Chuyên đề Xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên

Chuyên đề xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên Các sinh viên thực hiện: Đinh Thu Hằng Nguyễn Thi Ngọc Ánh Nguyễn Trung Hà Tạ Quang Tuyên Hưng Lớp :CNMT-K51 Mục lục I.Mở đầu II.Các công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 1.Ao hồ sinh học(Đinh Thu Hằng) - Ao hồ hiếu khí - Ao hồ kị khí - Ao hồ tùy tiện - Ao hồ ổn định xử lý bậc III 2.Xử lý nước thải bằng thủy sinh vật (Nguyễn Thị Ngọc Ánh) 3.Bãi lọc trồng cây (Tạ Quang Tuyên Hưng) 4.Cánh đồng tưới (Nguyễn Trung Hà) III.Kết luận Tài liệu tham khảo I.Mở đầu Phát triển công nghiệp đang là mũi nhọn ưu tiên của nước ta hiện nay. Cũng chính vì thế mà vấn đề ô nhiễm môi trường đôi khi bị xem nhẹ. Nghiêm trọng nhất phải kể đến là sự ô nhiễm các thủy vực do việc đổ trực tiếp nước thải chưa qua xử lý. Nguyên nhân một phần là do chi phí cho các công trình xử lý quá tốn kém. Do đó, các công trình xử lý với mức đầu tư thấp sẽ rất khả thi trong việc ứng dụng. Thực tế xảy ra ở các khu vực nông thôn.Khi mà nhận thức của người dân chưa cao và kinh phí cho việc cải thiện môi trường hầu như không có. Một giải pháp cho vấn đề này là tận dụng chính những lợi thế có sẵn ở địa phương để xử lý. Xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên có lẽ được xem là phương pháp thích hợp nhất trong điều kiện hiện nay của nước ta. Các điều kiện của nước thải đưa vào xử lý sinh học Các loại nước thải : nước thải sinh hoạt, nước thải một số ngành công nghiệp ( thực phẩm, chế biến thủy sản –nông sản, các lò mổ, khu chăn nuôi,…có thể cả công nghiệp giấy ) có những đặc điểm :giàu chất hữu cơ hòa tan như hydratcacbon, protein và các sản phẩm phân hủy, các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, Photpho , các dạng chất béo …và một số thành phần vô cơ như H2S, sulfit, amoniac, …có thể đưa vào xử lý sinh học Cơ chế của quá trình xử lý là dựa trên sự phân hủy chất bẩn của các vi sinh vật có sẵn trong các thủy vực.Do đó việc tạo môi trường thuận lợi cho các VSV phát triển là điều kiện quan trọng nhất. Vì vậy ngoài yếu tố về nguồn thức ăn thì nước thải phải đảm bảo một số chỉ tiêu : không có các độc tố gây chết hay ức chế hoạt động của VSV, một số nguyên tố vi lượng cần thiết phải ở trong giới hạn cho phép : Fe, Zn, Cu …còn những kim loại nặng như : Cd, As, Hg …thì tuyệt đối không có. Những quá trình tự nhiên xảy ra ở sông, suối, ao, hồ có những điều kiện thuận lợi như quá trình pha loãng, mặt bằng có sẵn, diện tích mặt thoáng lớn thuận lợi cho sự khuếch tán Oxi vào nước cần thiết cho các VSV hiếu khí. Bên cạnh đó thì hạn chế là môi trường tự nhiên gồm hỗn tạp nhiều chủng VSV với số lượng và chất lượng không đồng đều do không được qua tuyển chọn nên hoạt lực không cao do đó thời gian xử lý rất dài và tải trọng cơ chất không được cao quá tránh việc các VSV bị quá tải. Ngoài ra ,vì là điều kiện tự nhiên nên việc kiểm soát các quá trình và các thông số sẽ không dễ dàng như các công trình nhân tạo. 1.Ao hồ sinh học (hay còn gọi là ao hồ ổn định nước thải : Waste Water Stabilization ponds and lagoons ) Đây là một phương pháp đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xa xưa. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản mà hiệu quả cũng khá cao. Tóm tắt quy trình : Nước thải à tiền xử lý ( loại rác , cát sỏi,…) àao hồ ổn định ànước sau xử lý Cơ sở của phương pháp này là dựa trên khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là các VSV và các thủy sinh khác. Các chất bẩn được phân hủy thành các khí và nước.Theo độ sâu của ao hồ thì lượng oxi đi vào trong nước giảm và DO sấp xỉ 0 ở vùng đáy.Do đó trong ao hồ gồm cả 3 quá trình là hiếu khí , tùy tiện và yếm khí. Ưu điểm của phương pháp . Đây là phương pháp rẻ nhất, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành không đòi hỏi cung cấp năng lượng ( sử dụng năng lượng mặt trời ) . Có khả năng giảm số lượng các vi sinh vật gây bệnh nhiễm trong nước thải . Hệ VSV có thể chịu được nồng độ kim loại nặng tương đối cao ( >30mg/l ) Nhượcf điểm của phương pháp . Thời gian xử lý khá dài ngày . Đòi hỏi mặt bằng rộng . Trong quá trình xử lý phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên : thời tiết, khí hậu,… Vào mùa đông nhiệt độ xuống thấp làm thời gian và hiệu quả xử lý kéo dài. Hoặc mưa lụt sẽ làm tràn ao hồ gây ô nhiễm các đối tượng khác. . Công trình gồm cả quá trình yếm khí tạo ra các khí gây mùi khó chịu cho khu vực xung quanh + Ao hồ hiếu khí Ao có độ sâu nhỏ 0,3-0,5m và quá trình oxy hóa xảy ra chủ yếu nhờ các VSV hiếu khí.Quá trình cung cấp oxy có thể làm thoáng tự nhiên hoặc nhân tạo. . Hồ hiếu khí tự nhiên : oxy từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước mặt cùng với lượng ánh sáng mặt trời dồi dào nên tảo phát triển mạnh , hô hấp nhả ra oxy làm chỉ tiêu DO cao thuận lợi cho các VSV hiếu khí hoạt động. Để đảm bảo DO đồng đều trong toàn bộ thể tích khối nước thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, thường là 30-40cm. Do chiều sâu nhỏ nên diện tích mặt thoáng hồ càng lớn càng tốt. Tải trọng của hồ khoảng 250-300 kg BOD5/ha.ngày. Thời gian lưu nước từ 3-12 ngày tương đối dài nên hiệu quả làm sạch có thể tới 80-90% BOD, mầu nước chuyển dần sang màu xanh của tảo. . Hồ sục khí nhân tạo :nguồn oxy do các thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén. Nhờ thế mức độ hiếu khí sẽ mạnh hơn đều hơn và độ sâu hồ lớn hơn 2-4,5m. Tải trọng của hồ khoảng 400kg BOD5/ha.ngày. Thời gian lưu nước từ 1-3 ngày có khi dài hơn. Quá trình xử lý nước thải trong hồ hiếu khí nhân tạo về cơ bản giống quá trình trong aeroten chỉ khác ở 2 điểm: .Không dùng bùn hoạt tính hồi lưu từ lắng 2. Vì vậy nồng độ bùn trong hồ rất nhỏ. Có thể coi phản ứng xảy ra là phản ứng bậc 1 trong điều kiện khuấy trộn hoàn chỉnh. . Tuổi của bùn Өc tính bằng thời gian lưu nước trong hồ t =V/Q. Thời gian lưu gần đúng dựa trên áp dụng môđen của Monod cho hồ khuấy trộn hoàn toàn Khả năng khử BOD5 tính theo công thức : S/S0 =1/(1+ KT×t) Trong đó: S0 và S là BOD5 trước và sau khi xử lý ( mg/l ) t : thời gian lưu nước ( ngày ) KT : phụ thuộc vào nhiệt độ T°C : KT = K20×ӨT˗20 Với T>10°C thì KT = K20× 1,07T-20 Ө là hằng số , với hồ tự nhiên Ө =1,035-1,0784, với hồ hiếu khí nhân tạo Ө=1,045 K20 : hằng số xử lý BOD5 theo phản ứng bậc 1 ở 20°C (ngày-1 ) K20 dao động từ 0,3-0,5 phụ thuộc vào chất lượng nước thải, cường độ khuấy trộn và nhiệt độ nước . Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong hồ do quá trình khử BOD tính theo công thức : X = Y× ( S0˗S)/(1 + Kd×t) (mg/l) Kd : hệ số phân hủy nội bào (ngày-1) Y : hệ số tạo bùn max tính theo bùn tạo ra khi khử 1mg BOD5 (mg/mg) . Chất lượng nước sau xử lý BOD5 giảm, cặn lắng gồm chất rắn lơ lửng (SS) với lượng bùn X (mg/l) tạo thành và có thể thêm sinh khối tảo . Lượng oxy trong xử lý nước thải Lượng oxy cần thiết gồm phần để khử BOD , oxy hóa NH4+ thành NO3- được tính theo công thức: OC0= Q×(S0 ˗ S)/1000×f -1,42×Px + 4,57× Q×(N0 –N)/1000 (kgO2/ngày) Trong đó: OC0: lượng oxy cần thiết ở đktc của phản ứng là 20°C Q: lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày) S0, S : BOD5 đầu vào , đầu ra (g/m3) f :hệ số chuyển đổi BOD5 ra COD hay BOD20, thường f = 0,45-0,68 Px : phần sinh khối ra ngoài xả theo bùn dư =Yb×Q×(S0-S)×1000 (kg/ngày) 1,42 : hệ số chuyển đổi từ sinh khối ra COD N0,,N: tổng nitơ đầu vào, đầu ra (g/m3) 4,57 : hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3- Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế: OCt = OC0×( Cs20/(β×Csh-Cd))/(1,024T-20×α) Trong đó β: hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối. Đối với nước thải thường lấy β=1 Csh: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở T°C (mg/l) Cs20: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 20°C (mg/l) Cd: nồng độ oxy cần duy trì trong ao hồ (mg/l) Khi xử lý nước thải Cd =1,5-2 mg/l α: hệ số điều chỉnh lượng oxy tổn hao do các phần tử có trong nước thải, như các chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng ,hình dạng và kích thước bể… Trong thực tế , xây ngăn hồ sục khí với trang bị bộ sục khí hợp lý sẽ cho hiệu quả xử lý cao. Ngược lại, sự phân tán bong kết của bùn hoạt tính( độ tuổi bùn hoạt tính nhỏ mức độ ổn định bị hạn chế) cũng như sự phát triển của tảo làm cản trở sự phân tán các chất lơ lửng.Do vậy, khi xử lý nước thải đô thị, nồng độ các chất huyền phù dao động trong khoảng 20-50mg/l. Sau hồ sục khí nên xây dựng 1 bể lắng(lắng 2) sẽ giảm được chỉ số này.Thời gian lưu nước ở hồ sục khí là 10 ngày, trong điều kiện khí hậu ôn hòa giảm BOD được 80-90% nếu ở nhiệt độ cao hơn sẽ rút ngắn được thời gian. Hiệu quả khử vi khuẩn phụ thuộc thời gian lưu nước trong hồ.Vệ mặt này, hồ có sục khí không hiệu quả bằng các ao hồ tự nhiên. Chính vì thế, các ao hồ tự nhiên còn có tên là các ao hồ ổn định. Bể lắng 2 có thể làm bằng đất , sâu 1-2m, nền đất nên hoặc đáy lát đá hoặc tấm betong. Không nên để lưu nước trong bể lắng quá 2 ngày để tránh rong tảo phát triển +Ao hồ kị khí Là loại ao sâu, ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các VSV kị khí sống không cần oxy không khí.Chúng sử dụng ở các hợp chất như nitrat, sulfat…để oxy hóa các chất hữu cơ , các loại rượu và khí CH4,H2S, CO2… và nước. Ao hồ kị khí thường dung để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy.Loại ao hồ này có thể tiếp nhận loại nước thải (kể cả nước thải công nghiệp ) có độ nhiễm bẩn lớn, tải trọng BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo.Nước thải lưu ở hồ kị khí sinh ra mùi hôi thối khó chịu. Vì vậy không nên bố trí các hồ này gần khu dân cư và xí nghiệp chế biến thực phẩm. Để duy trì điều kiện kị khí và gữi ấm nước trong hồ trong những ngày đông giá lạnh, chiều sâu hồ là khá lớn (từ 2-6m, thường lấy ở khoảng 2.5-3.5m) Khi xây dựng hồ kị khí thường tính toán theo kinh nghiệm: chiều sâu như trên đã đề cập, diện tích mặt thoáng không cần lớn. Thời gian lưu nước có thể dài, nhưng cần tính toán sao cho mùa hè chỉ cần lưu nước từ 1.5 đến 2 ngày, mùa đông là 5 ngày. BOD trong hồ này vào mùa hè có thể khử tới 65-80%, mùa đông có thể khử tới 45-65%. Cấu tạo của hồ nên có 2 ngăn, 1 ngăn làm việc và 1 ngăn dự phòng khi vét bìn cặn. Cửa dẫn nước vào ao hồ nên đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng đều trong hồ. Cửa xả nước ra khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt, có tấm ngăn bùn không cho ra cùng với nước. ở thành phố có vùng ngoại ô rộng và nhiều đầ phá trũng có thể cải tạo thành các đầm hồ kị khí để xử lý nước thải. Trên thế giới đã có thành phố xử lý nước thải trong hồ có bề mặt tới 5km2 Các hồ kị khí có thể xây dựng nhiều bậc. Chiều sâu của bậc sau lớn hơn bậc trước. hồ 1 bậc thường có diện tích 0,5-7ha, nhiều bậc diện