Nghiên cứu sử dụng các hệ thống đất ngập nước mặn nhân tạo để xử lý nước thải

NGHIEN
CQU Sa
DUNG CAC HE
THCDNG
DAT NGAP
NUOC
NHAN TAO DE
XLf
LY
NUOC
THAI
Nguyen Thi Loan
Khoa Moi
trUdng,
TrUdng
DHKHTN,
DHQGHN
TOM TAT:
PhUdng phap
xii ly nUdc
thai
b^ng
be thong dat ngap
nUdc
nhan
tao la mot phUdng phap da dUdc ap dung d nhieu nUdc tren the gidi
each
day khoang vai chuc nam. Tuy
phien,
cho tdi nay d Viet Nam hau
nhu

chUa ap dung phUdng phap nay vao viec
x^
ly nUdc thai. Bao cao
khoa hoc nay nham muc dich gidi thieu va
budc
dau nghien
cxiu
ve he
thong dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nUdc thai. Cac
v&'n
de chinh
trong bao cao nay la: cac cd che
loai
bo
ch^'t
6
nhilm
trong
d^'t
ng^p
nUdc; cac loai dat ngap nUdc; cac loai va vai tro cua thUc vat (cac loai
beo:
beo tay, beo tam; cac loai thUc vat thuy sinh bac cao: cay say, cay
cdi dong
v.v.)
trong he thong dat ngap nUdc. Cac vai trd nay dUdc khai
thac
dua
tren cac dac diem thich ngbi ve hinh thai, cac qua trinh trao
doi chat, trao doi

khi
dien ra trong suo't giai doan song
cila
chiing.
TUdng Xing vdi moi loai
tbuc
vat khac nhau cd cac mo hinh dat ngap
nUdc nhan tao khac nhau de dat dUdc hieu qua xii ly cao nha't.
Viec xii ly nUdc thai
b^ng
he thong dat ngap nUdc nhan tao cd lien
quan tdi hieu qua cua cac qua trinh vat ly, boa hoc, dac biet la sinh
hoc xay ra trong do. Cac he thong nay chii ye'u dung de xii ly nUdc thai
cd
chijta
nhieu chat hiiu cd (BOD cao) nhu nUdc thai nha may gia'y, cac
nha may che bien thUc pham, bia rUdu, nha may che bien ca phe, cac
cd
sd
gie't mo
151
Nhom nghien
ci5u
chung toi da va dang tie'n hanh thi nghiem xem
xet hieu qua loai bd chat
6
nbiem cua thUc vat ngap nUdc. Cu the d day
la nghien
cUu
trong he thong hao dat trong cay say va cay cdi dong.

Ket qua cho thay hieu qua loai bo chat 6 nhiim trong he tho'ng nay la
rat kha quan.
Trong dieu kien d Viet Nam bien nay, phUdng phap xii ly nUdc
thai
b^ng
he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao phu hdp vdi nhieu cd sd
san xua't. Do do, nen ap dung rong rai phUdng phap xii ly nUdc thai
nay. Til cong trinh nghien
ctiu
nay cd the ap dung nghien
ciiu
sau
hdn,
md rong hdn ve he thong dat ngap nUdc nhan tao xii ly nUdc thai.
1
M6
DAU
Cac he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao dUdc xay dUng de xii ly nUdc
thai phdng theo cac qua trinh sinh hoc va hoa, ly cua cac vung dat
ngap nUdc
tu
nbien. Cac vung dat ngap nUdc cd the loai bd cac chat
6
nbiem tu: nUdc thai hoac chuyen chung thanh cac dang vat chat cd it
anh hudng tdi
siic
khoe con ngUdi va moi trUdng. Thuan
Idi chinh
cua
viec sii dung he tho'ng dat ngap

nude
nhan tao de xii ly nUdc thai la
qua trinh xii ly dUdc thUc hien lien tuc trong dieu kien tU nbien va vdi
mot gia thanh re vi chi phi xay dUng va bao quan tha'p. Cac he tho'ng
dat ngap nUdc nhan tao nay dUdc
sii
dung cho viec xii ly cac loai nUdc
thai da qua
xii
ly
b^c
1, 2, 3 vdi thdi gian
lUu
nUdc trong he tho'ng khac
nhau.
De gidi thieu ro hdn ve vai tro cua he thong dat ngap nUdc nhan
tao trong qua trinh xii ly nUdc thai, muc dich cua bai bao nay la:
Dua ra cac ket qua thi nghiem
sii
dung he tho'ng dat ngap nUdc
nhan tao de
xii
ly nudc thai cua
lang
nghe gia'y Phong Khe.
Phan danh gia
miic
do 6 nhilm cua kenh
chiia
nUdc thai da qua

xii ly tai lang gia'y Phong Khe -
Bic
Ninh - thong qua cac chi tieu:
nhiet do, pH, COD, DO, BOD,
NH^,
NO3,
NOg.
FOf,
SS.
- Tim thdi gian
lUu
nUdc
tdi
Uu trong he thong xii ly de dat hieu
suat xii ly cao nha't, cung nhU chi phi cho he thong la it nha't.
152
11.
DOI
TUONG
VA
PHUONG
PHAP
NGHlfiN CtfU
2.1 Doi
tvidng
nghien
cvtu
• He thong dat ngap nUdc nhan tao de
x^
ly nUdc thai noi chung

•
Nude
d mUdng thai cua lang gia'y Phong Khe,
B^c
Ninh.
Lang Phong Khe -
B^c
Ninh san xua't gia'y vdi cac phUdng phap
khac nhau va
tijf
cac nguyen lieu ciing khac nhau. NhU: cd xUdng san
xua't gia'y
tiX
gia'y, bia cu,
tCf
rdm, miin cUa, tre,
niia,
go, nUdc thai
chUa qua xii ly cua tat tat cac cd sd san xua't trong lang deu thai ra cac
kenh mUdng
din
nUdc thai xung quanh lang. He thong mUdng nay c6
nUdc bi 6 nhilm d
mUc
do rat nang, nUdc kenh c6
m^u
den, mat nUdc
sui hot, sanh dac kem theo
miii
hoi thdi kho

chiu.
2.2
Phiftfng
phap nghien
cufu
Mo hinh thi nghiem
He tho'ng dat ngap nUdc nhan tao (Hinh 1) la mot be nho dUdc xay
bang gach vdi viia xi mang cat, phia trong be
ph^n
day va thanh dUdc
danh bong bang xi mang muc dich ngan sU tham nUdc
xudhg
dudi va
tham
nUdc ra xung quanh. Be dai 2m, rong 20cm, sau 70cm va phia
dudi,
each
day 5cm cd he thong 6'ng
din
nUdc ra ben ngoai. Trong he
tho'ng (be) dUdc do mot
Idp
da sdi da dUdc
riia
sach vdi be day la 40cm,
bao
gom:'
• 10cm
Idp
sdi dUdi ciing cd kich thudc

30-7-40mm,
• 10cm
Idp
sdi
thU
hai (ke
txi
dUdi
len)
cd kich thudc
10H-20mm,
• 20cm
Idp
sdi tren ciing cd kich thUdc 10mm.
Dong thdi vdi viec do sdi vao be thong, cac cay say, cay cd nen (cay
cdi dong) dUdc trong xen ke
true
tie'p vao nen da sdi vdi mat do khoang
50
cay/m2.
Hai loai cay nay dUdc trong
true
tiep tren nen da sdi,
trudc
khi trong vao he thong cay va bo re cua cay da dUdc riia sach biin dat
ban dau von c6. Trong thdi ky dau mdi trong be
thdhg
cay nay dUdc
nuoi so'ng
bling

nguon dinh dudng c6 trong nUdc ao nuoi ca tu nbien,
153
sau
7-M5
ngay bo
r§
cua cay bit dau phat trien,
(rl
mdi
bit
dau moc
sau 7 ngay) cac
mit
da dUdc danh
thiic
va phat trien thanh choi non
vao ngay
thiJt
10 den ngay
tbd
15. Sau ngay thii 15 trd di cay dam choi,
de
nhanh
va phat trien nhanh
chong
trong moi trUdng nUdc ao va sau
do la trong moi trUdng nUdc thai.
Nude
thai
Be yem khi

