THIẾT kế đất NGẬP nƣớc tạo CẢNH QUAN và xử lý nước thải sinh hoạt

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

----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

THIẾT KẾ ĐẤT NGẬP NƢỚC TẠO CẢNH QUAN VÀ
XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

Cán bộ hƣớng dẫn:
LÊ HOÀNG VIỆT

Sinh viên thực hiện:
CAO THỊ KIM NGỌC B1205079
LÊ THỊ CHÚC LY B1205069

2015


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ làm luận văn tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng
của bản thân, chúng tôi còn nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ phía gia
đình, thầy cô và bạn bè. Nhân đây, chúng tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc đến:
Cha, mẹ và những ngƣời thân trong gia đình đã yêu thƣơng, chăm sóc cũng nhƣ an

ủi, ủng hộ và động viên chúng con trong suốt quá trình học tập tại trƣờng Đại học
Cần Thơ.
Thầy Lê Hoàng Việt đã dành nhiều thời gian nhiệt tình hƣớng dẫn, truyền đạt
những kinh nghiệm quý báo, động viên tinh thần và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Thầy đã quan tâm, tận tình chỉ bảo, cung
cấp tài liệu, hỗ trợ về mặt kỹ thuật trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Quý Thầy, Cô trong khoa Môi Trƣờng và Tài Nguyên Thiên Nhiên, đặc biệt là quý
Thầy, Cô trong bộ môn Kỹ Thuật Môi Trƣờng đã động viên tinh thần chúng tôi
trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Các bạn lớp Kỹ thuật Môi trƣờng khóa 38, đặc biệt nhóm làm luận văn tốt nghiệp
học kỳ này đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi kiến thức và động viên chúng tôi suốt thời
gian xây dựng mô hình cũng nhƣ trong quá trình thực hiện đề tài.
Một lần nữa, chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, tháng 11 năm 2015

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

i


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt
TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Nƣớc thải sinh hoạt chứa chủ yếu các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các dƣỡng
chất và các mầm bệnh. Loại nƣớc thải này có thể xử lý bằng hệ thống đất ngập nƣớc
nhân tạo để vừa giảm thiểu các tác động của nó đến môi trƣờng, vừa tái sử dụng các
dƣỡng chất phục vụ cho việc tƣới tiêu và tạo cảnh quan cho khu vực xử lý, chính vì

vậy đề tài “Thiết kế đất ngập nƣớc tạo cảnh quan và xử lý nƣớc thải sinh hoạt.”
đƣợc thực hiện nhằm đánh giá những thông số thiết kế nhƣ thời gian lƣu, loại cây
trồng, tải nạp chất hữu cơ thích hợp để thiết kế đất ngập nƣớc nhân tạo xử lý nƣớc
thải sinh hoạt và tạo cảnh quan để có thể ứng dụng ở các khu du lịch sinh thái và
các vùng nông thôn xa xôi. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở thời gian lƣu nƣớc là 5
ngày ứng với tải nạp nƣớc là 437,5 m3/ha.d, tải nạp chất hữu cơ là 30,33 kg/ha.d,
nƣớc thải sau khi xử lý bằng mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo cho nƣớc thải đầu ra
đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại A ở các chỉ tiêu SS, BOD5, N-NO3-, P-PO43-; đạt
QCVN 40:2011/BTNMT loại A ở chỉ tiêu COD, TKN, riêng chỉ tiêu N-NH4+, tổng
Coliforms chỉ đạt loại B so với QCVN 14:2008/BTNMT. Hàm lƣợng N-NH4+ trong
nƣớc thải đầu ra cao và không đạt loại A so với QCVN 14:2008/BTNMT chứng tỏ
hàm lƣợng N-NH4+ trong mô hình đất ngập nƣớc cao hơn so với nhu cầu của cây,
với hàm lƣợng N-NH4+ cao, nƣớc thải sau xử lý có thể đƣợc tận dụng để tƣới cho
cây trồng cạn hay dùng để nuôi tảo. Ở thời gian lƣu nƣớc là 4 ngày ứng với tải nạp
nƣớc là 562 m3/ha.d, tải nạp chất hữu cơ là 44,44 kg/ha.d, cũng cho các kết quả
tƣơng tự, chỉ trừ chỉ tiêu N-NH4+ đã vƣợt ngƣỡng cho phép của QCVN
14:2008/BTNMT cột B. Nhƣ vậy đất ngập nƣớc nhân tạo trồng Bồn Bồn và Ngải
hoa vận hành ở thời gian lƣu 5 ngày có thể dùng để xử lý nƣớc thải sinh hoạt có
mức ô nhiễm nhẹ, đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại B.

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

ii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan đƣợc hoàn toàn dựa trên các kết quả nghiên cứu của chúng
tôi và các kết quả nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào
khác.

Sinh viên 1

Cao Thị Kim Ngọc

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

Sinh viên 2

Lê Thị Chúc Ly

iii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI .................................................................................................... ii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH SÁCH BẢNG............................................................................................... vii
DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................... viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... ix
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU.............................................................................................. 1
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................... 2
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT .................................................. 2
2.1.1 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt ............................................................... 2
2.1.2 Đặc tính của nƣớc thải sinh hoạt ............................................................ 2
2.1.3 Phân loại nƣớc thải sinh hoạt.................................................................. 3
2.1.4 Tình hình xử lý nƣớc thải sinh hoạt ....................................................... 3
2.2 ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ........................................................................ 6
2.2.1 Giới thiệu các loại đất ngập nƣớc nhân tạo ............................................ 6
2.2.2 Cơ chế xử lý nƣớc thải của đất ngập nƣớc nhân tạo ............................ 12
2.2.3 Các thông số thiết kế đất ngập nƣớc nhân tạo ...................................... 15
2.3 ƢU ĐIỂM VÀ NHƢỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP
NƢỚC NHÂN TẠO XỬ LÝ NƢỚC THẢI ............................................................ 17
2.3.1 Ƣu điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo xử lý nƣớc thải
.................................................................................................................................. 17
2.3.2 Nhƣợc điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo xử lý nƣớc
thải ............................................................................................................................ 17
2.4 CÁC LOẠI THỰC VẬT THỦY SINH CỦA ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO18
2.4.1 Sơ lƣợc về thủy sinh thực vật .............................................................. 18
2.4.2 Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nƣớc thải ............................ 18
2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT NGẬP NƢỚC XỬ LÝ NƢỚC THẢI TẠO
CẢNH QUAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ............................................. 21
2.5.1 Một số nghiên cứu về đất ngập nƣớc xử lý nƣớc thải tạo cảnh quan trên
thế giới ...................................................................................................................... 21
2.5.2 Một số nghiên cứu về đất ngập nƣớc xử lý nƣớc thải tạo cảnh quan ở
Việt Nam................................................................................................................... 23
SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

