Tài liệu nghiên cứu đất ngập nước nhân tạo ppt

Tài liệu nghiên cứu
về đất ngập nước
nhân tạo

Chuyên đề: ĐNN nhân tạo

PHẦN 1: TỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƯỚC VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC
NHÂN TẠO
1. ĐẤT NGẬP NƯỚC (WETLAND)
1.1 Khái niệm:
Thuật ngữ “ĐNN” được hiểu theo nhiều cách khác nhau, hiện nay có đến
50 định nghĩa về ĐNN đang được sử dụng.
Theo công ước Ramsar (1971 ), ĐNN được định nghĩa như sau: ĐNN được
coi là các vùng đầm lầy, than bùn hoặc là 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
thuỷ triều ở mức thấp nhất không vượt quá 6m.
Ngoài ra, còn có định nghĩa của các tổ chức, các nhà nghiên cứu khác trên
thế giới như là: Chương trình quốc gia về điều tra ĐNN của Mỹ, Canada, New
Zealand và Ôxtrâylia.
1.2. Chức năng ĐNN
1.2.1. Chức năng sinh thái của ĐNN
- Nạp nước ngầm
- Hạn chế ảnh hưởng lũ lụt
- Ổn định vi khí hậu
- Chống sóng biển, ổn định bờ biển và chống xói mòn
- Xử lý nước, giữ lại chất cặn, chất độc…
- Giữ lại chất dinh dưỡng
- Sản xuất sinh khối
- Giao thông thuỷ

- Giải trí, du lịch
1.2.2. Chức năng kinh tế của ĐNN
- Tài nguyên rừng: cung cấp một loạt các sản phẩm quan trọng như gỗ,
than, củi và các sản phẩm khác như nhựa, tinh dầu, tanin, dược liệu …Nhiều vùng
ĐNN giàu động vật hoang dã đặc biệt là các loài chim nước, cung cấp các sản
phẩm có giá trị thương mại cao.
- Thuỷ sản: Môi trường sống và nơi cung cấp thức ăn cho cá, loài thuỷ sản.
- Tài nguyên cỏ và tảo biển: Thức ăn của nhiều loại thuỷ sinh vật, người và
gia súc, ngoài ra còn làm phân bón và dược liệu…
- Sản phẩm nông nghiệp: các ruộng lúa nước chuyển canh hoặc xen canh
với các cây hoa màu khác tạo nên nhiều sản phẩm quan trọng của vùng ĐNN.
- Cung cấp nước ngọt: Là nguồn cung cấp nước ngọt cho sinh hoạt, tưới
tiêu, cho chăn nuôi gia súc và sản xuất công nghiệp.
- Tiềm năng năng lượng: Than bùn, các đập, thác nước… là những nguồn
năng lượng quan trọng.
Trang 2
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
1.2.3. Chức năng xã hội
- Tạo cảnh quan, vui chơi, giải trí
- Giá trị văn hoá: lễ hội, giáo dục, nghiên cứu…
- Giá trị đa dạng sinh học
Nhận thức được giá trị lợi ích của wetland, kết hợp với chất lượng và minh
chứng môi trường sẽ dẫn đến việc tạo wetland nhân tạo cho nhiều mục đích.[24]
2. ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO (CONSTRUCTED WETLAND)
2.1. Khái quát chung về ĐNN nhân tạo
ĐNN nhân tạo cũng đóng vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống của con
người. Chúng cung cấp một lượng khổng lồ nguồn lợi thủy sản nước ngọt và nước
mặn bao gồm cả các loài trai hến và giáp xác. Bên cạnh đó, đất ngập nước còn
giúp bảo vệ đất liền, nhà cửa và đất canh tác trước gió bão, hạn chế ảnh hưởng của
lũ lụt, nạp, tiết nước ngầm và cung cấp nguồn nước cho sinh hoạt. Tuy nhiên, các

vùng đất ngập nước ở Việt Nam đang dần biến mất. Việc chuyển đổi đất ngập
nước thành đất canh tác, chặt phá rừng ngập mặn ven biển để nuôi tôm, sự ô
nhiễm và phát triển chỉ là một số trong rất nhiều tác động có nguy cơ gây suy thoái
vĩnh viễn các hệ sinh thái đất ngập nước và cuối cùng là ảnh hưởng tới chính lợi
ích mà đất ngập nước mang lại cho con người.
ĐNN nhân tạo không có một khái niệm rõ ràng, chỉ là những bảng hệ thống
phân loại. Tuỳ theo tổ chức, mục đích nghiên cứu mà phân loại khác nhau. Hiện
nay có rất nhiều bảng phân loại được sử dụng như bảng phân loại của công ước
Ramsar, tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế…
Bảng 1: Hệ thống phân loại Ramsar
Đất ngập nước nhân tạo
1 Các đầm/ ao nuôi trồng thủy sản (như các đầm nuôi tôm/cá).
2
Các ao; bao gồm các ao nông nghiệp, các ao nuôi, các bể chứa
nhỏ (nhìn chung nhỏ hơn 8ha).
3
Đất được tưới tiêu; bao gồm các kênh mương tưới tiêu và các
ruộng lúa.
4
Đất nông nghiệp ngập theo mùa (bao gồm các đồng cỏ ngập
nước hoặc đồng cỏ dùng để chăn thả gia súc hoặc được quản lý
một cách tích cực).
5 Các điểm khai thác muối; các ruộng/ hồ muối, nước mặn…
6
Các khu vực trữ nước; hồ chứa/đập nước/đập chắn/ đập tràn
(nhìn chung trên 8 ha).
Trang 3
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
7
Các nơi đào; các mỏ cuội/gạch/sét; các mỏ đất mượn, các

moong mỏ.
8
Các vùng xử lý nước thải; các bãi chứa nước thải sinh hoạt, các
ao lắng, các bể ôxy hóa…
9 Các con kênh, rạch thoát nước, các mương nhỏ.
Zk(c) Các hệ thống thủy văn castơ ngầm và hang động nhân tạo.
Bảng 2: Hệ thống phân loại ĐNN của tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế
(IUCN WETLAND CLASSIFICATION, DUGAN, 1999)
3. Đất ngập nước nhân tạo
3.1. Canh tác hải sản/thủy sản
30. Ao nuôi trồng thủy sản, kể cả các ao cá và ao tôm.
3.2. Nông nghiệp
31. Các ao đang canh tác, ao giống và ao nhốt cá.
32. Đất được tưới nước và các kênh dẫn nước, bao gồm cả các đồng lúa, kênh và
rạch.
33. Đất trồng trọt, ngập nước theo mùa.
3.3. Khai thác muối
34. Những ruộng muối.
3.4. Đô thị/Công nghiệp
35. Các hồ chứa nước dùng để tưới tiêu sinh hoạt và thải nước, và những vùng
ngập nước theo mùa.
36. Đập nước với mực nước thay đổi thường xuyên hàng tuần hoặc hàng tháng.
Bên cạnh hệ thống phân loại quốc tế, nước ta cũng có nhiều hệ thống phân
loại để quản lí và sử dụng tài nguyên ĐNN hiệu quả. Trong đó, ĐNN nhân
tạo cũng được phân loại rất rõ ràng. Theo Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi
trường, năm 2001 phân loại ĐN nhân tạo bao gồm:
Trang 4
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
1. Các đầm ao nuôi trồng thuỷ sản (ví dụ: tôm,cá).
2. Các đầm, bao gồm cả những đầm canh tác, hồ chứa nhỏ (tổng quát trên 8

