Đất ngập nước nhân tạo là gì
Theo Lê Tuấn Anh và cộng sự, năm 2009, trong quyển “Đất ngập nước kiến tạo” thì: “Đất ngập nước kiến tạo được định nghĩa là một hệ thống công trình xử lý nước thải được thiết kế và tạo dựng mô phỏng có điều chỉnh theo tính chất của đất ngập nước tự nhiên với cây trồng chọn lọc”, định nghĩa này đã trình bày một cách rõ ràng về đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải.
Đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải chính là các công trình do con người xây dựng nên, dựa theo cơ chế xử lý nước của tự nhiên nhằm xử lý nước thải của con người.
Các loại hình của đất ngập nước nhân tạo
Đất ngập nước nhân tạo đóng vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống con người như mang lại nhiều nguồn lợi, hạn chế lũ lụt, chống xói mòn, cung cấp lương thực thực phẩm… Vì vậy mà ngày nay con người đã tạo nên đất ngập nước nhân tạo để nâng cao vai trò của đất ngập nước tự nhiên.
Đất ngập nước nhân tạo được mô phỏng theo cơ sở các đặc điểm của đất ngập nước tự nhiên. Trong hệ thống phân loại đất ngập nước của Ramsar thì đất ngập nước nhân tạo được chia ra thành các loại hình sau:
- Ao hồ nuôi trồng thủy sản.
- Ao hồ trong các nông trại, hồ trữ nước, bể chứa,… (thường dưới 8 ha).
- Đất trồng có tưới, bao gồm cả các kênh thủy lợi và các cánh đông lúa.
- Đất nông nghiệp có tưới theo mùa, như đất trồng hoa màu, đất trồng cỏ,…
- Các ruộng muối, cánh đồng làm muối,…
- Các vùng trữ nước, như hồ chứa, đê đập, bờ bao (thường rộng trên 8 ha).
- Các vùng đào xới (để lấy đất làm gạch ngói, khai khoáng,…).
- Các vùng đất dùng làm xử lý nước thải như vùng thải nước nông trại, hồ lắng, hồ oxy hóa, bãi thải nước thải khu dân cư,…
- Các dạng kênh tiêu, mương, rãnh thoát nước,…
- Các hệ thống ngầm có chứa nước do con người tạo ra.
Phân loại đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải
Đất ngập nước nhân tạo chảy mặt
Đất ngập nước nhân tạo chảy mặt là một loại hình phổ biến và dễ thực hiện trong xử nước thải. FWS có một hoặc nhiều bể cạn chứa lớp vật liệu nền để rễ thực vật có thể bám trụ và phát triển, chiều sâu của nước thường nông dưới 0,4 m, vận tốc dòng chảy thấp , số lượng thực vật và lượng chất thải quy định dòng chảy, lớp chất nền thường dày 0,6 – 1 m. Các bể FWS phải chú trọng đến độ dốc của bể để nước thải dễ dàng di chuyển qua lớp vật liệu mà không bị ứ đọng lại.
Đất ngập nước chảy ngầm
Cấu tạo cơ bản là giống với đất ngập nước mặt nhưng dòng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc. Ngoài lớp lọc thực vật thì có thêm các lóp lọ đất, cát, sỏi và đá được sắp xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới giữ cho lớp lọc được tơi xốp.
Dòng chảy ngầm có 2 dạng chảy ngang và chảy dọc. Các thành phần hữu cơ bị phân hủy chủ yếu bới vi sinh dưới điều kiện hiếu khí, kị khí. Các chất rắn được giữ lại do quá trình lọc, lắng. Đất ngập nước có dòng chảy ngầm thường được áp dụng cho hầu hết các loại nước thải, không phát sinh ra muỗi nên có thể áp dụng cho các đô thị dân cư.
Đất ngập nước chảy ngầm theo phương ngang (HF): Đất ngập nước chảy ngầm theo phương ngang có lớp chất nền dày đủ để thực vật có rễ chìm phát triển và lọc nước. Bên dưới hệ thống xử lý thường được xây dựng một lớp không thấm để tránh thất thoát nước và dòng chảy có thể kiểm soát đươc. Các công trình chảy ngầm theo phương ngang có ống dẫn nước thải đầu vào được đặt ở 1 đầu của bề và ngầm trong lớp chất nền. Nước thải được đưa vào và chảy chậm theo chiều ngang nhờ trọng lực qua các tầng lọc cho tới nơi thoát ra ngoài. Ống dẫn nước thải đầu ra được đặt ở đầu kia của bể và gần sát đáy.u
Đất ngập nước chảy ngầm theo phương đứng (VF): Giống như đất ngập nước chảy ngầm theo phương ngang, nhưng đất ngập nước chảy ngầm theo phương đứng có đầu vào của nước thải ở bên trên lớp chất nền.
Nước thải được đưa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt. Nước sẽ chảy xuống dưới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dưới đáy có ống thu nước đã xử lý để đưa ra ngoài. Trước khi ra ngoài nước thải sẽ đi qua các lớp đá nhằm hạn chế đất, cát từ chất nền của mô hình theo dòng nước ra ngoài.
Ưu và nhược điếm của các loại hình đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải
Mỗi loại hình đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải đều có những ưu và nhược điểm riêng, tùy theo điều kiện về địa hình, kinh tế, nhu cầu xử lý,…mà có sự lựa chọn.
Các ưu, nhược điểm của từng loại hình là:
Bảng: So sánh ưu và nhược điểm của hai kiểu hình đất ngập nước kiến tạo
| Kiểu đất ngập nước | Ưu điểm | Nhược điểm |
| Chảy mặt |
– Chi phí xây dựng, vận hành và quản lý thấp. – Tối thiểu hóa thiết bị cơ khí, năng lượng và kỹ năng quản lý. – Ổn định nhiệt độ và độ ẩm cho khu vực. |
– Cần một diện tích lớn. – Loại bỏ nitrogen, phootspho kém. – Gây mùi hôi do sự phân hủy các chất hữu cơ. – Kiểm soát muỗi, côn trùng và các mầm bệnh khác. – Rủi ro cho trẻ em và gia súc. |
| Chảy ngầm |
– Loại bỏ hiệu quả nhu cầu oxy hoa sinh (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), kim loại nặng. – Ít tốn diện tích hơn. – Giảm thiểu mùi hôi và vi khuẩn. – Tối thiểu hóa thiết bị cơ khí, năng lượng và kỹ năng quản lý. – Vận hành quanh năm trong điều kiện nhiêt đới. |
-Tốn thêm chi phí cho vật liệu cát, sỏi. – Tốc độ xử lý có thể chậm. – Nước thải có TSS cao có thể gây tình trạng ngập úng. |
Đất ngập nước kiểu lai
Đất ngập nước nhân tạo kiểu lai là loại hình kết hợp giữa đất ngập nước nhân tạo chảy mặt và chảy ngầm. Đất ngập nước kiểu lai nhầm bổ sung ưu nhược điểm cho đất ngập nước nhân tạo chảy mặt và chảy ngầm giúp tăng hiệu quả xử lý nước và chất lượng nước. Tuy nhiên các mô hình đất ngập nước nhân tạo kiểu lai sẽ làm tăng diện tích và gia tăng kinh phí xử lý.
