5 Phương Pháp Xử Lý Nước Thải Trong Điều Kiện Tự Nhiên

Khi xây dựng các mô hình farmstay, khu du lịch sinh thái ngoại ô, hoặc các cụm dân cư tự phát, bài toán quản lý môi trường luôn là một “nút thắt” lớn đối với các chủ đầu tư. Đầu tư một hệ thống xử lý bằng máy móc cơ khí phức tạp thường ngốn quá nhiều chi phí vận hành và bảo trì, trong khi quỹ đất trống của dự án lại đang bị bỏ phí.

Trong bối cảnh đó, các phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên nổi lên như một giải pháp cứu cánh hoàn hảo. Trong môi trường tự nhiên, các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra liên tục khi đất, nước, sinh vật và không khí tác động qua lại với nhau. Dựa vào các cơ chế tự làm sạch này, con người đã ứng dụng công nghệ xử lý sinh học tự nhiên để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và các loại vi sinh vật gây bệnh một cách triệt để. Giải pháp này không cần sử dụng đến các biện pháp xử lý bậc ba tốn kém như Clo hóa, Ozon hóa hay tia UV, từ đó giảm tối đa lượng chất ô nhiễm thứ cấp xả ra môi trường.

Hãy cùng các kỹ sư của NTS Engineering giải mã chi tiết 5 phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên hiệu quả và kinh tế nhất hiện nay trong bài viết dưới đây.

Phương pháp xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc

Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên bằng cánh đồng lọc là việc tưới nước thải lên bề mặt của một diện tích đất nông nghiệp hoặc vành đai xanh với lưu lượng được tính toán khoa học. Quá trình làm sạch xảy ra một cách tự nhiên khi cho dòng thải thấm lọc qua hệ đất – nước – thực vật của hệ thống.

Một phần nước thải sẽ bị mất đi do sự thoát hơi nước của cây trồng, phần còn lại sau khi được làm sạch sẽ trở lại chu trình tuần hoàn tự nhiên của nước thông qua các dòng chảy mặt hoặc bổ sung cho mạch nước ngầm. Phương pháp này đồng thời đạt được ba mục tiêu chiến lược:

• Xử lý nước thải triệt để với chi phí thấp.

• Tái sử dụng các chất dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) có trong nước thải để phục vụ sản xuất, trồng trọt.

• Nạp lại nguồn nước sạch cho các túi nước dưới đất.

So với các hệ thống nhân tạo đòi hỏi nhiều năng lượng để khuấy trộn, sục khí, bơm hoàn lưu bùn,… thì hệ thống cánh đồng lọc vận hành cực kỳ dễ dàng, ít sử dụng thiết bị cơ khí phức tạp nên tiết kiệm tối đa ngân sách bảo trì. Tuy nhiên, phương pháp này cần diện tích đất lớn và phụ thuộc nhiều vào cấu trúc đất cũng như điều kiện khí hậu. Tùy theo tốc độ di chuyển và đường đi của nước thải, hệ thống được chia làm 3 loại chính:

Cánh đồng lọc chậm

Đây là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật với lưu lượng nước nạp cho hệ thống khá thấp, chỉ khoảng vài cm/tuần. Phương pháp này hiện đang chiếm ưu thế lớn vì nó vừa đóng vai trò xử lý triệt để dòng nước thải sau các công trình xử lý sơ bộ, vừa cung cấp nước và dưỡng chất cho sự tăng trưởng của thảm thực vật. Chất lượng nước sau xử lý đạt chỉ số vô cùng lý tưởng: BOD < 2mg/l, SS < 1mg/l, Tổng N < 10 mg/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 được tính toán kỹ lưỡng. Dòng nước sẽ lần lượt thấm ướt và được làm sạch bởi các đối tượng mà nó chảy qua, sau đó được thu gom tại một rãnh thu nước ở chân dốc để tái sử dụng. Đây được coi là phương pháp xử lý thứ cấp xuất sắc với hiệu suất loại bỏ SS, BOD5 đạt từ 95 – 99%, khử Nitơ khoảng 70 – 90% và Photpho khoảng 50 – 60%.

Cánh đồng lọc nhanh

Phương pháp này áp dụng cho những khu vực có độ thấm lọc của đất cao (như đất mùn pha cát, cát) với lưu lượng nạp vào rất lớn (từ 10 – 250 cm/tuần). Nước thải sau khi thấm lọc qua các tầng đất sẽ được thu lại bằng hệ thống ống thu nước đặt ngầm hoặc các giếng khoan để tái sử dụng cho các vụ mùa. Hiệu suất xử lý SS, BOD và Coliform của hệ thống gần như triệt để. Để hệ thống vận hành tốt, chu kỳ nạp nước thường kéo dài 0,5 – 3 ngày, sau đó phải cho đất nghỉ từ 1 – 5 ngày để hồi phục oxy.

Phương pháp bãi lọc ngập nước sinh học

Bãi lọc ngập nước là hệ sinh thái ngập nước với mực nước nông hoặc xấp xỉ bề mặt đất và được trồng các loại thực vật thủy sinh chuyên dụng. Trong các phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, mô hình bãi lọc ngập nước được đánh giá rất cao nhờ khả năng phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp trong cả nước thải công nghiệp, nông nghiệp lẫn nước thải sinh hoạt.

