Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng thực vật nổi lục bình, bèo

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 1
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Đặt vấn đề
Ở Việt Nam, dầu khí đã được phát hiện vào ngày 26/6/1986, tấn dầu đầu
tiên đã khai thác được từ mỏ dầu Bạch Hổ. Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí ở thềm lục
đòa phía Nam, đã đi vào khai thác như mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông,
các mỏ khí như Lan Tây Lan Đỏ…
Nhà nước ta bắt đầu tiến hành xây dựng nhà máy chế biến dầu đầu tiên với
công suất 6 triệu tấn năm. Đồng thời hàng loạt các dự án về sử dụng và chế biến
khí ra đời. Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào
thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa, hiện
đại hóa. Chắc chắn sự đóng góp của ngành dầu khí trong công cuộc công nghiệp
hóa đất nước sẽ rất có ý nghóa, góp phần xây dựng đất nước để sau vài thập niên
tới có thể sánh ngang các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới.
Cùng với sự phát triển của ngành chế biến dầu, một trong những vấn đề
được mọi ngưới rất quan tâm hiện nay, đó là tình trạng ô nhiễm môi trường của
các chất thải có nhiễm dầu. Các hiện tượng tràn dầu, rò ró khí dầu gây nên tình
trạng ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường, như làm hủy hoại hệ sinh thái động
thực vật, và gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người. Vì vậy vấn đề
bảo vệ môi trường khỏi các chất ô nhiễm dầu đã trở thành một trong những vấn đề
được xã hội quan tâm.
Với mục tiêu góp phần bảo vệ môi trường. Ngoài việc tránh các hiện tượng
rò ró khí dầu ra bên ngoài thì việc xử lý nước thải trong nhà máy lọc dầu được đặc
biệt quan tâm chú ý, đầu tư phát triển.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 2
Và để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và trả lại cho môi trường sự trong sạch

ban đầu của nó, người ta đã nghiên cứu nhiều áp dụng thành công nhiều phương
pháp, trong đó phương pháp sinh học được đánh giá cao bởi các đặc tính ưu việt
của nó như: giá thành hạ, không gây ô nhiễm cho môi trường xử lý, tuy thời gian
dài hơn so với các phương pháp khoa học khác.
Trong các phương pháp xử lý sinh học thì việc sử dụng thực vật thủy sinh là
một phương pháp tương đối phù hợp với tình hình kinh tế hiện nay. Đặc biệt là các
loài thực vật bản đòa như lục bình, bèo… Thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước
thải tốt. Vì những lý do đó tôi đã chọn đề tài “nghiên cứu khả năng xử lý nước
nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình, bèo tấm”
1.2. Mục tiêu đề tài:
Thử nghiệm khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình,
bèo tấm. Từ đó đưa ra loại thực vật nào có hiệu suất xử lý cao hơn.
1.3. Nội dung nghiên cứu:
Thu thập tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu: nước thải nhiễm
dầu, thực vật thuỷ sinh (lục bình, bèo).
Bố trí thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của
lục bình, bèo tấm.
Phân tích các thông số đầu vào và đầu ra của nước thải nhiễm dầu sau khi
qua hệ thống xử lý.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp luận
Từ khi con người phát hiện và biết khai thác dầu thì vấn đề ô nhiễm dầu
cũng bắt đầu xuất hiện do: tràn dầu, nước thải từ nhà máy lọc dầu, kho xăng
dầu,….gây ảnh hưởng đến môi trường sống của con người. Bên cạnh đó các phương
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 3
pháp xử lý nước thải ô nhiễm dầu hiện nay tốn chi phí khá cao và vận hành phức
tạp
Do đó lựa chọn một công nghệ xử lý có hiệu quả, chi phí thấp, phù hợp với

tình hình kinh tế hiện nay là điều cần thiết. Việc ứng dụng khả năng xử lý nước
thải của thực vật nổi phần nào đáp ứng được những nhu cầu đó.
1.4.2. Phương pháp cụ thể
1.4.2.1. Tổng hợp các số liệu
Xử lý, phân tích, tổng hợp các tài liệu, số liệu, thu thập theo mục tiêu đề ra.
1.4.2.2. Phương pháp chuyên gia
Các ý kiến tư vấn, đóng góp xây dựng được sử dụng trong việc lựa chọn các
vấn đề chính, xây dựng khung chiến lược, lựa chọn chiến lược và vạch ra chiến
lược chi tiết.
1.4.2.3. Phương pháp thực nghiệm
Tiến hành thực hiện khảo sát thực đòa lấy mẫu, thí nghiệm, khảo sát, đo đạc
và quan trắc.
1.4.2.4. Phương pháp thống kê
Hệ thống hóa các chỉ tiêu cần thống kê, tiến hành điều tra thống kê, tổng
hợp thống kê, phân tích và dự đoán.
1.4.2.5. Phương pháp phân tích hóa, lý của nước
Phân tích các chỉ tiêu về BOD
5
, COD, SS, pH trong nước
1.5. Giới hạn của đề tài
Kết quả thu được từ mô hình tương đối khả quan, tuy nhiên quá trình được
thực hiện còn nhiều hạn chế:
- Thời gian thực hiện gần 3 tháng từ ngày 1/04/2010 đến ngày 28/06/2010
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 4
- Số chỉ tiêu khảo sát chất lượng nước thải không nhiều (BOD
5
, COD, SS,
pH). Do đó, phần nào ảnh hưởng đến đánh giá của thí nghiệm.

