4  Cải thiện chất lượng và việc sử dụng nước thải đã xử lý

Chất lượng hóa học của nước thải phụ thuộc vào chất lượng hóa học của nước nền. Nước nền được tiếp nhận từ các nguồn khác nhau (nước dưới đất, nước sông, nước hồ, và nước biển đã khử mặn hoặc nước lợ). Các loại muối hòa tan, thường được thêm vào nước ngọt nền trong quá trình sử dụng, không được loại bỏ trong quá trình xử lý nước thải thông thường.

Thực hiện các cách thức khác nhau để tránh các ảnh hưởng xấu của chất lượng TWW lên cây trồng và đất đã được tưới.

Phương án đầu tiên là cải thiện chất lượng TWW bằng cách sử dụng độc lập hoặc kết hợp các phương pháp sau:

a) Cải thiện chất lượng TWW để tưới bằng cách cung cấp nước chất lượng cao hơn (hàm lượng muối thấp hơn) hoặc nước đã khử mặn cho cho việc sử dụng đô thị;

b) Giảm lượng muối gia tăng bằng các xử lý nguồn phát tán, ví dụ như sự xâm nhập của nước mặn trong cống thoát nước, các muối từ nước sinh hoạt do chất tẩy và rửa, và/hoặc từ các nguồn như các nhà máy công nghiệp sử dụng lượng lớn nước và thải ra lượng lớn muối từ quá trình sản xuất của chúng.

Việc áp dụng tốt thực tiễn nông học và tưới cũng là một phương án đã được kiểm chứng tốt, bao gồm những yếu tố sau:

a) Lựa chọn cây trồng và quản lý;

b) Sự ngấm và thoát nước;

...

...

...

d) Điều chỉnh việc sử dụng hoặc bổ sung phân bón;

e) Điều chỉnh thời gian tưới nước và lựa chọn kỹ thuật tưới phù hợp.

Khi nước khử mặn là nguồn nước ngọt nền phù hợp, cần phải chú ý đến nồng độ bo trong nước khử mặn nếu quy trình đặc biệt để loại bỏ bo trong quá trình khử mặn không được thực hiện, cần chú ý đến lượng canxi và magie thêm vào sau bước xử lý này. Trong bất kỳ trường hợp nào, cây trồng được tưới phải đặc biệt thích nghi với số lượng và chất lượng của muối hòa tan trong TWW.

5  Cơ sở của các dự án tái sử dụng nước cho tưới

Một dự án tưới sử dụng TWW cần phải xem xét hai thông số chất lượng nước, nhu cầu của cây trồng, và điều kiện khí hậu và điều kiện vùng đất. Chất lượng TWW có thể ảnh hưởng tới đất và cây trồng. Công trình tưới này cần được thiết kế dựa vào chất lượng dịch tễ của TWW để tránh lan truyền bệnh từ các mầm bệnh có trong nước.

6  Các yếu tố ảnh hưởng đối với các dự án tưới TWW: chất lượng nước, khí hậu và đất

6.1  Khái quát

Sử dụng TWW hữu ích cho các nhu cầu tưới cần xem xét kỹ các rủi ro về sức khỏe cộng đồng bao gồm cả an toàn và phúc lợi của người lao động, cần kiểm tra chặt chẽ cơ sở hạ tầng cần thiết bao gồm cả việc quy hoạch các cơ sở, vị trí nhà máy, thu gom và xử lý nước thải, sử dụng TWW, vận chuyển TWW đến địa điểm lưu trữ, vận chuyển đến địa điểm sử dụng cuối cùng, cũng như sau sử dụng.

Sức khỏe cộng đồng và các tác động môi trường tiềm tàng phải được xem xét như là các yếu tố ưu tiên trong việc xây dựng thành công các tiêu chuẩn về hướng dẫn cho TWW. Để ngăn ngừa các tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng và đến môi trường và nguồn nước của nơi tiếp nhận, việc xây dựng và áp dụng các tiêu chuẩn về hướng dẫn cho việc tái sử dụng TWW là rất cần thiết.

...

...

...

6.2  Chất lượng nước

6.2.1  Thành phần nước thải

Chất lượng hóa học của nước thải là kết quả của thành phần hóa học của nước ngọt nền (nước cung cấp cho việc sử dụng trong sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp) và tất cả các thành phần thêm vào trong quá trình sử dụng nước tại nhà hoặc sử dụng trong công nghiệp. Các chất khác nhau được thêm vào nước trong quá trình xử lý và sử dụng nước, từ đó xác định thành phần của nước thải cũng như tính chất vật lý, hóa học, sinh học của nó. Các thành phần hóa học chính của nước thải được phân loại thành các chất hữu cơ và chất vô cơ.

Các chất hữu cơ có thể bao gồm hóc môn, dược phẩm, các sản phẩm chăm sóc cá nhân, protein, cacbohydrat, dầu, nhiên liệu và chất bôi trơn, chất hoạt động bề mặt, bao gồm cả thuốc bảo vệ thực vật, và các hóa chất sinh hoạt và nông nghiệp khác.

Các chất vô cơ có thể bao gồm clorua, natri, bo, nitơ (một số hợp chất của nitơ và phốt pho được xếp vào nhóm các chất hữu cơ), phốt pho, kali, lưu huỳnh, và các nguyên tố hóa học khác, bao gồm cả các kim loại nặng (ví dụ kẽm, mangan, đồng, thủy ngân, bạc, crôm, niken, chì, cadimi) và florua.

Quan trọng hơn, nước thải chứa nhiều sinh vật sống khác nhau bắt nguồn từ các sản phẩm thải được xả vào hệ thống nước thải.

6.2.2  Chất dinh dưỡng

6.2.2.1  Khái quát

TWW có thể chứa các chất dinh dưỡng, bao gồm cả các nguyên tố hóa học khác, ở nồng độ cao hơn mức bình thường trong nước ngọt. TWW chứa các nguyên tố đa lượng (cây tiêu thụ các nguyên tố với số lượng lớn - kg/hecta), chủ yếu là nitơ và phốt pho. Kali trong TWW thường được tìm thấy ở nồng độ thấp hơn so với nhu cầu trong nông nghiệp.

...

...

...

- Hàm lượng: TWW có cung cấp đủ lượng chất dinh dưỡng cho cây?

- Tính sẵn có: Chất dinh dưỡng trong TWW có thể được cây hấp thụ theo cùng một cách mà các chất dinh dưỡng khác cung cấp bởi phân bón được hấp thụ hay không?

- Thời gian: Tốc độ cung cấp chất dinh dưỡng trong mùa có tối ưu cho cây trồng?

Lượng nitơ và phốt pho được tưới bằng TWW là kết quả của phép nhân nồng độ của chúng trong nước với thể tích cung cấp nước tưới cho cây trồng. Vì lượng nước tưới được xác định bằng điều kiện khí hậu và yêu cầu của cây trồng, lượng chất dinh dưỡng được dùng có liên quan trực tiếp đến nồng độ chất dinh dưỡng có trong TWW cho từng loại cây trồng và vùng miền nhất định.

6.2.2.2  Đạm

Đạm trong TWW được thêm vào nitơ tìm thấy trong đất và đi vào chu trình nitơ trong đất. TWW có thể chứa đạm hữu cơ, amoniac (NH₄⁺), và nitrat (NO₃^-). Trong đất, đạm hữu cơ và amoniac chuyển thành nitrat bằng quá trình nitrat hóa. Bằng cách này, hầu hết các loại đạm trong TWW trở nên có sẵn cho các nhà máy và có thể thay thế các dạng đạm được cung cấp bởi phân bón công nghiệp. Đất được cung cấp một phần (tùy thuộc vào khí hậu, điều kiện đất, cây trồng và các dạng đạm) từ phân bón công nghiệp, cây hấp phụ dư lượng chất hữu cơ hoặc nước thải. Nitrat (NO₃^-) có thể bị thất thoát do thấm, đặc biệt là đất cát, Dưới điều kiện pH cao, trong đất vôi (hàm lượng CaCO₃ cao), trong quá trình tưới, một phần amoni (có trong TWW) trên bề mặt đất có thể chuyển thành amoniac (NH₃-khí) và bay hơi vào không khí.

Tưới bằng TWW có thể dẫn đến tình trạng đạm được cung cấp theo tần suất và kiểu không đồng nhất với các yêu cầu canh tác. Khi sử dụng nước ngọt, người trồng bón phân với những nồng độ khác nhau trong suốt quá trình canh tác; tuy nhiên, ở kỳ chín muộn hoặc trưởng thành thường ngừng bón phân đạm. Khi sử dụng TWW, người nông dân không thể kiểm soát nồng độ đạm, vì nồng độ này được xác định bởi nguồn nước và mức độ xử lý.

Mặt khác, việc tăng nồng độ đạm có thể làm giảm ảnh hưởng nguy hại của độ mặn lên năng suất cây trồng.

Một số dạng phân bón có tính hòa tan cao trong nước và có thể ngấm vào nước ngầm hoặc nước chảy tràn trên bề mặt, do đó gây ảnh hưởng đến các nguồn nước và hư hại đến chất lượng của nước mặt.

...

...

...

