NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH NHUỘM GỐC AZO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH NHUỘM GỐC AZO
BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC

Ngành học : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Sinh viên thực hiện : QUÁCH VĂN THIỆU
Niên khóa : 2008 - 2012

Tháng 07 năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH NHUỘM GỐC AZO
BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC

Hƣớng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. PHAN VĂN MINH

QUÁCH VĂN THIỆU

Tháng 07 năm 2012


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận đƣợc
sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các Thầy, Cô, bạn bè và Gia Đình, vì thế tôi xin gửi
những lời cảm ơn chân thành nhất tới những ngƣời đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua.
Xin cảm ơn BGH Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp. HCM đã đào tạo tôi trong
suốt 4 năm học vừa qua để tôi có một hành trang tốt để bƣớc vào đời.
Xin cảm ơn Bộ môn CNSH, Trƣờng Đại học Nông Lâm Tp.HCM đã giúp tôi
hoàn thành chƣơng trình đào tạo của trƣờng Đại học Nông Lâm Tp.HCM.
Xin cảm ơn tới PGS.TS. Lê Đình Đôn, Trƣởng Bộ môn CNSH, đã tạo những
điều kiện tốt nhất để tôi nghiên cứu và học tập trong những năm theo học tại trƣờng.
Xin chân thành cảm ơn TS. Phan Văn Minh đã trực tiếp hƣớng dẫn xây dựng
những ý tƣởng, hỗ trợ tài chính để tôi thực hiện khóa luận.
Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Ngọc Hà đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá
trình thực hiện khóa luận.
Xin cảm ơn các Anh (Chị) tại trung tâm phân tích môi trƣờng thuộc Viện
nghiên cứu CNSH & MT trƣờng Đại học Nông Lâm Tp.HCM.
Xin cảm ơn KS. Nguyễn Minh Quang đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong những năm
theo học tại trƣờng. Cảm ơn chị Tú, chị Hân, đã giúp đỡ về dụng cụ, hóa chất và cùng
tôi chia sẻ những kinh nghiệm trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin cảm ơn các bạn Nguyễn Công Phát, Lê Văn Hiếu, anh Danh Kim Đƣợc,
Phạm Thị Tình, đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong công việc, cùng toàn thể các bạn lớp
DH08SH đã cùng tôi học tập và chia sẻ những niềm vui, nỗi buồn suốt 4 năm học.
Hơn tất cả con xin cảm ơn Bố, Mẹ đã cho con tất cả cuộc sống này !!!
Sinh viên thực hiện
Quách Văn Thiệu

i


TÓM TẮT
Hiện nay, ngành công nghiệp may mặc nói chung và dệt nhuộm nói riêng ngày
càng phát triển để đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ về mặc đẹp của con ngƣời. Theo đó, màu
sắc của các sản phẩm là yếu tố tiên quyết để khách hàng chọn lựa sản phẩm và thông
thƣờng màu sắc phải phải bền và đẹp. Vì vậy các chất tạo màu liên tục đƣợc cải tiến.
Tuy nhiên, chất nhuộm càng bền thì nó càng tồn tại lâu trong môi trƣờng gây ô nhiễm
màu nghiêm trọng. Nhóm màu gốc azo hiện là tác nhân chính của vấn nạn này. Nghiên
cứu xử lý dịch nhuộm gốc azo trở nên cấp thiết để góp phần là giảm ô nhiễm môi
trƣờng do dịch nhuộm gây ra.
Khóa luận tốt nghiệp này nhằm nghiên cứu khả năng xử lý dịch nhuộm azo
bằng xử lý dung dịch thuốc nhuộm azo với vi sinh kị khí và tiếp đó xử lý dung dịch
sau ủ kị khí bằng công nghệ đất ngập nƣớc.
Kết quả đạt đƣợc cho thấy độ màu azo đã đƣợc xử lý trong thời gian ủ 20 ngày
với lƣợng phân bò tƣơi là 60 kg/m3 dịch nhuộm. Kết quả xử lý dung dịch sau khi ủ kị
khí bằng công nghệ đất ngập nƣớc kiến tạo đạt hiệu quả tốt nhất trên mô hình có sử
dụng cói với thời gian lƣu nƣớc 6 ngày. Trong cùng thời gian lƣu nƣớc 6 ngày, hệ
thống bể đôi cho kết quả tốt hơn hệ thống bể đơn.
Kết quả trên mở ra triển vọng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm azo bằng biện pháp
sinh học với hiệu quả cao mà chi phí thấp.

ii


SUMMARY
“Study on azo-dye treatment by biologiacal methods”
At present time, garment industry in general, and textile-dying industry in
particular, are growing up to meet needs on nice dressing. Accordingly, the color of

products is a prerequisite of customers’ selection, and normally, the color should be
durable and beautiful. As a result of this line, dyes are continuously improved.
However, the more durable the more persistent in the environment dyes are, resulting
in the pollution of color in receiving water bodies. Currently, Azo-dye groups are main
cause of this problem. Therefore, studies on azo-dye treatment are very necessary and
urgent to reduce color pollution of waters.
The present study is to determine the effect of treating azo-dye solution by
anaerobic microorganisms from cattle intestine (fresh cow dung) integrated with
constructed wetlands in next steps.
Results of the study showed that the color of the azo-dye was treated
successfully with 60 kg fresh cow dung/m3 azo-dye solution in anaerobic conditions
after 20 days. Then, the solution was treated by subsurface-horizontal-flow constructed
wetlands (SHFCW) in next steps. The highest efficiency was given from SHFCW with
Cyperus tegetiformis and 6 days for hydraulic retention time. In addition, the results
also showed that the treatment efficiency of serially-linked two tanks was better than
that of the single tank.
The results of the present study introduce a perspective of low-cost and high
efficiency of biological azo-dye treatment.

iii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
TÓM TẮT....................................................................................................................... ii
SUMMARY................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... viii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ....................................... Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ...........................................................................ix
Chƣơng 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................2
1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................2
Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...............................................................................3
2.1. Giới thiệu về thuốc nhuộm gốc azo ..........................................................................3
2.1.1 Định nghĩa thuốc nhuộm azo .................................................................................3
2.1.2. Đặc điểm ................................................................................................................3
2.1.3. Tính độc hại của azo ..............................................................................................4
2.1.4. Các phƣơng pháp xử lý azo ...................................................................................5
2.1.4.1. Phƣơng pháp vật lý .............................................................................................6
2.1.4.2. Phƣơng pháp hóa học .........................................................................................7
2.1.4.3. Phƣơng pháp sinh học ........................................................................................8
2.2. Giới thiệu về công nghệ đất ngập nƣớc (Constructed wetlands) .............................9
2.2.1. Khái niệm ..............................................................................................................9
2.2.2. Cấu tạo hệ thống đất ngập nƣớc kiến tạo có dòng chảy ngầm ..............................9
iv