ha).
3. Đất có nước tưới; bao gồm cả các mương, kênh dẫn nước và ruộng lúa.
4. Đất canh tác ngập nước theo mùa.
5. Vùng khai thác muối; các đầm muối, các hồ nước mặn, v.v…
6. Những vùng trữ nước, các hồ chứa, đập nước, những vùng úng nước
(tổng quát rộng trên 8 ha).
7. Các hố đào; nơi khai thác sỏi, đất sét, làm gạch, các mỏ lấy đá, hầm lấy
vật liệu, các hầm khai quặng v.v…
8. Các vùng xử lý nước thải, nơi thoát nước, các đầm lắng, v.v…
9. Sông đào, kênh mương thoát nước.
Hầu hết diện tích của loại ĐNN trồng lúa và nuôi trồng thủy sản do các hộ gia
đình sử dụng theo kinh nghiệm sản xuất và tập quán canh tác của từng địa phương.
Phần diện tích ĐNN còn lại do nhà nước quản lý và thường được sử dụng thông
qua một dự án đầu tư hay kế hoạch quản lý được nhà nước phê duyệt và cấp kinh
phí. Việc sử dụng ĐNN bắt đầu bằng việc quy hoạch sử dụng đất cấp quốc gia,
cấp vùng, cấp tỉnh và các cấp chi tiết hơn, dựa trên các đặc điểm tự nhiên, kinh tế
xã hội và các mục tiêu phát triển mà Chính phủ đề ra cho từng vùng và từng tỉnh.
Tuy nhiên, việc sử dụng đất theo quy mô hộ gia đình còn nhiều tồn tại mà quan
trọng nhất là vốn đầu tư và sự hiểu biết về sử dụng ĐNN. Nhiều hộ nông dân ở
vùng ven biển ít vốn đầu tư và thiếu kiến thức về nuôi trồng thủy sản, nên đã gặp
thất bại trong các vụ nuôi tôm và để lại hậu quả về môi trường.
 Các cấp quản lí ĐNN
Quản lý đất ngập nước ở cấp trung ương: Cho đến hiện nay, ở Việt Nam không
có một cơ quan nào chịu trách nhiệm duy nhất về quản lý ĐNN ở cấp trung ương.
Mỗi bộ, ngành tùy theo chức năng được Chính phủ phân công sẽ thực hiện việc
quản lý theo lĩnh vực từng ngành bao gồm cả đối tượng ĐNN. Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn chịu trách nhiệm về ĐNN trong phạm vi đất canh tác lúa
nước, các khu rừng là vườn quốc gia hay khu bảo tồn thiên nhiên ĐNN, các công
trình thủy lợi, các hồ chứa. Bộ Thủy sản chịu trách nhiệm về ĐNN trong phạm vi
diện tích mặt nước nuôi trồng thủy sản và vùng ven bờ biển. Bộ Tài nguyên và

Môi trường chịu trách nhiệm về ĐNN trong phạm vi các dòng sông, là cơ quan
điều phối các hoạt động chung của quốc gia về ĐNN, nhất là các hoạt động liên
quan đến Công ước Ramsar. Các cơ quan khác liên quan đến sử dụng ĐNN như
giao thông thủy, du lịch, thủy điện Một đặc điểm cơ bản là các vùng ĐNN ở Việt
Nam là nơi sinh sống của các cộng đồng dân cư từ thế hệ này sang thế hệ khác, đã
Trang 5
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
hình thành những giá trị văn hóa, tập quán canh tác đặc thù, vì vậy mà việc quản
lý ĐNN không thể tách biệt chuyên ngành và với việc phát triển cộng đồng. Tuy
vậy, vấn đề tồn tại là sự thiếu đồng bộ trong quy hoạch phát triển một vùng ĐNN,
thiếu sự phối hợp giữa các ngành trong quản lý tổng hợp ĐNN. Việc quản lý và sử
dụng khôn khéo đòi hỏi phải có chính sách và biện pháp đồng bộ và tổng hợp.
Quản lý đất ngập nước ở cấp tỉnh: Việt Nam có 64 tỉnh và thành phố trực thuộc
trung ương, ủy ban nhân dân các tỉnh là một cơ quan hành chính cao nhất của tỉnh,
dưới ủy ban nhân dân tỉnh có các cơ quan cấp sở được tổ chức theo hệ thống
ngành dọc từ cấp trung ương. Vì vậy, tình hình quản lý ĐNN ở cấp tỉnh cũng
tương tự như ở cấp trung ương, nghĩa là mỗi sở, ngành sẽ chịu trách nhiệm quản lý
nhà nước về lĩnh vực của mình trong đó có vấn đề liên quan ĐNN theo quy định
của pháp luật và sự phân công của ủy ban nhân dân tỉnh. Hiện nay, sự hiểu biết về
ĐNN ở các cơ quan cấp tỉnh còn rất hạn chế, vì vậy sự tuyên truyền, giáo dục
người dân địa phương về ĐNN cũng là một tồn tại chưa thể khắc phục được.
2.2. Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm ở ĐNN nhân tạo
Các chất ô nhiễm có thể xử lí bằng ĐNN là tổng chất rắn lơ lửng (TSS),
nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD), chất dinh dưỡng (nitơ và phôtpho), các hợp chất hữu
cơ, các thành phần vô cơ. Các quá trình xảy ra trong ĐNN bao gồm các quá trình
vật lí, hóa học và sinh học (vi sinh vật, thực vật), hiệu quả của chúng phụ thuộc
vào đặc tính chất thải, địa điểm, vận tốc và lưu lượng dòng thải
a. Quá trình vật lí, hóa học : Các quá trình này giúp xử lý được cả các hợp chất vô
cơ và hữu cơ, bao gồm :
• Lắng xuống, đóng cặn: loại bỏ chất hạt và chất rắn lơ lửng.

• Thấm hút bề mặt: bao gồm các quá trình hấp thụ và hấp phụ, xảy ra trên bề
mặt của các loài thực vật, chất nền, trầm tích, rác rưởi .
• Ôxi hóa, khử và kết tủa hóa học: chuyển biến kim loại dưới tác dụng của
dòng chảy, thông qua sự tiếp xúc của nước với chất nền và rác thành dạng
chất rắn không tan và lắng xuống, đây là một biện pháp hữu hiệu hạn chế
tác hại của các kim loại có tính độc trong ĐNN.
• Sự quang phân, ôxi hóa: phân hủy, ôxi hóa các hợp chất dưới tác dụng của
ánh sáng mặt trời.
• Sự bay hơi: xảy ra khi có áp suất đủ lớn, hợp chất sẽ chuyển sang thể khí.
b. Quá trình sinh học: Các chất hữu cơ hòa tan được phân hủy bởi các vi sinh vật
đáy và vi sinh vật bám dính trên thực vật. Có sự nitrat hóa và phản nitrat hóa do
tác động của vi sinh vật; Dưới các điều kiện thích hợp, một khối lượng đáng kể
các chất ô nhiễm sẽ được thực vật hấp thụ; Sự phân hủy tự nhiên của các chất hữu
cơ trong môi trường.
- Các loại thực vật trong hệ thống đất ngập nước có rễ bám vào lớp đất ở đáy và
thân vươn cao lên trên mặt nước. Thực vật thủy sinh là một thành phần không thể
Trang 6
Chun đề: ĐNN nhân tạo
thiếu được của các hệ sinh thái này. Một số bộ phận thực vật đóng vai trò quan
trọng trong các q trình xử lý nước thải như:
+ Phần thực vật tiếp xúc với khơng khí: Bóng cây làm suy giảm ánh sáng
dẫn đến giảm sự sinh trưởng của thực vật phù du; tạo vi khí hậu, cách nhiệt trong
mùa đơng; giảm tốc độ gió; tạo chất dinh dưỡng thơng qua q trình quang hợp.
+ Phần thực vật tiếp xúc với nước: Có các hiệu quả lọc (lọc qua các mơ
xốp); giảm tốc độ dòng chảy, tăng tỷ lệ trầm tích; cung cấp diện tích bề mặt cho vi
sinh vật bám dính; tạo O
2
bởi quang hợp, tăng sự phân hủy hiếu khí; hấp thụ chất
dinh dưỡng.
+ Rễ và đới rễ trong lớp trầm tích: Giúp ổn định bề mặt lắng đọng, giảm xói

mòn; ngăn chặn sự tắc nghẽn lớp lọc trong hệ thống dòng thẳng đứng; sinh O
2
làm
tăng sự phân hủy hiếu khí và sự nitrat hóa; hấp thụ chất dinh dưỡng
Những thực vật được sử dụng thường xuyên trong ĐNN nhân tạo là đuôi
mèo(cattail), sậy (reed), cỏ chỉ (bulrush) và cây lách (sedge). Tất cả các loài
thực vật này có mặtở khắp nơi và thích ứng tốt với điều kiện lạnh. Các đặc tính
quan trọng của thực vật có liên quan đến việc thiết kế của hệ thống, độ sâu tối
ưu của nước đối với hệ thống FWS và độ thâm nhập của rễ vào trong đất đối
với hệ thống SFS.
- Đuôi mèo có khuynh hướng chiếm ưu thế ở độ sâu nước lớn hơn 0.15m. Cỏ
chỉ phát triển tốt ở độ sâu 0.05-0.25m. Sậy phát triển dọc theo mép bờ với độ
sâu 1.5m, nhưng lại cạnh tranh kém trong nước cạn.
- Cây lách thường có mặt ở các vùng nước ven bờ và vùng nước thấp hơn cỏ
chỉ.
- Hệ thống rễ đuôi mèolan xuống sâu trong đất khoảng chừng 0.3m, trái lại sậy
đâm sâu hơn 0.6m và cỏ chỉ hơn 0.76m. Sậy và cỏ chỉ thường được chọn cho hệ
thống SFS bởi vì độ sâu thâm nhập của rễcho phép việc sử dụng các ao sâu
hơn.
- Việc thu hoạch thực vật trong đất ngập nước nói chung đòi hỏi đặc biệt đối
với hệ thống SFS. Tuy nhiên, cỏ khô của hệ thống FWS phải được đốt theo
mùa để duy trì điều kiện chảy tự do của dòng nước đồng thời ngăn cản sự tạo
thành các kênh của dòng chảy. Việc thu sinh khối thực vật cho mục đích loại
thải chất dinh dưỡng thường không thiết thực.[8,12]
2.3 Các q trình xử lý chất ơ nhiễm trong ĐNN nhân tạo
Trang 7
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
Quá trình xử lí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học: Trong các bãi
lọc, sự phân hủy sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ
dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học (BOD) trong nước thải.

