Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng bãi lọc ngầm trồng cây tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM





LÊ THÙY DƢƠNG




NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI
BẰNG BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY
TẠI HUYỆN YÊN PHONG - TỈNH BẮC NINH


Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng
Mã Số : 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP



Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. DƢ NGỌC THÀNH

Thái Nguyên - 2012


2


MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Chăn nuôi là một lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp, nó không những
đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi ngƣời dân trong xã hội
mà còn là nguồn thu nhập của hàng triệu ngƣời dân hiện nay. Chăn nuôi lợn không
chỉ cung cấp phần lớn thịt mà còn là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, tận
dụng thức ăn và thu hút lao động dƣ thừa trong nông nghiệp. Trong những năm gần
đây đời sống của nhân dân ta không ngừng đƣợc cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu
thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt lợn ngày một tăng cả về số lƣợng và chất lƣợng đã
thúc đẩy ngành chăn nuôi lợn bƣớc sang bƣớc phát triển mới.
Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, đến năm 2011 cả nƣớc có gần 28.000
trang trại với số lƣợng gia súc, gia cầm ở các trang trại có thể dao động trong khoảng
từ hàng trăm đến hàng nghìn con. Hình thức chăn nuôi theo mô hình này ngày càng
đƣợc phát triển rộng rãi và nhận đƣợc sự quan tâm của nhà nƣớc cũng nhƣ chính
quyền địa phƣơng. Đây cũng là định hƣớng chiến lƣợc phát triển đến năm 2020
khuyến khích phát triển chăn nuôi theo hình thức trang trại, công nghiệp [11].
Tuy nhiên việc phát triển các trang trại chăn nuôi với quy mô ngày càng tăng
kéo theo những vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, trong đó phân và nƣớc thải
từ các trang trại chính là nguồn gây ô nhiễm lớn, ảnh hƣởng tới sức khỏe của ngƣời
và vật nuôi nếu nhƣ không có biện pháp xử lý. Chất thải từ chăn nuôi do không đƣợc
xử lý hay xử lý không triệt để đã làm ô nhiễm môi trƣờng không khí, đất và nguồn
nƣớc. Từ nguồn ô nhiễm này đã ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe con ngƣời nhƣ gây lên

các bệnh về đƣờng hô hấp và đƣờng tiêu hoá, bệnh ngứa da, ngứa mắt, viêm gan, ảnh
hƣởng đến sức khoẻ, đời sống của nhân dân. Không chỉ làm ô nhiễm môi trƣờng
xung quanh, chất thải của vật nuôi không đƣợc xử lý còn đe dọa sự phát triển bền
vững và ổn định của chính những trang trại này. Ở các nƣớc có nền chăn nuôi công
nghiệp phát triển mạnh nhƣ Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc thì đây là một trong những
nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh môi trƣờng của ngành chăn nuôi

3
chỉ đƣợc quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng
tăng, lƣợng chất thải do chăn nuôi đƣa vào môi trƣờng ngày càng nhiều. Theo báo
cáo tổng kết của Viện chăn nuôi [15], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nƣớc thải chảy
tự do ra môi trƣờng xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những
ngày oi bức; Nồng độ khí H
2
S và NH
3
cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần;
Tổng số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần.
Đến nay phần lớn trang trại chăn nuôi lợn đã có hệ thống xử lý nƣớc thải đơn
giản (hầm biogas) nhƣng hầu hết đều không đạt tiêu chuẩn thải. Tùy thuộc vào loại
hình chăn nuôi mà số lƣợng và đặc tính các chất thải có khác nhau, loại hình trang
trại gây ô nhiễm lớn nhất đƣợc đánh giá là các trang trại chăn nuôi lợn do sử dụng
nƣớc thƣờng xuyên để vệ sinh chuồng trại, trung bình là từ 8 - 10 m
3
/ngày/trang trại
2000 con. Nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, giàu nitơ (COD = 600 -1700
mg/l, BOD
5
= 500-1500 mg/l) và có chứa lƣợng vi khuẩn gây bệnh lớn nhƣ E.coli
từ 4.10

3
- 5.10
5
MPN/100ml. Bên cạnh đó, lƣợng chất thải rắn phát sinh trong chăn
nuôi cũng rất lớn, trung bình từ 5-18 tấn/năm tùy thuộc vào từng loại hình chăn
nuôi, chủ yếu là phân vật nuôi và chất độn. Việc lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải
hậu biogas chi phí thấp phù hợp với điều kiện nông thôn là rất cần thiết. Đó chính là
lý do chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi
bằng bãi lọc ngầm trồng cây tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh”. Nhằm đảm bảo
nƣớc thải sau xử lý đạt Quy chuẩn nƣớc thải Việt Nam, góp phần giảm thiểu ô nhiễm
môi trƣờng xung quanh.
2. Mục đích nghiên cứu
Nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải bằng công nghệ rẻ tiền, có chi phí xây dựng
cũng nhƣ vận hành bảo dƣỡng thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo giảm
thiểu ô nhiễm môi trƣờng và cho phép tái sử dụng nƣớc thải sau xử lý trong nông nghiệp.
3. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định độ dẫn thủy lực và khả năng xử lý nƣớc thải của một số loại vật
liệu lọc sử dụng trong bãi lọc ngầm.
- Xác định ngƣỡng nồng độ thích hợp của các cây trồng trong bãi lọc ngầm.
- Xác định khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức cây trồng tham gia thí
nghiệm trong mô hình.

4
- Thành phần nƣớc thải chăn nuôi sau xử lý đạt QCVN về nƣớc thải công nghiệp.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu sẽ xác định đƣợc khả năng xử lý của bãi lọc ngầm trồng
cây dòng chảy thẳng đứng đối với môi trƣờng nƣớc thải chăn nuôi.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt từ ngành chăn

nuôi, giúp ngành chăn nuôi ngày càng phát triển hơn.
Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên, thân
thiện với môi trƣờng, 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 môi trƣờng của địa phƣơng. Sinh
khối thực vật, nƣớc thải sau xử lý từ bãi lọc ngầm trồng cây còn có giá trị kinh tế.
5. Giới hạn đề tài
- Thực hiện trên mô hình bãi lọc ngầm trồng cây với dòng chảy thẳng đứng.
- Chỉ kiểm tra các thông số BOD, COD, tổng N, tổng P và TSS, DO, TDS, EC, PH.
- Thực vật sử dụng là Thủy Trúc, Xƣơng Bồ, Chuối Hoa, Bóng Nƣớc, Trúc
Mây, Phát Lộc, Thiết Mộc Lan, Mon Nƣớc.
- Vật liệu sử dụng trong bãi lọc là những vật liệu có sẵn trong tự nhiên, dễ
tìm có khả năng lọc, lắng cặn nhƣ cát, sỏi, đá.
- Đề tài nghiên cứu chỉ mới thực hiện trong phạm vi mô hình, chƣa thực hiện
ra ngoài môi trƣờng.
6. Tính mới của đề tài
Việc sử dụng bãi lọc ngầm trồng cây để xử lý nƣớc thải, loại bỏ chất ô nhiễm đã
đƣợc áp dụng ở một số nƣớc trên thế giới nhƣ Đan Mạch, Thụy Điển, Na Uy. Tại Việt
Nam đã có một số nghiên cứu trong phòng về bãi lọc ngầm trồng cây và đã có một số kết
quả. Tuy nhiên trong điều kiện thực tế ở Bắc Ninh chƣa có đề tài nào nghiên cứu về vấn đề
này và việc sử dụng cây trồng bản địa trong bãi lọc ngầm cũng chƣa đƣợc nghiên cứu.
Việc chúng tôi làm xây dựng mô hình bãi lọc ngầm có sử dụng các cây bản địa để xử lý
nƣớc thải trong điều kiện tỉnh Bắc Ninh chính là tính mới của đề tài.