2.2.2.1. Thực vật ..............................................................................................................9
2.2.2.2. Cấu phần nền ngập nƣớc ..................................................................................10
2.2.2.3 Hệ vi sinh vật .....................................................................................................10
2.2.3. Phân loại ..............................................................................................................11
2.2.3.1 Dòng chảy ngầm ................................................................................................11
2.2.3.2 Dòng chảy tự do (Free water flow) ...................................................................12
2.3 Giới thiệu về cây thủy sinh ......................................................................................13
2.3.1. Giới thiệu về sậy ..................................................................................................13
2.3.1.1 Nguồn gốc cây sậy.............................................................................................13

2.3.1.2 Sinh lý cây sậy ...................................................................................................13
2.3.2 Giới thiệu về cói bông trắng .................................................................................14
2.3.2.1 Nguồn gốc cói....................................................................................................14
2.3.2.2 Đặc tính hình thái và sinh lý ..............................................................................14
2.3.3 Cơ chế xử lý nƣớc thải của cây thủy sinh ............................................................15
Chƣơng 3 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................16
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...........................................................................16
3.2 Vật liệu, đối tƣợng, thiết bị và dụng cụ dùng trong nghiên cứu ..............................16
3.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm .................................................................................16
3.4. Phƣơng pháp thực hiện ...........................................................................................17
3.4.1 Xử lý độ màu bằng phƣơng pháp ủ kị khí với phân bò ........................................17
3.4.2 Hiệu chỉnh pH với CaO ........................................................................................18
3.4.3 Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải nhuộm của cây thủy sinh trên mô hình đất
ngập nƣớc kiến tạo.........................................................................................................18
3.4.3.1 So sánh hiệu quả xử lý nƣớc thải nhuộm của sậy và cói (3 ngày) ....................18
3.4.3.2 So sánh hiệu quả xử lý nƣớc thải nhuộm của sậy và cói (6 ngày) ....................19
3.4.3.3 So sánh hiệu quả xử lý nƣớc thải nhuộm của bể đôi và bể đơn ........................19

v


3.3.5 Các chỉ tiêu theo dõi .............................................................................................20
Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................23
4.1 Kết quả xử lý độ màu bằng phƣơng pháp ủ kị khí với phân bò ..............................23
4.2 Kết quả hiệu chỉnh pH với CaO ..............................................................................24
4.3 Kết quả các thí nghiệm trên mô hình đất ngập nƣớc ...............................................26
4.3.1 Kết quả thí nghiệm thời gian lƣu nƣớc 3 ngày ....................................................26
4.3.2 Kết quả thí nghiệm thời gian lƣu nƣớc 6 ngày ....................................................30
4.3.3 Kết quả thí nghiệm bể đôi và bể đơn ...................................................................33
4.4 Hiệu quả toàn bộ quá trình xử lý dịch nhuộm azo ..................................................36

Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................38
5.1. Kết luận...................................................................................................................38
5.2. Đề nghị ...................................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................40

vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

Biochemical oxygen Demand

COD

Chemical Oxygen Demand

SU

Space units

TSS

Total Suspended Solid

UV

Ultraviolet

ĐC

Đối chứng

MH

Mô hình

N tổng

Nito tổng

P tổng

Photpho tổng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1 Tải lƣợng đầu ra của các MH thời gian lƣu nƣớc 3 ngày ............................. 30
Bảng 4.2 Hiệu suất xử lý của các MH thời gian lƣu nƣớc 3 ngày ............................... 30
Bảng 4.3 Tải lƣợng đầu ra của các MH trong thời gian lƣu 6 ngày ............................ 34
Bảng 4.4 Hiệu suất xử lý của các MH trong thời gian lƣu 6 ngày .............................. 34
Bảng 4.5 Tải lƣợng đầu ra của các MH đơn và đôi ..................................................... 37
Bảng 4.6 Hiệu suất xử lý của các MH bể đơn và bể đôi .............................................. 37

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Sự tƣơng tác giữa các phân tử thuốc nhuộm azo và các thụ thể ..................... 6
Hình 2.2 Cơ chế oxy hóa azo bằng ozon ...................................................................... 7
Hình 2.3 Cơ chế xử lý màu azo bằng enzyme azoreductase ........................................ 9
Hình 2.4 Mô hình dòng chảy đứng ............................................................................ 12
Hình 2.5 Mô hình dòng chảy ngang ........................................................................... 12
Hình 2.6 Mô hình dòng chảy tự do ............................................................................. 13
Hình 2.7 Sậy (Phramites autralis) ............................................................................... 14
Hình 2.8 Cói bông trắng (Cyperus tegetiformis) ......................................................... 15
Hình 3.1 Cấu trúc các lớp đá trong mô hình thí nghiệm ............................................ 17
Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 .............................................................................. 18
Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 .............................................................................. 19
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 .............................................................................. 19
Hình 4.1 Sự thay đổi độ màu azo trƣớc và sau khi ủ kị khí ........................................ 23
Hình 4.2 Kết quả độ màu azo trƣớc và sau khi ủ kị khí. ............................................. 24
Hình 4.3 Ảnh hƣởng của vôi lên pH dung dịch ........................................................... 25
Hình 4.4 Sự thay đổi độ màu trong suốt quá trình xử lý ............................................. 25
Hình 4.5 Kết quả xử lý BOD và COD của sậy và cói (3 ngày) ................................... 26
Hình 4.6 Kết quả xử lý N tổng, P tổng của sậy và cói (3 ngày) .................................. 28
Hình 4.7 Kết quả xử lý độ màu của sậy và cói (3 ngày) .............................................. 28
Hình 4.8 Kết quả xử lý BOD, COD của sậy và cói (6 ngày)....................................... 30
Hình 4.9 Kết quả xử lý Nito tổng và P tổng của sậy và cói (6 ngày) .......................... 31
Hình 4.10 Kết quả xử lý độ màu của sậy và cói (6 ngày) ............................................ 32
Hình 4.11 Kết quả xử lý BOD, COD của bể đơn và bể đôi ........................................ 34
Hình 4.12 Kết quả xử lý N tổng, P tổng của bể đơn và bể đôi .................................... 35

