Giáo trình Kỹ thuật xử lý bùn cặn trong điều kiện tự nhiên

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật xử lý bùn cặn trong điều kiện tự nhiên

1. KỸ THUẬT XỬ LÝ BÙN CẶN 7 TRONG ĐIỂU KIỆN Tự NHIÊN 7.1. GIỚI THIỆU Bùn dư tạo thành từ các quá trình xử lý hóa học và sinh học nước thải cần được tiếp tục xừ lý trước khi chôn lấp hoặc tái sử dụng trong nông nghiệp. Các biện pháp xử lý bùn cặn truyền thống thường được áp dụng như khử nước làm giảm khối lượng bùn cặn, tăng thành phần khô của bùn và do đó giảm thiểu chi phí quản lý và vận chuyển. Các phương pháp này đều có khả năng xừ lý bùn tốt, nhưng cũng đòi hỏi cao về yêu cầu vận hành cũng như mức độ phức tạp về công nghệ, các yêu cầu về cơ sơ hạ tầng và kv năng vận hành. Bảng 7.1 nêu các phương pháp xử lý làm khô bùn cặn được ứng dụng nhiều trong thực tế. Ba hệ thống tách nước từ bùn nêu đầu tiên có khả năng tạo ra bùn cặn với hàm lượng chất khô tương tự nhau. Nói chung, các hệ thống này đêu yêu cầu bổ sung thêm các hóa chất (ví dụ: chất trợ keo tụ và/hoặc chất điện ly cao phân tử), nguồn nãng lượng cung cấp và cán bộ vận hành có chuyên môn. Hai hệ thống nêu sau được xem là các giải pháp công nghệ thấp vì tiêu thụ ít năng lượng và khá đơn íỉiản trong xây dựng và vận hành. Các bãi làm khô và bãi trồng cây dùng để xử lý và tách nước từ bùn cũng có thể làm ổn định, thậm chí còn khoáng hóa bùn, và tạo ra sản phâm có thế chôn lấp hoặc sử dụng cho mục đích nông nghiệp một cách hợp vệ sinh. Hơn nữa. nước được tách khỏi bùn, thấm qua các lớp bùn đã khoáng hóa và thoát ra từ íiáy bãi lọc nên các hệ thống này có khả năng xử lý với hiệu suất khử COD và BOD cao đến 60%, nitrat hóa đến 80% và giảm các khuẩn đường ruột từ 2 đến 3 lần [Heinss và Koottatep, 1998]. Bảng 7.1. Khả năng tách nước của một sỏ hệ thống xứ lý bùn cặn Phương pháp Lọc ép Bài làm Bãi trồng cây tách M áy ly tâm Lọc ép tách nước bãng tải khô bùn niróc bùn % Chất khô 23 (15-20a) 24 (15-20b) 32 10h 3 0 - 4 0 a Giá trị thông thườníí b Giá trị phụ thuộc vào thời gian xứ lý Nguồn: trích dẫn từ Nielsen, 2003 7.1.1. Các loại bùn và định nghĩa Bùn cặn là sản phẩm phụ nửa ran được tạo thành từ quá trình xử lý nước thải. Bùn cặn chứa các hợp chất được khử từ nước thải và những hợp chất được bổ sung trong quá 213
2. trình xử lý. Bùn cặn phát sinh từ các công đoạn trong dây chuyền xử lý nước thải bao gồm bùn sơ cấp và bùn thứ cấp. Hai loại bùn này có các đặc tính khác nhau do sự khác nhau về bản chất của các thành phần chất rắn trong bùn. Bùn sơ cấp tạo ra từ quá trình xử lý sơ cấp, ví dụ như từ bể lắng được thiết kế để oại bỏ các hạt vô cơ (cát hoặc đá vụn) cũng như một số các hạt keo và chất vô cơ đậm đặc có thể kết tủa từ nước thải chưa xừ lý. Hàm lượng và thành phần của bùn sơ cấp phụ thuộc vào công suất bể lắng, chế độ thủy lực và chất lượng nước thải đầu vào. Bùn thứ cấp tạo ra từ quá trình xừ lý thứ cấp (sinh học) và do sự chuyển hóa của các họp chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng vào sinh khối và các vi sinh vật. Bùn thứ cấp cũng có thể chứa chất rắn không loại bỏ được trong quá trình xử lý sơ cấp. Hàm lương và tính chất của bùn thay đổi phụ thuộc quá trình được sử dụng, hiệu suất của quá trình xử lý sơ cấp và nồng độ các chất hữu cơ trong nước cũng như các điều kiện khí hậu địa phương. Nói chung, bùn thứ cấp có hàm lượng chất hữu cơ cao, tỷ trọng khá thấp do ;ác hạt kết bông và hàm lượng các chất rắn vô cơ thấp. Với các đặc điểm nêu trên bùn :hứ cấp thường khó xử lý hơn. Bùn kết hợp tạo ra từ hệ thống xử lý nước thải không sử dụng quá trình lắng sơ :ấp có đặc điểm kết hợp của bùn sơ cấp và bùn thứ cấp. Việc xử lý bùn kết hợp thường Lhó vì tính chất của bùn rất khác nhau, do đó không có quy chuẩn cho việc xử lý. Bùn hóa học là sản phẩm của các quá trình xử lý hóa học nước thải, chứa muối, chất điện ly đa phân từ và các chất hóa học sử dụng để tăng cường khả năng loại bỏ chất rắr và lắng các chất dinh dưỡng. Đặc điểm của bùn hóa học phụ thuộc thành phần các chất trợ teo dùng trong quá trình xử lý, chất lượng nước xử lý và các thông số vận hành của trạm. 7.1.2. Tính chất của bùn cặn Các đặc tính cơ bản của bùn có thể được biểu thị theo các tính chất vật lý, hóa học và sinh học. Các tính chất vật lỷ bao gồm hàm lượng chất rắn, chất rắn dễ bay hơi và phân bố kích thước hạt. Hàm lượng chất rắn là trọng lượng khô của các chất rắn trên tổng trcng lượng của bùn. Chất rắn dễ bay hơi (volatile solid - VS) biểu thị hàm lượng chất hữu cơ trong bùn, được xác định bàng phương pháp phân tích trọng lượng, v s được xác đnh theo độ chênh lệch giữa trọng lượng khô của mẫu bùn với trọng lượng của mẫu sau chi nung ở nhiệt độ 550°c để làm bay hơi các chất hữu cơ. Phân bố kích thước hạt biểu :hị kích thước của các thành phần hạt trong bùn, thông sổ này liên quan tới khả năng tiữ nước của bùn. Các tính chất hóa học chủ yếu phụ thuộc vào nguồn gốc nước thải; các tính chất hóa học biểu thị sự có mặt của các họp chất hóa học trong bùn và khả năng tái sử dụng bin sau khi đã được ổn định. Các thông sổ chung được phân tích là mùi, hàm lượng clất 214
3. hữu cơ và kim loại. Nếu bùn được dùng cho mục đích tái sử dụng thì nên đánh giá thêm các thành phần nitơ, phốt pho, kim loại điển hình và chất độc hại có thể có để đảm bảo các sản phẩm cuối cùng phù họrp với các quy định của địa phương. Các tính chất sinh học biểu thị sự có mặt các vi khuẩn, mầm bệnh trong bùn. Quá trình xác định này rất tốn kém và khó thực hiện vì nó liên quan đến việc nhận dạng virut, vi khuẩn, sinh vật đon bào và giun sán có thể gây bệnh. Nếu bùn được dùng cho mục đích tái sử dụng thì việc đánh giá các mầm bệnh cần phải thực hiện. Việc xử lý bùn rất cần thiết cho sức khỏe, môi trường và kinh tế. Bùn có thể là mối nguy hại nghiêm trọng đến sức khỏe vì nó chứa rất nhiều mầm mệnh và các chất nguy hại có thể ảnh hưởng đến cộng đồng. Bùn chưa xử lý tạo ra mùi khó chịu và là nguồn gốc của các sinh vật gây bệnh. Do đó, cần phải khống chế các mầm bệnh và kiểm soát các thành phần ô nhiễm cỏ trong bùn. Làm giảm thể tích bùn là biện pháp cần thiết nhằm giảm chi phí và giúp cho việc tái sử dụng trở nên có hiệu quả kinh tế. 7.1.3. Các dạng• o hệ• thong o xử iý V bùn cặn • trong o điều kiện • tự • nhiên Các mức độ xử lý có thể được biểu thị thông qua mức nồng độ chất rắn của bùn. Việc cô đặc bùn chủ yếu được tiến hành tại chỗ, thông thường bằng hệ thống kỳ thuật để loại bỏ một phần chất lỏng và tăng nồng độ chất rắn lên khoảng 5%; bùn vẫn giữ “tính chất của chất lỏng” của nó. Việc tách nước khỏi bùn cặn được thực hiện nhằm loại bỏ nước và tăng nồng độ chất rắn lên tối thiểu là 20%. Bùn khô có hàm lượng nước rất thấp, tùy theo phương pháp xử lý được chọn và đặc điểm bùn, có thể khừ được 100% nước. Quá trình ổn định bùn cặn chuyển hóa sinh học các chất rắn thành các sản phẩm không chứa tế bào sống. Các hệ thống xử lý bùn tự nhiên có thể nâng cao chất lượng của sản phẩm, giảm các nhược điểm tiềm ẩn của bùn và tạo ra một thành phẩm có thể tái sử dụng an toàn. Các hệ thống này bao gồm: bãi làm khô; ủ phân; xử lý bàng đất; bãi trồng sậy; hồ làm khô bùn và ổn định bàng vôi. Bãi làm khô bùn Các bãi làm khô bùn được xây dựng trên các lớp cát lọc đã được ứng dụng trong vài thập kỷ; dạng công trình này được coi là dễ áp dụng, thiết kế đơn giản và có thể tạo ra sản phẩm bùn khô ổn định [WEF, 2003]. Các bãi làm khô bùn được áp dụng cho những cơ sở nhỏ và có thể sử dụng trong hầu hết các điều kiện khí hậu. Mặc dù cần có diện tích lớn và nhiều lao động, nhưng bãi làm khô bùn rất kinh tế đối với những nơi có điều kiện đáp ứng về đất đai và lao động. Bùn chủ yếu được tách nước bằng thấm, thoát nước và bay hơi nước; nước được tách khỏi bùn bằng trọng lực, thấm qua cát xuống đáy hố, được thu gom và thoát ra khói bãi làm khô bằng hệ thống ống ngầm. Lượng nước không thấm được sẽ tạo thành lớp váng phủ trên bề mặt có thể được bay hơi. Bùn sẽ tích tụ tại lớp trên cùng của bãi làm khô với hàm lượng chất khô khoảng 10% [WEF, 2003], tùy theo thời gian của quá trình làm khô bùn. Trên hình 7.1 mô tả cấu tạo điển hình cùa bãi làm khô bùn. 215
4. Hình 71. . Bãi làm khô bùn. Thành bao quanh bãi làm khô bùn phải đảm báo có chiều cao dự trừ đủ lớn (0,5 0,9 m). Lóp đáy bao gồm sỏi thô (đường kính 3 25 mm), có độ dày từ 200 đến 500 mm, phủ trên hệ thống ống thu nước. Phía trên lóp sỏi được phủ một lớp vải địa kỹ thuật nhằm ngăn chặn khả năng trôi cát; tầng trên cùng là cát sạch, cứng, bền, dày từ 200 đến 500 mm, cỡ hạt từ 0,3 0,8 mm với hệ số đồng nhất nên lấy bàng khoảng 3,5 nhưng không lớn hơn 4.0. Hệ thống thoát nước gồm các ống (khoan lỗ) có đường kính nhỏ nhất là110 mm bằng vật liệu trơ (sành, PVC, v.v.) và được đặt ngang qua hố với độ dốc tối thiểu là 1% để dễ dàng thu và tháo nước nhanh chóng. Bùn được bơm hoặc vận chuyền đến hố làm khô phải được phân phối đồng đều trên bề mặt và làm đầy bài. Một hệ thống bãi làm khô bùn điển hình thường được thiết kế thành các đơn nguyên. Bùn được cấp theo trình tự kế tiếp vào các đơn nguyên để tạo khoảng thời gian đảm bào cho việc tháo nước và làm khô bùn có hiệu quả. số lượng và kích thước bãi phụ thuộc vào công suất của hệ thống xử lý nước thải, đặc tính lý hóa của bùn và điều kiện khí hậu vùng. Trong quá trình tách nước, khi bùn được rài lên bê mặt bài và khi nước dược tháo cạn, độ ẩm trong bùn giảm làm chết các mầm bệnh trong bùn. Ket quả kiểm chứng tiến hành tại bãi làm khô bùn Ouarzazate, Morocco [Xanthoulis, 1996] với độ dày lóp bùn nén là 400 mm cho thấy trứng các loại sinh vật ký sinh hoàn toàn biến mất khỏi bùn sau 8 tháng (Hình 7.2). Sản xuất phân bón Việc xử lý bùn thành phân bón là một quá trình hiếu khí mà các chất rắn hữu cơ bị phân húy sinh học thành cacbon điôxit và nước [IWA, 2006] và kết quả là tạo ra một nguyên liệu ổn định (phân bón) có thể được dùng làm chất bổ sung cho dất trồng phục vụ nông nghiệp. Phản ứng xảy ra trong quá trinh xử lý bùn thành phân bón sinh ra nhiệt tương đối cao. cần duy tri nhiệt độ này trong suốt quá trình ù nhằm đàm bảo chất lượng tốt cho sán phẩm phân bón. Sản xuất phân bón là một hinh thức xử lý ổn định bùn đồng thời tạo ra nguyên liệu hữu dụng và giám mầm bệnh. Sản xuất phân bón đòi hỏi một số công đoạn chuẩn bị và nhiều nhân công. Vì bùn có độ ẩm cao, nên trước khi quá trình xừ 216
5. lý thành phân bón được thực hiện cần tiến hành tách nước khỏi bùn và bảo quản băng cách thêm các phụ gia (phoi gỗ, rơm, chất thải hữu cơ rắn, v.v ) để tăng tỷ lệ chất rắn của bùn lên ít nhất 35% [Bộ môi trường và năng lượng, Đan Mạch 1996]. Quan hệ giữa số lượng trứng giun đũa và độ ẩm Hình 7.2. Quan hệ về sự thay đổi giữa độ ầm và sổ lượng trimg giun đũa trong bùn. Phương pháp ủ phân bón phổ biến nhất là ủ hiếu khí theo luống cố định, đảo luống và hệ thống khép kín. Các luống hiếu khí cố định là những đống bùn có chiều cao 2,0 m và việc làm thoáng được tiến hành bằng cấp khí qua các ống đặt dưới đáy dọc theo luống. Việc ù phân bón yêu cầu các bước xử lý sơ bộ bùn, công trình và các thiết bị. Để duy trì độ xốp tốt và làm không khí lưu thông dễ dàng, cần phù một lớp phoi bào xốp giữa hệ thống thông gió và bùn. Không khí được thoi vào theo từng đợt để tránh làm giảm nhiệt độ bùn, ảnh hưởng đến hiệu quả ủ phân bón. Tương tự,đào luống là hình thức ủ bùn thành các luống có chiều cao từ 1,0 đến 2,0 m được bảo quản, nhưng việc làm thoáng được thực hiện bằng cách đảo trộn bùn trong luống [Crites và cs, Ỉ006]. Các phương pháp ủ này thường tạo ra mùi khó chịu. Hệ thống khép kín là những khoang ủ khép kín, được sử dụng để khấc phục các điều kiện khí hậu không thuận lợi và tối ưu hóa việc kiểm soát các thông số vận hành quá trình ù phân bón. Tùy theo điều kiện khí hậu cũng như các đặc tính của bùn và phương pháp ủ được áp dụng, quá trình này thường kéo dài từ 4 đến 8 tuần. Sau khi bùn được ổn định, cần có thời gian lưu trừ thêm để bùn đủ chín và khô. Thời gian lưu trữ có liên quan đến vấn đề kinh tế và công tác vận hành; thời gian lưu trừ càng lâu đòi hỏi diện tích đất sử dụng cho việc ủ phân bón càng lớn. Xử lý bằng đẩí Xử lý bàng đất được thực hiện bằng cách phù bùn (lỏng, đã tách nước hoặc khô) trên bề mặt đất hoặc chôn để sử dụng trong nông nghiệp và cho mục đích trồng hoặc khôi 217
