đánh giá khả năng xử lý đạm, lân và cân bằng nước của mô hình đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải sau bể tự hoại khoa mt tntn, trồng cây thủy trúc

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ ĐẠM, LÂN VÀ
CÂN BẰNG NƢỚC CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƢỚC
NHÂN TẠO XỬ LÝ NƢỚC THẢI SAU BỂ TỰ HOẠI
KHOA MT & TNTN, TRỒNG CÂY THỦY TRÚC

Cán bộ hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN THỊ THU VÂN

NGUYỄN QUỐC CHÁNH
MSSV: 1100870
Cần Thơ
2013


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································

·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2013

Cán bộ hƣớng dẫn

Nguyễn Thị Thu Vân

i


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
·····································································································
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2013

Cán bộ phản biện 1

Cán bộ phản biện 2

Lê Hoàng Việt

Phạm Văn Toàn

ii


LỜI CẢM TẠ
Xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Nguyễn Thị Thu Vân đã dành nhiều
thời gian nhiệt tình hƣớng dẫn, động viên tinh thần và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi
trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Xin chân thành cám ơn Thầy Lê Hoàng Việt
đã tận tình chỉ bảo, hỗ trợ về mặt kỹ thuật trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Để đạt đƣợc kết quả hôm nay, ngoài sự cố gắng của bản thân, còn nhờ nhận đƣợc
rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ và động viên từ gia đình, thầy cô và bạn bè.
Xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Cha, Mẹ đã yêu thƣơng, chăm sóc và hỗ trợ con trong suốt thời gian qua.
Quý Thầy, Cô trong Bộ môn Kỹ thuật Môi trƣờng và Khoa Môi trƣờng và Tài
nguyên Thiên nhiên đã giảng dạy, giúp đỡ và cung cấp nhiều kiến thức quý báu
trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ thực hiện đề tài.
Tập thể lớp Kỹ thuật Môi trƣờng K36, đặc biệt là các bạn trong nhóm làm luận văn
tốt nghiệp học kỳ này đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi kiến thức và động viên tôi suốt
thời gian chuẩn bị mô hình cũng nhƣ trong quá trình thực hiện đề tài.
Các anh, chị sinh viên Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên Thiên nhiên, các bạn sinh
viên lớp Kỹ thuật Môi trƣờng K37 đã nhiệt tình giúp đỡ, khích lệ tôi trong suốt thời
gian tiến hành thí nghiệm.
Tất cả những ngƣời bạn đã sát cánh và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.

iii


TÓM TẮT

Đề tài được thực hiện trên mô hình đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương ngang
trước Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên để đánh giá khả năng xử lý đạm, lân
của mô hình đất ngập nước nhân tạo trồng cây Thủy trúc xử lý nước thải sau bể tự hoại
Khoa Môi Trường và Tài nguyên Thiên nhiên. Mô hình được vận hành với hai thời gian
lưu 5 ngày và 6 ngày để so sánh khả năng xử lý. Các thông số theo dõi chất lượng nước
trước và sau xử lý nhằm đánh giá hiệu suất xử lý của mô hình là COD, và Tổng P được so
sánh với QCVN 40:2011/BTNMT, chỉ tiêu pH, SS được đối chiếu với QCVN
14:2008/BTNMT, hàm lượng TKN và NH4+ và được sử dụng để đánh giá khả năng tái sử
dụng nước đầu ra cho mục đích tưới tiêu được so sánh với QCVN 40:2011/BTNMT và
QCVN 14:2008/BTNMT.
Sau 3 tháng thực hiện đề tài, kết quả thu được:
Ở thời gian lưu 5 ngày hiệu suất xử lý của toàn bộ mô hình là: trên 92% đối với SS, COD
là trên 76%, TKN trên 38%, NH4+ trên 39% và Tổng P là trên 88%. Các chỉ tiêu pH và SS
đạt QCVN 14:2008/BTNMT cột A; COD và Tổng P đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A.
TKN và NH4+ không đạt QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT.
Ở thời gian lưu 6 ngày hiệu suất xử lý của toàn bô mô hình là trên 95% đối với SS, COD
trên 78%, TKN trên 39%, NH4+ trên 40% và Tổng P trên 89%. Các chỉ tiêu pH và SS đạt
QCVN 14:2008/BTNMT cột A; COD và Tổng P đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A. Riêng
hai chỉ tiêu TKN và NH4+ vẫn không đạt QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN
14:2008/BTNMT.
Từ ngày 1 đến ngày 70 số thân Thủy trúc ở mô hình A tăng 3,7 lần và mô hình B là 4,2 lần;
tổng chiều dài thân của mô hình A tăng 3,7 lần, mô hình B tăng 3,71 lần; sinh khối tươi
của thân và lá Thủy trúc tăng đối với mô hình A là 3,79 lần và B là 3,81 lần; Sinh khối tươi
của rễ Thủy trúc tăng 3,77 lần đối với mô hình A và mô hình B là 3,8 lần; sinh khối khô
của thân và lá Thủy trúc tăng 3,79 lần đối với mô hình A và 3,82 lần đối với mô hình B;
Sinh khối khô của rễ Thủy trúc tăng 3,78 lần ở mô hình A và 3,82 lần ở mô hình B.
Mặc dù hai chỉ tiêu TKN, NH4+ không đạt QCVN 40:2011/BTNMT và hiệu suất xử lý của
mô hình nhìn chung không cao, nhưng hiệu quả xử lý các chỉ tiêu còn lại rất đáng kể. Mặt
khác, đất ngập nước nhân tạo có ưu điểm là dễ vận hành, tiết kiệm thiết bị, nhân công, chi
phí đầu tư xây dựng thấp hơn các phương pháp khác, ngoài ra, Thủy trúc là nguồn nguyên

liệu dễ tìm trong thiên nhiên nên rất phù hợp để áp dụng ở nước ta.
Từ khóa: Thủy trúc, đất ngập nước, đạm, lân

iv


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả
trình bày trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ
công trình luận văn nào trƣớc đây.
Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Chánh

v


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN .............................................................. i
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ................................................................ ii
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................ iii
TÓM TẮT.................................................................................................................. iv
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... v
MỤC LỤC ................................................................................................................. vi
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................. x
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................ xii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. xiv
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ........................................................................................ 1
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 3
2.1 NƢỚC THẢI SINH HOẠT.................................................................................. 3

2.1.1 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt ...................................................................... 3
2.1.2 Phân loại nƣớc thải sinh hoạt ......................................................................... 4
2.1.3 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt .................................................................... 5
2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI .................................................... 8
2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ....................... 8
2.3.1 Định nghĩa đất ngập nƣớc nhân tạo ............................................................... 8
2.3.2 Phân loại đất ngập nƣớc nhân tạo .................................................................. 8
2.4 CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ Ô NHIỄM TRONG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN
TẠO .......................................................................................................................... 14
2.4.1 Cơ chế loại bỏ chất rắn lơ lững .................................................................... 14
2.4.2 Cơ chế loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học.................. 14
2.4.3 Cơ chế loại bỏ Nitơ ...................................................................................... 18
2.4.4 Cơ chế loại bỏ phốt pho ............................................................................... 18
2.4.5 Cơ chế loại bỏ kim loại nặng ....................................................................... 19
2.4.6 Cơ chế loại bỏ các mầm bệnh ...................................................................... 20
vi


2.5 ƢU ĐIỂM VÀ NHƢỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP
NƢỚC NHÂN TẠO TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ............................................. 20
2.5.1 Ƣu điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo trong xử lý nƣớc thải
............................................................................................................................... 20
2.5.2 Nhƣợc điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo trong xử lý nƣớc
thải ......................................................................................................................... 20
2.5.3 So sánh ƣu điểm và nhƣợc điểm của hai kiểu hình đất ngập nƣớc nhân tạo 21
2.6 ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO CÓ DÒNG CHẢY NGẦM ......................... 22
2.6.1 Các yếu tố đặc trƣng thiết kế của khu đất ngập nƣớc nhân tạo có dòng chảy
ngầm ...................................................................................................................... 22
2.6.2 Các điều kiện vận hành khu đất ngập nƣớc nhân tạo có dòng chảy ngầm .. 23
2.7 CÁC ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO TRONG

XỬ LÝ NƢỚC THẢI ............................................................................................... 25
2.7.1 Các ứng dụng của đất ngập nƣớc nhân tạo trong xử lý nƣớc thải ở nƣớc
ngoài ...................................................................................................................... 25
2.7.2 Các ứng dụng của đất ngập nƣớc nhân tạo trong xử lý nƣớc thải ở nƣớc ta 27
2.8 THỦY SINH THỰC VẬT & ỨNG DỤNG THỦY SINH THỰC VẬT TRONG
XỬ LÝ NƢỚC THẢI ............................................................................................... 28
2.8.1 Sơ lƣợc về thủy sinh thực vật ....................................................................... 28
2.8.2 Phân loại thủy sinh thực vật ......................................................................... 29
2.8.3 Thành phần của thủy sinh thực vật .............................................................. 30
2.8.4 Vai trò của thủy sinh thực vật trong xử lý nƣớc thải ................................... 31
2.9 ƢU ĐIỂM & NHƢỢC ĐIỂM CỦA THỦY SINH THỰC VẬT TRONG XỬ
LÝ NƢỚC THẢI ...................................................................................................... 31
2.9.1 Ƣu điểm của thủy sinh thực vật trong xử lý nƣớc thải ................................ 31
2.9.2 Nhƣợc điểm của thủy sinh thực vật trong xử lý nƣớc thải........................... 32
2.10 THỦY TRÚC (Cyperus spp) ............................................................................ 32
2.10.1 Sơ lƣợc về cây Thủy trúc ........................................................................... 32
2.10.2 Đặc điểm chung của cây Thủy trúc ............................................................ 32

vii


2.10.3 Một số nghiên cứu và ứng dụng của Thủy trúc trong xử lý nƣớc thải và đời
sống ....................................................................................................................... 33
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN
.................................................................................................................................. 36
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ....................................................... 36
3.2 PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN ...................................... 36
3.2.1 Vật liệu thí nghiệm ....................................................................................... 36
3.2.2 Bố trí thí nghiệm .......................................................................................... 37
3.2.3 Phƣơng pháp tiến hành ................................................................................. 39

3.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi và cách thu mẫu …………………………………… 41
3.3.5 Phƣơng pháp và phƣơng tiện phân tích các chỉ tiêu .................................... 41
3.3.6 Các công thức tính toán................................................................................ 43
3.3.7 Phƣơng pháp xử lý số liệu............................................................................ 45
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 46
4.1 MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ................................................... 46
4.2 ĐẶC TÍNH CỦA NƢỚC THẢI SAU BỂ TỰ HOẠI ........................................ 46
4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỊNH HƢỚNG ....................................................... 47
4.3.1 Thí nghiệm 1: Thí nghiệm đƣợc vận hành ở thời gian lƣu 4 ngày .............. 47
4.3.2 Thí nghiệm 2: Thí nghiệm đƣợc vận hành ở thời gian lƣu 5 ngày .............. 48
4.3.3 Thí nghiệm 3: Thí nghiệm đƣợc vận hành ở thời gian lƣu 6 ngày .............. 49
4.4 THÍ NGHIỆM CHÍNH THỨC ........................................................................... 50
4.4.1 Thí nghiệm 4: thí nghiệm đƣợc vận hành ở thời gian lƣu 5 ngày................ 50
4.4.2 Thí nghiệm 5: thí nghiệm đƣợc vận hành ở thời gian lƣu 6 ngày................ 56
4.4.3 Nhận xét chung từ các kết quả đạt đƣợc ở hai thí nghiệm chính thức ......... 63
4.4.4 Sự phát triển của Thủy trúc .......................................................................... 64
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 67
5.1 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 67
5.2 KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 67
viii


TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 68
PHỤ LỤC A ............................................................................................................. 70
PHỤ LỤC B.............................................................................................................. 73
PHỤ LỤC C.............................................................................................................. 89

ix

DANH SÁCH BẢNG
Bảng

Trang

2.1

Tiêu chuẩn cấp nƣớc ở khu vực đô thị và nông thôn ở nƣớc ta

3

2.2

Tiêu chuẩn nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ đô thị

3

2.3

Lƣợng chất bẩn của một ngƣời trong một ngày xả vào hệ thống thoát
nƣớc

5

2.4

Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt

6

2.5

Khối lƣợng chất bẩn có trong nƣớc thải sinh hoạt

6

2.6

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt chƣa đƣợc xử
lý

7

2.7

Hiệu quả xử lý của hệ thống có dòng chảy ngầm theo phƣơng ngang

13

2.8

Các điều kiện tối ƣu cho quá trình nitrat hóa

17

2.9

So sánh ƣu và nhƣợc điểm của hai kiểu hình đất ngập nƣớc nhân tạo

21

2.10

Đặc điểm của một số loại nguyên liệu dùng trong xây dựng các
(SFS)

23

2.11

Các thông số tiêu biểu để thiết kế đất ngập nƣớc chảy ngầm (SFS)

23

2.12

Một số loại thủy sinh thực vật phổ biến

30

2.13

Vai trò của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý

31

3.1

Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu

42

4.1

Các thông của mô hình đất ngập nƣớc

46

4.2

Đặc tính của nƣớc thải sau bể tự hoại

46

4.3

Giá trị COD của thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 4 ngày

47

4.4

Hiệu suất xử lý COD của thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 4
ngày

48

4.5

Giá trị COD ở thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 5 ngày

48

4.6

Hiệu suất xử lý COD của thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 5
ngày

48

x


4.7

Giá trị COD ở thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 6 ngày

49

4.8

Hiệu suất xử lý COD của thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 6
ngày

49

4.9

Cân bằng nƣớc của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

50

4.10

Đặc tính nƣớc thải của thí nghiệm chính thức ở nghiệm thức A với
thời gian lƣu 5 ngày

51

Đặc tính nƣớc thải của thí nghiệm chính thức ở nghiệm thức B với
thời gian lƣu 5 ngày

51

4.12

Cân bằng nƣớc của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

57

4.13

Đặc tính nƣớc thải của thí nghiệm chính thức ở nghiệm thức A với
thời gian lƣu 6 ngày

58

4.11

4.14

Đặc tính nƣớc thải của thí nghiệm chính thức ở nghiệm thức B với
thời gian lƣu 6 ngày
58

xi


DANH SÁCH HÌNH
Hình

Trang

2.1

Sơ đồ xử lý sơ bộ nƣớc thải sinh hoạt trƣớc khi thải ra nguồn
tiếp nhận

4

2.2

Phân loại các kiểu đất ngập nƣớc nhân tạo

9

2.3

Đất ngập nƣớc nhân tạo dòng chảy mặt

10

2.4

Hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm theo phƣơng thẳng
đứng

11

2.5

Hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm theo phƣơng
ngang

13

2.6

Cơ chế loại bỏ Nitơ trong hệ thống đất ngập nƣớc

18

2.7

Hệ thống xử lý nƣớc thải “hình bƣờm” trồng cây thủy sinh xử lý
nƣớc thải đồng thời tạo cảnh quan

26

2.8

Một số ứng dụng của Thủy trúc trong đời sống

35

3.1

Vị trí lấy mẫu nƣớc thải làm thí nghiêm

36

3.2

Cây Thủy trúc

37

3.3

Mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo và đƣờng đi của nƣớc thải
trong mô hình

37

3.4

Sơ đồ thí nghiệm

38

3.5

Mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo trƣớc khi tiến hành đề tài

39

3.6

Mô hình đất ngập nƣớc khi lấy hết vật liệu lọc

39

3.7

Đá 1 cm x 2 cm sử dụng làm vật liệu lọc trong thí nghiệm

40

3.8

Sơ đồ cân bằng nƣớc trong hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo

44

4.1

Giá trị pH của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

52

4.2

Giá trị DO của thí nghiệm chính thức ở thời giab lƣu 5 ngày

52

4.3

Giá trị SS của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

53
xii


4.4

Giá trị COD của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

53

4.5

Giá trị NH4+ của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

54

4.6

Giá trị TKN của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

55

4.7

Giá trị Tổng P của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 5 ngày

56

4.8

Giá trị pH của thí nghiệm định hƣớng ở thời gian lƣu 6 ngày

59

4.9

Giá trị DO của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

59

4.10

Giá trị SS của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

60

4.11

Giá trị COD của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

61

4.12

Giá trị NH4+ của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

61

4.13

Giá trị TKN của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

62

4.14

Giá trị TKN của thí nghiệm chính thức ở thời gian lƣu 6 ngày

62

4.15

Sự phát triển số thân và số chồi của Thủy trúc theo thời gian

64

4.16

Sự phát triển chiều dài của Thủy trúc theo thời gian

64

4.17

Sự phát triển sinh khối tƣơi của Thủy trúc theo thời gian

65

4.18

Sự phát triển sinh khối khô của thân và lá Thủy trúc theo thời
gian

65

4.19

Sự phát triển sinh khối khô của rễ Thủy trúc theo thời gian

66

xiii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

TiếngViệt

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

CSFW

Constructed Subsurface Flow Wetland

Đất ngập nƣớc kiến tạo
chảy ngầm

CFFW

Constructed Free surfate Flow Wetland Hệ thống đất ngập nƣớc
nhân tạo chảy mặt tự do

DO

Dissolved Oxygen

Oxy hòa tan

QCVN

-

Quy chuẩn Việt Nam

SS

Suspended Solid

Chất rắn lơ lững

SFS

Subsurface Flow System

Đất ngập nƣớc nhân tạo
có dòng chảy dọc

TKN

Total Kjeldahl Nitrogen

Tổng Nitơ Kjeldahl

Tổng P

-

Phốt pho tổng số

xiv


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
Sự gia tăng dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa ngày càng nhanh đã
tạo ra một sức ép lớn đến môi trƣờng sống ở nƣớc taHầu hết các sông, hồ ở các
thành phố lớn, nơi có dân cƣ đông đúc và nhiều khu công nghiệp điều bị ô nhiễm
nặng. Nguyên nhân chính là do lƣợng nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp chƣa
đƣợc xử lý tốt mà đổ thẳng vào các ao, hồ, sông, rạch,… Ngoài ra, nhiều nhà máy
và cơ sở sản xuất nhƣ các lò mổ và ngay cả bệnh viện cũng không đƣợc trang bị hệ
thống xử lý nƣớc thải đạt chuẩn.
Hậu quả của tình trạng ô nhiễm nƣớc là tỉ lệ ngƣời chết do các bệnh nhƣ: đau mắt
đỏ, tiêu chảy, ung thƣ,… ngày càng tăng lên. Ngoài ra, tình trạng ô nhiễm nƣớc
cũng ảnh hƣởng lớn đến đời sống của sinh vật và môi trƣờng sinh thái.
Hiện nay, có rất nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải khác nhau, tùy thuộc vào từng
ngành nghề, loại hình nƣớc thải, nguồn vốn, điều kiện sở tại,… Trƣớc hết là nhóm
biện pháp sử dụng khoa học kỹ thuật cao, ƣu điểm của nhóm này là hiệu quả xử lý
cao, chỉ cần thời gian ngắn và diện tích nhỏ. Nhƣng ngƣợc lại để ứng dụng đƣợc
biện pháp này thì chi phí đầu tƣ cho xây dựng, vận hành, bảo trì,… là rất cao mà
không thể nơi nào cũng áp dụng đƣợc. Nhóm còn lại hầu hết là thuộc về biện pháp
xử lý sinh học nhƣ xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp đất ngập nƣớc nhân tạo, bằng
ao hồ sinh học, bằng thủy sinh thực vật,… Mặt hạn chế của nhóm này chủ yếu là
cần diện tích lớn nhƣng chúng có nhiều ƣu điểm nhƣ sự tận dụng kết hợp của cả ba
quá trình sinh, lý, hóa xảy ra trong tự nhiên; dễ vận hành và không cần nhiều chi phí
đầu tƣ cho xây dựng vận hành bảo trì,…
Với những ƣu điểm đó thì biện pháp xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học là
rất phù hợp với điều kiện tự nhiên và điều kiện kinh tế - xã hội ở nƣớc ta. Bởi lẽ
nƣớc ta hiện tại là một nƣớc đang trên đà phát triển còn gặp nhiều khó khăn về kinh

tế cũng nhƣ nguồn nhân lực có trình độ. Do cơ cấu nền kinh tế đang chuyển dần từ
nền kinh tế với nông nghiệp là chủ yếu sang công nghiệp và dịch vụ. Với sự chuyển
dịch đó thì nhiều cơ sở sản xuất mọc lên chủ yếu là với quy mô vừa và nhỏ, đa số
các doanh nghiệp hay cơ sở sản xuất này điều gặp khó khăn về nguồn vốn cho nên
phƣơng pháp xử lý bằng sinh học nói chung cũng nhƣ xử lý bằng mô hình đất ngập
nƣớc nói riêng rất phù hợp với điều kiện kinh tế của họ.
Hiện nay, nƣớc ta đã có nhiều nghiên cứu dùng thủy sinh thực vật để xử lý nƣớc
thải nhƣ: dùng Lục Bình, Cỏ Vetiver, Bèo Tai Tƣợng, Bèo Cám, Rau Dừa Nƣớc,
Rau Muống, Sậy, Môn Cảnh, Vạn Niên Thanh, Ngãi Hoa,… Các loài thủy sinh thực
vật này có nhiều ƣu điểm nổi bậc trong vấn đề xử lý nƣớc thải nhƣ sinh khối tăng
nhanh, hiệu quả xử lý chất thải hữu cơ trong nƣớc khá cao. Tuy nhiên, ngoài những
ƣu điểm nổi bật thì chúng cũng có một vài khuyết điểm nhƣ: khi tăng trƣởng cực

1


đại sẽ gây tái ô nhiễm thứ cấp; Dễ bị sâu bệnh tấn công, hiệu quả xử lý không cao
và hầu hết là cần phải thu hoạch thƣờng xuyên.
Trong khi đó Thủy Trúc là loại cây thân và lá cỏ sống lâu năm, có nhiều ƣu điểm
vƣợt trội nhƣ: sinh trƣởng và phát triển mạnh, có thể sống trong môi trƣờng khô
hạn, ngập úng hay ô nhiễm hữu cơ cao, phân bố rộng khắp và ƣu điểm đƣợc cho là
nổi trội nhất ở Thủy Trúc so với những thủy sinh thực vật khác là Thủy Trúc có
hình dáng khá đẹp mắt rất phù hợp để nghiên cứu sử dụng cho những mô hình đất
ngập nƣớc nhân tạo bỡi lẽ một công trình xử lý nƣớc thải tốt toàn diện không chỉ
thiên về xử lý tốt, ít tốn kém mà còn phải mang lại vẽ mỹ quan cho khu vực xử lý,
vì thế đề tài “Đánh giá khả năng hấp thu đạm, lân & cân bằng nước của mô hình
đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải sau bể tự hoại Khoa Môi trường và Tài
nguyên Thiên nhiên trồng cây Thủy trúc” đƣợc tiến hành.
Mục tiêu của đề tài: đánh giá khả năng hấp thu đạm, lân trong nƣớc thải sau bể tự
hoại Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên Thiên nhiên của mô hình đất ngập nƣớc nhân

tạo trồng cây Thủy trúc, đồng thời theo dõi cân bằng nƣớc của mô hình.

2


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 NƢỚC THẢI SINH HOẠT
2.1.1 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt
Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc thải có nguồn gốc phát sinh từ các hộ dân cƣ, các khu
thƣơng mại hay các cơ quan hành chính, bao gồm nƣớc tắm giặt, nấu nƣớng,… Loại
nƣớc thải này có lƣu lƣợng biến thiên theo giờ trong ngày, theo thời tiết, theo các
thiết bị sử dụng nƣớc và khả năng cấp nƣớc sinh hoạt của cộng đồng đó (Lê Hoàng
Việt, 2003).
Trong nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, ngoài ra
còn có cả thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm (Lâm
Minh Triết et. al., 2006).
Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt của khu dân cƣ đƣợc xác định trên cơ sở nƣớc cấp.
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn cấp nƣớc ở khu vực đô thị và nông thôn ở nƣớc ta
Khu vực

Tiêu chuẩn cấp nƣớc (lít/ngƣời/ngày)

Đô thị

120 – 180

Nông thôn

50 – 120

(Trịnh Xuân Lai, 2009).
Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nƣớc thải sinh hoạt của các khu dân cƣ đô thị
Đối tƣợng

Nƣớc thải sinh hoạt (lít/ngƣời/ngày)

Các nƣớc phát triển

100 – 250

Các nƣớc đang phát triển

150 – 500

(Trịnh Xuân Lai, 2009).
Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc
vào loại công trình, chức năng, số ngƣời tham gia, phục vụ trong đó. Nƣớc thải sinh
hoạt thƣờng chiếm từ 65 đến 80% số lƣợng nƣớc cấp đi qua đồng hồ các hộ dân, cơ
quan, bệnh viện, trƣờng học,…; 65% áp dụng cho nơi nóng, khô, nƣớc cấp dùng
cho cả việc tƣới cây cỏ (Trịnh Xuân Lai, 2009).
Nƣớc thải sinh hoạt có thể đƣợc xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại hoặc bãi lọc ngầm
trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận:

3


Nƣớc thải
chƣa xử lý
Nƣớc thải
chƣa xử lý

Nƣớc thải
Bể tự hoại

Bể tự hoại

xử lý sơ bộ

Cống rãnh

Bãi lọc ngầm

Hệ thống xử lý
nƣớc thải

Nƣớc thải đã xử lý

Sông
rạch

Sông
rạch

Hình 2.1 Sơ đồ xử lý sơ bộ nƣớc thải sinh hoạt trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận
(Lê Hoàng Việt, 2003).
2.1.2 Phân loại nƣớc thải sinh hoạt
a. Phân loại theo nguồn gốc hình thành
Nƣớc thải sinh hoạt sinh ra từ các hộ gia đình có thể phân ra thành hai loại:
Nƣớc thải không chứa phân, nƣớc tiểu và các loại chế phẩm từ các thiết bị vệ sinh
nhƣ bồn tắm, chậu giặc, chậu rửa mặt. Loại nƣớc thải này chủ yếu chứa các chất rắn

lơ lửng, chất tẩy thƣờng gọi là “nƣớc xám”. Nồng độ chất hữu cơ trong loại nƣớc
thải này thấp và thƣờng khó phân hủy sinh học. Loại nƣớc thải này chứa nhiều tạp
chất vô cơ.
Nƣớc thải chứa phân, nƣớc tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn gọi là “nƣớc đen”.
trong nƣớc thải tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối. Nồng độ
các chất hữu cơ và dinh dƣỡng nhƣ nitơ, phốt pho trong nƣớc cao. Loại nƣớc thải
này gây nguy hại đến sức khỏe và dễ làm nhiễm bẩn nguồn nƣớc mặt. Tuy nhiên
chúng thích hợp làm phân bón hoặc tạo khí sinh học (Trần Đức Hạ, 2002).
b. Phân loại theo đối tượng thoát nước
Dựa theo đối tƣợng thoát nƣớc, ngƣời ta phân chia nƣớc thải sinh hoạt thành hai
nhóm:
Nƣớc thải sinh ra từ các hộ gia đình, khu dân cƣ.
Nƣớc thải sinh ra từ các công trình, dịch vụ, công cộng nhƣ: bệnh viện, khách sạn,
trƣờng học, nhà ăn,…
Mỗi nhóm nƣớc thải trên có lƣu lƣợng, chế độ xả nƣớc và thành phần tính chất đặc
trƣng (Trần Đức Hạ, 2002).

4


c. Phân loại theo đặc điểm hệ thống thoát nước
Theo đặc điểm của hệ thống thoát nƣớc sẽ hình thành nên hai loại nƣớc thải:
Nƣớc thải hệ thống thoát nƣớc riêng: nƣớc thải từ các thiết bị vệ sinh đƣợc thu gom
và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến cống riêng.
Nƣớc thải hệ thống thoát nƣớc chung: các loại nƣớc thải sinh hoạt (nƣớc xám và
nƣớc đen) cùng với nƣớc mƣa đƣợc thu gom và vận chuyển theo đƣờng cống chung
về trạm xử lý. Trong một số trƣờng hợp, nƣớc đen đƣợc xử lý sơ bộ tại chỗ qua các
công trình nhƣ bể tách dầu, mỡ, bể tự hoại, sau đó cùng nƣớc xám xả vào tuyến
thoát nƣớc chung.
Việc phân loại nƣớc thải theo hệ thống thoát nƣớc phu thuộc vào đối tƣợng thoát

nƣớc, đặc điểm hệ thống thoát nƣớc và các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã
hội (Trần Đức Hạ, 2002).
2.1.3 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt
Các chỉ tiêu cơ bản đặc trƣng cho thành phần các chất bẩn trong nƣớc thải sinh hoạt
là hàm lƣợng cặn lơ lững (SS), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nồng độ nitơ amoni,
số coliform,… lƣợng chất bẩn tính theo chỉ tiêu lơ lửng, BOD5,… do một ngƣời
trong một ngày xả vào hệ thống thoát nƣớc sinh hoạt của một số nƣớc đƣợc nêu
trong TCVN 7957 – 2008.
Bảng 2.3 Lƣợng chất bẩn của một ngƣời trong một ngày xả vào hệ thống thoát nƣớc
Chỉ tiêu
Chất lơ lững (SS)
BOD5 của nƣớc thải chƣa lắng
BOD5 của nƣớc thải đã lắng
Nitơ ammonia (N-NH4)

Giá trị, g/ngƣời.ngày
60 – 65
65
30 – 35
8

Phốt phát (P2O5)

3,3

Clorua (Cl-)

10

Chất hoạt động bề mặt

2 – 2,5
(TCVN 7957:2008).

5


Bảng 2.4 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt (mg/L)
Nồng độ
Chỉ tiêu
Cao

Trung bình

Thấp

BOD5

400

220

110

COD

1.000

500

250

Đạm hữu cơ

35

15

8

Đạm amoni

50

25

12

Đạm tổng số

85

40

20

Lân tổng số

15

8

4

Tổng số chất rắn

1.200

720

350

Chất rắn lơ lững

350

220

100

(Lê Hoàng Việt, 2000).
Theo Trần Đức Hạ (2002) các chất bẩn trong nƣớc thải sinh hoạt có nguồn gốc từ
hoat động của con ngƣời. Các thành phần ô nhiễm cần quan tâm trong nƣớc thải
sinh hoạt là:
Các chất rắn (chủ yếu là chất rắn lơ lửng).
Các chất hữu cơ (chủ yếu là các chất phân hủy sinh học).
Các chất dinh dƣỡng (các hợp chất của nitơ và phốt pho).
Các vi sinh vật gây bệnh.
Bảng 2.5 Khối lƣợng chất bẩn có trong nƣớc thải sinh hoạt (g/ngƣời.ngày)
Thành phần

Cặn lắng

Chất rắn không lắng

Chất hòa tan

Tổng cộng

Hữu cơ

30

10

50

90

Vô cơ

10

5

75

90

Tổng cộng

40

15

125

180

(Trần Đức Hạ, 2002).

6


Bảng 2.6 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt chƣa đƣợc xử lý
Nồng độ
Các chỉ tiêu
Nhẹ

Trung bình

Nặng

Chất rắn tổng cộng, mg/L

350

720

1200

Tổng chất rắn hòa tan, mg/L

250

500

850

Cố định (fixed), mg/L

145

300

525

Bay hơi, mg/L

105

200

325

Chất rắn lơ lửng, mg/L

100

220

350

Cố định, mg/L

20

55

75

Bay hơi, mg/L

80

165

275

Chất rắn lắng đƣợc, mg/L

5

10

20

NOS5 (BOD5), mg/L

110

220

400

Tổng cacbon hữu cơ, mg/L

80

160

210

NOH (COD), mg/L

250

500

1000

Tổng nitơ (theo N), mg/L

20

40

85

Hữu cơ

8

15

35

Amonia tự do

12

25

50

Nitrit

0

0

0

Nitrat

0

0

0

Tổng phốt pho (theo P), mg/L

4

8

15

Hữu cơ

1

3

5

Vô cơ

3

5

10

Clorua, mg/L

30

50

100

Sunfat, mg/L

20

30

50

Độ kiềm (theo CaCO3), mg/L

50

100

200

Dầu mỡ, mg/L

50

100

150

106 ÷ 107

107 ÷ 108

108 ÷ 109

<100

100 ÷ 400

>400

Coliform No/100, mg/L
Chất hữu cơ bay hơi, µg/L

(Lâm Minh Triết et. al., 2006).
Nhƣ vậy nƣớc thải sinh hoạt của đô thị, các khu dân cƣ và cơ sở dịch vụ, công trình
công cộng có khối lƣợng lớn, hàm lƣợng chất bẩn cao, nhiều vi khuẩn gây bệnh là
một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trƣờng nƣớc.
7