Lượng lân được tưới bằng TWW bậc hai thường cao hơn lượng được thải ra bởi phần lớn các cây trồng nông nghiệp. Trong điều kiện pH cao, tính linh động của lân trong đất bị giới hạn và có xu hướng tích tụ ở lớp đất trên cùng bằng nhiều cơ chế khác nhau dựa vào tính chất của đất (ví dụ, độ pH của đất). Trong trường hợp của lân, tầm quan trọng của việc lập thời gian tưới theo tính chất của đất ít quan trọng hơn. Tuy nhiên, trong đất axít (pH nhỏ hơn 7), tính linh động của lân tăng lên và trong một số trường hợp lập thời gian tưới sử dụng có thể liên quan đến đạm.

6.2.2.4  Kali

Tính linh động của kali trong đất bị giới hạn và nhỏ hơn tính linh động của phốt pho. Việc tăng nồng độ kali có thể làm giảm ảnh hưởng nguy hại của độ mặn lên năng suất cây trồng nhưng ảnh hưởng này có mức độ nhỏ hơn ảnh hưởng đối với đạm.

6.2.3  Độ mặn

TWW có chứa nồng độ các chất vô cơ hòa tan cao hơn nước nền: tổng lượng muối hòa tan, natri, clorua, và bo có khả năng gây ra hư hại cho đất và cây trồng.

Các thông số chính trong việc xác định ra chất lượng TWW về độ mặn là:

- Tổng hàm lượng muối do hiệu ứng thẩm thấu

- Nồng độ clorua, bo, và natri cho từng độc tính riêng của nó, và

- Tỉ số hấp phụ natri (SAR) do tính thấm của đất.

...

...

...

Các ví dụ của các nguyên tố hóa học khác tồn tại trong môi trường tự nhiên ở nồng độ thấp có liên quan đến việc tưới sử dụng TWW bao gồm florua, silic, vanadi, crôm, mangan, sắt, coban, niken, đồng, kẽm, selen molypden, stonti, i-ốt, bo, cadimi. Nhóm các nguyên tố chứa kim loại có tỉ khối tương đối lớn, sắt, crôm, thủy ngân, molypden, chì, stonti, đồng, kẽm, mangan, niken, cadimi, và coban. Những nguyên tố này khác nhau về biểu hiện so với các nguyên tố khác.

Mặc dù các nhà máy xử lý nước thải (WWTP) không được thiết kế để xử lý các kim loại này, chúng được loại bỏ một cách hiệu quả từ pha lỏng ra pha rắn (bùn). Những nguyên tố này được hấp phụ lên các chất hữu cơ và vô cơ hoặc tạo cặn lắng có độ hòa tan thấp do pH cao, độ cứng và độ kiềm của nước.

6.2.5  Vi sinh vật

Các nguồn nước thải cho các dự án tái sử dụng bắt nguồn từ các hoạt động của con người hoặc nông nghiệp có thể có các vi sinh vật (vi khuẩn, virus, giun sán, và các động vật đơn bào) một vài trong số chúng là mầm bệnh. Các nhà máy xử lý nước thải làm giảm nồng độ của vi sinh vật nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn chúng. Nồng độ còn lại của vi sinh vật phụ thuộc vào mức độ xử lý của nước thải.

Thực tế là không thể thực hiện việc quan trắc nồng độ của tất cả các vi sinh vật trong TWW; vì vậy, chỉ quan trắc được nồng độ của các vi sinh vật chỉ thị. Trong tiêu chuẩn này, đề xuất các chỉ thị là các coliform chịu nhiệt, bao gồm cả coliform phân hay E. coli.

Sau đó, sử dụng các giải pháp ngăn chặn một cách hiệu quả để đảm bảo an toàn và sức khỏe.

Việc thiết kế bất kỳ dự án tái sử dụng nào cần đảm bảo tính bảo vệ chung cho cộng đồng ví dụ như người lao động và người tiêu dùng, những người tiếp xúc với nguồn nước đó và tiếp xúc với rau quả. Tiêu chuẩn này mô tả phương pháp kết hợp vi sinh vật chỉ thị và các khái niệm về giải pháp ngăn chặn [TCVN 12180-2 (ISO 16075-2)^[10]] và các quy trình quan trắc (ISO 16075-4)^,[12].

6.3  Khí hậu

TWW là một nguồn nước quan trọng đối với nông dân ở vùng khí hậu khô hạn và bán khô hạn^[1]. Trong nhiều trường hợp, nước thải có thể là nguồn nước sẵn có duy nhất cho nông nghiệp. Các tiêu chuẩn về hướng dẫn được xây dựng dựa vào kiến thức khoa học thu được từ vùng khí hậu khô hạn và bán khô hạn, như trong Tài liệu tham khảo [2] và Tài liệu tham khảo [1]. Tuy nhiên, biểu hiện của các chất (các chất dinh dưỡng, các kim loại nặng, các vi khuẩn và các hóa chất) trong đất được cung cấp bằng nước tưới bị ảnh hưởng lớn do điều kiện đất, cây trồng, lượng mưa và lượng bay hơi, những yếu tố thay đổi nhiều theo khí hậu. Thêm vào đó, điều kiện khí hậu cũng ảnh hưởng tới điều kiện dịch tễ. Vì lý do này, cần phải đánh giá các thông số liên quan đến tưới và cách thức kiểm soát được các thông số này theo điều kiện khí hậu.

...

...

...

AI=P/PET

(1)

Trong đó:

P là lượng mưa;

PET là lượng bay hơi khả năng được ước tính bằng phương pháp Penman.

Lượng bay hơi khả năng phụ thuộc vào cây trồng và hai công thức đơn giản được sử dụng để xác định nó là Công thức (2) và Công thức (3) dưới đây:

ETp = Ep+Tp

(2)

Trong đó:

...

...

...

Tp là lượng bay hơi khả năng của cây (mm/d).

ETp = kc.Etref

(3)

Trong đó:

Etp là tốc độ bay hơi khả năng (mm/d)

kc là hệ số của cây trồng

ETref là tốc độ bay hơi tham chiếu (mm/d)

Công thức phức tạp hơn có tính đến các thông số khác nhau đã được thiết lập từ những công thức ban đầu của Penman, Monteih^[8], Feddes, Smith^[9], và các tác giả khác cũng đã được công bố.

Ảnh hưởng của các muối và các kim loại nặng trong đất và cây trồng như đã mô tả trong hướng dẫn này chủ yếu tập trung vào vùng khô hạn và bán khô hạn với chỉ số hạn AI trong khoảng từ 0,05 đến 0,5. Lượng bay hơi khả năng cao hơn lượng mưa trong những điều kiện khí hậu này, do đó việc ngăn ngừa sự tích tụ của muối và các kim loại nặng gây ra bởi nước tưới là một vấn đề quan trọng. Trái lại, các vùng khí hậu có lượng mưa nhiều hơn lượng bay hơi khả năng (AI > 1,0) có thể dung hòa được sự tích tụ của các muối và các kim loại nặng vì nước trong đất di chuyển theo hướng xuống dưới và thấm lọc muối ra. Tuy nhiên ở những vùng mà có nước dưới đất, sự thấm của các muối hòa tan, các chất dinh dưỡng và các kim loại nặng từ lớp đất trên cùng có thể gây ra ô nhiễm nước dưới đất. Thêm vào đó, tần suất và lượng mưa trong mùa trồng trọt ảnh hưởng đến tiêu chí và cách thức quan trắc các chất mà sẽ được quan trắc cho quản lý dịch tễ.

...

...

...

6.4  Đất

6.4.1  Khái quát

Các rủi ro của việc tưới bằng TWW chủ yếu phụ thuộc vào tính chất và chất lượng nước tại chỗ. Độ nhạy của đất là một đặc tính vốn có của từng loại đất và không phụ thuộc vào chất lượng nước. Chất lượng vốn có của đất được chi phối bởi quá trình hình thành đất và mỗi loại đất có độ nhạy tự nhiên với chất lượng nước riêng.

Khả năng chấp nhận tại chỗ cần dựa vào đất thích hợp và đặc điểm địa lý, địa hình, thủy văn, khí hậu, phân vùng và dự định gieo trồng.

Một vị trí được phân loại phù hợp cho việc tưới nước thải nếu có các đặc tính thủy văn, đất, khí hậu và vật lý tạo điều kiện cho việc sử dụng TWW một cách hiệu quả mà không gây ra hư hại gì trong tương lai cho nền đất hay cho nước dưới đất.

Cũng cần xem xét các điều kiện vị trí sao cho chúng có thể giới hạn một cách hiệu quả bất kỳ di chuyển quan trọng nào của nước thải qua việc ngấm, di chuyển nước dưới đất, chảy tràn bề mặt, hoặc trôi từ nước tưới phun sương.

Các đặc tính chính của đất xác định độ nhạy của đất đối với chất lượng nước là: kết cấu, pH, hàm lượng vật chất hữu cơ, tỉ khối, tính dẫn nước và khả năng giữ nước. Rất nhiều chất chỉ thị cho đất tương tác với nhau và do đó, giá trị của một thông số bị ảnh hưởng bởi một hoặc nhiều thông số khác.

Hầu hết những rủi ro nông nghiệp quan trọng nhất liên quan đến đất liên quan đến việc tưới TWW được trình bày trong Bảng A.2.

6.4.2  Tính linh động của các chất gây ô nhiễm vô cơ có thể hấp thụ được

...

...

...