iv


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

2.6 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI THỰC VẬT SỬ DỤNG TRONG
NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 24
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN
.................................................................................................................................. 28
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ....................................................... 28
3.1.1 Địa điểm thực hiện ............................................................................... 28
3.1.2 Thời gian thực hiện đề tài .................................................................... 28
3.2 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................................ 28
3.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .............................................................................. 30
3.3.1 Các bƣớc tiến hành thí nghiệm ............................................................. 30
3.3.2 Phƣơng pháp và phƣơng tiện phân tích các chỉ tiêu ............................. 32
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 33
4.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ................................ 33
4.2 THÍ NGHIỆM ĐỊNH HƢỚNG .......................................................................... 36
4.3 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC THẢI SINH HOẠT SỬ DỤNG
TRONG THÌ NGHIỆM CHÍNH THỨC .................................................................. 37
4.4 THÍ NGHIỆM 1: THÍ NGHIỆM ĐƢỢC VẬN HÀNH Ở THỜI GIAN LƢU
NƢỚC 5 NGÀY ....................................................................................................... 39
4.4.1 pH và DO .............................................................................................. 43
4.4.2 Chất rắn lơ lửng (SS) ............................................................................ 43
4.4.3 COD và BOD5 ...................................................................................... 44
4.4.4 Ni-tơ ...................................................................................................... 44
4.4.5 Phốt-phát (P-PO43-) ............................................................................... 45

4.4.6 Tổng Coliforms..................................................................................... 45
4.5 THÍ NGHIỆM 2: THÍ NGHIỆM ĐƢỢC VẬN HÀNH Ở THỜI GIAN LƢU
NƢỚC 4 NGÀY ....................................................................................................... 46
4.5.1 pH và DO .............................................................................................. 49
4.5.2 Chất rắn lơ lửng (SS) ............................................................................ 50
4.5.3 COD và BOD5 ...................................................................................... 50
4.5.4 Ni-tơ ...................................................................................................... 50
4.5.6 Phốt-phát (P-PO43-) ............................................................................... 51
4.5.5 Tổng Coliforms..................................................................................... 51
SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

v


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

4.6 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY NGẢI HOA VÀ CÂY BỒN BỒN .................... 52
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 54
5.1 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 54
5.2 KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 55
PHỤ LỤC A ............................................................................................................. 59
PHỤ LỤC B.............................................................................................................. 66

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

vi


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Đặc điểm các thành phần nƣớc thải sinh hoạt .......................................... 1
Bảng 2.2 Các chỉ số đánh giá hiệu quả xử lý của 15 nhà máy xử lý nƣớc thải đô thị
đang hoạt động ở Việt Nam ...................................................................................... 4
Bảng 2.3 So sánh đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt và chảy ngầm ......................... 11
Bảng 2.4 Các thông số tiêu biểu thiết kế đất ngập nƣớc nhân tạo ........................... 16
Bảng 2.5 Một số loài thuỷ sinh thực vật tiêu biểu .................................................... 18
Bảng 2.6 Vai trò của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý ........................... 20
Bảng 2.7 So sánh mật độ vi sinh vật trên vật liệu lọc là sỏi và vùng rễ của thực vật
trong đất ngập nƣớc dòng chảy ngầm ...................................................................... 20
Bảng 3.1 Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu theo dõi ............................................ 32
Bảng 3.2 Phƣơng tiện đo đạc các chỉ tiêu tại hiện trƣờng ........................................ 32
Bảng 4.1 Các chỉ tiêu hóa lý của nƣớc thải sau hầm tự hoại khoa MT&TNTN ...... 36
Bảng 4.2 COD của nƣớc thải đầu vào và đầu ra ở thời gian lƣu nƣớc 5 ngày ......... 37
Bảng 4.3 Các chỉ tiêu hóa lý của nƣớc thải sinh hoạt ở cống của hẻm 124 ............. 37
Bảng 4.4 Các số liệu đo đạc lƣợng nƣớc vào, lƣợng nƣớc ra, lƣợng bốc thoát hơi
của mô hình ở thời gian lƣu nƣớc 5 ngày ................................................................. 39
Bảng 4.5 Các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh của nƣớc thải trƣớc và sau xử lý ở thời gian
lƣu nƣớc 5 ngày ........................................................................................................ 41
Bảng 4.6 Hiệu suất xử lý của mô hình ở thời gian lƣu nƣớc 5 ngày ........................ 42
Bảng 4.7 Các số liệu đo đạc lƣợng nƣớc vào, lƣợng nƣớc ra, lƣợng bốc thoát hơi
của mô hình ở thời gian lƣu nƣớc 4 ngày ................................................................. 47
Bảng 4.8 Các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh của nƣớc thải trƣớc và sau xử lý ở thời gian

lƣu nƣớc 4 ngày ........................................................................................................ 48
Bảng 4.9 Hiệu suất xử lý của mô hình ở thời gian lƣu nƣớc 4 ngày ........................ 49
Bảng 4.10 Các chỉ tiêu theo dõi về sự phát triển của cây Ngải Hoa và cây Bồn Bồn
.................................................................................................................................. 52

