Nghiên cứu xử lý nước thải tại nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột sắn kon tum huyện sa thầy tỉnh kon tum bằng biện pháp sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



VÕ THỊ HUẾ




NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI NHÀ MÁY
LIÊN DOANH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN KON TUM HUYỆN
SA THẦY TỈNH KON TUM BẰNG BIỆN PHÁP SINH HỌC


LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP



Chuyên ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Mã số : 60.85.02


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN XUÂN THÀNH




HÀ NỘI - 2012
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được
công bố trong bất cứ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong luận văn
đều được chỉ rõ nguồn gốc.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN



Võ Thị Huế
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

ii

LỜI CẢM ƠN

Đề tài: “
Nghiên cứu xử lý nước thải tại nhà máy liên doanh sản xuất
tinh bột sắn Kon Tum huyện Sa Thầy tỉnh Kon Tum bằng biện pháp sinh học
”
được hoàn thành tại trường Đại học Nông Nghiệp - Hà Nội. Trong suốt quá
trình nghiên
cứu, ngoài sự phấn đấu nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự chỉ
bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo, của bạn bè và đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, thầy cô giáo Viện Sau
đại học, thầy cô giáo các bộ môn trong Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội.

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành và TS.
Lê Thị Thủy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn: Viện Môi trường Nông nghiệp đã tạo điều kiện
thuận lợi về cơ sở vật chất để nghiên cứu thực nghiệm các nội dung của đề tài.
Xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến bạn bè đồng nghiệp đã có những ý kiến
góp ý cho tôi hoàn chỉnh luận văn.
Xin cảm ơn các cơ quan, đơn vị, cá nhân đã giúp đỡ tôi trong quá trình điều
tra thu thập tài liệu phục vụ đề tài.
Cuối cùng xin cảm ơn tấm lòng của những người thân yêu trong gia đình đã
động viên, cổ vũ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và
hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Tác giả



Võ Thị Huế
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục bảng vi
Danh mục hình vii
PHẦN I MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Yêu cầu của đề tài. 2
PHẦN II. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 3
2.1 Tổng quan nghiên cứu ngoài nước 3
2.2 Tổng quan nghiên cứu trong nước 9
2.2.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam 9
2.2.2 Tổng quan các nghiên cứu xử lý nước thải nói chung 11
2.2.3 Tổng quan về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn 12
2.3 Những nghiên cứu về thực vật thủy sinh xử lý nước thải 15
2.3.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật
thủy sinh 15
2.3.2 Một số loài thực vật thủy sinh xử lý nước thải, 16
2.4 Những nghiên cứu về chế phẩm sinh học xử lý nước thải 26
2.4.1 Chế phẩm sinh học EM 27
2.4.2 Chế phẩm sinh học Biological 29
2.4.3 Chế phẩm SHMT2 30
PHẦN III. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 31
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

iv

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 31
3.2 Nội dung nghiên cứu 31
3.3 Phương pháp nghiên cứu 32
3.3.1 Phương pháp điều tra 32
3.3.2 Phương pháp thu thập thông tin 32
3.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 32
3.3.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích 35
3.3.5 Phương pháp đánh giá 35

3.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 35
PHẦN IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36
4.1 Giới thiệu về nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum
và quy trình sản xuất tinh bột sắn 36
4.1.1 Sơ lược về nhà máy sản xuất tinh bột sắn Kon Tum 36
4.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn của nhà máy 36
4.1.3 Công tác bảo vệ môi trường 39
4.1.4 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy 41
4.2 Hiện trạng ô nhiễm nước thải của nhà máy 44
4.2.1 Ý kiến đánh giá của cơ sở 44
4.2.2 Đánh giá hiện trạng nguồn nước thải của nhà máy sắn Kon Tum 45
43 Lựa chọn một số loài TVTS có khả năng xử lý nguồn nước ô
nhiễm do CBTBS 51
4.3.1 Thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ trong
nước thải ô nhiễm 51
4.3.2 Khả năng xử lý nguồn nước ô nhiễm của một số loài thực vật
thủy sinh sau 14 ngày 52
4.3.3 Khả năng xử lý nước thải của một số thực vật thủy sinh sau 21
ngày 56
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

v

4.3.4 Đánh giá và chọn lọc một số loài TVTS có khả năng xử lý nguồn
nước ô nhiễm do CBTBS 64
4.4 Nghiên cứu và đánh giá khả năng xử lý nước thải bằng chế phẩm
sinh học 66
4.4.1 Khả năng xử lý nước thải của một số chế CPSH qua các mốc thời
gian khác nhau. 66
4.4.2 Đánh giá và chon lọc CPSH có khả năng xử lý nước thải CBTBS 71

4.5 Nghiên cứu, xây dựng quy trình xử lý nguồn nước ô nhiễm do
CBTBS bằng sự kết hợp giữa TVTS và CPSH 73
4.5.1 Nghiên cứu và lựa chọn quy trình kết hợp TVTS và CPSH xử lý
nước thải ô nhiễm do CBTBS 73
4.5.2 Ưu điểm và hạn chế của quy trình xử lý ô nhiễm nước thải CBTBS 77
4.5.3 Các bước của quy trình xử lý nguồn nước ô nhiễm do CBTBS 78
4.6 Đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng nguồn nước ô nhiễm do
CBTBS sau khi xử lý 79
PHẦN V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 82
5.1 Kết luận 82
5.2 Đề nghị 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84
PHỤ LỤC 87


Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

vi

DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang


4.1 Vị trí lấy mẫu nước thải tại nhà máy sản xuất tinh bột sắn Kon Tum 47
4.2 Chất lượng nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Kon Tum 47
4.3 Vị trí lấy mẫu nước thải lần 2 49
4.4 Chất lượng nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Kon Tum 50
4.5 Khả năng xử lý của một số thực vật thủy sinh sau 14 ngày 53
4.6 Khả năng xử lý nước ô nhiễm do CBTBS của một số TVTS sau
21 ngày 57

4.7 Khả năng xử lý nước nước thải của một số CPSH sau 14 ngày 67
4.8 Khả năng xử lý nước ô nhiễm của một số CPSH sau 21 ngày 70
4.9 Hiệu quả xử lý nước thải CBTBS của 2 quy trình 74
4.10 Khả năng sinh trưởng của rau cải xanh 79
4.11 Năng suất rau sau thí nghiệm. 80

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

vii

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

3.1 Sơ đồ thí nghiệm trồng thực vật thủy sinh 33
4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn 37
4.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 42
4.3 Sơ đồ lấy mẫu nước thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Kon Tum 46
4.4 Thí nghiệm trồng thực vật thủy sinh xử lý nước thải 63
4.5 Biểu đồ khả năng xử nước thải của một số tTVTS sau 21 ngày 65
4.6 Biểu đồ khả năng xử lý nước thải của một số CPSH sau 21 ngày 72
4.7 Biểu đồ hiệu quả xử lý nước thải CBTBS của 2 quy trình sau 28 ngày 76
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường
- CBTBS : Chế biến tinh bột sắn

- CPSH : Chế phẩm sinh học
- TVTS : Thực vật thủy sinh
- TCCP : Tiêu chuẩn cho phép
- TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
- QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
- UBND : Uỷ ban Nhân dân
- NXB : Nhà xuất bản













Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

1

PHẦN I
MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Gần đây, các cơ sở chế biến tinh bột sắn (CBTBS) ở nước ta phát triển
mạnh, nước thải từ quá trình chế biến sắn đã gây ô nhiễm môi trường khá

nghiêm trọng. Nguyên nhân chính là do trong thành phần của củ sắn có 2 loại
độc tố thuộc nhóm xyanhydrat gluxit, là linamarin và lotaustralin, trong đó
chứa chất xianua rất độc. Nồng độ xianua (CN
-
) tồn tại trong nước thải
CBTBS từ 5 – 25 mg/l, đôi khi lên đến 75 mg/l. Linamarin chiếm 80% độc tố
củ sắn, dưới tác dụng của enzim linamarase trong môi trường axit, linamarin
bị phân hủy tạo thành glucose, axeton và axit xianohydric (HCN) là một chất
độc hại có khả năng gây ung thư. Liều gây độc cho một người lớn là 20 mg
HCN, liều gây chết người là 50 mg HCN cho mỗi 50 kg thể trọng [22].
Mặt khác, nước thải từ CBTBS có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, do
đó gây nên ô nhiễm nguồn nước và môi trường sống của người dân gần kề nơi
sản xuất. Chính vì vậy, nếu không được xử lý triệt để, nước thải CBTBS sẽ là
một hiểm họa tiềm tàng cho môi trường xung quanh và sức khỏe của cộng
đồng dân cư địa phương.
Nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum nằm trên địa bàn xã
Sa Bình, huyện Sa Thầy, tỉnh Kon Tum đã đi vào hoạt động từ năm 2005.
Mỗi ngày nhà máy tiêu thụ và chế biến từ 350 - 450 tấn sắn, với trên 100 tấn
tinh bột thành phẩm. Nhà máy không những tiêu thụ sắn củ của nông dân trên
địa bàn huyện, mà còn thu mua nguyên liệu ở các huyện khác của tỉnh Kon
Tum và một số huyện của tỉnh Gia Lai, góp phần tạo công ăn việc làm cho
người dân địa phương, hạn chế tình trạng ép giá của các tư thương khi vào vụ
thu hoạch sắn. Tuy nhiên, 6 năm trở lại đây, người dân thôn Bình Giang, xã
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

2

Sa Bình và xã Kroong (sống ở gần nhà máy, giáp bờ sông Pô Kô) vô cùng
bức xúc về tình trạng ô nhiễm môi trường do mùi hôi thối của nước thải nhà
máy gây ra, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe. Đây là một vấn đề "nóng" đòi

hỏi phải có sự hợp tác giữa nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon
Tum với các nhà nghiên cứu khoa học và chính quyền địa phương để giải
quyết nhanh tình trạng ô nhiễm, đem lại môi trường sống đảm bảo cho người
dân quanh khu vực này.
Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi thực hiện đề tài:
"Nghiên cứu xử lý
nước thải tại nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum huyện Sa
Thầy tỉnh Kon Tum bằng biện pháp sinh học".


1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng nước thải từ chế biến tinh bột sắn của nhà máy
liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum;
- Xây dựng quy trình xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn của nhà máy
liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum bằng vi sinh vật và thực vật thủy
sinh.
1.3 Yêu cầu của đề tài.
- Đánh giá được mức độ ô nhiễm của nước thải do chế biến tinh bột sắn;
- Lựa chọn được một số loài thực vật thủy sinh để xử lý nước thải chế
biến tinh bột sắn tại nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột Kon Tum.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

3

PHẦN II
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.1. Tổng quan nghiên cứu ngoài nước
Các nghiên cứu về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn không nhiều,

