọc và lắng.
Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp cơ học
Chắn rác Lắng trọng lực Lọc
Lắng cát Lắng cặn Lọc màng Lọc cơ học Lọc tách nước
L ắ ng qua tầng cặn lơ lữ ng
L ắ ng tr ọ ng lực truyền thống kết h ợ p tách d ầ u, m ỡ
Làm khô bùn bằng PP cơ học Bùn dư
Bể lắng đợt hai Máng trộn
Sân phơi Nước thải vào cát
Các công trình XLNT theo nguyên lý
Bể nén bùn hoạt tính là một thiết bị quan trọng trong xử lý nước thải, giúp tối ưu hóa quá trình tuần hoàn bùn Tại Đại học Thủy lợi, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này được chú trọng nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Việc sử dụng bùn hoạt tính trong hệ thống xử lý nước thải không chỉ cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ nguồn nước tự nhiên Các nghiên cứu tại Đại học Thủy lợi đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa bể nén bùn có thể mang lại những lợi ích kinh tế và môi trường đáng kể.
Xử lý cơ học là bước quan trọng trong quá trình xử lý sinh học tiếp theo, giúp tách khoảng 60% tạp chất không tan khỏi nước thải Mặc dù BOD của nước thải không giảm đáng kể, việc làm thoáng nước thải sơ bộ trước khi lắng có thể nâng cao hiệu suất xử lý của hệ thống cơ học lên đến 75% và giảm BOD từ 10-15% Trong trường hợp mức độ làm sạch không cao và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý cơ học vẫn giữ vai trò chủ chốt trong trạm xử lý.
Phương pháp xử lý hóa h ọ c và hóa lý:
Hình 1.9 H ệ thống XLNT bằng phương pháp hoá học và hoá lý
X ử lý nướ c th ả i b ằng phương pháp hoá họ c: Đó là các quá trình khử trùng nướ c th ả i b ằ ng hoá ch ấ t (các ch ấ t clo, ôzôn), kh ử Nitơ,
Phố tpho bằ ng các hợp chất hóa học hoặc keo t ụ ti ế p t ục nước thải trước khi sử dụng lại XLNT bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuối cùng của dây chuyền trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải.
X ử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý:
Keo t ụ và đông tụ Ôxy hoá và/ ho ặ c
Trao đổ i ion Ô xy hoá kh ử hoá h ọ c
Làm thoáng (th ổ i khí) Điệ n hoá Ôzon hoá Ôxy hoá UV (quang hoá) Than ho ạ t tính Nhôm ho ạ t tính Trao đổ i cation Trao đổ i anion
XLNT b ằ ng phương pháp hoá h ọ c và hoá lý
Trung hòa và khử độc các chất độc hại trong nước thải là một quy trình quan trọng giúp chuyển đổi những chất khó xử lý thành dễ xử lý hơn Bằng cách sử dụng các hóa chất như keo tụ và trợ keo tụ, khả năng tách các chất không tan và loại bỏ một phần chất hòa tan ra khỏi nước thải sẽ được cải thiện Ngoài ra, việc chuyển hóa các chất tan thành không tan và tách biệt chúng thành các chất không độc hại cũng rất cần thiết Phương pháp trung hòa còn giúp điều chỉnh pH của nước thải và khử màu, từ đó nâng cao chất lượng nước trước khi thải ra môi trường.
Phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp, có thể là khâu xử lý cuối cùng nếu mức độ xử lý đạt yêu cầu, cho phép nước thải được tái sử dụng Ngoài ra, phương pháp này cũng có thể được sử dụng trong khâu xử lý sơ bộ, nhằm loại bỏ các chất độc hại hoặc những chất cản trở hoạt động bình thường của hệ thống xử lý, đồng thời duy trì pH ổn định cho quá trình xử lý nước thải tiếp theo Các chất độc hại khó xử lý có thể được chuyển đổi thành dạng đơn giản hơn hoặc lắng đọng thành keo tụ để nâng cao hiệu quả xử lý.