Hình 4.13 Kết quả xử lý độ màu của bể đơn và bể đôi ............................................... 35
Hình 4.14 Kết quả xử lý độ màu của nƣớc trong suốt quá trình xử lý ........................ 37
Hình 5.1 Sơ đồ các bƣớc cơ bản trong qui trình xử lý dịch nhuộm azo ...................... 38

ix


Chƣơng 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nền kinh tế càng phát triển, nhu cầu mặc đẹp của con ngƣời càng cao, đòi hỏi
ngành dệt nhuộm phải đáp ứng những nhu cầu về thẩm mỹ trong các sản phẩm tạo
màu. Nhu cầu tiêu dùng và thẩm mỹ càng cao đòi hỏi chất lƣợng màu càng cao. Vì thế
thuốc nhuộm càng ngày càng đƣợc cải tiến để làm tăng khả năng nhuộm trên nhiều vật
liệu khác nhau, sự đa dạng hơn về màu sắc và bền hơn. Nhƣng độ màu càng bền, càng
khó phân hủy thì việc xử lý nó càng khó. Các thế hệ thuốc nhuộm của trƣớc đây là
thuốc nhuộm vô cơ. Trong các thế hệ thuốc nhuộm vô cơ thành phần kim loại nặng
đóng vai trò tạo màu chính. Vì các thành phần kim loại nặng gây ảnh hƣởng xấu đến
môi trƣờng và con ngƣời nên các loại thuốc nhuộm vô cơ dần đƣợc thay thế bởi các
loại thuốc nhuộm hữu cơ. Đặc biệt thuốc nhuộm gốc azo chiếm số lƣợng nhiều nhất.
Thuốc nhuộm gốc azo đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong một số ngành công
nghiệp nhƣ: công nghiệp giấy, in, thuộc da và nó đƣợc sử dụng nhiều nhất trong ngành
dệt nhuộm. Khi đƣợc sử dụng rộng rãi, các thành phần của dịch nhuộm đƣợc thải ra
môi trƣờng gây ô nhiễm màu nghiêm trọng. Nhiều thuốc nhuộm gốc azo đã đƣợc thải
vào môi trƣờng thông qua nƣớc thải các nhà máy dệt nhuộm. Ngƣời ta ƣớc tính rằng
có khoảng 10 - 15% thuốc nhuộm bị mất trong quá trình nhuộm. Vì các công thức tạo
màu luôn đƣợc cải tiến nên các thuốc nhuộm gốc azo trở nên khó phân hủy trong môi
trƣờng tự nhiên, gây tác động lâu dài đối với môi trƣờng.
Vấn đề xử lý dịch nhuộm azo đang trở thành một vấn đề nan giải khi các
phƣơng pháp vật lý và hóa học mang lại hiệu quả xử lý, nhƣng chi phí cao và không
thân thiện với môi trƣờng. Vì vậy, cần phải có những phƣơng pháp xử lý hiệu quả và

an toàn để giúp giảm thiểu ô nhiễm do dịch nhuộm azo gây ra. Do đó, ngƣời ta đã
nghiên cứu dùng các biện pháp sinh học nhƣ vi sinh vật để xử lý dịch nhuộm và đã có
những nghiên cứu chứng minh đƣợc các vi sinh vật đƣờng ruột kị khí có khả năng xử
lý màu dịch nhuộm azo. Phƣơng pháp xử lý sinh học vẫn đang đƣợc nghiên cứu sâu
rộng hơn và đang là hƣớng xử lý chính trong xử lý dịch nhuộm gốc azo.

1


Từ thực tế trên nhận thấy khả năng xử lý dịch nhuộm gốc azo bằng phƣơng
pháp xử lý sinh học là khả thi. Đề tài “Nghiên cứu xử lý dịch nhuộm gốc azo bằng
phƣơng pháp sinh học” đƣợc thực hiện.
1.2 Yêu cầu
Đánh giá hiệu quả và bƣớc đầu xây dựng qui trình xử lý dịch nhuộm azo bằng
biện pháp sử dụng vi sinh vật kị khí đƣờng ruột kết hợp với công nghệ đất ngập nƣớc.
So sánh hiệu quả xử lý của sậy (Phragmites australis) và cói lác (Cyperus
tegetiformis) và hiệu quả xử lý của bể đôi và bể đơn.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Thử nghiệm xử lý màu azo bằng phƣơng pháp ủ kị khí với phân bò tƣơi.
Nghiên cứu xử lý các dung dịch sau khi xử lý màu azo bằng công nghệ đất ngập
nƣớc với 3 thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1: so sánh hiệu quả xử lý nƣớc sau xử lý màu của dịch nhuộm gốc
azo giữa sậy và cói với thời gian lƣu nƣớc 3 ngày.
Thí nghiệm 2: so sánh hiệu quả xử lý nƣớc sau xử lý màu của dịch nhuộm gốc
azo giữa sậy và cói với thời gian lƣu nƣớc 6 ngày.
Thí nghiệm 3: so sánh hiệu quả xử lý của mô hình bể đơn và bể kép.