Mo hinh dat ngap nUdc
Nude
sau xii ly
Hinh
y
Mo hinh thi nghiem
Thiei
kethi
nghiem
De tim ra thdi gian
lUu
nUdc toi Uu trong he tho'ng, ba ddt thi
nghiem dUdc tie'n hanh, moi ddt deu cd sU thay doi thdi gian
luu
nUdc
thai trong be yem khi va trong he thong dat ngap nUdc nhan tao
nbU
bang 1.
Bang
1:
Th6i
gian
Imj nii6c
trong cac he thong cua 3 dot thi nghiem
Dtft
Ddt 1
Ddt
2
Ddt
3

Be yem khi
5 ngay
8 ngay
10 ngay
Dat ngap
n\idc
5 ngay
7 ngay
10 ngay
Tong cong
10 ngay
15 ngay
20 ngay
Qua trinh
xii
ly nUdc dUdc dien ra nhU sau:
Nude
dau tien dUdc lay
tuf
nguon
6
nbiem (nguon thai) roi dUa vao
he tho'ng yem khi gom 1 phi
nhua
cd dung tich
Idn
hdn 200
lit
(0,2m3).
Sau khi da du thdi gian yem khi

doi
vdi tiing ddt thi nghiem, nUdc d
he tho'ng yem khi dUdc din vao be tho'ng dat
ng^p
nUdc, nUdc trong
qua trinh nay dUdc lay
each
day he tho'ng yem khi 15 cm trd len (vi
trong qua trinh yem khi dong thdi xay ra qua trinh ling dong). Nudc
154
dUdc
luu
trong he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao du thdi gian cho
tCfng
ddt thi nghiem thi dUdc thai ra ngoai va phan tich cac thong so' 6
nbiem trong nUdc.
Cdc thong
soly,
hod hoc
Trong nghien ciiu nay, cac thong
so'ly
boa hoc sau dUdc do dac va
phan tich (Bang 2)
Bang
2
Cac
phuong
phap xac dinh cac thong sd ly, hoa hoc
Stt
1

1
'S
4
6
7
8
^
10
11
Cac chi tieu phan
lich
Nhiet
do
nude thai
Mau
nude
Mdi nudc
pH
COD
NHJ
NO2
NO3
POf
SS
Don vi
oc
mg/1
mg/1
mg/1
mg/1

mg/1
mg/1
Phuong phap phan tich
Dung nhiet do
Dung
thi giac
Dung khuu
giac
Dung
giay
quy
Phuofng
phap bicromat
Phuong phap Nessler (so mau)
Dung chi thi
NHD
(so mau)
Phuong phap so mau
Phuong phap
molidat
(so mau)
Say kho va
can
Kf
T QUA VA THAO LUAN
De tim ra thdi gian
lUu
nUdc thai to'i Uu nhim dat dUdc hieu qua
xii ly nUdc cao nha't chiing toi tie'n hanh xii ly nUdc thai theo 3 ddt, moi
ddt deu cd sU thay doi thdi gian

lUu
nUdc trong be yem khi va trong he
tho'ng dat ngap nUdc nhan tao.
Cac thong so' 6 nhilm boa ly dUdc phan tich trUdc xii ly (TXL) va
sau xii ly (SXL), dUa vao cac ket qua do hieu xua't
xii
ly (HSXL) dUdc
tinh theo cong
thiic:
TSXL
155
3.1 Ket qua
xijf
ly
n\idc
thai
deft
1
Cac ket qua phan tich trong Bang 3 cho thay hieu qua xii ly
BOD5,
COD, SS, DO,
NO2
cua be tho'ng dat ngap nUdc nhan tao tUdng
doi cao, cu the BOD5, COD va SS giam ro ret vdi hieu suat xii ly > 70%,
dac biet BOD5 giam 75%. Su tang dang ke (61,54%) so vdi trUdc xii ly,
the hien vai tro van chuyen oxy vao than cay
giiip
cho sU ho hap ciia
cac mo dong thdi tao dieu kien rat tot cho bo
rl