đa số là các nghiên cứu xử lý nước thải cho các chế biến nông sản khác. Nhà
máy chế biến cà phê San Juannillo của Costa Rica xử lý nước thải theo công
nghệ kỵ khí của Hà Lan, công suất 8 kg COD/m
3
nước thải với hiệu suất xử lý
COD là 80% COD. Công ty NGK của Nhật Bản giới thiệu hệ thống xử lý
nước thải trong chế biến đậu tương, tuy nhiên lại đòi hỏi nước thải phải được
gia nhiệt tới 55
o
C trước khi qua tháp xử lý kỵ khí UASB. Các công ty
Fujikasui và Kubaru của Nhật đã giới thiệu những hệ xử lý UASB để xử lý
nước thải chế biến đường, đậu tương, rượu bia, mật ong, [26].
Ở Thái Lan, theo báo cáo của Văn phòng Kế hoạch và Chính sách
(2007), Bộ Năng lượng cho biết: Có 77 nhà máy chế biến tinh bột sắn, với
công suất chế biến khoảng 2 - 2,5 triệu tấn tinh bột sắn/năm. Để làm ra 1 tấn
tinh bột sắn ở đây thải ra khoảng 11 - 33 m
3
nước thải (trung bình khoảng 23
m
3
) với hàm lượng COD cao từ 13.000 - 20.000 mg/l. Lượng nước thải này
trên khắp cả nước vào khoảng 30 triệu m
3
, tương đương 500.000 tấn
COD/năm. Từ năm 2003 - 2005 được sự giúp đỡ của Bộ Năng lượng Thái
Lan, các nhà máy đã xây dựng hệ thống biogas xử lý nước thải sắn gồm 4 loại
công nghệ khác nhau: UASB, UASB A+, màng cố định và ao hồ có màng bao
phủ. Nước thải CBTBS từ 9 nhà máy có hệ thống xử lý có thể tạo ra 36,4 triệu
m
3

khí sinh học/năm, tương đương với 21,8 triệu lít dầu đốt/năm đem lại
nhiều lợi nhuận kinh tế cho nhà máy và giảm thiểu được ô nhiễm môi trường.
Hiện nay trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ để
xử lý nước ô nhiễm đang được áp dụng có hiệu quả. Mỗi công nghệ có những
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

4

ưu điểm và hạn chế riêng, tùy thuộc vào từng điều kiện áp dụng cụ thể. Công
nghệ sinh thái đang được quan tâm do có hiệu quả và nhiều ưu điểm trong xử
lý nguồn nước ô nhiễm. Việc tìm hiểu công nghệ này để có được những thông
tin cần thiết nắm vững được cơ chế, hoạt động, tác dụng của công nghệ những
ưu điểm hạn chế của công nghệ để áp dụng và phục vụ cho các nghiên cứu cụ
thể là rất cần thiết.
Ý tưởng về công nghệ sinh thái đã có từ những năm đầu thập kỷ 60 của
thế kỷ XX, nhưng vài thập kỷ sau, khái niệm công nghệ sinh thái mới được
định nghĩa rõ ràng. Từ năm 1963, công nghệ sinh thái được Howard Odum
nêu ra, trong đó có việc ứng dụng nguồn năng lượng tự nhiên để kiểm soát
môi trường và nhấn mạnh rằng, điểm mấu chốt của công nghệ sinh thái là tính
tự nhiên, tự tổ chức. Năm 1989, Mitsch và Jorgensen là những người đầu tiên
nêu ra định nghĩa, nguyên lý của công nghệ sinh thái và khái niệm này được
họ bổ sung rõ ràng hơn vào năm 2004. Họ cho rằng mục đích của công nghệ
sinh thái là: Một mặt, khôi phục lại các hệ sinh thái đã bị các hoạt động của
con người xâm hại, như sự ô nhiễm đất và nước; mặt khác, phát triển các hệ
sinh thái mới phù hợp, có giá trị đối với cả con người và môi trường.
Trong những năm gần đây, công nghệ sinh thái đang ngày càng được
quan tâm trong việc quản lý môi trường. Thực chất của công nghệ sinh thái là
các quá trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.
Trong các phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm, xử lý bằng phương
pháp sinh học có ý nghĩa kinh tế và cũng đạt hiệu quả cao, đặc biệt đối với

nguồn nước có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy. Xử lý nước thải bằng phương
pháp sinh học là sử dụng các loài vi sinh vật (hiếu khí và kỵ khí) để phân hủy
các chất thải trong nước, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy. Xử lý
nước thải bằng vi sinh vật được sử dụng lần đầu tiên ở Anh vào năm 1918.
Khoảng 13 năm sau đó, phương pháp này được thực hiện tại Horidome và
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

5

Atsuta thuộc Nagoya (Nhật Bản). Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều quy
trình xử lý sinh học khác nhau được áp dụng và không ngừng được cải tiến.
Xử lý sinh học được chia thành các loại: Xử lý hiếu khí là ôxy hóa hay khử
bằng các vi sinh vật hiếu khí, như trong quy trình bể hiếu khí có bùn hoạt tính (bể
aeroten), màng lọc sinh học, đĩa quay sinh học; xử lý kỵ khí là xử lý bằng các vi
sinh vật kỵ khí, như trong các bể biogas; Xử lý bằng phương pháp sinh học là xử
lý trong điều kiện tự nhiên có trồng các loại thực vật thủy sinh [19].
Kết quả nghiên cứu của A. O. Ubalua cho biết, chất thải từ quá trình chế
biến tinh bột sắn và chế biến đường mía thích hợp cho vi sinh lên men. Sử dụng
chất thải rắn giàu cácbonhydrat lên men có nhiều ưu điểm hơn so với loại chất thải
lỏng. Quá trình lên men rất đơn giản không đòi hỏi có thiết bị công nghệ, điều
đáng nói là chúng thích hợp cho vận hành ở mức làng nghề. Sản phẩm tạo ra có
thể dùng làm thức ăn chăn nuôi ở các trang trại. Ngoài ra, chất thải từ sản xuất sắn
còn được dùng làm vật liệu chế biến tạo ra phân bón hoặc sinh khí biogas.
Nhiều chế phẩm sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng vào việc xử lý ô
nhiễm nước thải, trong đó đáng chú ý có chế phẩm EM (Effective
Microorganism - Vi sinh vật hữu hiệu) là tập hợp các nhóm vi sinh vật khác
nhau: Vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn, nấm mốc
sống cộng sinh trong cùng môi trường. Chúng được sử dụng như một chất cấy
tạo mầm, nhằm tăng cường tính đa dạng vi sinh vật trong đất, cũng như trong
môi trường tự nhiên, có tác dụng làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do các

vi sinh vật có hại gây ra. Chế phẩm EM do Giáo sư - Tiến sĩ Teuro Higa -
trường Đại học Tổng hợp Ruykyus, Okinawa - Nhật Bản nghiên cứu tạo ra và
được áp dụng vào thực tiễn từ đầu năm 1980, đến nay đã có khoảng 100 nước
trên thế giới sử dụng chế phẩm này trong nông nghiệp và xử lý ô nhiễm môi
trường [14].
Nghiên cứu quá trình sử dụng công nghệ xử lý kỵ khí nước thải từ CBTBS
công nghiệp ở Situraja, Sumedang, West-Java, Inđônêsia của Adi Mulyanto và
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

6

Titiresmi ở Viện Công nghệ Môi trường năm 2005 đã cho kết quả về nước thải
đầu vào của COD là 10.062 ppm và BOD là 5.649 ppm. Hiệu quả phân hủy đạt
được đối với COD là 76% và BOD là 95,8%. Các nhà nghiên cứu cho rằng, hệ
thống xử lý sinh học là con đường tốt nhất để khắc phục các khó khăn trong xử lý
chất thải hữu cơ, đặc biệt là chất thải CBTBS. Hệ thống này là thuận lợi nhất trong
các loại công nghệ ứng dụng của thế kỷ này. Sản phẩm của công nghệ là khí sinh
học dùng trong quá trình sấy sản phẩm tinh bột sắn và làm phân bón trong nông
nghiệp [17].
Phương pháp sinh học xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên có từ rất
sớm, đặc biệt được sử dụng ở các nước công nghiệp phát triển (Đức, Pháp, Bỉ,
Hà Lan, Anh, Mỹ, Brazil, Ấn Độ, Pêru, Na Uy, Thụy Điển, Đan Mạch, Úc,
Đài loan, Thái Lan,…), hiện nay phương pháp này vẫn được thịnh hành và
cũng rất phù hợp cho các nước đang phát triển, vì không yêu cầu kỹ thuật cao,
vốn đầu tư ít, chi phí vận hành thấp, có thể triển khai trên phạm vi rộng lớn,
phân tán.
Trong môi trường tự nhiên, các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra
trong mối quan hệ giữa đất, nước, không khí, sinh vật tác động qua lại với
nhau. Ngoài các quá trình xảy ra giống như các hệ thống nhân tạo, hệ thống
xử lý nước trong tự nhiên còn có thêm các quá trình quang hợp, ôxy hóa, trao

đổi chất của hệ thực vật và các sinh vật khác nhau trong hệ sinh thái. Lợi
dụng các quá trình này, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thiết kế thành
công hệ thống xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên. Công nghệ này sử
dụng các ao hồ sinh học (kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí), quy trình chảy tràn, thẩm
thấu qua đất (các cánh đồng tưới, bãi lọc trồng cây)
- Hồ kỵ khí: Là loại hồ có độ sâu trên 2 m. Do sự xâm nhập ôxy vào
toàn bộ lớp nước khó khăn, nên chất hữu cơ được phân hủy chủ yếu nhờ vi
khuẩn kỵ khí và sinh mêtan. Loại hồ này có thể dùng để xử lý cả nước thải
công nghiệp có nồng độ các chất thải cao.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

7

- Hồ tùy nghi: Là hồ có độ sâu khoảng 1,5 - 2 m. Trong hồ xảy ra cả
quá trình phân hủy hiếu khí và kỵ khí. Hồ tùy nghi thường được sử dụng
nhiều hơn hai loại hồ kỵ khí và hiếu khí.
- Hồ hiếu khí: Là loại hồ nông (1 - 1,5 m). Ôxy từ không khí khuếch
tán tự nhiên vào nước qua bề mặt hoặc kết hợp với làm thoáng, sục khí nhân
tạo. Ánh sáng mặt trời cũng xuyên qua lớp nước giúp cho tảo phát triển và
thải ôxy vào nước tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí hoạt động. Ngoài
vi khuẩn hiếu khí ra, trong hồ hiếu khí còn có nhiều loài sinh vật khác phát
triển như: động vật nguyên sinh, động vật giáp xác, cá, thực vật sống chìm
trong nước, thực vật trôi nổi hoặc thực vật nổi nếu nước nông (< 0,8 m).
- Cánh đồng tưới: Nước thải được tưới lên đất canh tác. Nước thải chỉ
được cây sử dụng một phần, phần còn lại sẽ chảy vào hệ thống tiêu nước hoặc
ngấm vào mạch nước ngầm. Phương pháp này xử lý không được triệt để và
vẫn còn nguy cơ ô nhiễm tiềm ẩn.
- Bãi lọc trồng cây: Người ta thiết kế các bãi lọc trồng cây, dẫn nước
cần xử lý chảy tràn trên bề mặt hoặc ngầm dưới lớp đất mặt, theo chiều ngang
hoặc thẳng đứng, với lưu lượng nhất định. Thông qua các quá trình lý, hóa và

sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - sinh vật các chất thải lơ lửng trong nước
được thấm và giữ lại trong đất, sau đó được các vi sinh vật phân hủy và
chuyển thành chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng. Xử lý nước bằng bãi
lọc này có thể đạt được ba mục đích: Xử lý nước ô nhiễm; tái sử dụng các
chất dinh dưỡng có trong nước sau khi xử lý dùng để tưới cho cây trồng trong
sản xuất nông nghiệp; bổ sung nước sạch cho các túi nước ngầm.
Khi nước thải ngấm qua lớp đất mặt, các chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại
do quá trình lọc. Trong tầng đất diễn ra quá trình lọc biến thiên theo kích
thước của các chất rắn lơ lửng, cấu trúc đất và vận tốc của nước. Đối với bãi
lọc chậm, các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn sẽ bị giữ lại ngay trên bề mặt
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