- Chỉ thực hiện với 2 đối tượng lục bình và bèo tấm
- Chưa có điều kiện thực hiện mô hình thực nghiệm ở một diện tích đủ lớn
để có thể thấy rõ hơn mức độ xử lý nước thải của lục bình, bèo tấm trên
thực tế
1.6. Ý nghóa của đề tài
Thông qua nghiên cứu của đề tài để góp phần làm sáng tỏ thêm việc sử
dụng thực vật nổi để xử lý nước thải. Có thể coi đây là một phương pháp xử lý hài
hòa giữa lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường, mang tính kinh tế cao và phù hợp
với điều kiện nước ta, đặc biệt là vùng ngoại thành đang được đô thò hóa.
Hạn chế ô nhiễm nguồn nước, bảo đảm chất lượng môi trường sống của con
người.










Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 5
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THỰC VẬT THỦY SINH

2.1. Giới thiệu chung
Các loài thực vật không chỉ tồn tại ở trên mặt đất, mà chúng còn tồn tại cả
những vùng đất ngập nước.
Những thực vật sống ở những vùng ngập nước được gọi là thực vật thủy

sinh. Các loài thủy sinh thuộc loài thảo mộc, thân mềm.
Quá trình quang hợp của các loài thủy sinh hoàn toàn giống các thực vật
trên cạn. Các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua rễ và qua lá. Ở lá của các loài
thực vật (kể cả thực vật thủy sinh) đều có nhiều khí khổng. Mỗi một cm² bề mặt lá
có khoảng 100 lổ khí khổng. Qua lổ khí khổng này, ngoài sự trao đổi khí còn có sự
trao đổi các chất dinh dưỡng. Do đó, lượng vật chất đi qua lổ khí khổng để tham
gia quá trình quang hợp không nhỏ. Ở rễ, các chất dinh dưỡng vô cơ được lông rễ
hút và chuyển hoá lên lá để tham gia quá trình quang hợp. Như vậy vật chất có
trong nước sẽ 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 hữu cơ hoà tan. Các chất vô cơ không được thưc vật tiêu thụ trực tiếp mà phải
qua quá trình vô cơ hoá nhờ hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ phân hủy các
hợp chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hoàn 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 các 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 hoà 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.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 6

vô cơ hoá quang hợp
Các chất hữu cơ Các chất vô cơ hoà tan Sinh khối thực vật


sinh khối vi sinh vật
Hình 2.1 Quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật

Quá trình này thường xảy ra trong thiên nhiên ở những mức độ khác nhau.
Tác động của con người vào quá trình trên thường rất mạnh. Nếu không có sự hiểu
biết sẽ làm chậm hoặc làm ngưng trệ quá trình chuyển hoá trên. Nếu có sự hiểu
biết, chúng ta có thể làm tăng nhanh quá trình chuyển hoá trên. Việc làm tăng
nhanh quá trình chuyển hoá trên ở các dạng nước thải nhờ vi sinh vật và nhờ thực
vật thủy sinh là phương pháp được nhiều cơ sở khoa học nghiên cứu và áp dụng rất
thành công trong nhiều loại nước thải.
2.2. Những nhóm thực vật thuỷ sinh
Tuy không đa dạng như thực vật phát triển trên cạn, nhưng thực vật thủy
sinh cũng phát triển rất phong phú ở nhiều khu vực trên trái đất. Để tồn tại được
trong môi trường nước khác nhau đòi hỏi mỗi loài thực vật phải có sự tiến hóa và
tính thích nghi rất cao. Chính do sự tiến hóa và tính thích nghi này mà các loài
thực vật thủy sinh có những đặc điểm riêng, khác với thực vật trên cạn.
Cần lưu ý rằng, không phải tất cả các loài thực vật thủy sinh đều có thể sử
dụng để xử lý môi trường nước. Chỉ có một ít trong số thực vật thủy sinh mới có
những tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm.
Thực vật thủy sinh được sử dụng để xử lý nước ô nhiễm được chia ra làm ba
nhóm lớn.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 7
2.2.1. Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước (submerged plant)
Những thực vật sống trong lòng nước (phát triển dưới bề mặt nước) được gọi
là thủy sinh ngập nước. Đặc điểm quan trọng của các loài thực vật thủy sinh ngập
nước là tiến hành quang hợp hay các quá trình trao đổi chất hoàn toàn trong lòng
nước.
Khi thực vật thủy sinh sống hẳn trong lòng nước, có rất nhiều quá trình xảy
ra không giống như thực vật sống trên cạn. những quá trình đó bao gồm
2.2.1.1. Thứ nhất
Ánh sáng từ mặt trời không trực tiếp tác động vào diệp lục có ở lá mà mà