2

Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về thuốc nhuộm gốc azo
Trƣớc đây, các thuốc nhuộm có nguồn gốc tự nhiên đƣợc phân tách từ động vật
thực vật nhƣ: rau, quả, đặc biệt nhiều nhất là vùng rễ (Châu Á và Châu Âu). Thời kỳ
này thuốc nhuộm còn rất đơn giản, không đa dạng về màu sắc. Vào thế kỷ XIX aniline
(C6H5 – NH2) đã đƣợc lấy từ sỉ than đá, cho đến năm 1856, William Henry Perkin đã
lần đầu tiên dùng nó để tổng hợp thành công thuốc nhuộm Mauveine, mở ra thời đại
đại mới, thời đại thuốc nhuộm tổng hợp. Các thuốc nhuộm do ông tổng hợp đều có cấu
trúc azo (–N = N–) vì vậy, thuốc nhuộm gốc azo ra đời từ đó.
2.1.1 Định nghĩa thuốc nhuộm azo
Thuốc nhuộm gốc azo là thuốc nhuộm trong phân tử hóa học có một hoặc nhiều
nhóm azo (-N=N-) liên kết với nhau tạo thành (Zollinger, 1991; John, 2001)
Thuốc nhuộm gốc azo đại diện cho một nhóm lớn các chất đƣợc dùng để
nhuộm màu. Các nhóm màu thuộc nhóm azo ngày càng trở nên thông dụng theo thống
kê “thuốc nhuộm azo chỉ đứng thứ hai sau các hợp chất polyme về số lƣợng chất mới
đƣợc gửi về đăng ký ở Hoa kỳ theo đạo luật kiểm soát chất gây độc hại Substance
Control Act (SCA)” và các thông tin về chúng liên tục luôn đƣợc cập nhật liên tục.
(Brown and DeVito, 1993; John, 2001)
2.1.2. Đặc điểm
Dựa vào số liên kết (-N=N-) có trong hệ mang màu của thuốc nhuộm mà ngƣời
ta chia chúng ra các nhóm khác nhau nhƣ:
Monoazo : Ar-N=N-Ar’
Diazo : Ar-N=N-Ar’-N=N-Ar’’
Tri và poliazo là phân tử có từ 3 nhóm azo trở lên
Trong đó Ar, Ar’, Ar’’ là những gốc hữu cơ nhân thơm có cấu tạo đa vòng rất
khác nhau. Các liên kết azo giúp liên kết các vòng benzen và naphthalene nhƣng đôi
khi nó cũng gắn vào một vòng thơm hay một vài nhóm béo enolizable. Các nhóm phụ
rất cần thiết trong cấu trúc azo chúng giúp tạo các tính chất tốt hơn về màu sắc và
cƣờng độ khác nhau (McCurdy, 1992; John, 2001). Khi mô tả một phân tử thuốc
3

nhuộm, nucleophiles đƣợc gọi là auxochromes, trong khi các nhóm thơm đƣợc gọi là
chromophores. Khi kết hợp với nhau, các phân tử thuốc nhuộm thƣờng đƣợc gọi là
chromogen. Độ màu của azo sẽ đƣợc xác định bằng cách đo độ hấp thụ của tia UV
(Zollinger, 1991). Thuốc nhuộm azo có khả năng nhuộm màu cao gấp 2 lần khả năng
nhuộm màu của thuốc nhuộm antraquinon, độ màu bền và đẹp, đƣợc sản xuất đơn giản
từ các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm nên giá thành thấp. Thuốc nhuộm azo có đủ các
gam màu và độ bền màu cao, do đó, nó đƣợc sử dụng rộng rãi và chiếm vị trí thứ nhất
trong công nghệ dệt nhuộm.
2.1.3. Tính độc hại của azo
Các nghiên cứu về độc tính của azo đã đƣợc thực hiện từ lâu và nó không còn là
một vấn đề mới. Bản chất azo không mang độc tính nhƣng những sản phẩm trong quá
trình tổng hợp cũng nhƣ phân hủy azo lại đƣợc chứng minh là gây độc hại. Năm 1895,
lần đầu tiên ngƣời ta phát hiện “có sự gia tăng tỷ lệ mắc ung thƣ bàng quang của các
công nhân tham gia vào sản xuất thuốc nhuộm” (Rehn, 1895). Bởi vì cấu trúc azo có
các thành phần nhân thơm hay vòng benzen đây là các hợp chất đƣợc con ngƣời biết
đến với các nguy cơ gây ung thƣ cao, vì thế, khi chúng phân ly khỏi phân tử azo chúng
sẽ trở nên rất độc hại, làm ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sức khỏe của con ngƣời. Kể từ
1895 đến nay, ngƣời ta đã thực hiện nhiều nghiên cứu và chứng minh đƣợc tính độc
hại tiềm ẩn của dịch nhuộm gốc azo. Một cuộc điều tra trên hàng trăm mẫu dệt thƣơng
mại đã tiết lộ rằng: có gần 10% gây đột biến trong các thử nghiệm của Ames
(McCarthy, 1997). Một nghiên cứu khác đƣợc tiến hành trên 45 mẫu nƣớc thải đƣợc
thu từ các nhà máy dệt nhuộm cho thấy 27% các mẫu nƣớc thải gây đột biến trong thử
nghiệm Ames (McCarthy, 1997; John, 2001). Hiện nay các thuốc nhuộm gốc azo đã
đƣợc chứng minh là gây ung thƣ và đột biến không còn đƣợc sử dụng nữa. Tuy nhiên,
những cuộc điều tra đầy đủ về tất cả các thuốc nhuộm có hại là không thể (Brown và
DeVito, 1993; John, 2001). Nên chúng ta vẫn không khỏi hoài nghi về độ an toàn của
những hợp chất nhuộm đang đƣợc sử dụng. Ngoài ra các kim loại nặng đƣợc sử dụng
để xúc tác cho quá trình nhuộm và một số muối kim loại nặng đƣợc sử dụng để tạo

liên kết bền hơn trong nhuộm đã đƣợc phát hiện trong nƣớc thải dệt nhuộm, chúng
đƣợc chứng minh là có thể gây điện hóa mạnh và có thể dẫn đến ngộ độc mãn tính và
ngộ độc cấp tính, gây những ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe con ngƣời.
4


Những hiểu biết về sự phân hủy và suy thoái của phân tử thuốc nhuộm rất quan
trọng. Theo Brown và DeVito (1993), có 3 cơ chế đƣợc cho là nguyên nhân gây ung
thƣ từ các sản phẩm phân hủy azo, danh sách này dựa trên những đánh giá rộng rãi về
các tài liệu nghiên cứu azo trƣớc đó. Ba cơ chế đó đƣợc trình bày nhƣ sau:
Thuốc nhuộm azo có thể trở nên độc hại sau khi bị xử lý liên kết azo để tạo ra
các vòng nhân thơm.
Thuốc nhuộm azo có chứa các gốc nhân thơm tự do có thể đƣợc tích tụ sinh học
trong cơ thể bằng cách gây oxy hóa trực tiếp để trở nên độc trong khi các liên kết azo
vẫn còn nguyên vẹn.
Azo sẽ trở nên độc hại sau khi bị kích hoạt bởi một quá trình oxy hóa trực tiếp
các liên kết (-N=N-) tạo ra muối diazonium có khả năng trao đổi điện tử mạnh.
2.1.4. Các phƣơng pháp xử lý azo
Sau khi sản phẩm thuốc nhuộm tổng hợp ra đời lần đầu tiên vào năm 1856,
ngƣời ta đã đón nhận vô số các công trình nghiên cứu, các bản đăng ký sở hữu về các
hợp chất mới có tác dụng nhuộm màu và hầu hết chúng thuộc nhóm azo. Điều đó cho
thấy lƣợng thuốc nhuộm có nguồn gốc là thuốc nhuộm azo rất lớn. Khi có những
nghiên cứu phát hiện ra những ngƣời làm việc trong các nhà máy dệt hay nhà máy sản
xuất thuốc nhuộm có tỷ lệ ung thƣ bàng quang cao hơn những ngƣời làm việc tại các
ngành nghề khác, ngƣời ta bắt đầu lo lắng về tác hại mà thuốc nhuộm tổng hợp đã gây
ra. Các nghiên cứu về tác hại của thuốc nhuộm đã bắt đầu có kết quả và các sản phẩm
tạo màu vô cơ đƣợc cho là độc hại đƣợc cấm sử dụng. Bởi vì các thành phần kim loại
nặng có tác dụng tạo màu chính trong công thức thuốc nhuộm vô cơ đƣợc cho là
nguyên nhân gây ra tất cả điều đó. Các hợp chất tạo màu azo có các gốc hữu cơ bắt
đầu đƣợc nghiên cứu tổng hợp và sử dụng rộng rãi. Nhƣng theo xu thế phát triển và