M ộ t s ố phương pháp sinh h ọc trong điề u ki ệ n t ự nhiên
Trong các phương pháp sinh học tự nhiên, hồ sinh học và các loại bãi lọc trồng cây được sử dụng rộng rãi và phổ biến Việc lựa chọn loại hồ phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể và từng nguồn thải đặc trưng.
Hồ là một khối nước nằm trong nội địa, có kích thước từ nhỏ đến lớn, với bề mặt tiếp xúc với không khí Các hồ thường hình thành ở những nơi sụt lún dưới vùng bão hòa, xung quanh các vật liệu đất và đá Hồ là một trong những hình thức lâu đời nhất để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, sử dụng cơ chế phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ từ các nguồn thải.
Các h ồ sinh h ọ c có th ế là các h ồ độ c l ậ p ho ặ c k ế t h ợ p v ới các phương pháp xử lý khác
Các hoạt động trong hệ sinh thái là kết quả của sự cộng sinh phức tạp giữa nấm và tảo, giúp ổn định dòng nước và giảm thiểu vi sinh vật gây bệnh Quá trình này trong ao, hồ sinh học tương tự như quá trình tự làm sạch ở các sông hồ tự nhiên Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý chất thải hữu cơ.
H ồ sinh h ọ c có th ể đượ c phân thành 2 lo ạ i h ồ chính: h ồ làm thoáng nhân t ạ o (h ồ t ự nhiên) và h ồ ổn định nướ c th ả i (k ỵ khí, tùy ti ệ n và hi ế u khí)
1.3.1.1 H ồ tự nhiên, hồ nhân tạo
Trường Đại học Thủy lợi là một cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các ngành liên quan đến thủy lợi và tài nguyên nước Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm và cơ sở vật chất hiện đại, trường cung cấp chương trình học chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững của đất nước Sinh viên tại đây có cơ hội nghiên cứu và thực hành trong môi trường chuyên nghiệp, từ đó phát triển kỹ năng và kiến thức cần thiết cho sự nghiệp trong lĩnh vực thủy lợi.
Hồ được hình thành từ quá trình kiến tạo bề mặt trái đất và sự tạo sơn, dẫn đến sự xuất hiện của các đại dương, con sông và hồ tự nhiên phân bố rộng rãi trên hành tinh của chúng ta như hiện nay.
Hồ nhân tạo được tạo ra từ các hoạt động của con người với nhiều mục đích khác nhau, bao gồm cả việc đào đắp đất hoặc khai thác khoáng sản Qua thời gian, những hố sâu rộng có thể tích nước từ mưa, hình thành nên hồ, tạo môi trường sống cho các loài động thực vật thủy sinh.
1.3.1.2 H ồ ổn định nước thải a H ồ hi ế u khí
Hồ hiếu khí là nơi các chất ô nhiễm được oxy hóa nhờ vào các vi sinh vật (VSV) hiếu khí Hồ hiếu khí được phân chia thành hai loại khác nhau dựa trên phương thức cung cấp khí.
H ồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên
Oxy được cung cấp cho quá trình oxy hóa chủ yếu thông qua sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thủy thực vật như rong, tảo, sậy, thủy trúc, bèo tây Để đảm bảo ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu của hồ phải nhỏ hơn 30 - 40 cm.
H ồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo
Ngu ồ n ôxy cung c ấ p cho quá trình sinh hoá ch ủ y ế u b ằ ng các thi ế t b ị bơm khí hoặ c khu ấy cơ học Vì đượ c c ấ p khí nhân t ạ o nên chi ề u sâu c ủ a h ồ có th ể t ừ 2 - 4,5m
Các loại hồ có thể được xây dựng với một hoặc nhiều bậc, trong đó các bậc phía sau thường có chiều sâu lớn hơn so với các bậc phía trước Tùy thuộc vào công suất, có thể thiết kế nhiều hồ khác nhau Hồ kỵ khí là một trong những loại hồ quan trọng trong hệ thống này.
Hồ được sử dụng để lắng và phân hủy cặn lắng dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật yếm khí Phương pháp này thường áp dụng trong xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ít được sử dụng cho nước thải sinh hoạt Hồ sinh học kỵ khí thường có độ sâu từ 2 đến 5 mét, và sự xuất hiện mùi là một yếu tố cần được chú ý trong quá trình xử lý.