ánh sáng mặt trời đi qua một lớp nước. Một phần năng lượng của ánh sáng mất đi
do sự hấp thụ của các chất hữu cơ có trong nước. Chính vì thế, phần lớn các thực
vật thủy sinh sống ngập trong nước bắt buộc phải thích nghi với ánh sáng kiểu
này. Mặt khác ánh sáng mặt trời chỉ có thể đâm xuyên vào nước với mức chiều
sâu nhất đònh. Quá mức độ đó, tác động của ánh sáng sẽ yếu dần đến lúc bò triệt
tiêu. Điều đó cho thấy một thực tế là các loài thực vật ngập nước chỉ có thể sống ở
một khoảng chiều sâu nhất đònh của nước, hay nói cách khác là chúng chỉ có thể
phát triển ở vùng nước sâu. Không có ánh sáng mặt trời xuyên qua thì không có
thực vật pháp triển. Như vậy, ánh sáng mặt trời đâm xuyên qua vào nước phụ
thuộc vào 2 yếu tố:
+ Độ đục của nước;
+ Chiều sâu của nước.
Ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt nhất ở chiều sâu của nước là 50 cm trở
lại. Chính vì thế, chúng ta thấy phần lớn các thực vật ngập nước phát triển nhiều ở
chiều sâu này (tính từ bề mặt nước)

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 8
2.2.1.2. Thứ hai
Khí CO
2
trong nước không nhiều như CO
2
có trong không khí. Khả năng
CO
2
có trong nước thường những nguồn sau:
- Từ quá trình hô hấp của vi sinh vật
- Từ quá trình phản ứng hóa học

- Từ quá trình hòa tan của không khí
Các quá trình hô hấp thải CO
2
thường xảy ra trong điều kiện thiếu oxy. Các
phản ứng hóa học chỉ xảy ra trong môi trường nước chứa nhiều cacbonat. Khả
năng hòa tan CO
2
từ không khí rất hạn chế. Chúng chỉ xảy ra ở bề mặt nước và
khả năng này thường giới hạn ở độ dày của nước khoảng 20 cm kể từ bề mặt nước.
Chính vì những hạn chế này mà các loài thực vật thủy sinh thường phải thích nghi
hết sức mạnh với môi trường thiếu CO
2
.
2.2.1.3. Thứ ba
Việc cạnh tranh CO
2
trong nước xảy ra rất mạnh giữa thực vật thủy sinh và
tảo, kể cả với vi sinh vật quang năng.
Ở những lưu vực nước không chuyển động có sự hạn chế rất lớn lượng CO
2
,
nhưng ở những dòng chảy hay có sự khuấy động, lượng CO
2
từ không khí sẽ tăng
lên.
Những thực vật ngập nước tồn tại hai dạng. Một dạng thực vật có rễ bám
vào đất, hút chất dinh dưỡng trong đất, thân và lá ngập trong nước, một dạng thân
và lá lơ lững trong lòng nước.
2.2.2. Nhóm thực vật trôi nổi (floating plants)
Thực vật trôi nổi phát triển rất nhiều ở các nước nằm trong vùng nhiệt đới.

Các loài thực vật này phát triển trên bề mặt nước, bao gồm hai phần, phần lá và
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 9
thân mềm nổi trên bề mặt nước. Đây là phần nhận ánh sáng mặt trời trực tiếp.
Phần dưới nước là rễ, rễ các loài thực vật này là rễ chùm. Chúng phát triển trong
lòng môi trường nước, nhận các chất dinh dưỡng trong nước và chuyển lên lá, thực
hiện các quá trình quang hợp. Các loài thực vật trôi nổi phát triển và sinh sản rất
mạnh, nhiều khi chúng gây ra những vấn nạn sinh khối.
Nhóm thực vật này bao gồm ba loài sau: lục bình (water hyacinth), bèo tấm
(duck week), rau diếp nước (water lettuce). Những loài thực vật này nổi trên mặt
nước và chúng thường chuyển động trên mặt nước theo gió thổi, sóng nước hay
theo dòng nước chảy của nước. Ở những khu vực nước không chuyển động , các
loài thực vật này sẽ bò dồn về một phía theo chiều gió.
Khi thực vật chuyển động sẽ kéo theo rễ của chúng quét trong lòng nước,
các chất dinh dưỡng sẽ thường xuyên tiếp xúc với rễ và được hấp thụ qua rễ.Mặt
khác, rễ của các loài thực vật này như những giá thể rất tuyệt vời để vi sinh vật
bám vào đó, phân hủy hay tiến hành quá trình vô cơ hóa các chất hữu cơ có trong
nước thải. So với thực vật gập nước, thực vật trôi nổi có khả năng xử lý các chất ô
nhiễm rất cao.
Ở nhiều nước nhiệt đới, các loài thực vật trôi nổi này, đặc biệt là loài
lục bình phát triển rất nhanh ở các dòng sông. Một mặt, lục bình làm giảm khả
năng gây ô nhễm của nước, mặt khác chúng làm tắc nghẽn dòng chảy và gây ra
hiện tượng ùn tắc lưu thông.
2.2.3. Thực vật nửa ngập nước (emergent plant)
Đây là loài thực vật có rễ bám vào đất và một phần thân ngập trong nước.
Một phần thân và toàn bộ lá của chúng lại nhô hẳn trên bề mặt nước. Phần rễ bám
vào trong đất ngập trong nước, nhận các chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển
chúng lên lá trên mặt nước để tiến hành quá trình quang hợp. Thuộc các nhóm này
là các loài cỏ nước và các loài lúa nước. Việc làm sạch môi trường nước đối với