nhu cầu xã hội, các gam màu phải trở nên mạnh hơn trong quá trình nhuộm và đa dạng
hơn, có thể bám dính trên nhiều dạng vật liệu khác nhau. Vì thế, các công thức tạo
màu không ngừng đƣợc cải tiến và cho ra các sản phẩm cực mạnh cho màu sắc tƣơi
sáng hơn, bền hơn trong môi trƣờng nhƣ: không phai màu dƣới ánh sáng, không bị bạc
màu dƣới thời tiết mƣa, nắng, ẩm ƣớt để đáp ứng nhu cầu con ngƣời. Nhƣng có một
nghịch lý xảy ra là chất tạo màu càng bền sẽ càng khó phân hủy trong môi trƣờng tự
nhiên gây ô nhiễm màu nghiêm trọng cho thủy vực.
5


Trong nhiều năm qua, các nghiên cứu về xử lý màu dịch nhuộm đã cho những
kết quả khả quan, bao gồm các phƣơng pháp về xử lý vật lý, xử lý hóa học và xử lý
sinh học. Dƣới đây là một số phƣơng pháp xử lý thuốc nhuộm azo.
2.1.4.1. Phƣơng pháp vật lý
Phƣơng pháp trao đổi ion (Ion Exchange)
Đây là phƣơng pháp xử lý màu azo dựa trên nguyên lý về lực hút tĩnh điện giữa
các phân tử azo với một thụ thể khác đƣợc thiết kế bằng hợp chất polymer có gắn các
cầu nối có nguồn gốc từ cellulose, bã mía hay than. Các thụ thể này sẽ đƣợc tích điện
từ trƣớc, khi nƣớc có chứa azo chảy qua chúng thì chúng sẽ bắt các phân tử này lại
theo lực hút tĩnh điện, sau đó rửa giải các phân tử azo ra và việc xử lý cấu trúc tạo màu
trở nên dễ dàng. Bởi vì các phân tử sau khi bám trên bề mặt các thụ thể sẽ xảy ra phản
ứng tạo phức hợp dạng flocs lớn nên dễ dàng tách ra khi thay đổi nồng độ muối để tạo
ra sự cạnh tranh điện tích giữa azo và các thụ thể trong hệ thống (John, 2001).
Phƣơng pháp này có hiệu quả xử lý cao nhƣng tốn kém chi phí trong quá trình
sạc pin và tạo bùn, bên cạnh đó, trong quá trình xử lý cần phải tạo áp lực dòng chảy
lớn và ổn định. Vì vậy, đây là phƣơng pháp không mang lại hiệu quả cao về kinh tế và
ít đƣợc sử dụng trong thực tiễn.

Hình 2.1 Sự tƣơng tác tĩnh điện giữa các phân tử thuốc nhuộm azo và các thụ thể
cellulose/ bã mía (Singh, 2011)

Phƣơng pháp hấp phụ (Adsorption)
Phƣơng pháp này cho thấy hiệu quả xử lý màu tốt và tạo ra các sản phẩm không
độc hại cho môi trƣờng. Nguyên tắc xử lý là dùng than hoạt tính để hấp phụ màu sắc
của thuốc nhuộm và chúng đƣợc đánh giá là cho hiệu quả tốt trên các thí nghiệm.
Nhƣng việc đƣa ra công nghiệp hóa phƣơng pháp này thực sự là một vấn đề lớn bởi vì
nguồn nguyên liệu cho việc tạo than hoan tính với số lƣợng lớn là rất khó khăn. Do đó,

6


phƣơng pháp này vẫn chƣa đƣợc đƣa ra sử dụng rộng rãi trong thực tế nhƣng rất có
triển vọng cho các nghiên cứu trong tƣơng lai (John, 2001).
Ngoài ra còn nhiều phƣơng pháp vật lý khác đã đƣợc nghiên cứu trong một thời
gian dài nhƣ các phƣơng pháp: đông keo tụ, công nghệ màng hay chiếu xạ, nhƣng nhìn
chung các phƣơng pháp vật lý còn nhiều khuyết điểm nên chƣa thể áp dụng rộng rãi
trong công cuộc xử lý nƣớc thải công nghiệp.
2.1.4.2. Phƣơng pháp hóa học
Phƣơng pháp oxy hóa trực tiếp (Direct Chemical Oxidation)
Trong phƣơng pháp này hóa chất đƣợc dùng để oxy hóa đó là Clo, nƣớc thải
nhà máy dệt nhuộm thải ra có chứa một hàm lƣợng lớn các phân tử thuốc nhuộm mà
chủ yếu là thuốc nhuộm gốc azo. Các phân tử này khó bị phân hủy trong môi trƣờng tự
nhiên. Khi oxy hóa các phân tử này bằng clo thì chúng loại bỏ màu tốt. Nhƣng hạn chế
của việc dùng clo là khi thuốc nhuộm hòa tan trong nƣớc sẽ phân tán không tập trung,
và việc oxy hóa trở nên tốn thời gian. Bên cạnh đó cắt liên kết đôi trong phân tử thuốc
nhuộm sẽ tạo ra các hợp chất tạo phức với các vòng nhân thơm, đây là các hợp chất
đƣợc con ngƣời biết đến với nguy cơ gây ung thƣ cao và độc hại đối với môi trƣờng.
Sau đó ngƣời ta chú ý đến ozon vì ozon đƣợc biết đến với khả năng oxy hóa cực mạnh
(John, 2001). Các phản ứng xử lý màu do zon tạo ra đạt hiệu quả đến gần nhƣ hoàn
hảo và cơ chế phản ứng của nó đƣợc mô tả nhƣ sau:

Hình 2.2 Cơ chế oxy hóa azo bằng ozon (Singh, 2011)

7


Trong các phản ứng, dƣới tác dụng của ozon sản phẩm tạo ra sẽ ƣu tiên về các
loại axit hữu cơ, andehit và xeton. Phản ứng ozon đang hứa hẹn những điều tốt đẹp và
lợi thế mà nó mang lại trong việc phá vỡ cấu trúc azo.
Phƣơng pháp oxy hóa nâng cao
Tiếp nối với phƣơng pháp oxy hóa trực tiếp, phƣơng pháp oxy hóa nâng cao đã
vƣợt qua chất lƣợng về xử lý độ màu và COD bằng cách bổ xung các chất xúc tác vô
cơ trong quá trình phản ứng khi cho các hydrogen peroxide hay ozon. Chúng giúp
phản ứng xảy ra mạnh và nhanh hơn. Khi kết hợp các phản ứng oxy hóa sẽ cho thấy
khả năng cắt các cấu trúc hữu cơ trở nên hữu hiệu hơn.
Ngoài ra về hóa học còn có những phƣơng pháp khác cũng mang lại hiệu quả
xử lý cao nhƣ phƣơng pháp điện hóa. Những phƣơng pháp hóa học đã mang lại hiệu
quả xử lý tốt nhƣng những sản phẩm phụ mà chúng tạo ra đôi khi không an toàn, chi
phí xử lý cao. Các nhà nghiên cứu bắt đầu suy nghĩ và nghiên cứu về các phƣơng pháp
xử lý sinh học nhằm tìm ra các phƣơng pháp xử lý an toàn hơn, chi phí thấp hơn, hiệu
quả cao và thân thiện với môi trƣờng.
2.1.4.3. Phƣơng pháp sinh học
Các phƣơng pháp sinh học luôn là những lựa chọn đƣợc nhiều nhà nghiên cứu
môi trƣờng sử dụng, bởi những hiệu quả mà nó mang lại thì tốt hơn so với phƣơng
pháp vật lý và hóa học về lợi ích kinh tế và tính thân thiện với môi trƣờng. Theo kết
quả các nghiên cứu trong những năm gần đây đã chứng minh các phƣơng pháp xử lý
hiếu khí kết hợp kị khí hiệu quả xử lý tốt.
Các vi khuẩn kị khí đƣợc nghiên cứu là có khả năng xử lý azo một cách an toàn,
bởi chúng có khả năng tổng hợp một loại enzyme có tên là azoreductase, có tác dụng
cắt trực tiếp vào cấu trúc của azo tại những điểm liên kết. Các cấu trúc đều bị cắt tại
các nối (-N=N-) để tạo ra các sản phẩm vòng thứ cấp. Những nhóm vi khuẩn khác sẽ

phân hủy các sản phẩm sau quá trình phân cắt đầu tiên để cho ra các sản phẩm nhỏ hơn
nữa và tạo ra một dây chuyền phân hủy phân tử thuốc nhuộm thành các dạng phân tử
nhỏ hơn, dễ phân hủy hơn trong môi trƣờng tự nhiên.

8


Hình 2.3 Cơ chế xử lý màu azo bằng enzyme azoreductase (Singh, 2011)
.Năm 1990 nghiên cứu của Rafii, Franklin và Carl đã xác định phân lập đƣợc các vi
sinh vật có tác dụng cắt liên kết azo và hiệu quả xử lý màu của các chủng. Kết quả xử
lý màu azo bởi các enzyme phân lập từ vi sinh vật kị khí phân lập từ đƣờng ruột của
ngƣời và tốc độ xử lý trung bình Directed Blue 15 bởi mỗi chủng, đã xác định hiệu quả
tốt nhất thuộc về Clostridium sp với tốc độ 135 nmol/mg protein.
Năm 2005, Toorisaka và cộng sự đã nghiên cứu dùng các hệ thống xử lý hiếu
khí và kị khí với các tấm than hoạt tính để xử lý độ màu azo và thu đƣợc kết quả xử lý
đƣợc 88 – 96% độ màu azo.
Năm 2009, Boonyaprapa cùng các cộng sự đã nghiên cứu khả năng xử lý màu
azo bằng hệ thống pilot sử dụng các tấm lọc sinh học trong điều kiện kị khí, với thời
gian lƣu nƣớc 24 giờ, phân bò đƣợc lên men ở 5 nồng độ 0, 1, 2, 3 và 4%. Kết quả cho
thấy giảm mật độ màu từ 170 SU (Space units) đến 160 SU (màu đen), 60 (màu sắc rất
nhẹ), 12 SU (không màu), và 10 SU (không màu). Họ kết luận rằng các bộ lọc kị khí,
có chứa phân bò lên men ở nồng độ 2% có hiệu quả xử lý màu tốt nhất.
2.2. Giới thiệu về công nghệ đất ngập nƣớc (Constructed wetlands)
2.2.1. Khái niệm
Đất ngập nƣớc trong tự nhiên đƣợc hiểu là vùng ngậm nƣớc bão hòa hoặc cận
bão hòa. Trong thiên nhiên đất ngập nƣớc đƣợc hiện diện tại các vùng trũng thấp nhƣ
đầm lầy, các bãi bồi ven sông, các kênh rạch, ao hồ, các vùng ngập nƣớc tiếp giáp với
biển, cửa sông đổ ra biển v.v...
2.2.2. Cấu tạo hệ thống đất ngập nƣớc kiến tạo có dòng chảy ngầm
2.2.2.1. Thực vật

Thực vật ở đây chỉ các loại thực vật bậc cao, mọc cao vƣợt lên bên trên bề mặt
lớp đất đá, đây là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất quyết định tính chất và đặc