Hydrô sunfua là một trong những nhược điểm chính của hệ sinh thái kỵ khí Đối với các trạng thái của sunfua, pH cao trong môi trường kỵ khí sẽ làm giảm mức độ bốc mùi hôi thối Hệ sinh thái tùy nghi đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh học và cải thiện chất lượng môi trường.
H ồ tu ỳ ti ện còn đượ c g ọ i là h ồ hi ế u – k ỵ khí Ph ầ n l ớ n các ao, h ồ ở nướ c ta là nh ữ ng h ồ hi ế u k ị khí H ồ tùy ti ện thường có độ sâu trung bình t ừ 1500 đế n 2000 mm
Hình 1.10 Các quá trình x ử lý BOD trong hồ sinh học tùy tiện [7] d H ồ sinh h ọ c x ử lý tri ệt để
Hồ sinh học có khả năng xử lý triệt để nước thải ở độ sâu từ 1-1,5 m, tiếp nhận nước thải một cách linh hoạt Chức năng chính của hồ là tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh Mặc dù xử lý BOD ở mức thấp, nhưng hồ vẫn có thể tách được một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng ra khỏi nước.
Giá trị pH cao, khoảng 9, trong nước hồ là kết quả của quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ, trong đó sự tiêu thụ CO2 diễn ra nhanh hơn so với sự hình thành CO2 từ quá trình hô hấp của vi khuẩn.
K ế t qu ả là các ion carbonat và bicarrbonat đượ c phân ly theo các ph ả n ứng sau đây:
Di ệ t vi khu ẩ n gây b ệ nh:
Cường độ ánh sáng, nhiệt độ, pH và thời gian lưu nước là những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình diệt khuẩn trong hồ Nghiên cứu cho thấy, khi thời gian lưu nước trong chuỗi hồ vượt quá 11 ngày, hầu như không xuất hiện các loài động vật phù du gây bệnh và trứng giun sán trong nước thải đầu ra.
Cánh đồng tưới và bãi lọc trồng cây tại Đại học Thủy lợi đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển nông nghiệp bền vững Bãi lọc trồng cây không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn tăng cường khả năng giữ nước, từ đó hỗ trợ sự phát triển của cây trồng Các hoạt động nghiên cứu tại đây tập trung vào việc áp dụng công nghệ tưới tiên tiến và quản lý nước hiệu quả, nhằm nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường Đại học Thủy lợi cam kết cung cấp những giải pháp nông nghiệp hiện đại, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp Việt Nam.
Các nghiên c ứ u có liên quan
1.4.1 Các nghiên c ứu trên thế giới
Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 7 tỷ người sinh sống, thải ra hàng tỉ mét khối nước thải sinh hoạt mỗi ngày Trong lượng nước thải này chứa hàng trăm ngàn tấn các chất hữu cơ, dầu mỡ, chất dinh dưỡng (giàu nitơ, phốt pho) và vi sinh vật gây bệnh.
Phần lớn lượng chất thải hiện nay không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường như đất và nước Tình trạng này diễn ra phổ biến ở nhiều khu vực nghèo trên thế giới, nơi nước thải được đổ trực tiếp vào các nguồn nước địa phương, gây ô nhiễm nghiêm trọng Hệ thống xử lý nước thải kém phát triển khiến cho người dân không còn sự lựa chọn nào khác, dẫn đến những hệ lụy tiêu cực cho sức khỏe và môi trường.
Nhiều dòng sông trên thế giới đã trở thành sông chết, gây ra nguy hại cho môi trường xung quanh do sự phân hủy các chất dinh dưỡng Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến hệ sinh thái mà còn nguy hiểm hơn khi các chất ô nhiễm ngấm xuống tầng nước ngầm, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước ngầm Nước ngầm là nguồn nước sinh hoạt hàng ngày của người dân trên toàn cầu, vì vậy việc bảo vệ các dòng sông là vô cùng cần thiết.