6.4.3  Sự vụn bở của lớp đất bên trên

Độ nhạy của lớp đất trên cùng với sự vụn bở phụ thuộc vào kết cấu. Đất có hàm lượng bùn cao thì nhạy hơn với sự vụn bở và hiệu ứng bắn bùn trên bề mặt đất, có thể làm giảm việc thấm ở tốc độ chảy tràn lớn hơn. Lượng vật chất hữu cơ trong đất cũng quan trọng cho việc ổn định cấu trúc đất. Lượng vật chất hữu cơ lớn hơn có ảnh hưởng tích cực lên tính ổn định của bề mặt đất. Tuy nhiên, phải xem xét đến các thông số khác như khoáng sét, oxít/hydroxit, cacbonat, v.v... Độ nhạy vốn có của đất theo hướng vụn bở không được nhầm lẫn với độ nhạy tiềm tàng của đất đối với sự phân tán do tỷ số hấp thụ natri (SAR) trong đất cao dẫn đến nồng độ natri và giá trị SAR trong TWW cao. Đất có hàm lượng sét cao nhạy hơn với sự tăng lên của natri được hấp thụ.

6.4.4  Độ mặn của đất

Độ mặn là quá trình tích tụ của muối trong đất và nhờ vào tốc độ ngấm thấp. Tốc độ ngấm qua phụ thuộc vào khả năng giữ nước của đất, độ dẫn nước, lượng mưa và lượng nước tưới, cũng như sự bay hơi. Cùng lượng mưa và bay hơi trong đất cát, nước sẽ di chuyển dưới vùng rễ cây nhiều hơn là trong vùng đất sét. Ngăn ngừa sự tích tụ muối trong đất sét và đất có độ thấm thấp là khó khăn hơn. Thoát nước là một yếu tố quan trọng khác liên quan đến độ mặn, vì muối hòa tan phải ngấm qua từ vùng rễ cây^[4][5].

6.4.5  Tính linh động và tích tụ của bo

Bo di chuyển trong đất và bo có sẵn cho sự hấp thu của cây phụ thuộc vào nồng độ bo có trong dung dịch đất^[4][5]. Bo trong dung dịch đất được xác định bằng:

a) Bo hòa tan đưa vào hệ thống đất-nước (nước tưới), và

b) Phản ứng hấp thụ-giải hấp trên pha rắn của đất.

Giả định rằng tưới một lượng nước như nhau với nồng độ bo giống nhau, sự hấp thụ bo phụ thuộc vào đặc tính của đất, ví dụ như hàm lượng sét, khoáng, oxit nhôm và hàm lượng oxit sắt, và hàm lượng vật chất hữu cơ.

...

...

...

Ngược lại, sự hấp thụ bo càng cao, thì nồng độ trong dung dịch đất càng thấp, và do đó rủi ro ảnh hưởng độc hại tức thời giảm xuống. Theo đó, đất giàu hàm lượng sét và vật chất hữu cơ, thì rủi ro bo gây độc tức thời lên cây là thấp hơn. Nếu kéo dài khoảng thời gian tưới với nước giàu bo, sét và vật chất hữu cơ sẽ tiến đến trạng thái bão hòa và có thể dẫn đến gây độc do bo.

Như đã đề cập trước đó, có thể loại bỏ những muối tan không mong muốn, kể cả bo, bằng cách sử dụng dư lượng nước tưới. Khả năng ngấm của bo là hàm số phụ thuộc vào hàm lượng nước và sự di chuyển của nước trong đất và bị ảnh hưởng bởi quá trình hấp thụ-giải hấp bo. Nói chung, lượng nước cần để ngấm bo lớn hơn rất nhiều so với lượng cần để loại bỏ chất hòa tan không hoạt động (ví dụ clorua). Ngấm qua bo khó hơn nếu đất có độ giữ nước cao và độ dẫn nước (đất sét) thấp.

6.4.6  Ô nhiễm nước dưới đất

Những chất không thể hấp thụ ví dụ như nitrat và clorua có thể gây ra các vấn đề khi bị ngấm vào nước dưới đất và phụ thuộc nhiều vào tốc độ ngấm qua tại chỗ. Tốc độ ngấm càng thấp dẫn đến thời gian lưu của nước trong vùng rễ càng lâu hơn, làm cho cây có thể hấp thu một phần nitrat. Biểu hiện ngấm theo đặc tính của đất được đánh giá là liên quan đến việc rửa mặn.

6.4.7  Sự tích tụ và tính linh động của phốt pho

Một số yếu tố đất liên quan đến tính giữ phốt pho và tính linh động của phốt pho trong đất. Các yếu tố được chia ra thành các nhóm sau:

a) Đặc tính và lượng của các thành phần đất (sét, hữu cơ, các oxít)

b) pH;

c) Các ion khác;

...

...

...

e) Bão hòa phức chất hấp thụ.

Hàm lượng sét và hydroxit cao hơn dẫn đến sự hấp phụ và sự cố định của phốt pho cao hơn, điều này làm tăng sự tích lũy và giảm tính linh động của phốt pho. Đất cao lanh giữ nồng độ phốt pho cao hơn đất montmorillonitic.

Nhìn chung, việc tăng pH làm giảm tính linh động của phốt pho. Sự có sẵn của phốt pho tại mức tối đa trong khoảng pH từ 6,0 đến 6,5. Ở các giá trị pH thấp hơn, thân cây duy trì từ phản ứng với sắt và nhôm. pH cao hơn 7,0 các ion canxi và magiê, cũng như sự tồn tại của cacbonat dẫn đến sự kết tủa của phốt pho đã thêm vào.

7  Ảnh hưởng khác nhau lên sức khỏe cộng đồng, đất, cây trồng và nguồn nước

7.1  Các ảnh hưởng lên sức khỏe cộng đồng

Các rủi ro về sức khỏe cộng đồng từ việc tưới sử dụng TWW có chứa mầm bệnh có thể có nguồn gốc từ một số đường lan truyền từ TWW đến dân cư, bao gồm cả những đường sau:

a) Sự nhiễm bẩn của thực phẩm, cây trồng làm thức ăn cho gia súc được tưới bằng TWW;

b) Truyền các mầm bệnh qua không khí khi thực hiện tưới bằng cách phun sương TWW;

c) Người lao động và cộng đồng trực tiếp tiếp xúc với TWW.

...

...

...

TCVN 12180-2 (ISO 16075-2)^[10] trình bày các cách bảo vệ sức khỏe cộng đồng của người lao động, cộng đồng chung và vật nuôi khi tưới TWW ở các mức độ khác nhau.

7.2  Các ảnh hưởng lên đất và cây trồng

7.2.1  Ảnh hưởng của mức dinh dưỡng

Sự xác định mức đạm và lân tối đa trong TWW với mục đích sử dụng để tưới là rất quan trọng để ngăn ngừa sự dư thừa có thể gây thiệt hại cho cây trồng hoặc môi trường (xem ví dụ trong Bảng B.1). Cần chú ý rằng có thể cần điều chỉnh nồng độ trong các vùng khí hậu khác nhau nơi mà sự tiêu thụ nước do cây trồng khác nhau đáng kể (hoặc cao hơn hoặc thấp hơn) do sự bay hơi khác nhau. Tuy nhiên, dù có nhiều sự khác nhau về khí hậu và sự tiêu thụ nước, sự tiêu thụ chất dinh dưỡng của cây trồng trên một đơn vị diện tích là không khác nhau.

Kế hoạch bón phân cần tính đến lượng dinh dưỡng có trong TWW được dùng để tưới.

7.2.2  Ảnh hưởng độ mặn của nước

7.2.2.1  Ảnh hưởng của nồng độ muối trong dung dịch đất lên cây trồng

Một trong những ảnh hưởng tích cực của nồng độ muối cao trong TWW là dư lượng muối trong dung dịch đất, lượng muối này gây ra sự thay đổi về tính chất của dung dịch đất và đặc biệt là tiềm năng thẩm thấu của dung dịch đất. Việc giảm tiềm năng thẩm thấu của dung dịch bên ngoài các tế bào rễ cây làm giảm khoảng cách giữa tiềm năng thẩm thấu nước trong đất và trong cây trồng, kết quả là có thể làm giảm lượng nước có sẵn cho cây và ảnh hưởng tiêu cực lên cây trồng. Tiềm năng thẩm thấu (Ψ₀), độ dẫn điện (EC), tổng anion và cation, và tổng muối hòa tan được tính theo Công thức sau:

Ψ₀(atm)=EC(dS/m) x (- 0,36)

...

...

...

Tổng chất rắn hòa tan (ppm hoặc mg/L) = EC (dS/m) x 640

Các cây trồng nông nghiệp khác nhau đáng kể về tính chống chịu với nồng độ muối hòa tan trong dung dịch đất xung quanh khu vực rễ cây. Độ mặn của đất không gây hại cho cây trồng cho đến khi nó vượt một ngưỡng nhất định về giá trị độ mặn (tính chống chịu của cây). Trên ngưỡng độ mặn đó, sản lượng giảm tuyến tính với độ mặn cho đến khi cây chết khi nó giảm đột ngột xuống bằng “zero”.

