Trong môi trường tự nhiên, các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra khi đất, nước, sinh vật và không khí tác động qua lại với nhau. Dựa vào các quá trình này người ta đã ứng dụng Các phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên đây là phương pháp xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ, các loại sinh vật gây bệnh cao mà không cần sử dụng các biện pháp xử lý bậc ba khác như Clo hóa, Ozon hóa, UV,... Từ đó giảm lượng chât sô nhiễm thứ cấp xả ra môi trường.

Cánh đồng lọc 

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống. Quá trình xử lý xảy ra một cách tự nhiên khi cho dòng thải thấm lọc qua lớp đất. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc đồng thời có thể đạt được ba mục tiêu:

- Xử lý nước thải 

- Tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để sản xuất;

- Nạp lại nước cho các túi nước dưới đất.

So với các hệ thống nhân tạo thì việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần ít năng lượng hơn. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần năng lượng để vận chuyển và tưới nước thải lên đất, trong khi xử lý nước thải bằng các biện pháp nhân tạo cần năng lượng để vận chuyển, khuấy trronj, sục khí, bơm hoàn lưu nước thải và bùn....Do ít sử dụng các thiết bị cơ khí, việc vận hành và bảo quản hệ thống xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc dễ dàng và ít tốn kém hơn.

Tuy nhiên, việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cũng có những hạn chế như cần một diện tích đất lớn, phụ thuộc vào cấu trúc đất và điều kiện khí hậu. Tùy theo tốc độ di chuyển, đường đi của nước thải trong hệ thống cánh đồng lọc được chia làm 3 loại:

Cánh đồng lọc chậm

Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật ở lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần. Đây là phương pháp chiếm ưu thế nhất được sử dụng hiện nay, vừa để xử lý dòng nước thải sau các công trình xử lý, vừa cung cấp nước cho sự tăng trưởng của thực vật.

Chất lượng nước sau xử lý được tham khảo như: BOD < 2mg/l, SS < 1mg/l, Tổng N < 10mg/l và Tổng P < 1mg/l.

Cánh đồng chảy tràn

Cánh đồng chảy tràn là quá trình xử lý sinh học bằng cách cho dòng thải chạy dọc theo các sườn dốc, dòng nước sẽ lần lượt thấm ướt các đối tượng mà nó chảy qua, ở chân dốc sẽ có một rãnh thu nước. Dòng nước thu được có thể tái sử dụng theo chu trình như ban đầu. Đây có thể coi là phương pháp xử lý nước thứ cấp với hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nito khoảng 70 -90%, photpho khoảng 50 - 60%. Chất lượng dòng nước sau xử lý như sau: BOD ~ 10 mg/l, SS ~ 10 mg/l, Tổng N < 10 mg/l và Tổng P < 6 mg/l.

Mục tiêu:

- Xử lý nước thải đến mức của các quá trình xử lý cấp II, cấp III;

- Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh.

Cánh đồng lọc nhanh

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với lưu lượng nạp lớn. Chất lượng dòng nước sau xử lý như sau: BOD < 5mg/l, SS < 2mg/l, Tổng N > 10mg/l và Tổng P < 1mg/l.

Các điều kiện địa lý nhiuw độ thấm lọc của đất, mực thủy cấp rất quan trọng đối với việc ứng dụng phương pháp này. Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các ống thu nước đặt ngầm trong đất hoặc các giếng khoan.

Mục tiêu:

- Nạp lại nước cho nước dưới đất hoặc nước mặt;

- Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trữ nước lại sử dụng cho các vụ mùa.

Hiệu suất xử lý SS, BOD, Coliform trong phân của hệ thống gần như triệt để, hiệu suất khử nito khoảng 50%, photpho khoảng 70 - 95%. Các điểm cần lưu ý là lưu lượng nước thải nạp vào 10 - 250 cm/tuần. Thời gian nạp kéo dài 0,5 - 3 ngày sau đó cho đất nghỉ 1 - 5 ngày. Độ sâu của mực nước dưới đất từ 2 - 3 m. Độ dốc thường nhỏ hơn 5%.

Bãi lọc ngập nước 

Bãi lọc ngập nước là hệ sinh thái ngậm nước với mực nước nông hoặc xấp xỉ bề mặt đất và được trồng các loại thực vật. Trong các phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thực vật sử dụng năng lượng mặt trời để hấp phụ cacbon từ khí quyển và chuyển hóa thành nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống và phát triển của các vi sinh, vi khuẩn dị dưỡng, nấm,...

Bãi lọc ngập nước có khả năng phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ trong các loại nước thải như: công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, và nước mưa. Ngoài ra bãi lọc còn tạo cảnh quan bởi tính đa dạng sinh học của nó. 