6. phục rừng. Việc phủ bùn bề mặt thường được tiến hành bằng cách phun bùn lỏng dưcri áp lực trải lên bề mặt đất và thoát nước vào rãnh. Bùn đã tách nước có thể được chôn hoặc cày lấp trong đất. Bùn khô có thể đựng trong túi hoặc chất thành đống và trải lên bề mặt bàng máy hoặc bằng thủ công. Sử dụng bùn bón đất trong nông nghiệp có thể giảm lượng phân bón và nâng cao chất lượng đất trồng. Các địa phương thường đưa ra các điều luật quy định về việc s ử dụng bùn cho đất nông nghiệp; nhìn chung, các điều luật này thường giới hạn nồng đ ộ cho phép của các kim loại trong bùn và các mầm bệnh cũng như nồng độ chất hữuC 'ơ nhằm bảo vệ nguồn nước ngầm. Đối với việc sử dụng bùn bón đất, vì nồng độ chất dinỉi dưỡng trong bùn đã tách nước và bùn khô thấp hơn nên nếu được phép, bùn lỏng có thể được sử dụng nhiều hơn. Tách nước và khoáng hóa bùn bằng bãi trồng sậy Các bãi làm khô được trồng cây có thể được áp dụng như một công nghệ tách bùn - nước, góp phần nâng cao hiệu quả tách nước trong bùn đồng thời tạo ra sản phẩm khoáng hóa có thể dùng để bổ sung cho đất và là nguồn dinh dưỡng tiềm năng cho nông nghiệp. Từ kết quả nghiên cứu ở một số quốc gia, một số giải pháp công nghệ cho hệ thống tách nước bằng cách trồng cây đã được đề xuất. Đặc điểm chung của các công nghệ này là sử dụng kết họp cây và các vật liệu cát sỏi để tách nước và ổn định bùn. Thông thường, loại cây được chọn cho hệ thống này là cây sậy (Phragmites australis ), các thực vật đầm lầy khác cũng có thể được sử dụng. Các kinh nghiệm thu được tại Đức cho thấy việc sử dụng các bãi trồng cỏ được gọi là bãi mùn cũng đạt được hiệu quả tách nước và ổn định bùn cao [Pabsch, 2004]. Bãi trồng sậy tách nước và khoáng hóa bùn thường được thiết kế bao gồm các đơn nguyên rải sỏi, trồng thực vật, bùn được trải đều trên bề mặt. Thực vật, đất, năng lượng mặt trời và trọng lực tách các chất rắn và chất lỏng khỏi bùn. Tỷ lệ chất rắn của bùn giữ nguyên trên bề mặt bãi trong khi nước được thoát đi và thấm xuống qua lớp sỏi. Sau mỗi lần rải bùn là giai đoạn tách nước được thực hiện trước khi một lớp bùn mới được phủ tiếp trên lóp bùn đã tách nước. Các quá trình này tiếp tục được thực hiện tới khi lấp đầy bãi bằng bùn đã tách nước và được làm sạch bãi (sau khoảng 10 năm). Nước thoát từ bùn thấm qua cát và sỏi; điều kiện hiểu khí trong lớp lọc không bão hòa và khả năng lọc của các vật liệu làm giảm nồng độ chất ô nhiễm và nước được quay vòng xử lý tại trạm XLNT. Quá trình tách nước xảy ra khi nước thoát khỏi bùn bằng trọng lực. Quá trình tách nước tiếp theo liên quan đến việc thoát nước qua các mạch dẫn. Kết quả là khối lượng bùn giảm do mất nước (thoát nước và sự thoát-bốc hơi nước) và khoáng hóa của các chất hữu cơ trong bùn làm bùn trở thành nguyên liệu đồng nhất và an toàn. Quá trình tách nước của bùn được thực hiện tốt hơn khi có trồng thực vật. Sự phát triển liên tục 218
7. của cây sậy và tác động cơ học tổng thể của gió trên thân cây tạo các đường dẫn thoát nước mới, làm tăng khả năng thoát nước và hạn chế các hiện tượng bít kín (Hình 7.3). Thiết kế và biện pháp vận hành hệ thống phụ thuộc một số yếu tố bao gồm các đặc điểm và đặc tính lý, hóa, sinh học của bùn. Các yếu tố khác bao gồm điều kiện khí hậu trong vùng, khối lượng bùn cần xử lý, yêu cầu xả nước, mục đích sử dụng cuối cùng của bùn và các quy định trong vùng về những loại hệ thống này. Hình 7.3. Tác dụng cùa thực vật trên bề mặt bãi trồng sậy và khoáng hóa bùn. Trên hình 7.4 mô tả cấu tạo hệ thống điển hình. Bãi được thiết kế có lót đáy chống thấm, thực vật và các lớp sỏi, cát và đất, hệ thống phân phối, hệ thống thoát nước và một hệ thống thông gió nhàm duy trì luồng khí dưới đáy nền và các lớp vật liệu. Các hệ thống càn được thiết kế thành các đơn nguyên (ít nhất là tám) để có thể thực hiện tải bùn luân phiên và có đủ thời gian giữa các lần tải nhằm đảm bảo cho các quá trình lý hóa và - sinh học có thể diễn ra, tránh bít kín. Mỗi đơn nguyên cần thực hiện giải phóng sau một thời gian hoạt động khoảng 10 năm, sau đỏ có thể được tải lại [Nielsen, 2003]. ổng phán phối bủn Hình 7.4. Cẩu tạo hệ thống bãi trồng sậy khoáng hóa bùn. 219
8. Có ba giai đoạn vận hành hệ thống trồng sậy. Trong giai đoạn khởi động (khoảng hai năm), bùn nên được tải ít hơn so với thiết kế. Sau giai đoạn khởi động, thực vật phát triển đầy đù và có thể tải theo công suất thiết kế. Giai đoạn thứ ba (sau khoảng tám năm hoạt động), bùn đã tách nước được lấy đi khỏi bãi. Các đơn nguyên cần được lấy bun (có thể là hai năm cuối trong số tám năm) sẽ dừng tải bùn trong giai đoạn khô của mua hè nhằm tăng tối đa hàm lượng chất khô của bùn. Sau đó bùn được lấy lần lượt từ cac đơn nguyên; tùy theo nhu cầu và số lượng các đơn nguyên, giai đoạn này có thể kéo dài khoảng bốn năm. Khi bãi đã được dọn sạch bùn thì tiếp tục thực hiện giai đoạn khcri động mới (Hình 7.5). Việc xây dựng và hoạt động của các bãi trồng sậy không tốn kém và không đòi hỏi nhân lực có trình độ cao; bãi trồng sậy có thể xử lý được các loại bun với các đặc tính khác nhau. Hình 7.5. Tài bùn vào bãi sậy trong giai đoạn khới động. Phía sau là một đơn nguyên để trổng và các đơn nguyên có cây trồng đã phát triển hoàn toàn Những hệ thống trồng sậy này được sử dụng rộng rãi và thành công tại các khu vrc có khí hậu ôn hòa.Tuy nhiên, các ứng dụng trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khôtg phổ biến như vậy, do đó có rất ít thông tin. Những hệ thống này có khả năng đạt hiéu quả cao hơn trong thời tiết ấm, do nhiệt độ ổn định và ôn hòa có thể kích thích quá trìih sinh học và tránh những thay đổi ảnh hường đến những quá trình này. Hồ làm khô bùn Trong hồ làm khô bùn, bùn từ quá trình xừ lý nước thải được lưu trữ đồng thời, tách nước và làm khô (Hình 7.6). Bằng lắng trọng lực, tách nước chảy tràn, các thành phin chất rắn trong bùn được lưu và nén trong hồ. Quá trình yêu cầu thời gian lưu trừ bin khá lâu. Các thành phần chất rắn đọng lại đáy hồ, phần nước trên bề mặt hồ được thoit 2 2 0
9. ra liên tục hoặc theo từng đợt. Nước thoát ra được đưa trở lại TXLNT để xử lý. Khi chiều cao lóp bùn lắng đọng đạt độ cao nhất định thì hồ được thoát, nước và chất rắn được làm khô [Peavy và các cs. 1986]. Bùn khô được lấy khởi hồ để tái sử dụng hoặc thải bỏ. Bùn cán xử lý Tách nước bé mặt Hình 7.6. Mặt cắt dọc hồ làm khô bùn. Hồ làm khô bùn cần được thiết kế chống thấm (nước thấm có thể làm ô nhiễm nguồn nước ngầm), có thể lưu trữ lượng bùn lớn và có các điều kiện thủy lực đảm bảo bùn lắng được dễ dàng. Vì trong quá trình vận hành cần có giai đoạn dừng tải bùn để làm khô bùn đã lắng nên hồ làm khô bùn cần được được thiết kế theo nhiều đơn nguyên, số lượng và kích thước các đơn nguyên được xác định tuỳ theo đặc điểm, khối lượng bùn và điều kiện khí hậu tại khu vực xây dựng. Ôn định bùn bằng vôi Sử dụng vôi để ổn định bùn sẽ kiểm soát được mùi và loại bò vi khuẩn. Hơn nữa, ổn định hóa học sẽ làm tăng khả năng tách nước và xử lý bùn hiệu quả hơn. Các chất kiềm (như vôi) được bổ sung để tăng độ pH nhàm vô hiệu hóa khả năng hoạt động của các vi sinh vật do đó hạn chế tạo mùi và ngăn cản sự phát triổn củacác vi sinh vật truyền bệnh. Ngoài ra, vôi có thể đóng vai trò như một tác nhân keo tụ làm tăng cường khả năng tách nước của bùn. Một số lưu ý về thiết kế bao gồm đặc điểm và khối lượng bùn, thời gian tiếp xúc, độ pH, nhiệt độ, loại chất kiềm dùng cho quá trình ổn định, phương pháp pha trộn. Vôi có thể được bổ sung vào dưới dạng chất lỏng hoặc dùng vôi khô ở dạng viên, bột. Liều lượng chất hoá học phụ thuộc vào hệ thống nạp liệu, khối lượng và đặc điểm của vôi và chất lượng vôi theo yêu cầu. cần thực hiện công tác kiểm tra liên tục để xác định và điều chinh liều lượng vôi và tối ưu hoá chất lượng bùn. 7.1.4. Các lưu ývề điều kiện khí hậu và yêu cầu vận hành Do hệ thống được vận hành theo nguyên tắc xừ lý bùn bằng quá trình kéo dài, kích thước bề mặt yêu cầu cho xử lý phụ thuộc vào điều kiện khí hậu của khu vực thực hiện nên cần có các biện pháp vận hành phù hợp với điều kiện khí hậu để tối ưu hoá chất lượng của bùn sau xử lý. 2 2 1
10. 7.2. CÁC LƯU Ý VỂ THIẾT KÊ HỆ THỐNG 7.2.1. Chất lượng và đặc tính của bùn Thu gom và xử lý bùn là một trong những công tác tốn kém nhất trong xử lý nước thải. Hơn nữa, việc thu gom và tái sử dụng bùn trong các hoạt động nông nghiệp đang ngày càng bị hạn chế bởi các quy định và kiểm soát về loại bỏ và tái sừ dụng nguyên liệu sinh học. Do đó, cần phải xử lý và bảo quản bùn thích họp khi thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải. Bùn cặn phát sinh từ các công đoạn xử lý nước thải bao gồm chất rắn lơ lửng và các chất khác có trong nước thải, các thành phần có trong bùn phụ thuộc nguồn gốc nước thải. Ngoài các vi sinh vật được sử dụng trong quá trình xử lý sinh học (bùn hoạt tính), trong bùn còn có các chất hoá học được bổ sung trong các công đoạn xử lý nước thải. Việc tính toán lượng bùn phát sinh từ TXLNT cần được thực hiện theo nguyên tắc cân bằng khối lượng chất rắn trong tất cả các công đoạn vận hành của TXLNT. Cân bằng khối lượng phải bao gồm các biến đổi trong quá trình ảnh hưởng đến tổng lượng chẩt rắn. Các tham số cần tính toán bao gồm BOD5, tổng lượng chất rắn lơ lửng, lưu lượng, các dòng tuần hoàn, cân bằng nitơ và phôtpho, các chất hoá học bổ sung trong quá trình xử lý. Rất khó tính toán cân bằng khối lượng bùn trong giai đoạn thiết kế và cần phải có điều chỉnh khi nhà máy bắt đầu hoạt động. Theo Spinosa L. và Vesilind p. A. (2002), lượng bùn phát sinh từ nước thải sinh hoạt được ước tính khoảng 0,25 kg/m3 nước thải đã xử lý. Có thể tham khảo thêm chi tiết các thành phần trong tài liệu [Metcalf và Eddy, 2002]. Đặc điểm của bùn thay đổi theo từng địa điểm. Lượng bùn phụ thuộc vị trí phát sinh trong dây chuyền XLNT (sơ cấp hoặc thứ cấp, xem bảng 7.2), công nghệ sử dụng cho việc xử lý và quy trình vận hành, loại nước thải (phần trăm nước thải công nghiệp), chất tạo kết tủa và chất làm keo tụ dùng trong quá trình xử lý, các điều kiện khí hậu vùng và chế độ vận hành thuỷ lực. Bảng 7.2. Các đặc tính của bùn sơ cấp và thứ cấp Bùn sơ cấp Bùn thứ cấp Các chi tiêu Tính theo nồng độ Tính theo nồng độ chất khô chất khô Tổng chất rắn (TS), % 2,0 - 8,0 0 ,4 - 1,2 Tổng chất rắn bay hơi, % 6 0 -8 0 60-85 ■I- Dầu mỡ, % 0 00 0 5-12 Phốt pho, % 0,8 - 2,8 1,5 ^ 3,0 Chất đạm, % 2 0 -3 0 3 2 -4 0 Xenluloza, % 8 -1 5 Nitơ, % 1,5-4,0 2,4 H- 7,0 pH 5,0 - 8,0 6,5 - 8,0 N g u ồ n : từ WEF, 2003 2 2 2
11. Khối lượng phát sinh và đặc tính của bùn phụ thuộc cơ bản vào loại và hiệu suât của quá trình xử lý nước thải. Có thể ước tính lượng chất rắn dựa trên khối lượng khô đối với bùn sơ cấp theo công thức sau: Msc = £ X TSS X Q ( 7 .1 ) Trong đó: Msc - tổng khối lượng chất khô trong bùn sơ cấp (kg/ngđ); £ - hiệu suất của quá trình xử lý sơ cấp; TSS - tổng lượng chất lơ lửng trong nước thải (kg/m3); Q - lưu lượng (m 3/ngđ). Lượng sinh khối phát sinh từ công đoạn xử lý bậc hai có thể được ước tính theo công thức: Mlc=y*BODỉ xQ (7.2) Trong đó: Mlc - tổng khối lượng chất khô trong bùn thứ cấp (kg/ngđ); y - hệ kể tới lượng BOD 5 được chuyển hóa thành sinh khối (kg/kg); BOD ị - lượng BOD 5 được loại bỏ trong quá trình xử lý bậc hai (kg/m3); ộ - lưu lượng (m3/ngđ). 7.2.2. Lựa chọn mức độ xử lý Hệ thống xử lý cần đảm bảo khả năng vận hành linh hoạt đáp ứng với khối lượng bùn phát sinh, đảm bảo xử lý được lượng bùn cao nhất có thể phát sinh và không thường xuyên sử dụng toàn bộ công suất. Hệ thống cần duy tri đuợc hiệu suất xử lý để bùn sau khi ổn định có giá trị sừ dụng và việc thài bùn khồng gây nèn các vấn đề liên quan tới kinh tế và môi trường. Phát sinh mùi là một trong những vấn đề thường gập, vì vậy, cần có các biện pháp kiểm soát hoặc cách ly trạm xử lý. Công nghệ xử lý bùn cần được lựa chọn theo mức độ xử lý cần thiết. 7.2.3. Lựa chọn địa điểm Các hệ thống xử lý bùn vì lý do môi trường và kinh tế thường nằm trong hoặc gần hệ thống xử lý nước thải. Một số hệ thống xử lý bùn được thiết kế để xử lý bùn tạo ra từ nhiều nhà máy xử lý nước thải và vị trí của chúng ảnh hưởng lớn đến chi phí vận chuyển bùn. 7.2.4. Tái sử dụng bùn Không được thải bùn chưa xử lý ra môi trường vì chúng có nguy cơ truyền bệnh từ các mầm bệnh có trong bùn. Ngay cả khi bùn đã được xử lý và ổn định sinh học cũng 223