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 10
các loài thực vật này chủ yếu ở phần lắng ở đáy lưu vực nước. Những vật chất lơ
lững thường ít hoặc không được chuyển hóa. Các loài thân cỏ thuộc nhóm này bao
gồm: cỏ đuôi mèo (cattails), sậy (reed), cỏ lỏi bấc (bulrush).
Các loại thực vật thủy sinh trong quá trình phát triển phụ thuộc vào các
điều kiện môi trường nước như sau:
- Nhiệt độ
- Ánh sáng
- Chất dinh dưỡng và cơ chất có trong nước
- pH của nước
- Các chất khí hòa tan trong nước
- Độ mặn (hàm lượng muối) có trong nước
- Các chất độc hại có trong nước
- Dòng chảy của nước
- Sinh thái của nước
2.2.4. Một số loài thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước thải
2.2.4.1. Lục bình






Hình 2.2 Lục bình (Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 11
a.Tên

Tên tiếng việt: Lục bình, bèo tây hay bèo Nhật Bản.
Tên khoa học: Eichhornia crassipes
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Liliopsida
Bộ: Liliales
Họ: Pontederiaceae
Chi: Eichhornia
b. Nguồn gốc
Cây lục bình Nam Bộ có nguồn gốc ở Brazil, nhập vào Việt Nam từ năm
1905.
c. Đặc điểm
Lục bình là loài cỏ thủy sinh, thân ngắn có chùm lông ở giữa, với dạng lá
hình tròn, màu xanh lục, láng và nhẵn mặt. Lá cuống vào nhau như những cánh
hoa, gân hình cung, mòn, đa sắc. Cuống lá rất xốp thường phù to tạo thành phao,
hình lọ lục bình ngắn và to ở cây non, hay kéo dài đến 30 cm ở cây già. Rễ lục
bình trông như lông vũ sắc đen buông rủ xuống nước, dài đến 1m. Hoa lục bình
màu xanh nhạt hoặc xanh tím tạo thành chùm đứng, đài và tràn hoa cùng đính ở
gốc, cánh hoa trên có đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ có 1 tâm bì thụ, 6 tiếu nhò với
3 dài và 3 ngắn. Trái lục bình là nang có 3 buồng, bì mỏng nhiều hột. Thường mọc
nổi trên mặc nước hay bám vào đất bùn của các vùng nước ngọt có nhiệt độ từ 10
– 40
0
C, nhưng sinh trưởng mạnh nhất ở nhiệt độ 20 - 30
0
C. Lục bình sinh sản rất
mạnh, 1 cây mẹ có thể đẻ con, tăng số gấp đôi sau mỗi 2 tuần. Ở Việt Nam lục
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 12

bình thường phát triển rất mạnh ở các ao hồ, ven sông, sống thành quần thể sát bờ
sông hoặc kênh rạch.
c. Sử dụng
Ở dạng tự nhiên, loại lục bình này có tác dụng hấp thụ những kim loại nặng
(như chì, thủy ngân và strontium) và vì thế có thể dùng để xử lý ô nhiễm môi
trường.
Ngoài ra còn dùng làm thức ăn cho gia súc, dùng làm nấm rơm, làm phân
chuồng
Trong y học thuốc Nam, lá lục bình đem giả với muối rồi đem đắp lên ung
nhọt sẽ làm giảm sưng.
Còn có công dụng thủ công nghiệp. Xơ lục bình phơi khô có thể chế biến để
dùng bện thành dây, thành thừng rồi dệt thành chiếu, hàng thủ công, hay bàn ghế.
2.2.4.2. Bèo tấm







Hình 2.3 Bèo tấm (Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)
a. Tên
Tên khoa học: Lemnoideae
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 13
Giới: Plantae
Bộ: Alismatales
Họ: Araceae
b. Đặc điểm