9


điểm về sinh học của đất ngập nƣớc nhân tạo. Các nhóm thực vật đƣợc nghiên cứu và
sử dụng trong hệ thống đất ngập nƣớc là các loài cây thủy sinh sống trong điều kiện
ẩm ƣớt cao nhƣ: ngập nƣớc hay bán ngập nƣớc. Do tính chất của những cây thủy sinh
thƣờng mềm, thân xốp nên khả năng tăng trƣởng và hấp thụ các chất trong thân xảy ra
rất nhanh, vì thế các nhu cầu về chất dinh dƣỡng cho cây là rất cao. Khi đƣa lƣợng
nƣớc thải có hàm lƣợng cao các chất dinh dƣỡng nhƣ N, P, hay các chất lơ lửng thì cây
có khả năng hấp thụ rất tốt các hợp chất này dẫn đến hiệu xuất xử lý cao. Ngoài vai trò
trong xử lý các thành phần gây ô nhiễm, các cây thủy sinh trong hệ thống đất ngập
nƣớc còn giúp tăng cƣờng trao đổi oxy giữa không khí và nƣớc hoặc đất, làm cho hệ vi
sinh vật trong đất, nƣớc phát triển dồi dào, làm cân bằng hệ sinh thái. Chúng có khả
năng đâm sâu rễ vào lòng đất giúp chống sói mòn và tạo keo cho đất. Ngoài ra, các cây
thủy sinh có tác dụng điều hòa không khí, cung cấp và điều hòa độ ẩm, nhiệt độ cho
không khí làm chỗ ẩn náu và sinh sống cho các loài động vật trong nƣớc hay lƣỡng cƣ.
Khi có một diện tích đất ngập nƣớc đủ lớn, có thể khai thác thân các cây thủy sinh để
phục vụ cho các ngành nhƣ: chăn nuôi, phân bón, giấy, kéo sợi, đan lát hoặc làm đồ
thổ cẩm, giúp cải thiện kinh tế. Khi sử dụng đất ngập nƣớc cho xử lý nƣớc thải với một
diện tích đủ lớn, sẽ mang lại lợi ích rất lớn (Vymazal, 2005; Lê Anh Tuấn. 2011).
2.2.2.2. Cấu tạo nền ngập nƣớc
Thành phần ngập nƣớc chính là các lớp đất, đá có trong hệ thống đất ngập
nƣớc. Trong các thí nghiệm nghiên cứu thì thành phần ngập nƣớc thƣờng đƣợc cấu tạo
đơn giản chỉ là các loại đá và cát. Đối với các mô hình ngập nƣớc tự nhiên thì thành
phần ngập nƣớc chính là phần đất, bùn.
Trong các nghiên cứu thí nghiệm các loại đá đƣợc sử dụng tùy theo muc đích
của từng bể nhƣng nó thƣờng có các loại đá 4 x 6, 2 x 3, 1 x 2, 0,5 x 1 (đá mi) và cát.

Tùy theo dạng dòng chảy thiết kế trong bể mà ngƣời ta thiết kế các tầng đá theo các
lớp và các vị trí khác nhau. Vai trò của thành phần ngập nƣớc là nơi cung cấp các chất
dinh dƣỡng tạo chỗ bám rễ cho hệ thực vật, vi sinh vật và lọc vật lý.
2.2.2.3 Hệ vi sinh vật
Vi sinh vật tồn tại trong bể và bám trên rễ cây, bề mặt đá và lơ lửng trong nƣớc.
Hệ vi sinh trong đất ngập nƣớc rất đa dạng vì chúng bao gồm cả vi sinh vật kị khí và
hiếu khí. Hệ vi sinh vật hiếu khí sống bám trên rễ của các cây thủy sinh, sống trên
vùng nƣớc gần mặt. Hệ vi sinh vật kị khí sống vùng sâu trong đất, trong các lớp đất đá
10


sâu, nơi có lƣợng oxy rất ít. Cả hai loại vi sinh này góp phần phân hủy các hợp chất
hữu cơ có trong nƣớc, các chất dinh dƣỡng sẽ đƣợc chúng hấp thụ và chúng tăng sinh
tạo ra sinh khối lớn. Hệ vi sinh vật này góp phần rất quan trọng trong sự điều hòa cân
bằng sinh thái trong đất và nƣớc. Bên cạnh đó, chúng là tác nhân chính trong các quá
trình phân giải các hợp chất hữu cơ hay vô cơ trong điều kiện kị khí hay hiếu khí. Hệ
thống vi sinh vật càng ổn định và đa dạng thì hiệu quả xử lý nƣớc thải của hệ thống đất
ngập nƣớc càng cao (Windham, 2003; Lê Anh Tuấn, 2011).
2.2.3. Phân loại
Đất ngập nƣớc đƣợc phân loại theo kiểu dòng chảy bao gồm 2 loại dòng chảy
chính là dòng chảy tự do bề mặt và dòng chảy ngầm.
2.2.3.1 Dòng chảy ngầm
Bao gồm dòng chảy đứng và dòng chảy ngang.
Dòng chảy ngầm đứng (Vertical subsurface Flow) là dạng dòng chảy mà nguồn
nƣớc đƣợc cấp vào hệ thống bằng cách phân phối đều trên bề mặt và chảy theo
phƣơng thẳng đứng từ trên mặt xuống đáy, nƣớc đƣợc phân phối bằng một hệ thống
ống có khoan lỗ hoặc hệ thống tƣới bề mặt, nƣớc sau khi xử lý đƣợc thu lại bằng hệ
thống ống có cắt khía dạng xƣơng cá dƣới đáy bể và đƣa ra ngoài. Chiều cao của bể
thƣờng lớn và có nhiều lớp đá, cấu trúc các lớp đất đá phân tầng từ nhỏ đến lớn theo
chiều từ trên mặt xuống đáy.

Thực vật
thủy sinh
Ống
phân phối

Sỏi
Cát ( 40 – 80 cm )

Vách không
ống xả

thấm nƣớc

Hình 2.4 Mô hình đất ngập nƣớc dòng chảy đứng (www.sswm.info)

11


Dòng chảy ngầm ngang (Horizontal subsurface flow) là dạng dòng chảy trong
đó nƣớc đƣợc cấp vào bằng một hệ thống phân phối tại một đầu của bể và nƣớc sau xử
lý đƣợc đƣa ra nhờ một hệ thống ống thu đƣợc cát khía dạng xƣơng cá ở đáy của đầu
đối diện. Các lớp đá sỏi trong lòng bể đƣợc thiết kế theo dạng lớp ngang (Vymazal,
2005; Kalipci, 2011). Cấu trúc cụ thể đƣợc mô tả nhƣ trong hình 2.5.