12. cần tiến hàíih xử lý bổ sung trước khi bùn được tái sử dụng hoặc thải bỏ. Nếu có các thành phần kim loại và hợp chất độc hại thì bùn không thích họp để tái sử dụng, cũng không được chuyển đến các bãi thải (ví dụ: bãi chôn lấp, lò đốt rác). Việc xử lý triệt để bùn phụ thuộc vào các yêu cầu và quy định về xử lý chất thải, ứng dụng phổ biến nhất nhằm tái sừ dụng bùn là làm đất san lấp mặt bằng (thải bỏ vào đất) và sử dụng bùn đã xử lý để sản xuất phân bón (xem mục 7.1.3). Sừ dụng bùn bón đất phục vụ nông nghiệp là việc thải bùn với tỷ lệ có lợi cho cây trồng. Tỷ lệ bón bùn phụ thuộc vào nhu cầu dinh dưỡng của thực vật (trồng cỏ cho súc vật hoặc trồng rừng), đất đai và tác động có thể xảy ra đối với hệ sinh thái khu vực. Phân bón sản xuất từ bùn đã được ứng dụng thành công trong nông nghiệp, trồng vườn và quản lý rừng. Phân bón cung cấp dưỡng chất cho đất; do có thành phần các bon hữu cơ cao nên phân bón tốt cho cấu trúc đất nhờ tăng sự thông khí cho đất, tăng cường thấm nước và phát triển rễ cây. Trước khi sử dụng, phân bón được sản xuất từ bùn cần được phân tích để kiểm tra mầm bệnh có thể gây hại cho nông dân khi tiếp xúc với bùn; tuy nhiên phân bón được coi là đã loại trừ được nguy hại này. vấn đề cần quan tâm khi sử dụng bùn được xử lý thành phân bón là sự có mặt của kim loại và hợp chất độc hại. Các mục đích tái sử dụng khác là sử dụng bùn để cải thiện môi trường (ví dụ: hầm mỏ, xây dựng đường cao tốc và lóp phủ bãi chôn lấp). Nếu nồng độ kim loại hoặc hợp chất độc hại hạn chế việc tái sử dụng bùn thì bùn cìn được chôn lấp hoặc được thiêu hủy. Bùn thải ở bãi chôn lấp có thể có nồng độ kim lcại cao và cần lưu ý khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Thiêu hủy bùn yêu cầu năng lượng nên gây tốn kém; nếu kim loại và họp chất độc hại có thể được bay hơi thi khí ;ừ lò-đốt phải được xử lý [Hammer M,J, 1995]. 7.2.5. Xử lý nước tách từ bùn Hàm lượng nước trong bùn thay đổi chủ yếu phụ thuộc vào loại bùn và quy trình ; ử lý. Mọi quy trình xử lý bùn đều tạo ra nước dư thừa. Nguồn gốc và đặc điểm của bun quyết định chất lượng nước. Nước tách từ bùn có thể chứa nồng độ chất ô nhiễm CIO cần được thu gom và xừ lý. Nếu hệ thống xử lý bùn đặt trong TXLN, giải pháp lý tưỞầg có thể là thu và bơm nước dư thừa trở lại điểm khởi đầu của dây truyền XLNT và tròn nước dư thừa với nước thải chưa xử lý. Nếu hệ thống xử lý bùn không tập trung thì cản xây trạm xử lý để xử lý lượng nước thoát ra. 7.2.6. Kiểm soát mùi Bùn phát sinh từ nước thải có mùi đặc trưng tùy theo loại bùn, mức độ xử lý bùn 'à điều kiện khí hậu trong vùng. Các sinh vật kỵ khí hầu hết đều phát sinh mùi; đè tráih mùi khó chịu, bùn cần được duy trì trong điều kiện hiếu khí, điều đó có nghĩa là việc )ừ 224
13. lý bùn không được quá tải. Phương pháp thụ động khác đê giảm thiêu tác động đến cộng đồng là bố trí vùng cách ly có trồng cây xanh. 7.3. VỊ TRÍ VÀ THIẾT LẬP 7.3.1. Kích thước và sơ đồ hệ thống Diện tích bề mặt cần thiết, kích thước và sơ đồ hệ thống phụ thuộc quy trình xứ lv bùn được chọn, lượng và loại bùn được xử lý và các điều kiện khí hậu trong vùng. 7.3.2. Tác động môi trưÒTig Giống như mọi dự án khác, việc xây dựng cơ sở xứ lý bùn yêu cầu phải nghiên cứu tác động về môi trường. Đặc tính cùa quy trình có thể gây ra sự phán đối của cộng đồng, do đó, cộng đồng nên tham gia vào việc đánh giá tác động môi trường. 7.4. CHI PHÍ Theo Peavey và các cộng sự (1986), việc xây dựng cơ sớ bãi thải có thế chiếm từ 40 đến 60% chi phí xây dựng của hệ thống xử lý nước thải. Cùng với chi phí đầu tư, các chi phí vận hành và quán lý bùn có thể chiếm 50% tống chi phí vận hành TXLNT do đó. chi phí này phải được tính vào tổng chi phí vận hành. 7.4.1. Chi phí đầu tư Chi phí đầu tư bao gồm chi phí thiết kế hệ thống và chi phí nguyên vật liệu sứ dụng đế xây dựng hệ thống. Vì chi phí thay đổi tùy theo từngđịa điêm nên việc tính toán phái sứ dụng đơn giá địa phương và phân tích thông kê chì tiẻt cua tàt ca phụ phí phát sinh cho toàn bộ quy trình; không nên áp dụng mức chi phí và phụ phí cúa công trình tương tự được xây dựng tại địa điểm khác để lập dự trù. 7.4.2. Chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) Chi phí O&M cũng phụ thuộc vào điều kiện kinh tế địa phưang. Hầu hết chi phí O&M cho quán lý bùn là chi phí nhân lực liên quan và phụ thuộc vào chi phí nhân công tại địa phương. Việc vận hành bao gồm quan trẳc chất lượng và kiếm soát lưu lượng. Việc bảo dường bao gồm bảo dưỡng cơ cấu thúy lực và bơm, hạn chế cỏ dại, kiểm soát sâu bọ, đảm bào tính thâm mỹ, bàng hiệu và rào chan. TÀI LIỆU THAM KHÁO . CRITES, R., MIDDLEBROOKS, E.J„ and REED, s„ 2006.Natural was(ewater treatment svstems. Taylor and Francis, 552 p., Nevv York, USA. 225
14. • HAMMER, M. J., 1995. Water and waste technology. Prentice Hall 3rd ed., 547 p., New Jersey, USA. . HEINSS, u., and KOPOTTATEP, T., 1998. ưse of reed beds for faecal sludge dewatering: A synopsis of reviewed literature and interim results of pilot investigations xvith septage treatment in Bangkok, Thailand. (EAWAG), (SANDEC) and (AIT). . INTERNATIONAL WATER ASSOCIATION, 2006. Municipal wastewater management in developing countries: principals and engineering ed. Ụịang z. & Hense M., IWA publishing, 334 p., London,UK • METCALF and EDDY, 2002, Wastewater engineering, trecitment and rense, ed. Tchobanoglous G, Burton F., and Stensel D., 4th ed. McGraw-Hill, 1848 p., London, UK. . MINISTRY OF ENVIRONMENT AND ENERGY, 1996. Catalogue o f alternaíive for the removal methods of wastewater sludge (in Danish Katalog over alternative bortskaffelsesmetoder for spildevandsslam ). The Ministry of Environment, Denmark (0kologisk Byíòmyelse og Spildevandsrensning) No. 3. • NIELSEN s, 2003. Sludge treatment in wetland systems in proceedings of lst international seminar on the use of aquatic macrophytes for wastewater trehtment in consíructed wetlands, Lisboa 8 -10 May 2003. Ed. Dias, V. & Vymazal J., 151- 193 pp, Lisbon, Portugal. . PEAVY, H.S., ROWE, D.R., and TCHOBANOGLOUS, G„ 1986. Environmeníal engineering. McGraw-Hill, 699 pp, Singapore. • PABSCH H, 2004. Batch Humiỹication o f Sewage Sludge in Grass Beds DBU Gốttingen, Technical University of Hamburg, Hamburg. (Doktor-Ingenieur dissertation). • SPINOSA, L., and VESILIND, P.A., 2002. Sludge into solids Processing, disposal and utilization. IWA publishing, 334 p., London, UK. • WATER ENVIRONMENT FEDERATION, 2003. Wastewater treatment plant design, ecl. • XANTHOULIS D. 1996. - Rapport de synthèse: Réutilisaíion des eaux usées à des fins agricoỉes, Ouarzazate, Maroc. PNUD, FAO, MARA - Maroc, 226
15. TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI 8.1. TỔNG QUAN Việc thu hồi và tái sử dụng nước thải cho mục đích nông nghiệp (ví dụ như tưới tiêu), công nghiệp (làm nguội), sinh hoạt (xả xí, tiểu) hoặc cho đô thị (như việc tưới cây trong công viên) là cách tốt nhất cho việc bảo tồn và phát triển nguồn cấp nước, hình thức sử dụng nước này ngày càng được ứng dụng phổ biến trên thế giới (xem bảng 8 .1). Mục đích chính của việc tái sử dụng nước thải là cung cấp thêm lượng nước cấp bằng cách kéo dài vòng tuần hoàn tự nhiên của nước để đảm bảo sự bền vững của chu trình nước trong tự nhiên và bảo vệ môi trường. Bảng 8.1. Các ứng dụng của việc tái sử dụng nước thải sau xử iý. Phạm vi tái sử dụng Ví dụ ứng dụng Không giói hạn phạm Tưới cây trong công viên, sân chơi thê thao, sân vi sử dụng trường, sân gôn, nghĩa trang, khu dân cư, các vành đai xanh, làm tan tuyêt. Đ ô thị Hạn chẻ Tưới cho các khu vực với tân suât nhò và khu vực có kiềm soát. Mục đích khác Phòng cháy chữa cháy, xây dựng . Cho cây nông nghiệp Tưới tiêu cho cây lương thực và cây ăn quả. Tưới cây lương thực cho gia súc, cây lấy sợi, hoa, Nông nghiệp Cho cây công nghiệp và cây lương thực gieo mầm, cò cho gia súc, vườn ươm cây giống, cho gia súc đồng cò. Không giới hạn phạm Không giới hạn đỏi với những mục đích cho vui Cho mục đích vi ứng dụng chơi giải trí dưới nước: ao hồ phục vụ mục đích giải trí bơi iội và lướt ván. Hạn chê Câu cá, bơi thuyên và các hoạt động giải trí không tiếp xúc khác. Cải thiện môi Các bãi lọc nhân tạo, cái thiện các bãi lọc tự trường nhiên, tạo thành các dòng chày. Bô sung nguôn Bô sung nguôn nước ngâm đê câp nước cho sinh nước ngầm hoạt, hạn chế sự xâm nhập của nước mặn, kiểm soát hiện tượng suy giảm mực nước ngâm. C ho công Cung câp nước cho hệ thông làm nguội, nước câp nghiệp cho nồi hơi, cho nhà vệ sinh, cho dịch vụ giặt là, cho hệ thống điều hòa không khí. Cho khu dân cư Phục vụ cho việc cọ rửa, giặt là, nhà vệ sinh và hệ thống điều hòa không khí. Tái sử dụng Hòa trộn với nước cấp cho sinh hoạt. làm nước cấp N g u ồ n : Asano và Levine, 1998 227
16. 8.2. CÁC HÌNH THỨC TÁI sử DỤNG 8.2.1. Tái sử dụng cho nông nghiệp Hình thức tái sử dụng chủ yếu của nước thải là phục vụ tưới tiêu cho nông nghiệp. Nước thải sau khi xử lý có khà năng sử dụng như phân bón do có chứa các chất như nitơ, phôtpho, kali, chất hữu cơ và một số các vi chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Vì vậy, việc tái sứ dụng nước thải cho mục đích tưới tiêu trong nông ntỉhiệp sẽ cho mùa vụ thu hoạch tốt và dem lại lợi nhuận cho người canh tác [Xanthoulis, 1996]. Các thông số về chất lượng nước thải Các chi liêu anh hưởng tới sức khóe Có hai mối nguy hiểm gián tiếp và trực tiếp ánh hường tới sức khóe của con người khi sử dụng nước thải: 1. Sức khỏe và an toàn cúa người canh tác làm việc trên những cánh đồng hoặc cùa người dân sống quanh khu vực cánh đồng tiếp nhận nước thải đã xừ lý. 2. Nguy cơ từ những sản phẩm bị nhiễm bệnh do được trồng trên khu vực tiếp nhận nước thải tái sử dụng sau đó có thể làm cho con người hoặc vật nuôi bị nhiễm bệnh qua việc sử dụng hoặc tiếp xúc với các sản phẩm đó; hoặc gây bệnh cho con người một cách gián tiếp thông qua việc sử dụng thực phẩm từ vật nuôi được nuôi trên khu đất tiếp nhận nước thải tái sử dụng [WHO, 1989]. Hai dạng nhiễm bẩn đe dọa tới sức khỏe: 1. Khả năng tích tụ các chất độc (hữu cơ và vô cơ) cúa nước thài (ví dụ như: kim loại nặng, thuốc trừ sâu, hợp chất nitrat và một số các chất độc hại khác) trong cây trồng và khả năng bị nhiễm các chất độc dó thông qua thực phẩm được tưới nước thải có chứa các chất độc đó [FAO,1992]. 2. Các loại vi rút gây bệnh, vi khuẩn, động vật nguyên sinh và giun sán trong nước thài có khá năng tồn tại trong môi trường với thời gian lâu sẽ gây ánh hường tới sức khỏe của cộng đồng (xem bảng 8.2). Chi tiêu cơ bản nhất đề xác định sự tồn tại cùa các loại vi sinh vật trên trong nước thải tái sử dụng là các chỉ tiêu về coliforms (Escherichia, Enterobacter, Klebsieila, V.V ) và các loại trứ n g giun sống trong ruột (Ascaris, Trichuris và giun móc). Các chỉ tiêu có ý nghĩa trong nông nghiệp Đe đảm bảo chất lượng cùa cây trồng và mùa vụ, các đặc tính hóa lý của nước thái sau xử lý được tái sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu của FAO [FAO, 2000]. Đối với nước thải tái sử dụng trong nông nghiệp thì chỉ có một vài chỉ tiêu cần được xem xét: Độ dần điện (EC) EC được tính bằng mmSiemen/cm hoặc deciSiemen/m ớ nhiệt độ 25°c, chi tiêu độ dần điện biểu thị tổng lượng chất ran và định tính được mức độ nhiễm mặn cùa đất. Hàm lượng các loại muối lớn quá sẽ làm giảm sản lượng cùa cây trồng. Sự tích lũy-các loại muối khoáng trong đất phụ thuộc vào chất lượng cùa nước tưới. Có hai loại độ dần điện: ECn là độ dẫn điện của nước tưới và ECđ là độ dẫn điện cùa đất bão hòa. 228
17. Ty lệ hấp thụ natri (SAR) Hàm lượng natri lớn sẽ có thể làm thay đổi cấu trúc vật lý của đất và ảnh hưởng tới tỷ lệ nước thấm qua đất (giảm khả năng thẩm thấu). Sự ảnh hưởng của natri còn liên quan tới hàm lượng canxi và magiê. Khi natri ở trong đất tồn tại dưới dạng có thể trao đổi ion được thì nó sẽ thay thế các cation canxi, magiê và làm phân tán các phần tử sét trong đất. Sự có mặt cùa natri dưới dạng có thể trao đổi ion được trong đất là cần thiết nhằm duy trì chất lượng của đất. Tý lệ SAR biểu thị tương quan hàm lượng natri và lượng natri có trể trao đổi được có trong nước tưới, và đượcxác định như sau: SAR = , Na= = (8.1) ị{Ca + M g ) Trong đó: hàm lượng Na, Ca, và Mg được tính bằng miligam đương lượng trên lit (mgđl/L). SAR cho biết hàm lượng ion Na+ trong nước tưới và có liên quan tói ESP (tỷ lệ phần trâm của natri có khá năng trao đổi được) từ dó cho biết hàm lượng ion Na+ có trong đất: »7> *•''"*!. ( 8 .2 ) > cations Trong đó: Na - hàm lượng ion Na+ (mgđl/lOOg); ỵcations - tổng nồng độ các cation kim loại (mgđl/lOOg). Bảng 8.2. Khả nầng tổn tại của các mầm bệnh ở nhỉệt độ 2030°c -ỉ- Thời gian tồn tại (tính bàng ngày)* Trong phân, Trong nước Trên cây Loại mầm bệnh trong đất bùn, và cấp và mạng Trong đất trồng trong bùn cặn lưới thoát nước Virut Virut đường ruột < 100 (< 20) < 120 (< 50) < 100 (< 20) < 6 0 (< 15) Vi khuẩn Coli phân < 90 (< 50) < 6 0 (<30) < 70 (< 20) < 3 0 (< 15) T hương hàn < 60 (< 30) < 6 0 (<30) < 70 (< 20) < 3 0 (< 15) Lị < 3 0 (< 10) < 3 0 (<10) - < 10 (< 5) Tả < 30 (< 5) < 3 0 (<10) < 20 (< 10) < 5 (< 2) Động vật nguyên sinh Entamoeba histolytica cysts < 3 0 (<1 5) < 3 0 (< 15) < 2 0 (<10) < 10 (< 2) Giun sán Ascaris lumbricoides eggs 1 Nhiều tháng Nhiều tháng Nhiều tháng < 6 0 (<30) * số liệu chung về khả năng tồn tại cùa mầm bệnh; số liệu trong ngoặc đơn là khoảng thời gian tồn tại thông thường của mầm bệnh; N g u ồ n : Feachem và cs., 1983 229