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

vii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ một khu đất ngập nƣớc nhân tạo dòng chảy ngầm dùng để xử lý
nƣớc thải ..................................................................................................................... 6
Hình 2.2 Phân loại các kiểu đất ngập nƣớc nhân tạo ................................................ 7
Hình 2.3 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo loại có dòng chảy mặt (FWS) ..................... 8
Hình 2.4 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo loại có dòng chảy ngang (HF) .................... 9
Hình 2.5 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm theo phƣơng đứng .................. 10
Hình 2.6 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo loại có dòng chảy ngầm (SFS) .................. 10
Hình 2.7 Cơ chế loại bỏ các chất ô nhiễm trong đất ngập nƣớc nhân tạo ................ 12
Hình 2.8 Cơ chế chiếm ƣu thế của hệ thống dòng chảy mặt tự do........................... 12
Hình 2.9 Các phản ứng ở vùng rể ............................................................................. 19
Hình 2.10 Typha angustifolia ................................................................................... 24
Hình 2.11 Rễ và thân rễ của Typha latifolia ............................................................. 25
Hình 2.12 Cụm hoa của Typha latifolia (trái) và Typha angustifolia (phải) ............ 26
Hình 2.13 (a) Canna indica L. var. flava hay Canna orientalis var. flava, (b) Canna

glauca L ................................................................................................................... 27
Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu nƣớc thải sinh hoạt cho quá trình tạo sự thích nghi cho cây
và thí nghiệm định hƣớng ......................................................................................... 28
Hình 3.2 Vị trí lấy mẫu nƣớc thải sinh hoạt cho thí nghiệm chính thức .................. 29
Hình 3.3 (a) Cây Bồn bồn làm giống, (b) Cây Ngải Hoa làm giống........................ 29
Hình 3.4 Sơ đồ các bƣớc tiến hành thí nghiệm ........................................................ 31
Hình 4.1 Mặt bằng tổng thể mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo ................................. 34
Hình 4.2 Mặt cắt mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo .................................................. 34
Hình 4.3 Cƣờng độ ánh sáng trung bình tại khu đất ngập nƣớc từ ngày 0608/10/2015 (trái), Cƣờng độ ánh sáng trung bình ngoài trời từ ngày 06-08/10/2015
(phải) ......................................................................................................................... 40
Hình 4.4 Hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải đầu vào, đầu ra ở thời gian
lƣu nƣớc 5 ngày ........................................................................................................ 42
Hình 4.5 Giá trị pH và DO trong nƣớc thải đầu vào, đầu ra .................................... 43
Hình 4.6 Cƣờng độ ánh sáng trung bình tại khu đất ngập nƣớc từ ngày 2628/10/2015 (trái), Cƣờng độ ánh sáng trung bình ngoài trời từ ngày 26-28/10/2015
(phải) ....................................................................................................................... 47
Hình 4.7 Hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải đầu vào, đầu ra ở thời gian
lƣu nƣớc 4 ngày ........................................................................................................ 49
Hình 4.8 Giá trị pH, DO trong nƣớc thải đầu vào và đầu ra .................................... 50
SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

viii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BHT

BOD

Bùn hoạt tính
Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu ô-xy sinh hóa
Bộ tài nguyên môi trƣờng

BTNMT
COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu ô-xy hóa học

DO

Dissolved Oxygen

Lƣợng ô-xy hòa tan

FWS

Free Water Surface

Đất ngập nƣớc nhân tạo
chảy mặt

HF

Horizontal Flow

Chảy ngầm ngang

HLR

Tải nạp thủy lực

MT&TNTN

Môi trƣờng và Tài nguyên
thiên nhiên

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SFS

Subsurface Flow System

SH
SS

Đất ngập nƣớc nhân tạo có
dòng chảy ngầm
Sinh học

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

TKN

Tổng ni-tơ Kjeldahl

TN1

Thí nghiệm 1

TN2

Thí nghiệm 2

TOC

Total Organnic Carbon

Tổng các-bon hữu cơ

TP

Total Phosphorous

Tổng phốt-pho

Tp

Thành phố

TSS

Total Suspended Solid

Tổng chất rắn lơ lửng

TVS

Total Volatile Solid

Tổng chất rắn bay hơi

UASB

Upflow Anaerobic Sludge Blanket

Bể lọc sinh học kỵ khí

VF

Vertical Flow

Chảy ngầm đứng

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

ix

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

Nƣớc thải sinh hoạt chủ yếu bị ô nhiễm chất chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các
dƣỡng chất và các loại mầm bệnh (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân,
2014a), do đó cần phải đƣợc xử lý trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận để không làm ô
nhiễm nguồn nƣớc cũng nhƣ lan truyền các dịch bệnh. Hiện nay ở nƣớc ta phần lớn
nƣớc thải sinh hoạt không đƣợc xử lý và xả thải thẳng vào các nguồn tiếp nhận đang
gây nguy hiểm cho môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng (Nguyễn Việt Anh &
Nguyễn Khắc Hải, 2012). Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới (2013) thì các
đô thị ở Việt Nam tại thời điểm đó chỉ mới xử lý đƣợc 10% lƣợng nƣớc thải so với
nhu cầu thực tế. Ở các khu vực nông thôn vấn đề xử lý nƣớc thải sinh hoạt còn gặp
nhiều khó khăn hơn do mật độ dân cƣ thƣa thớt, cho nên việc đầu tƣ xây dựng hệ
thống thu gom và xử lý nƣớc thải tập trung ở các cộng đồng này là rất tốn kém,
không khả thi về mặt kinh tế. Để xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho các cộng đồng nhỏ,
thu nhập thấp ngƣời ta đã nghiên cứu phát triển các hệ thống xử lý nƣớc thải phân
tán, quy mô nhỏ; đất ngập nƣớc nhân tạo là một trong những loại hình xử lý nƣớc
thải phân tán đƣợc đề xuất để ứng dụng cho những khu vực có giá đất thấp. Đất
ngập nƣớc nhân tạo là các khu vực đất ngập nƣớc đƣợc con ngƣời thiết kế mô
phỏng theo đất ngập nƣớc tự nhiên để xử lý nƣớc thải. Theo Lê Hoàng Việt &
Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo có giá vận hành
và bảo trì thấp, ít tiêu thụ năng lƣợng, thân thiện với môi trƣờng, rẻ riền hơn các
biện pháp xử lý khác và không đòi hỏi kỹ thuật cao. Ngoài ra thì hệ thống có hiệu
quả xử lý khá tốt, tạo cảnh quan môi trƣờng, cây trồng có thể bán đƣợc, tạo thu
nhập. Bên cạnh đó sinh khối của thực vật thủy sinh trong hệ thống còn đƣợc dùng
làm thức ăn cho vật nuôi, nguyên liệu sợi và phân bón hữu cơ (Lê Văn Cát, 2007).
Tuy nhiên diện tích đất cần để xây dựng hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo tƣơng đối
lớn đây chính là trở ngại trong việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng hệ