8

đất, các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ, cùng với vi khuẩn, vi rút bị giữ lại
ở phần trên cùng của hệ thống lọc [10].
Hấp phụ, hấp thụ và kết tủa là sự biến đổi hóa học của quá trình này. Quá
trình trao đổi cation phụ thuộc vào khả năng trao đổi cation của đất, góp phần
quan trọng trong việc khử nitơ của amôn - nitrat. Photpho được khử bằng cách tạo
thành các dạng không hoặc ít hòa tan. Các dạng hòa tan trong nước có thể bị loại
bỏ nhờ các quá trình chuyển hóa hóa học hay sinh học.
Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật. Số
lượng, sự đa dạng của các loài vi khuẩn và sự có mặt của ôxy ở vùng rễ ảnh
hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý. Việc cung cấp ôxy có ý nghĩa quyết định
đến hoạt tính và kiểu trao đổi chất của các vi sinh vật ở vùng rễ.
Đáng chú ý là, các phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên,
ngày càng sử dụng nhiều các loài thực vật thủy sinh. Các loài này có khả năng
làm sạch môi trường nước bằng cách cung cấp ôxy từ hệ rễ hoặc từ quá trình
quang hợp hòa vào nước cho các vi sinh vật hiếu khí hoạt động, cây thủy sinh
sử dụng các chất khoáng trong nước hoặc làm giá đỡ cho các vi sinh vật trong

nước. Các loài cây này được chia thành các nhóm thực vật sau: Thủy thực vật
sống chìm, thực vật thủy sinh sống trôi nổi và thực vật thủy sinh sống nổi.
Thực vật sống chìm có toàn bộ phần lá, thân và rễ chìm trong nước,
chúng sử dụng các chất dinh dưỡng trong nước và thải ôxy vào nước nhờ quá
trình quang hợp. Nhờ đó, nước được làm sạch dần. Hiệu quả của quá trình xử
lý phụ thuộc chặt chẽ vào sinh lý và các yếu tố tác động đến sinh lý của cây.
Điểm cần lưu ý đối với các thực vật sống chìm là độ đục và độ sâu của nước,
đây là các yếu tố rất quan trọng, vì nó quyết định đến khả năng tiếp nhận ánh
sáng cho quá trình quang hợp của thực vật sống chìm (ví dụ các loài trong chi
rong đuôi chồn Ceratophyllum, rong thuộc chi Elodea và chi Hydrilla,…).
Thực vật sống trôi nổi có rễ lơ lửng ở dưới mặt nước, còn thân lá ở phía
trên mặt nước. Rễ của chúng là chỗ bám của các vi sinh vật giúp cho quá trình
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

9

phân hủy chất hữu cơ diễn ra tốt hơn, đồng thời cây sử dụng muối khoáng cho
việc phát triển sinh khối, nên có tác dụng làm sạch nguồn nước (ví dụ các loài
bèo tây trong chi Eichhornia, bèo cái Pistia stratiotes, ).
Thực vật sống nổi có rễ bám dưới đất ngập trong nước, thân lá mọc
vươn lên trên mặt nước. Các loài này có thể sống được trong điều kiện thủy
canh, đây là đặc điểm đặc điểm cần chú ý để xử lý nước ô nhiễm (ví dụ, các
loài sậy - Phragmites communis, các loài súng trong chi Nymphaea, cỏ vetiver
- Vetiveria zizanioides L., thủy trúc - Cyberus inovolucratus, phát lộc -
Draceana fragrans ) [8].
Tóm lại, trên thế giới hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý các nguồn
nước ô nhiễm khác nhau, nên việc lựa chọn công nghệ nào cho phù hợp thì
còn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể. Xử lý nước bằng các phương pháp sinh
học là một trong những hướng được sử dụng phổ biến. Cho đến nay, nó vẫn
đang phát triển và áp dụng rộng rãi, do đầu tư vốn ít, vận hành đơn giản, hiệu

quả xử lý cao. Trong đó, phương pháp xử lý nguồn nước ô nhiễm bằng thực
vật thủy sinh là hướng rất được quan tâm.
2.2. Tổng quan nghiên cứu trong nước
2.2.1. Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam
Việt Nam hiện được xem là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3
trên thế giới sau Thái Lan và Inđônêxia (Bộ Nông Nghiệp & PTNT, 2002).
Năm 2910, nước ta có tổng diện tích trồng sắn là 498.100 ha; với xăng suất
172,6 tấn/ha và tổng sản lượng là 8.595.600 tấn. Năm 2011, tổng diện tích
trồng sắn cả nước là 559.800 ha; với năng suất đạt 1.794 tấn/ha và tổng sản
lượng lên tới 9.875.300 tấn
Cả nước hiện có khoảng 41 nhà máy chế biến tinh bột sắn với thiết bị
tương đối hiện đại, trong đó có 24 nhà máy ở phía Nam và 17 nhà máy ở phía
Bắc với tổng công suất 3.130 tấn sản phẩm/ngày. Ngoài ra, có trên 2000 cơ sở
với quy mô nhỏ nằm rải rác ở các vùng trồng sắn và các làng nghề với tổng
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