tích mỗi bậc 2,25ha +) Ao hồ tùy tiện Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế, đó là kết hợp của 2 quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan trong nước và phân hủy kị khí (sản phẩm chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy. Đặc điểm của ao hồ tùy tiện xét theo chiều sâu có 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí( VSV hếu khí hoạt động) vùng giữa là vùng kị khí tùy tiện(VSV tùy tiện hoạt động), vùng đáy sâu là vùng kị khí( vi khuẩn lên men Metan hoạt động) Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sang mặt trời. nồng độ oxy hòa tan ban ngày nhiều hơn ban đêm. Vùng hiếu khí chủ yếu ở lớp nước mặt có độ sâu 1m. vùng kị khí ở đáy hồ. Các chất hữu cơ bị phân hủy kị khí sinh ra các khí CH4,H2S,H2,N2,CO2…chủ yếu là CH4. Quá trình này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.Ở nhiệt độ cao quá trình lên men xảy ra nhanh hơn. Phân hủy kị khí sinh ra các khí có mùi hôi và có thể gây cháy nổ hoặc gây ô nhiễm bầu khí quyển ,có thể gây chết người nếu ngửi phải hỗn hợp thoát ra từ bể kị khí với nồng độ cao. Trong hồ thường hình thành 2 tầng phân cách nhiệt :tầng nước phía trên có nhiệt độ cao hơn tầng dưới. Tầng trên có tảo phát triển , tiêu thụ CO2 làm pH nước mang tính kiềm có khi lên tới 9,8. Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi chết và tự phân làm cho nước thiếu oxy hòa tan, ảnh hưởng đến VSV hiếu khí, còn các VSV kị khí tùy tiện hoạt động mạnh. Trong trường hợp này nên khuấy đảo nước hồ để tránh hồ bị quá tải chất hữu cơ. Xây dựng hồ nên chọn chiều sâu khoảng 1-1,5m,tỉ lệ chiều rộng và chiều dài là 1:1 hoặc 1:2. Những nơi nhiều gió , diện tích hồ nên cho rộng còn nơi ít gió xây hồ nhiều ngăn.Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm, có thể lớp đất sét dày 15cm. Bờ hồ nên gia cố chắc chắn tránh xói lở. Khả năng khử BOD tính như hồ có sục khuấy:E= S/S0 =1/(1+KT×t) KT= K20 ×ӨT-20 Đối với nước thải sinh hoạt thì 0,5<K20<1, với nước thải công nghiệp 0,3<K20<2,5 Với nước hồ tự nhiên Ө=1,035-1,074 Thời gian lưu nước trong hồ tính theo công thức t= (S0-S)/Kt×S Nếu trong nước có nồng độ kim loại nặng cao thì cần dùng các biện pháp hấp phụ, trao đổi ion,…Quần thể vi tảo trong hồ rất mẫn cảm với độ độc của KLN. Bảo dưỡng và vận hành các ao hồ sinh học khá đơn giản, với ao hồ hiếu khí và tùy tiện cần loại bùn và tảo, thay nước và làm cỏ thường xuyên. Với ao kị khí 2-3 năm mới loại bùn 1 lượng BOD5 khoảng 60-80mg/l,còn nito ở các dạng NH4+,NO3- và photphat.Hồ hoạt động như hồ tuỳ tiện đã nêu ở trên.VSV sẽ phân hủy nốt BOD còn lại hoặc phần COD đã chuyển sang dạng dễ phân hủy .Ở vùng hiếu khí tảo phát triển sẽ sử dụng nguồn N và P cho việc tăng sinh khối,đồng thời thải ra O2 phục vụ VSV hiếu khí.Ngược lại, VSV hiếu khí hoạt động thải ra CO2 phục vụ cho tảo và các thủy sinh khác quang hợp Thực vật thủy sinh ở đây thường là bèo cái bèo tây , rau muống… Các loại này phát triển cung cấp O2 cho VSV ,bộ rễ cho VSV hiếu khí dính bám, bộ lá che ánh mặt trời cho các VSV khỏi chết vì tia tử ngoại…và thúc đẩy quá trình làm sạch nước.Ngoài ra chúng còn có tác dụng hút kim loại nặng trong nước.Nhưng phải chú ý không sử dụng chúng làm thức ăn cho gia súc như thế làm kim loại lan truyền trong chuỗi thức ăn và gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người 2.Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật Trong hệ thủy sinh thực vật có rất nhiều loài có tính chất đặc biệt mà chúng ta có thể ứng dụng vào quá trình xử lý nước thải.Có thể lấy ra một vài ví dụ tiêu biểu như sau : tảo, lục bình, bèo tấm, sậy… Giới thiệu về phương pháp : Để giảm lượng ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra, các quốc gia trong khu vực như Thái lan, Trung Quốc, Phi lip pin, Nhật Bản đã ứng dụng thành công phương pháp xử lý bằng hệ thống tuần hoàn tự nhiên ( NCSWT ).Mới đây trung tâm môi trường và an toàn hóa chất thuộc Viện hóa học công nghiệp đã thử nghiệm thành công NCSWT tại Hà Nội. Đây là hệ thống tuần hoàn tự nhiên để làm giảm các chất ô nhiễm hữu cơ, các hợp chất hữu cơ, hợp chất chứa nitơ, phốt pho, chất rắn lơ lửng, màu và mùi trong nước thải. Nguyên tắc của hệ thống dựa trên hoạt động của vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên nhằm phân hủy các hợp chất hữu cơ. Để tạo điều kiện tốt hơn cho các vi sinh vật này sinh trưởng và phát triển, hệ thống sự dụng nhiều loại vật liệu tự nhiên, được xử lý theo các phương thức khác nhau, tạo nên môi trường sống phù hợp với chức năng phân hủy của các chất ô nhiễm có trong nước bẩn.Hệ thống còn có các quá trình làm sạch nước ô nhiễm dựa trên nguyên lý cơ học ( lắng, lọc ) và quá trình hóa học ( oxi hóa, hấp thụ, hấp phụ ). Kết quả là nước ô nhiễm khi chảy lần lượt qua 5 ngăn của hệ thống sẽ được làm sạch với hiệu suất cao. Quá trình áp dụng trong khu vực cho thấy, NCSWT có ưu điểm là được làm từ các vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm như than củi, vỏ chai nhựa đã qua sử dụng, đá vôi….Dòng nước thải chảy trong hệ thống theo nguyên lý tự chảy, mức độ tiếp xúc giữa nước thải với vi sinh vật, các môi trường khử chất bẩn lớn, do đó hiệu quả xử lý của hệ thống luôn ổn định, hiệu suất và cường độ phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải đạt rất cao. Phương pháp không sử dụng hóa chất trong quá trình xử lý nên vận hành hệ thống khá đơn giản và giảm chi phí xử lý ( chủ yếu là năng lượng cho quá trình thổi khí ). Thời gian thy vật liệu xử lý khá lâu, khoảng 10 đến 15 năm Qua thử nghiệm thành công NCSWT tại Hà Nội mở ra hướng làm sạch nước sông, hồ đang bị ô nhiễm nghiêm trọng hiện nay Ta có thể phân tích các khả năng đặc biệt của hệ thủy sinh thực vật này theo các nhóm sau. 1.Trước hết phải kể đến đặc tính của tảo Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển, có chiều dài tới vài mét). Các nhà phân loại thực vật dựa trên các loại sản phẩm mà tảo tổng hợp được và chứa trong tế bào của chúng, các loại sắc tố của tảo để phân loại chúng. Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để: Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo. Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột... Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống. Tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây: - Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp - Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo - Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời ( UV ) Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch ( do kích thước rất nhỏ ), đa số có thành tế bào dày do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải *Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng tảo -Dưỡng chất : Ammonia là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp. Phospho, Magnesium và Potassium cũng là các dưỡng chất ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Tỉ lệ P, Mg và K trong các tế bào tảo là 1.5:1:0.5 -Độ sâu của ao tảo : độ sâu của ao tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng của nguồn sáng trong quá trình tổng hợp của tảo. Theo các cơ sở lý thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 4.5 đến 5 inches ( 12.5 cm ). Nhưng những thực nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm trong khoảng 8 đến 10 inches ( 20 đến 25 cm ). Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn 20 cm và nằm trong khoảng 40 đến 50 cm để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng. -Thời gian lưu tồn của nước thải trong ao ( HRT ) : thời gian lưu tồn của nước thải tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải chuyển đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào. Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước thải trong các ao lớn hơn 1.8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày -Lượng BOD nạp cho ao tảo : lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn. Một số thí nghiệm ở Thái lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới độ sâu của ao tảo là 0.35 m, HRT là 1.5 ngày và lượng BOD nạp là 336 kg/(ha/ngày ) là tối ưu cho các ao tảo và năng suất tạo đạt được là 390 kg /(ha/ngày) -Khuấy trộn và hoàn lưu : quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo điều kiện cho chất dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong các ao tảo lớn khuấy trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở đáy ao tảo. Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cặn lắng nổi lên cản trở quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo. Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại được các tế bào vi khuẩn và tảo còn hoạt động, giúp cho quá trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản ứng trong ao tảo -Thu hoạch tảo : tảo có thể được thu hoạch bằng lưới hoặc giấy lược, thu hoạch bằng cách tạo bông cặn hoặc tách nổi, thu hoạch sinh học bằng các loài cá ăn thực vật và động vật không xương sống ăn tảo. 2.Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật có kích thước lớn Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người trong việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người và gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn thu thêm được lợi nhuận. Các loại thủy sinh thực vật được phân thành thủy sinh thực vật sống chìm, sống trôi nổi hay sống nổi. Thủy sinh thực vật sống chìm chỉ phát triển dưới mặt nước và ở các nguồn nước có đủ ánh sáng.Chúng gây nên tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sáng vào nước và không hiệu quả trong việc làm sạch chất thải. Thủy thực vật sống trôi nổi có như bèo tấm, bèo tai tượng, lục bình, salvinia, không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước.Nó trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải, đồng thời lọc và hấp thu chất rắn Thủy sinh thực vật sống nổi như Cattails, Bulrush, sậy, có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước.Loại này thường sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định. Thân và lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước hấp thu ánh mặt trời do đó cản trở sự phát triển của tảo, làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý, làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển, đồng thời chuyển oxy từ lá xuống rễ. 3.Các ví dụ về xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật *Xử lý nước thải bằng lau sậy Lau sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất. Hệ sinh vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong phú, có thể phân hủy chất hữu cơ và hấp thụ kim loại nặng trong nước thải. Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải do giáo sư Kathe Seidel người Đức đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ 20. Khi nghiên cứu khả năng phân hủy các chất hữu cơ của cây cối, ông nhận thấy điểm mạnh của phương pháp này chình là sự tác dụng đồng thời giữa rễ, vây và các vi sinh vật tập trung quanh rễ.Trong đó loại cây có nhiều ưu điểm nhất là lau sậy.Không như các cây khác tiếp nhận oxy không khí qua khe hở trong đất và rễ, lau sậy có một cơ cấu chuyển oxy ở bên trong từ trên ngọn cho tới tận rễ. Quá trình này cũng diễn ra trong giai đoạn tạm ngừng sinh trưởng của cây. Như vậy, rễ và toàn bộ lau sậy có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất.Oxy được rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sử dụng cho quá trình phân hủy hóa học.Ước tính, số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễloại cây này có thể nhiều như số vi khuẩn trong các bể hiếu khí kỹ thuật, đồng thời phong phú hơn về chủng loại từ 10 đến 100 lần.Do vậy có thể sử dụng lay sậy xử lý được nhiều loại nước thải có chất độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn. Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt với các thông số như amoni, nitrat, phosphat và BOD 5, COD, coliform đạt tỷ lệ phân hủy 92 – 95 % .Còn đối với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu quả xử lý COD, BOD5, crom, đồng, nhôm, sắt, chì, kẽm đạt 90 – 100%. Việt Nam là đất nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm rất thích nghi cho sự phát triển của các loại lau sậy.Mặt khác ở các làng, diện tích đất nông nghiệp bị bỏ hoang cũng còn khá lớn. Do vậy việc áp dụng phương pháp xử lý nước thải bằng lau sậy sẽ rất hiệu quả.Cánh đồng lau sậy có thể chia làm như sau : lợi dụng các vùng đất bỏ hoang chia làm nhiều ô, diện tích mỗi ô khoảng 0.4 ha và có cấu tạo gồm : trên cùng là lau sậy được trồng với mật độ 20 cây / m2 trên lớp đất và phân. Lớp tiếp theo là cát 0.1 mét, rồi đến lớp sỏi cỡ lớn dầy 0.55 mét, và sỏi nhỏ 0.25 mét. Ở độ sâu 0.7 mét, cứ cách 10 mét đặt các ống thoát nước đường kính 100mm. Tải trọng lọc trên cánh đồng cây sậy đạt 750 m3/ha/ngày.Quy trình hoạt động : nước thải tập trung từ bồn chứa được bơm vào bãi thấm qua “ bộ lọc” là tấm thảm rễ lau sậy, sau đó tiếp tục thấm qua các lớp vật liệu lọc rồi chảy xuống các ống thoát nằm phía dưới và thải ra tự nhiên.Nước sau xửa lý đạt tiêu chuẩn loại B. Độ pH và các chỉ số sinh hóa ổn định cho phép vi sinh vật hoạt động bình thường, riêng chất lơ lửng đạt loại A ( 50 mg/l ). .Xử lý nước thải bằng ao Lục Bình Đối với nước thải thô: Gồm các thông số : Thời gian lưu tồn nước: >50 ngày Lưu lượng nạp nước thải : 200 m3/ha.ngày Độ sâu tối đa : < 1.5 m Diện tích một đơn vị ao : 0.4 ha Lưu lượng nạp chất hữu cơ : < 30 kg BOD 5/ha.ngày Tỉ lệ dài : rộng của ao : > 3:1 Chất lượng nước thải sau xử lý : BOD5 < 30 mg/l TSS < 30 mg/l Nước thải qua xử lý cấp I: Các thông số Thời gian lưu tồn nước : > 6 ngày Lưu lượng nạp nước thải : 800 m3/ha.ngày Độ sâu tối đa 0.91 m Diện tích một đơn vị ao 0.4 ha Lưu lượng nạp chất hữu cơ : < 50 kg BOD5/ha.ngày Tỉ lệ dài : rộng của ao : > 3:1 Chất lượng nước thải sau xử lý: BOD5 < 10 mg/l TSS < 10 mg/l TP < 5 mg/l TN < 5 mg/l 3.Bãi lọc trồng cây 3.1. Đặt vấn đề Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng các loại thực vật sống dưới nước đã và đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới với ưu điểm như một công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, có chi phí đầu tư thấp, hệ thống dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Sinh khối thực vật và bùn phân hủy còn có giá trị kinh tế cao cho trồng cây hoặc nuôi cá góp phần đa dạng sinh học. Bãi lọc trồng cây là những vùng đất trong đó có mức nước cao hơn hoặc ngang bằng so với mặt đất trong thời gian dài, đủ để duy trì tình trạng bão hòa của đất và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trường đó. Các vùng đất ngập nước tự nhiên cũng có thể được sử dụng để làm sạch nước thải, nhưng chúng có một số hạn chế trong quá trình vận hành do khó kiểm soát được chế độ thủy lực và có khả năng gây ảnh hưởng xấu bởi thành phần nước thải tới môi trường sống của động vật hoang dã và hệ sinh thái trong môi trường sống. Đất ngập nước nhân tạo hay bãi lọc trồng cây chính là công nghệ xử lý sinh thái mới, được xây dựng nhằm khắc phục những nhược điểm của bãi đất ngập nước tự nhiên mà vẫn có được những ưu điểm của bãi ngập nước tự nhiên; các nghiên cứu cho thấy bãi lọc nhân tạo trồng cây hoạt đọng tốt hơn so với đất ngập nước tự nhiên cùng diện tích. Nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có độ dốc hợp lý và chế độ thủy lực được kiểm soát. Độ tin cậy trong hoạt động của bãi lọc nhân tạo cũng được nâng cao do thực vật và những thành phần khác trong bãi lọc nhân tạo mà chúng ta có thể quản lý được bãi lọc như mong muốn. Các hệ thống bãi lọc khác nhau bởi dạng dòng chảy, môi trường và các loại thực vật trồng trong bãi lọc... Có thể phân loại bãi lọc trồng cây thành hai loại: bãi lọc trồng cây ngập nước và bãi lọc ngầm trồng cây. Các loài thực vật được trồng phổ biến nhất trong bãi lọc là các loại thực vật thủy sinh lưu niên, thân tảo, thân xốp, dễ chùm nổi ở trên mặt nước, ngập hẳn trong nước hay trồng trong nước nhưng thân cây nhô hẳn lên trên mặt nước. 3.2. Cấu tạo của bãi lọc trồng cây. Hình dạng của bãi lọc này thường là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp điều kiện nước nhỏ, vận tốc dòng chảy chậm và thân cây trồng nhô lên khỏi bãi lọc là những cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dòng chảy tầng. Cấu tạo của Bãi lọc này về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như bãi lọc trồng cây ngập nước, nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đó thường có đất, cát, sỏi và đá, được xếp thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống hay chảy theo phương nằm ngang. Kiểu dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy ngang. Hầu hết các hệ thống này được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn. Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nước thường thiếu ôxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng ô xy đáng kể tới hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ. Cũng có một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và không khí. Bể lọc Nước thải vào nước sau xử lý a.dòng chảy ngang Nước thải vào Bể lọc Nước sau xử lý b. Nước vào theo phương thẳng đứng. Bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đứng tỏ ra ưu điểm hơn so với theo phương ngang là: điều kiện hiếu khí trong lớp vật liệu lọc tốt hơn, nâng cao hiệu suất quá trình xử lý sinh học các hợp chất hữu cơ, xử lý được chất dinh dưỡng như ni tơ nhờ quá trình nitrat hóa – khử nitrat hóa, loại bỏ được các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải, tốn ít diện tích, hiệu suất xử lý cao.Tuy nhiên nhược điểm là cần có chênh lệch về Gradient dòng chảy, do vậy phải lựa chọn địa hình thích hợp mới có thể dùng được nếu không phải dùng bơm. 3.3. Một số ví dụ thực tiễn . Trên thế giới Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý nước thải đô thị với mục đích chính là khử nitơ, mặc dù hiệu quả xử lý tổng Phốtpho và BOD cũng khá cao.  Năm 1991, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt đầu tiên đã được xây dựng ở Na Uy. Ngày nay, tại những vùng nông thôn ở Na Uy, phương pháp này đã trở nên rất phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt, nhờ các bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùa đông và yêu cầu bảo dưỡng thấp. Có thể xây dựng bãi lọc trong bất kỳ điều kiện nào về vị trí. Mô hình quy mô nhỏ được áp dụng phổ biến ở Na Uy là hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp đó là bể lọc sinh học hiếu khí dòng chảy thẳng đứng và một bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang. Bể lọc sinh học hiếu khí trước bãi lọc ngầm để loại bỏ BOD và thực hiện quá trình nitrat hóa trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật "ngủ" vào mùa đông.  Tại Đan Mạch, Hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt đã được Bộ Môi trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn. Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95% và nitrat hóa đạt 90%. Hệ thống này bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách Phốtpho trong bể phản ứng -lắng, cho phép loại bỏ 90% Phốtpho. Ngoài ưu điểm đã nghiên cứu, các nghiên cứu khác tại Đức, Thái Lan,Thụy Sỹ , Bồ Đào Nha còn cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị; xử lý phân bùn bể phốt và xử lý nước thải công nghiệp, nước rò rỉ bãi rác … Không những thế, thực vật nước từ bãi lọc trồng cây còn có thể được chế biến, sử dụng để làm thức ăn cho Gia Súc, phân bón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu cho sản xuất đồ thủ công mỹ nghệ và là nguồn năng lượng gần gũi và thân thiện với môi trường tự nhiên.. Áp dụng thực tiễn tại việt Nam phương pháp xử lý nước thải bằng các bãi lọc ngầm trồng cây còn khá mới mẻ, bước đầu đang được một số trung tâm công nghệ môi trường và trường đại học áp dụng thử nghiệm. Các đề tài nghiên cứu mới đây nhất về áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); "Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì" của Trường Đại học Quốc gia Hà Nội... đã cho thấy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này trong điều kiện của Việt Nam. Theo GS.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) thì Việt Nam có đến 34 loại cây có thể sử dụng để làm sạch môi trường nước. Các loài cây này hoàn toàn dễ kiếm tìm ngoài tự nhiên . PGS. TS Nguyễn Việt Anh, Chủ nhiệm Đề tài hợp tác nghiên cứu giữa Trường Đại học Tổng hợp Linkoeping (Thụy Điển) và Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp về "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây" cho biết: "Chúng tôi đang tiến hành thử nghiệm Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy thẳng đứng sử dụng các vật liệu sỏi, gạch để xử lý nước thải sau bể tự hoại, trồng các loại thực vật dễ kiếm, phổ biến ở nước ta như Cỏ nến, Thủy trúc, Sậy, Phát lộc, Mai nước... Kết quả rất khả quan, nước thải ra đạt tiêu chuẩn xả ra môi trường hay tái sử dụng lại. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương. Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý từ bãi lọc trồng cây còn có giá trị kinh tế. Công nghệ này rất phù hợp với điều kiện của Việt Nam, nhất là cho quy mô hộ, nhóm hộ gia đình, các điểm du lịch, dịch vụ, các trang trại, làng nghề...". Ví dụ điển hình ở Việt Nam là công ty công nghệ xanh Đức Phát đã áp dụng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng xử dụng loại cây trồng trong bãi lọc là: cỏ nến,sậy, thủy trúc, mai nước đều phát triển tốt trong các mô hình xử lý.trong đó sậy phát triển mạnh và dễ trồng, dễ sống,ít bị ảnh hưởng bởi môi trường. Thủy trúc và mai cũng sinh trưởng tốt trong nước thải và ít bị ảnh hưởng bởi môi trường tuy nhiên lượng sinh khối tạo ra ít hơn lá thưa. Việc này liên quan đến cường độ hấp thụ chất hữu cơ. _ Hiệu quả xử lý chất hữu cơ( tính theo COD) : kết quả nghiên cứu cho thấy các bãi có trồng cây với cùng vật liệu có hiệu suất xử lý tốt và ổn định hơn so với các bãi không trồng cây. Vai trò chuyển hóa các chất bẩn hữu cơ của hệ vi sinh vật trên bộ rễ và thân cây, tránh dòng chảy tắc của bộ dễ … là nguyên nhân dẫn đến hiệu suất xử lý cao của bãi lọc trồng cây. _ Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng, xử lý Ni tơ, phốt pho … là ưu thế rất quan trọng của công nghệ xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đứng mà bể lọc sinh học bậc 2 truyền thống không thể thực hiên được hay vốn đầu tư tốn kém cho bể lọc sinh học bậc 3. Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy. Bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ các chất hữ Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy. Bãi lọc trồng cây có thể loại u cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, Nitơ, Phốtpho, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút. Các chất ô nhiễm trên được loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong bãi lọc như lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật.4.Cánh đồng tưới, bãi lọc. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước tiếp nhận. Việc xử lý nước thải trên cánh đồng tưới, bãi lọc được thực hiện do kết quả tổ hợp của các quá trình hóa lý và sinh học phức tạp xảy ra ở trong lớp đất bề mặt. Thực chất là khi cho nước thải thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại trong các mao quản đất đá, nhờ có oxy và các vi khuẩn hiếu khí có sẵn mà quá trình oxy hóa được diễn ra. Như vậy sự có mặt sự có mặt của oxy không khí trong các map quản đất đá là điều rất cần thiết cho quá trình xử lý nước thải. Càng sâu xuống lớp đất phía dưới, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu mà ở đó chỉ diễn ra quá trình khử Nitrat. Thực tế cho thấy quá trình xử lý nước thải qua lớp đất bề mặt chỉ diễn ra ở độ sâu 1,5m trở lại. Cho nên cánh đồng tưới, bãi lọc chỉ xây dựng ở những nơi đất xốp, mực nước ngầm thấp hơn 1,5 m tính từ mặt đất. Để tránh đất đai không bị dầu mỡ và các chất lơ lửng bịt kín các mao quản, thì nước thải trước khi đưa lên cánh đồng tưới và bãi lọc cần phải được xử lý sơ bộ. Cánh đồng tươí và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo độ dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân bố vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối. Hệ thống mạng lưới phân phối bao gồm: mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới trong các ô. Cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng trong những nơi có độ dốc tự nhiên 2% cách xa khu dân cư về cuối hướng gió( từ 200-1000m). Cánh đồng tưới và bãi lọc nên xây dựng ở những nơi đất cát, á cát… Tuy nhiên cũng có thể xây dựng ở những nơi đất á sét, nhưng khi đó tiêu chuẩn tưới không nên lấy quá lớn, tức là chỉ tưới đủ nước mà cây trồng yêu cầu và đất có thể thấm kịp. Nếu điều kiện vệ sinh môi trường không cho phép nước thấm xuống tầng đất phía dưới được thì cần thu lại và đổ ra sông hồ bằng hệ thống tiêu nước. Hệ thống tiêu nước là mương máng hở xây dựng theo chu vi từng ô và cũng có thể kết hợp ống ngầm tiêu nước. Hệ thống tiêu nước đặt ở dưới các ô ở độ sâu 1,2-2m và các mương máng hở bao quanh. Kích thước các ô lấy phụ thuộc vào địa hình, tính chất của đất đai và phương pháp canh tác, diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3,0 ha. Đối với các cánh đồng tưới công cộng thì diện tích trung bình của ô lấy vào khoảng 5-8 ha và tỷ lệ giữa các cạnh 1:4 đến 1:8. Diện tích các ô của bãi lọc vì tiêu chuẩn tưới nước lớn nên lấy nhỏ hơn. Riêng đối với cánh đồng lọc và bãi lọc nhỏ thì kích thước các ô xác định xuất phát từ điều kiện số lượng không nhỏ hơn 3 ô. Để thuận tiện cho công tác cơ giới, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300-1500 m; chiều rộng lấy căn cứ vào địa hình, mực nước ngầm và biện pháp tưới nhưng không vượt quá 100-200 m. Để xác định diện tích của cánh đồng tưới cần phân biệt các tiêu chuẩn tưới sau đây: Tiêu chuẩn tưới trung bình ngày-lượng nước thải trung bình ngày tưới trên 1 ha diện tích cánh đồng trong suốt một thời gian nhất định. Tiêu chuẩn tưới theo vụ-lượng nước thải tưới cho cây trồng trông suốt thời gian của vụ. Tiêu chuẩn tưới một lần-lượng nước tưới một lần. Tiêu chuẩn tưới bón- lượng nước cần thiết cho mỗi loại cây trồng xuất phát từ khả năng hút nước và nhu cầu về chất dinh dưỡng của mỗi loại cây trồng.. Như vậy tiêu chuẩn tưới chỉ có thể xác định được khi tính đến tất cả các yếu tố vi khí hậu, thủy văn và kỹ thuật trồng trọt. Trong mọi trường hợp thì điều kiện vệ sinh vẫn được xem là chủ đạo. Từ yêu cầu về phân bón và độ ẩm đối với từng loại cây trồng, người ta xác định tiêu chuẩn tưới bón. Những số liệu xác định tiêu chuẩn tưới và bón là những yêu cầu về chất dinh dưỡng của cây trồng và hàm lượng các chất đó có trong nước thải. Cây tròng chỉ sử dụng một phần chất dinh dưỡng có trong nước thải. Cụ thể là Nitơ 49%, 37% phốtpho, 90% Kali. Phần còn lại của các chất đó cùng với nước tiêu thoát ra khỏi cánh đồng tưới. Tiêu chuẩn tưới nước đối với bãi lọc căn cứ vào điều kiện khí hậu và đặc tính của đất đai, khi thiết kế có thể tham khảo các tiêu chuẩn tưới của cơ quan nông nghiệp. Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc xác định theo công thức: Ftd = Q / qo Trong đó: Q – lưu lượng trung bình ngày của nước thải, m3/ ngày. qo - tiêu chuẩn tưới nước, lấy theo bảng… Tùy thuộc vào điều kiện khí hậu của từng địa phương mà không xả nước thải lên cánh đồng tưới trong thời gian gieo trồng thu hoạch và mưa lũ. Để chứa nước thải trong thời gian đó, trên cánh đồng tưới phải có những ô dự trữ không trồng cây, giống như bãi lọc. Diện tích của các ô dự trữ lấy căn cứ vào tính chất của đất đai và tiêu chuẩn tưới nước. Lượng nước đem xả lên những ô này thường chỉ chiếm một phần lượng nước tưới lên cánh đồng và được đặc trưng bởi hệ số α. Trên cánh đồng tưới nếu có nhiều loại cây trồng khác nhau thì nhiệt độ >10oC chọn α = 0,5. Như vậy diện tích dự trữ của cánh đồng tưới có thể xác định theo công thức: Fdt = - Trong đó: qtd – tiêu chuẩn tưới nước lên khu đất dự trữ, có thể tham khảo bảng. qo/qtd - tỉ lệ lấy 0,3-0,5. Để bố trí những công trình phụ trợ cần một diện tích khoảng 1-2%, bờ chắn và kênh mương tiêu nước khoảng 10-15%, đường đi lại khoảng 5-10% tổng diện tích thực và diện tích dự trữ. Như vậy diện tích phụ trợ chiếm khoảng 15-25% diện tích cánh đồng tưới. Tổng thể diện tích cánh đồng tưới sẽ là: F = Ftd + Fdt +k.( Ftd + Fdt ) Trong đó: k = 0,15-0,25. Trong tính toán sơ bộ có thể lấy k=0,25. Tính toán hệ thống tưới nước tiến hành theo những công thức thủy lực thong thường cho dòng chảy đều. Trong đó tốc độ không lắng đọng lấy bằng: đối với hệ thống mạng lưới tưới trong ô 0,3 m/s, đối với máng dẫn nước về các ô 0,4 m/s, đối với mương dẫn chính 0,5-0,6 m/s. Tốc độ không xói mò lấy căn cứ theo tính chất của đất và chiều sâu dòng chảy. Khi chiều sâu h=1,0 (m )tốc độ không xói mòn lấy bằng: đối với đất bùn 0,15-0,2 m/s; đối với đất cát mịn 0,2-0,3 m/s; đối với đất cát thô 0,3-0,6 m/s; đối với đất á cát và đất á sét 0,5-0,7 m/s và với đất sét là 0,85 m/s. Với chiều sâu h ≠1,0 m, tốc độ không xói mòn có thể xác định theo công thức: V = Vo .h0,2. Trong đó: h - chiều sâu trung bình của dòng chảy, m. Vo – tốc độ không xối mòn khi h=1,0 m. Đối với kênh mương có bề mặt gia cố bằng gỗ, tốc độ xói mòn có thể tăng lên tới 0,8-1,8 m/s; gia cố bằng đá dăm 3,0m/s; xây bằng gạch, bê tong tới 5-6 m/s. Độ dốc tối thiểu đối với máng, rãnh trong các ô lấy vào khoảng i=0,001 đối với mương máng chính; i=0,005 đối với mương máng phân phối. Lưu lượng tính cho mạn tưới ô: q = - ; l/s. Trong đó: m – tiêu chuẩn tưới cho loại cây ưa nước nhất, m3/ha. t – thời gian tưới, h. Để công tác quản lý mạng lưới tưới tiêu đươc tốt cần xây dựng thêm những công trình phụ trợ khác như cống điều tiết, cống xả, giếng chuyển bậc, cầu dẫn nước. Trong những điều kiện nước ngầm bất lợi và đất đai khó thấm nước, cần phải xây dựng hệ thống tiêu nước cho cánh đồng. Hệ thống tiêu nước bao gồm máng rãnh hay ống tiêu nước trong các ô, mương máng tiêu nước và kênh, cống xả. Máng rãnh tiêu nước trong các ô là ột thành phần quan trọng – vừa để làm thoáng vừa để tiêu nước, xây dựng khi mực nước ngầm < 1,5 m. Lưu lượng nước tiêu tính theo công thức: qt = , m3/(ha.ngày). Trong đó : qo – tiêu chuẩn nước tưới, m3/ngày. T – thời gian giữa các lần tưới trong ngày, h. – hệ số tính đến lượng bay hơi ẩm, thấm xuống đất và cây trồng hút đi, thường lấy bằng 0,5. T – thời gian tiêu nước từ ô, t = 0,4-0,5.T Vì tiêu nước không đồng đều theo thời gian, nên để tính toán lưu lượng cực đại cần đưa vào hệ số không điều hòa n=1,5, nghĩa là có: qm = , l/s.ha. Lượng qm gọi là môdun dòng chảy tiêu nước. Lưu lượng giây tính choc ho 1 ống tiêu nước xác dịnh theo công thức: q1 = qm .F1 trong đó: F1 là diện tích phục vụ cho 1 ống tiêu nước, xác định như sau: F1 = , ha ở đây: l – chiều dài ống tiêu nước, m. b – khoảng cách giữa các ống tiêu nước. Chiều dài ống tiêu nước xách định theo công thức: l = , Trong đó: H – chiều sâu chôn chân ống. h – chiều sâu của lớp đất cần tiêu nước ( đối với cánh đòng trồng cỏ h=0,6 m. cánh đòng trồng rau =1m). k – hệ số thấm, cm/s, m.ngày. tra theo bảng dưới p – chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày: p = . Loại đất Kích thước hạt đât (mm) Hệ số thấm k Cm/s m/ngày cát 1,22 – 0,12 1 – 0,01 845 Á cát 0,12 – 0,076 0,01 – 0,004 8,64 – 3,46 Á sét 0,076 – 0,038 0,004 – 0,001 3,46 – 0,86 Sét thấm nước 0,038 0,001 0,86 Độ dốc tối thiểu của ống tiêu nước imax = 0,002, tốc độ tự làm sạch 0,2-0,25 m/s. Chiều dài của các ống tiêu nước xác định theo CT. Căn cứ vào tính chất thấm nước của đất mà khoảng cách giữa các ống có thể lấy sơ bộ như sau: đối với đất á cát 16-25m; đối với đất á sét 8-10m. Đường kính tối thiểu của ống tiêu nước lấy bằng 75mm. Mương máng lộ thiên thường làm với tiết diện hình thang với thành bên có độ dốc tự nhiên, ở những nơi đất xấu cần gia cố bằng sỏi đá, lát cỏ.. Ngoài ra cần có biện pháp thoát nước mưa tránh cho cánh đồng khỏi bị ngập lụt và xói mòn, nhất là trong những trận mưa lớn kéo dài. III.Kết luận Xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên là một phương pháp nên được nghiên cứu và triển khai rộng ở nước ta hiện nay đặc biệt là ở các khu vực nông thôn nơi chưa có đủ kinh phí để xây dựng các công trình hiện đại.  Tài liệu tham khảo 1.PGS.TS.LƯƠNG ĐỨC PHẨM, công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học,NXB Giáo Dục Việt Nam 2.Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hà, Xử lý nước thải,