18. Nitơ (NOị-N) Các hợp chất cùa nitơ với nồng độ cao có thể gây tác động làm giảm sàn lượng của cây trồng. Hầu hết sán lượng cùa vụ mùa không bị ảnh hưởng khi hàm lượng các hạp chất chứa nitơ trong đất nhỏ hơn 30 mg/L, tuy nhiên một số loại cây trồng chi có thể phát triển được trong điều kiện nồng độ của các hợp chất nitơ nhỏ hơn 5 mg/L. Các ion độc đối với thực vật Các chất độc đối với thực vật thường có trong nước thải sau xử lý là các ion Bo (B ), clorua (CO, và natri (Na+). Ion Bo (B ) sẽ có tính độc khi nó tồn tại trong đất với hàm lượng quá cao. Một số loại cây trồng như cây chanh hoặc cây mâm xôi rất nhạy cảm với chất Bo và không thể phát triển được với hàm lượng vượt quá 0,5 mg/L. Ion Clorua (C1‘) được cây trồng hấp thu và tích tụ lại trong lá, nếu hàm lượng ion này quá cao sẽ làm cho lá cây bị khô hoặc bị cháy. ĐộpH Độ pH trung bình trong nước tưới phải nằm trong khoảng từ 6,5 đến 8,5. Neu nước tưới có độ pH nằm ngoài khoảng này thì không đạt tiêu chuẩn. Các nguvên tổ vi lượng và các kim loại nặng Các nguyên tố vi lượng là các chất hóa học mà hàm lượng cùa chúng trong nước tưới thông thường chi khoảng vài mg/L [FAO, 1992]. Các kim loại nặng thường là các thành phần vi lượng. Các kim loại nặng có tỷ trọng cao gấp bốn lần so với nước. Cơ thế sống đòi hỏi một lượng nhỏ các kim loại nặng nhưng với hàm lượng cao quá mức cho phép có thể gây hại và là nguyên nhân gây bệnh cho cơ thể. Do đó cần phải quan tâm nhiều tới yếu tổ kim loại nặng vì đây là chất có khả năng tích tụ trong thức ăn và qua đó tích tụ trong cơ thể con người. Hệ thống tưởi Hệ thống tưới cho cây trồng có thể được tổ chức theo năm loại khác nhau dựa trên phương pháp tưới như thế nào và tưới ở đâu: Tưới ngập: Đó là phương pháp tưới đơn giản và phổ biến nhất. Nước tưới được phân bố trên toàn bộ phạm vi cánh đồng, dòng nước tưới sẽ chảy dọc theo toàn bộ lớpdất trồng trọt và thấm vào đất (Hình 8.1). Tưới theo rãnh: Các rãnh được bố trí dưới dạng các kênh được đặt song song vói nhau giữa các luống đất và vận chuyển nước tưới vào cánh đồng (Hình 8.2). Nước tưới được đưa vào các rãnh và sẽ tiếp xúc với rễ cây nhờ tính chất mao dẫn của đất. 230
19. Rãnh tưới Luống đất \ Hình 8.2. Tưới theo rãnh. 7V<7/ /}<7A7# vò/phun: Vòi tưới là vòi phun f |g j p Ay,Wtí áp lực phun nước dưới dạng tia trong không khí sau đó các hạt nước sẽ rơi xuống cánh đồng như các hạt mưa (Hình 8.3). Lượng nước tưới được tính toán sao cho cánh đồng có thể tiếp nhận mà không gây ngập. Hệ thống tưới bằng vòi phun có thể bao gồm một hoặc nhiều vòi phun được nối với một ống dẫn nước chính. Tưới bằng vòi phun có thể áp dụng rỗng rãi, tuy nhiên việc tưới theo Hình 8.3. Tưới băng vòi phun. cách này có thể có lượng nước thất thoát do bay hơi. Tưới ngầm: nước tưới được đưa vào phía dưới của vùng rễ cây và dâng lên một cách tự nhiên bởi tính chất mao dẫn của đất (Hình 8.4). Hệ thống tưới ngầm có thể được lắp đặt bằng cách chôn các ống tưới trong đất phía dưới vùng rề cây. Nước tưới Ề± ± !ỷjtft 1111 Ịị Ịị ỉ'ị ịị ft ị, Vùng rẽ ‘í H tr (ĩ H MÈSÌÉậiẩấíÊẩ Đập tràn Ống phân phối nước Hố ga thoát nước cố đình mưc nước Hình 8.4. Hệ ihống tưới ngầm Tưới lại cho: nước tưới được chuyền tới vị trí cúa cây và chi làm ẩm vùng rề cây. tránh cho quả và là cây tiếp xúc trực tiếp với nước tưới (Hình 8.5). Phương pháp tưới này cho phép giảm tối đa lượng nước thất thoát do thấm, chảy ra vị trí khác và bay hơi. Lựa chọn loại cây trồng Kiêm soái độ mặn cùa đât Sự tích lũy muối trong đất làm giảm sán lượng cúa mùa vụ và có thể dẫn tới tình trạng không thê canh tác được trên vùng đât đó nêu không được kiêm soát. Có thê kiêm 231
20. Ống tướ ống tưới chí Hình 8.5. Hệ thống tưới nhò giọt (ỉuii hrợtig và áp lực tưới có thế điều chinh được). soát được lượng muối khoáng trong vùng rễ cây bằng hệ thống ống tưới thích hợp cùng với việc rửa trôi. Hệ thống tưới sẽ được thiết kế phụ thuộc vào khả năng loại bò lượng nước tưới dư thừa. Hệ thống tưới không hợp lý cùng với điều kiện khí hậu nóng sẽ làm cho đất bị nhiễm mặn. Khi mực nước ngầm nông thì nước ngầm có thể dâng lên vùng rễ cây bàng tính mao dẫn và đưa lượng muối khoáng lên vùng đất bề mặt. Các cánh đồng khi sử dụng nguồn nước đó và khi nước bay hơi sẽ làm cho lượng muối khoáng trong đất ngày càng tăng. Một hệ thống tưới thích hợp có thể giải quyết vấn đề nhiễm mận bằng kiểm soát mực nước ngầm. Việc rửa trôi là quá trình loại bỏ muối khỏi vùng rễ cây và được đưa vào lớp đất phía dưới. Đôi khi, cần^hải tưới cho khoảng đất canh tác một lượng nước lớn hơn lượng nước cần thiết. Lượng nước này sẽ ngập tràn vùng rễ câ) và loại bỏ bớt lượng muối đã tích tụ lại. Đối với mỗi loại cây trồng nhất định, việc nghiên ;iu khả năng chịu đựng của cây đối với độ mặn trong đất trồng và lượng muối khoáng có trong nước tưới là rất cần thiết để xác định các yêu cầu về rửa trôi [FAO, 1992]. Độ nhạy cảm đổi với hàm lượng muối và phạm vi chịu đựng của các loại cây trồng thường khác nhau. Các loại cây trồng được chia thành bốn nhóm khác nhau tùy theo dộ nhạy cảm và khả năng chịu đựng đối với độ mặn: 1. Loại nhạy cảm (đậu, cà rổt, hành, ); 2. Loại nhạy cảm vừa phải (cây lúa, mía, bắp cải, khoai tây, cà chua 3. Có thể chịu đựng ở mức độ vừa phải (cây đậu tương, atisô, lúa mì); 4. Có thể chịu đựng (cây măng tây, lúa mạch, củ cải đường, ). Maas (1984) đã đưa ra mối quan hệ giữa sản lượng mùa vụ và độ dẫn điện của phản đất bão hòa đối với các mức nhạy cảm khác nhau của cây trồng (Hình8 .6 ). Độ dẫn đién ECd được tính bằng 1,5 lần độ dẫn điện ECn và đó là mối quan hệ chuẩn của các loại đit đối với một hệ thống tưới thích hợp với quy trình tưới phù hợp. Nước tưới với độ dẫn điện ECn thấp hơn 0,7ds/m là thích hợp với sự phát triển cia cây trồng và liên quan mật thiết tới sản lượng thu hoạch. Nước tưới có hàm lượrg khoáng vừa phải (0,7 + 3 ds/m) vẫn có thể cho 100% sản lượng bằng cách rửa trôi ui chỗ theo yêu cầu. Phương pháp rừa trôi cho phép giữ độ mặn của đất nằm trong giới hẹn 232
21. 0 5 10 15 20 EC. I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I— I I ũ 5 10 15 20 Hình 8.6. Mức độ chịu mặn cùa các loại cây nông nghiệp. Nguồn: Mcias, 1984 chịu đựng của cây trồng. Nếu độ mặn ở mức cao (>3,0 ds/m) thì việc rửa trôi cần phải được thực hiện trên diện tích lớn mới có thể cung cấp lượng nước cần thiết đủ để rửa trôi theo yêu cầu [FAO, 1992]. Nếu nước tưới có hàm lượng muối cao thì nên được sử dụng đối với cây trồng có khả năng chịu mặn và trồng chúng tại những nơi đất có tính thấm cao. Lượng nước cần thiết để đạt được độ rứa trôi theo yêu cầu sẽ giảm khi khả năng thấm của đất lớn. Kiểm soát các chẩt độc hại Các chất độc hại và muối là nguyên nhân làm giảm sản lượng và gây hại cho cây trồng nhưng lại tác động theo hai hướng khác nhau. Muối hạn chế khả nẳng hấp thụ nước của cây trồng trong khi các chất độc hại lại được hấp thu và tích tụ trong lá cây. Cũng như đối với muối, không phải tất cả các loại câv đều có độ nhạy cảm như nhau đối với các ion độc. Các chất độc hại chù yếu ở đây là Bo, Clo, và kim loại kiềm. Hệ thống tưới dạng vòi phun sương có thể là nguyên nhân làm tăng khả năng nhiễm độc bởi các nguyên tố kim loại kiềm và Clo có thể được hấp thụ trực tiếp bởi lá cây và đó là vấn đề nghiêm trọng. Các nguyên tố vi lượng nói chung không thể là nguyên nhân gây nên bất cứ vấn đề đặc biệt nào vì hàm lượng của chúng trong nước thải quá thấp. Tuy nhiên các kim loại nặng, đặc biệt trong nước thài đô thị có thể tồn tại với một lượng nhất định gây hại cho cây trồng và là nguyên nhân làm giảm sán lượng thu hoạch. Vì vậy, hàm lượng kim loại nặng cần được giới hạn ờ mức sao cho không tích tụ ở trong 233
22. đất hoặc trong các tế bào của cây trồng. Khi lập kế hoạch tái sừ dụng nước thải cho mục đích tưới trồng cần nghiên cứu kỹ các tác động bởi các chất độc hại tới đất canh tác và cày trồng [TAO, 1992]. Tác động tới sức khỏe con người Việc sử dụng nước tưới là nước thải đã xử lý có thể dẫn tới một sổ những nguv cơ về sức khỏe đối với người sử dụng sản phẩm nông nghiệp cũng như đối với những người canh tác và cộng đồng. Các mối nguy hại về sức khòe phụ thuộc vào đối tượng tiếp cận với các nông phẩm và cách sử dụng chúng (ăn trực tiếp hay đã qua chế biến). WHO (1989) đã phân loại các cây trồng theo các nhóm và phương thức tiêu thụ như sau: Nhóm A: ■ Nhóm tác động trực tiếp: người sử dụng, nông dân, và cộng đồng dân cư xung quanh. ■ Các loại cây trồng được sừ dụng trực tiếp không qua chế biến, các khu đất dành cho mục đích thể thao, công viên. Nhóm B: ■ Nhóm tác động trực tiếp: chi có người canh tác. ■ Các loại cây ngũ cốc, cây công nghiệp, cây lượng thực cho vật nuôi, bãi có và cây lấy gồ. ■ Các cây trồng không thể sử dụng trực tiếp mà phải qua quá trình chế biến trước khi sử dụng. ■ Các loại cây phát triển trên mặt đất và không bị nhiễm bẩn bởi hệ thống vòi tưới phun. Nhóm C: ■ Nhóm tác động trực tiếp: không có. ■ Các loại cây trồng đã được chỉ rõ trong nhóm B nếu không có những tác động xấu tới người canh tác và cộng đồng dân cư xung quanh (khu vực được bảo vệ). Đối với những loại cây trồng thuộc nhóm A nước tưới phải được xử lý đạt chất lượng tốt về vi trùng đặc biệt là đối với những loại rau được sử dụng trực tiếp không qua chế biến. Nước tưới có chất lượng thấp hon có thể được sử dụng để tưới cho cac cây trồng mà sản phẩm của nó chi được sử dụng sau khi chế biến. Đe bảo vệ người tiéu dùng, người canh tác và công đồng dân cư xung quanh, tổ chức y tế thế gởi [WHO, 1989] đã thiết lập các hướng dẫn cụ thể đối với từng nhóm cây trồng (xem: Các quy định và hướng dẫn về tái sừ dụng nước thài). Lựa chọn phương pháp tưới Việc lựa chọn hệ thống tưới dựa trên chất lượng cùa nước thải tái sử dụng, loại cày trồng được canh tác, cách tưới truyền thống, kỳ năng, và sức khỏe của người canh tác và cộng đồng nói chung. Bảng 8.3 nêu những đánh giá chung về phương pháp tưới phụ thuộc vào cách sừ dụng nước thải sau xử lý. 234
23. Bảng 8.3. Đánh giá các phương pháp tưới theo cách sứ dụng nước thải Các tiêu chí Tưới theo Tưới đạniì vòi Tưới xung quanh Tưới nhò giọt đánh giá luống phun sương 1 Làm ẩm lá, K hông làm Ở cuống là có thể Một số nlì ừng Không làm tổn các nguy cơ ờ tổn thương lá bị tác động tuy tác động xấu thương lá lá cây sê dẫn khi cây được không quá nguy tới lá cây cỏ đến sản lượng trồng trên hiểm nhưng cũng thể xuất hiện thấp nhừng luống làm giảm sản lượng dẫn đen giảm đất sàn lượng thu hoạch 2 Sự tích tụ Muối tích tụ Muối vận chuyển Muối vặn Muối tòa tròn muối trong trong luống xuống phía dưới và chuyển xuống xung quanh, vùng rề cây đất có thể hầu như không phía dưới và chuyền động với quá trinh gây hại cho được tích tụ trong hầu như không dọc theo hướng được lặp đi lặp cây trồng vùng rề cây được tích tụ chuyển động lại trong vùng rề cùa nước. Giữa cây các điểm tưới hình thành lớp muối đọng 3 Khả năng duy Cây trồng có C ây trồng có thể bị Không có khả Có khả năng trì lượng nước thê bị thiếu thiếu nước trong năng duy trì duy trì lượng trong đất nước trong khoảng thời gian lượng nước nước trong đất khoảng thời giừa các lần tưới cao trong đất trong suốt thời gian giữa các trong suốt quá kỳ sinh trường lần tưới trinh sinh và làm giảm tối trường đa các tác động của muối 4 Khả năng Có thề ở mức Có thề ở mức vừa Khó có thề Ờ mức tốt đến thích ứng để vừa phải phải. Quá trinh tưới điều chinh. rất tốt. Hầu hết điều chỉnh độ bằng việc nước và tiêu nước Hầu hết lá cây các cây trồng cỏ mặn cúa nước quàn lý tốt được thực hiện tốt bị mắc bệnh và thể phát triển và thài mà không và tiêu nước, có thể làm cho sàn sàn lượng thu ít gây giảm sàn làm giảm sản đây là cách lượng thu hoạch ờ hoạch thấp lượng thu hoạch lượng thu có thề chấp mức có thể chấp hoạch nhận được nhận được Nguồn: Kandiah, 1990 Hệ thống tưới bằng vòi phun, vòi phun siêu nhỏ. nhỏ giọt và hệ thống tưới dưới lớp bề mặt có thể bị tắc đọng. Trong hệ thống tưới bàng vòi phun, các vi khuẩn, các vi sinh vật dễ phát triển và các chất cặn khoáng tích tụ lại trong vòi phun, trong đường ống và trong !ồ phun, vấn đề tấc dòng thường hay xảy ra đối với hệ thống tưới nước nhó giọt, mặc dù hệ thống này được xem như hệ thống tưới an toàn, vệ sinh và ít gây nhiễm bẩn đến cây trồng. Việc sử dụng hệ thống tưới nhò giọt sẽ gập khó khăn nếu nước tưới có hàm lượng cặn lơ lửng lớn. 235