7.2.2.2  Ảnh hưởng của độ mặn lên sự tổn thương trực tiếp tới các tán lá trong hệ thống tưới phun

Tưới phun từ trên cao có thể gây ra ảnh hưởng độc hại cho tán lá khi sử dụng nước mặn làm cháy lá và cuối cùng sẽ bị rụng lá. Độ dẫn điện tối đa của nước cho việc tưới phun từ trên cao phụ thuộc vào tính chịu mặn của tán lá cây trồng (xem ví dụ trong Bảng B.2).

Để ngăn ngừa ảnh hưởng tiêu cực của độ mặn trong nước lên tán lá. Hoặc cần chọn cây trồng có tính chịu mặn cao hoặc khuyến nghị các hành động sau đây:

a) Tưới vào ban đêm;

b) Tưới vào khoảng thời gian nhiệt độ thấp và gió nhẹ;

c) Tăng tốc độ tưới (nhưng giữ nó thấp hơn tốc độ thấm của đất);

d) Giảm tần suất tưới;

...

...

...

f) Tăng kích thước của giọt nước tưới (giảm góc và áp suất phun).

Độc tính cây trồng này là do dư lượng ion natri hoặc clorua được hấp phụ qua lá cây đã bị ướt bởi tưới phun từ trên cao. Bảng B.3 nêu các hướng dẫn về tính chịu mặn của nhiều loại cây trồng, dựa vào nồng độ natri và clorua khi sử dụng tưới phun từ trên cao. Tính mẫn cảm của cây trồng được dựa vào sự tích tụ muối trực tiếp qua lá cây.

7.2.2.3  Ảnh hưởng của natri lên các tính chất của đất

Hư hại gián tiếp do độ natri của đất và gây hại lên cấu trúc và tính chất dẫn nước của đất (không đủ thấm của nước mưa hoặc nước tưới và sự di chuyển hợp lý của nước trong đất, dẫn đến vấn đề về thoát nước và thông khí) thậm chí phổ biến hơn cả hư hại trực tiếp gây ra bởi độ mặn lên cây trồng.

lon được hấp thụ và nồng độ dung dịch điện phân là các nguyên nhân chính ảnh hưởng đến cấu trúc của đất. Thông thường, khi kiểm tra sự liên hệ giữa thành phần cation trong dung dịch đất và tính chất dẫn nước của nó, để nói đến tỉ số nồng độ của natri, canxi và magie (là những cation phổ biến nhất trong nước tưới và trong đất) chứ không phải nồng độ tuyệt đối của natri. Biết rõ ảnh hưởng tiêu cực của natri bị hấp thụ lên tính chất nông học của đất và sự đóng góp tích cực của canxi và magie. Đất sodic là đất mà phần trăm natri trao đổi lớn hơn 15% và độ dẫn điện của các dung dịch thấp hơn 4 dS/m. Dựa vào định nghĩa này, giá trị ESP = 15% (phần trăm natri trao đổi) được coi như một “giá trị ngưỡng quan trọng”. Khi ESP cao hơn giá trị ngưỡng, đất có thể có các tính chất sodic vốn có của đất, có nghĩa là sức trương đáng kể và kể cả phân tán đất sét, độ dẫn nước bị suy giảm, sự thông khí kém, khó thoát nước, và các vấn đề trồng trọt. Theo cách tiếp cận này, “tỉ số hấp thụ natri” được xác định như sau:

(4)

Çông thức (4), được tính từ nồng độ của natri, canxi và magie [(Na⁺)= nồng độ natri tính theo mQq/L; [(Ca²⁺+ Mg²⁺) = nồng độ của canxi + magie tính theo mQq/L) trong chiết xuất đất nhão bão hòa, là cách chẩn đoán hữu hiệu cho vấn đề dự đoán độ natri của đất (mức natri cao) gây ra do nước tưới. Nó còn hữu ích trong việc dự đoán mối nguy hại của độ natri trong đất bởi nước tưới và trong việc đánh giá mức độ natri bị hấp thụ trong đất. Sự liên hệ giữa ESP và SAR được thể hiện trong Công thức (5):

ESP = 100(-0,0126+0,0475SAR)/1+(-0,0126+0,01475SAR)

...

...

...

Ở mức độ cao hơn “giá trị ngưỡng quan trọng” được trình bày ở trên, độ dẫn nước của đất thay đổi theo dung dịch với các mức độ SAR khác nhau, giá trị ngưỡng cho từng tổ hợp của chất điện ly và giá trị SAR đã được xác định. Giá trị ngưỡng được xác định như mức độ SAR trong một nồng độ muối đã cho mà gây ra sự suy giảm đáng kể trong tính thấm của nước vào đất. Nói một cách khác, giá trị ngưỡng không phải là một hằng số, vì vậy có thể nhỏ hơn 15 [mEq/L]^1/2.

Sự liên hệ giữa SAR và nồng độ của muối có thể cũng bị ảnh hưởng bởi các tính chất của đất (chủ yếu là khoáng sét và hàm lượng chất hữu cơ).

Các giá trị SAR và nồng độ chất điện ly thông thường (được đo bằng độ dẫn điện) có thể được sử dụng để xác định khả năng gia tăng vấn đề về độ thấm của nước qua đất được trình bày trong Bảng B.4.

7.2.3  Ảnh hưởng độc tính của các ion cụ thể

7.2.3.1  Khái quát

Ngoài ảnh hưởng của nồng độ muối tổng (hiệu ứng thẩm thấu), một số ion trong dung dịch đất có thể có khả năng gây hại cho cây trồng nông nghiệp được tưới bằng TWW. Sự hấp phụ của các ion này vào cây trồng và sự tích tụ của chúng trong cây có thể làm giảm năng suất đến mức độ cây héo.

7.2.3.2  Ảnh hưởng của clorua

Clorua là chất dinh dưỡng thiết yếu đối với cây để cân bằng điện tích và để điều hòa việc thẩm thấu. Hơn nữa, clorua đóng vai trò là ion đối lập trong việc vận chuyển cation trong cây và đóng góp vào sự hydrat hóa và sức trương của tế bào. Cung cấp clorua cho cây bằng nhiều nguồn: đất, mưa, tưới, phân bón và sự ô nhiễm không khí. Trong các điều kiện canh tác bình thường, độc tính của clorua phổ biến nhiều hơn là sự thiếu hụt clorua, cũng như vậy với việc tưới bằng TWW. Tính nhạy của cây trồng với nồng độ clorua thay đổi đáng kể. Mặt khác, cây thường nhạy với dư lượng clorua. Tính chống chịu của cây trồng là khác nhau với mỗi loài, giống, và thân rễ của cùng một cây trồng. Sự khác biệt giữa thân rễ thường phản ánh khả năng của chúng để ngăn ngừa hoặc hạn chế sự di chuyển của clorua từ gốc đến lá và tích tụ tại đó.

7.2.3.3  Ảnh hưởng của bo

...

...

...

7.2.3.4  Ảnh hưởng của natri

Nồng độ bất thường của natri trong TWW có thể ảnh hưởng trực tiếp đến cây do độc tính của natri. Độc tính này chủ yếu ảnh hưởng đến cây ăn quả (bơ, cam quýt, và các cây rụng lá: mận, đào, mơ) ở nồng độ lớn hơn 5 mEq/L (120 mg/L)^[6]. Trong đất giàu natri không mặn, sự chênh lệnh về canxi cũng như magie trong cây cỏ có thể xuất hiện. Natri trong TWW chủ yếu ảnh hưởng đến cấu trúc đất và ảnh hưởng gián tiếp đến sự thoát khí và sự di chuyển của nước trong đất.

Giá trị đối với các mức tối đa của các yếu tố độ mặn trong TWW dùng cho tưới được trình bày trong Bảng B.5 dựa vào thực nghiệm tại Israel.

7.2.4  Ảnh hưởng liên quan đến các nguyên tố hóa học khác

Bổ sung các nguyên tố hóa học khác vào đất theo cách không kiểm soát là không mong muốn vì nếu chúng tích tụ trong đất, sẽ khó có thể loại bỏ chúng và chúng thường gây độc cho cây, sự hấp thụ dư thừa của cây trồng sau đó là tích tụ mức độc của các nguyên tố hóa học khác trong mô cây (mức này được coi là có hại cho con người và động vật tiêu thụ cây trồng), và sự di chuyển của các nguyên tố hóa học này trong nước dưới đất.

Giá trị trung bình số học và giá trị tối đa được trình bày trong Bảng B.6.

Đôi khi các giá trị đáng kể hơn (thấp hơn giá trị tối đa) trong đất có pH axit do tính có sẵn cao của các kim loại nặng.

7.2.5  Khuyến nghị để quản lý ảnh hưởng lên đất và cây trồng

7.2.5.1  Khuyến nghị để tránh hư hại do việc tưới phun trên tán lá

...

...

...

a) Chọn các cây trồng có tính chống chịu cao;

b) Tưới vào ban đêm;

c) Tưới vào khoảng thời gian nhiệt độ thấp và gió nhẹ;

d) Tăng tốc độ quay của vòi phun;

e) Tăng tốc độ tưới (nhưng giữ nó thấp hơn tốc độ thấm của đất);

f) Giảm tần suất tưới;

g) Thay hệ thống tưới thành hệ thống tưới không tiếp xúc tán lá, ví dụ hệ thống tưới micro;

h) Tăng kích thước của giọt nước tưới (giảm mức phun)

7.2.5.2  Kỹ thuật quản lý để tránh hư hại do tích tụ muối trong đất

...