BOD còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng. Phân
hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan được mang vào lớp màng vi sinh
bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những phần vật liệu lọc
xung quanh, nhờ quá trình khuyếch tán.
Quá trình tách các chất rắn: Các chất rắn lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ
chế lắng trọng lực, vì các hệ thống này có thời gian lưu nước dài. Chất rắn không
lắng được, chất keo có thể được loại bỏ thông qua các cơ chế lọc. Các cơ chế xử lí
trong hệ thống 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. Thực vật trong bãi lọc
không đóng vai trò đáng kể trong loại bỏ các chất rắn.
Quá trình khử Nitơ: Trong các bãi lọc, sự chuyển hóa của N
2
xảy ra trong các
tầng oxi hóa khử của đất, bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực
vật có thân nhô lên mặt đất. N
2
được loại bỏ trong các bãi lọc nhờ 3 cơ chế sau:
•
Nitrat hóa / khử nitrat
•
Sự bay hơi của NH
3
•
Sự hấp thụ của thực vật
Quá trình khử Photpho: Vai trò của thực vật trong việc loại bỏ P vẫn còn vấn
đề tranh cãi nhưng dù sao đây cũng là cơ chế duy nhất đưa hẳn P ra khỏi hệ thống
bãi lọc. Các qúa trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đưa được P vào đất hay vật liệu
lọc. Khi lượng P trong lớp vật liệu vượt quá khả năng chứa thì phần vật liệu hay
lớp trầm tích đó phải được nạo vét và xả bỏ. Cơ chế loại bỏ P trong các bãi lọc
gồm có:

• Sự hấp thụ của thực vật
• Các quá trình đồng hóa của vi khuẩn
• Sự hấp thụ lên đất, vật liệu lọc và các chất hữu cơ
• Kết tủa lắng cùng các ion Ca
2+
, Mg
2+
, Fe
3+
, Mn
2+
.
Quá trình xử lí kim loại nặng: Các loài thực vật khác nhau có khả năng hấp thu
kim loại mạnh 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 đến chế độ thủy
lực, cơ chế hóa học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh vật. Các vật liệu lọc là
nơi tích tụ chủ yếu các kim loại nặng. Các cơ chế loại bỏ chúng gồm có:
Trang 8
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
• Kết tủa và lắng ở dạng hydroxit 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 oxyhidroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí
• Kết hợp lẫn thực vật và đất - Hấp phụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong
bãi lọc trồng cây.
Quá trình xử lí các hợp chất hữu cơ: Các hợp chất hữu cơ được loại bỏ
trong các hệ thống 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 phụ của thực vật. Yếu tố quan trọng ảnh
hưởng đến hiệu suất loại bỏ các chất hữu cơ nhờ quá trình bay hơi là hàm số phụ
thuộc của trọng lượng phân tử chất gây ô nhiễm.
Các chất bẩn hữu cơ chính còn có thể loại bỏ nhờ quá trình hút bám vật lí

lên bề mặt các chất lắng được và sau đó là quá trình lắng. Quá trình này thường
xảy ra ở phần đầu bãi lọc. Các chất hữu cơ cũng bị thực vật hấp thụ (Polprasert và
Dan, 1994), tuy nhiên cơ chế này còn chưa được hiểu rõ và còn phụ thuộc nhiều
vào loại thực vật được trồng, cũng như đặc tính của chất bẩn.
Quá trình xử lí vi khuẩn và virut: Về bản chất cũng giống như quá trình loại
bỏ các vi sinh trong hồ sinh học. Vi khuẩn và virut có trong nước thải được loại bỏ
nhờ:
• Các quá trình vật lí như lắng, dính kết, lọc, hấp phụ
• Bị tiêu diệt do điều kiện môi trường không thuận lợi trong một thời gian dài
Tác động của các yếu tố lí hóa môi trường tới mức độ diệt khuẩn đã được
công bố trong nhiều tài liệu: nhiệt độ ( Mara và Silva,1979), pH ( Parhad và Rao,
1974, Hirn và nnk, 1980, Pearson và nnk, 1987)….Các yếu tố sinh học bao gồm:
thiếu chất dinh dưỡng (Wu và Klein, 1976), do các sinh vật khác ăn (Ellis, 1983).
[24]

Trang 9
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
PHẦN 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO
Dựa trên những cơ sở đó, việc ứng dụng ĐNN trong xử lý, loại bỏ các chất
thải độc hại trong môi trường nước là phương pháp mang lại hiệu quả cao,
tiết kiệm chi phí, không gây ảnh hưởng lại đối với môi trường, có khả năng
thay thế các phương pháp hoá lí truyền thống. Đó là phương pháp xây dựng
mô hình ĐNN nhân tạo ( constructed wetlwand).
1. Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng hệ thống ĐNN nhân tạo để xử lí
nước thải:
1.1. Những thuận lợi
• Thân thiện với sinh thái
• Trực quan rất hấp dẫn.
• Thân thiện với môi trường, phòng chống ô nhiễm
• Tiết kiệm chi phí vận hành (không có hóa chất để hoạt động, do đó giữ gìn

và bảo trì và các chi phí đầu vào đến mức tối thiểu, hạn chế về máy móc,
phụ tùng thay thế, lượng lớn về lao động kỹ thuật cần thiết).
• Nguồn nước sau khi xử lí nếu đạt tiêu chuẩn cho phép thì hoàn toàn an toàn
cho các mục đích sử dụng khác như sử dụng cho các công trình thủy lợi,
rửa ráy, vệ sinh…
• Lợi ích kinh tế có thể được bắt nguồn từ nuôi trồng cá, sản xuất sinh khối,
phân bón, tiềm năng về Giáo dục và giải trí (thực hành nghiên cứu khoa
học, câu cá, săn bắn các loài chim nước).
1.2. Những khó khăn:
Chủ yếu liên quan đến tính khả dụng của các diện tích đất cần thiết, vốn
đầu tư cho các công trình xây dựng quản lý của các hệ sinh thái có ảnh hưởng đến
hoạt động của nó
• Các diện tích đất cần thiết cho các hệ thống (FWS) có thể là lớn, đặc biệt là
nếu trong yêu cầu loại bỏ về nitơ hay phospho.
Trang 10
Chun đề: ĐNN nhân tạo
• Các loại bỏ BOD, COD, và nitơ được q trình sinh học và cơ bản liên tục
tái tạo. Các phospho, kim loại, và một số chất hữu cơ được loại bỏ của hệ
thống bị ràng buộc trong trầm tích và tích luỹ qua thời gian.
• Trong mùa đơng lạnh, khí hậu nhiệt độ thấp làm giảm tỷ lệ cho loại bỏ đối
với BOD và tăng phản ứng sinh học Nitrat hóa, phản nitrat hóa
Muỗi và cơn trùng khác có thể trở thành một vấn đề cần quan tâm . Đất
ngập nước, đặc biệt là hệ thống FWS, cung cấp nơi ở lý tưởng cho muỗi.
• Đánh giá việc kiểm soát các mầm bệnh có lẽ là nhân tố cản trở trong
việc xác đònh sự khả thi của việc sử dụng đất ngập nước.
• Gia cầm và các động vật hoang dã trong các hệ thống có thể là nguồn cung
cấp thêm fecal coliforms.
• u cầu bao gồm cả thủy lực và kiểm sốt về độ sâu của mực nước, dòng
vào, dòng ra, cơ cấu làm sạch, loại bỏ cỏ, quản lý thực vật, muỗi và cơn
trùng. Các kế hoạch kiểm soát sinh học đối với muỗi được thể hiện qua