Các loài thực vật này rất đơn giản, chúng thiếu thân hoặc lá, nhưng bao
gồm cấu trúc nhỏ giống như lưỡi lam trôi nổi trên hay chỉ ngay dưới bề mặt nước,
có hoặc không có rễ con đơn giản. Sự sinh sản của chúng diễn ra chủ yếu là vô
tính, nhờ nảy chồi, nhưng thỉnh thoảng thì hoa, bao gồm 2 nhò hoa và một nhụy
hoa (đôi khi gọi nó là cụm hoa gồm 3 hoa đơn tính) cũng được sinh ra. Quả là một
loại túi nhỏ, một cái túi chứa không khí và hạt, nhằm mục đích có thể nổi được.
Hoa của chi Wolffia là nhỏ nhất trong thế giới các loài hoa, nó chỉ dài 0,3 mm
Bèo tấm là nguồn thức ăn quan trọng cho các loại chim nước, cũng như
được sử dụng. Một số loài bèo tấm được nuôi trồng trong các bể cá cảnh nước ngọt
và ao hồ, chúng phát triển khá nhanh, mặc dù trong các ao hồ lớn có thể là rất khó
loại trừ một khi chúng đã có mặt. Bèo tấm có vai trò quan trọng trong việc khắc
phục tình trạng dư thừa các chất dinh dưỡng dạng khoáng chất trong các ao hồ
bằng biện pháp sinh học do chúng phát triển nhanh và hấp thụ phần lớn các chất
này, cụ thể là các nitrat và photphat. Nó cũng làm giảm tỷ lệ bay hơi của nước.
2.2.4.3. Một số loài thực vật xử lý nước thải khác
a. Cỏ vetiver
Họ: Gramanae
Tộc: Andropogoneae
Tên khoa học: Vetiver zizanioides
Tên thường gọi: Vetiver grass, cỏ hương bài
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 14

Hình 2.4 Cỏ vetiver (Nguồn: www.ctu.edu.vn)
b. Cây bông súng
Tên khoa học: Nymphaea rubra Roxb. ex Salisb







Hình 2.5 Cây bông súng (Nguồn: www.ctu.edu.vn)
c. Cỏ voi
Tên thường gọi: cỏ voi, Napier, Elephant grass,
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 15
Họ: Geminae







Hình 2.6 Cỏ voi (Nguồn: www.khuyennongvn.gov.vn)
d. Cây rau mác
Tên khoa học: Sagttiaria trofolis L
Họ: Alismataceae

Hình 2.7 Cây rau mác (Nguồn: www.ctu.edu.vn)
e. Cây kèo nèo
Tên khoa hoc: Laminocharis flava Buch
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 16
Họ: Limnocharitaceae







Hình 2.8 Cây kèo nèo ( Nguồn: www. forum.zing.vn)
f. Bèo tai chuột
Tên khoa học: Salvinia cucullata
Họ: Salviaceae
Bộ: Dương xỉ

Hình 2.9 Bèo tai chuột (Nguồn: www.khuyennongvn.gov.vn)
g. Bèo hoa dâu
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 17
Tên khoa học: Azolla caroliana
Thuộc họ: Azollaceae
Bộ: Dương xỉ







Hình 2.10 Bèo hoa dâu (Nguồn: www.forum.zing.vn)
h. Bèo cái
Tên khoa học: Pistia stratiotes
Thuộc họ: Môn Araceae







Hình 2.11 Bèo cái (Nguồn: www.forum.zing.vn)

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 18
2.3. Quan hệ của thực vật thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước
Trong các hồ sinh vật (là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo) sẽ diễn ra
quá trình chuyển hoá các chất bẩn. Quá trình này diễn ra với vai trò chủ yếu là
các sinh vật và tảo.
Cơ chế chung của quá trình xử lý nước thải trong hồ sinh vật được biểu diễn
qua hình 2.12. Khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn được lắng
xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được vi khuẩn hấp thụ và
ôxy hoá mà tạo ra sinh khối: CO
2
, các muối nitrat, nitrit Khí cacbonic và các hợp
chất nitơ, phốt pho được rong tảo, thực vật nổi sử dụng trong quá trình quang hợp,
giải phóng O
2
cung cấp cho quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ của các vi khuẩn.
Sự hoạt động của rong tảo, thực vật nổi tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao
đổi chất của vi khuẩn. Trong trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể
chuyển từ hình thức tự dưỡng sang hình thức dò dưỡng, tham gia vào quá trình ôxy
hoá các chất hữu cơ. Nấm nước, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiện vai
trò tương tự.
Trong hồ sinh vật, các loại thực vật bậc cao đóng vai trò quan trọng trong
việc ổn đònh chất lượng nước. Chúng lấy các muối dinh dưỡng (chủ yếu là nitơ và
photpho) và các kim loại nặng (như Cd, Cu, Hg và Zn) cho sự đồng hóa và phát
triển sinh khối. Các loại thực vật bậc cao trong hồ chia ra làm hai loại: thực vật
nổi và thực vật ngập nước.
Thực vật nổi thu nhận các chất dinh dưỡng và các nguyên tố cần thiết qua
bộ rễ. Loại này bao gồm các loại bèo như: Eichhonia crassipes, valvina,
Spirodella, Lama, Postia stratiotes và Eichhornia, các loại này phát triển sinh khối

rất nhanh trong môi trường nước thải. Bộ rễ của bèo còn là nơi cư trú của vi khuẩn
hấp thụ và phân hủy chất hữu cơ. Trong các hồ nuôi trồng thực vật bậc cao hiệu
quả khử BOD có thể đạt tới 95%, khử nitơ amoni và photpho đến 97%.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 19
Các loại thực vật bậc cao ngập nước như rong Hydrilla verticillata,
Ceratophyllum Cây bấc Scirpus longii, Typha latifolia, Pragmites communis
hấp thụ các chất dinh dưỡng và nguyên tố cần thiết qua thân và lớp vỏ. Thực vật
ngập nước còn đóng vai trò lớn trong việc cung cấp oxy cho vi khuẩn để phân hủy
các chất hữu cơ. Tuy nhiên, cần thường xuyên thu hồi các loại thực vật nổi và thực
vật ngập nước ra khỏi hồ để chống hiện tượng tái nhiễm bẩn, tái nhiễm độc nước.