...

...

7.2.5.2.1  Nguyên tắc quản lý

Các phương thức quản lý cho sử dụng an toàn nước tưới (và cụ thể là TWW) cho tưới chủ yếu gồm:

- Lựa chọn cây trồng hoặc giống cây trồng cho sản lượng đạt yêu cầu trong điều kiện độ mặn và độ natri đang có hoặc được dự đoán;

- Quy trình trồng đặc biệt mà tối thiểu hoặc bù lại sự tích tụ của muối trong vùng lân cận của hạt;

- Tưới để duy trì độ ẩm của đất ở mức tương đối cao và để đạt được độ thấm định kỳ của đất;

- Sử dụng sự chuẩn bị đất đai để tăng tính đồng đều của phân bố nước và sự ngấm, ngấm và loại bỏ của độ mặn.

Cây trồng phát triển, lượng nước dùng cho tưới, mô hình mưa và khí hậu, và xác định các tính chất của đất đến mức độ và phạm vi của các phương thức quản lý cần thiết.

7.2.5.2.2  Lựa chọn các cây trồng và giống cây trồng

Ở nơi không thể giữ độ mặn trong giới hạn có thể chấp nhận được bằng cách sự ngấm, cần lựa chọn các cây trồng sao cho chúng có thể cung cấp sản lượng đạt yêu cầu trong điều kiện mặn đó. Việc lựa chọn cây trồng, cần chú ý cụ thể đến tính chịu mặn của cây trồng trong quá trình phát triển của hạt vì sản lượng thấp thường do không đạt được tính chống chịu cần thiết. Một số cây trồng có tính chịu mặn trong giai đoạn phát triển sau nhưng khá nhạy với độ mặn trong giai đoạn phát triển sớm.

...

...

...

7.2.5.2.3  Quy trình trồng đặc biệt

Trong nhiều trường hợp, cây trồng không có tính chống chịu phù hợp được tưới rãnh theo hàng đối với đất có độ mặn vừa phải là một vấn đề nghiêm trọng, do thực tế là tỉ lệ này mầm bị giảm xuống bởi độ mặn dư thừa. Việc cây không có tính chống chịu phù hợp là do gia tăng sự tích tụ của muối hòa tan trên luống bị làm ẩm bởi tưới rãnh.

Cần sử dụng việc cải biên trong phương thức tưới và hình dạng luống, để giảm sự tích tụ của muối gần hạt. Xu hướng tích tụ muối gần hạt trong quá trình tưới là nhiều nhất ở luống đầu tròn, hàng đơn. Muối đủ để ngăn ngừa sự nảy mầm có thể cô đọng trong vùng hạt kể cả khi hàm lượng muối trung bình trong đất là tương đối thấp.

Từ góc nhìn kiểm soát độ mặn, trồng theo luống hoặc bồn là phù hợp nhưng thường không thuận lợi cho việc trồng nhiều hàng cây do vấn đề liên quan đến vỏ và thông khí kém.

7.2.5.2.4  Phương thức tưới

Một số quá trình mặn hóa đất và nước là chắc chắn xảy ra đối với tưới; muối chứa trong nước tưới lưu lại trong đất khi nước sạch thoát trở lại khí quyển thông qua quá trình bay hơi và thoát hơi nước của cây. Do đó, dư lượng nước của quá trình bay hơi phải được áp dụng cùng với việc tưới để đạt được độ thấm và ngăn sự tích tụ của dư lượng muối.

Để ngăn sự tích tụ của dư lượng muối trong vùng rễ từ việc tưới bằng TWW, phải tưới nước bổ sung, tưới dài hạn, (nước tưới và nước mưa) với dư lượng nước cần cho sự bay hơi (ET) và phải đi qua vùng rễ cây với lượng thấp nhất. Lượng này, tưới ngắn hạn, được gọi là “điều kiện ngấm qua” (LR), một phần của nước đã được thấm phải di chuyển qua vùng rễ để giữ cho độ mặn ở mức chấp nhận được.

Trong những cánh đồng được tưới đến điều kiện trạng thái ổn định với sự quản lý tưới thông thường, nồng độ muối trong nước của đất cơ bản đồng đều gần bề mặt đất không phân biệt phần ngấm qua (LF), phần nước thấm đi qua vùng rễ cây nhưng tăng lên khi độ dày của LF giảm xuống. Tương tự, độ mặn trung bình vùng rễ cây tăng lên khi LF giảm xuống, sản lượng cây trồng giảm xuống khi vượt quá mức chịu mặn của cây.

Các phương pháp để tính toán yêu cầu ngấm và để dự đoán sản lượng cây trồng thất thoát do ảnh hưởng của độ mặn được trình bày trong các báo cáo trong thư mục tài liệu tham khảo. Khi dung dịch đất đạt đến mức độ mặn tối đa thích hợp cho hệ thống gieo trồng, ít nhất lượng muối được đưa vào trong việc tưới bổ sung phải bằng với lượng muối bị loại bỏ khỏi vùng rễ cây. Quá trình này được gọi là “giữ cân bằng muối”.

...

...

...

- Dạng tưới mà ứng suất chất nền giảm tới mức tối thiểu, ví dụ tưới nhỏ giọt, có thể sử dụng để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng có hại của việc tưới với nước mặn, và

- Các phần ngấm có thể được sử dụng để giảm tới mức tối thiểu sự tích tụ (do các ảnh hưởng có hại) của mức độ muối cao trong vùng rễ cây.

Sự phân bố và mức độ mà đất trở nên nhiễm mặn là hàm số của cách thức tưới nước, cũng như phần ngấm qua. Trên 1 đơn vị dung dịch ngấm qua muối được loại bỏ bằng tưới vòi phun nhiều hơn là tưới ngập. Do đó, độ mặn của nước tưới bằng vòi phun có thể cao, tất cả đều bằng nhau, lớn hơn độ mặn của nước tưới ngập hoặc tưới rãnh với mức độ tương đương của trồng cấy thành công, nếu tránh được việc cháy lá.

Sự phân bố của muối trong đất cũng bị ảnh hưởng bởi hình dạng luống gieo hạt. Muối có xu hướng tích tụ đến mức dư thừa ở một số vùng của luống gieo hạt trong điều kiện tưới rãnh. Hình dạng luống gieo hạt và rãnh có thể được thiết kế để giảm thiểu vấn đề này. Sự gieo hạt và cách thức tưới bề mặt (ví dụ rãnh luân phiên, độ sâu của rãnh nước, v.v..) cũng được sử dụng để tối ưu hóa sự tạo thành cây trong điều kiện mặn. Tưới phun có thể có hiệu quả trong việc ngấm lọc độ mặn dư thừa của lớp đất trên cùng và trong việc cung cấp môi trường có độ mặn thấp thuận lợi cho lớp đất trên cũng cần thiết cho việc thiết lập cây trồng từ hạt giống nhạy với muối. Dưới sự tưới nhỏ giọt, hàm lượng muối thường thấp nhất ở đất ngay phía dưới và tiếp giáp với nguồn phát và cao nhất ở vùng ngoại vi của vùng bị ướt. Sự loại bỏ muối đã bị tích tụ trong vùng bị ướt này cần được xử lý dài hạn.

7.2.5.2.5  Sử dụng kết hợp các lượng nước khác nhau

Có thể sử dụng TWW kết hợp với các nước khác để giảm ảnh hưởng của muối. Tuy nhiên, cần ưu tiên để tăng chất lượng của TWW bằng cách giảm hàm lượng muối trong quá trình hình thành nước thải, trước khi hướng tới khả năng sử dụng cách thức làm loãng được trình bày dưới đây^[5].

Tưới trộn: Hỗn hợp của TWW (hoặc nước mặn) và nước không mặn có thể tạo thành hỗn hợp nước phù hợp để tưới. Áp dụng cách thức này có nghĩa là có thể trộn lẫn hai quá trình; pha trộn mạng lưới và pha trộn đất. Pha trộn mạng lưới có nghĩa là các nguồn cung cấp nước được trộn lẫn trong hệ thống vận chuyển nước tưới. Pha trộn có nghĩa là hai chất lượng nước khác nhau được tưới luân phiên và đất đóng vai trò như một môi trường trộn.

Tưới theo chu kỳ: Sử dụng nước có độ mặn cao (TWW) khi tưới luân phiên cho cây trồng có tính chịu muối hoặc khi tưới cho cây trồng nhạy với muối trong giai đoạn phát triển chịu được muối. Nước có độ mặn thấp hơn được dùng cho tất cả các giai đoạn phát triển khác.

Cảnh báo: Trong cả hai cách thức, có thể có khả năng TWW sẽ xâm nhập vào hệ thống nước khác gây ra các rủi ro về sức khỏe, đặc biệt nếu một trong các nguồn cung cấp nước uống hoặc nguồn được kết nối với hệ thống nước uống. Thiết lập cơ chế phân tách, ví dụ như khoảng cách khí, giữa bất kỳ hệ thống nước cố định nào và hệ thống nước uống phải tránh những rủi ro này. Cách khác là đổ nước uống vào một bể chứa riêng biệt và sau đó bơm chúng vào hệ thống TWW dùng để tưới.

...

...

...