thống đất ngập nƣớc nhân tạo (US EPA, 1988), do đó phƣơng pháp này chỉ có thể
áp dụng ở những vùng giá đất còn thấp.
Từ những tình hình thực tế trên đề tài: “Thiết kế đất ngập nước tạo cảnh quan và
xử lý nước thải sinh hoạt” đƣợc thực hiện nhằm đánh giá những thông số thiết kế
nhƣ thời gian lƣu, loại cây trồng, tải nạp chất hữu cơ thích hợp để thiết kế đất ngập
nƣớc nhân tạo xử lý nƣớc thải sinh hoạt và tạo cảnh quan, để có thể ứng dụng ở các
khu du lịch sinh thái và các vùng nông thôn xa xôi.

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

1


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI SINH HOẠT
2.1.1 Nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt
Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014a) cho rằng nƣớc thải sinh hoạt là
nƣớc thải từ các hộ dân cƣ, các khu thƣơng mại hay các cơ quan hành chánh. Nƣớc
thải này bao gồm nƣớc tắm giặt, nấu nƣớng. Nƣớc thải có 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.
Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chiếm từ 65% đến 80% lƣợng nƣớc cấp của các hộ dân,
cơ quan, bệnh viện, trƣờng học...; trong đó 65% đƣợc áp dụng cho nơi nóng, khô,
nƣớc cấp dùng cho cả việc tƣới cây cỏ (Trịnh Xuân Lai, 2009).
2.1.2 Đặc điểm của nƣớc thải sinh hoạt

Theo Trần Đức Hạ (2002) các chất bẩn trong nƣớc thải sinh hoạt có nguồn gốc từ
hoạt động của con ngƣời. Các thành phần ô nhiễm cần quan tâm trong nƣớc thải
sinh hoạt là:
- Các chất rắn (trong đó chủ yếu là các chất rắn lơ lửng)
- Các chất hữu cơ (trong đó chủ yếu là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy
sinh học)
- Các chất dinh dƣỡng (các hợp chất của ni-tơ và phốt-pho)
- Các vi sinh vật gây bệnh.
Bảng 2.1 Đặc điểm các thành phần nƣớc thải sinh hoạt
Thành phần

Nƣớc thải
sinh hoạt
cộng đồng

Nƣớc
thải hộ
gia
đình

Nƣớc thải
từ hầm tự

Nƣớc
tắm rửa

Nƣớc
hầm cầu

--

--

hoại

Màu
-Chƣa thối rữa

Xám

--

--

--

--

-Đã thối rữa

Đen

--

--

--

--

-Chƣa thối rữa

Mùi mốc

--

--

--

--

-Đã thối rữa

Mùi H2S

--

--

--

--

55 - 90

--

63

--

--

TS, mg/L

800

968

820

528

621

TVS, mg/L

425

514

--

--

--

SS, mg/L

200

376

101

162

77

TN, mg/L

40

84

36

11,3

152

Mùi

Nhiệt độ, oF

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

2

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

N- hữu cơ, mg/L

20

--

--

--

--

N- a-môn, mg/L

0,5

64

12

1,7

138

N- ni-trát,mg/L

0,5

--

0,12

0,12

0,22

TP, mg/L

15

61

15

1,4

18,6

30*108

--

110*106

--

--

30*106

--

30*106

24*106

0,25*106

--

--

--

1,4*106

0,04*106

BOD5, mg/L

200

435

140

149

90

COD, mg/L

--

709

675

366

258

TOC, mg/L

--

--

--

125

97

Dầu mỡ

--

65

--

--

--

Tổng vi khuẩn/
100mL
Tổng Coliform/
100mL
Fecal Coliform/
100mL

(Gốc: Kiefer, 2009; trích lại từ Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014a)
2.1.3 Phân loại nƣớc thải sinh hoạt
Trần Đức Hạ (2002) đã phân loại nƣớc thải sinh hoạt nhƣ sau:
-Theo nguồn gốc hình thành phân thành hai loại: nƣớc thải không chứa phân,
nƣớc tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị vệ sinh thƣờng gọi là “nƣớc
xám”; nƣớc thải chứa phân, nƣớc tiểu từ các khu vệ sinh còn gọi là “nƣớc
đen”
-Theo đối tƣợng thoát nƣớc phân thành: nƣớc thải từ các hộ gia đình, khu dân
cƣ; nƣớc thải từ các công trình, dịch vụ, công cộng nhƣ: bệnh viện, khách
sạn, trƣờng học, nhà ăn.
-Theo đặc điểm hệ thống thoát nƣớc phân thành: nƣớc thải hệ thống thoát nƣớc

riêng; nƣớc thải hệ thống thoát nƣớc chung.
2.1.4 Tình hình xử lý nƣớc thải sinh hoạt
Theo đánh giá đã thực hiện của Ngân hàng Thế giới (2013) thì các đô thị ở Việt
Nam tại thời điểm đó chỉ mới xử lý đƣợc 10% lƣợng nƣớc thải so với nhu cầu thực
tế.

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

3


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

Bảng 2.2 Các chỉ số đánh giá hiệu quả xử lý của 15 nhà máy xử lý nƣớc thải đô thị đang hoạt động ở Việt Nam

STT

Nhà máy
xử lý
nƣớc
thải

Thành
phố

Quá
trình

xử lý

Hệ
thống
thoát
nƣớc

Coliforms

BOD

COD

TSS

N-NH4+

T-N

T-P

(mg/L)

(mg/L)

(mg/L)

(mg/L)

(mg/L)

(mg/L)

(MPN/
100mL)

Vào

Ra

Vào

Ra

Vào

Ra

Vào

Ra

Vào

Ra

Vào

Ra

Ra

1

Kim Liên

A20

Chung

115

9

145

18

85

5

18

-

40

17

6,5

1,7

0

2

Trúc Bạch

A20

Chung

135

8

155

15

85

5

-

-

34

16

6,5

1

100

3

Bắc Thăng
Long

A20

Chung

85

12

135

16

65

8

-

-

38

12

5,4

0,85

-

4

Yên Sở

Bể SH
theo mẻ

Chung

45

6

132

24

51

10

28

0,5

34

8

7,2

6,5

175

5

Bình Hƣng

Hồ sinh
học

Chung

42

3

135

30

103

7

-

-

11

7

-

Hà
Nội

-

Tp.