5
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi
Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trƣờng nƣớc trong hoạt động chăn nuôi

chủ yếu đƣợc gây ra do nƣớc thải trong khi rửa chuồng, nƣớc tiểu lợn. Ô nhiễm chất
thải rắn do phân, thức ăn thừa của lợn vƣơng vãi ra nền chuồng mà không đƣợc thu
gom kịp thời. Các chất này là các chất dễ phân hủy sinh học: carbonhydrate,
protein, chất béo dẫn đến các vi sinh vật phân hủy làm phát tán mùi hôi thối ra môi
trƣờng. Đây là các chất gây ô nhiễm nặng nhất và thƣờng thấy ở các trang trại chăn
nuôi tập trung [6].
Theo tính toán thì lƣợng chất thải rắn mà các vật nuôi có thể thải ra
(kg/con/ngày) là: Bò 10, trâu 15, lợn 2, gia cầm 0,2, do vậy hàng năm, đàn vật
nuôi Việt Nam thải vào môi trƣờng khoảng 73 triệu tấn chất thải rắn (phân khô,
thức ăn thừa) và 25-30 triệu khối chất thải lỏng (phân lỏng, nƣớc tiểu và nƣớc
rửa chuồng trại). Trong đó, khoảng 50% lƣợng chất thải rắn (36,5 triệu tấn),
80% chất thải lỏng (20-24 triệu m
3
) xả thẳng ra môi trƣờng, hoặc sử dụng
không qua xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Ƣớc tính một tấn
phân chuồng tƣơi với cách quản lý, sử dụng nhƣ hiện nay sẽ phát thải vào
không khí khoảng 0,24 tấn CO
2
quy đổi thì với tổng khối chất thải nêu trên sẽ
phát thải vào không khí 17,52 triệu tấn CO
2
. Các nhà nghiên cứu đã ƣớc tính
đƣợc rằng chăn nuôi gây ra 18% khí gây hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ
trái đất tăng lên (biến đổi khí hậu toàn cầu), lớn hơn cả phần do giao thông vận
tải gây ra [8].
1.1.2. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi
- Nƣớc thải chăn nuôi là một trong những loại chất thải rất đặc trƣng, có khả
năng gây ô nhiễm môi trƣờng rất cao, đặc biệt là COD, BOD, hàm lƣợng chất hữu cơ,
cặn lơ lửng, N, P và vi sinh vật gây bệnh. Nó nhất thiết phải đƣợc xử lý trƣớc khi thải
ra ngoài môi trƣờng. Việc lựa chọn một quy trình xử lý nƣớc thải cho một cơ sở chăn

nuôi phụ thuộc rất nhiều vào thành phần tính chất nƣớc thải [2], bao gồm:

6
- Các chất hữu cơ và vô cơ: Trong nƣớc thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm
70-80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và các dẫn xuất của
chúng có trong phân, thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, các chất vô
cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO
4
2-
[2]…
- N và P: Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên
khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nƣớc tiểu.
Trong nƣớc thải chăn nuôi lợn thƣờng chứa lƣợng N và P rất cao. Hàm lƣợng N-
tổng trong nƣớc thải chăn nuôi là 571- 1026mg/L, phốt pho từ 39- 94 mg/L [2].
- Vi sinh vật gây bệnh: Nƣớc thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi khuẩn nhƣ
Salmonella, Shigella, Proteus, Arizona. Trứng giun sán trong nƣớc thải với những
loại điển hình là Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski, có thể gây
bệnh cho ngƣời và gia súc [2].
1.1.3. Tình hình ô nhiễm môi trường do chăn nuôi
Ô nhiễm môi trƣờng do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải
rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không
đúng kỹ thuật. Một kết quả kiểm tra mức độ nhiễm khuẩn trong chuồng nuôi gia súc
cho thấy, tổng số vi khuẩn trong không khí ở chuồng nuôi cao gấp 30 - 40 lần so với
không khí bên ngoài.
Đối với các cơ sở chăn nuôi, các chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng có ảnh
hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc
bệnh, các chi phí phòng trị bệnh, giảm năng suất và hiệu quả kinh tế Sức đề kháng
của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ gây nên bùng phát dịch bệnh. Vì vậy,
WHO khuyến cáo phải có các giải pháp tăng cƣờng việc làm trong sạch môi trƣờng
chăn nuôi, kiểm soát, xử lý chất thải, giữ vững đƣợc an toàn sinh học, tăng cƣờng sức

khỏe các đàn giống. Các chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trƣờng do vi sinh vật
(các mầm bệnh truyền nhiễm) là đặc biệt nguy hiểm, vì nó sẽ làm phát sinh các loại
dịch bệnh nhƣ ỉa chảy, lở mồm long móng, tai xanh, cúm gia cầm H5N1
* Ô nhiễm không khí
Ô nhiễm môi trƣờng không khí trong chăn nuôi chủ yếu là do các khí nhƣ
NH
3
, H
2
S…Ammoniac (NH
3
) có trong khí, trƣớc hết là từ sự phân hủy và bốc hơi

7
của các chất thải vật nuôi. Các hoạt động sản xuất nông nghiệp (chăn nuôi, sử dụng
phân bón) đã đƣợc xác định là các nguồn lớn thải khí NH
3
ra môi trƣờng. Số lƣợng
của đàn vật nuôi đã và đang tăng đáng kể, cũng tƣơng tự là sự phát thải của NH
3
từ
phân bón nitơ [22]. Sự gia tăng mạnh nhất gây ra bởi nhóm vật nuôi lợn và gia cầm.
Trong các hoạt động chăn nuôi, sự thải NH
3
vào môi trƣờng trƣớc hết là từ chuồng
trại, nuôi vỗ béo mở (hở), chế biến và dự trữ phân, sử dụng phân bón trên đất
Nitơ đƣợc thải ra ở dạng ure (động vật có vú) hoặc axit uric (chim) và NH
3
,
nitrogen hữu cơ trong phân và nƣớc tiểu của vật nuôi. Để biến ure hoặc axit uric thành