Nước thải không được xử lý gây ra nhiều nguy cơ cho sức khỏe con người, chứa các tác nhân gây bệnh lây truyền qua đường nước, có thể dẫn đến nhiều căn bệnh nghiêm trọng và tử vong Ngoài ra, nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý còn làm giảm lượng oxy trong nguồn nước tiếp nhận, phá hủy hệ sinh thái nước và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cuộc sống của con người.
Nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi lớn, phụ thuộc vào mức sống và thói quen của người dân, ước tính chiếm 80% lượng nước sử dụng Tại Mỹ và Canada, nhu cầu sử dụng nước cao dẫn đến lượng nước thải ra môi trường khoảng 200-400 lít/người/ngày đêm (số liệu 2012) Tiêu chuẩn sử dụng nước sinh hoạt hiện nay ở các đô thị Mỹ là 380-500 lít/người/ngày đêm, ở Pháp là 200-500 lít/người/ngày đêm, và Singapore là 250-400 lít/người/ngày đêm Các vùng khác nhau có thành phần nước thải khác nhau; ví dụ, ở Israel, lượng amoni trong khu vực đô thị là 5,18 g/người/ngày đêm, kali là 2,12 g/người/ngày đêm, và photpho là 0,68 g/người/ngày đêm Trong khi đó, ở vùng nông thôn, các chỉ tiêu tương ứng là 7,00; 3,22 và
Việc xử lý nước thải sinh hoạt với lượng 1,23 g/người/ngày đêm yêu cầu áp dụng các biện pháp phù hợp Sử dụng thực vật thủy sinh là một phương pháp sinh học hiệu quả, đặc biệt cho các nước đang phát triển, vì nó ít tốn kém, không yêu cầu kỹ thuật cao và thân thiện với môi trường Nghiên cứu tại Đài Loan cho thấy cây lục bình có khả năng xử lý kim loại nặng hiệu quả, với khả năng hấp thụ 0,24 kg/ha đối với Cd, 5,42 kg/ha đối với Pb, và 21,62 kg/ha đối với Cu.
Zn, và 13,46 kg/ha đố i v ớ i Ni Nghiên c ứ u này cho th ấ y bèo l ụ c bình tr ở thành loài đầ y h ứ a h ẹn đố i v ớ i vi ệ c x ử lý nướ c th ải có đồ ng, chì, k ẽ m và Cd
Hơn 2 thậ p k ỷ qua, ở m ộ t s ố nước như Ấn Độ , New Zealand, châu Âu và B ắ c M ỹ người ta đã nghiên cứ u và ứ ng d ụ ng m ộ t d ạ ng m ớ i x ử lý nước trong điề u ki ệ n t ự nhiên đó là sử d ụ ng các th ả m th ự c v ậ t trôi n ổ i trên m ặt nướ c Th ả m th ự c v ậ t g ồ m nh ữ ng cây s ố ng n ổ i có r ễ gi ống như nhữ ng cây dùng trong bãi l ọ c tr ồ ng cây S ự thay đổi độ sâu m ực nướ c ít ch ị u ảnh hưở ng t ớ i lo ạ i th ảm này do đó nó có triể n v ọ ng r ấ t l ớ n trong x ử lý nước đặ c bi ệ t ở nh ững vùng nướ c sâu
Xơ dừ và than bùn là những vật liệu phổ biến được sử dụng làm giá thể cho thực vật, thường được kết hợp với các khung ống nhựa như PVC, PE, PP Tại Ấn Độ, người dân sử dụng tre tự nhiên, vừa tiết kiệm chi phí vừa mang lại hiệu quả xử lý cao Nghiên cứu của nhóm tác giả Sezerino PH về khả năng loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi bằng bãi lọc ngầm dòng chảy đứng ở Nam Brazil đã chỉ ra tiềm năng ứng dụng của phương pháp này trong quản lý nước thải.
Reginatto V, Santos MA, Kayser K, Kunst S, Philippi LS và Soares HM (2003) tri ể n khai t ại bang Santa Catarina, nơi có các hoạt động chăn nuôi lợ n phát tri ể n nh ấ t Châu
Nhóm tác gi ả He Lian-sheng, Liu Hong-liang, Xi Bei-dou và Zhu Yingbo (Trung
Đề tài “Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng dòng tuần hoàn trong bãi lọc ngầm dòng chảy đứng” được triển khai vào năm 2006 Đồng thời, nghiên cứu “Sử dụng hệ thống đất ngập nước kết hợp nhằm xử lý nước thải sau Biogas” của các tác giả Somanat Somprasert và Suwasa Kantawanichkul từ Thái Lan cũng đã được báo cáo.