6

Bình Hƣng
Hòa

Hồ
Chí
Minh

-

BHT
truyền
thống

Chung

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

78

10

203

50

49

18

17,9

3,3

-

-

-

4


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

7

Sơn Trà

Hồ hiếu
khí

Chung

37

25

67

49

38

19

-

-

18

14

1,7

1,4

8

Hòa Cƣờng

Hồ hiếu
khí

Chung

63

31

115

60

59

23

-

-

23,6

18,6

1,9

1,5

9

Phú Lộc

Hồ hiếu
khí

Chung

96

37

169

73

71

23

-

-

28,3

21,4

2,2

1,8

-

10

Ngũ Hành
Sơn

Hồ hiếu
khí

Chung

31

22

60

44

27

16

-

-

15,6

12,9

1,4

1,1

-

11

Bãi Cháy

Bể SH
theo mẻ

Chung

36

20

80

32

196

11

1.3

0,79

-

-

-

13

12

Hà Khánh

Bể SH
theo mẻ

Chung

45

23

68

68

41

35

1.1

1

-

-

-

43

Riêng

380

14

604

65

792

82

68

25.6

95

30

19,7

9

-

Đà
Nẵng

Quảng
Ninh

-

13

Đà Lạt

Đà Lạt

Bể lắng
hai vỏ +
Lọc nhỏ
giọt

14

Buôn Ma

Thuột

BMT

Hồ sinh
học

Riêng

330

45

564

98

286

76

36,4

32

93,7

23

11,2

4,3

15.000

15

Bắc Giang

Bắc
Giang

Kênh
Chung
ô-xy hóa

90

-

120

25

-

-

-

-

-

-

-

-

-

QCVN40:2011/BTNMT, Cột A

30

75

50

5

20

4

3.000

QVN40:2011/BTNMT, Cột B

50

150

100

10

40

6

5.000

(Nguồn: Ngân hàng thế giới, 2013)

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

5


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

2.2 ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO
2.2.1 Giới thiệu các loại đất ngập nƣớc nhân tạo
a. Khái niệm đất ngập nước nhân tạo
Đất ngập nƣớc nhân tạo khác với vùng đất ngập nƣớc tự nhiên, là hệ thống nhân tạo

hoặc vùng đất ngập nƣớc đƣợc thiết kế, xây dựng và vận hành mô phỏng theo các
chức năng của vùng đất ngập nƣớc tự nhiên cho những mong muốn và nhu cầu của
con ngƣời. Nó đƣợc tạo ra từ một hệ sinh thái không ngập nƣớc hoặc một môi
trƣờng trên cạn, mục đích chủ yếu để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải
(Gốc: Hammer, 1994 trích lại từ Hua, 2003).
Lê Anh Tuấn et al. (2009) cho rằng đất ngập nƣớc nhân tạo đƣợc định nghĩa là một
hệ thống công trình xử lý nƣớc thải đƣợc kiến thiết và tạo dựng mô phỏng có điều
chỉnh theo tính chất của đất ngập nƣớc tự nhiên với cây trồng chọn lọc.

Hình 2.1 Sơ đồ một khu đất ngập nƣớc nhân tạo dòng chảy ngầm
dùng để xử lý nƣớc thải (US EPA, 1988)
b. Phân loại đất ngập nước nhân tạo
Có hai kiểu hệ thống xử lý nƣớc bằng đất ngập nƣớc kiến 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 hợp, một hệ thống xử lý kiểu lai, bằng cách kết
hợp cả hai hệ thống đất ngập nƣớc cơ bản trên.

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

6


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

ĐẤT NGẬP NƢỚC KIẾN TẠO

Đất ngập nƣớc kiến tạo chảy mặt
Đất ngập nƣớc kiến tạo chảy mặt với
Thân cây lớn, mọc vƣợt trên nƣớc
Đất ngập nƣớc kiến tạo chảy mặt với
Thân cây lớn, nổi tự do trên mặt nƣớc

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

Đất ngập nƣớc kiến tạo chảy mặt với
Thân cây lớn, lá nổi, rể đáy
Đất ngập nƣớc kiến tạo chảy mặt với
Thân cây lớn, mọc tự do kiểu kết thảm
Đất ngập nƣớc kiến tạo chảy mặt với
Thân cây lớn, mọc chìm trong nƣớc
Đất ngập nƣớc kiến tạo xử lý kiểu lai

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

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

Hình 2.2 Phân loại các kiểu đất ngập nƣớc kiến tạo
(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

b1. Đất ngập nước nhân tạo chảy mặt
Theo Hua (2003) hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt đƣợc sử dụng phổ biến
ở Bắc Mỹ. Những hệ thống này đƣợc sử dụng chủ yếu cho xử lý nƣớc thải đô thị có
lƣu lƣợng lớn, để loại bỏ chất dinh dƣỡng. Thông thƣờng độ sâu ngập là khoảng
0,4m.
Đa số hệ thống xử lý đất ngập nƣớc nhân tạo là hệ thống chảy mặt hoặc hệ thống
chảy mặt tự do. Những loại này nƣớc thƣờng chảy trên lƣu vực hoặc có kênh hỗ trợ,
các thảm thực vật và nƣớc có thể nhìn thấy ở mức độ nông sâu trên bề mặt của vật
liệu chất nền. Các chất nền thƣờng là đất tự nhiên và đất sét hoặc vải địa kỹ thuật
không thấm nƣớc, ngăn chặn sự rò rỉ (Gốc: Reed et al., 1995; trích từ Hua, 2003).
SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

7


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

Chiều sâu lớp đất nền trong đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt thƣờng vào khoảng
0,6 - 1,0 m, đáy nền đƣợc thiết kế có độ dốc để tối thiểu hóa dòng chảy tràn trên
mặt (Lê Anh Tuấn et al., 2009).