10

công suất chế biến từ 60.000 - 80.000 tấn củ tươi/năm. Các tỉnh Hà Tây cũ
(Hà Nội), Thừa Thiên Huế và Tây Ninh có các cơ sở chế biến quy mô nhỏ,
nhưng khá tập trung. [9].
Như vậy, trừ một số nhà máy quy mô lớn mới xây dựng, hầu hết các cơ sở
chế biến tinh bột sắn ở phía Bắc vẫn là các cơ sở chế biến quy mô nhỏ với công
suất 5 - 7 tấn củ tươi/ngày.
Nước sử dụng trong chế biến tinh bột sắn tập trung chủ yếu ở công
đoạn rửa củ và lọc lắng tinh bột. Với công nghệ chế biến sắn ở các làng
nghề hiện nay, mức tiêu thụ nước khoảng 4 - 5 m
3
/tấn củ tươi. Bã sắn ở các
cơ sở nhỏ và làng nghề thường chất đống để tự phân hủy theo thời gian,

còn nước thải thì được xả thẳng ra cống rãnh không nắp, tràn ra đường làng
và vào đồng ruộng, ảnh hưởng đến tầng nước mặt cho tưới tiêu và mạch
nước ngầm cho sinh hoạt, đồng thời gây mùi hôi thối, mất mỹ quan cũng là
nơi ruồi muỗi sinh nở và phát triển [26].
Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường ngày 15/4/2005, với hai dây
chuyền của nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Bình, tỉnh Yên Bái có công
suất 160 tấn sản phẩm/ngày, hàng ngày nhà máy thải ra khoảng 380 tấn bã sắn
và khoảng 3600 m
3
nước thải. Tình trạng ô nhiễm do nhà máy sắn gây ra cho
nhân dân hai xã Vũ Linh và Vĩnh Kiên rất nghiêm trọng. Chất lượng nước
thải của nhà máy đều vượt tiêu chuẩn Việt Nam cho phép nhiều lần đối với
hầu hết các chỉ tiêu ô nhiễm. Chính vì vậy ngoài mùi hôi thối khó chịu cho cả
vùng, nước thải của nhà máy từ suối nhỏ Tầm Vông, Làng Ngần đổ ra suối
Hang Luồn làm con suối bị ô nhiễm nặng. Suối Hang Luồn là nơi đắp đập
thủy lợi Hang Luồn, cung cấp nước tưới tiêu cho 26 ha các thôn Ba Luồn,
Đồng Hen của Vũ Linh và 60 ha ruộng của xã Vĩnh Kiên. Vì vậy trong vụ
đông xuân có 1834 m
2
ruộng của

thôn Tầm Vông, 11.288 m
2
của

thôn Làng
Ngần không thể cấy được. Số diện tích lúa còn lại bị ảnh hưởng đến sự sinh
trưởng, phát triển.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

11

2.2.2. Tổng quan các nghiên cứu xử lý nước thải nói chung
Hầu hết các cơ sở chế biến tinh bột sắn nước ta chưa có khâu xử lý
nước thải, kể cả các nhà máy công suất lớn. Công ty Vedan có chú ý tới xử lý
nhưng hoàn toàn dùng hồ sinh học nên rất tốn kém, mặt khác các hồ sinh học
này không có biện pháp chống thấm vào mạch nước ngầm. Tuy nhiên, trong
các ngành công nghiệp chế biến khác đã có nhiều hệ thống thiết bị xử lý nước
thải. Viện Nghiên cứu Rượu bia - Nước giải khát đã nghiên cứu và áp dụng
công nghệ xử lý bằng sinh học: Kỵ khí - hiếu khí để xử lý nước thải tại Công ty
liên hợp Thực phẩm Hà Tây. Công ty Cà phê Tân Lâm, Quảng Trị đã nghiên
cứu và xử lý nước thải chế biến cà phê theo công nghệ sinh học (Ian C. E. and
Ken C. C. 2002): Xử lý kỵ khí UASB, hồ sinh học yếm khí/hiếu khí kết hợp
(gồm đầm trồng cói, sậy và hồ bèo tây) để lọc nước. Trung tâm Công nghệ
Môi trường ECO đã nghiên cứu và áp dụng công nghệ xử lý với bể kỵ khí
UASB cho nước thải bệnh viện, dệt nhuộm, chế biến mủ cao su.
Theo Lê Văn Hữu (2004), xử lý nước thải làng nghề Đại Lâm, Bắc
Ninh bằng phương pháp sinh học tự nhiên kết hợp 3 quá trình là vi sinh vật kỵ
khí (hố ga), vi sinh vật hiếu khí (mương, máng) và bèo tây (hồ điều hoà) là
phương án phù hợp với điều kiện tự nhiên có sẵn ở Đại Lâm, bảo đảm nước
thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 2001.
Tác giả Nguyễn Việt Anh (2006) đã nghiên cứu xử lý nước thải sinh
hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt
Nam. Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải bằng cây thủy sinh kết hợp
sử dụng vật liệu lọc là sỏi và gạch vỡ luôn ngập nước là rất tốt. Hệ thống làm
việc ổn định, dao động chất lượng nước đầu ra không lớn. Với sơ đồ xử lý 1
bậc, chất lượng nước đầu ra sau bể lọc trồng cây cho phép đạt được tiêu
chuẩn cột B, TCVN 5945 - 1995 đối với các chỉ tiêu COD, SS, PO
4
3-