Bãi lọc được chia thành 2 loại theo dòng chảy 

• Hệ thống bãi lọc dòng chảy bề mặt;
• Hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm.

Cơ chế xử lý chính đối với các thành phần nito trong bãi lọc là các quá trình nitrate hóa và khử nitrate. Tại các vùng hiếu khí, các vi khuẩn nitrate hóa oxy hóa amoni thành nitrate, tại các vùng thiếu khí các vi khuẩn khử nitrate chuyển hóa nitrate thành khí nito (N₂). Oxy cần thiết cho quá trình nitrate hóa được cung cấp từ không khí và từ hệ rễ của thực vật. Ngoài ra, sự phân hủy các chất ô nhiễm cũng được thực hiện bởi các quá trình khác. 

Quá trình khử Photpho xảy ra chủ yếu bởi các phản ứng hấp phụ và kết tủa cùng các nguyên tố khoáng chất như Al, Fe, Ca, và mùn sét. 

Các virus, mầm bệnh được khử trong bãi lọc bằng các quá trình lắng, lọc và tiêu hủy tự nhiên trong môi trường không thuận lợi. 

Một phần nhỏ các nguyên tố kim loại cũng được hấp thụ và kết hợp cùng các khoáng chất hữu cơ và được tích tụ trong bãi lọc dưới dạng trầm tích. 

Lợi ích khác của bãi lọc gồm có:

• Sự phát triển của hệ sinh vật và chuỗi dinh dưỡng;
• Môi trường sống của các loài chim và động vật hoang dã: tăng cường đa dạng sinh học trong hệ thống;
• Lợi ích đối với con người: tạo cảnh quan sinh thái và giải trí: câu cá, gieo trồng các loại cây ăn quả,…

Hồ sinh học

Cơ chế và nguyên tắc xử lý nước thải của hồ sinh học

Hồ sinh học (Waste Stabilization Ponds) là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ ổn định nước thải. 

Hồ sinh học có thể dùng để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau: nước thải công nghiệp hay sinh hoạt phức tạp, trong những điều kiện thời tiết khác nhau. 

Hồ sinh học dùng để xử lý những nguồn thải thứ cấp với cơ chế phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách tự nhiên. Vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý chất thải. Các hồ sinh học có thể là hồ đơn hoặc thường kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác.

Các hoạt động diễn ra trong hồ sinh học là kết quả của sự cộng sinh phức tạp giữa nấm và tảo, chúng sử dụng oxy từ rêu tảo trong hóa trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ và rong tảo trong hồ.

Đồng thời rong tảo lại tiêu thụ CO₂, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ của vi sinh vật.

Những ưu điểm của hồ sinh học

Dễ xây dựng: Đào đất là công việc chủ yếu (các hoạt động xây dựng khác rất hạn chế). Sau khi đào, các công việc xây dựng hồ tiếp theo là hoàn thiện hố đào, xây dựng cống dẫn nước thải vào và ra khỏi hồ, kè bờ bảo vệ hồ và lót chống thấm. Ngoài ra cũng có thể tận dụng các ao hồ tự nhiên phù hợp để làm hồ sinh học.

Chi phí thấp: Do cấu tạo đơn giản, hồ ổn định nước thải là loại công trình có chi phí thấp nhất so với các công trình xử lý nước thải khác. Hồ không cần có các thiết bị cơ điện đắt tiền và không sử dụng nhiều điện năng. Không yêu cầu nhân lực có trình độ cao trong vận hành và duy tu hồ. Giá đất và yêu cầu sử dụng đất có thể là yếu tố trở ngại chính đối với kỹ thuật hồ sinh học.

Tính đệm: Hồ sinh học ổn định nước thải có thể chịu được hàm lượng kim loại nặng cao (đến khoảng 30mg/l). Hồ còn có thể tự điều tiết được các hiện tượng sốc hữu cơ hoặc tải thủy lực không ổn định của dòng nước thải đầu vào (Mara & Pearson, 1986).

Hiệu quả cao: Các hệ thống hồ được thiết kế đúng có thể đạt hiệu suất xử lý theo BOD trên 90%, theo nito từ 70 – 90% và theo photpho là 30 – 50%.

Đặc biệt, hồ sinh học ổn định nước thải có khả năng xử lý các loại sinh vật gây bệnh cao mà không cần sử dụng các biện pháp xử lý bậc ba khác như Clo hóa, Ozon hóa, UV,… Thực tế các hồ sinh học thiết kế đúng có thể diệt được 10⁵ số vi khuẩn gây bệnh và có thể đáp ứng được các quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO).

Hy vọng qua bài viết này, các bạn đã hiểu rõ hơn các phương pháp Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên hiệu quả và thân thiện môi trường. 

Để biết thêm thông tin và được tư vấn cụ thể hãy liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0936.199.477.