7.3.1  Khái quát

Không cần xem xét hệ thống tưới sử dụng TWW trong vùng dễ bị tổn thương về địa chất thủy văn (nghĩa là có rủi ro cao về xâm nhập và việc thấm của nước bề mặt và các khu vực cung cấp nước bề mặt cho các hệ thống nước uống). Do khả năng tắc nghẽn và rò rỉ trong đường ống vận chuyển TWW và trong hệ thống phân phối đến đồng ruộng được tưới, những rò rỉ TWW có thể tiếp cận và làm bẩn tầng chứa nước hoặc nước mặt.

Để ngăn ngừa rùi ro này, đường ống cung cấp TWW chính cần phải tách ra khỏi nguồn nước uống (các giếng) với một khoảng cách sao cho đảm bảo TWW không chảy trực tiếp vào giếng và TWW chảy trên đất sẽ cần ít nhất 40 ngày để tới được giếng (trong thời gian này sẽ xảy ra việc triệt tiêu các chất ô nhiễm gây bệnh). Các phương thức quản lý tốt để bảo vệ các nguồn nước uống được trình bày trong TCVN 12180-3 (ISO 16075-3)^[11], 6.6.

Các ảnh hưởng của nồng độ các chất dinh dưỡng trong TWW lên các nguồn nước đưa ra hai rủi ro chính, đó là:

a) Việc ngấm của lân trong các loại đất axit, và việc ngấm của đạm trong tất cả các loại đất vào nước dưới đất, và

b) Sự chảy tràn của phốt pho từ lớp đất trên cùng có độ pH cao tới nguồn nước mặt.

CHÚ THÍCH: Khi loại bỏ đạm và lân khỏi nước thải, giảm các biện pháp đề phòng.

Sự gia tăng thiếu hụt nước ngọt cho nông nghiệp yêu cầu việc sử dụng các nguồn nước có chất lượng hóa học và chất lượng sinh học thấp hơn. Phần lớn nguồn nước như vậy là nước tái sử dụng (có nghĩa là TWW). Điều này nhằm là để khuyến nghị các tiêu chí cho phép tưới nông nghiệp bằng TWW được khả thi, đồng thời hạn chế các nguy hại đến các nguồn nước tự nhiên.

7.3.2  Các nguyên tắc để bảo vệ các nguồn nước

...

...

...

b) Tiêu chuẩn này nhằm kết hợp bảo vệ tối đa các nguồn nước bằng những phương pháp thực tiễn và dễ áp dụng theo các chỉ tiêu và phương pháp thử.

c) Tiêu chuẩn này giả định rằng nguồn chính của TWW là từ hệ thống thoát nước thải dô thị. Do đó, TWW thường chứa một số chất nhiễm bẩn cụ thể đặc trưng cho hầu hết nước thải đô thị. Sử dụng nước thải công nghiệp cần yêu cầu thêm các tiêu chí khác.

Các thông số chất lượng nước đã được mô tả sử dụng các giá trị nồng độ cực đại của các chất để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu tác hại đến đất, cây trồng và các nguồn nước (nước mặt hoặc nước dưới đất), hoặc tác hại đến sức khỏe cộng đồng. Những thông số này được phân loại như sau:

- Các thông số nông học: dinh dưỡng (nitơ, phốt pho, và kali) và các yếu tố độ mặn (tổng hàm lượng muối, clorua, bo, và nồng độ natri);

- Các nguyên tố hóa học khác (các kim loại nặng);

- Các thông số vi sinh.

Những thông số này liên quan đến tác động tích cực của mỗi hệ số, cũng như khả năng ngăn ngừa đầu vào của chất nhiễm bẩn trong quá trình tạo ra nước thải và khả năng để loại bỏ chúng trong quá trình xử lý.

Tiêu chuẩn này đề xuất các giá trị cho nồng độ của hầu hết các chất nhiễm bẩn đại diện của mỗi loại trong bốn nhóm (dinh dưỡng, kim loại nặng, muối, và chất ô nhiễm micro hữu cơ) và cho các thông số biểu thị độ mặn (EC và TDS).

- Cần làm rõ là thực tế là không thể tạo ra một tiêu chuẩn mà bao gồm cả các ví dụ về các giá trị ngưỡng cho tất cả các chất nhiễm bẩn tiềm năng tìm thấy trong nước thải. Do đó, như đã đề cập ở trên, người dùng xác định các mức độ cho một số nguyên tố đại diện trong bốn nhóm chất gây ô nhiễm nêu trên, kết hợp với định nghĩa về mức độ xử lý. Hầu hết các trường hợp, việc tuân thủ các mức ngưỡng này sẽ đảm bảo sự bảo vệ cho hệ thống nước tự nhiên. Tuy nhiên, các mức độ có thể cần phải điều chỉnh phù hợp với điều kiện của từng nơi.

...

...

...

- Về lượng, các dòng chảy tràn bề mặt chảy với tốc độ cao hơn các dòng chảy dưới đất. Kết quả là tạo ra những nguy hại tức thời cho các nguồn nước. Do đó, mục tiêu cần giảm dòng TWW trực tiếp chảy ra kênh thoát nước khi trời mưa. Do đó, sự phân loại những nguy hại cho các nguồn nước bề mặt được dựa vào sự ước tính lượng TWW chảy trực tiếp hoặc gián tiếp vào hệ thống thoát nước. Có sự phân biệt giữa các trường hợp mà hệ thống tưới được thiết kế tốt (trong đó tần suất tưới phù hợp với tính chất của đất) sao cho không có dòng chảy tràn bề mặt trong khi tưới và giữa những hệ thống tưới kém hiệu quả hơn. Tuy nhiên, kể cả trong hệ thống thiết kế tối ưu, vẫn có khả năng có dòng chảy tràn. Do đó, trường hợp đã định “không có dòng chảy tràn” cũng bao gồm cả khả năng thể tích dòng chảy tràn từ việc tưới nhỏ hơn 5% nước tưới.

- Nguyên tắc đối với chất nhiễm bẩn dưới đất là để chúng di chuyển trong vùng không bão hòa nhưng không ngấm tới mọi nguồn nước dưới đất. Sự hấp thụ của chất nhiễm bẩn, chủ yếu là muối (các cation) và các kim loại nặng trong đất, diễn ra chủ yếu do và trên bề mặt đất sét. Thời gian lưu cũng được kiểm soát bởi thành phần của đất và chủ yếu là hàm lượng sét. Do đó, chỉ số chính được sử dụng cho đất đặc trưng bằng tính phù hợp để tưới nước thải đã xử lý là hàm lượng sét. Cần nhấn mạnh rằng đó chỉ là chỉ số gần đúng. Để xác định một thông số đơn giản và có thể đo được, hàm lượng sét trung bình có độ sâu 2 m được đề xuất cho việc sử dụng như một chỉ số cho tính nhạy của địa điểm với ô nhiễm nước dưới đất.

7.3.3  Các ví dụ về các nhóm độ nhạy của nước dưới đất

Phụ lục C cung cấp các ví dụ về các nhóm độ nhạy của nước dưới đất.

7.3.4  Các ví dụ về các nhóm độ nhạy của nước bề mặt

Các nhóm độ nhạy của nước bề mặt được phân tách theo phạm vi dòng nước, trực tiếp hoặc gián tiếp, từ nước tưới đến hệ thống thoát nước dẫn đến hệ thống nước tự nhiên. Do đó, các loại độ nhạy của nước cần được xác định. Loại có độ nhạy cao nhất (I) trong hệ thống là nơi có dòng chảy tràn bề mặt trong quá trình tưới hoặc sự tích tụ trên bề mặt mà gần như bị rửa trôi trong các trận mưa. Theo nguyên tắc, thiết kế và vận hành chính xác của một hệ thống tưới cần phải ngăn ngừa những trường hợp như vậy. Các nhóm độ nhạy II, III và IV giả định rằng dòng chảy tràn bề mặt không được tạo ra trong quá trình tưới. Nhóm độ nhạy II bao gồm cả các hệ thống có hệ thống thoát nước dưới đất nông hiệu quả (ở độ sâu nhỏ hơn hoặc bằng 80 cm). Trong hệ thống này, một phần nước tưới đáng kể bị thoát ngay ra hệ thống thoát nước bề mặt khi tưới hoàn thành. Nhóm độ nhạy III bao gồm cả các hệ thống thoát nước sâu (hơn 80 cm), nơi mà nước tưới bị thoát ra hệ thống thoát nước bề mặt nhưng chỉ sau khi giữ lại dưới đất. Nhóm độ nhạy IV, thấp nhất trong nước mặt, là hệ thống không có bất cứ hệ thống thoát nước dưới đất ngầm nào. Điều quan trọng là có 3 loại nói đến sau cùng dựa vào giả định rằng việc thiết kế và vận hành của hệ thống tưới ngăn ngừa dòng chảy tràn bề mặt trực tiếp của nước tưới. Đường di chuyển của nước dưới đất tạo ra việc lọc các chất nhiễm bẩn, tương tự như tiêu chí rủi ro của nước dưới đất. Sự tồn tại của sự thoát nước mặt đất hiệu quả làm giảm hàm lượng nước trong đất nhưng có thể dẫn đến việc tăng tải cho hệ thống nước bề mặt. Hiện tại, tiêu chuẩn này không giải quyết dòng chảy tràn bề mặt do mưa làm ngấm các chất nhiễm bẩn từ lớp đất phía trên.