. Với sơ
đồ xử lý 2 bậc nối tiếp, chất lượng nước đầu ra sau bể lọc trồng cây đạt tiêu
chuẩn cột A, TCVN 5945 - 1995 theo mức 1, TCVN 6772 - 2000 theo COD,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

12

SS, PO
4
3-
. Bể lọc trồng cây cho phép đạt hiệu suất xử lý cao hơn so với bể lọc
không trồng cây, được thể hiện trong tất cả các chỉ tiêu nghiên cứu. Bên cạnh
đó, bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy thẳng đứng sử dụng vật liệu sỏi hoặc
gạch để xử lý nước thải sau bể tự hoại, trồng các loại thực vật thủy sinh dễ
kiếm như cỏ nến, thủy trúc, sậy, phát lộc, mai nước… Đây là công nghệ phù
hợp với điều kiện ở Việt Nam, nhất là cho quy mô hộ, nhóm hộ gia đình, các
điểm du lịch, dịch vụ, các trang trại, làng nghề…[1]
2.2.3. Tổng quan về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn
Hiện nay, xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn bằng ao, hồ sinh học và
cánh đồng trồng cây thủy sinh là phương pháp đơn giản nhất đang được ứng
dụng nhiều. Để giải quyết vấn đề ô nhiễm trong quá trình chế biến tinh bột
sắn, dưới đây là một số công trình nghiên cứu trong nước về xử lý nước thải
đã thu được kết như sau.
Trương Văn Lung và cộng sự (2003) trường Đại học Khoa học Huế sử
dụng phương pháp keo tụ bằng Al
2
(SO
4
)
3

để xử lý sơ bộ nước thải CBTBS đã
loại được 38% chất rắn không hoà tan, 28 - 36% chất lơ lửng. Tiếp theo dùng
phương pháp vi sinh vật kỵ khí sau 25 ngày có thể giảm 94,8% chất rắn lơ
lửng, 86,9% chất rắn tổng số, 91% BOD
5
và 87,6% COD so với nước thải chưa
xử lý. Ngoài ra, tiếp tục sử dụng bèo tây (bèo Nhật Bản) để xử lý làm TSS
giảm 1,16%, BOD
5
giảm 3,82%, COD giảm 3,52% so với lúc đầu. Như vậy,
dùng bèo để xử lý bậc 3 cho hiệu quả rất tốt [6].
Đỗ Thị Tố Uyên (2003) đã giới thiệu 2 mô hình nghiên cứu xử lý nước
thải từ chế biến tinh bột gạo bằng vi khuẩn quang hợp. Một mô hình sử dụng
bao ni lông trong suốt, mô hình 2 là bể phản ứng có nắp đậy bằng thủy tinh
hữu cơ trong để ánh sáng có thể xuyên qua, kết hợp bổ sung vi khuẩn quang
hợp. Kết quả đã loại được BOD 77%, amôn là 100% trong thành phần nước
thải. Nước thải sau khi xử lý bằng vi khuẩn quang hợp có khả năng kích thích
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

13

sinh trưởng của một số loại cây trồng nên có thể sử dụng để trồng thủy canh
hay tưới rau rất tốt [18].
Nghiên cứu gần đây của tác giả Lê Thị Việt Hà và cộng sự (2004) về
xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn từ làng nghề Dương Liễu, huyện Hoài
Đức, tỉnh Hà Tây (cũ) đã phân lập được 10 chủng vi sinh vật thuộc nhóm hiếu
khí có khả năng phân hủy tinh bột, xenlulo và protein. Ngoài ra, cũng đã xác
định được hiệu suất xử lý nước thải tính theo BOD
5
tăng hơn so với đối chứng

là 8%, các nghiên cứu này chủ yếu làm ở phòng thí nghiệm, là cơ sở để áp
dụng vào thực tế xử lý nước thải cho các làng nghề [3].

Lê Thị Kim Cúc (2006) đã nghiên cứu mô hình tái sử dụng nước thải
vùng chế biến tinh bột tại Tân Hóa, Quốc Oai, Hà Nội để phục vụ sản xuất
nông nghiệp, kết quả rất phù hợp với điều kiện sản xuất chế biến, điều kiện
kinh tế và trình độ quản lý của địa phương. Trong thí nghiệm theo dõi các chỉ
tiêu sinh trưởng của cây lúa như: Chiều cao cây, số nhánh và số bông trên 1
khóm, cho thấy năng suất ở các ô ruộng tưới bằng nước thải đã qua xử lý đều
có xu hướng cao hơn so với đối chứng (tưới bằng nước thường), năng suất
cao nhất ở các ô tưới 100% nước thải đã xử lý, đạt 9,2 tấn/ha. Hơn nữa, khi sử
dụng nước thải đã xử lý để tưới cho lúa không làm tăng tình trạng sâu bệnh
phát triển trên đồng ruộng. Ngoài ra, tưới ngập bằng nước thải đã xử lý cho
đất đã làm thành phần cơ giới đất thay đổi rõ rệt: Những cấp hạt có đường
kính d = 0,02 - 2,0 mm giảm khoảng 10,55 - 15,12%, những cấp hạt có đường
kính d = 0,002 - 0,02 mm giảm khoảng 4,28 - 6,78%. Nhưng những cấp hạt
mịn có đường kính d < 0,002 mm lại tăng lên tỷ lệ khoảng 16,2 - 19,4% [2].
Qua kết quả nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn thu biogas
bằng hệ thống UASB, tác giả Nguyễn Thị Sơn và cộng sự (2006) cho thấy:
Khi pH dòng chảy được điều chỉnh lên 5,5 - 6,0 hiệu quả xử lý và hiệu quả
khí hóa tăng rõ rệt (từ 0,32 lít/g lên 0,44 lít/g COD chuyển hóa). Thời gian
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