Hình 2.3 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo loại có dòng chảy mặt (FWS)
(Davis, 1994)
b2. Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm
Lê Anh Tuấn et al. (2009) cho rằng đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm đƣợc thiết
kế nhƣ một thủy vực hoặc một kênh dẫn với đáy không thấm (lót tấm trải nilon, vải
chống 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.
Phân loại theo tính chất dòng chảy đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm đƣợc phân ra
làm 2 loại: chảy ngầm theo phƣơng ngang và theo phƣơng thắng đứng. Việc lựa
chọn kiểu hình tùy thuộc vào địa hình, đặc điểm nƣớc thải và lƣợng thải.
Theo Hua (2003) trong một hệ thống dòng chảy ngầm (SSF) có thảm thực vật, nƣớc
chảy từ đầu này đến đầu kia thông qua chất nền dẫn thấm đƣợc làm từ hỗn hợp của
đất và sỏi hoặc đá nghiền. Các chất nền sẽ hỗ trợ sự tăng trƣởng của rể thực vật nổi .
Hệ thống chảy ngầm có rất nhiều tên gọi nhƣ: thảm thực vật ngập nƣớc, kỹ thuật
vùng rể, bãi lọc sậy-vi sinh-đá, bãi lọc thực vật-đá. Do hạn chế thủy lực áp đặt bởi
chất nền, hệ thống chảy ngầm là thích hợp nhất cho các loại nƣớc thải có chứa nồng
độ chất rắn tƣơng đối thấp và trong điều kiện dòng chảy thống nhất. Hệ thống chảy
ngầm rất phổ biến trong việc ứng dụng xử lý chất hữu cơ, đặc biệt nhu cầu ô-xy
sinh hóa trong nƣớc thải sinh hoạt (Trƣơng Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang,
2013).

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

8


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

 Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương ngang

Hình 2.4 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo loại có dòng chảy ngang (HF)
(Hua, 2003)

Theo Trƣơng Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang (2013) trong đất ngập nƣớc nhân
tạo chảy ngầm theo phƣơng ngang mực nƣớc luôn giữ dƣới bề mặt của chất nền và
dòng chảy từ điểm đầu vào đến điểm đầu ra theo phƣơng ngang. Trong hệ thống
này chất nền chủ yếu là sỏi có trồng thực vật.
Hua (2003) cho rằng hệ thống này đƣợc gọi là dòng chảy ngang vì nƣớc thải đƣợc
cho vào ở đầu và chảy ngang qua bể rồi chảy ra ngoài.
Hệ thống bể sâu khoảng 0,6 m và phía dƣới đáy bể là một lớp đất sét để ngăn chặn
rò rỉ. Kích thƣớc của chất nền sỏi dao động trong khoảng 5 - 230 mm thông thƣờng
là 13 - 76 mm. Phía dƣới có độ dốc để giảm thiểu nƣớc chảy tràn trên mặt đất. Nƣớc
thải chảy theo trọng lực theo chiều ngang qua vùng rễ của thảm thực vật khoảng
100 - 150 mm dƣới bề mặt sỏi. Nhiều sinh vật lớn nhỏ sống trong chất nền. Nƣớc
chảy tự do không nhìn thấy đƣợc. Ở đầu vào bố trí ống đục lỗ để phân phối lƣu
lƣợng tối đa theo chiều ngang qua vùng xử lý. Nƣớc qua xử lý đƣợc thu gom ở đầu
ra , thông thƣờng 0,3 - 0,6 m dƣới bề mặt bể.

 Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương đứng
Đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm theo phƣơng đứng đƣợc thiết kế sao cho nƣớc
thải đầu vào chảy theo phƣơng thẳng đứng (từ trên xuống hoặc từ dƣới lên) để đi
đến ống thu nƣớc thải đầu ra (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014b).

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

9


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

Hình 2.5 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm theo phƣơng đứng
(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Hình 2.6 Sơ đồ đất ngập nƣớc nhân tạo loại có dòng chảy ngầm (SFS)
(Hua, 2003)

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

10


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

Ƣu điểm và nhƣợc điểm của hai kiểu hình đất ngập nƣớc nhân tạo
Bảng 2.3 So sánh đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt và chảy ngầm
Kiểu đất ngập
nƣớc nhân tạo

Ƣu điểm

Nhƣợc điểm

Chảy mặt

- Chi phí xây dựng, vận hành
và quản lý thấp.
- Tối thiểu hóa thiết bị cơ

khí, năng lƣợng và kỹ năng
quản lý
- Ổn định nhiệt độ và ẩm độ
cho khu vực

- Cần một diện tích lớn
- Kém trong việc loại bỏ ni-tơ,
phốt-pho và vi khuẩn
- Gây mùi hôi do sự phân hủy
các chất hữu cơ
- Khó kiểm soát muỗi, côn
trùng và các mầm bệnh khác
- Rủi ro cho trẻ em và gia súc

Chảy ngầm

- Loại bỏ hiệu quả nhu cầu
ô-xy sinh hóa (BOD), nhu
cầu ô-xy hóa học (COD),
tổng các chất rắn lơ lửng
(TSS), kim loại nặng
- Cần một diện tích nhỏ hơn
- Giảm thiểu mùi hôi, vi
khuẩn
- Tối thiểu hóa thiết bị cơ
khí, năng lƣợng và kỹ năng
quản lý
- Vận hành quanh năm trong
điều kiện nhiệt đới

- Tốn thêm chi phí cho vật liệu
cát, sỏi
- Tốc độ xử lý có thể chậm
- Nƣớc thải chứa TSS cao có
thể gây tình trạng úng ngập

(Davis, 1994)
So với đất ngập nƣớc nhân tạo chảy mặt, đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm có
nhiều ƣu thế hơn. Nƣớc chảy qua nền cát, sỏi có thể tránh đƣợc mùi hôi, màu đen
của nƣớc, sự phát triển của tảo và ảnh hƣởng của các mầm bệnh do nƣớc tù. Diện
tích của đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm nhỏ hơn diện tích cần của đất ngập nƣớc
nhân tạo chảy mặt nếu so sánh trong cùng tải nạp nƣớc thải.
Ở Đồng bằng sông Cửu Long, hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo chảy ngầm theo
phƣơng ngang có vẻ phù hợp hơn kiểu chảy ngầm theo phƣơng đứng do cao trình
mực nƣớc ngầm tầng trên khá cao, chỉ các mặt đất tự nhiên chừng vài chục cm (Lê
Anh Tuấn et al., 2009).