NH
3
cần có enzyme urease. Sự biến đổi này xảy ra rất nhanh, thƣờng là trong ít ngày.
Biến đổi các dạng phức hợp nitrogen hữu cơ trong phân xảy ra chậm hơn (hàng tháng
hoặc hàng năm). Trong cả 2 trƣờng hợp, nitrogen đƣợc biến đổi thành ammonium
(NH4
+
) trong điều kiện pH axit hoặc trung tính hoặc thành ammoniac (NH
3
) trong điều
kiện pH cao hơn.
NH
3
thải ra ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng không khí quốc gia, khu vực và toàn
cầu. Sự tích lũy NH
3
trong không khí có thể gây ra sự phì nhiêu nƣớc mặt, do vậy
làm cho tảo độc hại tăng trƣởng nhanh và sẽ làm giảm nhiều loài thủy sinh, trong đó
có các đối tƣợng kinh tế. Các loài cây trồng nhạy cảm nhƣ cà chua, dƣa chuột và các
loại hoa quả khi đƣợc trồng gần khu vực có NH
3
thải ra lớn sẽ bị hƣ hại do NH
3
lắng
đọng tăng [24]. Sự lắng đọng NH
3
trong đất với khả năng đệm thấp có thể gây nên
axit hóa đất hoặc rút hết các cation cơ bản. Điều đáng quan tâm đặc biệt là NH
3
trong

không khí chuồng nuôi do thƣờng xuyên đƣợc tích tụ trong chuồng kém thông
thoáng, tăng mức NH
3
sẽ ảnh hƣởng xấu đối với sức khỏe và năng suất vật nuôi.
Đồng thời NH
3
có thể tác động xấu lên sức khỏe con ngƣời, dù chỉ ở mức thấp cũng
có thể gây sƣng phổi, sƣng mắt, ảnh hƣởng tới hô hấp và tim mạch.
* Ô nhiễm môi trƣờng đất
Nếu trong đất chứa một lƣợng lớn nito, photpho sẽ gây hiện tƣợng phú
dƣỡng hóa hay lƣợng nito thừa sẽ đƣợc chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng độ
nitorat trong đất tăng cao, sẽ gây độc cho hệ vi sinh vật đất cũng nhƣ cây trồng,
đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật ƣa nito, photpho phát triển, hạn chế
chủng vi sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất.

8
Bên cạnh đó trong phân tƣơi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng có
thể tồn tại và phát triển trong đất sẽ phát tán đi khắp nơi gây nguy cơ nhiễm bệnh cho
ngƣời và động vật nuôi. Photpho trong môi trƣờng đất có khả năng kết hợp với các
nguyên tố Cu, Al…tạo thành các chất phức tạp, khó phân hủy, làm cho đất cằn cỗi, ảnh
hƣởng tới sự phát triển của thực vật. Chất thải chăn nuôi thải trực tiếp ra đất các chất
hữu cơ, kim loại theo mƣa, nƣớc chảy tràn thấm qua đất vào nƣớc ngầm gây ô nhiễm
nƣớc ngầm.
* Ô nhiễm nguồn nƣớc
Nƣớc thải chăn nuôi khi chƣa đƣợc xử lý hay đã qua xử lý nhƣng vẫn chƣa
đạt yêu cấu thƣờng đƣợc thải ra các ao, hồ, sông , suối sẽ là một nguồn gây ô nhiễm
hết sức nghiêm trọng.Bên cạnh đó quá trình vệ sinh rửa chuồng trại cũng thải ra môi
trƣờng một lƣợng lớn nƣớc thải gây ô nhiễm nguồn nƣớc và suy giảm nguồn tài
nguyên nƣớc.
Bảng 1.1. Bảng kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nƣớc thải sau Biogas

STT
Tên chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
QCVN 40:2011
1
pH
-
6,7
5,5-9
2
BOD
5

Mg/l
554
50
3
COD
Mg/l
869
150
4
TSS
ppm
242,5
100
5
NO
3

- N
Mg/l
1,74
0,5
6
NH
4
- N
Mg/l
195,4
10
(Nguồn: Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Bắc Ninh, 2012) [9].
Kết quả của bảng 1.1 cho thấy ngoài chỉ tiêu pH nằm trong tiêu chuẩn cho
phép ra thì các chỉ tiêu còn lại đều vƣợt quá tiêu chuẩn rất nhiều lần.
1.2. Một số giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi
Việc xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong
nƣớc thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận. Việc lựa chọn
phƣơng pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nƣớc phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ:
- Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nƣớc.
- Lƣu lƣợng nƣớc thải.
- Các điều kiện của trại chăn nuôi.

9
- Hiệu quả xử lý.
Các phƣơng pháp có thể áp dụng:
- Phƣơng pháp cơ học
- Phƣơng pháp hóa lý
- Phƣơng pháp sinh học
- Phƣơng pháp xử lý cơ học
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nƣớc thải bằng cách thu

gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ
lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài
ra có thể dùng phƣơng pháp ly tâm hoặc lọc, hàm lƣợng cặn lơ lửng trong nƣớc thải
chăn nuôi khá lớn khoảng vài ngàn mg/l và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trƣớc rồi
sau đó đƣa sang các công trình phía sau.
Sau khi tách nƣớc thải đƣợc đƣa ra các công trình phía sau còn phần chất rắn
đƣợc đem đi ủ làm phân bón.
* Phương pháp hóa lý:
Nƣớc thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có
kích thƣớc nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng phƣơng pháp cơ học thông
thƣờng vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phƣơng
pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ thƣờng sử dụng là phèn nhôm,
phèn sắt, phèn bùn kết hợp với polyme trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Theo nghiên cứu của Trƣơng Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi heo 2/9
phƣơng pháp keo tụ có thể tách đƣợc 80 - 90 % hàm lƣợng chất lơ lửng có trong
nƣớc thải chăn nuôi heo.
Phƣơng pháp này loại bỏ đƣợc hầu hết các chất bẩn có trong nƣớc thải chăn
nuôi tuy nhiên chi phí xử lý cao. Áp dụng phƣơng pháp này để xử lý nƣớc thải chăn
nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế.
Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phƣơng pháp để tách các hạt có khả năng
lắng kém nhƣng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, tuy nhiên chi phí đầu tƣ,
vận hành cho phƣơng pháp này cao cũng không hiệu quả về mặt kinh tế.