24. Nếu chất lượng nước thải sau xử lý không đảm bảo tiêu chuẩn theo hướng dẫn c ủa WHO (1989), các biện pháp an toàn sau đây cần được thực hiện [Xanthoulis, 1996]: " Hệ thống tưới bằng vòi phun (vòi phun thông thường, vòi phun siêu nhỏ, V.V ) nên áp dụng đối với các loại cây trồng như lương thực cho gia súc, cây lấy sợi và c â) lấy hạt; ■ Hệ thống tưới cho bãi cỏ hoặc những khu vực có đường vào hạn chế có thể tiến hành vào ban đêm. * Hệ thống tưới bằng vòi phun được kiến nghị không nên sử dụng trong điều kiện thời tiết có gió nhiều. Gió có thể mang sương mù (thậm chí cả mầm bệnh) từ hệ thống tưới gây nguy hiểm về sức khòe cho người canh tác và dân cư lân cận. Phương pháp tưới bao quanh (còn gọi là tưới ngập tại chỗ) và tưới ngầm được thực hiện bàng cách làm ngập khu đất canh tác bởi nước thải và sự nhiễm bẩn của cây trồng sẽ phát triễn tại khu vực bề mặt hoặc trong lòng đất. Với phương pháp tưới này, người canh tác sẽ tiếp xúc trực tiếp với dòng nước tưới. Cách tưới này cũng chỉ nên áp dụng với cây lượng thực cho gia súc, cây ngũ cốc, hoặc cây lấy quả (nhóm B) và người canh tác cần tránh không tiếp xúc trực tiếp với nước thải trong quá trình tưới. Phương pháp tưới theo rãnh không làm ẩm phần bề mặt đất, từ đó có thể làm giảm khả năng gây ô nhiễm đối với cây trồng bởi vì cây được mọc trên luống đất tuy nhiên về an toàn vệ sinh nói chung không được đảm bảo. Bên cạnh những nguy cơ về an toàn vệ sinh do cặn lắng, thì việc tưới bề mặt cũng đem lại những nguy hiểm đối với đất trồng và ô nhiễm nguồn nước ngầm. Phương pháp tưới bằng vòi phun chỉ phù hợp với nước thải có độ khoáng thấp sau khi đã được xử lý bậc hai. Đe phòng ngừa có thể bổ sung các bộ phận hoặc điều chỉnh đường kính vòi phun thích họp. Cách tưới theo kiểu vòi phun có nguy cơ tắc ít hơn cách tưới nhỏ giọt song vẫn có nguy cơ gây ô nhiễm cho cây trồng do gió có thể làm phân tán nước tưới. Phương pháp tưới này chỉ có thể được sử dụng đối với các loại cây công nghiệp và các cây mà sản phẩm của nó không sử dụng trực tiếp. Phương pháp tưới tại chỗ là phương pháp thích hợp nhất do ít có nguy cơ ảnh hường tới sức khỏe; phương pháp này yêu cầu nước thải phải được lọc tốt và thiết bị phải được bảo dứỡng thường xuyên để tránh tắc. Để hệ thống tưới hoạt động tốt và được quản lý hiệu quả thì nước thải sử dụng phải qua xử lý với chất lượng được duy trì tốt. Hệ thống tưới cần được trang bị màng lọc, lọc cát và van khóa v.v Điều quan trọng là các bộ phận của hệ thống tưới phải được kiểm tra và xác nhận tình trạng hoạt động tốt. cần thực hiện báo cáo thường xuyên về tình trạng thiết bị để ngăn ngừa và giảm thiểu các sự cố hoặc hỏng hóc. Tác động tới sản lượng thu hoạch Các chất dinh dường trong nước thải Nước thải sau xử lý thường chứa một vi lượng các chất gây hại và mầm bệnh tuy nhiên nó cũng chứa các chất dinh dưỡng có lợi (các nguyên tố dinh dưỡng quan trọng: 236
25. N, p. K, Ca, Mg, các nguyên tố dinh dưỡng vi krợng: Fe, Zn, Cu, Mn, ) tác động trực tiếp tới cây trồng. Việc tưới cây bằng nước thải được xem như là bón phân cùng với nước cho đất, đây là phương pháp rất kinh tế do giảm được chi phí về phân bón. Hàm lượng lớn các chất dinh dưỡng trong nước thải có thể dẫn tới sự mất cân bằng dinh dưỡng trong đất, các nguyên tố khoáng chất (N, p, K) trong nước thải thông thường cao hơn so với yêu cầu cùa cây trồng. Điều đó dẫn đến một số kết quả bất thường như cây trồng phát triển quá mức và làm cho chất lượng của nông phẩm bị thay đổi. Vì thế việc kiểm soát thường xuyên các yếu tố trong dòng nước tưới là rất cần thiết để giới hạn lượng các chất dinh dưỡng và tránh xảy ra những kết quả bất thường. Hợp chất niĩơ Họp chất ni tơ trong nước thải bao gồm ba dạng: nitơ hữu cơ, amonia và nitrat. Tỷ lệ cúa các họp chất đó trong nước thải phụ thuộc nguồn thải và phương pháp xử lý. Amonia (NH4) thường chiếm đa số và có hàm lượng nằm trong khoảng từ 5 đến 40 mg/L. Nitơ hữu cơ bao gồm các dạng hòa tan và không hòa tan chỉ chiếm một phần nhỏ. Tất cả các dạng nitơ hữu cơ đều có thể bị ôxy hóa thành amonia nhờ các vi sinh vật trong nước thải và trong dất. Hàm lượng nitrat có thể thay đổi từ 0 tới 30 mg/L. Nếu nước thải chứa amonia được đưa vào đất thường xuyên thì các vi khuẩn nitrat hóa sẽ gia tăng. Lượng nitơ dư thừa sẽ làm cho cây trồng phát triển quá mức, mức trưởng thành bị chậm và chất lượng cùa mùa vụ bị giảm sút. Tất nhiên lượng nitơ cần bón cho đất canh tác phải cao hơn lượng mà cây trồng tiêu thụ, ngăn chặn sự tích tụ và thấm sâu vào đất trồng. Neu nước tưới chứa quá ít nitơ thì cần bổ sung thêm nitơ để đạt được sán lượng mùa vụ tốt nhất. Ví dụ, bảng 8.4 nêu rõ tổng lượng họp chất nitơ từ nước thải của thành phô Ouarzazate (Marôc) cần bón cho vụ mùa trồng cây cà chua cao hơn so với yêu cầu. Bảng 8.4. Lượng NPK (kg/ha) từ nước tưới cà chua tính toán từ lưu lượng tưới 6500nr'/ha Nước thài đã N ước thài Các nguyên tố khoáng chất Yêu cầu theo'lý thuyêt qua xử lý không qua xừ lý N 225 334 175 p 99 145 75 K 155 111 175 Nguồn: Xanthoulis, 1996 Hợp chất phôtpììo Cũng giống như nitơ, phôtpho là nguyên tố cần thiết đối với cây trồng. Hàm lượng phôtpho trong dòng nước thải đã qua xừ lý bậc hai nàm trong khoảng từ 6 đến 15mg/L (15 đến 35 mg P 2O5/L). Nước thải có nồng độ này có thể không đảm báo cho cây trồng tại thời điểm bắt đầu phát triển nhàm mang lại một sản lượng thu hoạch tốt. Các phản ứng cùa các hợp chất phôtpho trong đất rất phức tạp. Khả năng hấp phụ phôtpho vào đất phụ thuộc vào hàm lượng sằn có của nó, nước tưới chứa một lượng phôtpho cao hon mức cho phép cũng không gây ra bất cứ hậu quả nào. 237
26. Hợp chất chứa Kali Lượng kali trong nước thải tái sử dụng có thể không gây ra bất cứ một tác động có hại nào đối với cây trồng. Yếu tố dinh dưỡng vi lượng đó có tác động trực tiếp tới độ màu mỡ của đất, sản lượng và chất lượng mùa vụ. Hàm lượng hợp chất chứa kali trong nước thải sau xử lý bậc hai thay đổi trong khoảng từ 10 đến 30mg/L (tương đương với từ 12 đến 36 mg K 2O/L). Việc xác định lượng phân bón cho mùa vụ cần phải tính toán sao cho đạt được thông sổ này. Độ mặn và sản lượng của mùa vụ Cây trồng có thể chịu đựng được độ mặn trong một khoảng giới hạn nhất định mà không tác động tới sản lượng mùa vụ. Trên đây là giá trị tới hạn về nồng độ muối đối với mỗi loại cây trồng, sản lượng sẽ giảm khi giá trị này tăng lên [FAO, 1985]. Giá trị tới hạn đó được gọi là điểm ngưỡng. Mass và Hoffman (1977) đã đưa ra công thức xác định mức độ giảm sản lượng thu hoạch khi lượng muối tăng: Y = lOO-b.(ECđ-a) (8.3) Trong đó: Y - sản lượng [%]; ECđ - nồng độ muối khoáng của đất bão hòa nước [dS/m]; a - ngưỡng giá trị nồng độ muối [dS/m]; b - phần trăm sản lượng bị giảm trên một đơn vị của hàm lượng muối được tăng [%m/dS]. Phần trăm sản lượng bị giảm trên một đom vị của hàm lượng muối đuợc tăng (b) tỷ lệ với sự giảm sản lượng thu hoạch, được tính theo công thức sau: b - - ‘ 00-___ (8.4) ECđ0% ■ ECđioo% Trong đó: ECđ0% - nồng độ muối trong đẩt bão hòa ở 0% sản lượng [dS/m]; ECd 100% - nồng độ muối trong đất bão hòa ở 100% sản lượng [dS/m]. ECứ 100% tương đương với ngưỡng giá trị nồng độ muối (a). Ví dụ, sản lượng có thể có của cây lúa (ECđ0% = 11 ds/m và a = ECăm% ~ 3 dS/m) phát triển trên cánh đồng được tưới bằng nước thải(ECn = 4 dS/m) sẽ là: Với khoảng từ 15+20% phần đất được lọc, lượng muối trong nước tướiECn ( ) có thể được sử dụng để tính toán độ mặn của đấtECđ ( ) bằng công thức chung: ECđ = ],5 x EC„. ECđ có thể được ước tính bàng 6 dS/m (1,5 X 4 dS/m). Phần trăm sản lượng bị giảm trên một đơn vị của hàm lượng muối được tăng (b) sẽ bằng b = 1 2 2 — = 12,5%. 11-3 Theo cách đó, Y = 100 - 12,5. (6 - 3) = 62,5%. 238
27. Như vậy, sản lượng thu hoạch của cánh đồng trồng lúa sẽ vào khoảng 62,5%. Yêu cầu quan trắc Ba mục đích của việc quan trắc: 1. Phê chuẩn và xác nhận hệ thống tưới đă đáp ứng được những yêu cầu về thiết kế; 2. Quan trắc quá trình hoạt động hoặc xác nhận hệ thống làm việc theo đúng yêu cầu thiết kế; 3. Thẩm tra hoặc chứng minh rằng sản phẩm cuối cùng đạt yêu cầu chất lượng và mục tiêu về sức khỏe. Ba dạng quan trắc này sẽ được tiến hành ở các công đoạn khác nhau. Việc xem xét sẽ được tiến hành ngay từ đầu khi mà hệ thống vừa được lắp đặt xong để hệ thống có thể hoàn thiện đáp ứng những yêu cầu đặt ra. Việc quan trắc quá trình hoạt động của hệ thống sẽ được thể hiện thông qua các biện pháp quan trắc thông thường và phân tích đánh giá các công trình trong hệ thống. Việc xem xét một cách định kỳ trên sản phẩm cuối cùng nhằm hoàn thiện hệ thống đạt được yêu cầu thiết kế. Việc quan írấc được tiến hành với tần suất lớn để nhanh chóng làm sáng tỏ các vấn đề phát sinh trong khi đó các số liệu quan trắc thu được trong thời gian dài và chỉ rõ hiệu suất toàn bộ và phương hướng của hệ thống [WHO, 2006]. Chương trình quan trắc phải được xác định rõ và phải đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu sau: ■ Xác định các thông số quan trắc; ■ Xác định rõ vị trí quan trắc; * Tần suất quan trắc. 8.2.2. Khôi phục nguồn nước ngầm Tầng nước ngầm có vị trí rất quan trọng do đó là nguồn cung cấp nước sạch cho các giếng khoan. Sự phục hồi nguồn nước ngầm với việc tái sử dụng nước hoặc nước thải sau xừ lý có thể dẫn đến: ■ Tránh cho nước mặn xâm nhập vào tầng nước ngầm tại vùng ven biển; ■ Tạo ra quá trình xử lý tăng cường cho việc tái sử dụng; ■ Cung cấp lượng nước phục hồi cho việc tái sử dụng trong tương lai; ■ Gia tăng trữ lượng cho các tầng nước ngầm có hoặc không sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; ■ Kiểm soát và chống lại hiện tượng giảm mực nước ngầm. Xử lý nước bằng các lớp đẩt (SA T) Các lớp đất có thể coi như là công trình xử lý tự nhiên để làm sạch bổ sung nước thải đã xử lý. Trong lưu vực thẩm thấu, nước thải sau xử lý sẽ được lọc qua lớp đất trước khi đi vào nguồn nước ngầm. Tầng đất không bão hòa đóng vai trò như bộ phận lọc tự 239
28. nhiên và có thể loại bỏ tiếp BOD, s s , Nitơ, Phôtpho, vi khuẩn, virút, các nguyên tô vi lượng Và một số chất khác. Hệ thống xử lý SAT về cơ bản bao gồm các lóp đất lọc mà lớp trên cùng là lớp chứa đầy nước thải đã xừ lý. Sau đó, nước thải này sẽ thâm thấu vào trong đất đi qua các tầng không bão hòa, thấm vào nguồn nước ngầm và lưu vực tiếp nhận. Cuối cùng nước được phục hồi từ hệ thống tưới, từ giếng (Hình 8.7). Hệ thống xử lý SAT được diễn ra với sự luân chuyển giữa giai đoạn ẩm và khô, thóng thường chu kỳ của một giai đoạn bao gồm8 giờ làm khô, 16 giờ làm ngập và 2 tuần làm khô 2 tuần làm ngập [FAO, 1992]. Giai đoạn làm khô là rất quan trọng để tránh vít tắc các lớp đất và đảm bảo thời gian thoáng khí dài phục vụ cho quá trình nitrat hóa amonia ở trong đất. Hệ thống xử lý SAT thường được xây dựng tại những vùng đất có khả năng thấm lớn và ít xảy ra sự bay hơi. Các lớp đất không cần có độth ấm quá lớn và phải có khá năng lọc tốt để tạo ra hiệu quả xử lý cần thiết. Nước sau xử lý Nước thải Nước thải Hình 8. 7. Xử lý bằng các tầng đất và thu hồi nước từ giếng khoan Các phương pháp phục hồi lượng nước Việc sử dụng các lưu vực thấm nước là biện pháp chù yếu đê phục hồi lại ngiồn nước ngầm. Có hai phương pháp đưa nước vào tầng bão hòa và tầng không bão tòa nước (xem hình 8 .8 ). Biện pháp sử dụng các lưu vực, hồ thấm nước có giá thành thấp song đòi hói dện tích lớn. Đưa nước trực tiếp xuống các tầng đất chì có thể bổ sung cho một số tầng dứa nước nhưng lại đòi hỏi yêu cầu quá trình tiền xử lý với công nghệ cao. Đưa nước 'ào tầng không bão hòa là một biện pháp bao gồm những lợi thế của việc đưa nước vào và lọc qua các tầng đất [ƯNEP, 1999]. Tuy nhiên, việc đưa nước trực tiếp có giá thành cao hơn các công nghệ đơn giản khác (xem bảng 8.5). 240
29. Giếng khoan thấm nước Hố thấrn nước ÌTTTTTĨĨĨTÍ Tẩng không chứa nước (vùng không bão hòa) Tầng đất chứa nước (vùng bão hòa) Hình 8.8. Các phương pháp thường dùng để bô sung nước ngầm bằng nước thài đã qua xừỉý. Bảng 8.5. Các đặc điểm chính của các phương pháp phục hồi nguồn nước ngầm. Các giếng khoan ờ Các giếng khoan đưa Đ ặc điểm Các lưu vực thấm lọc tầng không bão hòa nước trực tiếp Loại tầng chứa Không hoặc có chứa Không chứa nước Không chứa nước nước nước Các yêu cầu về Công nghệ thấp Loại bò các chắt rắn Công nghệ cao mức độ tiền xử lý Hệ thống phân phối và 25.000- 75.000 500.000- 1.500.000 Tồng chi phí diện tích đất USD /giếng U SD /giếng 1000-20.000 1000- 3000 2000 - 6000 Công suất m 3/ha.ngđ rnVgiếng.ngđ m3/giếng.ngđ Các yêu cầu về Làm sạch và đổi Làm khô và nạo vét Làm khồ và làm sạch báo dư ờng chiều dòng chảy Tuổi thọ cùa công > 100 năm 5 20 năm 25 50 năm trình Các địa tầng có Tầng không chứa nước Tầng không chứa nước khả năng xử lý Tầng chứa nước và tầng chứa nước và tầng chứa nước nước Nguồn: UNEP, 1999 Đối với các lun vực thấm lọc, các thông số cần thiết bao gồm tốc độ thấm, diện tích đất cần thiết và hệ thống vận chuyển nước thải đã qua xử lý vào lưu vực thấm lọc. Để xác định được tốc độ phân phối nước thì cần phải xác định được tốc độ lọc trung binh dựa trên sự hoạt động theo chu kỳ của hệ thống bao gồm cả giai đoạn ngập và giai đoạn làm khô. Tốc độ lọc thông thường nằm trong khoảng từ 15 tới 100 m/năm tùy thuộc vào loại đất, điều kiện khí hậu và chất lượng của nước thải (hàm lượng cặn lơ lửng) và chu kỳ làm sạch của lưu vực thấm nước [FAO, 1992]. 241