2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI
Dựa vào bản chất của phƣơng pháp xử lý nƣớc thải, ngƣời ta có thể chia chúng
thành phƣơng pháp lý học, hóa học và sinh học. Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh
thƣờng hợp đủ ba thành phần kể trên. Tuy nhiên, tùy theo tính chất của nƣớc thải,
mức độ tài chính và yêu cầu xử lý mà ngƣời ta chọn phƣơng pháp xử lý thích hợp
(Lê Hoàng Việt, 2000).
Trong đó, phƣơng pháp sinh học là phƣơng pháp xử lý thứ cấp đƣợc tiến hành sau
giai đoạn xử lý lý học, phƣơng pháp này chủ yếu dựa vào hoạt động phân hủy các
chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí hay yếm khí. Các quá trình sinh
học có thể diễn ra trong các khu vực tự nhiên hoặc các bể đƣợc thiết kế và xây dựng
để phục vụ cho việc xử lý nƣớc thải (Mitsch and Gosselink, 2000; Trần Đức Hạ,

2002).
2.3 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO
2.3.1 Định nghĩa đất ngập nƣớc nhân tạo
Đất ngập nƣớc nhân tạo là một hệ thống đƣợc thiết kế và xây dựng dựa trên mô
phỏng các quá trình tự nhiên liên quan đến thảm thực vật ngập nƣớc, đất và sinh vật
trong cùng một hệ thống để hỗ trợ cho việc xử lý nƣớc thải. Chúng đƣợc thiết kế để
tận dụng lợi thế của nhiều quá trình xảy ra trong vùng đất ngập nƣớc tự nhiên với
một môi trƣờng có kiểm soát (Vymazal, 2008).
Đất ngập nƣớc nhân tạo đƣợc định nghĩa là một hệ thống công trình xử lý nƣớc thải
đƣợc thiết kế và tạo dựng mô phỏng có điều chỉnh theo tính chất của đất ngập nƣớc
tự nhiên với cây trồng chọn lọc (Lê Anh Tuấn et. al., 2009). Đất ngập nƣớc nhân
tạo đƣợc xây dựng cho mục đích chính là xử lý nƣớc thải.
2.3.2 Phân loại đất ngập nƣớc nhân tạo
Các mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo ứng dụng trong xử lý nƣớc thải đƣợc thiết kế
theo hệ thống dòng chảy của nƣớc đƣợc phân loại nhƣ sau:

8


ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO

Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt với cây
thân lớn mọc vƣợt trên nƣớc
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt với cây
thân lớn nổi tự do trên mặt nƣớc
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt với
cây thân lớn, lá nổi, rễ đáy

Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm

Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm
theo phƣơng ngang
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm
theo phƣơng đứng

Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt với
cây thân lớn mọc tự do kiểu kết thảm
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt với
cây thân lớn mọc chìm trong nƣớc

Đất ngập nƣớc nhân tạo xử lý kiểu lai

Kết hợp giữa đất ngập nƣớc nhân tạo
chảy mặt và chảy ngầm

Kết hợp đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm
theo phƣơng ngang và đứng

Hình 2.2 Phân loại các kiểu đất ngập nƣớc nhân tạo
(Lê Anh Tuấn et. al., 2009).
Có hai kiểu hệ thống xử lý nƣớc thải bằng đất ngập nƣớc nhân tạo cơ bản là: hệ
thống đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt tự do (Constructed Free surface Flow
Wetlands – CFFW) và hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm (Constructed
Subsurface Flow Wetlands – CSFW). Hai kiểu phân biệt cơ bản này lại đƣợc phân
chia theo nhiều kiểu khác nhau theo chức năng xử lý của loại thực vật đƣợc trồng và
đặc điểm dòng chảy.
Trong một số trƣờng hơp, một số hệ thống xử lý kiểu lai (hybdrid treatment
system), bằng cách kế hợp pha cả hai hệ thống đất ngập nƣớc cơ bản trên (Lê Anh
Tuấn et. al., 2009).

9


a. Đất ngập nước nhân tạo chảy mặt
Những hệ thống này thƣờng là lƣu vực chứa nƣớc hoặc các kênh dẫn nƣớc, với lớp
lót bênh dƣới để ngăn sự rò rỉ nƣớc, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho
thực vật nổi.
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt thƣờng thích hợp với các loại cây phát triển với
độ ngập nƣớc dƣới 0,4 m (Kadlec et. al., 2000). Chiều sâu lớp đất nền trong đất
ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt thƣờng vào khoảng 0,6 – 1 m, đáy nền đƣợc thiết kế
có độ dốc để tối thiểu hóa dòng chảy tràn trên bề mặt. Ngƣời ta phân biệt các dạng
đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt chủ yếu qua loại thực vật thủy sinh trồng trên đó
(Lê Anh Tuấn et. al., 2009).

Hình 2.3 Đất ngập nƣớc nhân tạo dòng chảy mặt (Gauss Martin, 2008)
b. Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm đƣợc thiết kế nhƣ một thủy vực hoặc một kênh
dẫn với đáy không thấm hoặc lót đất sét với độ thấm nhỏ để ngăn cản hiện tƣợng
thấm ngang và có một chiều sâu các lớp dẫn thấm thích hợp để cây trồng thủy sinh
phát triển đƣợc (Lê Anh Tuấn et. al., 2009).
Có hai kiểu đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm phân loại theo tính chất dòng chảy:

10