Water Treatment 2: Reed Bed
A. In recent years, it has been shown that plants, more accurately roots, play a crucial part in purifying dirty water before it enters seas and rivers. In 15th-century Britain, dirty water was purified by passing through the wetlands. People began to realize that the “natural” way of water purification was effective. Nowadays subsurface flow wetlands (SSFW) are a common alternative in Europe for the treatment of wastewater in rural areas, Mainly in the last 10 to 12 years there has been a significant growth in the number and size of the systems in use. The conventional mechanism of water purification used in big cities where there are large volumes of water to be purified is inappropriate in rural areas.
Những năm gần đây, người ta nhận thấy thực vật—chính xác hơn là bộ rễ—đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch nước bẩn trước khi chúng chảy ra biển và sông. Ở Anh thế kỷ 15, nước bẩn được làm sạch bằng cách cho chảy qua các vùng đầm lầy. Con người bắt đầu nhận ra rằng cách làm “tự nhiên” để tinh lọc nước là hiệu quả. Ngày nay, các vùng đất ngập nước có dòng chảy dưới bề mặt (SSFW) là một lựa chọn phổ biến ở châu Âu để xử lý nước thải tại nông thôn; đặc biệt trong 10–12 năm gần đây, số lượng và quy mô hệ thống tăng mạnh. Cơ chế xử lý nước thải thông thường dùng ở các thành phố lớn—nơi có khối lượng nước cần xử lý rất lớn—không phù hợp với khu vực nông thôn.
B. The common reed has the ability to transfer oxygen from its leaves, down through its stem and rhizomes, and out via its root system. As a result of this action, a very high population of microorganisms occurs in the root system, in zones of aerobic, anoxic, and anaerobic conditions. As the waste water moves very slowly through the mass of reed roots, this liquid can be successfully treated. The reason why they are so effective is often because within the bed’s root sector, natural biological, physical and chemical processes interact with one another to degrade or remove a good range of pollutants.
Cây sậy thông thường có khả năng chuyển ôxy từ lá, qua thân và rễ ngang, rồi thoát ra qua hệ rễ. Nhờ vậy, quần thể vi sinh vật rất lớn hình thành trong vùng rễ, gồm các vùng hiếu khí, thiếu ôxy và kị khí. Khi nước thải chảy rất chậm qua khối rễ sậy, nó được xử lý hiệu quả. Lý do hệ thống này hiệu quả là vì trong vùng rễ của bãi sậy, các quá trình sinh học, vật lý và hoá học tự nhiên tương tác với nhau để phân huỷ hoặc loại bỏ một dải rộng chất ô nhiễm.
C. Dirty water from households, farms and factories consume a lot of oxygen in the water, which will lead to the death of aquatic creatures. Several aquatic plants are important in purifying water. They not only absorb carbon dioxide and release oxygen into the water, improving the environment for fish, but absorb nutrients from the welter as well. Britain and the G.S. differ in their preference of plants to purify water. Bulrushes (Scirpus spp.) and rushes (Juncus spp.) are excellent water purifiers. They remove excess nutrients from the water as well as oil and bacteria such as Escherichia coli and Salmonella. However, algae grow freely in summer and die off in winter. Their remains foul the bottom of the pool.
Nước bẩn từ hộ gia đình, nông trại và nhà máy tiêu thụ nhiều ôxy hoà tan, dẫn tới cái chết của sinh vật thuỷ sinh. Nhiều loài thực vật thuỷ sinh có vai trò quan trọng trong việc làm sạch nước. Chúng không chỉ hấp thụ CO₂ và nhả ôxy, cải thiện môi trường sống cho cá, mà còn hấp thụ dinh dưỡng trong nước. Anh và Hoa Kỳ khác nhau ở lựa chọn loài cây để lọc nước. Cói/bulrush (Scirpus) và cỏ lác (Juncus) là những bộ lọc nước tuyệt vời: chúng loại bỏ dinh dưỡng dư thừa, dầu và cả vi khuẩn như E. coli và Salmonella. Tuy nhiên, tảo phát triển mạnh vào mùa hè rồi chết vào mùa đông; xác tảo làm bẩn đáy ao.
D. Artificial reed beds purify water in both horizontal and downflow ways. The reeds succeed best when a dense layer of root hairs has formed. It takes three years for the roots to fully develop. Which type of wetland a certain country applies varies widely depending on the country in Europe and its main lines of development. Besides the development of horizontal or vertical flow wetlands for wastewater treatment, the use of wetlands for sludge treatment has been very successful in Europe. Some special design lines offer the retention of microbiological organisms in constructed wetlands, the treatment of agricultural wastewater, treatment of some kinds of industrial wastewater, and the control of diffuse pollution.
Bãi sậy nhân tạo có thể làm sạch nước theo kiểu chảy ngang và chảy xuống. Sậy đạt hiệu quả tốt nhất khi lớp lông hút dày hình thành; rễ mất khoảng ba năm để phát triển hoàn toàn. Loại hình vùng ngập nước mỗi quốc gia áp dụng khác nhau tuỳ hoàn cảnh phát triển. Ngoài xử lý nước thải bằng dòng ngang hoặc dọc, việc dùng vùng ngập nước để xử lý bùn cũng rất thành công ở châu Âu; một số thiết kế đặc biệt tập trung giữ lại vi sinh, xử lý nước thải nông nghiệp, công nghiệp và kiểm soát ô nhiễm phân tán.