thoat khi
Og)
cua thUc
vat thuy sinh cu the la cay say va cay cdi.
Tuy nbien, vdi thdi gian yem khi 5 ngay va
lUu
5 ngay ta
thgfy
NH^
va
NO2
chi giam 36,99% va 50% dieu do chiing to chat hiiu cd mdi
budc dau chuyen sang NO3 nhd vao vi sinh
v^t
cd trong
Idp
da sdi. 0
viing
ri cay rat giau oxy, tao dieu kien thuan
Idi
cho vi sinh
v$t
d vung
d6 phan buy cac
cb^'t
hiiu cd, nhUng khong tao dieu kien cho vi sinh
vat thUc hien qua trinh phan nitrat hoa. Vi de qua trinh phan nitrat
xay ra thi phai can cd dieu kien thieu oxy va nguon cac bon du. Do vay
ham
lUdng NO3

tang len txi sU chuyen boa cua
NH4->N02->N03.
Bang 3. Ket qua phan tich cac chi tieu
trifdc
xii ly va sau
xiJf
ly
Cac chi tieu
M^u
Mill
DO
BOD5
COD
NH/
NO^"
NO3
P04^
SS
PH
TXL
(mgA)
den
Hoi thoi
1,3
176,6
500
8.57
0,1
3
0,5

700
9
SXLj
(mg/1)
Khong mau
Khong miii
2,1
44,15
133,5
5,4
0,05
4,8
0,3
200
7
HSXLi(%)
tang
75
73,3
36,99
50
tang
40
71,43%
156
3.2 Ket qua
x^
ly
nifdc
thai

dc^t
2
Ket qua d Bang 4 cho thay khi tang thdi gian xii ly yem khi va thdi
gian
lUu
nUdc trong he tho'ng dat ngap nUdc, cac
chi
tieu BOD5, COD,
NH4,
POf
dUdc xii ly tot hdn so vdi
xii
ly ddt 1.
Chi
tieu
NO2
v^n
tiep
tuc giam nbUng khong dang ke,
chi
tieu NO3 da giam 30% so vdi ban
dau khi chUa xii ly, va giam 62,5% so vdi NO3 d ddt xii ly 1, dieu do
chdng
to thdi gian
lUu
nUdc da dat tdi bUdc dau cua qua trinh phan
nitrat hoa. Nhin chung thdi gian 8 ngay
xii
ly ki khi va
lUu

7 ngay
trong he thong dat ngap nUdc da dem
lai
chat
lUdng
nudc sau xii ly dat
tieu
chu^n
nUdc thai loai B cho nUdc thai cong nghiep.
Qua ddt
xii
ly
2,
chung toi
th§'y
viec tang thdi gian xii ly ki khi va
thdi gian
luu
nUdc dUdc xii ly da dat mot so' hieu qua dang ke.
Bang 4. Ket qua phan tich cac chi dinh
trUdc xii
ly va sau
xuf
ly.
Cac chi tieu
Mau
Miii
DO
BOD5
COD

NH4+
NO2"
NOs"
P04^-
SS
pH
TXL(mgA)
den
Hoi thdi
1,3
176,6
500
8.57
0,1
3
0,5
700
9
SXLi
(mg/1)
Khong mau
Khong
miii
3,9
30
80
2,74
0,045
1,8
0,1

60
7
HSXLi(%)
tang
83
84
68
55
40
80
91
3.3 Ket qua
xir ly
nude thai dot 3
Tvf
so' lieu Bang 5, ta thay cac
chi
tieu qua he thong "dat ngap
nUdc" da dat tdi
nhufng
gia tri gan nhU
cue
dai va xap xi dat tieu chuan
157
loai A,
POj-
dat 100%. Con lai cac chi tieu khac deu dat 80%. Dac biet
nhiing
chi
tieu ma ddt 1, ddt 2, khong giam hoac giam it nbU NO3,

NO2,
NH4^
thi nay da giam nhanh nhU NO3 dat 80%,
NO2,
NO3,
NH^
dat
tdi 94,2%, trong do NO3 va
NO2
da dat tdi tieu
cbu£n
nUdc thai loai A,
do la dieu rat to't trong
xii
ly ddt 3 nay.
Dac biet chu y trong ca 3 ddt xii ly la nUdc thai dau vao vdi pH
kiem manh (pH
=
9) nhUng sau qua trinh xii ly pH da dUdc dUa ve mdi
trUdng trung tinh (pH - 7) dat tieu chuan nUdc thai loai A.
Bang 5. Ket qua phan tich cac chi tieu
trxidc
xii ly va sau
x^
ly
Cac
chi
tieu
Mau
Miii