việc sử dụng cá ăn muỗi (Gambusia afinis) hơn là việc sử dụng hóa chất
trong kiểm soát mầm bệnh là cần thiết phải bao gồm trong việc thiết kế.
DO trên 1mg/l là cần thiết để duy trì quần thể cá. Thực vật với mật độ
thưa có lẽ cũng cần thiết để tránh hình thành những túi nước mà cá
không thể vào được.
• Mực nước trong đầm lầy có thể cần điều chỉnh trên cơ sở theo mùa đòi hỏi
phải kiểm sốt, tùy thuộc vào điều kiện của địa phương và u cầu cụ thể.
• Thanh tra hoạt động về tốc độ tăng trưởng thực vật, hoạt động hệ thống
thốt nước, cấu trúc và thiệt hại, bay hơi, rò rỉ, tích lũy trầm tích, mật độ
của thực vật.
• Thanh tra kiểm tra hàng năm đối với các thiệt hại cho cấu trúc đầu vào và
đầu ra.
• Lưu ý dấu hiệu của sự xuất hiện hydrocarbon như dầu nổi trên mặt nước.
Thay thế thảm thực vật đầm lầy phải duy trì ít nhất 50% diện tích mặt đầm
lầy trong phạm vi tiến hành trồng cây mùa thứ 2, thu hoạch các lồi thực
vật, nếu thực vật trở nên q dày. Điều này sẽ giúp bảo tồn các lồi thực vật
và cho phép các đầm lầy phục hồi việc làm sạch nhanh hơn
• Thường xun giám sát chất lượng nước. Định kỳ mẫu sẽ được lấy và thử
nghiệm để cung cấp cho các nhà điều hành một sự hiểu biết về đầm lầy để
hoạt động của hệ thống đạt hiệu suất tốt hơn và có một cơ sở để điều chỉnh,
nếu cần thiết.[4]
2. Các mơ hình ĐNN nhân tạo:
Các mơ hình ĐNN nhân tạo ứng dụng trong xử lý nước được thiết kế theo
hệ thống các dòng chảy của nước. Được chia theo 3 hệ thống như sau:
• Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS)
• Các hệ thống dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow –
HSF)
Trang 11
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
• Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF).

a) Các hệ thống chảy
trên bề mặt (Free water
surface - FWS): Những
hệ thống này thường là
lưu vực chứa nước hoặc
các kênh dẫn nước, với
lớp lót bên dưới để ngăn
sự rò rỉ nước, đất hoặc
các lớp lọc thích hợp
khác hỗ trợ cho thực vật
nổi. Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm, sự có mặt của thân cây quyết định
dòng chảy và đặc biệt trong các mương dài và hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy
nhỏ (Reed và cộng sự, 1998).
b) Các hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow -
HSF): Hệ thống này được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được đưa vào và
chảy chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt của nền trên một đường ngang cho tới
khi nó tới được nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian này, nước thải sẽ tiếp xúc
với một mạng lưới hoạt động của các đới hiếu khí, hiếm khí và kị khí. Các đới
hiếu khí ở xung quanh rễ và bầu rễ, nơi lọc O
2
vào trong bề mặt. Khi nước thải
chảy qua đới rễ, nó được làm sạch bởi sự phân hủy sinh học của vi sinh vật bởi các
quá trình hóa sinh. Loại thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là cây
sậy.
c) Các hệ thống với dòng
chảy thẳng đứng (Vertical
subsurface flow - VSF):
Nước thải được đưa vào hệ
thống qua ống dẫn trên bề
mặt. Nước sẽ chảy xuống

dưới theo chiều thẳng đứng.
Ở gần dưới đáy có ống thu
nước đă xử lý để đưa ra
ngoài. Các hệ thống VSF
thường xuyên được sử dụng
để xử lý lần 2 cho nước thải đã qua xử lý lần 1. Thực nghiệm đă chỉ ra là nó phụ
thuộc vào xử lý sơ bộ như bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống đất ngập nước cũng có thể
được áp dụng như một giai đoạn của xử lý sinh học.
Tuy nhiên, trên thực tế mô hình ĐNN nhân tạo được xây dựng theo hai hệ
thống: Bãi lọc trồng cây ngập nước (FWS); Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm hay
Trang 12
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
Bãi lọc ngầm trồng cây, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứng (SSF).
Cách thức phân chia các hệ thống khác nhau nhưng chúng hoạt động theo cùng
một cơ chế.
Cấu trúc SSF kiểu dòng chảy đứng điển hình
Các đặc điểm chung của bãi lọc trồng cây ngập nước (FWS) và bãi lọc trồng
cây dòng chảy ngầm:
• Nhu cầu năng lượng thấp (lấy từ năng lượng mặt trời)
• Cần diện tích lớn hơn so với hệ thống thông thường
• Dễ xây dựng và bảo dưỡng
• Có thể sử dụng nguyên vật liệu địa phương
Trang 13
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
• Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp
• Chịu được thay đổi tải trọng
• Có giá trị thẩm mĩ và sinh học
• Có thể áp dụng để xử lý nước thải, nước xám, nước thải công nghiệp hay
nước mưa
Lựa chọn giữa FWS và SSF

Yêu cầu FWS SSF
Diện tích 10 -20 m
2
/người 2- 5 m
2
/người
Dễ xây dựng, chủ yếu là
đào lấp đất
Có thể cần thêm đất
Xử lí sơ bộ Trong hồ lắng, bể tự hoại
hay bể lắng 2 vỏ
Trong bể tự hoại hay bể
lắng 2 vỏ
Vệ sinh Vi khuẩn, muỗi
Rủi ro về mặt vệ sinh thấp
Phải làm sạch ống phân
phối thường xuyên
Từ đó, có thể rút ra nên lựa chọn hệ thống để phù hợp với điều kiện cho
phép
• Nên chọn lựa SSF khi diện tích đất hạn chế
• Để xử lý nước xám nên dùng SSF, lượng bốc hơi ít hơn
• Khi yêu cầu mức độ xử lý cao hơn nên sử dụng hệ thống kết hợp (với
dòng chảy thẳng đứng)
• Để xử lý bậc 3, nên chọn FWS (Rủi ro từ muỗi, hạn chế xử lý bậc 2 ở đô
thị)
Trang 14
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
So sánh quá trình xử lý nước thải mỏ bằng ĐNN tự nhiên và nhân tạo
a. Xử lý nước thải mỏ bằng ĐNN tự nhiên
Các vùng ĐNN tự nhiên thường phát triển loại thực vật bổ sung lớp nền hữu cơ

tạo điều kiện cho phát triển các loài vi khuẩn làm trung gian cho các phản ứng hóa
học trong một số điều kiện môi trường nhất định, tạo thuận lợi cho quá trình loại
bỏ kim loại khỏi môi trường nước. Các hệ thống ĐNN tự nhiên có khả năng tự
làm sạch mà không cần phải duy trì, bảo dưỡng. Các ĐNN tự nhiên thường có tốc
độ dòng chảy bề mặt thấp.
+ Một số hạn chế và thuận lợi khi sử dụng ĐNN tự nhiên, bao gồm:
- ĐNN tự nhiên cần phải gần kề với khu vực cần xử lý nước thải;
- Tốc độ dòng chảy và chất lượng nước của ĐNN tự nhiên là những vấn đề có thể
hạn chế việc ứng dụng ĐNN cụ thể cho xử lý nước thải mỏ do khó kiểm soát;
- Phải có chiến lược kiểm soát chế độ lũ thường xuyên để đảm bảo tính ổn định
lâu dài của các vùng ĐNN tự nhiên;
- Các vùng ĐNN tự nhiên vốn dĩ là nơi cư ngụ của các loài động-thực vật hoang
dã;
- Do ĐNN tự nhiên không được thiết kế nên khó đánh giá định lượng về tính hiệu
quả của xử lý nước thải.
b. Xử lý nước thải mỏ bằng ĐNN nhân tạo
ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải mỏ được hình thành từ các khu vực trước
đây không ngập nước hoặc hình thành từ các khu vực ĐNN hiện tại. ĐNN nhân
tạo được thiết kế gần với ĐNN tự nhiên. Mục đích của các ĐNN tự nhiên là lợi
dụng các quá trình tự nhiên để xử lý nước thải. Các quá trình làm sạch kim loại
trong nước của ĐNN nhân tạo là do hút bám trực tiếp của kim loại lên động - thực
vật hoặc rễ thực vật đóng vai trò chủ đạo trong quá trình hút bám của kim loại lên
rễ cây. Đối với ĐNN nhân tạo, thiết kế cần tính đến ví dụ thời gian lưu nước trung
bình khoảng 7 ngày, độ sâu trung bình của hệ thống 0.3m, chất lượng nước
BOD<10 mg/L; SS<10 mg/L, tổng N<10 mg/L; tổng P>5 mg/L. Hệ thống ĐNN
tốt hoạt động với tốc độ dòng chảy >4-13 m3/ngày. Hệ thống ĐNN nhân tạo có
thể có hiệu quả hơn ĐNN tự nhiên do chế độ thủy lực được kiểm soát và chúng
được thiết kế và vận hành với hiệu quả tối đa. Công nghệ về thiết kế ĐNN nhân
tạo vẫn còn trong giai đoạn phát triển và cải thiện.
Một số vấn đề đối với ĐNN nhân tạo bao gồm:

- Việc thiết kế chế độ thủy lực khó đạt được hiệu quả tối ưu;
- Với khối lượng nước thải axit mỏ chứa hàm lượng kim loại cao thì xử lý bằng
ĐNN nhân tạo cũng gặp khó khăn;
- Tuổi thọ của loại ĐNN nhân tạo dùng xử lý nước thải mỏ vẫn cần thời gian để
đánh giá;
Trang 15
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
- Sự tích tụ chất ô nhiễm trong ĐNN có thể mang tính không ổn định về lâu dài.
[7]
 Duy tu, bảo dưỡng hoạt động của hệ thống ĐNN nhân tạo
- Đánh dấu vị trí các bồn chứa. việc này sẽ giúp ngăn chặn các hoạt động đó có
thể gây tổn hại các bồn chứa, như một người lái xe trên một chiếc xe các bồn
chứa.
- Bảo tồn nước, duy trì trong thời gian hoạt động là điều quan trọng. Đưa vào quá
nhiều nước sẽ không cho phép đủ thời gian cho các chất rắn lắng xuống, tách riêng
biệt
- Hạn chế sử dụng các bồn chứa phụ
- Giảm thiểu hoặc loại bỏ việc sử dụng các sản phẩm tạo rác vào hệ thống. Thức
ăn chất thải giấy khăn, báo chí, nhựa, dầu mỡ, dầu nấu ăn, thuốc lá, bã cà phê …
đựơc xả vào hệ thống sẽ dẫn đến nhu cầu phải bơm thường xuyên hơn. Ngoài ra
các vi sinh vật trong hệ thống cũng không có khả năng phân hủy các nguyên vật
liệu kiểu này
- Không phun ra chất độc hại như: thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng, axit, thuốc men,
sơn, vani, xăng dầu….
- Giảm thiểu việc sử dụng các chất nguy hại chẳng hạn như chất tẩy và chất làm
sạch. Những chất này có thể ảnh hưởng hoặc gây chết đối với vi sinh vật trong hệ
thống
- Không dẫn nước từ hồ bơi,bình nước nóng vào hệ thống, đặc biệt là nếu các
nước chứa chlorinated
- Không kết nối mái cống; tầng hầm hoặc ống cống vào hệ thống.

- Trước khi trồng cây, luôn luôn rũ sạch đất quanh các gốc cây. Nếu đất còn lại
trên gốc của nó có thể tích lũy giữa những viên sỏi và chặn dòng chảy của nước.
- Thử nghiệm với các giống khác nhau với màu sắc có thể trong một vườn hoa.
Cây sẽ được sử dụng trong các đầm lầy nên được được lựa chọn cẩn thận, không
chỉ cho các chức năng của hệ thống trong xử lí mà còn đảm bảo tính mỹ quan
- Không bao giờ sử dụng sỏi đá vôi trong các đầm lầy. Việc sử dụng chúng sẽ
ngăn cản tốc độ tăng trưởng cây trồng trong các hệ thống.[2]
3. ĐNN nhân tạo trong quản lí nước chảy tràn
Trang 16
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
a. Mục tiêu xây dựng Wetland quản lý nước chảy tràn
Gồm có 2 mục đích chính
+ Hạn chế lũ lụt và kiểm soát dòng chảy
+ Cải thiện chất lượng nước
Tuy nhiên sau khi được xây dựng wetland sẽ cung cấp các chức năng về sinh
thái và xã hội: Thiết kế cảnh quan, tạo môi trường sống, khu giải trí công cộng,
giáo dục cộng đồng, tái sử dụng nước.
b. Thiết kế
Thiết kế wetland cho việc quản lý nước chảy tràn phụ thuộc vào mục tiêu và
những kết quả đúng theo yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng nước trong việc bảo vệ
sông và hệ sinh thái thủy vực. Rõ ràng kỹ thuật tốt nhất hiện nay cho việc kiểm
soát chất lơ lửng ( và chất dinh dưỡng) có thể được triển khai để giảm thiểu lượng
nước chảy tràn xâm nhập vào wetland. Tuy nhiên ở đây chỉ đề cập đến vai trò của
wetland nhân tạo trong việc chứa đựng nước chảy tràn, loại bỏ cặn lắng, chất dinh
dưỡng. Những phần trước đã mô tả sự quan trọng của thực vật wetland và quá
trình hóa sinh học, vật lý, hóa học tham gia trong việc cải thiện chất lượng nước.
Xuyên suốt quá trình chuyển hóa vật lý diễn ra dễ dàng nhờ thực vật cỡ lớn, chúng
có vai trò quan trọng nhất trong việc cải thiện chất lượng nước.
Quá trình sinh học và hóa học diễn ra lâu hơn nhưng cũng bị ảnh hưởng bởi
phạm vi ngập nước và mức độ thường xuyên của chu kỳ làm khô làm ướt. Thiết kế

wetland phải thúc đẩy quá trình này.
Hiệu quả xử lý của hệ thống wetland đòi hỏi một sự cân bằng giữa khả năng chịu
tải và thời gian nước lưu. Wetland nhân tạo xử lý nước thải đầu vào có mức độ tải
nước và tải ô nhiễm với thời gian nước lưu hiệu quả nhất trong việc loại bỏ các
chất lắng lơ lửng và chất dinh dưỡng ở queenslands trong vòng 7 ngày.
3.1 Điều kiện thủy học
Kích cỡ (diện tích và khối lượng) phụ thuộc vào quy mô và khối lượng dòng
chảy, đặc điểm các chất ô nhiễm trong dòng chảy, mức độ xử lý chất lượng nước
và quy mô của 1 wetland đóng vai trò như một bể chứa. Theo Halcrow
Environmental Services, ở Mỹ cho rằng thiết kế thuận lợi nhất nên giữ lượng nước
trong thời gian nhỏ nhất là 3-5 giờ và có thể lên đến 10-15 giờ sẽ cho hiệu quả xử
lý tốt nhất, với một bề mặt wetland khoảng 0.5-5.0% vùng dẫn nước. Theo
Wong& Somes (1995), sử dụng dữ liệu từ hệ thống nước chảy tràn để sản xuất
một sơ đồ thiết kế tổng lượng hiệu suất thủy học của một wetland, dựa trên cơ sở
tương ứng giữa kích cỡ wetland (khối lượng lưu trữ như tỉ lệ phần trăm của khối
lượng nước hàng năm) và thời gian nước lưu. Kết quả của họ cho thấy rằng tăng
khối lượng lưu trữ (từ 0.5-5.0%) dẫn đến việc tăng hiệu suất thủy lực với hiệu quả
90% . Trên máy tính mô phỏng cũng chỉ ra rằng tại thời gian lưu trữ ít hơn lưu trữ
sau đó 3%, tăng thời gian nước lưu từ 24 giờ- 3 ngày, giảm hiệu suất thủy học của
wetland. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng, một wetland thiết kế với không đủ
dung lượng (<3%), sẽ dẫn đến việc nước chảy tràn qua, đặc biệt, nếu wetland đã
đầy nước trước cơn mưa. Tuy nhiên, đối với hiệu suất thủy học, chỉ là một tham số
ảnh hưởng đến kết quả xử lý, và việc loại bỏ các chất lơ lửng và chất dinh dưỡng,
Trang 17
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
cuối cùng cũng phụ thuộc vào tính hiệu quả của các quá trình vật lý, hóa học, sinh
học trong wetland và lượng nước ô nhiễm.
Thiết kế wetland đòi hỏi phải có một sự cân bằng giữa khu vực thích hợp và
thời gian nước lưu, điều này chịu ảnh hưởng nhiều của lượng nước chảy qua và sự
thay đổi khí hậu. Vì vậy, thiết kế wetland cho những vùng nhiệt đới và vùng ven