10
* Phương pháp xử lý sinh học:
Phƣơng pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân
hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và các chất khoáng làm
nguồn dinh dƣỡng và tạo năng lƣợng. Tùy theo từng nhóm vi khuẩn mà sử dụng là
hiếu khí hay kỵ khí mà ngƣời ta thiết kế các công trình khác nhau và phụ thuộc vào
khả năng tài chính, diện tích đất mà ngƣời ta có thể sử dụng hồ sinh học hay các bể

nhân tạo để xử lý.
Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phƣơng pháp sinh học:
- Xử lý theo phƣơng pháp hiếu khí:
+ Bể aeroten thông thƣờng
+ Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn
+ Bể aeroten mở rộng
+ Mƣơng oxy hóa
+ Bể hoạt động gián đoạn (SBR)
+ Tháp lọc sinh học
+ Tháp lọc sinh học nhỏ giọt
+ Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)
- Xử lý theo phƣơng pháp kỵ khí:
+ Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nƣớc từ dƣới lên (UASB)
+ Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc
+ Bể lọc kỵ khí
+ Bể phản ứng có dòng nƣớc đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật
liệu lọc cố định.
* Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học:
- Hồ sinh học:
+ Hồ hiếu khí
+ Hồ làm thoáng tự nhiên
+ Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Hồ tùy nghi; Hồ kỵ khí; Hồ xử lý bổ sung
+ Cánh đồng tƣới
+ Vùng đất ngập nƣớc (bãi lọc ngầm trồng cây - Constructed wetland)

11
Theo ông Hoàng Kim Giao (Cục trƣởng Cục chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn): “Có 3 nhóm biện pháp cơ bản hạn chế ô nhiễm do chăn nuôi.
Thứ nhất cần quy hoạch lại, đưa chăn nuôi ra xa đô thị, khu dân cư, khu công nghiệp
và nhất thiết phải thực hiện quy định chăn nuôi an toàn gắn với bảo vệ môi trường.

Thứ hai sử dụng kỹ thuật cho vào thức ăn và chất thải chăn nuôi các men, các chế
phẩm sinh học nhằm hạn chế khí độc hại và vi sinh vật có hại. Thứ 3 ứng dụng tiến
bộ kỹ thuật thân thiện với môi trường. Tùy điều kiện cụ thể từng nơi để lựa chọn một
trong 3 quy trình xử lý chất thải như: Bể lắng - hầm biogas - ao sinh học, hầm biogas
- ao sinh học và hầm biogas - thùng sục khí - ao sinh học; trong đó trọng tâm là chăn
nuôi theo mô hình VAC và sử dụng hầm biogas” [3].
* Ngoài ra còn một số các giải pháp khác như:
+ Ủ phân bằng phƣơng pháp sinh học cùng với việc che phủ kín, chăn nuôi
trên nền đệm lót sinh thái.
+ Xử lý nƣớc thải bằng cây thủy sinh: Sử dụng một số loài thực vật thủy sinh
nhƣ: Bèo Lục Bình, Cây Muỗi Nƣớc,… Những loài cây này rất sẵn có ở các ao hồ do
vậy sử dụng nó để xử lý nƣớc thải ở các khâu cuối của quá trình xử lý để có thể xử lý
triệt để các chất ô nhiễm hơn mà lại không tốn kém, thân thiện với môi trƣờng.
Hai biện pháp xử lý ô nhiễm môi trƣờng đƣợc đánh giá có nhiều ƣu điểm là
sử dụng công nghệ khí sinh học (biogas) và sử dụng chế phẩm sinh học EM. Việc
xây dựng các hầm biogas để xử lý chất thải từ chăn nuôi là một biện pháp mang lại
tác dụng lớn. Nguồn phân thải sau khi đƣa vào bể chứa đƣợc phân hủy hết, giảm
mùi hôi, ruồi nhặng và tiêu diệt kí sinh trùng. Bên cạnh đó, sử dụng hầm biogas còn
có thể tái tạo đƣợc nguồn năng lƣợng sạch từ phế thải chăn nuôi, tạo ra khí CH
4

phục vụ việc đun nấu, thắp sáng.
1.3. Tổng quan về bãi lọc ngầm, bãi lọc trồng cây
1.3.1. Khái niệm
Bãi lọc trồng cây là những vùng đất trong đó có mức nƣớc cao hơn hoặc
ngang bằng so với mặt đất trong thời gian dài, đủ để duy trì tình trạng bão hòa của
đất và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trƣờng đó [4].
Đất ngập nƣớc nhân tạo hay bãi lọc trồng cây chính là công nghệ xử lý sinh
thái mới, đƣợc xây dựng nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của bãi đất ngập nƣớc

12
tự nhiên mà vẫn có đƣợc những ƣu điểm của đất ngập nƣớc tự nhiên. Các nghiên
cứu cho thấy, bãi lọc nhân tạo trồng cây hoạt động tốt hơn so với đất ngập nƣớc tự
nhiên cùng diện tích, nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có độ dốc hợp lý và chế độ thủy
lực đƣợc kiểm soát. Độ tin cậy trong hoạt động của bãi lọc nhân tạo cũng đƣợc nâng
cao do thực vật và các thành phần khác trong bãi lọc nhân tạo có thể quản lý đƣợc
nhƣ mong muốn [1].
Bãi lọc ngầm trồng cây gần đây đã đƣợc biết đến trên thế giới nhƣ một giải
pháp công nghệ mới, xử lý nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên với hiệu suất cao, chi
phí thấp và ổn định, ngày càng đƣợc áp dụng rộng rãi. Ở Việt Nam, công nghệ trên
thực chất còn rất mới.
Bãi lọc trồng cây dùng để xử lý nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên. Với các
thông số làm việc khác nhau, bãi lọc trồng cây đƣợc sử dụng rộng rãi trong xử lý
nhiều loại nƣớc thải. Khác với bãi đất ngập nƣớc tự nhiên, thƣờng là nơi tiếp nhận
nƣớc thải sau khi xử lý, với chất lƣợng đã đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn và chúng chỉ
làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, bãi lọc trồng cây là một thành phần trong hệ thống
các công trình xử lý nƣớc thải sau bể tự hoại hay sau xử lý bậc hai.
1.3.2. Các loại bãi lọc trồng cây và cấu tạo của chúng
a- Bãi lọc trồng cây ngập nước hay Đất ngập nước dòng chảy bề mặt (surface
flow wetland)
Hệ thống này mô phỏng một đầm lầy hay Đất ngập nƣớc tự nhiên. Dƣới đáy
bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc rải một lớp vải nhựa chống
thấm. Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp cho sự phát triển của thực
vật có thân nhô lên khỏi mặt nƣớc. Dòng nƣớc thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật
liệu lọc. Hình dạng bãi lọc này thƣờng là kênh dài hẹp, vận tốc dòng chảy chậm,
thân cây trồng nhô lên trong bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ
thuỷ kiểu dòng chảy đẩy (plug-flow) [7].