H ộ i ngh ị qu ố c t ế l ần II “Năng lượ ng b ề n v ững và Môi trường” (2006)
Trong m ột chương trình nghiên cứ u thu ỷ sinh th ự c v ậ t c ủa cơ quan hàng không vũ trụ
NASA, dưới sự dẫn dắt của Wolverton, đã phát hiện ra khả năng của bèo tây trong việc lọc chất thải và chỉ ra rằng hệ thống vi khuẩn ở rễ cây có thể phân hủy hợp chất hữu cơ trong rác thải, tạo ra chất dinh dưỡng cho cây hấp thụ và xử lý kim loại nặng cùng hóa chất hữu cơ Hàng trăm thành phố và thị trấn ở miền Nam nước Mỹ đã xây dựng khu vực trồng bèo tây để lọc và làm sạch nước thải, dựa trên mô hình của NASA.
1.4.2 Các nghiên c ứ u ở Vi ệ t Nam Ở nướ c ta hi ệ n nay, tiêu chu ẩ n s ử d ụng nước dao độ ng t ừ 120 đến 180 lít/ngườ i/ngày đêm Đố i v ớ i khu v ự c nông thôn, tiêu chu ẩ n s ử d ụng nướ c sinh ho ạ t t ừ 50 đế n 100 dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai lít/ người/ngày đêm Thông thườ ng tiêu chu ẩn nướ c th ả i l ấ y b ằng 80 đế n 100% tiêu chu ẩ n s ử d ụ ng nướ c
Tại nhiều thành phố lớn, khu vực dân cư chỉ có một số khu vực có hệ thống cống rãnh thoát nước thải sinh hoạt, thường sử dụng chung với hệ thống thoát nước mưa Hệ thống này thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên, ao hồ, sông suối hoặc ra biển mà không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải sinh hoạt riêng biệt Theo số liệu thống kê gần đây, trung bình một ngày Hà Nội thải ra một lượng lớn nước thải sinh hoạt mà không qua xử lý.
Hàng năm, có khoảng 458.000 m³ nước thải được thải ra, trong đó 41% là nước thải sinh hoạt, 57% là nước thải công nghiệp và 2% là nước thải bệnh viện Đáng chú ý, một phần lớn lượng nước thải này không được xử lý và trực tiếp đổ vào các sông.
Tô Lịch và Kim Ngưu đang gây ô nhiễm nghiêm trọng cho hai con sông này cùng với các khu vực dân cư xung quanh Gần 10 năm trước, nhu cầu oxy sinh hóa tại sông Kim Ngưu đã cao tới 92,4 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép đến 9 lần Hồ cá tại hai quận Hoàng Mai và Thanh Trì đã bị ô nhiễm nặng nề do lấy nước từ hai con sông này Theo thống kê, toàn lưu vực hiện có khoảng 26.300 giường bệnh.
Hà Nội chiếm tới 47% trong số hơn 1.400 cơ sở y tế, với lượng nước thải y tế ước tính khoảng 10.000m³/ngày, trong khi nước thải bệnh viện không được xử lý mà đổ thẳng vào các dòng sông Tình trạng này không chỉ diễn ra ở Hà Nội mà còn ở TP Hồ Chí Minh và các đô thị khác như Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương, nơi nước thải sinh hoạt cũng không được xử lý, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước vượt quá tiêu chuẩn cho phép Các thông số như SS, BOD, COD, DO đều vượt từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần tiêu chuẩn chất lượng nước Ở các vùng nông thôn, tình hình vệ sinh môi trường còn nghiêm trọng hơn, với phần lớn các gia đình không có nhà xí hợp vệ sinh.
H ầ u h ết nướ c th ả i sinh ho ạ t th ả i tr ự c ti ếp ra môi trườ ng t ự nhiên [16]