DO
BOD5
COD
NH4+
NO2"
NOg-
P04^-
ss
pH
TXL (mg/1)
den
Hoi thoi
1,3
176,6
500
8.57
0,1
3
0,5
700
9
SXLi
(mg/1)
Khong mau
Khong miii
4,2
8,83
20
0,5
0,01

0,6
0
23
7
HSXLi(%)
tang
95
96
94,2
90
80
100
96,7
Hieu suat xii ly cua 3 ddt dUdc trinh bay d Hinh 2. Ta thay
PO^-
giam triet de (100%) la do vi sinh vat
sii
dung photpho trong qua trinh
tong hdp te'bao va van chuyen nang
lUdng,
chung con hap thu va tich
luy
photpho de sii dung khi can thiet, ngoai ra photpho con dUdc hap
thu bdi
Idp
da sdi, dong thdi trong thanh
ph^n
cua da sdi (da dam)
chUa
nhieu

Ca^"^,
Al^^
va trong moi trUdng kiem (pH
=
9) nay sU tao
thanh hdp chat ket tua
giiia
photpho va ion kim loai dUdng cung gdp
phan dang ke trong qua trinh loai bd photpho.
158
100-r
BOD^
COD SS
NO.
po|-
NO3
NH;
Hinh 2: Hieu suat xii ly 3
dtft
Tiep theo cac thong so' BOD5, COD, NH4+, deu dat hieu qua tot
nha't d ddt 3, tha'p nha't d ddt 1. Su giam nong do 6 nhiem cua cac thong
so'
tren la dUa tren sU tUdng tac giiia thUc vat thuy sinh (cay say, cay
cdi) va cac vi sinh vat cd trong he tho'ng
xii
ly. He thUc vat thuy sinh
hap thu chat dinh dUdng c6 trong nUdc do vi sinh vat phan giai ra dong
thdi sU dung
CO2
(sinh ra trong qua trinh yem khi), diep

luc
va anh
sang mat trdi de tong hdp vat chat, dong thdi van chuyen
O2
vao trong
nUdc qua bo re, tao dieu kien cung cap cho sinh vat phan buy chat
buEu
cd thanh cac san pham
cin
thiet dap tog nhu
c^u
dinh dUdng cua cay.
NO2,
NO3 cung giam rat manh trong ddt 2 va 3 nha't la trong
ddt 3, dieu do chiing to thdi gian
luu
giii
lau
da tao du dieu kien de qua
trinh nitrat hoa va qua trinh phan nitrat xay ra. Ham
lUdng
can
Id liing
(SS) deu giam manh trong ca 3 ddt va dat hieu qua cao
nha't trong ddt 3, do qua trinh lang dong d ddt 3 xay ra vdi thdi
gian lau nha't.
4.
KfiT
LUAN -
KIJ^N NGHI

Ket
luan
Qua cac ket qua danh gia dUdc
tCi!
thi nghiem, thUc te cd the dUa
ra dUdc mot
so*
ket luan sau:
159
1.
Xii ly nUdc thai bang bien phap dat ngap nUdc nhan tao la sU
ket hdp cua phUdng phap boa, ly va
phUdng
phap sinh hoc. Bai
bao nay da gidi thieu mot he tho'ng de
xii
ly nUdc thai, cac cd che
loai bd chat 6 nhilm trong dat ngap nUdc, va vai trd ciia thUc vat
thuy sinh trong dat ngap nUdc.
2.
Sii dung he tho'ng dat ngap
nudc
nhan tao dem lai hieu qua
xii
ly nUdc thai cao. TU ket qua thi nghiem cho thay tat ca cac thong
so 6
nhilm nhU: DO,
BOD5,
COD, NH4,
NO3,