Bãi lọc thường được chia thành 2 loại theo cấu trúc dòng chảy: Hệ thống bãi lọc dòng chảy bề mặt và hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm. Cơ chế làm sạch tại đây diễn ra vô cùng đa dạng:

• Xử lý Nitơ: Diễn ra nhờ quá trình nitrate hóa (vi khuẩn oxy hóa amoni thành nitrate trong vùng hiếu khí) và khử nitrate (vi khuẩn chuyển hóa nitrate thành khí N2 bay vào khí quyển trong vùng thiếu khí). Oxy được cung cấp liên tục từ không khí và từ hoạt động khuếch tán ở hệ rễ thực vật.

• Khử Photpho: Xảy ra chủ yếu thông qua các phản ứng hấp phụ và kết tủa cùng các nguyên tố khoáng chất có sẵn trong đất, vật liệu lọc như Al, Fe, Ca và mùn sét.

• Loại bỏ mầm bệnh: Các virus, vi khuẩn có hại bị tiêu hủy tự nhiên do điều kiện môi trường không thuận lợi kéo dài, kết hợp với các cơ chế lý học như lắng, lọc và hấp phụ vào sinh khối của hệ rễ.

Tuy nhiên, các bãi lọc sinh học này hoàn toàn không có khả năng chịu đựng tình trạng sốc tải nếu lưu lượng hoặc nồng độ chất ô nhiễm đầu vào biến động quá đột ngột. Do đó, hệ thống bắt buộc phải có các công trình xử lý sơ bộ ở phía trước để điều hòa nguồn nước. Việc người vận hành chủ động kiểm soát và phòng ngừa các sự cố thường gặp ở bể điều hòa là yếu tố then chốt giúp ổn định dòng chảy, cân bằng nồng độ ô nhiễm trước khi đưa nước thải về hệ thống bãi lọc, từ đó bảo vệ hệ rễ thực vật không bị chết ngạt.

>> Xem thêm giải pháp chuyên sâu: Để tìm hiểu kỹ hơn về việc lựa chọn các loại cây trồng phù hợp cũng như cách thiết kế bãi lọc sinh học tối ưu, bạn có thể tham khảo ngay bài viết: Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh từ các chuyên gia NTS Engineering.

Phương pháp xử lý bằng hồ sinh học ổn định

Hồ sinh học (Waste Stabilization Ponds) là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, đóng vai trò phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách tự nhiên nhờ hoạt động của các quần thể vi sinh vật. Hồ sinh học là phương pháp xử lý nước thải tự nhiên an toàn, hiệu quả.

Cơ chế vận hành của hồ sinh học là kết quả của sự cộng sinh phức tạp nhưng hoàn hảo giữa nấm, vi khuẩn và tảo:

• Các vi khuẩn, nấm sử dụng oxy được giải phóng từ quá trình quang hợp của rong tảo (và một phần oxy từ không khí) để oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm.

• Ngược lại, rong tảo trong hồ lại tiêu thụ chính lượng CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ quá trình phân hủy của vi khuẩn để tiếp tục phát triển và quang hợp.

Những ưu điểm vượt trội của hồ sinh học:

• Chi phí đầu tư và vận hành cực thấp: Công việc thi công chủ yếu là đào đất, hoàn thiện hố, kè bờ và lót chống thấm. Hệ thống tận dụng tối đa năng lượng mặt trời và dòng chảy tự nhiên, không cần các thiết bị cơ điện đắt tiền và không đòi hỏi nhân lực có trình độ quá cao để duy tu.

• Khả năng chịu đệm tuyệt vời: Hồ sinh học có thể tự điều tiết tốt trước các hiện tượng sốc tải hữu cơ hoặc tải thủy lực không ổn định của nguồn nước đầu vào. Thậm chí, hồ có thể chịu được hàm lượng kim loại nặng cao lên đến khoảng 30mg/l.

• Hiệu suất xử lý ấn tượng: Một hệ thống hồ sinh học được tính toán và thiết kế đúng chuẩn có thể đạt hiệu suất khử BOD trên 90%, tổng Nitơ từ 70 – 90%, Photpho từ 30 – 50% và tiêu diệt đến 99.999% vi khuẩn gây bệnh, đáp ứng nghiêm ngặt các quy định khắt khe của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO).

Kết luận

Các phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên như cánh đồng lọc, bãi lọc sinh học hay hồ ổn định chính là “chìa khóa vàng” giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa chi phí vận hành, đồng thời hướng tới xu hướng xây dựng các công trình xanh bền vững. Tuy nhiên, để các hệ thống tự nhiên này hoạt động ổn định, không phát sinh mùi hôi thối và không xảy ra sự cố bục vỡ, thấm lậu ra mạch nước ngầm, quy trình khảo sát địa chất và tính toán thủy lực đầu vào đòi hỏi năng lực kỹ thuật cực kỳ khắt khe.

Với hơn 13 năm thực chiến trong ngành môi trường, NTS Engineering tự hào là đối tác tin cậy chuyên tư vấn, thiết kế và thi công trọn gói các giải pháp xử lý nước thải sinh học tự nhiên kết hợp công nghệ hiện đại. Chúng tôi cam kết mang lại phương án tối ưu nhất, vừa túi tiền nhất và đảm bảo nước đầu ra đạt chuẩn quy định của pháp luật.

Hãy liên hệ ngay với NTS Engineering qua Hotline: 0888 167 247 hoặc website https://ntse.vn/ để được các kỹ sư đầu ngành trực tiếp khảo sát mặt bằng và tư vấn giải pháp phù hợp nhất cho dự án của bạn!