7.3.5  Tóm tắt các ví dụ về tiêu chí

Mức rủi ro đề xác định các ví dụ về ngưỡng nhiễm bẩn trong nước thải đã qua sử dụng được trình bày trong Bảng C.1.

Phụ lục A

...

...

...

Ví dụ các tiêu chí khí hậu và đất

Bảng A.1 - Phân loại đất sử dụng chỉ số khô hạn (AI)

Khí hậu

Giá trị AI

Lượng mưa hàng năm

Sự biến đổi lượng mưa giữa các năm

Chú ý

Siêu khô hạn

AI < 0,05

...

...

...

< 100%

Thâm hụt độ ẩm hàng năm

Khô hạn

0,05 < AI < 0,20

< 200 mm

50% to 100%

Bán khô hạn

0,20 < AI < 0,50

< 800 mm (vào mùa hè)

...

...

...

25% đến 50%

Khô tiểu ẩm ướt

0,50 < AI < 0,65

Lượng mưa theo mùa cao

< 25%

Ẩm ướt

0,65 < AI <1,00

Lượng mưa cao

-

...

...

...

Lượng dư độ ẩm hàng năm

Núi lạnh

-

-

-

Quá lạnh cho cây trồng phát triển

Bảng A.2 - Tổng quan về các rủi ro liên quan đến đất (sửa đổi từ Tài liệu tham khảo [7])

Rủi ro

...

...

...

Các thông số của đất ảnh hưởng đến biểu hiện của đất

Sự linh động của chất ô nhiễm vô cơ có khả năng hấp thụ

Khả năng đệm cho chất ô nhiễm vô cơ có khả năng hấp thụ (ví dụ: các kim loại nặng)

Kết cấu, chất hữu cơ, và pH

Sự vụn bở của lớp đất bên trên

Sự vụn bở của lớp đất bên trên

Kết cấu và chất hữu cơ

Mặn hóa đất

Mặn hóa đất

...

...

...

Sự linh động của bo

Khả năng đệm cho Bo

Kết cấu, chất hữu cơ, và pH

Sự ô nhiễm nước dưới đất

Khả năng đệm cho các chất không thể hấp thụ (ví dụ nitrat)

Kết cấu, chất hữu cơ, và pH

Sự tích tụ và linh động của lân

Sự tích tụ hoặc sự ngấm của lân trong đất

Hàm lương sét và khoảng, oxít, chất hữu cơ và pH

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Ví dụ về mức dinh dưỡng tối đa và yếu tố độ mặn trong TWW để tưới

Các mức này được lấy từ các cánh đồng tưới theo mùa từ 500 mm đến 600 mm (5000 m³/ha đến 6000 m³/ha) và liên quan đến sự tiêu thụ đạm và lân của cây trồng.

Bảng B.1 - Ví dụ về các mức dinh dưỡng cực đại trong TWW để tưới

Thông số

Đơn vị

Số trung bình hàng tháng

...

...

...

Nitơ amoni

mg/L

20

30

Đạm tổng

mg/L

25

35

Lân tổng

...

...

...

5

7

CHÚ THÍCH: Bảng này được lấy từ việc tưới ở Israel và thỏa mãn Quy định của Israel đã được quốc hội phê vào Tháng 4 năm 2010; Quy định về sức khỏe cộng đồng (quy định về chất lượng TWW và quy định về xử lý nước thải), 2010 (Tài liệu tham khảo tiếng Hebrew).

Bảng B.2 - Ví dụ độ dẫn điện cực đại của nước tưới; theo tính chống chịu của cây, khi được tưới phun từ bên trên (sửa đổi từ Tài liệu tham khảo [6])

Tính chồng chịu của lá cây trồng

Độ dẫn điện cực đại của nước tưới
(dS/m)

Tính chống chịu rất thấp^a

0,5

Tính chống chịu thấp

...

...

...

Tính chống chịu trung bình

2,0

Tính chống chịu cao

4,0

Tính chống chịu rất cao

8,0

^a Bao gồm hầu hết các cây ăn quả (ví dụ cam quýt, táo, lê, mận, mơ, đào, và những cây cho quả khác), đậu và dâu tây.

Bảng B.3 - Ví dụ về tính chống chịu tương đối của các cây trồng được lựa chọn với tổn thương lá do tưới phun nước mặn từ bên trên ^[6]

Nồng độ Na⁺ hoặc Cl^- gây tổn thương lá
(mEq/L)

...

...

...

5 đến 10

10 đến 20

> 20

Hạnh nhân

Mơ

Cam quýt

Mận

Nho

Tiêu

...

...

...

Cà chua

Cỏ linh lăng

Lúa mạch

Ngô

Dưa chuột

Cây rum

Vừng

Cây lúa miến

Súp lơ

...

...

...

Củ cải đường

Hướng dương

CHÚ THÍCH: 1 mEq/L Na⁺ = 23 mg/L Na⁺

1 mEq/L Cl^- = 23 mg/L Cl^-

Bảng B.4 - Ảnh hưởng kết hợp của độ dẫn điện (Ecw) của nước tưới và tỉ số hấp thụ natri (SAR) lên khả năng thấm của nước (tính thấm)^[2]

Những vấn đề tưới tiềm năng

Mức độ giới hạn trong sử dụng

Không

Nhẹ đến trung bình

...

...

...

SAR(mEq/L)^1/2

Độ dẫn điện - nước tưới (dS/m)

0 đến 3

> 0,7

từ 0,2 đến 0,7

< 0,2

3 đến 6

> 1,2

từ 0,3 đến 1,2

...

...

...

6 đến 12

> 1,9

từ 0,5 đến 1,9

< 0,5

12 đến 20

> 2,9

từ 1,3 đến 2,9

< 1,3

20 đến 40

...

...

...

từ 2,9 đến 5,0

< 2,9

CHÚ THÍCH 1 Vấn đề của nước thấm qua đất (dẫn đến sự trương nở và phân tán của đất sét và từ sự phá hủy kết cấu của đất) phụ thuộc không chỉ vào giá trị SAR của đất, là kết quả SAR của nước, mà còn phụ thuộc vào nồng độ của muối ở trong nước (nồng độ chất điện ly). Giá trị SAR càng cao, nồng độ chất điện ly yêu cầu để duy trì các điều kiện di chuyển của nước trong đất một cách hợp lý càng cao. Do đó, mỗi giá trị SAR trong bảng có một giá trị độ dẫn điện tương đương trong đó nó có thể có hoặc không có các vấn đề về tính thấm nước.

CHÚ THÍCH 2 Trong TWW có giá trị SAR cao, thường có nồng độ muối đủ cao để duy trì cấu trúc ổn định của đất và ngăn ngừa các vấn đề về nước di chuyển trong đất. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian mưa, đất có giá trị SAR đạt đến cân bằng với giá trị SAR trong TWW, được tiếp xúc với nước mưa có nồng độ chất điện ly tối thiểu. Trong những điều kiện này, tính thấm của nước vào đất sẽ giảm đột ngột (cường độ thấm phụ thuộc vào các tính chất khác của đất) dẫn đến các vấn đề về dòng chảy tràn bề mặt và sói mòn.

CHÚ THÍCH 3 Ở Israel, giá trị SAR trung bình háng tháng cho phép trong TWW được quy định là 5 (mEq/L)^1/2 với giá trị tối đa là 6,5 (mEq/L)^1/2.

Bảng B.5 - Ví dụ về mức cực đại của hệ số mặn trong TWW được sử dụng để tưới theo tính nhạy của cây trồng (dẫn xuất Quy định của Israel để tưới trong điều kiện khí hậu, đất, phương pháp tưới của Israel)

Thông số

Đơn vị

Độ nhạy của cây trồng

...

...

...

Nhạy vừa phải

Chống chịu vừa phải

Chống chịu

Trung bình hàng tháng

Giá trị tối da của một lần đo

Trung bình hàng tháng

Giá trị tối da của một lần đo

Trung bình hàng tháng

Giá trị tối da của một lần đo

...

...

...

Giá trị tối da của một lần đo

Độ dẫn điện^ab

dS/m

1,4

1,8

2,0

2,6

4,0

5,2

...

...

...

7,8

Clorua

mg/L

250

280

400

440

1000

1100

...

...

...

1500

Bo^c

mg/L

0,4

0,5

1,0

1,3

2,0

2,6

...

...

...

5,2

Natri^d

mg/L

150

200

-

-

-

-

...

...

...

-

CHÚ THÍCH 1 Bảng này được lấy từ việc tưới của Israel và Israel và phù hợp vơi Quy định đã được quốc hội Israel phê duyệt vào Tháng 4 năm 2010; Quy định về sức khỏe cộng đồng (quy định về chất lượng TWW và quy định về xử lý nước thải), 2010 (Tài liệu tham khảo tiếng Hebrew).

CHÚ THÍCH 2 Các giá trị trong Bảng B.3 liên quan đến các điều kiện ở Israel với một số loại cây trồng được tưới bằng tưới có áp nhưng chủ yếu là bằng tưới nhỏ giọt.