biển cận nhiệt đới sẽ khác nhau từ các khu vực khí hậu. Đất có sẵn có thể là một
mối lo lớn đối với kích cỡ wetland, tuy nhiên, trong phần này có thể tạo được nếu
có một diện tích sâu , và vùng nước mở, kết hợp với một khu vực thực vật nông.
3.2. Cách bố trí Wetland
Zones
- Một wetland quản lý nước chảy tràn được đầu tư xây dựng gồm vùng mở
nước sâu và vùng cạn có thực vật. Vùng đi vào thường ngập nước sâu (1,5-2m)
như ao với lưu lượng tối đa và và cho phép kích cỡ trung bình của wetland. Tổ
chức ô nhiễm TRAP cho rằng “ song chắn rác “ sẽ được đặt trước khi nước chảy
vào vùng wetland. Vùng nước sâu có tác dụng loại bỏ các cặn lắng nên cần được
xem xét. Vùng nước sâu hơn có tác dụng kiểm soát dòng chảy vào khu có thực vật
thủy sinh.
- Vùng có thực vật thủy sinh nên thiết kế từ 10 – 25 cm, với độ sâu lớn nhất là
50cm mặc dù mực nước có tăng lên do những cơn mưa. Vùng này có kết quả cao
trong việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, các chất dinh dưỡng thông qua việc kết hợp
giữa các quá trình hóa học. sinh học, vật lý đã được nói ở phần 2.4. Vùng đi ra có
thể là sự kết hợp giữa thực vật cạn và một cái ao sâu hay cái hố rộng đa chức
năng. Tùy vào kích cỡ của wetland, khả năng giữ và xử lý nước chảy tràn mà nước
vào các kênh nhằm khắc phục những lúc dòng chảy có cường độ cao trong những
cơn mưa.
Vùng có thực vật và thủy triều
Như đã thảo luận ở phần 2.4 thì tiềm năng lưu giữ là quan trọng để các vấn đề
liên quan đến thủy học đạt hiệu quả và chính điều này cùng với các hiệu quả về xử
lý đã tạo nên một hiệu suất tổng thể của wetland. Do vậy điều này rất quan trọng
trong việc thiết kế một wetland nhân tạo xử lý nước chảy tràn. Do vậy, vùng có
thực vật thủy sinh có thể được thiết kế được hỗ trợ như là một loài thực vật ở
wetland nhằm thủy phân các chất cụ thể. “ Vùng đất ngập nước định kỳ”, vùng mà
trong wetland tự nhiên được xem như là một cái hồ, nó có thể được tạo ra ở một
địa điểm hay một vị trí mới, nơi mà chỉ ngập nước vào mùa ẩm ướt. Vùng này có
thể gồm vùng mở nước sâu hay vùng can có thực vật thủy sinh, hay cũng có thể là

vùng hoàn toàn khô ráo “Vùng đất ngập nước cạn”, nên thiết kế để duy trì mực
nước sâu ít nhất là 10cm trong suốt mùa khô và lên tơi 50cm ở điều kiện bình
thường. Trong khi “Đất ngập nước sâu” cần duy trì mực nước sâu ít nhất là 20cm
trong mùa khô. Một vài ý kiến (1996) cho rằng 5 vùng đất ngập nước (vùng đầm
lầy có thực vật thủy sinh như lau sậy cạn, vùng đầm lầy có thực vật thủy sinh,
vùng đầm lầy có thực vật thủy sinh sâu, vùng mở nước). Các vùng này có thể kết
hợp để đưa vào thiết kế một wetland nhân tạo. Một vài ý kiến cho rằng ảnh hưởng
Trang 18
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
của vùng đi ra trong hiệu suất xử lý, điều chỉnh thủy triều vào tạo tính bền vững
cho các loại cây trồng ở mỗi vùng.
Các khu vực đa chức năng (vai trò đa chức năng của các khu vực)
- Wetland nhân tạo với sự đa dạng của nhiều loài thực vật và vùng thực vật
thủy sinh phụ thuộc vào hệ thống làm ướt và khô, tốt như các vùng nước mở đạt
tối đa trong việc xử lý các vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nước. Nó sẽ tạo nên
sự đa dạng của thực vật thủy sinh.
- Vùng nước sâu có chức năng như là môi trường sống cho các thực vật thủy
sinh trong suốt mùa khô và cho phép ngập nước nhanh chóng của vùng mới bão
hòa. Vùng có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát khả năng phát sinh muỗi khi
có các loài thiên địch của trứng muỗi xuất hiện.
- Sự đa dạng của vùng thực vật thủy sinh có thể hỗ trở nâng cao giá trị về đời
sống hoang dã của wetland, đóng vai trò như một cảnh quan
- Cảnh quan và giải trí đóng vai trò rất quan trọng trong đô thị wetland xử lý
nước chảy tràn. Hồ hay đầm của vùng có thực vật thủy sinh có thể nhằm duy trì
các ao. Đảo có thể được bổ sung nhằm bảo vệ động vật hoang dã
3.3 Thiét lập và bảo trì Wetland quản lý nước chảy tràn
3.3.1. Thiết lập hệ thống thực vật
Xây dựng hệ thống song chắn rác, bể chứa, cấu trúc đầu vào và đầu ra không
chỉ là lý thuyết để quản lý nước chảy tràn, tuy nhiên việc thiết lập hệ thống chức
năng Wetland và hiểu biết về những loài thực vật và sự tăng trưởng của chúng là

cần thiết. Các loài được chọn lọc theo chiều sâu của khu đất ngập nước. Nếu cơ
sở của Wetland là đất sét hay lớp đá dễ thấm qua thì tối thiểu cách mặt đất 15cm
mới gắn vào để cho rễ phát triển ; từ 20-30cm là cần thiết cho những khu vực mà
tiềm tàng vận tốc nước cao, vào thời điểm trồng cây thì lớp dưới phải được ẩm
nhưng không nhất thiết phải ngập. Trong thực tế thì mực nước phải được kiểm
soát trong giai đoạn đầu thành lập cây trồng để đảm bảo rằng độ sâu của nước
không vượt quá chiều cao của cây giống. Ở Queensland, trồng cây nên được triển
khai sớm vào đầu mùa xuân để đảm bảo cho cây giống phát triển hệ rễ tốt trước
khi có bão mùa hè.
3.3.2. Bảo trì
Sau khi thiết lập hệ thực vật, vấn đề bảo trì sẽ tập trung vào việc loại bỏ rác,
đặc biệt sau những cơn mưa lớn và việc loại bỏ những loài cỏ dại có thể xâm
chiếm Wetland. Các công nhân vận hành và bảo trì nên hiểu biết về hệ thực vật
trong Wetland và thấy được sự thay đổi trong sự đa dạng của các loài thực vật và
sự phân phối sẽ xảy ra trong suốt thời gian. Việc thu hoạch không được xem như
là nguyên nhân gây ra sự xáo trộn cặn lắng và sự mất đi những vật chất còn lại
trong Wetland.
3.3.3. Kiểm soát muỗi
Sự phát sinh muỗi là vấn đề quan tâm thường xuyên của cộng đồng địa phương
và các nhà nghiên cứu côn trùng. Tuy nhiên dưới cái nhìn tổng quát của các nhà
nghiên cứu về 2 lĩnh vực wetland tự nhiên và wetland nhân tạo đã chỉ ra rằng
thành công của việc kiểm soát được sự phát sinh của muỗi là do sự có mặt của các
Trang 19
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
loài thiên địch như: động vật giáp xác nhỏ, nhộng, ấu trùng bọ cứng… và chúng
luôn luôn có mặt trong hệ sinh thái Wetland. Vấn đề mấu chốt để kiểm soát muỗi
là đảm bảo sự cân bằng trong hệ sinh thái hỗ trợ cho sự đa dạng của những sinh
vật thủy sinh. Địa thế của Wetland nên đảm bảo là vực nước nhỏ nhưng không cô
lập với dòng chảy.
3.4 Một số Wetland nhân tạo đã được

xây dựng trên thực tế
Vào năm 1997, một nhà trẻ ở
Monrovia Growers, Cairo đã ứng dụng
mô hình ĐNN nhân tạo để xử lý lượng
chất dinh dưỡng và thuốc trừ sâu dư thừa
ra khỏi nước chảy tràn bề mặt của họ. Hệ
thống đầm lầy này được thiết kế để xử lý
nước cho 120 khu vực sản xuất mẫu Anh.
[1]
Tiếp theo là quá trình xây dựng một ĐNN nhân tạo để xử lí nước mưa chảy
tràn ở tại Hillandale Golf Course. Tháng 5/2000, quốc gia này bắt đầu cho xây
dựng mô hình ĐNN nhân tạo. Mô hình này tận dụng nhánh một con sông. Hình 1:
Nhánh sông ban đầu, Hình 2: Cơi nới, mở rộng diện tích nhánh sông; Hình 3: Hệ
thống thực vật, động vật phát triển  Hình thành nên ĐNN nhân tạo có khả năng
xử lý nước mưa chảy tràn.[3]