13

Hình 1.1. Bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt
b. bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm hay bãi lọc ngầm trồng cây hay Đất
ngập nước dòng chảy dưới bề mặt (subsurface flow wetland)
Hệ thống này chỉ mới xuất hiện gần đây và đƣợc biết đến với các tên gọi
khác nhau nhƣ lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed - VBS), hệ thống xử
lý với vùng rễ (Root zone system), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy (Rock reed
filter) hay bể lọc vi sinh và vật liệu (Microbial rock filter). Cấu tạo của bãi lọc ngầm
trồng cây về cơ bản cũng gồm các thành phần tƣơng tự nhƣ bãi lọc trồng cây ngập
nƣớc nhƣng nƣớc thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vật
phát triển trên đó, thƣờng gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và đƣợc xếp theo thứ tự từ
trên xuống dƣới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dƣới
lên, từ trên xuống dƣới hoặc chảy theo phƣơng nằm ngang. Dòng chảy phổ biến
nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy ngang. Hầu hết các hệ thống đƣợc thiết kế với độ
dốc 1% hoặc hơn [7].
Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nƣớc thải đƣợc lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt
của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nƣớc
thƣờng thiếu oxy, nhƣng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lƣợng oxy đáng kể
tới hệ thống rễ tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ, cũng có một vùng hiếu
khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và không khí.
Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang có khả năng xử lý chất hữu cơ và
rắn lơ lửng tốt, nhƣng khả năng xử lý các chất dinh dƣỡng lại thấp, do điều kiện
thiếu oxy, kị khí trong các bãi lọc không cho phép nitrat hoá amoni nên khả năng xử
lý nitơ bị hạn chế. Xử lý phốtpho cũng bị hạn chế do các vật liệu lọc đƣợc sử dụng
(sỏi, đá dăm) có khả năng hấp phụ kém [7].

14

Hình 1.2. Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm
- Loại này bao gồm cả các loại bãi lọc có dòng chảy nằm ngang hay dòng
chảy thẳng đứng từ dƣới lên, từ trên xuống.

* Các hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface
flow - HSF): Hệ thống này đƣợc gọi là dòng chảy ngang vì nƣớc thải đƣợc đƣa vào
và chảy chậm qua tầng lọc xốp dƣới bề mặt của nền trên một đƣờng ngang cho tới
khi nó tới đƣợc nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian này, nƣớc thải sẽ tiếp xúc
với một mạng lƣới 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 nƣớc thải chảy qua
đới rễ, nó đƣợc 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 [7].

Hình 1.3. Sơ đồ bãi lọc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang

(vẽ lại theo Vymazal, 1997)


15
* Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF):
Nƣớc thải đƣợc đƣa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt. Nƣớc sẽ chảy
xuống dƣới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dƣới đáy có ống thu nƣớc đã xử lý để đƣa
ra ngoài. Các hệ thống VSF thƣờng xuyên đƣợc sử dụng để xử lý lần 2 cho nƣớc
thải đã qua xử lý lần 1. Thực nghiệm đã chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử lý sơ bộ nhƣ
bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống đất ngập nƣớc cũng có thể đƣợc áp dụng nhƣ một giai
đoạn của xử lý sinh học [7].
Tuy nhiên, trên thực tế mô hình ĐNN nhân tạo đƣợc xây dựng theo hai hệ
thống: Bãi lọc trồng cây ngập nƣớc (FWS); Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm hay
Bãi lọc ngầm trồng cây, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứng (SSF).
Cách thức phân chia các hệ thống khác nhau nhƣng chúng hoạt động theo cùng một
cơ chế.

Hình 1.4. Sơ đồ bãi lọc kiến tạo có dòng chảy ngầm
theo chiều đứng
(vẽ lại theo Cooper, 1996)

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

16
a. Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
Trong các bãi lọc, phân huỷ sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ
các chất hữu cơ dạng hoà tan hay dạng keo có khả năng phân huỷ sinh học (BOD)
có trong nƣớc thải. BOD còn lại cùng các chất rắn lắng đƣợc sẽ bị loại bỏ nhờ quá
trình lắng. Cả bãi lọc ngầm trồng cây và bãi lọc trồng cây ngập nƣớc về cơ bản hoạt
động nhƣ bể lọc sinh học. Tuy nhiên, đối với bãi lọc trồng cây ngập nƣớc, vai trò
của các vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nƣớc của bãi lọc đối với việc loại
bỏ BOD cũng rất quan trọng. Cơ chế loại bỏ BOD trong các màng vi sinh vật bao
bọc xung quanh lớp vật liệu lọc tƣơng tự nhƣ trong bể lọc sinh học nhỏ giọt. Phân
hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hoà tan đƣợc mang vào lớp màng vi sinh
bám trên phần thân ngập nƣớc của thực vật, hệ thống rễ và những vùng vật liệu lọc
xung quanh, nhờ quá trình khuếch tán. Vai trò của thực vật trong bãi lọc là:
+ Cung cấp môi trƣờng thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân
hủy sinh học (hiếu khí) cƣ trú.
+ Vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học
hiếu khí trong lớp vật liệu lọc và bộ rễ.

Hình 1.5. Đƣờng đi của BOD/Cacbon bãi lọc

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

17
đƣợc loại bỏ thông qua cơ chế lọc (nếu có sử dụng cát lọc), lắng và phân hủy sinh học
(do sự phát triển của vi sinh vật), hút bám, hấp phụ lên các chất rắn khác (thực vật,
đất, cát, sỏi…) nhờ lực hấp dẫn Van De Waals, chuyển động Brown. Đối với sự hút
bám trên lớp nền, một thành phần quan trọng của bãi lọc ngầm, Sapkota và Bavor
(1994) cho rằng, chất rắn lơ lửng đƣợc loại bỏ trƣớc tiên nhờ quá trình lắng và phân
hủy sinh học, tƣơng tự nhƣ các quá trình xảy ra trong bể sinh học nhỏ giọt [23].
- Các cơ chế xử lý trong hệ thống này phụ thuộc rất nhiều vào kích thƣớc và
tính chất của các chất rắn có trong nƣớc thải và các dạng vật liệu lọc đƣợc sử dụng.
Trong môi trƣờng hợp, thực vật trong bãi lọc không đóng vai trò đáng kể trong việc
loại bỏ các chất rắn.

Hình 1.6. Đƣờng đi của các hạt rắn trong bãi lọc
c. Loại bỏ Nitơ
Nitơ đƣợc loại bỏ trong các bãi lọc chủ yếu nhờ 3 cơ chế chủ yếu sau:
+ Nitrat hoá/khử nitơ
+ Sự bay hơi của amoniăc(NH
3
)
+ Sự hấp thụ của thực vật
- Hiện nay các nhà nghiên cứu vẫn chƣa thống nhất về tầm quan trọng của các
cơ chế khử nitơ nhƣ đặc biệt với hai cơ chế nitrat hoá/khử nitrat và sự hấp thụ của
thực vật.

