Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu khả năng xử lý nước khu vực chùa cầu TP hội an bằng mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy thẳng đứng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG
----------

LÊ KIỀU TRINH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC
KHU VỰC CHÙA CẦU TP HỘI AN BẰNG
MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO
DÒNG CHẢY THẲNG ĐỨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam có hệ thống sông ngòi dày đặc. Tuy nhiên với tiến trình gia tăng dân
số, đô thị hóa, đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng với việc quản lý môi

trường chưa chặt chẽ, tài nguyên và môi trường nước lục địa của Việt Nam đang
ngày càng ô nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân [14]. Chẳng hạn như
chất lượng nước tại sông Vu Gia chảy qua địa phận Đà Nẵng có mức ô nhiễm
Coliform vượt TCVN (5942 – 1995) từ 1 – 1,3 lần, hàm lượng NH4+ vượt TCVN từ
1 – 2 lần trong các năm 2002 – 2004. Ngoài ra, tại Vịnh Đà Nẵng, từ năm 2004 đến
nay nồng độ các chất hữu cơ trong nước biển đã vượt TCVN (5943 – 1995) từ 1 – 2
lần [9].
Theo Hội bảo vệ thiên nhiên Việt nam nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80%
tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô
nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng xấu đi. Tại một số thành phố lớn, thị xã và
thị trấn chỉ một số khu vực dân cư có hệ thống cống rãnh thải nước thải sinh hoạt
song hệ thống này thường dùng chung với hệ thống thoát nước mưa thải trực tiếp ra
môi trường tự nhiên hoặc ao hồ hoặc sông suối hoặc thải ra biển. Hầu như không có
hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thải sinh hoạt riêng biệt.
Hiện nay, việc dùng thực vật để xử lý nước thải trên các mô hình đất ngập nước
nhân tạo đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới bởi những thuận lợi
của thực vật xử lý là chi phí đầu tư thấp, có tính thẩm mỹ, giảm thiểu sự thấm lọc
của các chất ô nhiễm. Đồng thời chi phí duy trì hoạt động của vùng đất ngập nước ít
hoặc là không đáng kể [23].
Nằm trong quần thể khu di tích phố cổ Hội An (di sản văn hóa thế giới) chùa
Cầu được xem là một trong những di tích có giá trị lớn về mặt văn hóa, lịch sử và
kiến trúc của tỉnh Quảng Nam. Thế nhưng, một thực trạng đáng báo động hiện nay
là cảnh quan xung quanh chùa Cầu, nhất là nguồn nước nơi đây đang bị ô nhiễm
nghiêm trọng. Theo số liệu quan trắc của Trung tâm kỹ thuật Thành phố Đà Nẵng
tháng 8 năm 2011 cho thấy chất lượng nước tại khu vực kênh chùa Cầu có hàm
lượng COD vượt 1,84 lần, hàm lượng NH4+ vượt 18,4 lần, hàm lượng DO thấp hơn
1,72 lần so với QCVN 08:2008.
2


Để giải quyết tình trạng này, mỗi năm, Hội An đã chi hàng trăm triệu đồng cho
công tác xử lý nước thải tạm thời tại khu vực để phục vụ các chương trình lễ hội.
Tuy nhiên, việc nạo vét kênh, xử lý nước bằng chế phẩm sinh học cũng chỉ là giải
pháp tình thế.
Trước thực trạng đó, việc đưa ra giải pháp để giải quyết vấn đề nêu trên là rất
cần thiết cho TP Hội An.
Với những cơ sở khoa học và thực tiễn nêu trên, để góp phần cung cấp giải
pháp xử lý nước ô nhiễm tại khu vực chùa Cầu TP Hội An, chúng tôi thực hiện đề
tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước khu vực chùa Cầu TP Hội An bằng mô hình
đất ngập nước nhân tạo dòng chảy thẳng đứng”. Đề tài không chỉ nghiên cứu khả
năng xử lý nước thải của một số loài thực vật mà còn là cơ sở cho việc xây dựng
một mô hình xử lý hiệu quả và tạo cảnh quan đẹp cho khu vực chùa Cầu.
2. Mục tiêu nghiên cứu
a. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu góp phần cung cấp giải pháp xử lý nước ô nhiễm tại khu vực chùa
Cầu TP Hội An bằng mô hình đất ngập nước nhân tạo.
b. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu khả năng tăng trưởng của các loài thực vật xử lý môi trường
nước thải tại khu vực chùa Cầu TP Hội An trên mô hình đất ngập nước nhân tạo
dòng chảy thẳng đứng.
- Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tại khu vực chùa Cầu bằng mô hình đất
ngập nước nhân tạo dòng chảy thẳng đứng.
3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải tại khu vực chùa Cầu TP Hội An;
- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của cây Phát lộc (Dracaena
sanderiana), cỏ Vetiver (Vetiver zizanoides) và cây Chuối nước (Heliconia
psittacorum Sesse) ở ngoài thực địa;
- Nghiên cứu khả năng xử lý của cây Phát lộc (Dracaena sanderian) cỏ
Vetiver (Vetiver zizanoides) và cây Chuối nước (Heliconia psittacorum Sesse) bằng
mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy thẳng đứng thông qua một số chỉ tiêu
pH, DO, COD, Nitơ tổng, Phốtpho tổng.
3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình ô nhiễm môi trường nước trên thế giới và Việt Nam
1.1.1. Ô nhiễm môi trường nước trên thế giới
Vấn đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy
hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Môi trường nước rất dễ bị ô
nhiễm, các ô nhiễm từ đất, không khí đều có thể làm ô nhiễm nước, ảnh hưởng lớn
đến đời sống của con người và các sinh vật khác.
Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ
đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ thuật
công nghệ chẳng hạn như tại Anh Quốc vào đầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch. uy
nhiên, nó trở nên ô nhiễm vào giữa thế kỷ. Các sông khác cũng có tình trạng tương
tự trước khi người ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt. Tại nước Pháp có
nhiều sông rộng lớn, nhưng vấn đề cũng không khác bao nhiêu. Cuối thế kỷ 18, các
sông lớn và nước ngầm nhiều nơi không còn dùng làm nước sinh hoạt được nữa,
5.000 km sông của Pháp bị ô nhiễm mãn tính [13]. Ngay tại Trung Quốc, hàng năm
lượng chất thải và nước thải công nghiệp thải ra ở các thành phố và thị trấn của
Trung Quốc tăng từ 23,9 tỷ m3 trong năm 1980 lên 73,1 tỷ trong năm 2006. Một
lượng lớn nước thải chưa quả xử lý vẫn được thải vào các sông. Hậu quả là, hầu hết
nước ở các sông, hồ ngày càng trở nên ô nhiễm. Dựa trên việc đánh giá 140.000 km
sông dọc đất nước Trung Quốc trong năm 2006, chất lượng nước của 41,7% chiều
dài sông xếp ở loại 4 hoặc thậm chí thấp hơn và 21,8% dưới loại 5 [12].
Sông Citarum, Indonesia, rộng 13.000km2, là một trong những dòng sông lớn
nhất của Indonesia. Theo số liệu của Ngân hàng phát triển châu Á (ADB), sông
Citarum cung cấp 80% lượng nước sinh hoạt cho 14 triệu dân thủ đô Jakarta, tưới
cho những cánh đồng cung cấp 5% sản lượng lúa gạo và là nguồn nước cho hơn
2.000 nhà máy - nơi làm ra 20% sản lượng công nghiệp của đảo quốc này. Tuy
nhiên, hiện tại nó là một trong những dòng sông ô nhiễm nhất thế giới. Citarum như
một bãi rác di động, nơi chứa các hóa chất độc hại do các nhà máy xả ra, thuốc trừ
sâu trôi theo dòng nước từ các cánh đồng và cả chất thải do con người đổ xuống.

4


1.1.2. Ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam
Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong
việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô
nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại. Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá
nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước
trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề
ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn,
hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không
có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là
rất nặng. Ví dụ: ở ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy,
nước thải thường có độ pH trung bình từ 9 - 11; chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD),
nhu cầu ôxy hoá học (COD) có thể lên đến 700mg/l và 2.500mg/1; hàm lượng chất
rắn lơ lửng... cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép [13].
Hàm lượng nước thải của các ngành này có chứa xyanua (CN-) vượt đến 84 lần,
H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô
nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùng dân cư [13].
Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà Nội và
thành phố Hồ Chí Minh. Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệ
thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương).
Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn các bệnh
viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; một lượng rác thải rắn lớn
trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn quan trọng gây ra ô
nhiễm nước. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố
lớn là rất nặng [13].
Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp, hiện
nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng
còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên
thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu
cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn, số vi khuẩn Feca coliform trung bình biến đổi từ 1.500-3.500MNP/100
ml ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu, tăng lên tới 3800-12.500MNP/p100ml ở
5


các kênh tưới tiêu. Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ
thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến
môi trường nước và sức khoẻ nhân dân [13].
1.2. Nguồn gốc, tính chất, thành phần của nước thải sinh hoạt
1.2.1. Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường được
thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công
cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số,
vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn nước thải
sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là 100 đến 250 lít/ người.ngày đêm (đối
với các nước đang phát triển) [11],[4].
1.2.2. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt.
Nước thải sinh hoạt thường chứa những tạp chất khác nhau. Các thành phần này bao
gồm: 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ. Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn
chứa nhiều loại sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Nước thải sinh hoạt
thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. Nhiều trường hợp, lượng chất dinh
dưỡng này vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật dùng trong xử lý bằng
phương pháp sinh học. Trong các công trình xử lý nước theo phương pháp sinh học,
lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình tính theo tỷ lệ BOD5: N: P là 100: 5: 1 [8].
Bảng 1.1.

Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
Hệ số tải lượng
Tải lượng ô nhiễm
Chỉ tiêu ô nhiễm
(g/người.ngày)
(kg/ngày)
Chất rắn lơ lửng
70 – 145
89 – 184,5
Amoni (N-NH4)
2,4 – 4,8
3,1 – 6,2
BOD5 của nước đã lắng
45 – 54
57,2 – 68,7
Nitơ tổng
6 – 12
7,6 – 15,2
Tổng photpho
0,8 – 4,0
1,02 – 5,1
COD
72 – 102
91,6 – 127,7
Dầu mỡ
10 – 30
12,7 – 38,1
Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO – 1992

6


Loại nước thải này có chứa các chất cặn bã, các chất rắn lơ lửng (SS), các hợp
chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các hợp chất dinh dưỡng (N, P), vi khuẩn …
Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt như sau [8]:
Bảng 1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt
Chỉ tiêu ô nhiễm
Nồng độ ô nhiễm (mg/m3)
Chất rắn lơ lửng
730 – 1510
Amoni (N-NH4)
25 – 1510
BOD5
469 – 563
Nitơ tổng
63 – 125
Tổng photpho
8 – 42
COD
750 – 1063
Dầu mỡ
104 – 313
Nguồn: Hoàng Huệ - Xử lý nước thải.
Số liệu trên cho thấy nước thải sinh hoạt ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng ở mức rất
cao.
Bảng 1.3. Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt
Mức độ ô nhiễm
Các chất có trong nước thải
STT
(mg/l)
Nặng Trung bình
Nhẹ
1
Tổng chất rắn
1.000
500
200
2
Chất rắn hòa tan
700
350
120
3
Chất rắn không hòa tan
300
150
8
4
Tổng chất rắn lơ lửng
600
350
120
5
Chất rắn lắng
12
8
4
6
Oxy hòa tan
0
0
0
7
Nitơ tổng
85
50
25
8
Nitơ hữu cơ
35
20
10
9
N-NH3
50
30
15
10
N-NO2
0,1
0,05
0
11
N-NO3
0,4
0,2
0,1
12
Clorua
175
100
15
13
Độ kiềm (mg CaCO3)
200
100
50
14
Chất béo
40
20
0
15
Tổng photpho
8
Nguồn: Mackenzio L. Davis, Susan J. Macten, Principles of Environmental
Engineering and Science.

7


Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các
chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD
thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn [11].
1.3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước
1.3.1. Phương pháp cơ học
Sử dụng phương pháp cơ học nhằm loại bỏ các loại tạp chất với các kích cỡ
khác nhau như rơm cỏ, gỗ mẫu, bao bì, chất dẻo, giấy, cát, sỏi,… ra khỏi nước thải.
Phương pháp này thường xử lý không triệt để nên thường là giai đoạn làm sạch sơ
bộ trước khi tiến hành xử lý nước thải bằng phương pháp lý hóa học hay phương
pháp sinh học.
Các công trình cơ học được sử dụng hiện nay gồm: song chắn rác, lưới lọc, lắng
cát, các loại bể lắng, tách dầu mỡ, lọc cơ học, xiclon thủy lực [7].
1.3.2. Các phương pháp hóa học và hóa lý
1.3.2.1. Phương pháp hóa học
Đó là các quá trình khử trùng nước thải bằng hóa chất (các chất clo, ôzôn), khử
nito, phôtpho bằng các hợp chất hóa học hoặc keo tụ nước thải trước khi sử dụng
lại. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuối cùng trong dây
chuyền công nghệ xử lý trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần
thiết sử dụng lại nước thải [3].
1.3.2.2. Phương pháp hóa lý
Phương pháp hóa lý sử dụng các hóa chất (keo tụ và trợ keo tụ) để tăng cường
khả năng tách các tạp chất không tan, keo và mất một phần chất hòa tan ra khỏi
nước thải, chuyển hóa các chất tan thành không tan và lắng cặn hoặc thành các chất
không độc, thay đổi phản ứng (pH) của nước thải (phương pháp trung hòa), khử
màu nước thải,… [3].
Phương pháp hóa học và hóa lý có thể là khâu xử lý cuối cùng (nếu mức độ xử
lý đạt được, nước thải có thể sử dụng lại) hoặc là khâu xử lý sơ bộ (khử các chất
độc hại hoặc các chất ngăn cản sự hoạt động bình thường của công trình xử lý, đảm
bảo pH ổn định cho quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học tiếp theo,
chuyển các chất độc hại khó xử lý, khó lắng thành đơn giản hơn hoặc lắng đọng keo
tụ được,…) [3].
8


1.3.3. Phương pháp sinh học
Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của vi
sinh vật. Trong quá trình hoạt động sống, vi sinh vật oxi hóa hoặc khử các hợp chất
hữu cơ này, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ [3].
1.3.3.1. Phương pháp sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý nước thải dựa trên sự oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước
thải nhờ oxy tự do hòa tan. Nếu oxi được cấp bằng thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công
trình, thì đó là quá tình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo. Ngược lại,
nếu oxy được vận chuyển và hòa tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là
quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên [3].
Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường được
dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể aeroten trộn, kênh oxy hóa tuần
hoàn) hoặc màng sinh vật (bể lọc sinh học, đĩa sinh học) [3].
Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong
hồ (hồ sinh học oxy hóa, hồ sinh học ổn định) hoặc trong đất ngập nước (các loại
bãi lọc, đầm lầy nhân tạo) [3].
1.3.3.2. Phương pháp sinh học kỵ khí
Quá trình xử lý được dựa trên cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong
công trình nhờ sự lên men kỵ khí. Đối với các hệ thống thoát nước quy mô nhỏ và
vừa người ta thường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng (làm trong
nước) với phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng [3].
Các công trình được ứng dụng rộng rãi là các loại bể tự hoại, giếng thấm, bể
lắng hai vỏ (bể lắng Imhoff), bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, bể lọc ngược
qua tầng cặn kỵ khí (UASB) [3].
1.3.3.3. Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
a. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm
các công trình lọc nước thải qua đất (cánh đồng tưới và cánh đồng lọc) hoặc các
công trình chứa đầy nước thải như một hồ nước (hồ sinh học).
Điều kiện khí hậu và diện tích xây dựng hạn chế việc phát triển các phương
pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên [3].

9


b. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm
các công trình aeroten, biophin,… Quá trình oxy hóa sinh học ở các công trình này
diễn ra mạnh hơn trên các cánh đồng tưới, cánh đồng lọc hoặc hồ sinh học. Vì thế
có thể tạo điều kiện để các quá trình này làm việc tốt. Nếu yêu cầu xử lý nước thải ở
mức độ cao, sau khi xử lý sinh học nước thải cần được xử lý hoàn chỉnh trong các
bể lọc cát, máy vi lọc, bể lọc hấp phụ,… [3].
1.4. Tổng quan về đất ngập nước
1.4.1. Đất ngập nước tự nhiên
Đất ngập nước là hệ sinh thái quan trọng trên Trái Đất. Hệ sinh thái này từ kỉ
cacbon là môi trường đầm lầy đã sản sinh và dự trữ nhiều nhiên liệu hóa thạch mà
hiện loài người đang sử dụng. Đất ngập nước rất quý, nó là những nguồn tài nguyên
có giá trị kinh tế cao, là bồn chứa cacbon, nơi bảo tồn gen và chuyển hóa các vật
liệu hóa học, sinh học [5].
Theo Công ước Ramsar (năm 1971), đất ngập nước được định nghĩa như sau:
Đất ngập nước được coi là các vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước dù là tự
nhiên hay nhân tạo, ngập nước thường xuyên hoặc từng thời kỳ, là nước tĩnh, nước
chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, bao gồm cả những vùng biển mà độ sâu
mực nước khi thủy triều ở mức thấp nhất không vượt quá 6m [5].
Đất ngập nước đôi khi còn được mô tả như “những quả thận của sinh cảnh” do
chúng thực hiện các chu trình thủy văn và hóa học, là những nơi thu nhận ở hạ
nguồn các chất thải có nguồn gốc tự nhiên và nhân sinh. Chúng làm sạch nước ô
nhiễm, ngăn ngừa ngập lụt, bảo vệ bờ biển và tái nạp tầng chứa nước ngầm. Thêm
nữa, một vai trò rất quan trọng khác của đất ngập nước là cung cấp nơi cư trú cho
nhiều động thực vật hoang dã. Ngoài ra, một vùng đất ngập nước có diện tích
khoảng vài chục ha sẽ có khả năng lọc và xử lý nước thải tương đương với một trạm
xử lý nước với giá phải xây dựng hàng triệu USD [5].
1.4.2. Đất ngập nước nhân tạo
1.4.2.1. Các dạng đất ngập nước nhân tạo
a. Đất ngập nước dòng chảy bề mặt (surface flow wetland) hay bãi lọc trồng cây
ngập nước

10


Hệ thống này mô phỏng một đầm lầy hay đất ngập nước tự nhiên. Dưới đáy bãi
lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc rải một lớp vải nhựa chống thấm.
Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp cho sự phát triển của thực vật có
thân nhô lên khỏi mặt nước. Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu
lọc. Hình dạng bãi lọc này thường là kênh dài hẹp, vận tốc dòng chảy chậm, thân
cây trồng nhô lên trong bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thuỷ
văn kiểu dòng chảy đẩy (plug-flow).

Hình 1.1.

Bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt

b. Đất ngập nước dòng chảy dưới bề mặt (subsurface flow wetland) hay bãi lọc
trồng cây dòng chảy ngầm hay bãi lọc ngầm trồng cây
Hệ thống này chỉ mới xuất hiện gần đây và được biết đến với các tên gọi khác
nhau như lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed – VBS), hệ thống xử lý với
vùng rễ (Root zone system ), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy ( Rock reed filter) hay
bể lọc vi sinh và vật liệu ( Microbial rock filter). Cấu tạo của bãi lọc ngầm trồng cây
về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như bãi lọc trồng cây ngập nước
nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vật phát
triển trên đó, thường gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và được xếp theo 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 dưới hoặc chảy theo phương nằm ngang. Dòng chảy phổ biến nhất ở bãi
lọc ngầm là dòng chảy ngang. Hầu hết các hệ thống được thiết kế với độ dốc 1%
hoặc hơn.
11


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 oxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng oxy
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.
Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang có khả năng xử lý chất hữu cơ và rắn
lơ lửng tốt, nhưng khả năng xử lý các chất dinh dưỡng lại thấp, do điều kiện thiếu
oxy, kị khí trong các bãi lọc không cho phép nitrat hoá amoni nên khả năng xử lý
nitơ bị hạn chế. Xử lý phốtpho cũng bị hạn chế do các vật liệu lọc được sử dụng
(sỏi, đá dăm) có khả năng hấp phụ kém.

Hình 1.2.

Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm

1.4.2.2. Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm trong đất ngập nước nhân tạo
Để thiết kế, xây dựng, vận hành bãi lọc trồng cây chính xác, đạt hiệu quả cao,
việc nắm rõ cơ chế xử lý nước thải của bãi lọc là hết sức cần thiết. Các cơ chế đó
bao gồm lắng, kết tủa, hấp phụ hoá học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ
của thực vật. Các chất ô nhiễm có thể được loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời
trong bãi lọc bao gồm:

12


a. Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
Trong các bãi lọc, phân huỷ sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ
các chất hữu cơ dạng hoà tan hay dạng keo có khả năng phân huỷ sinh học (BOD)
trong nước thải. BOD còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá
trình lắng. Cả bãi lọc ngầm trồng cây và bãi lọc trồng cây ngập nước về cơ bản hoạt
động như bể lọc sinh học. Tuy nhiên, đối với bãi lọc trồng cây ngập nước, vai trò
của các vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước của bãi lọc đối với việc loại
bỏ BOD cũng rất quan trọng. Cơ chế loại bỏ BOD trong các màng vi sinh vật bao
bọc xung quanh lớp vật liệu lọc tương tự như trong bể lọc sinh học nhỏ giọt. Phân
hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hoà tan được mang vào lớp màng vi sinh
bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những vùng vật liệu lọc
xung quanh, nhờ quá trình khuếch tán. Vai trò của thực vật trong bãi lọc là:
+ Cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy
sinh học (hiếu khí) cư trú.
+ Vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học
hiếu khí trong lớp vật liệu lọc và bộ rễ [22].

Hình 1.3.

Quy trình chuyển hóa BOD/Cacbon trong đất ngập nước

b. Loại bỏ chất rắn
Các chất lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì hệ thống bãi
lọc trồng cây có thời gian lưu nước dài. Chất rắn không lắng được, chất keo có thể
13


được loại bỏ thông qua cơ chế lọc (nếu có sử dụng cát lọc), lắng và phân hủy sinh
học (do sự phát triển của vi sinh vật), hút bám, hấp phụ lên các chất rắn khác (thực
vật, đất, cát, sỏi…) nhờ lực hấp dẫn Van De Waals, chuyển động Brown. Đối với sự
hút bám trên lớp nền, một thành phần quan trọng của bãi lọc ngầm, Sapkota và
Bavor (1994) cho rằng, chất rắn lơ lửng được loại bỏ trước tiên nhờ quá trình lắng
và phân hủy sinh học, tương tự như các quá trình xảy ra trong bể sinh học nhỏ giọt.
Các cơ chế xử lý trong hệ thống này phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và tính
chất của các chất rắn có trong nước thải và các dạng vật liệu lọc được sử dụng.
Trong mọi trường hợp, thực vật trong bãi lọc không đóng vai trò đáng kể trong việc
loại bỏ các chất rắn [22].

Hình 1.4.

Quy trình chuyển hóa các hạt rắn trong đất ngập nước

c. Loại bỏ Nitơ
Nitơ được loại bỏ trong các bãi lọc chủ yếu nhờ 3 cơ chế chủ yếu sau:
+ Nitrat hoá/khử nitơ.
+ Sự bay hơi của amoniac(NH3).
+ Sự hấp thụ của thực vật.
Hiện nay các nhà nghiên cứu vẫn chưa thống nhất về tầm quan trọng của các cơ
chế khử nitơ như đặc biệt với hai cơ chế nitrat hoá/khử nitrat và sự hấp thụ của thực
vật.

14


Trong các bãi lọc, sự chuyển hoá của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hoá và khử
của bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực vật có thân nhô lên
khỏi mặt nước. Nitơ hữu cơ bị oxy hoá thành NH4+ trong cả hai lớp đất oxy hoá và
khử. Lớp oxy hoá và phần ngập của thực vật là những nơi chủ yếu xảy ra quá trình
nitrat hóa, tại đây NH4+ chuyển hoá thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas và cuối
cùng thành NO3- bởi vi khuẩn Nitrobacter. Ở môi trường nhiệt độ cao hơn, một số
NH4+ chuyển sang dạng NH3 và bay hơi vào không khí. Nitrat trong tầng khử sẽ bị
hụt đi nhờ quá trình khử nitrat, lọc hay do thực vật hấp thụ. Tuy nhiên, nitrat được
cấp vào từ vùng oxy hoá nhờ hiện tượng khuếch tán [21].
Đối với bề mặt chung giữa đất và rễ, oxy từ khí quyển khuếch tán vào vùng lá,
thân, rễ của các cây trồng trong bãi lọc và tạo nên một lớp giàu oxy tương tự như
lớp bề mặt chung giữa đất và nước. Nhờ quá trình nitrat hoá diễn ra ở vùng hiếu
khí, tại đây NH4+ bị oxy hoá thành NO3-. Phần NO3- không bị cây trồng hấp thụ sẽ
bị khuếch tán vào vùng thiếu khí, và bị khử thành N2 và N2O do quá trình khử
nitrat. Lượng NH4+ trong vùng rễ được bổ sung nhờ nguồn NH4+ từ vùng thiếu khí
khuếch tán vào.

Hình 1.5.

Quy trình chuyển hóa Nitơ trong đất ngập nước

15


d. Loại bỏ Phốtpho
Cơ chế loại bỏ phốtpho trong bãi lọc trồng cây gồm có sự hấp thụ của thực vật,
các quá trình đồng hoá của vi khuẩn, sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc (chủ yếu là lên
đất sét) và các chất hữu cơ, kết tủa và lắng các ion Ca2+, Mg2+, Fe3+, và Mn2+. Khi
thời gian lưu nước dài và đất sử dụng có cấu trúc mịn thì các quá trình loại bỏ
phốtpho chủ yếu là sự hấp phụ và kết tủa, do điều kiện này tạo cơ hội tốt cho quá
trình hấp phụ phốtpho và các phản ứng trong đất xảy ra (Reed và Brown, 1992;
Reed và nnk, 1998) [22].
Tương tự như quá trình loại bỏ nitơ, vai trò của thực vật trong vấn đề loại bỏ
phốtpho vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Dù sao, đây cũng là cơ chế duy nhất đưa hẳn
phốtpho ra khỏi hệ thống bãi lọc. Các quá trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đưa
được phốtpho vào đất hay vật liệu lọc. Khi lượng phốtpho trong lớp vật liệu vượt
quá khả năng chứa thì vật liệu phần vật liệu hay lớp trầm tích đó phải được nạo vét
và xả bỏ.

Hình 1.6.

Quy trình chuyển hóa photpho trong đất ngập nước

e. Loại bỏ kim loại nặng
Khi các kim loại nặng hoà tan trong nước thải chảy vào bãi lọc trồng cây, các
cơ chế loại bỏ chúng gồm có:

16


+ Kết tủa và lắng ở dạng hydrôxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng sunfit
kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu.
+ Hấp phụ lên các kết tủa oxyhydrôxit sắt, Mangan trong vùng hiếu khí.
+ Kết hợp, lẫn với thực vật chết và đất.
+ Hấp thụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong bãi lọc trồng cây.
Các nghiên cứu chưa chỉ ra được cơ chế nào trong các cơ chế nói trên có vai trò
lớn nhất, nhưng nhìn chung có thể nói rằng lượng kim loại được thực vật hấp thụ
chỉ chiếm một phần nhất định (Gersberg et al, 1984; Reed et al…, 1988;
Wildemann&Laudon, 1989; Dunbabin&Browmer, 1992). Các loại thực vật khác
nhau có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm
lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh
hưởng tới chế độ thủy lực, cơ chế hoá học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh
vật. Vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng. Khi khả năng chứa các kim
loại nặng của chúng đạt tới giới hạn thì cần nạo vét và xả bỏ để loại kim loại nặng
ra khỏi bãi lọc [22].
f. Loại bỏ các hợp chất hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ được loại bỏ trong các bãi lọc trồng cây chủ yếu nhờ cơ
chế bay hơi, hấp phụ, phân hủy bởi các vi sinh vật ( chủ yếu là vi khuẩn và nấm), và
hấp thụ của thực vật.
Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ các hợp chất hữu cơ nhờ quá
trình bay hơi là hàm số phụ thuộc của trọng lượng phân tử chất ô nhiễm và áp suất
riêng phần giữa hai pha khí-nước xác định bởi định luật Henry.
Quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ chính nhờ các vi khuẩn hiếu khí và kị
khí đã được khẳng định (Tabak và nnk, 1981; Bouwer&McCarthy, 1983), nhưng
quá trình hấp phụ các chất bẩn lên màng vi sinh vật phải xảy ra trước quá trình thích
nghi và phân hủy sinh học. Các chất bẩn hữu cơ chính còn có thể được loại bỏ nhờ
quá trình hút bám vật lý lên bề mặt các chất rắn lắng được và sau đó là quá trình
lắng. Quá trình này thường xảy ra ở phần đầu của bãi lọc. Các hợp chất hữu cơ cũng
bị thực vật hấp thụ ( Polprasert và Dan, 1994), tuy nhiên cơ chế này còn chưa được
hiểu rõ và phụ thuộc nhiều vào loài thực vật được trồng, cũng như đặc tính của các
chất bẩn [22].
17


g. Loại bỏ vi khuẩn và vi rút
Cơ chế loại vỏ vi khuẩn, vi rút trong các bãi lọc trồng cây về bản chất cũng
giống như quá trình loại bỏ các vi sinh vật này trong hồ sinh học. Vi khuẩn và vi rút
có trong nước thải được loại bỏ nhờ:
+ Các quá trình vật lý như dính kết và lắng, lọc, hấp phụ.
+ Bị tiêu diệt do điều kiện môi trường không thuận lợi trong một thời gian dài.
Các quá trình vật lý cũng dẫn đến sự tiêu diệt vi khuẩn, vi rút. Tác động của các
yếu tố lý - hoá của môi trường tới mức độ diệt vi khuẩn đã được công bố trong
nhiều tài liệu : nhiệt độ ( Mara và Silva, 1979), pH (Parhad và Rao, 1974; Him và
nnk, 1980; Pearson và nnk, 1987), bức xạ mặt trời ( Moeller và Calkins, 1980;
Polprasert và nnk,1983; Sarikaya và Saatci, 1987). Các yếu tố sinh học bao gồm :
thiếu chất dinh dưỡng ( Wu và Klein, 19760), do các sinh vật khác ăn ( Ellis, 1983).
Hiện những bằng chứng về vai trò của thực vật trong việc khử vi khuẩn, vi rút trong
hệ sinh thái đầm lầy còn chưa được nghiên cứu rõ.

Hình 1.7.

Quá trình loại bỏ vi khuẩn trong đất ngập nước

1.4.2.3. Chức năng của thực vật trong môi trường đất ngập nước
Trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo, thực vật thủy sinh cùng với hệ vi sinh
vật vùng rễ đóng vai trò chính trong việc loại bỏ các chất hữu cơ. Quá trình quang
hợp của các loài thực vật thủy sinh hoàn toàn giống các thực vật trên cạn. Các chất
dinh dưỡng được hấp thụ qua rễ và qua lá. Qua lỗ khí khổng, ngoài sự trao đổi khí
18


còn có sự trao đổi các chất dinh dưỡng. Do đó, lượng vật chất đi vào qua lỗ khí
khổng để tham gia quá trình quang hợp không nhỏ. Ở rễ, các chất dinh dưỡng vô cơ
được chuyển qua hệ rễ của thực vật thủy sinh và đi lên lá. Lá nhận ánh sáng mặt trời
để tổng hợp thành vật chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác xây
dựng nên tế bào và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vô cơ hòa tan.
Các chất hữu cơ không tiêu thụ trực tiếp mà phải qua quá trình vô cơ hóa nhờ hoạt
động của vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ và chuyển chúng
thành các hợp chất vô cơ hòa tan. Lúc đó thực vật mới có thể sử dụng chúng để tiến
hành trao đổi chất. Chính vì thế, thực vật không thể tồn tại và phát triển trong môi
trường chỉ chứa chất hữu cơ mà không có mặt của vi sinh vật. Quá trình vô cơ hoá
bởi vi sinh vật và quá trình hấp thụ các chất vô cơ hòa tan bởi thực vật thủy sinh tạo
ra hiện tượng giảm vật chất có trong nước. Nếu đó là nước thải thì quá trình này
được gọi là quá trình tự làm sạch sinh học.
Các chất hữu cơ

Vô cơ hóa

Các chất vô cơ hòa tan

Quang hợp

Sinh khối sinh vật

Sinh khối sinh vật
Hình 1.8.

Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật

1.4.2.4. Những ưu, nhược điểm của hệ thống đất ngập nước nhân tạo trong xử lý
nước thải
a. Ưu điểm
- Chi phí cho xử lý bằng thực vật thủy sinh thấp.
- Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp.
- Hiệu quả xử lý ổn định đối với nhiều loại nước ô nhiễm thấp.
- Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đích khác
nhau như :
 Làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ như cói, đay, lục bình, cỏ.
 Làm thực phẩm cho người như củ sen, củ súng, rau muống.
 Làm thực phẩm cho gia súc như rau muống, sen, bèo tây, bèo tấm.
 Làm phân xanh, tất cả các loài thực vật thủy sinh sau khi thu nhận từ quá
trình xử lý trên đều là nguồn nguyên liệu để sản xuất phân xanh rất có hiệu quả.
 Sản xuất khí sinh học.
19


b. Nhược điểm
- Diện tích cần dùng để xử lý chất thải lớn. Vì thực vật cần tiến hành quá trình
quang hợp nên luôn cần thiết phải có ánh sáng. Sự tiếp xúc giữa thực vật và ánh
sáng trong điều kiện đủ chất dinh dưỡng càng nhiều thì quá trình chuyển hoá càng
tốt. Do đó, diện tích bề mặt của sự tiếp xúc này sẽ cần nhiều. Điều đó rất khó khăn
khi ta tiến hành xử lý nước ô nhiễm ở những khu vực đô thị vốn đã rất khó khăn về
đất. Tuy nhiên nó lại thích hợp cho vùng nông thôn, kể cả những vùng không được
cung cấp điện.
- Cần nhiều thời gian để xử lý và nếu môi trường ô nhiễm ở nồng độ quá cao thì
khả năng xử lý kém và cần phải pha loãng.
- Tích lũy nhiều chất ô nhiễm sẽ gây độc cho thực vật.
Tuy vẫn còn có những nhược điểm nhưng việc sử dụng đất ngập nước nhân tạo
để xử lý nước thải vẫn là biện pháp có hiệu quả cao, chi phí xử lý thấp, dễ vận hành
và mang tính lâu dài.
1.4.2.5. Tình hình nghiên cứu sử dụng đất ngập nước xử lý ô nhiễm trên thế giới và
Việt Nam
a. Trên thế giới
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu và sử dụng hệ thống đất ngập
nước nhân tạo trong xử lý nước thải. Tại Ấn Độ, một nhóm nghiên cứu đã sử dụng
khoai môn (Colocasia esculenta), thân thảo cỏ dại thường được tìm thấy trong các
vùng đất ngập nước đầm lầy khu vực Kerala xử lý nước thải được lấy từ các căn hộ
gần đó, ký túc xá và khách sạn. Và kết quả tổng thể của nghiên cứu này cho thấy
hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng và COD của C.esculenta tốt. Đồng thời chúng
cũng tăng trưởng tốt và nhanh về số lượng [24].
Một nghiên cứu khác ở Malaysia đã nghiên cứu hiệu quả loại bỏ nitrat và phốt
pho, cũng như nhu cầu oxy hóa học (COD) và amoniac của Eichhornia Crassipes.
Eichhornia Crassipes có hiệu quả loại bỏ khoảng 49% COD, 81% của amoniac,
67% của phốt pho và 92% của nitrate. Từ các nghiên cứu được thực hiện đã được
chứng minh rằng Eichhornia Crassipes có khả năng làm sạch nước thải đô thị với
nồng độ nitrat và phốt pho cao [19].

20


Ở Philippines, vùng đất ngập nước đã có vai trò lớn trong việc làm sạch nước
thải và đã được phát triển trong những năm 1960. Hệ thống xử lý vùng đất ngập
nước tự nhiên, đặc biệt vùng đất ngập nước nhân tạo đã cung cấp một giải pháp tốt
và triệt để cho vấn đề gia tăng nước ở quốc gia này [20].
Ngoài ra, nước thải sinh hoạt từ một cộng đồng trong làng Mas Tlogo, nằm ở
thị trấn Malang, tỉnh Đông Java, Indonesia, được xử lý thành công bằng cách sử
dụng hệ thống dòng chảy bên dưới bề mặt thẳng đứng (SSF) đất ngập nước nhân
tạo, được thiết kế bởi ông Agus Gunarto. Một trăm mười ngôi nhà đã được kết nối
với vùng đất ngập nước này kể từ năm 1990. Đất ngập nước SSF này đã làm việc
với một tỷ lệ tải trọng tối đa BOD là 70 kg / ha.ngày. Một dòng chảy dọc vùng đất
ngập nước thành công SSF có thể loại bỏ chất hữu cơ, N tổng, P tổng số 96%, 36%,
và 63% (Fitriarini năm 2002) [25].
b. Ở Việt Nam
Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu về thực vật xử lý nước thải sinh hoạt trên mô
hình đất ngập nước nhân tạo. Đề tài “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm
trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam” của PGS.TS. Nguyễn
Việt Anh và nhóm công sự Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, các kết quả nghiên
cứu cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải trong bãi lọc trồng cây dòng thẳng đứng, sử
dụng vật liệu lọc sỏi và gạch vỡ, luôn ngập nước là rất tốt [1].
Thử nghiệm của Lê Anh Tuấn tiến hành vào năm 2006 tại xã Mỹ Khánh, huyện
Phong Điền, tỉnh Cần Thơ với kích thước khu đất ngập nước 0,6m x 6m x 0,4m
chiều sâu, với độ dốc là 2%, được chia làm 3 ngăn liên tục nhau và ngăn cách nhau
bằng lưới chắn. Hệ thống được lót nylon để tránh sự thấm và hòa lẫn các tạp chất
trong đất. Cát được chọn là loại cát trung (cát demi), đường kính D50 = 0.4 mm,
dùng trong xây dựng có độ rỗng 40%. Lượng nước bơm thử nghiệm 800 L/ngày.
Kết quả khảo nghiệm cho thấy hầu hết các thông số BOD5 và COD có hiệu quả cao
trên 85%; DO tăng nhưng không nhiều, chưa đạt ở mức mong muốn; các số đo pH
xấp xỉ ở mức 7,0 ở đầu vào và mức 6,8 – 6,9 ở đầu ra; đặc biệt tổng Coliform cho
kết quả rất cao trên 96%. [16].
Nghiên cứu của Dương Đức Tiến (2005) đã 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,
thành phố Việt Trì. Dây chuyền các bước xử lý như sau: bể lắng  bể yếm khí 
ao trồng bèo tấm (Lemna minor)  ao trồng bèo Tây (Eichornia crassipes)  ao
21


xử lý bằng ánh sáng mặt trời  hệ thống mương trồng sậy (Phragmites). Kết quả
cho thấy nước đầu ra đã đạt được chỉ tiêu cho phép về COD, BOD5, NH4+, NO3-,
Coliform giảm đáng kể (83.5%) tuy nhiên vẫn vượt quá tiêu chuẩn [2].
Đinh Diệp Anh Tuấn (2006) nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt
bằng đất ngập nước nhân tạo tại địa bàn Cần Thơ. Nước thải sinh hoạt được đi qua
hệ thống lọc lưới, bể lọc than đước và hệ thống đất ngập nước nhân tạo. Nước thải
đầu ra đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường ở tất cả các chỉ tiêu SS, COD, BOD5, N
tổng, P tổng. Đặc biệt hiệu suất xử lý Coliform đạt 99,99% [15].
1.5. Tổng quan về Thành phố Hội An
Thành phố Hội An nằm ở bờ Bắc sông Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam, trên bờ
biển Nam Trung bộ của Việt Nam. Thành phố Hội An cách về phía Bắc của thành
phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam khoảng 50km và về phía Nam của thành phố Đà
Nẵng khoảng 30 km. Hội An nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình,
nhiệt độ cao và ít biến động. Khí hậu ở đây là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu
miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam.
Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ
tháng 1 đến tháng 7.
Nằm ở vùng cửa sông Thu Bồn, Hội An có mạng lưới đường thủy dài
khoảng 34km và rất gần biển. Dân số toàn Thành phố hiện nay có xấp xỉ 90.265
nhân khẩu (số liệu thống kê năm 2010), phần lớn dân số Hội An đang trong độ tuổi
lao động. Lượng dân nhập cư vào Hội An hàng năm rất cao, chủ yếu do sự phát
triển của ngành du lịch.
Thành phố Hội An là đô thị loại 3 với dân số 90.000 người mỗi người dân
trung bình sử dụng 150lít nước/ngày như vậy lượng nước từ các khu dân cư thải ra
môi trường khoảng 11.000m3. Theo ước tính lượng nước thải rừ hoạt động du lịch
của Thành phố Hội An nói riêng khoảng 5.000m3. Như vậy tổng lượng nước thải
hàng ngày của Thành phố Hội An khoảng 16.000m3. Tuy nhiêm điểm nóng nhất về
ô nhiễm nước tại Hội An là khu vực kênh Chùa Cầu, riêng lưu lượng nước thải chảy
ra Chùa Cầu ước tính 2222 m3/ngày đêm.
Khí hậu của Hội An phù hợp với sự phát triển, sinh trưởng của nhiều loại cây
nên việc ứng dụng công nghệ đất ngập nước nhân tạo để xử lý ô nhiễm rất có triển
vọng.
22


CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tiến hành nghiên cứu khả năng tăng trưởng của các loài thực vật và khả
năng xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường nước bằng mô hình đất ngập nước
nhân tạo dòng chảy thẳng đứng.
2.1.2. Đối tượng nghiên cứu
2.1.2.1. Loài thực vật nghiên cứu
Cây Phát lộc (Dracaena sanderiana) hay còn được gọi là Phát tài, Thần tài, Tre
may mắn… thuộc chi Huyết giác (Dracaena), họ Dracaenaceae, thuộc bộ Măng tây
(Asparagales) trong lớp thực vật một lá mầm. Loài này có sức sống, sinh khối cao,
thích hợp nhất trong môi trường nước hay ẩm ướt.

Hình 2.1. Cây phát lộc (Dracaena sanderiana)
Cây chuối nước (Heliconia psittacorum Sesse) hay thường gọi là cây mỏ két,
thuộc họ Musaceae. Có thân giả, thân xốp, có căn hành, lá thuôn nhọn, giống lá
chuối thu nhỏ. Cây có hoa mọc từ đọt thân, trên một cuốn dài mọc giữa đám lá
xanh, lá bắc nhỏ mọc đối xứng, hẹp, trơn, màu vàng tươi hay màu đỏ, hồng. Hoa có
màu cam, mỗi lá bắc có từ 4 đến 8 hoa. Cây mọc thành cụm, thưa. Cây dễ trồng
sống được ở nhiều nơi, có hoa quanh năm, hoa lâu tàn. Cây thường trồng làm cảnh.

23


Hình 2.2. Cây chuối nước (Heliconia psittacorum Sesse)
Cỏ Vetiver (Vetiver zizanoides) gọi là cỏ Hương bài hoặc cỏ Hương lau, thuộc
họ Graminae, Chi Vetiveria. Cây có dạng thân cọng, chắc, đặc, cứng và hoá gỗ. Cỏ
Vetiver mọc thành bụi dày đặc, từ gốc rễ mọc ra rất nhiều chồi ở các hướng, thân cỏ
mọc thẳng đứng, cao trung bình 1,5 - 2 m. Phần thân trên không phân nhánh
(Mekonnen, 2000), phần dưới đẻ nhánh rất mạnh (Dương Văn Chín, 2001).

Hình 2.3. Cỏ Vetiver (Vetiver zizanoides)
2.1.2.2. Nguồn nước nghiên cứu: Đề tài tiến hành nghiên cứu trên nguồn nước từ
kênh nước thải khu vực chùa Cầu TP Hội An.

24


2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài tiến hành nghiên cứu từ ngày 01/01/2012 đến ngày 01/04/2012 tại Hồ
điều hòa khu vực kênh chùa Cầu Thành phố Hội An.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi sử dụng các phương pháp sau:
2.3.1. Phương pháp hồi cứu số liệu
Đề tài tiến hành thu thập các số liệu liên quan đến hiện trạng môi trường nước
tại khu vực Chùa Cầu Thành phố Hội An.
2.3.2. Trong phòng thí nghiệm
Để đánh giá chất lượng nước đầu vào và đầu ra trong quá trình nghiên cứu, để
tài sử dụng các phương pháp sau:
- Xác định độ pH bằng máy Hach.
- Xác định DO bằng máy HQ40d.
- Phân tích COD theo phương pháp SMEWW 5220 D.
-

Phân tích P tổng theo TCVN 6202 : 2008 (ISO 6878:2004)
- Phân tích N tổng theo phương pháp SMEWW 4500-NC
2.3.3. Ngoài thực địa
2.3.3.1. Phương pháp lấy mẫu nước
Để đánh giá chất lượng nguồn nước đề tài tài tiến hành lấy mẫu nước thải tại

khu vực bể điều hòa chùa Cầu Thành phố Hội An theo TCVN 6663-1:2011 (ISO
5667 – 1: 2006).
2.3.3.2. Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện tại đường 18/8 thuộc
phường Cẩm Phô, TP. Hội An. Các bước bố trí thí nghiệm như sau:
Đề tài tiến hành trồng cây trong đất đối với cây Chuối nước và cỏ Vetiver, trong
nước đối với cây Phát lộc. Các loài thực vật được ươm trồng từ 1 – 1,5 tháng cho ra
rễ. Chọn những cây có thời gian sinh trưởng như nhau, khỏe mạnh, thân lá có kích
thước tương đương nhau sau đó đưa vào các lô thí nghiệm. Thí nghiệm bao gồm 3
lô, mỗi lô trồng một loại thực vật.
Kí hiệu: Lô I: hệ thống đất ngập nước trồng cây Phát lộc.
Lô II: hệ thống đất ngập nước cỏ Vetiver.
Lô III: hệ thống đất ngập nước trồng cây Chuối nước.
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×