30. Ví dụ như đối với dự án bổ cập nguồn nước ngầm bằng nước thải đã qua xử lý với công suất 10.000 m3/ngđ và tốc độ thấm lọc là 50 m/năm đòi hỏi diện tích đất thấm lọc là 7,3 ha. r _ 10.000*365_ „ nnn F = ;-= 73.000 m2 = 7,3 ha 50 Nếu giá đất khoảng 20.000 USD/ha thì tổng giá thành cho diện tích cần thiết này là 150.000 USD. Giá thành này có thể tăng lên nhiều khi tính tới giá thành của hệ thống vận chuyển phân phối nước thải vào. Chính vì thế lưu vực đất thấm lọc nên được bổ trí gần với nguồn cấp nước vào. 8.2.3. Tái sử dụng cho công nghiệp Các cơ sở sản xuất công nghiệp thường sử dụng nước cho việc làm nguội, giặt rửa, vận chuyển cũng như là dung môi và nước có thể tồn tại trong sản phẩm cuối cùng. Hai loại hình tiêu thụ nhiều nước là các nhà máy năng lượng nguyên tử và năng lượng nhiệt do cần một lượng nước lớn cho quá trình làm nguội. Các ngành công nghiệp có liên quan tới chế biến kim loại, công nghiệp hóa chất, các nhà máy tinh chế và các ngành công nghiệp khác có thể thu được lợi nhuận từ việc tái sử dụng nước cho việc làm nguội và cho các công đoạn công nghệ khác nhau. Thêm vào đó là các lợi ích về môi trường đă được đề cập ở các phần trước, việc tái sử dụng nước trong công nghiệp sẽ mang lại những lợi ích sau: ■ Khả năng giảm được chi phí sản xuất từ việc thu hồi nguyên liệu sản xuất trong nước thải và giảm được lượng nước cần sử dụng; ■ Thu hồi được nhiệt năng; ■ Khả năng giảm được chi phí xử lý nước thải và xả nước thải. Việc tái sừ dụng nước trong công nghiệp và phạm vi tái chế từ các công đoạn lau rửa nhà thông thường tới các quá trình công nghệ tiên tiến được trình bày trong bảng 8 .6 . Bảng 8.6. Các loại hình và các ví dụ về tải sử dụng nước trong công nghiệp. Loại hình tái sử dụng nước Các ví dụ về tái sử dụng nước Nước cho tháp làm nguội. Tái sử dụng nước thài sinh hoạt Làm nguội một lần. Áp dụng trong công nghệ. Nước cho tháp làm nguội. Làm nguội một lần và tái sử dụng. Tái chế ngay tại nơi phát sinh và sử Tái sử dụng nước trong giặt là (nước, làm nóng, dụng thay thê cho nước công nghệ và thu hồi chất tẩy). Tái sử dụng nước giặt rửa. Cọ rửa công trình. Các dòng thải không sử dụng trong Làm nóng nước của bể bơi và các thẩm mỹ viện, công nghiệp ủng dụng trong nông nghiệp. % Nguôn: Asano và Levine, 1998 242
31. Nước làm mát Có hai loại hệ thống làm mát bằng nước: 1. Hệ thống làm mát một lần: nước đi qua bộ phận trao đổi nhiệt một lần sau đó quay trở lại nguồn chứa ban đầu. Không có sự bay hơi và do đó không có nước đọng trong hệ thống. 2. Hệ thống có khả năng làm bốc hơi nước, làm mát tuần hoàn: đây là loại hệ thống làm mát phổ biến. Tháp làm mát được sử dụng để hấp thụ nhiệt từ lò phản ứng hạt nhân bàng hơi nước. Nước làm mát tuần hoàn trở lại hệ thống và nước trong hệ thống được bổ sung thêm vào để thay thế lượng nước đã bốc hơi. Khi nước làm mát bị bay hơi thì hàm lượng chất rắn hòa tan liên tục tăng và có thể dẫn đến các vấn đề về ăn mòn. Do đó nước làm mát phài được thường xuyên loại ra khỏi hệ thống để tránh cho hàm lượng các chất rắn hòa tan trong nước tăng quá mức Nước cấp cho nồi hơi Nước thu hồi có thể được sử dụng cho nồi hơi để tạo hơi nước. Chất lượng nước yêu cầu tăng lên cùng vói áp lực của nồi hơi. Nồi hơi tạo áp lực cao đòi hỏi nước có độ tinh khiết cao và cần được xử lý cao hơn ví dụ như là quá trình xử lý thẩm thấu ngược hoặc trao đổi ion. Độ cứng của nước cấp cho nồi hơi phải gần bàng không để tránh lắng đọng, đóng cặn hoặc ăn mòn thiết bị. Yêu cầu nghiêm ngặt về công nghệ xừ lý nước và một lượng nhỏ nước sau xử lý cần phải được tái sử dụng để cọ rửa nồi hơi và lượng nước này không thích hợp cho việc tái sử dụng nước thải. Nước công mgìtệ trong công nghiệp Việc sử đụng nước thu hồi như là một loại nước công nghệ tùy thuộc vào những yêu cầu cụ thể cùa công nghệ và yêu cầu cũng như mục đích của từng loại hình sản xuất. Việc tái sử dụng nước cần đảm bảo không gây ảnh hưởng đối với chất lượng sản phẩm. Các nguy cơ tiềm tàng Các vấn đề nêu trong bàng 8.7 có thể ảnh hưởng tới hiệu suất và chất lượng của sản phẩm nên cần được kiểm soát để việc tái sử dụng nước có thể được bền vững. Bảng 8.7. Tái sử dụng nước trong công nghiệp: Các ván dể liên quan, nguyên nhân và biện pháp xử lý. Các vấn đề Nguyên nhân Biện pháp xừ lý Các hợp chât vô cơ, muôi Đưa vào nước các chất ức chế đỏng Sự đóng cặn cặn, hấp thụ cacbon, trao đổi ion, lọc, kiêm soát tôc độ chiêt Các chât tan và chât răn không tan, mât Đựa vào các chât ức chê ăn mòn, Sự ăn mòn cân bàng pH thẩm thấu ngược Sự phát triên Tồn dư cùa các chất hừu cơ, amonia, Biôxyt, các chât phân tán, lọc của vi sinh vật phôtpho Sự phát triển cùa vi sinh vật, các muối Kiểm soát sự đóng cặn, ãn mòn, sự Sự tác nghẽn phôtphát, các chất tan và chất rắn phát triển của vi sinh vật, lọc hóa không tan chất và phân tán vật lý N g u ồ n : Asano và Levine, 1998. 243
32. 8.3. CÁC VẤN ĐỂ KỸ THUẬT TRONG VIỆC LẬP KÊ HOẠCH TÁI s ử DỤNG NƯỚC Để lập kế hoạch cho hệ thống tái sử dụng nước thì bước đầu cần khảo sát sơ bộ bằng cách xác định các khả năng có thể sử dụng nước tuần hoàn và kết thúc bằng việc đánh giá một cách chi tiết. 8.3.1. Khảo sát sơ bộ Việc kiểm tra khả năng tái sử dụng năng lượng tại mồi công đoạn của dự án cần thực hiện nhằm tránh được những giải pháp không thích hợp. Các vấn đề cần phải được giải quyết trong suốt quá trình khảo sát sơ bộ, bao gồm việc trả lời các câu hỏi sau: ■ Đâu là nguồn nước thải ? ■ Đâu là nơi có khả năng sử dụng nước đã qua xử lý ? ■ Những điều cần xem xét đối với sức khỏe cộng đồng có liên quan tới việc tái sử dụng nước thải và làm thế nào để kiểm soát được chúng ? ■ Khả năng tác động tới môi trường ? ■ Việc tái sử dụng nước thải sẽ được kết hợp với việc sử dụng các nguồn nước cấp khác như thế nào ? ■ Giá thành hiện tại của nước sạch trong khu vực ? ■ Các tiêu chuẩn hiện tại về việc tái sử dụng nước ? ■ Cơ quan phê chuẩn họp lệ và tiến hành những công việc tiếp theo của dự án ? ■ Trách nhiệm giải trình hợp lệ của nhà cung cấp và người sử dụng nước tái chế ? ■ Vốn đầu tư sẵn có cho dự án ? Người sử dụng nước tái chế cần quan tâm tới chất lượng nước thải đã quaxử lý, dộ tin cậy trong quá trình sử dụng. Họ cần phải nhận thức rõ về các tiêu chuẩn tái sử dụig nước thải của quốc gia hoặc của địa phương và các chi phí cho việc xử lý phát sinh :ó thể tác động tới khả năng sử dụng nước thải tái sử dụng. Thông thường chi phí xử lý nước thải chỉ liên quan tới chính quyền địa phương. Người canh tác thường được yìu cầu đầu tư mạng lưới tưới tiêu bắt đầu từ nguồn xả của trạm XLNT cho tới cánh đồig của họ. 8.3.1. Nhận biết Các mục đích chính của giai đoạn nhận biết này là xác định những đối tượng có kiả năng tái sử dụng nước thải và so sánh giữa chi phí khi sử dụng nước sạch và nước thải tái sử dụng. Giá trị và lợi ích của việc sử dụng nước thải đã qua xử lý phụ thuộc vào: ■ Chất lượng nước cần thiết đối với người canh tác; ■ Trữ lượng nước; ■ Các tiêu chuẩn của quốc gia và của địa phương; • Giá thành hiện tại hoặc tương lai của nước. 244
33. Các nghiên cứu toàn diện cần được tiến hành để làm rõ và giải quyết những câu hỏi trên. 8.3.1. Đánh giá Trong quá trình đánh giá cần trả lời các câu hỏi sau: ■ Các yêu cầu cần thiết về chất lượng nước nhàm thỏa mãn cho từng đối tượng sử dụng, khoảng có thể chấp nhận được và giới hạn về chất lượng ? * Những rủi ro có liên quan tới chất lượng nước và làm thế nào đê hạn chê ? ■ Ngoài nước thì các yếu tố nào khác có thể bị nước thải mang đến ? ■ Biện pháp an toàn nào cần được tiến hành để tránh những rủi ro về ô nhiễm ? ■ Một hệ thống chứa nước có cần thiết hay không ? ■ Sử dụng bể chứa hay bơm là cách tốt nhất để đáp ứng được sự thay đổi bất thường về lượng nước cần sử dụng ? ■ Trường hợp cần xử lý bổ sung thì ai sẽ chi trả ? ■ Liệu việc sử dụng nước thải đã qua xử lý có buộc người canh tác phải thay đổi cách tưới thông thường của họ không ? Việc tái sử dụng nước thải có thể cung cấp một số kết quả nông học thú vị thực sự. Các mô hình tái sử dụng nước thải được định hình một cách đúng đắn có thể có tác động tốt tới môi trường và vệ sinh đồng thời làm tăng sản lượng mùa vụ. Tuy nhiên, việc tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp có thể có tác động xấu tới môi trường và sức khỏe cộng đồng. Điều đó lý giải tại sao các hướng dẫn cụ thể và các tiêu chuẩn cần phải được chú ý một cách nghiêm túc. 8.3.1. Các tác động tói môi trưòug Các thuận lợi đối với môi trường Nước thải được sừ dụng hợp lý và đúng cách cho việc tưới ticu trong nông nghiệp có thể cải thiện chất lượng môi trường như sau: • Tránh được việc xả chất thải vào nguồn nước mặt, ngăn chặn được tình trạng làm mất cảnh quan, các điều kiện yếm khí trong bất cứ nguồn nước nào và tránh được tình trạng phú dưỡng của nước hồ và các hồ chứa. ■ Bảo tồn được nguồn nước ngầm trong nhũng khu vực bị khai thác quá mức cho nông nghiệp nhàm tránh sự mất nước và tránh nước mặn xâm nhập vào tầng chứa nước. ■ Có khả năng bảo tồn chất lượng đất và tránh được sự rửa trôi của đất (sự bào mòn). Các bất lợi tiềm tàng đối với môi trường Việc tái sử dụng nước thải trong tưới tiêu cũng có thể có tác động xấu tới môi trường và tới sức khỏe con người, ví dụ như: ■ Việc đưa vào một số các nguyên tố hóa học đôi khi có hàm lượng cao, hệ sinh thái bị thay đổi (chủ yếu là ở trong đất, nước và cây trồng). ■ Gây ô nhiễm và làm lan truyền các vi sinh vật gây bệnh. 245
34. Các tác động tới đất trồng Các tác động tới đất trồng thường rất quan trọng đối với người canh tác bởi vì chúng có thể làm giảm năng suất, giảm độ mầu mỡ cùa đất và giảm sản lượng cây trồng do: ■ Sự nhiễm mặn; ■ Sự kiềm hóa và làm giảm độ thẩm thấu của đất; ■ Sự tích lũy không cần thiết các nguyên tố độc hại; ■ Sự tích tụ của các chất dinh dưỡng. Các tác động tới nước ngầm Trong một số trường họp thì các tác động tới nguồn nước ngầm còn quan trọng han các tác động tới đất trồng do các thành phần trong nước thải có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Để giảm thiểu hoặc giải quyết vấn đề này, cần xem xét các biện pháp [Xanthoulis, 1996]: ■ Sử dụng lượng nước tưới dựa vào lượng nước yêu cầu của cây trồng với khả năng ngậm nước tối thiểu; ■ Thiết lập một chương trình quản lý hệ thống tưới tiêu dựa trên những yêu cầu cùa cây trồng, khả năng trữ nước của đất và số lượng nước thải; ■ Các loại cây trồng lựa chọn có thể hấp thụ các yếu tố độc hại trong nước thải; ■ Trong trường họp nước bị nhiễm mặn, cây trồng được lựa chọn có thể hấp thu muối; ■ Hạn chế lượng nước thải tưới để đưa chính xác lượng nitơ cần thiết vào trong đất và giảm nguy cơ nhiễm nitrat. Neu lượng nitơ vượt quá lượng cần thiết đối với cây trồng thì phải: - Lựa chọn loại cây trồng đòi hỏi lượng nitơ lớn; - Lựa chọn hệ thống tưới để có thể phân phối nước tưới đều; - Trộn lẫn nước thải và nước sạch; - Duy trì hệ thống tưới ở mức có thể chấp nhận được. Các yêu cầu trên được khuyến cáo để thiết lập sự cân bằng nitơ nhằm ngăn chặn việc nguồn nước ngầm bị nhiễm nitrat. Sự cân bàng về nitơ cho phép giữ cho hàm lượng nitrat trong nước dưới 50mg/L hoặc giữ bàng nồng độ nitơ hiện có nếu hàm lượng thực tế này cao hơn 50mg/L. Các tác động tới nước mặt Với hàm lượng Nitơ và Phôtpho cao trong nước thải có thể dẫn tới hiện tượng gây phú dưỡng nguồn nước. Nitơ là yếu tố hạn chế đối với sự phát triển của tảo ở biển, nhưng Nitơ và Phôtpho là các yếu tố hạn chế trong hồ, trong lưu vực nước mặn và trong các đập nước nơi mà nước thải được lưu giữ trước khi tưới. Các tác động tới cây trồng Bên cạnh tác động toàn diện của một số thành phần trong nước thải như nồng độ muối trong nước tưới thì nước thải có thể là yếu tố độc hại tiềm tàng do sự có mặt của 246