E. If the water is slightly polluted, a horizontal system is used. Horizontal-flow wetlands may be of two types: free-water surface-flow (FWF) or sub-surface water-flow (SSF). In the former the effluent flows freely above the sand/gravel bed in which the reeds etc. are planted; in the latter effluent passes through the sand/gravel bed. In FWF-type wetlands, effluent is treated by plant stems, leaves and rhizomes. Such FWF wetlands are densely planted and typically have water-depths of less than 0.4m. However, dense planting can limit the diffusion of oxygen into the water.
Nếu nước chỉ ô nhiễm nhẹ, dùng hệ chảy ngang. Đầm lầy chảy ngang gồm hai kiểu: bề mặt nước tự do (FWF) và chảy dưới bề mặt (SSF). Ở FWF, nước thải chảy tự do trên lớp cát/sỏi có trồng sậy; ở SSF, nước đi xuyên qua lớp cát/sỏi. Tại FWF, nước thải được xử lý bởi thân, lá và thân rễ của cây. Những vùng này trồng dày và thường sâu dưới 0,4 m; tuy nhiên, trồng dày có thể hạn chế khuếch tán ôxy vào nước.
F. These systems work particularly well for low strength effluents or effluents that have undergone some forms of pretreatment and play an invaluable role in tertiary treatment and the polishing of effluents. The horizontal reed flow system uses a long reed bed, where the liquid slowly flows horizontally through. The length of the reed bed is about 100 meters. The downside of horizontal reed beds is that they use up lots of land space and they do take quite a long time to produce clean water.
Các hệ này đặc biệt hiệu quả với nước thải nồng độ thấp hoặc đã tiền xử lý, đóng vai trò quan trọng trong xử lý bậc ba và làm sạch tinh. Hệ chảy ngang dùng một bãi sậy dài (khoảng 100 m) để nước chảy chậm qua. Nhược điểm là tốn nhiều diện tích đất và mất khá lâu mới cho nước sạch.
G. A vertical flow (downflow) reed bed is a sealed, gravel filled trench with reeds growing in it. The reeds in a downflow system are planted in a bed 60cm deep. In vertical flow reed beds, the wastewater is applied to the top of the reed bed, flows down through a rhizome zone with sludge as a substrate, then through a root zone with sand as a substrate, followed by a layer of gravel for drainage, and is collected in an under drainage system of large stones.
Hệ chảy dọc (downflow) là một mương kín, đổ đầy sỏi, trồng sậy bên trong. Sậy được trồng trong lớp nền sâu 60 cm. Nước thải được rải lên bề mặt bãi, chảy xuống qua vùng thân rễ với bùn làm chất nền, rồi qua vùng rễ với cát làm chất nền, tiếp theo là một lớp sỏi để thoát nước; cuối cùng được thu vào hệ thoát nước đáy bằng đá lớn.
H. The effluent flows onto the surface of the bed and percolates slowly through the different layers into an outlet pipe, which leads to a horizontal flow bed where it is cleaned by millions of bacteria, algae, fungi, and microorganisms that digest the waste, including sewage. There is no standing water so there should be no unpleasant smells.
Dòng nước thấm qua các lớp và đi vào ống thoát, dẫn tới bãi chảy ngang, nơi nó được làm sạch bởi hàng triệu vi khuẩn, tảo, nấm và vi sinh vật phân huỷ chất thải, kể cả nước thải sinh hoạt. Không có nước đọng nên hầu như không có mùi khó chịu.
I. Vertical flow reed bed systems are much more effective than horizontal flow reedbeds not only in reducing biochemical oxygen demanded (BOD) and suspended solids (SS) levels but also in reducing ammonia levels and eliminating smells. Usually considerably smaller than horizontal flow beds, they are capable of handling much stronger effluents which contain heavily polluted matters and have a longer lifetime value. A vertical reed bed system works more efficiently than a horizontal reed bed system, but it requires more management, and its reed beds are often operated for a few days then rested, so several beds and a distribution system are needed.
Hệ chảy dọc hiệu quả hơn hẳn hệ chảy ngang trong việc giảm BOD, SS, amoni và khử mùi. Thường nhỏ gọn hơn, nó xử lý được nước thải ô nhiễm nặng và có tuổi thọ cao hơn. Tuy nhiên, hệ chảy dọc đòi hỏi quản lý nhiều hơn và thường vận hành vài ngày rồi nghỉ, vì vậy cần nhiều bãi và một hệ phân phối.
J. The natural way of water purification has many advantages over the conventional mechanism. The natural way requires less expenditure for installation, operation and maintenance. Besides, it looks attractive and can improve the surrounding landscape. Reed beds are natural habitats found in floodplains, waterlogged depressions and estuaries. The natural bed systems are a biologically proved, an environmentally friendly and visually unobtrusive way of treating wastewater, and have the extra virtue of frequently being better than mechanical wastewater treatment systems. Over the medium to long term reed bed systems are, in most cases, more cost effective to install than any other wastewater treatment. They are naturally environmentally sound protecting groundwater, dams, creeks, rivers and estuaries.
Cách lọc nước tự nhiên có nhiều ưu điểm so với cơ chế truyền thống: chi phí lắp đặt, vận hành, bảo trì thấp; đồng thời trông đẹp mắt và cải thiện cảnh quan. Bãi sậy là môi trường sống tự nhiên ở vùng bãi bồi, trũng ngập và cửa sông. Các hệ bãi sậy là phương thức sinh học đã được chứng minh, thân thiện môi trường và không gây chướng mắt, lại thường tốt hơn các hệ cơ khí. Về trung và dài hạn, đa số trường hợp bãi sậy có chi phí lắp đặt hiệu quả hơn các công nghệ khác, đồng thời bảo vệ nước ngầm, đập, suối và cửa sông.