18
- Trong các bãi lọc, sự chuyển hoá của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hoá và

khử của bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nƣớc của thực vật có thân nhô lên
khỏi mặt nƣớc. Nitơ hữu cơ bị oxy hoá thành NH
4
+
trong cả hai lớp đất oxy hoá và
khử. Lớp oxy hoá và phần ngập của thực vật là những nơi chủ yếu xảy ra quá trình
nitrat hóa, tại đây NH
4
+
chuyển hoá thành NO
2
-
bởi vi khuẩn Nitrosomonas và cuối
cùng thành NO
3
-
bởi vi khuẩn Nitrobacter. Ở môi trƣờng nhiệt độ cao hơn, một số
NH
4
+
chuyển sang dạng NH
3
và bay hơi vào không khí. Nitrat trong tầng khử sẽ bị
hụt đi nhờ quá trình khử nitrat, lọc hay do thực vật hấp thụ. Tuy nhiên, nitrat đƣợc
cấp vào từ vùng oxy hoá nhờ hiện tƣợng khuếch tán.
- Đối với bề mặt chung giữa đất và rễ, oxy từ khí quyển khuếch tán vào vùng
lá, thân, rễ của các cây trồng trong bãi lọc và tạo nên một lớp giàu oxy tƣơng tự nhƣ
lớp bề mặt chung giữa đất và nƣớc. Nhờ quá trình nitrat hoá diễn ra ở vùng hiếu
khí, tại đây NH
4

+
bị oxy hoá thành NO
3
-
. Phần NO
3
-
không bị cây trồng hấp thụ sẽ
bị khuếch tán vào vùng thiếu khí, và bị khử thành N
2
và N
2
O do quá trình khử
nitrat. Lƣợng NH
4
+
trong vùng rễ đƣợc bổ sung nhờ nguồn NH
4
+
từ vùng thiếu khí
khuếch tán vào.

Hình 1.7. Đƣờng đi của Nitơ trong bãi lọc
d. Loại bỏ Phốtpho
- Cơ chế loại bỏ phốtpho trong bãi lọc trồng cây gồm có sự hấp thụ của thực
vật, các quá trình đồng hoá của vi khuẩn, sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc (chủ yếu là
lên đất sét) và các chất hữu cơ, kết tủa và lắng các ion Ca
2+
, Mg
2+

, Fe
3+
, và Mn
2+
.

19
Khi thời gian lƣu nƣớc dài và đất sử dụng có cấu trúc mịn thì các quá trình loại bỏ
phốtpho chủ yếu là sự hấp phụ và kết tủa, do điều kiện này tạo cơ hội tốt cho quá
trình hấp phụ phốtpho và các phản ứng trong đất xảy ra (Reed và Brown, 1992;
Reed và nnk, 1998).
- Tƣơng tự nhƣ quá trình loại bỏ nitơ, vai trò của thực vật trong vấn đề loại
bỏ phốtpho vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Dù sao, đây cũng là cơ chế duy nhất đƣa
hẳn phốtpho ra khỏi hệ thống bãi lọc. Các quá trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đƣa
đƣợc phốtpho vào đất hay vật liệu lọc. Khi lƣợng phốtpho trong lớp vật liệu vƣợt
quá khả năng chứa thì vật liệu phần vật liệu hay lớp trầm tích đó phải đƣợc nạo vét
và xả bỏ.

Hình 1.8. Đƣờng đi của phốt pho trong bãi lọc
e. Loại bỏ kim loại nặng
- Khi các kim loại nặng hoà tan trong nƣớc thải chảy vào bãi lọc trồng cây,
các cơ chế loại bỏ chúng gồm có:
+ Kết tủa và lắng ở dạng hydrôxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng
sunfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu.
+ Hấp phụ lên các kết tủa oxyhydrôxit sắt, Mangan trong vùng hiếu khí.
+ Kết hợp, lẫn với thực vật chết và đất.
+ Hấp thụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong bãi lọc trồng cây.

20
- Các nghiên cứu chƣa chỉ ra đƣợc cơ chế nào trong các cơ chế nói trên có

vai trò lớn nhất, nhƣng nhìn chung có thể nói rằng lƣợng kim loại đƣợc thực vật hấp
thụ chỉ chiếm một phần nhất định (Gersberg et al, 1984; Reed et al…, 1988;
Wildemann&Laudon, 1989; Dunbabin&Browmer, 1992). Các loại thực vật khác
nhau có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm
lầy cũng ảnh hƣởng gián tiếp đến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh
hƣởng tới chế độ thủy lực, cơ chế hoá học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh
vật. Vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng. Khi khả năng chứa các kim
loại nặng của chúng đạt tới giới hạn thì cần nạo vét và xả bỏ để loại kim loại nặng
ra khỏi bãi lọc.
f. Loại bỏ các hợp chất hữu cơ
- Các hợp chất hữu cơ đƣợc loại bỏ trong các bãi lọc trồng cây chủ yếu nhờ
cơ chế bay hơi, hấp phụ, phân hủy bởi các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm),
và hấp thụ của thực vật.
- Yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến hiệu suất loại bỏ các hợp chất hữu cơ nhờ
quá trình bay hơi là hàm số phụ thuộc của trọng lƣợng phân tử chất ô nhiễm và áp
suất riêng phần giữa hai pha khí-nƣớc xác định bởi định luật Henry.
- Quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ chính nhờ các vi khuẩn hiếu khí và kị
khí đã đƣợc khẳng định (Tabak và nnk, 1981; Bouwer&McCarthy, 1983), nhƣng quá
trình hấp phụ các chất bẩn lên màng vi sinh vật phải xảy ra trƣớc quá trình thích nghi
và phân hủy sinh học. Các chất bẩn hữu cơ chính còn có thể đƣợc loại bỏ nhờ quá trình
hút bám vật lý lên bề mặt các chất rắn lắng đƣợc và sau đó là quá trình lắng. Quá trình
này thƣờng xảy ra ở phần đầu của bãi lọc. Các hợp chất hữu cơ cũng bị thực vật hấp
thụ (Polprasert và Dan, 1994), tuy nhiên cơ chế này còn chƣa đƣợc hiểu rõ và phụ
thuộc nhiều vào loài thực vật đƣợc trồng, cũng nhƣ đặc tính của các chất bẩn
g. Loại bỏ vi khuẩn và virut
- Cơ chế loại vỏ vi khuẩn, virut trong các bãi lọc trồng cây về bản chất cũng
giống nhƣ quá trình loại bỏ các vi sinh vật này trong hồ sinh học. Vi khuẩn và virut
có trong nƣớc thải đƣợc loại bỏ nhờ:
+ Các quá trình vật lý nhƣ dính kết và lắng, lọc, hấp phụ.

21
+ Bị tiêu diệt do điều kiện môi trƣờng không thuận lợi trong một thời gian dài.
- Các quá trình vật lý cũng dẫn đến sự tiêu diệt vi khuẩn, virut. Tác động của
các yếu tố lý-hoá của môi trƣờng tới mức độ diệt vi khuẩn đã đƣợc công bố trong
nhiều tài liệu: nhiệt độ (Mara và Silva, 1979), pH (Parhad và Rao, 1974; Him và
nnk, 1980; Pearson và nnk, 1987), bức xạ mặt trời (Moeller và Calkins, 1980;
Polprasert và nnk,1983; Sarikaya và Saatci, 1987). Các yếu tố sinh học bao gồm:
thiếu chất dinh dƣỡng (Wu và Klein, 19760), do các sinh vật khác ăn (Ellis, 1983).
Hiện những bằng chứng về vai trò của thực vật trong việc khử vi khuẩn, virut trong
hệ sinh thái đầm lầy còn chƣa đƣợc nghiên cứu rõ.