35. một số nguyên tố hóa học như Bo và một vài kim loại nặng với hàm lượng cao. Sự chết hoại xuất hiện trên lá của cây trồng nhạy cảm là dấu hiệu của sự nhiễm độc Bo. 8.4. CÁC QUY ĐỊNH VÀ HƯỚNG DẪN v iệ c t á i s ử d ự n g n ư ớ c t h ả i 8.4.1. Các hưóng dẫn về chất lượng vi sinh vật Để đảm bảo sức khỏe cộng đồng, cần giảm thiểu những nguy cơ về mặt vệ sinh bằng a cách thiết lập các hướng dẫn về vi sinh vật và các tiêu chuẩn chuyên ngành cho từng loại hình tái sử dụng. WHO (1989) đã thiết lập các hướng dẫn về chất lượng vi sinh vật đối với nước thải sau xử lý sử dụng cho mục đích tưới tiêu (xem bảng8 .8) trong “Các hướng dẫn về sức khỏe đối với việc sử dụng nước thải trong nông nghiệp và nuôi [rồng thủy sản". Bảng 8.8. Hướng dẫn về chất lượng nước thải sau xử lý sử dụng cho mục đích tưới tiêu N hóm có Giun sống Biện pháp X LN T Điều kiện tái Coli phânb N hỏm nguy cơ trong ruộta nhằm đạt được các yêu sử dụng (số Coli/100 mL) tác động (số trứng/L) cầu về vi sinh học A Tưới cho loại Hệ thống các hồ ổn Công nhân, cây trồng được định được thiết kế để người sử sử dụng không qua < 1 < 1000 đạt được chất lượng dụng, cộng chế biến, khu thể vi sinh hoặc công trình đồng thao, công viênc xử lý tương đương B Tưới cho cây Thời gian lưu nước ngũ cốc, cây công ở hồ ổn định khoảng Không có nghiệp, cây cho Công nhân < 1 từ 8 đến 10 ngày tiêu chuẩn gia súc, đồng cò để loại bỏ trứng giun và cây ăn quảd và Coli phân c Biện pháp tưới tại Tiền xử ly theo yêu chỗ đối với các cây Không thể Không thể cầu về công nghệ tưới K hông trồng nêu trong áp dụng áp dụng nhưng tối thiểu cần m ục B tiến hành lắng sơ cấp a/ Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura và giun móc. b/ Trong suốt giai đoạn tưới. c/ Hướng dẫn nghiêm ngặt hơn (< 200 Coli phân/ 100 mL) sẽ thích hợp cho các bãi cỏ công cộng như bãi cò trong khách sạn mà con người có thể tiếp xúc trực tiếp, d/ Trong trường họp đối với cây ăn quà, việc tưới tiêu cần ngừng trước khi quà được thu hoạch 2 tuần và không được lượm những quà đã rơi xuống đất. Hệ thống tưới bằng vòi phun không được sử dụng. Nguồn: WHO, 1989. Một vài tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn quy định về tái sử dụng nước thải có thể được áp dụng trong khu vực hoặc quốc gia, ví dụ như Bang Caliíornia có quy định là việc tái sử dụng nước thải không thể uống được trong “Mục 22” của Bộ luật hành chính của bang Caliíòmia ra đời năm 1978. Ở những nước mà các tiêu chuẩn hiện hành đặc biệt khắt khe, thì cần thiết phải xử lý nước thải tới bậc hai và bậc ba. 247
36. Các hướng dẫn của WHO khuyến nghị đối với việc tưới tiêu tại các khu vực không hạn chế: ■ Hoàn toàn loại bỏ (hoặc gần như loại bỏ) lượng trứng giun với giá trị trung bình 1 trứng/L; ■ Loại bỏ lượng vi sinh vật gây bệnh với giá trị trung bình nhỏ hon 1000 UFC/100mL. Ở những nước chưa có các hướng dẫn chặt chẽ hơn thì nước thải sau xừ lý phải tuân theo các hướng dẫn của WHO đổi với việc tưới tiêu không hạn chế (Nhóm A) có thể được sử dụng cho bất kỳ loại cây trồng nào mà không cần bổ sung các biện pháp để bảo vệ sức khỏe [WHO,1989]. 8.4.ỉ. Các quy định về hàm lượng các chất trong nước tưới Bảng 8.9 đưa ra các quy định chung về đặc điểm hóa học và vật lý (tổng lượng muối hòa tan, hàm lượng các họp chất chứa natri và các ion độc hại) của nước tưới. Các loại muối Thông thường, nước cấp cho sinh hoạt luôn luôn có chất lượng tốt và thường chứa ít muối. Tuy nhiên, trong quá trình nước cung cấp bị thiếu thì hàm lượng các muối khoáng trong nước có thể tăng và điều đó có thể hạn chế việc sử dụng nước thải sử dụng cho nông nghiệp. Việc sử dụng nước trong sinh hoạt gia đình và đô thị có thể làm tăng lượng muối trong nước thải một lượng không đáng kể chỉ khoảng một vài mg/L. Một số vấn đề có thể xảy ra đối với việc tưới nước thải là do tổng hàm lượng muối trong nước tưới, loại muối khoáng hoặc hàm lượng quá lớn của một hay vài loại nguyên tố hóa học khác trong nước thải [FAO, 1985]. Bảng 8.9. Các quy định về chất lượng nước tưới1 M ứ c độ hạn chế khi sử dụng N hư ng vân đê có thê xảy ra Đ ơ n v ị Y ể u t ớ i K h ô n g M ạ n h v ừ a p h ả i M u ố i (các tác động tới nước tưới)2 E C n ds/m 3 , 0 . ( h o ặ c ) TDS m g / l 2 0 0 0 Sự thẩm thấu (tác động của tỷ lệ nước tưới vào đất. Đánh giá cả ECnv à SARỹ 0 - 3 E C „ = > 0 , 7 0 , 7 - 0 , 2 1 , 2 1 , 2 - 0 , 3 1 , 9 1 , 9 - 0 , 5 2 , 9 2 , 9 + 1 , 3 5 , 0 5 , 0 - 2 , 9 < 2 , 9 248
37. Bảng 8.9 (tiếp theo) M ứ c độ hạn chế khí sử dụng N hữ ng vân đê có thê xảy ra Đ ơ n v ị Y ế u t ớ i K h ô n g M ạ n h v ừ a p h ả i Đ ặc tính độc hại cùa ion riêng biệt (tác động tới cây trồng nhạycàm) N atri (N a)4 Tư ới bề m ặt SAR 9 Tư ới bằng vòi phun m e / 1 3 C l o ( C l ) 4 Tư ới bề m ặt m e / 1 1 0 Tư ới bằng vòi phun m e / 1 3 B o ( B ) mg/1 3 , 0 C ác tác động hỗn hợp (các tác động mà cây trồng dễ bị mắc phài) H ợ p chất nitơ (N 0 3 - N )5 m g / 1 30 Bicacbonat (H C 0 3) m e / 1 8 , 5 p H K h o ảng thông thư ờng 6,5 -ỉ- 8,4 1 Theo tư vấn cùa trường đại học C ộng đồng C aliỉò m ỉa 1974 được trích dẫn bởi FA O , 1985. 2 EC „ là độ dẫn điện, xác định bằng lượng m uối khoáng trong nước, được đo bằng ds/m ở 2 5°c hoặc băng đơn vị m m ho/cm . H ai đơn vị này tương đương nhau. TD S là tông hàm lượng chất hòa tan được đo bằng m g/L. 3 S A R là tỷ lệ hấp phụ natri. S A T đôi khi có thứ nguyên là RN a. T ại giá trị S A R đưa ra thì tỷ lệ thầm thấu tăng khi lượng muối trong nước tãng. Đẻ đánh giá những vấn đề có thề xày ra đối với quá trình thầm thấu bằng S A R khi nó bị thay đổi bời EC . Theo Rhoade& 1977, O slcr và Schroer 1979 được trích dẫn bởi FA O , 1985. 4 Đối với việc t ư ớ i bề mặt, thì hầu hết các cây ỉấy quà và lấy gỗn h ạ y cảm đối vởi natri và clo; với các giá trị về hàm lư ợng đã được nêu trên. H ầu hết các cây trồng m ột năm đều không nhạy cảm với các nguyên tố này. V ớ i hệ thống tưới dạng vòi phun và độ ẩm thấp (dưới 30% ) thì natri và clo có thề được hấp thu thông qua lá của các loại cây trồng nhạy cảm . 5 N O 3 -N là hàm lư ợng nitơ - nitrat được đưa ra dưới dạng nitơ cơ bản (N H 4 -N và chất hữu cơ chứa N cần được tính đến khi nước thải đang được thử nghiệm ). Bảng 8.10. Hàm lượng các nguyên tố vỉ lượng (mg/L) trong nước thải trước và sau xử lý N g u y ê n t ố N ư ớ c thải trước xử lý N ư ớ c thải sau xử lý AI 2 , 3 0 , 4 8 A s 0 , 0 0 0 2 K hông tìm thấy C d 0 , 0 0 1 0 0 , 0 0 0 1 C o 0 , 2 2 0 , 0 7 7 249
38. Bảng 8.9 (tiếp theo) N g u y ê n t ố N ư ớ c thải trước xử lý N ư ớc thài sau xử lý C r 0 , 0 1 2 0 , 0 0 2 5 F e 1 0 , 3 7 2 , 7 0 M n 1 , 4 5 0 , 3 3 N i 0 , 1 3 5 0 , 0 4 4 P b 0 , 0 0 9 0 0 , 0 0 1 Z n 2 , 2 6 0 , 9 6 S e 0 , 0 0 2 5 0 , 0 0 1 B 0 , 1 0 0 , 0 1 C u 1 , 2 8 0 , 2 4 Nguồn: X anthoulis, 1996. Bảng 8.11. Các quy định đối với các thành phẩn vi lượng trong nước thải sau xử lý sử dụng cho mục đích tưới tiêu. H àm lượng trong nước H àm lượng trong nước thải kh i sử dụng trong thời T h à n h p h ầ n thải khi sử dụng lâu dàia gian ngấnb (m g /L) ( m g / L ) N h ô m 5 , 0 2 0 , 0 A r s e n 0 , 1 0 2 , 0 B e r y l l i u m 0 , 1 0 0 , 5 B o 0 , 7 5 2 , 0 C a d m i 0 , 0 1 0 , 0 5 C r o m 0 , 1 1 , 0 C o b a n 0 , 0 5 5 , 0 C u p p e r 0 , 2 5 , 0 F l o 1 , 0 1 5 , 0 S ắ t 5 , 0 2 0 , 0 C h ì 5 , 0 1 0 , 0 L i t h i 2 , 5 2 , 5 M a n g a n 0 , 2 1 0 , 0 M o l y b d e n 0 , 0 1 0 , 0 5 N i c k e n 0 , 2 2 , 0 S e l e n 0 , 0 2 0 , 0 2 V a n a d i 0 , 1 1 , 0 K ẽ m 2 , 0 1 0 , 0 3 N ư ớ c thải đư ợ c tư ới liên tục trên các loại đất. bN ư ớ c thải đư ợc tưới vớ i thờ i gian tối đa là 20 năm trên đất trung tính hoặc đất kiềm . Nguồn: được trích từ H ọc viện xây dựng quốc gia (19 73) 250
39. Các kim loại nặng và các nguyên tố vi lượng Nước thải đô thị đôi khi có thể chứa một số chất hữu cơ độc hại (đặc biệt là các kim loại nặng) thậm chí ngay cả khi không có dòng thải c ô n g nghiệp. Nước thải công nghiệp phải được xử lý thích hợp trước khi đổ vào hệ thống t h o á t nước. Khi việc kiểm soát nước thải công nghiệp không được quan tâm thích đ á n g thì các kim loại nặng và các nguyên tố vi lượng cần được lưu tâm. Trong nước thải được sử dụng làm nước tưới có chứa nhiều bùn cặn được hình thành trong quá trình XLNT. Bảng 8.10 nêu các ví dụ về thành phần của nước thải trước và sau khi xử lý bùn cặn. Khi nước thải có nguồn gốc từ đô thị thì việc xử lý bùn cặn có thể đáp ứng được các quy định đối với chất lượng nước tưới (xem bảng 8.11). 8.5. CÁC VÍ DỤ VỂ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI TRÊN THẾ GIỚI Hệ thống tưới nước thải sau xử lý tại Tunisia [FAO, 1992] Việc sử dụng nước thải cho nông nghiệp đã được thực hiện ở Tunisia khoảng vài chục năm và giờ đây điều đó trở thành một phần không thể thiếu trong chiến lược dự trữ nguồn nước của quốc gia. Năm 1988, chỉ có 26 trạm xử lý nước thải chủ yếu nằm ở vùng duyên hải để ngăn chặn ô nhiễm biển đến năm 1996 đã có tới 54 trạm xử lý nước thải. Trong số đó có 16 trạm xử lý bàng phương pháp sinh học với bùn hoạt tính, 2 trạm xử lý với bể lọc sinh học, 5 hồ ổn định và 3 trạm sử dụng kênh ôxy hóa. Việc sử dụng nước thải sau xừ lý để tưới tiêu được sử dụng theo từng mùa (mùa xuân và mùa hè), nước thải thường được hòa trộn với nước ngầm trước khi tưới cho cây cam quýt và cây ôliu, cây cho gia súc, cây bông, sân gôn, và bãi cỏ. Việc tưới nước thải cho các loại rau hoặc các loại cây trồng sử dụng trực tiếp bị cấm bởi Luật nước quốc gia. Văn phòng phát triển nông nghiệp địa phương quản lý toàn bộ hệ thống phân phối nước tưới và yêu cầu tuân theo bộ luật về nước. Hiện nay, một diện tích khoảng 1.750 ha đất được tưới bằng nước thải đã qua xử lý. N hiều dự án m ới đang được thực hiện hoặc đang chuẩn bị tiến hành để tăng diện tích đất tưới bằng nước thải sau xử lý lên tới 6.700 ha, do đó có khoảng 95% nước thải được sử dụng cho nông nghiệp. Tại khu vực phát triển quan trọng nhất ở Tunisia nơi có tới 60% nước thải của quốc gia được tái sử dụng phục vụ 68% diện tích đất nông nghiệp tại nước này. Kuwait[FAO, 1992] Nước thải không qua xử lý đã được sử dụng để tưới cho những dự án trồng rừng ở những khu vực xa khu dân cư của Kuvvait trong nhiều năm qua. Sau khi có những nghiên cứu của ủ y ban về sức khỏe và khoa học cùng với các chuyên gia tư vấn và tổ chức quốc tế (WHO và FAO), chính phủ Kuwait bắt đầu chương trình xử lý nước thải và sử dụng dòng thải này. Năm 1987, có 4 trạm xử lý nước thải: Trạm xử lý Ardiyah công suất 150.000 m3/ngđ xử lý nước thải bậc hai bắt đầu hoạt động năm 1971; trạm xử lý cho các ngôi làng ở khu vực duyên hải công suất 65.000 m3/ngđ; trạm xử lý Jahra 251
40. công suất 65.000 m3/ngđ đi vào hoạt động năm 1984 và trạm xử lý với hồ ổn định với công suất 10.000 m3/ngđ cũng được xây dựng ở đảo Failaka. Nước thải sau trạm xử lý Ardiyah, trạm xừ lý cho các ngôi làng ở vùng duyên hài và trạm xử lý Jahra sử dụng bùn hoạt tính để xử lý nước thải được nâng cấp trong những năm 80 với xử lý bậc ba cùng với khử trùng, lọc cát nhanh trọng lực và cuối cùng là khử trùng bằng clo. Ban đầu nước thải sau xử lý bậc hai từ trạm xử lý Ardiyah được sử dụng để tưới cho cánh đồng thí nghiệm của Phòng nông nghiệp tại Omariyah. Việc thí nghiệm này được tiến hành trong những năm đầu của thập kỷ 70 để so sánh sản lượng thu hoạch từ việc tưới cây bằng nước sạch, nươc lợ và nước thải sau xử lý. Năm 1975, Liên minh công ty sản xuất nông nghiệp đã thiết lập một cánh đồng với diện tích 850 ha dưới sự cho phép của Chính phủ sử dụng nước thải sau xử lý để tưới cho cây trồng. Các giám đốc của công ty cổ phần này là đại diện cho các tổ chức tư nhân có liên hệ với nông nghiệp Kuwait, đặc biệt là với nơi chế biến các sản phẩm sữa, gia cầm và gia súc. Năm 1975 chỉ một phần diện tích đất được trồng trọt; cây trồng chính là cây cho gia súc (cỏ linh lăng) cho công nghiệp sản xuất và chế biến sữa, sử dụng hệ thống tưới vòi phun dạng quay tròn. Tuy nhiên, các loại cây cà, hành, cây hạt tiêu và các loại cây trồng khác mọc trên khu vực thí nghiệm sử dụng hệ thống tưới dạng phun có thể di chuyển đư7c (bằng tay) cùng với cách tưới ngập và tưới theo rãnh. 8.6. TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SAU x ử LÝ TRONG NUÔI TRỚNG THỦY SẢN 8.6.1. Tổng quan Nuôi trồng thủy sản và các loại nguồn nước Khái niệm về nuôi trồng thủy sản Nuôi trồng thủy sản là công tác nuôi dưỡng, phát triển và nhân giống các loài độig thực vật thủy sinh có giá trị kinh tế. Nuôi trồng thủy sản bao gồm phát triển các lcài thực vật thủy sinh, tảo, chăn nuôi các loài động vật nước, chế biến các sản phẩm thiy sinh và quản lý môi trường nước. Sinh vật thủy sinh Sinh vật thủy sinh là các cơ thể sống trong nước gồm thực vật, động vật và 0 tc. Động vật thủy sinh gồm các loài động vật sống trong nước như cá, tôm, cua, trai, sò /à các động vật lưỡng cư. Các loài thực vật thủy sinh có thể được phân loại tùy theo hìih thức phát triển và chất lượng môi trường nước bao gồm các loại thực vật sống chm trong nước, trôi nổi và nổi trên mặt nước. Tầm quan trọng của nước trong nuôi trồng thủy sản Nước cần thiết cho sự sống của mọi sinh vật tồn tại trên hành tinh. Thành phần nưrc trong các loài thực vật chiếm 6(H80% và chiếm tỷ lệ cao hcm nhiều trong cơ thể các l(ài động vật; ví dụ, thành phần nước chiếm 80+92% trong cơ thể các loài động vật thin 252