NO2,
P0|,
SS deu
giam dang ke, pH dUdc dUa
tuf
moi trUdng kiem ve trung tinh.
Hieu qua xii ly ddt 3 cao hdn ddt 1 va ddt 2. Cu the la:
BOD5
giam
95%,
COD giam 96%,
NH4 giam
94,2%, NO3 giam 80%,
NO2
giam
90%,
POl'
giam
100%, SS giam 96,7%. Cac
chi
tieu nay sau
xii
ly
deu da dat tdi moi trUdng xung quanh.
Kien nghi
PhUdng phap su: dung dat
ng^p
nUdc nhan tao xii ly nUdc thai la
mot phUdng phap c6 nhieu Uu diem, dac biet no rat phu hdp vdi dieu
kien Viet Nam hien nay do chi phi xay dUng va van hanh tha'p. Do vay

can dUdc
sii
dung rong rai trong cac cd sd san xua't gay
6
nbiem
Cd the ap dung de nghien
cUu
sau hdn, md rong hdn ve dat ngap
nUdc nhan tao
xii
ly nUdc thai, dac biet la doi vdi cac loai nUdc thai c6
ham
lUdng
chat hiiu cd cao nhu
nUdc
thai nha may che bien ca phe,
nha may gia'y, nha may che bien
thUc
pham, cac cd sd gie't mo.
Viec
sii
dung he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nUdc thai
phu hdp vdi dieu kien Viet Nam vi mot so' ly do sau:
- Viet Nam thuoc vung khi hau nhiet ddi, thuan
Idi
cho sU phat
trien cua cac thUc vat trong trong he thong dat ngap nUdc;
- Tai Viet Nam c6 nhieu dia phUdng hoac cd sd san
xu^'t
c6 quy

dat rong de c6 the xay dUng he thong dat ngap nUdc nhan tao xii
ly nUdc thai;
Gia thanh xay dUng, bao dUdng, duy tri va van hanh he
thd'ng
nay
la re. Vi vay, trong dieu kien kinh te ciia Viet Nam hien nay thi
viec sd dung he tho'ng dat ngap nUdc nhan tao de xii ly nudc thai
la phu hdp
vdi
nhieu do'i tUdng.
160
TAI
LifiU
THAM KHAO
1.
Tran Hieu Nhue,
Xii
ly nUdc thai bang
phuang
phap sinh
hoc. Dai hoc Xay Dung, Ha Noi, 1990.
2.
Le Gia Huy, Cong nghe vi sinh vat
xii
ly nUdc thdi. Trung tam
KHTN & CNQG, Ha Noi, 1997.
3.
Tr4n
Van Nhan, Ngo Thi Nga, Qiao trinh cong nghe xU ly nUdc
thdi. Nha xua't ban

KH&KT,
Ha Noi, 1999.
4.
Pham Binb Quyen- Trinh Thi Thanh, Thong ke va danh
gia
mitc
do suy thodi he sinh thdi ddt ngap nUdc d Ha Noi.
Bao cao khoa hoc de tai dat ngap nUdc. Bo khoa hoc cong
nghe va moi trUdng.
5.
Le Van Khoi, Moi
trUdng
va 6 nhiem. Nha xua't ban giao
due,
1995.
6. Lam Minh Triet, Vai tro cua-thUc vat
nUdc
trong qua trinh
xii
ly nUdc
thdi.
Tuyen tap cac bao cao khoa hoc nUdc - Nudc thai va
moi trUdng. Trung tam nUdc va moi trUdng, trUdng Dai hoc Bach
Khoa thanh pho Ho Chi Minh, 1990.
7.
Brix. H - ,1987 Treatment of wastewater in the rthizosphe-
re of wetland plants - the root - zone
method.
Wat. Sei. tech.
19,

107 - 118.
8. Brix. H - 1993a. Wastewater treatment in contracted wetland:
system design, removal processes and treatment performance. In:
Moshiri,
GA. (ed), Constructed Wetlands for Water quality
Improvement,
pp. 9 - 22. CRC Press, BocaRaton, Florida.
9. Brix. H - 1993b. Macrophyte - mediated oxygen transfer in
wetlands: Transport mechanisms and rates. In:
Moshiri,
GA.
(ed),
Constructed Wetlands for Water Quality
Improvement,
pp. 9-22.
CRC Press , BocaRaton, Florida.
10.
Vym,azal, J. 1995. Algae and Element Cycling in Wetlands,
CRC Press/ Lewis Publisher, BocaRaton,
Folida.
11.
Reed, S.C.1993. Subsurface flow constructed wetlands for
wastewater treatment. A technology assessment. U.S. EPA office of
water, EPA. 832-R-93- 008.
12.
Seidel,
K. 1967. Uber die Selbtreinigung nathrlicher Gewas-
ser. Naturwissenschaften, 63,
286-291.
161