ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ NƯỚC RỈ RÁC ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC TRỒNG CÂY THỦY TRÚC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ NƯỚC RỈ RÁC ĐẾN KHẢ NĂNG
XỬ LÝ CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC
TRỒNG CÂY THỦY TRÚC

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Niên khóa: 2004 – 2008
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THANH THANH

Tháng 10/2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC


BÁO CÁO TÓM TẮT

ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ NƯỚC RỈ RÁC ĐẾN KHẢ NĂNG
XỬ LÝ CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC
TRỒNG CÂY THỦY TRÚC

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

PGS. TS BÙI XUÂN AN

NGUYỄN THỊ THANH THANH

Tháng 10/2008


LỜI CẢM ƠN
Bài khóa luận được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân cùng sự giúp đỡ quý báu tận
tình của quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
-

Quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Sinh học trong suốt bốn năm đại học đã truyền
đạt những kiến thức nền tảng, động viên em trong thời gian thực hiện khóa luận.

-

Thầy PGS. TS Bùi Xuân An đã gợi mở, trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài.

-

Thầy TS Lê Đình Đôn và các anh ở trại thực nghiệm đã tạo điều kiện để em
được thực hiện mô hình thí nghiệm trong nhà lưới ở trại thực nghiệm.

-

Các anh chị Trung tâm Phân tích Môi trường – Viện Công nghệ sinh học và
Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình phân tích.

-

Chị Hải Yến và anh Minh Sang đã giúp em trong những lần đi lấy mẫu tại bãi
chôn lấp chất thải rắn Gò Cát.

-

Các bạn lớp DH04SH đã cùng nhau gắn bó suốt quãng đời sinh viên, động viên
giúp đỡ mình trong thời gian thực hiện khóa luận.

-

Và cuối cùng con xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ đã luôn ủng hộ, động viên và là
chỗ dựa vững chắc cho con trong suốt con đường học tập.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thanh Thanh

iii


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Nguyễn Thị Thanh Thanh, Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 10/2008
“ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ NƯỚC RỈ RÁC ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ CỦA MÔ
HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC TRỒNG CÂY THỦY TRÚC”, mô hình thí nghiệm
được thực hiện tại trại thực nghiệm Công nghệ Sinh học từ 15/04/2008 đến 15/08/2008,
trên đối tượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp Gò Cát.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức (10%, 20%,
30%, 40%, 50%), 3 lần lặp lại, với thời gian lưu là 4 ngày và được theo dõi trong 2 lần.
Kết quả tóm tắt:

1. Giới hạn chịu đựng của cây đối với COD xấp xỉ 3.000 mg/l.
2. Lượng nước bốc hơi qua mô hình trong thời gian 4 ngày từ 46% – 71%.
3. Nồng độ nước rỉ rác xử lý tối ưu là 50% tương ứng COD bằng 1.228 mg/l.
4. Hiệu quả xử lý đối với BOD, COD, N tổng, P tổng lần lượt là: COD 76% 86%; BOD5 80% - 87%; N tổng 85% -95%; P tổng 85% - 97%.

iv


SUMMARY
Nguyen Thi Thanh Thanh, Nong Lam University Ho Chi Minh city, October 2008
“IMPACT OF LANDFILL LEACH WATER ON TREATMENT CAPACITY
OF SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLAND MODEL PLANTED
Cyperus involucratus”, the experiment was carried out at experimental camp
Biotechnology from 15/04/2008 to 15/08/2008.
The experiment design was totally rendommy with 5 concentrations (10%, 20%, 30%,
40%, 50%), with 3 repeat times, and last for 2 times.
The result
1. The limit to life of Cyperus involucratus in the leach wastewater with COD
approximate 3.000 mg/l.
2. Wastewater from subsurface flow contructed Wetland model plant Cyperus
involucratus vaporized 46% - 71%.
3. The optimum wastewater concentration was treated 50% correlative COD 1.228 mg/l
4. Treatment efficiency of BOD, COD, total N and total P were 76% - 86%, 80% 87%, 85% - 95%, 85% - 97%.

v


MỤC LỤC
TRANG
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ iii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN..............................................................................................iv
SUMMARY.....................................................................................................................v
MỤC LỤC ......................................................................................................................vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................................ix
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................x
DANH MỤC BIỂU ĐỒ .................................................................................................xi
DANH MỤC ĐỒ THỊ ...................................................................................................xii
DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ...................................................................................xii
Chương 1. MỞ ĐẦU......................................................................................................1
1.1. Giới thiệu ..................................................................................................................1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1
1.3. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................2
1.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................2
1.5. Tính mới của đề tài ...................................................................................................2
1.6. Giới hạn đề tài ..........................................................................................................2
1.7. Ý nghĩa khoa học......................................................................................................2
1.8. Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................................2
Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...........................................................................3
2.1. Tổng quan cây thủy trúc ..........................................................................................3
2.1.1. Phân loại ................................................................................................................3
2.1.2. Một số đặc tính hình thái của cây..........................................................................3
2.2. Tổng quan vể mô hình đất ngập nước ......................................................................4
2.2.1. Khái niệm đất ngập nước.......................................................................................4
2.2.2. Phân loại đất ngập nước nhân tạo..........................................................................4
2.2.2.1. Đất ngập nước có dòng chảy tự do bề mặt (FWS) .............................................5
2.2.2.2. Đất ngập nước có dòng chảy bên dưới (SSF).....................................................5
2.2.3. Các cơ chế loại bỏ chất thải trong hệ thống đất ngập nước...................................6
2.2.3.1. Vật lý ..................................................................................................................6

vi

2.2.3.2. Hóa học...............................................................................................................6
2.2.3.3. Sinh học ..............................................................................................................7
2.3. Tổng quan bãi chôn lấp rác Gò Cát ..........................................................................7
2.3.1. Giới thiệu sơ lược ..................................................................................................7
2.3.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác Gò Cát...........................................................8
2.3.3. Công nghệ xử lý nước rỉ rác Gò Cát ...................................................................10
2.3.4. Các khuynh hướng xử lý nước rỉ rác...................................................................11
2.3.4.1. Xử lý sơ bộ tuần hoàn nước..............................................................................11
2.3.4.2. Xử lý sơ bộ để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị...........................................11
2.3.4.3. Xử lý để xả ra nguồn tiếp nhận ........................................................................11
2.4.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác .....................................................................12
2.4.5.1. Phương pháp sinh học ......................................................................................12
2.4.5.2. Phương pháp hóa lý ..........................................................................................12
2.4.5.3. Phương pháp hóa học .......................................................................................14
2.4. Ưu, nhược điểm khi sử dụng thực vật làm sạch môi trường nước.........................15
2.4.1. