KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÂN TÁN THEO MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY – HỒ SINH HỌC CHO CÁC ĐÔ THỊ VÀ KHU DÂN CƯ TỈNH THÁI NGUYÊN

KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÂN TÁN THEO
MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY – HỒ SINH HỌC CHO
CÁC ĐÔ THỊ VÀ KHU DÂN CƯ TỈNH THÁI NGUYÊN
PGS.TS Trần Đức Hạ
Viện khoa học và Kỹ thuật môi trường – Đại học Xây dựng Hà Nội
ThS. Vi Thị Mai Hương
Đại học Kỹ thuật công nghiệp – Đại học Thái Nguyên
Sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Thái Nguyên đã có những tác động bất
lợi, gây ô nhiễm nguồn nước sông Cầu. Một trong những mục tiêu Đề án BVMT
lưu vực sông (LVS) Cầu của tỉnh Thái Nguyên đến năm 2015 là từng bước hạn chế
và giảm thiểu nguồn thải gây ô nhiễm ảnh hưởng đến nguồn nước sông. Trên cơ sở
phân tích điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế - xã hội của tỉnh Thái Nguyên cho
thấy, tổ chức thoát nước và xử lý nước thải phân tán theo mô hình bãi lọc trồng cây
- hồ sinh học là mô hình phù hợp cho các đô thị nhỏ và khu dân cư tỉnh Thái
Nguyên.
1. Giới thiệu chung
LVS Cầu đang chịu tác động mạnh mẽ của các hoạt động kinh tế - xã hội, đặc
biệt của các khu công nghiệp, khu khai thác và chế biến khoáng sản, các đô thị và
các tụ điểm dân cư. Quá trình phát triển kinh tế- xã hội của tỉnh Thái Nguyên đã
gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước do nước
thải sinh hoạt và công nghiệp. Hiện nay, tổ chức thu gom và xử lý nước thải
(XLNT) các đô thị, khu dân cư và công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên chưa
hợp lý.
Theo Báo cáo hiện trạng môi trường của các tỉnh thuộc LVS Cầu những năm
gần đây, nhiều vị trí trên sông Cầu từ thượng lưu đến hạ lưu đã có dấu hiệu bị ô
nhiễm cục bộ. Nồng độ BOD5, COD, SS, dầu mỡ và một số chất ô nhiễm khác
trong nước thải cao hơn quy định cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT hoặc
QCVN 40:2011/BTNMT. Đặc biệt đoạn chảy qua TP. Thái Nguyên giá trị các
thông số này vượt quá tiêu chuẩn nhiều lần.
Qua nghiên cứu hình thức XLNT phân tán theo mô hình là bãi lọc trồng cây
và hồ sinh học đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trong cả nước và có hiệu quả

XLNT tốt. Vì vậy, việc tìm hiểu khả năng ứng dụng giải pháp xử lý này cho XLNT
sinh hoạt các khu dân cư và đô thị tại tỉnh Thái Nguyên là rất cần thiết nhằm góp
phần giảm thiểu ô nhiễm cho các nguồn nước tiếp nhận LVS cầu.
2. Công trình bãi lọc trồng cây và hồ sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt
phân tán
Công trình bãi lọc trồng cây và hồ sinh học là các công trình XLNT trong
điều kiện tự nhiên. Do kinh phí đầu tư xây dựng (không tính kinh phí đất xây
dựng) thấp và vận hành đơn giản nên các công trình này được gọi là công trình
XLNT chi phí thấp và được ứng dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển. Do tính
đến quỹ đất xây dựng công trình và một số yếu tố tác động bất lợi đến môi trường
như mùi hôi, thấm vào nước ngầm mà các công trình bãi lọc trồng cây và hồ sinh
học chỉ dùng để XLNT quy mô nhỏ và vừa. Ở Việt Nam công nghệ XLNT bằng hồ
sinh học và bãi lọc trồng cây đã được ứng dụng trong nhiều năm gần đây.
Để đảm bảo được hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải sinh
hoạt cũng như tái sử dụng trong sinh hoạt và tạo cảnh quan sinh thái, người ta tổ
chức hệ thống XLNT phân tán theo sơ đồ Hình 1.
a. Bãi lọc trồng cây
Bãi lọc trồng cây được xây dựng để XLNT hoặc nước mưa trong điều kiện tự
nhiên. Nhờ quá trình sinh trưởng của hệ thực vật, vi sinh vật và các quá trình vật lý
như: lắng, lọc, bốc hơi mà các chất ô nhiễm trong nước thải được xử lý với hiệu
quả cao. Hệ thống bãi lọc trồng cây cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95% và
nitrat hóa đạt 90%. Hệ thống này còn có khả năng lưu giữ tốt một số kim loại nặng
trong giới hạn không gây độc cho hệ thực vật, vi sinh vật. Bãi lọc trồng cây có khả
năng khử vi trùng thông qua các quá trình tiêu hủy tự nhiên, bức xạ tử ngoại, thức
ăn của các loại động vật trong hệ thống Các virus, mầm bệnh được khử trong
công trình bãi lọc bằng các quá trình lắng lọc và tiêu hủy tự nhiên trong môi trường
không thuận lợi.
Trồng cây trên các bãi lọc với các tác dụng là: Giảm vận tốc dòng chảy, tăng
khả năng lắng cặn trên bãi; Giảm xói mòn và sục cặn từ đáy; Ngăn gió và tạo bóng,
giảm sự phát triển của thực vật nổi; Góp phần biến đổi thế oxy hóa khử trong bãi

lọc và là nơi vi khuẩn sống bám ở gần mặt nước, tạo điều kiện phân hủy các chất
hữu cơ, loại bỏ N, P và diệt vi trùng gây bệnh. Thực vật trồng trong bãi lọc thường
là các loại thực vật thủy sinh lưu niên, thân thảo xốp, rễ chùm, nổi trên mặt hoặc
ngập hẳn trong nước, phổ biến nhất là cỏ nến, sậy, cói, bấc, lác
Theo Nguyễn Việt Anh (2010), các mô hình XLNT phân tán với mô hình bể
tự hoại cải tiến BASTAF kết hợp với bãi lọc trồng cây, cho phép xử lý nước thải
đối với nước thải sinh hoạt, đô thị. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn mức A
QCVN 24:2009/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT cho phép xả ra môi trường
hay tái sử dụng lại nước thải.
b. Hồ sinh học
Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, với quy mô nhỏ sẽ diễn
ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn. Quá trình này tương tự như quá trình tự làm
sạch trong các sông hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các loại vi khuẩn và tảo.
Khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng xuống đáy. Các chất
bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp phụ và ôxy hóa mà sản phẩm
tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitrát, nitrít Sự phân hủy chất hữu cơ
được thực hiện nhờ sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn, một phần nhỏ nhờ Protozoa.
Vi khuẩn sẽ tạo thành CO2 và nước trong điều kiện hiếu khí; tạo axit hữu cơ trong
điều kiện yếm khí. Khí cacbonic và các hợp chất nitơ, phốt pho được rong tảo sử
dụng trong quá trình quang hợp. Trong giai đoạn này sẽ giải phóng ôxy cung cấp
cho quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn. Sự hoạt động của rong tảo tạo
điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn.
Do quá trình hoạt động quang hợp của tảo trong hồ, các ion carbonat và
bicarbonat thực hiện các phản ứng cung cấp nhiều dioxit cácbon cho tảo và nhiều
ion hydroxyl được giải phóng, pH của nước có thể tăng lên đến gần 9,4 (Mara,
2005). Quá trình quang hợp làm pH tăng đi đôi với cường độ bức xạ trong hồ lớn.
Đây chính là yếu tố kìm hãm phát triển của vi khuẩn gây bệnh (Mara, 2005). Nước
xáo trộn tốt, vì do gió thổi trên tầng mặt tạo nên sự phân bố đồng nhất BOD, oxy
hòa tan, vi khuẩn và tảo. Đó là các yếu tố chính làm tăng mức độ ổn định chất thải
trong hồ (Mara và Pearson, 1987). Hệ thống hồ sinh học có thể loại bỏ được 80%

Nitơ (Mara và các người khác, 1992). Phốt pho được loại bỏ khỏi nước trong hồ ổn
định bằng cách hấp thụ vào sinh khối của tảo, hô hấp và lắng đọng (Mara và
Pearson, 1986).
Hồ sinh học đã được nghiên cứu ứng dụng để xử lý nước thải đô thị và các
khu dân cư ở nước ta.
3. Tổ chức XLNT phân tán cho các khu dân cư và đô thị tỉnh Thái Nguyên
Thái Nguyên là một tỉnh trung du miền núi thuộc LVS Cầu có diện tích tự
nhiên là 356,2 km2, dân số 1.123.116 người (tính đến 1/4/2009). Hiện nay, Thái
Nguyên có 1 thành phố, 1 thị xã và 7 huyện. Dân cư đô thị tập trung chủ yếu tại
các khu vực nội thành, nội thị và thị trấn, thị tứ. Các vùng ngoại thành, ngoại thị
dân cư thưa thớt.
Thái Nguyên có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc, tính trung bình cứ 1 km2
có 0,93 km sông, trong đó sông Cầu là dòng chảy chính, chiếm diện tích lưu vực
lớn trên địa bàn tỉnh, phần lớn diện tích của tỉnh nằm trong LVS Cầu.
Thái Nguyên có hệ thống thoát nước chung trong đó lượng nước thải sinh
hoạt phát sinh là 54.000 nghìn m-Vngày (năm 2010).
Ở các đô thị khác của tỉnh Thái Nguyên hầu hết chưa có hệ thống thu gom,
thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt riêng biệt, 100% nước thải sinh hoạt chưa
được xử lý, đổ thải trực tiếp xuống các thủy vực, gây ô nhiễm môi trường. Tại các
thị trấn và thị tứ, nước thải từ các khu nhà vệ sinh của các hộ gia đình, công sở, cơ
quan, trường học được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại sau đó dẫn vào hệ thống thoát
nước chung của đô thị và thải vào các nguồn tiếp nhận. Với hiện trạng thu gom xử
lý như vậy, nước thải sinh hoạt đã trở thành một trong những nguồn gây ô nhiễm
chính và khó kiểm soát đối với các thủy vực tiếp nhận tại Thái Nguyên, đặc biệt là
với LVS Cầu.
Để ngăn ngừa và giảm thiểu những tác động ảnh hưởng xấu đến môi trường,
sinh thái, cảnh quan LVS Cầu, thực hiện chủ trương chỉ đạo của Đảng và Nhà
nước, sau khi Đề án Tổng thể bảo vệ và phát triển bền vững môi trường sinh thái,
cảnh quan LVS Cầu được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, tỉnh Thái Nguyên đã
phối hợp cùng 6 tỉnh LVS Cầu tổ chức thực hiện nhiều kế hoạch hoạt động BVMT

sông Cầu. Mục tiêu tổng quát Đề án BVMT LVS Cầu của tỉnh Thái Nguyên đến
năm 2015 là: Đảm bảo ổn định chất lượng nước trên các sông suối chưa bị ô nhiễm
duy trì đạt giới hạn tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt; Từng bước hạn chế và giảm
thiểu nguồn thải gây ô nhiễm ảnh hưởng đến sông Cầu; Ngăn chặn sự gia tăng ô
nhiễm, đồng thời cải thiện, nâng cao chất lượng các dòng sông, suối; Xử lý các
đoạn sông, khu vục bị ô nhiễm; Khôi phục và cải tạo cảnh quan, môi trường sinh
thái ven sông Cầu.
Với điều kiện địa hình miền núi với các đồi thấp và dân cư đô thị có mật độ
không cao, phân bố thành nhiều khu nên tổ chức thoát nước và XLNT tập trung là
phức tạp. XLNT phân tán là phương án hợp lý đối với các đô thị nhỏ và các cụm
dân cư vùng ven đô TP.Thái Nguyên và thị xã Sông Công.
Ngoài hệ thống thoát nước và XLNT tập trung tại TP.Thái Nguyên và thị xã
Sông Công, các khu vực dân cư và đô thị khác của tỉnh Thái Nguyên có thể lựa
chọn hình thức thoát nước và XLNT phân tán. Với lưu lượng nước thải của các đối
tượng dao động từ 200 - 2.000 m3/ngày, mô hình xử lý theo sơ đồ bãi (cánh đồng)
lọc trồng cây - hồ sinh học là mô hình lựa chọn hợp lý.
Đối với bãi lọc trồng cây nên lựa chọn loại bãi lọc ngập nước phía dưới (lọc
ngầm) với vật liệu lọc là cuội sỏi và cây trồng là các loại cỏ vertiver, cỏ nến, thiên
điểu Hồ sinh học sau bãi lọc trồng cây là hồ hiếu khí để xử lý các thành phần ô
nhiễm hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi khuẩn gây bệnh còn lại. Nước thải sau xử
lý có BOD, SS, TN, TP, coliform thấp, có thể tái sử dụng cho các mục đích rửa
đường, tưới cây và là nguồn nước tạo cảnh quan sinh thái cho khu vực.
4. KẾT LUẬN
Là một tỉnh trung du miền núi phía Bắc, nằm trong LVS Cầu, nơi nguồn nước
sông có xu thế ô nhiễm ngày càng gia tăng, vấn đề thu gom và XLNT sinh hoạt và
dịch vụ từ các đô thị và khu dân cư trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên là rất cấp bách.
Với địa hình đồi núi, nhiều sông suối, dân cư phân tán thì việc tổ chức thu gom và
XLNT theo nguyên tắc phi tập trung cho các đô thị và khu dân cư tỉnh Thái
Nguyên là hợp lý. Hệ thống XLNT phân tán với các công trình chính là bãi (cánh
đồng) lọc trồng cây kết hợp và hồ sinh học sẽ có hiệu quả làm sạch nước thải cao,

thân thiện với môi trường, chi phí vận hành thấp và nước thải sau xử lý có thể tái
sử dụng cho các mục đích sử dụng khác nhau. Với công suất các trạm XLNT từ vài
trạm đến vài nghìn m3/ngày, đây là mô hình thích hợp với điều kiện tự nhiên và
đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội các đô thị tỉnh Thái Nguyên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Quyết định số 479/2011/QĐ-UB của UBND tình Thái Nguyên Phê duyệt
Kế hoạch triển khai Đề án bảo vệ môi trưởng lưu vục sông Cầu trên địa bàn tỉnh
Thái Nguyên giai đoạn 2011 - 2015.
2. Trần Đức Hạ. Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa. NXB
Khoa học và Kỹ thuật, 2002.
3. D. Xanthoulis, Lều Thọ Bách, Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ và nnk.
Xử lý nước thải chi phí thấp. Tài liệu giảng dạy cho cao học chương trình
VN/Asia- Link/012 (113128) 2005-2008. NXB Xây dựng, 2008.
4. Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh và nnk. Nghiên cứu đề xuất các
mô hình xử lý nước thải phân tán cho các đô thị loại 3,4 và 5 của Việt Nam. Đề tài
KHCN cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2001-2003.
5. Duncan Mara. Domestic wastewater treatment in developing
countries. Earthscan, London, 2005.
6. www.thainguyen.gov.vn ngày 1/12/2010.
TCMT 08/2012