Hình 2.5 Mô hình đất ngập nƣớc dòng chảy ngang (ucce.ucdavis.edu)
2.2.3.2 Dòng chảy tự do (Free water flow)
Đây là dạng mô hình chứa phần lớn là nƣớc, thực vật là các dạng trôi nổi nhƣ
lục bình, rong hay tảo. Nƣớc trong bể đƣợc chảy tự do không có hƣớng nhất định. Cấu
trúc bể không có các thành phần cơ chất nền nhƣ dạng dòng chảy ngầm. Dạng mô hình
dòng chảy ngang ít đƣợc sử dụng trong thực tế và nghiên cứu 3. Cấu trúc mô hình

dòng chảy ngang đƣợc mô tả nhƣ trong hình 2.6.
Nƣớc

Thực vật thủy sinh

mặt
Đầu vào
Bùn đặc

Đầu ra
Thân rễ

Hình 2.6 Mô hình đất ngập nƣớc dòng chảy tự do bề mặt (www.akvo.org)

12


2.3 Giới thiệu về cây thủy sinh
2.3.1. Giới thiệu về sậy
Sậy có tên khoa học là Phramites autralis
Giới (regnum)

Phantae

(Không phân hạng) Angiospermae
(Không phân hạng) Monocots
(Không phân hạng) Commelinids
Bộ (order)

Poales

Họ (familia)

Poaceae

Chi (genus)

Phramites

Loài (Species)

P. autralis
Hình 2.7 Sậy (www.pfaf.org)

2.3.1.1 Nguồn gốc cây sậy
Sậy đƣợc biết đến nhƣ một loại thực vật phổ biến nhất trên trái đất, thƣờng
đƣợc tìm thấy tại các vùng đầm lầy, sông suối thuộc khu vực nƣớc mặn và lợ. Sậy xuất
hiện nhiều nơi trên thế giới nhƣ Châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ và Châu Úc. Ban đầu là
sự xuất hiện tại các vùng ven biển đầm lầy tại Bắc Mỹ, sau đó lan rộng ra toàn bộ
duyên hải Đại Tây Dƣơng. Mặc dù có tên là autralis tức là bắt nguồn từ Châu Úc
nhƣng nguồn gốc của sậy vẫn chƣa đƣợc xác định (www.invasiveplants.net), cho đến
sau này khi một nghiên cứu trên marker di truyền của các giống sậy trên Bắc Mỹ
ngƣời ta xác định đƣợc rằng, nguồn gốc của sậy phát sinh từ Bắc Mỹ và lan rộng ra
toàn thế giới, bao gồm cả Châu Úc.
2.3.1.2 Sinh lý cây sậy
Sậy là loại cây thủy sinh ƣa sống ở vùng đầm lầy, kênh rạch ngập nƣớc ẩm ƣớt,
thuộc vùng nƣớc mặn và nƣớc lợ, pH thích hợp với sậy là 4,5 – 6. Thân cao 6 – 15 ft
(2 – 4 m) có khi cao đến 6 m, thẳng, phần trong thân rỗng, lá hình mũi mác dài từ
20 – 40 cm và rộng từ 1 – 4 cm. Hoa thƣờng phát triển vào mùa hè và đƣợc thụ phấn
nhờ gió nhƣng cây không có hiện tƣợng tự thụ phấn. Sậy có thể phát sinh chồi từ hạt

khi hạt tiếp xúc với môi trƣờng ẩm ƣớt thích hợp, nhƣng hình thức sinh sản bằng hạt
không đƣợc phổ biến mà chủ yếu là sinh sản vô tính bằng hành giả (thân rễ). Với hình

13


thức sinh sản vô tính này sậy có thể phát triển nhanh chóng và thích ứng với môi
trƣờng, mật độ có thể lên đến 200 cây/m2 (www.invasiveplants.net).
2.3.2 Giới thiệu về cói bông trắng
Cói có tên khoa học là Cyperus tegetiformis
Giới (regnum)

Phantae

(Không phân hạng) Angiosperms
(Không phân hạng) Monocots
(Không phân hạng) Commelinids
Bộ (order)

Poales

Họ (family)

Cyperaceae

Chi (genus)

Cyperus

Loài (Species)

C.tegetiformis
Hình 2.8 Cói bông trắng
(www.rakbankerd.com)

2.3.2.1 Nguồn gốc cói
Trên thế giới cói có nguồn gốc từ vùng Ðông Nam Á, sau đó đƣợc mở rộng ra
phía tây tới I Rắc, Ấn Ðộ, phía bắc tới Nam Trung Quốc, phía nam tới châu Úc và
Indonesia. Cói cũng đuợc nhập vào trồng ở Braxin để làm nguyên liệu đan lát. Hiện
nay, đƣợc biết, cây họ cói phân bố rộng khắp thế giới, nhiều nhất ở Bắc bán cầu với
trung tâm đa dạng là miền nhiệt đới châu Á và Nam Mỹ (greentrade.org.vn).
Tại Việt Nam, theo sách Vân Ðài Lại Ngữ của Lê Quí Ðôn (TK XVI) nhân dân
ta đã biết trồng cói và dệt chiếu. Hiện nay, cây cói đã đuợc trồng và canh tác tại 26
tỉnh, thành phố ven biển với diện tích 12.859 ha, tập trung ở 3 vùng lớn: (1) Vùng
đồng bằng Sông Hồng, (2) Vùng duyên hải Bắc Trung Bộ; (3) Vùng đồng bằng sông
Cửu Long. Cói có thể sống ở nơi khô cạn, ẩm uớt và ngập nuớc, nƣớc lợ hay chua
phèn…Nói chung điều kiện sinh thái của các loài cói trong chi cói rộng rãi vì vậy đại
diện của chúng có thể gặp ở nhiều nơi (greentrade.org.vn).
2.3.2.2 Đặc tính hình thái và sinh lý
Cói bông trắng có cấu tạo gồm 2 phần chính là phần dƣới mặt đất và trên mặt
đất. Phần dƣới mặt đất là rễ và thân ngầm, trên mặt đất là thân khí và lá, hoa…Rễ là
phần mọc ra từ các đốt thân ngầm, có các dạng rễ ăn nổi, rễ ăn sâu và rễ ăn ngang.
Thân đƣợc chia làm hai phần là thân ngầm và thân khí. Thân khí là phần thu hoạch
14