41. mềm, cá: 80+85%, chim: 70+75%. Nước còn là dung môi của các phản ứng sinh hóa. Với khả năng hòa tan các vật chất, nước có thể thủy phân và ion hóa nhiều họp chất và chuyển hóa chúng thành các dạng dễ hấp thụ bởi các sinh vật nước. Hơn nữa, nước đóng vai trò quan trọng trong qua trình quang họp. Ngoài ra nước còn là yếu tố thiết yếu đối với các loài thực vật nước do có k h ả n ă n g chuyền quang; hòa tan ôxy, cá c chất d in h dư ỡ ng tạo ra và duy trì môi trường sống và trạng thái sinh lý thích hợp cho các cơ thể sống. Giới hạn nguồn nước đối với nuôi trong thủy sản Việc phát triển nuôi trồng thủy sản địa phương thường được quyết định bởi các điều kiện về nguồn nước tại khu vực. Đôi khi, các sản phẩm thủy sàn địa phương bị giới hạn bởi nguồn nước do thiếu về trữ lượng, sự phân bố không đều theo không gian và thời gian hoặc bị ô nhiễm. Nước thải sau xử lý - nguồn nước khác Nguồn nước thải sau xừ lý Là lượng nước được sừ dụng trong các đô thị và khu công nghiệp và được thài ra môi trường sau khi đã được xử lý. Bảng 8.12 nêu nhu cầu sừ dụng nước ngày càng tăng trên toàn thế giới Bảng 8.12. Nhu cầu sử dụng nước hàng năm trên thế giới (km3). Hình thức sử dụng 1900 1940 1950 1960 1970 1985 2000 Sinh hoạt 20 40 60 80 120 350 . 440 Công nghiệp 30 120 190 310 510 1.100 1.900 Nông nghiệp 350 660 860 1.500 1.900 2.400 3.400 Tổng 400 820 1.110 1.890 2.530 3.850 5.740 Nguồn: Sổ tay tái sử dụng nước thải đô thị (Trung Quốc) biên tập bời Zhaofeng JIN và Jincheng x u , nhà xuất bản Hóa Công nghiệp (tháng một, 2004). Nếu được xử lý đạt tiêu chuẩn, nước thải sau xử lý sẽ là nguồn nước có thể sử dụng cho các mục đích sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và tạo cảnh quan. Các yêu cầu về nước trong nuôi trồng thủy sản Trong nuôi trồng thủy sản, trữ lượng nước, sự chênh lệch giữa lượng nước bổ sung và mất đi cần được duy trì ở mức cân bàng và ổn định về chất lượng nước. Nếu lượng nước bổ sung ít hơn so với lượng mất đi thì nguồn nước bị hao dần, không đảm bảo duy trì môi trường sống cho các sinh vật thủy sinh; làm giảm khả năng trao đổi chất trong nước, thiếu ôxy hòa tan, làm giảm chất lượng nước, kìm hãm sự phát triển của các loài sinh vật thủy sinh. Khi lượng nước bổ sung lớn hơn so với lượng nước mất đi, sẽ xảy ra hiện tượng cuốn trôi ảnh hưởng tới năng suất nuôi trồng thủy sản. Vì vậy, cần duy trì sự cân bàng giữa lượng nước bổ sung và thất thoát (xem hình 8.9). 253
42. N ư ớ c m ặl Nước thái sau xử lý Hình 8.9. Cân bằng nước trong nuôi trồng thủy sản. Tải sử dụng nước thải sau xứ lỷ trong nuôi trồng ihủy sản Các tiêu chuẩn về xử lý nước thải thường khác nhau tùy theo từng địa phương Ở Trung Quốc, các chỉ dẫn chính về xử lý nước thải không nghiêm ngặt như các tiêuc h u ẩ n đối với chất lượng nước sử dụng ứong nuôi trồng thủy sản. Sử dụng các loài thực v ậ t t h ủ y sinh có thể làm sạch nước, đáp ứng được các yêu cầu phục vụ nuôi trồng thủy sản. Nói chung, sử dụng nước thải sau xử lý để nuôi trồng thực vật thủy sinh có thể bại bỏ được các chất ô nhiễm trong nước thải, nuôi trồng được các loại thực vật có giá trị và cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý, có khả năng áp dụng để nuôi cá và các bài động vật thủy sin h có giá trị. 8.6.2. ứng dụng và hiệu quả Tái sử dụng nước thải sau xử lý phục vụ các mục đích sản xuất công nghiệp, ncng nghiệp, tạo cành quan sẽ giúp ngăn ngừa ô nhiễm , hạn chế khai thác tài nguyên nưrc, duy trì chất lượng và trữ lượng của nguồn nước đồng thời tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế. Chất lượng nước thải sau xử lý Trên thế giới, các tiêu chuẩn ban hành về chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thủy sản quy định rất nghiêm ngặt về giới hạn đối với các chất độc hại, kim loại nặng, vi khuẩn, nitơ và phốtpho (Bảng 8.13). Nước thải sau xử lý không đáp ứng các tiêu chuẩn có thể làm giảm hiệu suất môi trồng thủy sản, làm suy thoái môi trường nước, thậm chí phá hủy toàn bộ hệ thốig. Nước được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản cần chứa các sinh vật có ích, đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh, và đảm bảo các yêu cầu chất lượng của các sản phẩm cá. Chỉ thi nước đạt các tiêu chuẩn thích hợp về độ pH, nhiệt độ, nồng độ ôxy hòa tan, nồng độ (ác chất hóa học có hại và vi khuẩn rất thấp mới có thể sử dụng cho mục đích nuôi trồng thủy sản. Đẻ sử dụng cho mục đích nuôi trồng thủy sản, nước cần có các đặc tính sau: 254
43. Bảng 8.13. Tiêu chuẩn chất iượng nước phục vụ nuôi trồng thủy sản (WHO, 2006) C ác chi tiêu vi khuẩn đối vớ i chất thải sử dụng cho m ục đích nuôi trồng thủy sản Trứ ng giun Trứ ng sán (gồm trứng sán m áng) E . c o l i (số khuẩn/ĩọo m L M ô i t r ư ờ n g (số khuẩn/100 m L hoặc (số khuẩn/100 m L hoặc /g /g tồng chất rắna) tổng chất rắn * ) c h â t r ă n ) N gư ời tiêu thụ sản phẩm N ư ớ c h ồ K hông tìm thấy < 1 0 4 < 1 N ư ớ c t h à i K hông tìm thấy < 1 0 5 < 1 P h â n b ù n K hông tìm thấy < 1 0 6 < ỉ s a u x ừ ] ý T h ịt cá và thân Siêu âu trùng lây nhiêm (có hoặc Theo q u y định c ủ a U y c â y ( t h ự c không có/cá hoặc thực vật) ban an toàn thực phẩm Không t ì m t h ấ y phâm) không tìm thấy hoặc không lây và dinh dườnge n h i ễ m N gư ời nuôi trồng thủy sản và cộng đồng lân cận o VI N ư ớ c h ồ Không t ì m t h ấ y f < 1 N ư ớ c t h ả i K h ô n g t ì m thấy f < 1 0 4 < 1 Phân bùn sau K h ô n g tìm thấy ( < 105 < 1 xừ lý C ác tiêu chuẩn quy định nồng độ các chỉ tiêu hóa học trong cá và t h ự c v ậ t T iêu chuân đôi với N guồn trích T iẽu chuẩn đối với C h i t i ê u cá và các sàn phẩm dẫn thực vật mg/kg N guồn trích dẫn c á m g / k g K im loại nặng A s e n NS 0 , 2 Codex(2003) C a d i m i 0 , 0 5 - 1 , 0 E C ( 2 0 0 1 ) 0 , 2 Codex(2003) C h ì 0 , 2 Codex(2003) 0 , 2 Codex(2003) ■I- T h ủ y n g â n o L/1 © Codex(2003) NS C ác hợp chất hữu cơ D i ô x y n h 0 , 0 0 0 0 0 4 E C ( 2 0 0 1 ) NS D D T , D D E 5 , 0 Ư SFD A (1998) NS P C B s 2 . 0 Ư SFD A (1998) NS 3 Phân bùn được tính bàng gam tổng chắt rắn (trọng lượng khô); ÌOOmL nước thài/phân bùn chứa khoảng 1+4 g tồng chất rán. b Số khụẳn cần được phân tích trong suốt vụ tưới. Ví dụ: giá trị thực < 104E. coỉi. trên ỉ00 mL cằn phân tích được tối thiều trong 90% iượng mầu. c Có thể áp đụng được khi có sự phát triển cúa các loại thực vặt nguy hiếm và khi tiếp xúc nhiều với nước thải, phân bùn, nước bị ô nhiễm hoặc đất bị ô nhiễm. d Số khuẳn cần đượcj)hân tích trong suốt vụ tưới. Ví dụ: giá trị thực <1 trứng trên \L cần phân tích được tối thiếu trong 90% lượng mâu. c Úy ban an toàn thực phẩm không ban hành cụ thể quy định về các chi tiêu vi khuẳn trong thịt cá và thực vặt song có đưa ra các chi dan về các phương pháp phân tích được chấp nhận đối với phân tích các chất độc và các ngưởng độc hại cơ bản đối với người sử dụng. f Trứng sán máng có thề phát hiện được. g Tiêu chuấn chung đối với các loài thực vật lá, ngoại trừ cây cảnh. h Bao gồm điôxyn và các hợp chất Clo, các hợp chất thơm và các chất tương tự. NS (no Standard): Không tiêu chuẳn Nguồn: W H O , 2006. Hướng dẫn sử dụng an toàn nước thải, phân bùn và nước xám. Sừ dụng nước thải trong nuôi trồng thủy sản, tập 3, WHO, Geneva, trang 41-43. 255
44. * Độ pH: khả năng phát triển của các sinh vật thủy sinh liên quan chặt chẽ tới độ pH của nước. Trong khoảng giá trị pH thích hợp, các sinh vật sẽ phát triển tốt trong điều kiện pH tăng và sẽ giảm dần sau khi pH đạt tới ngưỡng thích họp. Khoảng pH thích hợp thay đổi tùy theo loài và tuổi của thực vật. Nhìn chung, khoảng giá trị pH thích hợp của nước sừ dụng trong nuôi trồng thủy sản trong khoảng từ 6,5 đến 9,0. Đối với cá, trong khoảng từ 7,2 tới 8,5. pH thấp không thích hợp với sự phát triển của cá, trứng cá. Cá hồi nhạy cảm vói pH hơn so với các loại cá đã trưởng thành. Sự phát triển của cá bị ảnh hưởng trong điều kiện pH 5,5-H),5. pH cao cũng không thích họp với cá, pH 1CH-10,5 có ảnh hưởng xấu tới sự phát triển của cá và cá có thể chết khi pH tăng quá 11. Khoảng giá trị pH thích họp cho sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh là 6,5^-10. Việc điều chỉnh pH bằng hóa chất thường yêu cầu chi phí cao, vì vậy cần quan trắc thường xuyên pH của nước thải sau xừ lý nhàm hạn chế các chi phí ngoài mong muốn khi sừ dụng nưởc thải sau xử lý trong nuôi trồng thủy sản. ■ Nhiệt độ: có ảnh hưởng trực tiếp tới các quá trình trao đổi chất và kiểm soát sự sinh trưởng, phát triển, phân bố và số lượng các sinh vật thủy sinh. Nhiệt độ còn ảnh hưởng tới sự phong phú của các nguồn dinh dưỡng và các yếu tố vật lý và hóa học của nguồn nước, vì vậy ảnh hường gián tiếp đến khả năng sống và tồn tại của các vi sinh vật thủy sinh. Khả năng sống và hoạt động của các sinh vật có liên quan mật thiết tới nhiệt độ. Sự thay đổi nhiệt độ nước ảnh hưởng tới các quá trình trao đổi chất và quá trình phân hủy các chất hữu cơ của các động vật thủy sinh vì vậy ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của cá. Các yêu cầu về nhiệt độ thường thay đổi theo loài; ví dụ, một số loài cá bắt đầu tăng trọng trong điều kiện nhiệt độ trên 10°c, đạt phần lớn trọng lượng trên 15°c và tăng trọng lượng nhanh nhất trong khoảng 20-K30°C. Tuy nhiên, đối với cá hồi đốm đen lại không thích hợp trong điều kiện 15°c. Các loài thực vật chỉ có thể phát triển và nảy nở trong đúng điều kiện nhiệt độ thích họrp. ■ Ôxy hòa tan là yểu tố quan trọng nhất biểu thị chất lư ợng nước. H ầu hết các sinh vật thủy sinh, ngoại trừ một sổ loài kỵ khí, đều phụ thuộc vào ôxy hòa tan. Có hai nguồn cấp ôxy trong nước: xâm nhập từ không khí và quá trình quang hợp của các thực vật thủy sinh và tảo. Ngoài động vật và thực vật thủy sinh, các chất lơ lửr.g, chất hữu cơ hòa tan, và bùn đáy cũng tiêu thụ ôxy. Vì vậy lượng ôxy hòa tan trong nước thải sau xử lý có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của các sản phẩm cá. Khả năng hòa tan ôxy trong nước sạch tính theo lý thuyết là 8,32 mg/L; hầu hết cic loài cá đều yêu cầu 5-^12 mg/L ôxy hòa tan. Vì vậy khả năng làm thoáng đặc biệt cùa lệ thực vật thủy sinh là nguồn cấp ôxy quan trọng. ■ Các thành phần hóa học: c á c chất lơ lử ng, dầu, sulphat, xianua, phênôn, kim lcại nặng, và các chất bền vững gây ảnh hường tới hệ sinh lý, làm ngưng trệ khả năig hô hấp và có thể tiêu diệt cá. Một số các chất này gây tổn hại tới vòng tuần hom máu và tiêu diệt các sinh vật thủy sinh. Các thành phần hóa học cần được quản lý chặt chẽ theo các tiêu chuẩn được nêu trong bảng 8.13. 256
45. Lượng nước thải sau xử lý Không nên chi sử dụng nước thải sau xử lý trong nuôi trồng thủy sản. cần pha nước hồ với lư ợng lớn hơn so với lượng nước bổ sung là nước thải sau xử lý nhằm đảm bảo tốt chất lượng nguồn nước cho nhu cầu nuôi trồng thủy sản. Trong trường hợp chỉ có nguồn nư ớc thải sau xử lý và trữ lư ợng nước chỉ được tính toán trên cơ sở lư ợng nước sau xử lý thì hệ thống nuôi trồng thủy sản cần được bổ sung thêm nước sạch. Điều kiện tự nhiên tại khu vực Đ e đàm bảo khả năng áp dụng nước thải sau xử lý trong nuôi trồng thủy sản, các yếu tố môi trường tự nhiên như lượng mưa hàng năm, lượng bốc hơi, nhiệt độ, địa hình, chất lư ợng đất và nước ngầm tại khu vự c cần đư ợc quan tâm khảo sát cấn thận. Lượng mưa: Tại các khu vực có lượng m ưa hàng năm lớn, m ưa có thể cung cấp nước cho nuôi trồng thủy sản và làm giảm nồng độ của một số chất ô nhiễm. Tại các khu vực có lư ợng m ưa ít, trong trường họp nguồn nước có khả năng tự làm sạch sinh học thấp, các chất ô nhiễm có thể lun đọng và chất lượng nước sẽ suy giảm nhanh chóng. Lượng bốc hoi: K h i lượng bốc hơi lớn hon lượng m ưa, nồng độ các chất ô nhiễm và các chất dinh dư ỡng sẽ tăng nếu hệ thống không được bổ sung thêm nước và sẽ gây hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước làm suy giảm chất lượng nước. Khi lượng bốc hơi ít hơn so với lượng mưa, cần tiến hành quan trắc chất lượng nước thường xuyên và cần bố sung thêm nước sạch tự nhiên nhằm điều chỉnh về lượng và chất lượng của nước. Nhiệt độ không khí: ảnh hư ởng trực tiếp và gián tiếp tới khả năng sinh trư ởng của các sinh vật thủy sinh và các vi sinh vật trong nước. Nhiệt độ cao làm bốc hơi nước, giảm nồng độ ôxy hòa tan và làm thay đồi các độ hoạt tính sinh học cùa các chất hòa tan. Đất: là vật liệu cơ bản để xây dụng các hồ nuôi cá. C ác điều kiện về thổ như ỡng bao gồm diện tích đất sử dụng, cấu trúc tự nhiên của đất. M ột trong nhữ ng yếu tố liên quan chính là khà năng không thấm nước của đât tại khu vực xây dựng hô. Đât sét có tính kêt dính cao, chống thấm tốt, dãn nở tốt; ngược lại, đất cát có khả năng kết dính kém, thấm tốt, dãn nở kém. Các yếu tố như cao trình của hồ, cửa xả nước thải cũng ảnh hưởng tới chi phí vận chuyển nước và nhu cầu điện năng. Nước ngầm: các khu vực có m ực nước ngầm cao thường dễ bị ô nhiễm hơn so với các khu vực có mực nước ngầm thấp, hồ nên được xây dựng tại các khu vực có mực nước ngầm thấp nhằm giảm thiếu nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Neu mực nước ngầm cao cần thực hiện các biện pháp chống thấm nhằm hạn chế khả năng gây ô nhiễm nước ngầm. Sinh vật thủy sinh Việc lựa chọn hệ sinh vật thủy sinh có liên quan tới một số vấn đề như môi trường thích ứng, năng suất, an toàn môi trường v.v Khả năng thích ứng với môi trường của các loài sinh vật thủy sinh: phụ thuộc ba yếu tố: 257