14

lưu của nước thải trong hệ thống cũng ảnh hưởng không nhỏ tới tải trọng
COD và hiệu quả khí hóa: Thời gian lưu 3 ngày cho hệ số khí hóa cao nhất
(0,55 lít/g COD), tuy nhiên lượng biogas thu được và tải trọng COD của hệ
thống tăng khi lưu lượng dòng vào tăng, tải trọng COD ở thời gian lưu 2 ngày
là 5,49 g/l/ngày và ở 1,75 ngày là 6,05 g/l/ngày. Nghiên cứu hoàn thiện công

nghệ và thiết bị UASB thu biogas, một nguồn năng lượng đầy tiềm năng cho
xử lý nước thải của sản xuất tinh bột sắn có độ ô nhiễm cao không chỉ có ý
nghĩa về môi trường mà còn có ý nghĩa kinh tế rất lớn [12].
Nguyễn Văn Phước (2008), Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ
Chí Minh cũng đã nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột làng nghề Hoài Hảo
thuộc huyện Hoài Nhơn, tỉnh Bình Định; mô hình được thực hiện bằng
phương pháp sinh học, áp dụng quy trình phân hủy kỵ khí hai giai đoạn (giai
đoạn axit hoá và mêtan hóa) kết hợp với quy trình lọc sinh học hiếu khí là
hoàn toàn khả thi, phù hợp với điều kiện làng nghề: Đất rộng, công nghệ đơn
giản, chi phí quản lý và vận hành thấp, không đòi hỏi trình độ vận hành, hệ
thống có thể hoạt động gián đoạn, chịu biến động về nhiệt độ và tải lượng ô
nhiễm. Kết quả nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm cho thấy với
nước thải không sơ chế có COD dao động từ 2.500 - 18.000 mg/l; SS trong
khoảng 120 - 3.000 mg/l; tổng nitơ lên đến 450 mg/l. Hiệu quả khử COD của
phương pháp này lên đến 95 - 99%. Tại bể axit hóa, hàm lượng CN
-
bị khử
phụ thuộc vào lượng CN
-
có trong nước thải. Khi hàm lượng CN
-
nhỏ hơn 12
mg/l, chỉ cần từ 2 đến 4 ngày đã khử được 90 - 100% CN
-
và khi hàm lượng
CN
-
lên 16 - 35 mg/l thì mất 5 ngày mới xử lý được khoảng 70% CN
-
. Nước

thải sau xử lý trong suốt, mất màu, mùi và đạt tiêu chuẩn thải loại B [11].



Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

15

2.3. Những nghiên cứu về thực vật thủy sinh xử lý nước thải
2.3.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật thủy
sinh
Khả năng xử lý ô nhiễm của các loài TVTS có thể nhờ các cơ chế chủ
yếu sau:
- Cơ chế vùng rễ:
Trong trường hợp này, hệ rễ của thực vật thủy sinh có vai trò là giá thể
cho các vi sinh vật bám vào. Oxy được lấy từ không khí hoặc từ quá trình
quang hợp được vận chuyển qua phần thân cây xuống hệ rễ, được giải phóng
ra môi trường nước xung quanh hệ rễ (được gọi là vùng rễ), cung cấp cho các
vi sinh vật hiếu khí trong vùng rễ phân hủy chất hữu cơ và các quá trình nitrat
hóa. Vì vậy, khi nước ô nhiễm chảy qua hệ thống rễ sẽ được làm sạch.
- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng:
Các chất muối khoáng hòa tan có sẵn trong nước hoặc sinh ra trong quá
trình phân hủy các chất bẩn là nguồn dinh dưỡng của thực vật sẽ được cây
hấp thụ qua hệ rễ, nên nước cũng sẽ được làm sạch.
Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật. Số
lượng, sự đa dạng của vi khuẩn và sự có mặt của oxy ở vùng rễ ảnh hưởng
trực tiếp đến quá trình xử lý. Việc cung cấp oxy có ý nghĩa quyết định đến
hoạt tính và kiểu trao đổi chất của các vi sinh vật ở vùng rễ.
Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn
để sinh trưởng, phát triển. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật

gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ
hòa tan, các chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển
vào bên trong tế bào sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:
+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;
+ Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch
nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

16

+ Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và
tổng hợp tế bào mới.

Hình 1: Mối quan hệ giữa thực vật thủy sinh và VSV hiếu khí trong ao hồ
Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ,
hàm lượng oxy trong nước, hàm lượng các tạp chất, mức độ ổn định của
lượng nước thải đưa vào hệ thống xử lý, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên
tố vi lượng.
2.3.2 Một số loài thực vật thủy sinh xử lý nước thải,
Quá trình tự làm sạch của nước liên quan tới hoạt động sống của giới
thủy sinh. Các loài thực vật thủy sinh có rễ, thân tạo điều kiện cho vi sinh vật
bám vào, chúng cung cấp ôxy cho vi khuẩn hiếu khí đồng thời che chở cho vi
khuẩn không bị chết bởi các tia tử ngoại của ánh nắng mặt trời, ngược lại vi
sinh vật phân hủy các chất hữu cơ cung cấp cho thực vật thủy sinh những sản
phẩm trao đổi chất. Vì vậy, thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong
chu trình tự làm sạch này, đó là khử các sản phẩm phân hủy từ các chất hữu
cơ, sử dụng CO
2
cùng với nguồn nitơ amôn và phốt phát có trong nước để
tăng sinh khối và thải ra ôxy [10].

Dưới đây là một số loại thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ các chất
CO
2
, NH
3
PO
4
3-
, H
2
O
O
2