Hình 1.9. Quá trình loại bỏ vi khuẩn trong bãi lọc
1.3.4. Các nguyên lý cơ bản trong bãi lọc ngầm
- SSF với dòng chảy ngang thiếu oxy: Khuếch tán trong lớp lọc từ đó mà
không khí thâm nhập.
- SSF với dòng chảy thẳng đứng quá trình hiếu khí là chiếm ƣu thế:
+ Quá trình khuếch tán và xáo trộn diễn ra từ đó không khí thâm nhập qua hệ
thống phân phối.
+ Nƣớc chứa oxy thấm từ trên xuống dƣới.
- Quá trình lọc phụ thuộc và kích thƣớc hạt, kích thƣớc hạt càng nhỏ thì diện
tích tiếp xúc bề mặt càng lớn và càng hấp phụ nhiều hơn.

22
- Hấp phụ và lắng đƣợc tăng cƣờng bởi hàm lƣợng Fe, Al, và/hoặc Ca cao
trong vật liệu lọc.
Tóm lại cơ chế loại bỏ các chất thải cơ bản nhƣ sau:
+ Lắng, lọc, hấp phụ SS, P, KLN và chất hữu cơ đã bị hấp phụ.
+ Màng VSV trong vùng rễ, lớp lọc: phân huỷ dị dƣỡng các chất hữu cơ.
+ Trong vùng hiếu khí: Phân huỷ sinh học chất hữu cơ, Nitrat hoá, kết tủa
hydroxit sắt và mangan.

+ Trong vùng kỵ khí khử nitrat, kết tủa và lắng muối sunphit với các kim loại.
+ Diệt trùng bằng hệ thống: lọc, hấp phụ, cạnh tranh, bức xạ nhiệt độ, pH.
+ Thực vật trong XLNT bằng bãi lọc trồng cây giúp tạo vùng rễ, lỗ xốp, vận
chuyển oxy, hấp thụ chất dinh dƣỡng, KLN,
1.3.5. Sơ lược về một số loại cây trong bãi lọc
Cây trồng đƣợc sử dụng trong bãi lọc là những cây dễ tìm kiếm, có khả năng
sinh trƣởng tốt trong nƣớc, thích nghi tốt với điều kiện môi trƣờng và tạo đƣợc vẻ
đẹp cảnh quan.
1.3.5.1. Cây Hoa Bóng Nước
Tên thƣờng gọi: Hoa Bóng Nƣớc hay còn có tên khác là cây Hoa Móng Tay
hay cây Nắc Nẻ. Tên khoa học: Impatiens balsamina L.
Thuộc họ bóng nƣớc BALSAMINACEAE.
Loài: I. Balsamina.
Hoa bóng nƣớc là một cây trồng làm cảnh với hoa đẹp nhiều màu sặc sỡ, trắng,
hồng, đỏ, tím và vàng. Ngoài ra Hoa Bóng Nƣớc đƣợc dùng trong Y học cổ truyền với
tên thuốc là Phƣợng tiên hoa, thu hái khi chƣa có hoa, lá còn xanh chƣa bị úa vàng. Dịch
chiết từ lá bóng nƣớc với thành phần hóa học chủ yếu là chất axit p-hydroxybenzoic đã
đƣợc nghiên cứu dƣợc lý thấy có tác dụng kháng khuẩn rất mạnh.
1.3.5.2. Cây Mon Nước
Tên thƣờng gọi: Cây Mon Nƣớc hay cây Khoai Nƣớc. Tên khoa học:
Colocasia esculenta. Thuộc họ Ráy (Araceae).
Đặc điểm: là một loại thực vật thuộc họ Ráy bản địa bao gồm vùng nhiệt đới
châu Á và lan rộng đến miền đông bắc Úc. Đây là một loại cây mọc hoang có sức

23
sống mãnh liệt hay mọc ở ruộng hay dựa vào bờ nƣớc, có củ, lá cọng cao 0,3-0,8 m,
lá, phiến không thấm nƣớc vì lông mịn nhƣ nhung. Lá có kích thƣớc đến
40×24,8 cm, mọc từ củ (thân rễ), mặt trên màu xanh lục đậm, mặt dƣới nhạt hơn,
thông thƣờng có hình oval-tam giác. Cuống lá cao 0,8 -1,2 m. Cây môn nƣớc đƣợc
dùng làm thức ăn gia súc ngoài ra còn trồng làm rau ăn, dùng để chữa bệnh.

1.3.5.3. Cây Chuối Hoa
Tên thƣờng gọi: Cây Chuối Hoa. Tên khoa học: Canna hybrids.
Thuộc họ: Cannaceae
Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ các nƣớc Trung và Nam châu Mỹ, nay
đƣợc gây trồng làm cảnh rộng rãi ở hầu hết các nƣớc nhiệt đới.
Đặc điểm: Cây thân cỏ, có thân rễ ngầm, mọc bò dài phân nhánh, hàng năm
nảy chồi cho các thân nhẵn, mọc thẳng đứng cao từ 1-2m. Lá to, mọc cách, dạng
thuôn hài, màu xanh bóng, gân giữa to, gân phụ song song. Cụm hoa ở kẽ một mo
chung, gần tròn, màu xanh, mang ít hoa lớn, xếp sát nhau. Hoa không đều, nhiều
cành lớn, có màu sặc sỡ. Quả nang có nhiều gai mềm, hạt nhiều, màu đen. Cây có
hoa gần nhƣ quanh năm, đƣợc gây trồng làm cảnh ở các bồn hoa trong công viên, vì
cây dễ trồng bằng các đoạn thân rễ, mọc khỏe, chịu đƣợc khô nóng và trải nắng.
Đặc điể m sinh lý , sinh thái: Là cây ƣa sáng, nhu cầu nƣớc cao, sinh trƣởng
phát triển nhanh, ƣa khí hậu mát ẩm, phù hợp với mô hình đất ƣớt, với các đặc điểm
nổi bật so với các loại thực vật khác, có tiềm năng trong việc hấp thụ và xử lý các
chất gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Hơn nữa, loại cây này mang lại mỹ quan cho đô thị,
lại dễ chăm sóc và phát triển rất nhanh.
1.3.5.4. Cây Phát Lộc (cây Phát Tài)
Tên khoa học: Dracaena Sanderia.
Là một loài cây cảnh đƣợc sử dụng trong phong thủy hiện đang rất đƣợc ƣa
chuộng bởi nó là biểu tƣợng của sự may mắn và thành công.
Cây Phát Lộc là loại cây có thể phù hợp và đáp ứng đƣợc đa dạng mục đích và
nhu cầu của hầu hết tất cả mọi ngƣời. Cây thích hợp để bày, trang trí trên bàn làm việc,
bàn học hoặc phòng khách. Vừa có ý nghĩa mang lại may mắn, tài lộc, vừa tạo một
không gian xanh và cảm giác thiên nhiên ngay trong căn phòng của bạn, đặc biệt với
những gia đình ở nhà cao tầng, không đủ diện tích đất để trồng cây.