Hình 2.12 Cơ chế quá trình xử lý nước trong hồ sinh vật (Nguồn T/C Người xây
dựng, số 7 / 2006)
Yếu tố chính để đảm bảo quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong hồ sinh
vật là oxy và nhiệt độ. Hàm lượng oxy trong hồ phụ thuộc vào chiều sâu hồ, điều
kiện khí hậu, thời tiết, chế độ dòng chảy. Ở tầng nước mặt do có oxy khuyếch tán
từ không khí và oxy quang hợp, quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra rất mạnh,
thế năng oxy hóa khử của hồ giảm dần theo chiều sâu. Ở tầng nước sâu hàm lượng
Chất bẩn hữu
cơ
axit hữu cơ, rượu vùng kò khí
Vi khuẩn chết
Cặn đáy
Nước thải
vào hồ
Tảo chết

H2S3 CH4
Vi khuẩn

Tế bào
mới
Chất lỏng
Tảo
Gió
Mặt trời
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 20
oxy hòa tan giảm tạo nên điều kiện thiếu khí hoặc yếm khí, vi khuẩn phải sử dụng
oxy liên kết từ: NO
2
, NO
3
hoặc SO
2
2-
để oxy hóa chất hữu cơ. Trong lớp cặn đáy,
các chất hữu cơ thường phân hủy bằng cách lên men sản phẩm tạo ra ở lớp nước
đáy hồ thường là metan CH
4
, sunfuahydro H
2
S và một số chất khí khác. Như vậy
trong hồ sinh vật, có thể tồn tại và phát triển các loại vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn
tùy tiện và vi khuẩn kỵ khí tại các tầng nước khác nhau. Hiệu quả phân hủy chất
hữu cơ ở tầng hiếu khí là cao nhất. Vì vậy, để tăng cường quá trình xử lý nước

người ta thường tăng dung tích vùng hiếu khí bằng các biện pháp cưỡng bức.
Theo chiều chuyển động của nước thải, hồ sinh vật được chia thành ba vùng
khác nhau:
Hình 2.13 Chế độ theo chiều sâu của hồ sinh vật (Nguồn: T/C Người xây dựng,
số 7 / 2006)
- Vùng Polyxaprobe (P): Tại đây diễn ra quá trình phân huỷ chất hữu cơ dễ
bò ôxy hoá sinh hoá, lên men cặn lắng nhờ vi khuẩn. Lượng ôxy tiêu thụ lớn và là
tiền đề cho chế độ ôxy vùng sau ổn đònh.
Đáy hồ
Thế năng oxy hoá khử (oxy hoà tan)
Chiều sâu
Đường đi
Hiếu khí (oxy hoá)
Kỵ khí (khử)
Đêm
Ngày
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 21
- Vùng

- mezoxaprobe (

-m): Tại đây phân huỷ mạnh các chất hữu cơ, các
hợp chất nitơ tồn tại dưới dạng amoni. Hàm lượng oxy hoà tan thấp. Vi khuẩn tuỳ
tiện phát triển mạnh. Ngoài ra trong vùng này còn có nấm, thảo trùng, tảo.
-Vùng

- mezoxaprobe (


-m): Đây là vùng ổn đònh với hàm lượng BOD
không cao. Hàm lượng NO
3
, PO
4
3
lớn là nguyên nhân tạo nên sự phi dưỡng tiếp
theo. Trong vùng này xuất hiện nhiều tảo lục đơn bào, các loại động vật nguyên
sinh và thảo trùng khác.
Trong hồ sinh vật, các loại tảo và vi khuẩn dò dưỡng, phân huỷ hiếu khí
chất hữu cơ đóng vai trò đối thủ, kình đòch của các loại vi khuẩn gây bệnh. Ngoài
ra với thời gian nước lưu lại trong hồ lớn (trên 5 ngày đêm), phần lớn các loại vi
khuẩn gây bệnh còn lại sẽ bò tiêu diệt bởi các tia cực tím của ánh sáng mặt trời.
Hiệu quả xử lý nước thải trong hồ có thể tăng lên bằng cách cung cấp ôxy
cưỡng bức nuôi trồng tảo, bèo và các thực vật bậc cao hoặc kết hợp nuôi cá và
thuỷ sinh vật khác trong hồ.
2.4. Khả năng chuyển hóa làm giảm các cơ chất, các chỉ tiêu của nước thải bởi
thực vật thủy sinh
2.4.1. Khả năng chuyển hóa chất hữu cơ trong nước
Các loài thực vật thủy sinh thường rất nhạy cảm với pH, chất độc, nồng độ
các chất hữu cơ cao. Do đó, trong nước thải chứa nhiều độc tố pH quá kiềm hay
quá acid đều ảnh hưởng rất xấu đến sự phát triển của chúng.
Ngoài ra sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh tuy nhanh hơn các loài
thực vật khác nhưng lại chậm hơn các loài vi sinh vật. Do đó nếu so sánh khả năng
chuyển hóa vật chất hóa học có trong nước thải giữa thực vật và vi sinh vật thì
thực vật thường chậm hơn rất nhiều. Sở dó có hiện tượng này, ngoài tốc độ sinh
trưởng và sinh sản của vi sinh vật cao hơn thực vật ra, còn một đặc điểm rất quan
trọng khác là tốc độ chuyển hóa vật chất trong một ngày/ đêm của vi sinh vật rất
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH

Trang 22
cao. Chúng có thể chuyển hóa lượng vật chất gấp ngàn lần khối lượng của chúng.
Trong khi đó, thực vật chuyển hóa lượng vật chất so với khối lượng của chúng
thường không cao.
Tuy nhiên, các loài thực vật thủy sinh có những ưu điểm rất đặc biệt mà ở
vi sinh vật không có được, đó là khả năng hấp thụ các kim loại nặng, khả năng ổn
đònh sinh khối trong điều kiện tự nhiên, khả năng cộng sinh trong môi trường nước
và mức độ dễ dàng trong thu nhận sinh khối thực vật cũng như khả năng sử dụng
sinh khối này trong nhiều mục đích khác nhau.
2.4.2. Khả năng làm giảm kim loại nặng và vi lượng trong nước thải
Các loài thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất tốt. Các
thí nghiệm của S.K. Jain, P. Vasudevan và N.K. Jha (1987) ở Ấn Độ cho thấy các
loài bèo hoa dâu đều có khả năng làm giảm lượng kim loại nặng rất cao.Các kết
quả thí nghiệm của các tác giả trên được trình bày trong bảng sau:
Bảng 2.1 Khả năng làm giảm sắt của bèo hoa dâu (Lemna minor và Aspirodela
polyrliza) (Nguồn: theo S.K. Jain, P. Vasudevan và N.K. Jha, 1987)
Hàm lượng sắt trước thí
nghiệm (ppm)
1,0
2,0
4,0
8,0
Hàm lượng sắt sau thí
nghiệm (ppm)
0,12 – 0,30
0,16 – 0,41
0,3 – 0,72
1,4 – 6,63
Bảng 2.2 Khả năng làm giảm đồng của bèo hoa dâu (Lemna minor và Aspirodela
polyrliza) (Nguồn: theo S.K. Jain, P. Vasudevan và N.K. Jha, 1987)

Hàm lượng đồng trước
thí nghiệm (ppm)
1,0
2,0
4,0
8,0
Hàm lượng đồng sau thí
nghiệm (ppm)
0,1 – 0,51
0,18 – 1,13
0,47 – 2,01
1,19 – 4,32
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 23
Bảng 2.3 Khả năng làm giảm sắt của bèo hoa dâu (Azolla pinata) (Nguồn: theo
S.K. Jain, P. Vasudevan và N.K. Jha, 1987)
Hàm lượng sắt trước thí
nghiệm (ppm)
1,0
2,0
4,0
8,0
Hàm lượng đồng sau thí
nghiệm (ppm)
0,05 – 0,11
0,1 – 0,17
0,15 – 0,28
1,20 – 2,75
Bảng 2.4 Khả năng làm giảm đồng của bèo hoa dâu (Azolla pinata) (Nguồn: theo

S.K. Jain, P. Vasudevan và N.K. Jha, 1987)
Hàm lượng đồng trước
thí nghiệm (ppm)
1,0
2,0
4,0
8,0
Hàm lượng đồng sau thí
nghiệm (ppm)
0,09 – 0,51
0,15 – 1,13
0,36 – 1,53
0,84 – 2,83
Ngoài ra, các tác giả khác như H.H. Harger (1989), E.H. Livinger (1993),
P.L.M. Veneman (1996), P.H. Templet (1998) cũng đã công bố những kết quả
nghiên cứu về khả năng hấp thụ các kim loại nặng và các nguyên tố vi lượng bởi
các cây họ sậy và các loài bèo tây. Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy, các loài
thực vật thủy sinh đều có khả năng làm giảm kim loại nặng và nguyên tố vi lượng
rất cao. Các nguyên tố vi lượng được các thực vật thủy sinh hấp thụ sẽ chuyển hóa
trong tế bào thực vật và chúng tham gia vào các thành phần tế bào của thực vật.
Sắt: Sắt được thực vật hấp thụ sẽ kết hợp với protein enzyme sẽ tạo ra một
loạt các enzyme hô hấp như: Xitocrom (citoromocydase, citocromperocydase,
catalase, perocydase) và tham gia xúc tác sinh tổng hợp diệp lục. Trong thực vật,
sắt thường kém linh động, nếu cây thiếu sắt sẽ trở nên vàng úa. Ở môi trường
nước có pH kiềm, sắt khó được hấp thụ. Khi đó sắt sẽ kết hợp với acid photphoric
và các hợp chất khác hoặc sẽ bò kết tủa bởi hoạt động của vi khuẩn.
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 24
Đồng: Đồng tham gia vào nhóm ngoại của polyphenolocydase