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

11


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

2.2.2 Cơ chế xử lý nƣớc thải của đất ngập nƣớc nhân tạo
Đất ngập nƣớc có hiệu quả trong xử lý BOD, TSS, N và P, làm giảm kim loại và
các mầm bệnh. Việc loại bỏ các chât ô nhiễm trong hệ thống đất ngập nƣớc nhân

tạo là do các quá trình sinh học nhƣ hoạt động biến dƣỡng của vi sinh vật, quá trình
hấp thu của thực vật và các quá trình hóa lý nhƣ lắng, hấp thụ, kết tủa (Gốc: Reddy
& DeBusk, 1987; trích lại từ Hua, 2003).

Hình 2.7 Cơ chế loại bỏ các chất ô nhiễm trong đất ngập nƣớc nhân tạo
(Hua, 2003)

Hình 2.8 Cơ chế chiếm ƣu thế của hệ thống dòng chảy mặt tự do
(US EPA, 1988)

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

12


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

a. Xử lý chất hữu cơ
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) đối với FWS: việc loại bỏ
chất hữu cơ hòa tan chủ yếu do vi sinh vật bám vào rễ cây, thân và lá rụng xuống
đất. Do tảo không phát triển đƣợc trong các khu đất ngập nƣớc nhân tạo (do cây
trồng che phủ không cho ánh sáng đến mặt nƣớc), nguồn ô-xy cung cấp cho vi
khuẩn chủ yếu do sự khuếch tán của ô-xy từ khí quyển vào trong nƣớc và do cây
trồng vận chuyển ô-xy từ lá xuống bộ rễ. Nƣớc thải nên chỉ nạp ở một phần của đất
ngập nƣớc và không nên chỉ nạp ở một điểm duy nhất.
Đối với SFS: do dòng chảy ở dƣới mặt đất nguồn ô-xy cung cấp cho vi khuẩn chủ
yếu do cây trồng vận chuyển ô-xy từ lá xuống bộ rễ. Việc lựa chọn cây trồng cho

SFS là hết sức quan trọng.
Trƣơng Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang (2013) cho rằng vai trò chính của việc
loại bỏ chất hữu cơ là do các hoạt động của các thủy sinh vật, việc thấp thu trực tiếp
của thủy sinh thực vật không đáng kể, nhƣng các thủy sinh thực vật tạo giá bám cho
các vi sinh vật thực hiện vai trò của mình.
b. Đối với chất rắn lơ lửng
Khả năng loại bỏ chất rắn lắng lơ lửng của cả hai đất ngập nƣớc này đều rất cao. Do
nƣớc tĩnh và cạn nên chỉ cần vài mét đầu của hệ thống là đủ cho việc loại bỏ chất
rắn lơ lửng (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014b). Cơ chế loại bỏ chất
rắn lơ lửng là sự trầm tích, lọc và hấp thụ (Biddlestone & Gray, 2000).
Trƣơng Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang (2013) cho rằng các hạt keo hay các chất
rắn không lắng đƣợc sẽ đƣợc loại bỏ một phần do các cơ chế sau: các hạt keo bị loại
bỏ bởi quá trình hoạt động của các vi sinh vật, bởi sự va chậm và kết dính với các
chất rắn khác. Các chất rắn bám vào bề mặt của thực vật và bị phân hủy bởi hoạt
động của các vi sinh vật yếm khí.
c. Cơ chế loại bỏ Ni-tơ
Theo Lê Anh Tuấn et al. (2009) nồng độ ni-tơ là chỉ tiêu quan trọng trong xử lý
nƣớc thải. Ni-tơ chủ yếu hiện diện trong vùng đất ngập nƣớc bao gồm ni-tơ hữu cơ,
a-mô-ni-ắc, đạm a-môn, ni-trít, ni-trát, và khí ni-tơ.Việc loại bỏ ni-tơ rất quan trọng
vì độc chất a-mô-ni-ắc cao có thể làm chết cá. Nếu liều lƣợng ni-trát vƣợt quá mức
cho phép có thể gây ra chứng rối loạn máu của trẻ con, làm giảm khả năng vận
chuyển ô-xy trong máu.
Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) cho rằng ni-trát hóa và khử nitrát là cơ chế khử đạm chính của hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo. Đối với các khu
đất ngập nƣớc nhân tạo có thời gian lƣu từ 5 - 7 ngày TKN đầu ra sẽ nhỏ hơn 10
mg/L.
Ngoài ra ni-tơ đƣợc loại bỏ thông qua sự bay hơi của a-mô-ni-ắc, sự tích lũy trong
đá và trầm tích, hấp thu bởi thực vật và tích lũy trong sinh khối thực vật (Gốc: Brix,
1993; trích lại từ Hua, 2003).
Nếu hàm lƣợng ni-tơ thấp thực vật đất ngập nƣớc sẽ cạnh tranh NH4+ và NO3- trực
tiếp với vi khuẩn ni-trát và vi khuẩn khử ni-trát, khi đó hàm lƣợng ni-tơ cao, đặc

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

13


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

biệt là a-mô-ni-ắc, điều này sẽ kích thích hoạt động ni-trát và khử ni-trát (Gốc:
Good & Patrick, 1987; trích lại từ Hua, 2003)
Theo Hua (2003) trong quá trình ni-trat hóa đạm a-môn (NH4+) đƣợc chuyển thành
ni-trít (N-NO2-) bởi vi khuẩn Nitrosomonas và cuối cùng ni-trát (N-NO3-) bởi vi
khuẩn Nitrobacter.
Phản ứng ni-trít và ni-trát hóa diễn ra nhƣ sau (Gốc: Davies & Hart, 1990; trích lại
từ Lê Anh Tuấn et al., 2009):
NH4+ + 3O2 → H+ + H2O + NO2-

(2.1)

NO2- + O2 → NO3-

(2.2)