24
Ƣu điểm của cây phát lộc là loại cây chăm sóc rất dễ dàng, không cầu kì và
không tốn nhiều thời gian. Cây sống trong môi trƣờng ẩm ƣớt, cây sinh trƣởng phát

triển khá nhanh mua về sau 2 - 3 tuần thì cây sẽ nảy lộc.
1.3.5.5. Cây Trúc Mây (Mật Cật)
Tên thông thƣờng: Mật Cật (Trúc Mây). Tên khoa học: Rhapis excelsa. Họ:
Arecaceae (Cau).
Nguồ n gố c xuấ t xƣ́ : Trung Quốc.
Là cây hạt kín đƣợc xếp vào cây 1 lá mầm còn đƣợc gọi là lá rộng Lady
Palm là một loài của phân họ cọ trong các chi Rhapis, có nguồn gốc từ miền nam
Trung Quốc và Đài Loan.
Đặc điểm hì nh thá i: Thân, Tán, Lá: Cây bụi thƣa, cao 1-2m, gốc có nhiều rễ
phụ và chồi bên . Thân nhẵn, đốt đều đặn , mang nhiều bẹ khô do lá rụng để lại . Lá
kép chân vịt , chia 5-10 lá phụ dạng dải , đầu nguyên hoặc chia 2 thùy nông, màu
xanh bóng đậm . Hoa, Quả, Hạt: Cụm hoa thẳng đứng cao 0,5-0,7m, mọc ở giữa
đám lá. Hoa màu vàng đơn tính. Quả hình cầu mang 1 hạt.
Đặc điểm sinh lý , sinh thá i: Tố c độ sinh trƣở ng trung bình phù hợ p vớ i cây
ƣa sá ng hoặc chịu bóng bán phần thích hợp làm cây trồng nội thất, giai đoạ n cò n
nhỏ đòi hỏi phải che bóng, đấ t thoá t nƣớ c tố t. Nhân giố ng tƣ̀ hạ t hoặc tách bụi , mọc
khỏe, nhu cầu nƣớc trung bình.
1.3.5.6. Cây Thiết Mộc Lan
Tên thông thƣờng: Thiết Mộc Lan hay còn gọi phất dụ thơm. Tên khoa học:
Dracaena fragrans L. Tên tiếng anh: Cornstalk Plant, Dracaena odorant.
Họ: Dracaenaceae.
Nguồ n gố c xuấ t xƣ́ : Châu Phi nhiệt đới.
Phân bố ở Việ t Nam: Rộ ng khắ p.
Là một loài thực vật có hoa trong họ Tóc Tiên. Nó là loài bản địa của Tây
Phi, Tanzania và Zambia nhƣng hiện nay đƣợc trồng làm cây cảnh ở nhiều nơi.
Cây có các lá mọc thành hình nơ (hoa thị), bóng và sẫm màu, phiến lá có sọc rộng
nhạt màu hơn và ngả vàng ở phần trung tâm.
Đặc điểm hình thái : Thân, Tán, Lá: cây thân cột, cao 2-5m, đƣờng kính 3-
4cm. Lá hình giáo thuôn nhọn ở đỉnh, kéo bẹ ôm thân ở gốc, mọc tập trung ở đầu

25
cành, màu xanh bóng đôi khi có các giải màu vàng kéo dài từ gốc tới ngọn . Hoa,
Quả, Hạt: Cụm hoa chùm dài, cong ra ngoài đám lá. Hoa lớn màu trắng thơm hay
vàng nhạt. Quả mọng màu đỏ.
Đặc điểm sinh lý , sinh thá i: Tố c độ sinh trƣở ng trung bì nh , phù hợp vớ i cây
chịu bóng bán phần thích hợp làm cây trang trí nội thất, nhu cầu nƣớc trung bình.
Nhân giống từ giâm cành, mọc khỏe [13].
1.3.5.7. Cây Thủy Trúc
Tên thƣờng gọi Thủy Trúc. Tên khoa học Cyperus alternifolius Linn.
Họ: Cyperaceae (Cói).
Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ Madagasca (Châu Phi)
Đặc điểm: Có dáng đặc sắc, mọc thành bụi dày, thẳng nhƣ cây dừa, cau tí hon.
Cây có thân tròn màu xanh đậm, lá giảm thành các bẹ ở gốc, thay vào đó các lá bắc ở
đỉnh lại lớn, xếp vòng xoè ra, dài, cong xuống, khá đẹp. Cuống chung của hoa dài thẳng,
xếp toả ra nổi trên đám lá bắc, hoa lúc non màu trắng sau chuyển sang nâu. Cây mọc
khoẻ, chịu đƣợc đất úng, nƣớc, nên đƣợc gây trồng làm cảnh ở vƣờn, trên hòn non bộ.
Mô tả: Thân thảo mọc đứng thành cụm, dạng thô, cao 0,7-1,5m, có cạnh và
có nhiều đƣờng vân dọc, phía gần gốc có những bẹ lá màu nâu không có phiến. Lá
nhiều, mọc tập trung ở đỉnh thân thành vòng dày đặc, xếp theo dạng xoắn ốc và xoè
rộng ra, dài có thể tới 20cm. Cụm hoa tán ở nách lá, nhiều. Bông nhỏ hình bầu dục
hoặc hình bầu dục ngắn, dẹp, dài chừng 8mm, thông thƣờng không có cuống, hợp
thành cụm hoa đầu ở đỉnh các nhánh hoa, ra hoa tháng 1-2.
1.3.5.8. Cây Xương Bồ
Tên thƣờng gọi: Cây Xƣơng Bồ. Tên khoa học: Rhizoma Acori.
Thuộc họ: Xƣơng Bồ (Acoraceae).
Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc Bắc Mĩ va khu vực bắc, đông Châu Á.
Đặc điểm: Cây mọc hoang trong rừng núi ẩm ƣớt, ven bờ suối, trên các triền
đá, các vùng đầm lầy. Có màu xanh giống nhƣ cỏ, cây có cao khoảng từ 40 - 80 cm,
các lá với gân lá song song có chứa các tinh dầu dạng ête, tạo ra hƣơng thơm. Hoa
của Xƣơng Bồ các hoa nhỏ, không dễ thấy sắp xếp trên các bông mo. Không giống

nhƣ ở các loài ráy, chúng không có mo (lá bắc lớn, bao bọc lấy bông mo). Bông mo