CHÚ THÍCH 3 Tính chống chịu của cây đối với độ mặn là sự phản ứng với nồng độ thực của muối trong dung dịch đất. Với chất lượng nước giống nhau, nồng độ muối mà rễ cây được tiếp xúc sẽ phụ thuộc vào hệ thống tưới và quản lý tưới (tần suất tưới). Hàm lượng nước trong đất giữa các lần tưới càng nhỏ, thì nồng độ muối càng cao. Do đó, trong hệ thống tưới nhỏ giọt, nơi mà khoảng cách tưới là gần nhau, có thể sử dụng nước có nồng độ muối cao so với nơi mà cây trồng cùng loại được tưới bằng hệ thống tưới (phun hoặc hệ thống tưới hở) nơi mà khoảng cách tưới xa nhau và sử dụng lượng nước có sẵn trong đất tương đối lớn hơn so với lần tưới tiếp theo.

^a Tính nhạy của cây trồng đối với độ mặn thường được biểu thị bằng mối tương quan với nồng độ trong đất bùn nhão bão hòa hoặc trong dung dịch đất. Ý nghĩa của các giá trị nồng độ trong nước tưới liên quan đến độ dẫn điện được tính dựa vào tỉ số sau: độ dẫn điện của đất = 1,5 x độ dẫn điện của nước, giả định rằng phân ngấm được cho là 0,2 (20%)

^b Nồng độ của muối hòa tan trong nước cũng có thể được biểu thị bằng tổng lượng chất rắn hòa tan (mg/L) (TDS). Mối liên hệ giữa độ dẫn diện (EC) và TDS được tính trong Công thức sau:

TDS (mg/L) ≈ EC (dS/m) x 640 đối với EC giữa 0,1 và 5.0 dS/m

TDS(mg/L) ≈ EC (dS/m) x 800 đối với EC > 5,0 dS/m

^c Nồng độ bo được chỉ thị trong Bảng cho biết bo trong nước tưới, tuy nhiên cây trồng phản ứng với bo trong dung dịch đất. Bo là một nguyên tố có thể được hấp phụ bởi đất sét và các chất hữu cơ trong đất. Do đó, phản ứng của cây trồng cùng loại đối với bo trong nước tưới sẽ khác nhau khi hàm lượng sét trong đất khác nhau. Nhìn chung, đối với cùng một nồng độ bo trong nước và cây trồng cùng loại, phản ứng tiêu cực của cây trồng sẽ được giảm khi ở trong đất có hàm lượng sét cao. Hiện tượng này là kết quả của sự hấp thụ bo cao trong đất sét và do đó nồng độ thấp hơn trong dung dịch đất mà từ đó cây hấp phụ bo.

...

...

...

Bảng B.6 - Ví dụ về giá trị trung bình và giá trị cực đại của các nguyên tố hóa học trong TWW

Đơn vị mg/L

Nguyên tố

Số trung bình hàng tháng

Giá trị cực đại trong một lần đo

Nhóm

5

12,5

Berili

...

...

...

0,25

Cadimi

0,01

0,025

Crôm

0,1

0,25

Coban

0,05

...

...

...

Đồng

0,2

0,5

Cyanua

0,1

0,2

Flo

2,0

3,0

...

...

...

2

5

Chì

0,1

0,25

Liti

2,5

6,25

Mangan

...

...

...

0,5

Thủy ngân

0,002

0,005

Molypden

0,01

0,025

Niken

0,2

...

...

...

Selen

0,02

0,05

Vanadi

0,1

0,25

Kẽm

2

5

...

...

...

CHÚ THÍCH 2 Bảng này được thiết lập dựa vào việc tưới của Israel và thỏa mãn các Quy định của Israel đã được quốc hội ban hành vào tháng 4 năm 2010: Quy định về sức khỏe cộng đồng (quy định về chất lượng TWW và quy định về xử lý nước thải), 2010 (Tài liệu tham khảo tiếng Hebrew).

Phụ lục C

(Tham khảo)

Ví dụ các nhóm nhạy của nước dưới đất

C.1  Khái quát

Các nhóm nhạy được xác định chủ yếu trên hàm lượng sét của đất. Nhóm nhạy thứ tư là cho các trường hợp không có tầng chứa nước nào nằm dưới khu vực tưới. Để xác định hàm lượng sét của đất, phân tích sàng lọc đơn giản cần được thực hiện với đất để xác định bất cứ hạt sét nào nhỏ hơn 2μm.

C.2  Nhóm nhạy thứ nhất (I)

Độ nhạy cao được đặc trưng bởi sự tồn tại của tầng chứa nước (tầng chứa nước không bị giới hạn) bên dưới khu vực tưới, nơi có hàm lượng sét trung bình nhỏ hơn 15% trong khoảng 2 m đất trên cùng, hoặc nước dưới đất ở độ sâu nhỏ hơn 5 m.

...

...

...

Độ nhạy trung bình được đặc trưng bởi khu vực phía trên tầng chứa nước có độ sâu hơn 5 m từ mặt đất và với hàm lượng sét trung bình từ 15% đến 40% trong khoảng 2 m đất trên cùng.

C.4  Nhóm nhạy thứ ba (III)

Độ nhạy thấp được đặc trưng bởi khu vực phía trên các tầng chứa nước có độ sâu hơn 5 m, nơi mà hàm lượng sét trung bình lớn hơn 40% trong khoảng 2 m đất trên cùng.

C.5  Nhóm nhạy thứ tư (IV)

Độ nhạy bằng “zero” được đặc trưng bởi khu vực không có tầng chứa nước nào dưới khu vực tưới và không có dòng thủy văn liên tục (ví dụ như lớp tầng đất cứng), thường chuyển nước đến tầng chứa nước gần đó. Cần phải nhấn mạnh rằng trong trường hợp không biết rõ về địa chất thủy văn dưới đất, thì khu vực cần được coi như có tầng chứa nước bên dưới bề mặt (có nghĩa là nhóm nhạy thứ tư chỉ cần sử dụng khi đã thực hiện kỹ càng các phân tích thủy văn).

Phép đo hàm lượng sét cần được tiến hành ở ít nhất ba địa điểm trên một hecta (ở những khu vực đồng nhất, có nghĩa là không có sự thay đổi về đất).

Nên xem xét mở rộng tiêu chuẩn đo trực tiếp các đặc tính thủy lực khi sử dụng các công cụ chính xác hơn (ví dụ máy đo độ thấm Guelph và máy đo độ thấm tension).

CHÚ THÍCH: Các nhóm nhạy được xây dựng tại Israel.

Bảng C.1 - Các ví dụ về mức rủi ro của nước dưới đất và nước bề mặt để xác định ngưỡng nhiễm bẩn của TWW

...

...

...

Không thấm vào nước dưới đất

Thấm ít vào nước dưới đất

Thấm trung bình vào nước dưới đất

Thấm cao vào nước dưới đất

I

II

III

IV

Độ nhạy với nước dưới đất

...

...

...

I

1

2

3

3

Tầng chứa nước sâu với lớp sét bảo vệ

II

1

2

...

...

...

3

Tầng chứa nước sâu có lớp sét dày bảo vệ

III

1

1

2

2

Không có tầng chứa nước với dòng thủy văn liên tục đến khu vực đó

IV

...

...

...

1

2

2

Độ nhạy với nước bề mặt

3

3

2

1

IV

...

...

...

II

I

Chảy tràn bề mặt cao

Chảy tràn bề mặt trung bình

Chảy tràn bề mặt thấp

Không có chảy tràn bề mặt

Chảy tràn bề mặt

Thư mục tài liệu tham khảo

...

...

...

[2]  R.S. Ayers, D.W. Westcot Water Quality for Agriculture. FAO Irrigation and Drainage Paper 29. Food and Agriculture Organization. United Nations, Rome, 1994

[3]  UNEP World Atlas of Desertification. 1997

[4]  J.D. Rhoades, A. Kandiah, A.M. Mashali 1992. The use of saline waters for crop production. FAO irrigation and drainage paper 48.

[5]  G.J. Hoffman, J.D. Rhoades, J. Letey Salinity Management. In: Management of Farm Irrigation Systems. Edted by: G.J. Hoffman, T.A. Howell and K.H. Solomon. The American Society of Agricultural Engineers, Michigan, US, 1990, pp. 667-715.

[6]  E.v. Maas In: Salt tolerance of plants. The Handbook of Plant Science in Agriculture. (B.R. Christie, C.R.C. Press eds.). Bora Raton Florida, 1984

[7]  K. Schacht, S. Gonster, E. Juschke Evaluation of soil sensitivity towards the irrigation with treated wastewater in the Jordan river region. Water. 2011, 3 (4) pp. 1092-1111

[8]  Richard G. Allen Pereira, Luis S. Raes, Dirk. Smith, Martin. 1998. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements. FAO - irrigation and drainage, paper 56.

[9]  R.O Berthel and Izumi, Yutaka. 1989. An evaluation of the Smith-Feddes model. Hanscom AFB, Mass.: Air Force Geophysics Laboratory, United States Air Force.

[10]  TCVN 12180-2 (ISO 16075-2), Hướng dẫn sử dụng nước thải đã xử lý cho các dự án tưới - Phần 2: Xây dựng dự án

...

...

...

[12]  ISO 16075-4, Guidelines for treated wastewater use for irrigation projects - Part 4: Monitoring

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12180-1:2017 (ISO 16075-1:2015) về Hướng dẫn sử dụng nước thải đã xử lý cho các dự án tưới - Phần 1: Cơ sở của một dự án tái sử dụng cho tưới