Hai loại vi khuẩn cần cho sự ô-xy hóa a-môn thành ni-trát là: Nitrosomonas sp. cho
phản ứng ô-xy hóa từ a-môn thành ni-trít ở phƣơng trình thứ nhất và Nitrobacter sp.
cho phản ứng ô-xy hóa từ ni-trít thành ni-trát ở phƣơng trình thứ hai.
Trong điều kiện yếm khí mạnh, sự khử ni-trát xảy ra theo tuần tự sau (Gốc: Wetzel,
1983; trích lại từ Lê Anh Tuấn et al., 2009):

NO3- => NO2- => NO => N2O => N2

(2.3)

Sự khử ni-trát xảy ra trong vùng hẹp của lớp trầm tích bên dƣới mặt giao tiếp của
lớp đất yếm khí - hiếu khí. Ở cuối quá trình, hai loại khí ni-tơ ô-xít và khí ni-tơ trở
nên vô hại và thoát vào không khí.
d. Cơ chế loại bỏ phốt-pho
Theo Hua (2003) Phốt-pho tồn tại trong nƣớc thải dƣới dạng nhƣ orthophosphate,
Polyphosphate và phốt-pho hữu cơ. Việc chuyển đổi hầu hết phốt-pho về dạng
Orthophosphat (H2PO4-, HPO42-, PO43-) đƣợc thực hiện bởi quá trình ô-xy hóa sinh
học.
Lê Anh Tuấn et al. (2009) cho rằng sự loại bỏ và tích lũy phốt-pho từ nƣớc thải xảy
ra hoàn toàn trong bản thân đất ngập nƣớc nhân tạo. Trong đất ngập nƣớc, các loài
thủy sinh thực vật đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ phốt-pho. Do vậy,
việc dọn dẹp sạch các loài thủy sinh thực vật trong ao hồ hay thực vật trong đất
ngập nƣớc là một trong những biện pháp loại bỏ phốt-pho.
Phốt-phát đƣợc loại bỏ bằng các quá trình lý hóa, hấp phụ, tạo phức và kết tủa các
phản ứng gồm canxi (Ca), sắt (Fe) và nhôm (Al) (Hua, 2003).
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng phốt-pho có thể bị loại bỏ từ 30-60% trong
đất ngập nƣớc có trồng các loài cây Scirpus sp., Phragmites sp. và Typha sp. (Gốc:
Billore et al., 1999; Brix, 1997; Reed et al., 1995; US-EPA, 1988; trích lại từ Lê
Anh Tuấn et al., 2009). Một số ít phốt-pho còn lại đƣợc giữ trong nền đất ngập
nƣớc và hệ thống rễ cây theo hai cơ chế: hấp thụ hóa học và kết tủa vật lý giữa các
ion phốt-phát và các ion nhôm, sắt hoặc can-xi. Sự kết hợp này hình thành các hợp
chất dạng iron-phốt-phát (Fe-P), aluminum phốt-phát (Al-P) hoặc can-xi phốt-phát
(Ca-P) (Gốc: Fried & Dean, 1955; trích lại từ Lê Anh Tuấn et al., 2009).

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

14


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: ThS. Lê Hoàng Việt

e. Cơ chế loại bỏ các mầm bệnh
Các mầm bệnh trong nƣớc thải đƣợc hiểu là các vật thể sống có thể gây bệnh, có thể
kể ra nhƣ các loại vi-rút, nấm, động vật nguyên sinh, giun sán,…Tiến trình loại bỏ
các mầm bệnh trong đất ngập nƣớc bao gồm: sự chết loại tự nhiên, lắng đọng, lọc,
hấp thụ (Hua, 2003).
Kadlec & Knight (1996) còn chỉ ra rằng đất ngập nƣớc có cây trồng tạo nên sự loại
bỏ mầm bệnh hữu hiệu hơn do cây trồng cho phép các loại vi sinh phát triển tạo nên
các vật ăn mầm bệnh.
f. Cơ chế loại bỏ kim loại nặng
Các kim loại nặng chủ yếu trong nƣớc thải thƣờng là chì, đồng, kẽm, crôm, thủy
ngân, cadmium và asenic. Có 3 tiến trình chính trong đất ngập nƣớc để loại bỏ kim
loại nặng là sự kết chặt trong đất tạo ra chất trầm tích; kết tủa giữa các muối không
hòa tan và đƣợc hấp thu bởi vi khuẩn, tảo và cây trồng (Kadlec & Knight, 1996).
Tiến trình này rất hữu hiệu trong đất ngập nƣớc, có thể loại bỏ 99% kim loại nặng
(Gốc: Reed et al., 1995; trích lại từ Lê Anh Tuấn et al., 2009).
Theo Hua (2003) kim loại nặng đƣợc tích tụ qua các quá trình hấp thụ và tạo phức
với chất hữu cơ. Kim loại cũng đƣợc giảm xuống thông qua sự hấp thu trực tiếp từ
các thực vật ngập nƣớc. Tuy nhiên sự tích lũy này có thể gây chết các thực vật.
2.2.3 Các thông số thiết kế đất ngập nƣớc nhân tạo
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2015) các thông số thiết kế quyết
định kích thƣớt hệ thống là thời gian lƣu tồn của nƣớc thải trong hệ thống xử lý
(tính bằng ngày), tải lƣợng nƣớc thải nạp cho một diện tích bề mặt, tải lƣợng chất

hữu cơ nạp cho đất ngập nƣớc…
a. Mức tải nạp thủy lực (HLR)
Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) cho rằng lƣu lƣợng nạp nƣớc
thƣờng sử dụng nằm trong khoảng 15.000 - 55.000 gal/acr.d (150 - 500 m3/ha.d).
Theo Kadlec & Wallace (2003) mức tải nạp thủy lực đƣợc xác định theo công thức:
HLR = Qi/A

(2.4)

Trong đó:
HLR: mức tải nạp thủy lực (m/d)
Qi : Lƣu lƣợng nƣớc thải đầu vào (m3/d)
A : Diện tích mặt khu đất ngập nƣớc (m2)
b. Thời gian lưu tồn thủy lực
Thời gian tồn lƣu nƣớc đƣợc tính từ ngày đầu tiên bắt đầu nạp nƣớc thải cho đến
ngày xả nƣớc ra (Gốc: Craig & Michael, 1999; trích lại từ Trƣơng Thị Nga & Ngô
Thụy Diễm Trang, 2013).
SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079
Lê Thị Chúc Ly – B1205069

15