Trang 20
Chun đề: ĐNN nhân tạo
4. Ứng dụng ĐNN nhân tạo trong xử lý trước thải
Có rất nhiều cơng nghệ sử dụng các cơ chế lí, hóa và sinh học đã và đang
được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải như phương pháp đơng, keo tụ,
phương pháp hiếu khí, yếm khí sinh học, phương pháp lọc, lắng v.v. Với những ưu
thế hơn hẳn, biện pháp mới rất có triển vọng và thân thiện mơi trường cũng đã
được nghiên cứu và ứng dụng trong xử lí nước thải, đó là sử dụng Wetland hay
Đất ngập nước nhân tạo ( ĐNN). Phương pháp này đã được áp dụng ở nhiều nước
trên thế giới cách đây khoảng vài chục năm. Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo
được xây dựng để xử lý nước thải phỏng theo các q trình sinh học, hóa và lý học
của các vùng đất ngập nước tự nhiên. Các vùng đất ngập nước có thể loại bỏ các
chất ơ nhiễm từ nước thải hoặc chuyển chúng thành các dạng vật chất ít ảnh hưởng
tới sức khỏe con người và mơi trường. Nhiều quan tâm đã phát triển trong những

năm gần đây trong xây dựng, sử dụng đất ngập nước để loại bỏ các chất ơ nhiễm
từ nước thải ra từ các thành phố hoặc cá nhân, hộ gia đình, từ các hệ thống chất
thải, nước thải cơng nghiệp hoặc nơng nghiệp, hoặc thốt nước axit từ khai thác
mỏ. Một ĐNN nhân tạo hồn tồn có thể loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân
huỷ sinh học, chất rắn, N, P, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và
vi rút. Các chất ơ nhiễm trên được loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời như lắng,
kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật…
Thuận lợi chính của việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước
thải là q trình xử lý được thực hiện liên tục trong điều kiện tự nhiên và với một
giá thành rẻ vì chi phí xây dựng và bảo quản thấp, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp
và ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh
quan mơi trường của địa phương. Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau
xử lý từ bãi lọc trồng cây còn có giá trị kinh tế.
4.1 Trên Thế giới
Việc sử dụng các hệ thống xử lý tự nhiên bằng đất đai ở US đã hình thành
từ những thập niên 1880. Ở châu Âu, cánh đồng thải (được sử dụng sớm hơn)
đã trở nên phổ biến như là một bước tiến để kiểm soát ô nhiễm nước. Trong
nửa đầu của thế kỷ 20, những hệ thống này nhìn chung đã được thay thế bởi
hoặc là hệ thống xử lý bằng thực vật hoặc bằng các cánh đồng được quản lý
nơi mà nước thải đã qua xử lý được sử dụng cho việc sản xuất nông sản, vùng
tưới tiêu hoặc khu vực làm sạch nước ngầm. Những hệ thống xử lý mới bằng
Trang 21
Chun đề: ĐNN nhân tạo
đất đai này đã có khuynh hướng phát triển chiếm ưu thế ở phía Tây US, nơi mà
giá trò của nước thải được xem như là một lợi thế. Số lượng những vùng ở US
đang sử dụng việc xử lý tự nhiên gia tăng từ 304 năm 1940 đến 571 (phục vụ
cho 6.6 triệu dân) năm 1972, nhưng tổng số này chỉ cho thấy một phần trăm
nhỏ trong 15.000 vùng dân cư sử dụng hệ thống xử lý này. Theo Clean Water
Act vào năm 1972, việc đầu tư vào các hệ thống xử lý bằng đất đai đã được
làm sống lại như là một kết quả nhấn mạnh rằng những khu xử lý này được đặt

làm nơi sử dụng lại nước thải, quay vòng chất dinh dưỡng và sử dụng nước thải
cho phát triển nông nghiệp. Sự hỗ trợ tài chính bởi Act đã thúc đẩy những
nghiên cứu rộng rãi và phát triển công nghệ hệ thống xử lý tự nhiên, dẫn đến
sự chấp nhận nó trong các lãnh vực của kỹ thuật xử lý nước thải như là một kỹ
thuật quản lý sẽ được xem là tương đương với bất kỳ hình thức xử lý nào.
Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý
bổ sung nước thải sau các trạm xử lý nước thải đơ thị với mục đích chính là khử
nitơ, mặc dù hiệu quả xử lý tổng Phốtpho và BOD cũng khá cao.
Năm 1991, bãi lọc trồng cây
dòng chảy ngầm xử lý nước thải
sinh hoạt đầu tiên đã được xây
dựng ở Na Uy. Ngày nay, tại
những vùng nơng thơn ở Na Uy,
phương pháp này đã trở nên rất
phổ biến để xử lý nước thải sinh
hoạt, nhờ các bãi lọc vận hành
với hiệu suất cao thậm chí cả vào
mùa đơng và u cầu bảo dưỡng
thấp. Có thể xây dựng bãi lọc
trong bất kỳ điều kiện nào về vị
trí. Mơ hình quy mơ nhỏ được áp
dụng phổ biến ở Na Uy là hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp đó là bể lọc sinh học
hiếu khí dòng chảy thẳng đứng và một bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang.
Bể lọc sinh học hiếu khí trước bãi lọc ngầm để loại bỏ BOD và thực hiện q trình
nitrat hóa trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật "ngủ" vào mùa đơng.
Tại Đan Mạch, Hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải
sinh hoạt đã được Bộ Mơi trường Đan Mạch cơng bố, áp dụng bắt buộc đối với
các nhà riêng ở nơng thơn. Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống bãi
lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới
95% và nitrat hóa đạt 90%. Hệ thống này bao gồm cả q trình kết tủa hóa học để

tách Phốtpho trong bể phản ứng -lắng, cho phép loại bỏ 90% Phốtpho.
Ngồi các cơng năng như đã kể trên, các nghiên cứu khác tại Đức, Thái Lan,
Thụy Sỹ, Bồ Đào Nha còn cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ vi sinh vật gây
Trang 22
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị; xử lý phân bùn bể phốt và xử
lý nước thải công nghiệp, nước rò rỉ bãi rác Không những thế, thực vật nước từ
bãi lọc trồng cây còn có thể được chế biến, sử dụng để thức ăn cho gia súc, phân
bón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu cho sản xuất đồ thủ công mỹ nghệ và là
nguồn năng lượng thân thiện với môi trường.[13]
Nhà máy Xử lý nước thải khu vực Columbia đã được hoàn thành vào năm
1983 Tổng chi phí xây dựng cho hệ thống xử lí nước thải này lên đến 21 triệu
USD. Có thêm 30 triệu USD đã được đầu tư vào xây dựng các công trình mới để
truyền tải nước thải vào khu xử lí, hệ thống đã được thiết kế với công suất 13 triệu
gallon mỗi ngày. 75 cơ sở xử lí nước thải trên toàn Columbia đã được loại bỏ khi
hệ thống xử lí trên đi vào hoạt động. năm 1990, để đáp ứng nhu cầu phát triển
ngày một tăng của cộng đồng và tiếp tục các nỗ lực của thành phố nhằm bảo vệ
các dòng suối và hệ thống nước ngầm, khu xử lí này đã được nâng cấp để gia tăng
năng lực xử lí với công suất khoảng 20 triệu gallon mỗi ngày. Nước thải sau khi
đã được xử lí sơ cấp sẽ được dẫn chảy qua hệ thống đất ngập nước và cuối cùng
được đổ vào khu vực trên sông Missouri.[2]
Ở Mỹ có gần 200 hệ thống đất ngập nước đã được xây dựng để xử lý nước
thải đã chứng minh hiệu quả hơn rất nhiều trong việc loại bỏ ô nhiễm ô nhiễm
phospho, nitrates trong trầm tích, từ các nông trại và khu vực đất đai, cũng như
trong nước uống. Trong một số trường hợp, hiệu quả xử lí có thể tăng 30 lần. Lý
do là chúng có thể được thiết kế để nước chảy qua chúng chậm hơn, cho nhiều
thời gian hơn cho việc lọc ô nhiễm. Tại Des Plaines River Bắc Chicago, hệ thống
này đã cho hiệu quả loại bỏ 90% trầm tích từ các nước đi qua, trong khi đó ở hồ
Heron một cách tự nhiên đầm lầy ở phía nam tiểu bang Illinois, hiệu quả này chỉ
đạt khoảng ba phần trăm. Các đầm lầy tự nhiên cũng giữ lại khoảng 4,5% của