axcocbinocydase, lactase. Đây là những enzyme tham gia vào những phản ứng
không có ánh sáng của thực vật và những phản ứng khác. Trong nước ô nhiễm,
lượng đồng vượt quá 0,4 mg/l sẽ gây độc cho thực vật thủy sinh.
Kẽm: Kẽm tham gia vào thành phần của enzyme cacboanhydrase,
photphotase, anolase, và một số enzyme protease.
Mangan: Các loài thực vật thủysinh hấp thụ mangan ở dạng oxyt mangan
hóa trò hai. Mangan tác động rất mạnh vào của một loạt enzyme peptidase, ferase,
photphatase, carbocylase và một số desmolase khác. Chúng tham gia vào sự hình
thành H
2
O
2
và tham gia vào tổng hợp diệp lục và tăng sự đồng hóa nitơ. Chúng
đóng vai trò rất quan trọng trong sự điều chỉnh quá trình oxy hóa và khử sắt.
Trong môi trường nước, tỷ lệ mangan/sắt từ 1/2 – 1/3, cây hấp thụ tốt nhất. Một số
kim loại nặng thường gây độc cho thực vật thủy sinh. Trong đó đáng chú ý nhất là
chì, cadmi, thủy ngân…
Những nghiên cứu của Lê Huy Bá và các cộng sự cho thấy, Cd có ảnh
hưởng đến sự phát triển của cây lúa nước nhiều hơn ảnh hưởng của Pb trên cây lúa
nước. Nồng độ Hg thấp, thấy xuất hiện khả năng kích thích sinh trưởng. Nồng độ
càng cao, Hg càng có tác động xấu đối với thực vật thủy sinh. Tương tự như vậy
khi nghiên cứu tác động của kim loại nặng 0,1 ppm, rau muống vẫn phát triển tốt.
Nhưng nồng độ kim loại nặng đến 0,5 ppm, sự phát triển của rau muống bò ảnh
hưởng rất nghiêm trọng. Kim loại nặng được tách ra khỏi môi trường nước theo
những hướng sau:
- Thực vật nhận kim loại nặng từ môi trường nước, đưa chúng vào sinh khối
thực vật, sinh khối thực vật được thu hoạch và đưa ra khỏi môi trường nước. Do đó,
kim loại nặng đã được chuyển từ môi trường nước vào sinh khối thực vật, kết quả
là giảm lượng kim loại nặng. Tuy nhiên, nếu sinh khối này chứa quá nhiều kim
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo CHƯƠNG V

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN SVTH: TRẦN NHẬT LINH
Trang 25
loại nặng lại được sử dụng như nguồn thực phẩm, sẽ gây ngộ độc cho người và
động vật.
- Tham gia vào quá trình trao đổi ion, quá trình hấp thụ, lắng đọng xuống
bùn đáy và chuyển thành các hợp chất hữu cơ.
- Kết tủa ở dạng oxyt hydroxyt, cacbonate. photphate và sulfit.
2.4.3. Khả năng chuyển hóa một số chỉ tiêu quan trọng của môi trường
nước
2.4.3.1. BOD
5

Trong môi trường nước, BOD
5
không chỉ được chuyển hóa bởi vi sinh vật
mà còn được chuyển hóa bởi thực vật thủy sinh.
Sự biến động BOD
5
trong môi trường nước khi thực vật thủy sinh phát triển
có sự dao động rất lớn. Sự dao động của BOD
5
phụ thuộc vào từng loài thực vật
thủy sinh và phụ thuộc vào khí hậu trong năm, tức là phụ thuộc vào thời gian mà
thực vật này phát triển.
Các loài vi sinh vật bám vào rễ và thân, mầm thực vật thủy sinh ngập trong
nước đóng vai trò quan trọng nhất trong quá trình làm thay đổi BOD
5
trong môi
trường nước. Thực vật làm giảm BOD
5

trực tiếp rất khó diễn ra. Sự tạo ra BOD
5

trong hệ thống thực vật thủy sinh có thể là kết quả của:
- Các thành phần hữu cơ được tách ra từ các tế bào thực vật trong quá trình
sinh trưởng của chúng.
- Các thành phần hữu cơ được tách ra từ quá trình mục nát. Lượng BOD
5

được tạo ra 3 – 10 mg/l trong thời gian thực vật phát triển và 5 – 20 mg/l trong quá
trình chúng bò thối rữa. Trong rất nhiều trường hợp, lượng BOD
5
có thể đạt tới 30
mg/l.