phospho từ nước lũ đi qua. Des Plaines, một hệ thống đất ngập nước nhân tạo khác
giữ từ 60% đến hơn 90% số phospho.[5]
Một hệ thống ĐNN nhân tạo đã được tạo ra trong những năm 1989/1990 trên
Đảo Danube tại Viên được gọi là Tritonwasser, hệ thống này đã được quy hoạch
và thiết kế theo yêu cầu về sinh thái của loài lưỡng cư dragonflies, trồng trọt và
các biện pháp kiểm soát lượng du khách, đặc biệt là các hoạt động vui chơi giải trí
của du khách tại đảo Donaube để đảm bảo một sự phát triển tốt nhất có thể cho các
loài sinh vật thủy sinh tại đây. Sau khoảng thời gian 3 năm (1990-1992) kể từ sau
khi xây dựng, hệ thống các Tritonwasser này đã mang lại thành công trong việc
tạo ra nơi cư trú cho các loài có nguy cơ, bị đe dọa ngay cả trong các khu vực đô
thị cao bên cạnh hiệu quả chính mang lại trong xử lí nước thải trong các hoạt động
trên đảo.[16]
Một dự án dọc theo sông James được tiến hành đã tạo ra nơi cư trú cho nhiều
loài động vật nguồn nước thải đầu tiên được xử lý chảy vào trong hệ thống đất
ngập nước này vào tháng ba và hơn 15 loài cây trồng như khoai tây bullrush đã
Trang 23
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
được sử dụng trồng trong thời gian ngắn sau, cả một số động vật như vịt được thả
vào, sau đó hơn 70 loại động vật đã đến và đi tùy theo các mùa Gần 1,8 triệu
gallon nước thải (từ nhà máy sản xuất thuốc lá, giấy ) được xử lý một ngày di
chuyển thông qua một loạt các ao hồ với các loại cây và shrubs. Cây sống và thu
vi chất dinh dưỡng như nitơ và phosphorous trước khi nước chảy đổ đến con
sông Toàn bộ quá trình mất khoảng 14 ngày, từ năm 2001 đến năm 2006 nguồn
nito tổng số trong nước đã giảm 46% trước khi đổ ra sông. Các hệ thống mới được
dự kiến sẽ làm giảm mức độ của nitơ thêm 13 phần trăm và phospho là 34 phần
trăm, dự án này là một trong một số ít trong cả nước, trong đó đất ngập nước được
sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp[17].
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Missouri-Rolla đã xây dựng một đầm lầy với
hệ thống thực vật gần một mỏ khai thác chì (Pb) ở miền Đông Nam Missouri
để giúp loại bỏ chì và các chất độc từ các nguồn cung cấp nước mỏ. Hệ

thống đã tỏ ra có hiệu quả là một cách để giữ và gỡ bỏ chì và các chất độc từ
các nước, vì các phản ứng hóa học xảy trong những vật liệu tự nhiên mà tạo
thành một hệ thống. Các đầm lầy này như một bộ lọc, cho phép các nước và
chì, kẽm và các chất độc được loại bỏ ra phía sau. Một đầm lầy được khởi
công xây dựng một cách chính xác có thể hiệu quả cho hơn 30 năm. Xây
dựng đầm lầy bao gồm 50% vật liệu chính, 20% sỏi, cát 15%, và một số
lượng rơm, bùn cống và phân. Trong đó, bùn cống và phân không gây ô
nhiễm cho đầm lầy mà nhằm cung cấp các vi khuẩn cần thiết để làm cho toàn
bộ quá trình làm việc. Đây là một cách rất rẻ tiền của loại bỏ các thành phần
của nước thải độc hại, đặc biệt là nước thải từ việc khai thác mỏ.[15]
Trong năm 1998, các Sở Nông
nghiệp và Thuỷ sản và Hiệp hội du khách
Hồng Kông đã tiến hành xây dựng một
điểm thu hút khách du lịch tại Tin Shui
Wai. Công viên gắn nhiều tầm quan
trọng để bảo vệ môi trường. Ngoài việc
đảm bảo các chức năng sinh thái, bây giờ
các khu đầm lầy đã trở thành một nhà
bảo tồn thiên nhiên với giá trị giáo dục
và du lịch.[19]

Hệ thống ĐNN Putrajaya: Đây là lần đầu tiên một ứng dụng mô hình ĐNN
được thực hiện tại Malaysia. Công việc xây dựng bắt đầu từ tháng ba / 1997 và đã
được hoàn thành trong năm 1998. Hệ thống đất ngập nước đã được xây dựng bằng
cách sử dụng các nguồn lực của chính địa phương. Trên 90% số nguyên vật liệu
được sử dụng ở địa phương đã được sử dụng. Sự thành công của việc triển khai
Trang 24
Chuyên đề: ĐNN nhân tạo
thực hiện dự án là một bước quan trọng đối mục tiêu của quốc gia trong thiết kế
mô hình đất ngập nước cho Putrajaya để kiểm soát ô nhiễm nước lũ.[9]

4.2 Tại Việt Nam
Ở nước ta, công nghệ này còn là rất mới mẻ. Tuy nhiên việc sử dụng các hệ
thống tự nhiên nói chung và hệ thống đất ngập nước nhân tạo nói riêng đã bắt đầu
được sử dụng, như hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải cho nhà máy chế
biến cà phê ở Khe Sanh, hệ thống đất ngập nước ở Thành phố Việt Trì.Các đề tài
nghiên cứu mới đây nhất về áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý
nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều
kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp
(Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); "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, Việt Trì"
của Trường Đại học Quốc gia Hà Nội đã cho thấy hoàn toàn có thể áp dụng
phương pháp này trong điều kiện của Việt Nam. Theo Gs.TSKH. Nguyễn Nghĩa
Thìn (Bộ môn Thực vật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia
Hà Nội) thì Việt Nam có đến 34 loại cây có thể sử dụng để làm sạch môi trường
nước. Các loài cây này hoàn toàn dễ kiếm tìm ngoài tự nhiên và chúng cũng có
sức sống khá mạnh mẽ.
Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo này được sử dụng cho việc xử lý các loại
nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ như nước thải nhà máy giấy, nhà máy chế
biến thực phẩm, bia rượu, chế biến cà phê, cơ sở giết mổ Thời gian gần đây, trên
phạm vi toàn quốc, triển khai nhiều dự án lớn về cải thiện môi trường nhằm giải
quyết việc thoát nước mưa, xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải. Nhờ
thế, hệ thống thoát nước tại các đô thị lớn tăng khoảng 50-60%, đô thị nhỏ tăng từ
20-40%. Nhiều đô thị đã và đang xây dựng các nhà máy xử lý nước thải như Hà
Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hạ Long, Đà Nẵng, Đà Lạt, Buôn Mê Thuột, Vùng
Tàu Kết hợp với các mô hình ĐNN nhân tạo đã ứng dụng thành công trong xử lí
nước thải tại nhiều nơi như quận 9, thành phố Hồ Chí Minh, hay mô hình tại Đồng
Nai …với các loài thực vật chủ yếu như Lục Bình, cỏ Vetiver.[12,14,18,20]
Theo VIWASE, đối với đô thị nước ta hiện nay có 6 loại công nghệ xử lý nước
thải tập trung công suất từ 2.000 tới 10.000m3/ngày thích hợp: chuỗi hồ sinh học
(tự nhiên và cưỡng bức), bể lọc sinh học (cao tải, thấp tải), mương ô xy hóa

(truyền thống và tăng cường), xử lý sinh học bùn hoạt tính truyền thống (truyền
thống và tăng cường), xử lý sinh học bùn hoạt tính kiểu mẻ và xử lý bằng hóa
chất.
Theo nghiên cứu của VIWASE kết hợp với nghiên cứu của WB, đối với đô thị có
quy hoạch bố trí diện tích đất đủ lớn nên ưu tiên lựa chọn công nghệ xử lý mương
ô xy hóa và chuỗi hồ sinh học. Còn đối với các đô thị hạn chế về diện tích đất sử
dụng, nên áp dụng công nghệ xử lý bằng hóa chất, bể lọc sinh học và xử lý sinh
học bùn hoạt tính kiểu mẻ. Đối với công nghệ thoát thoát và xử lý nước thải phân
Trang 25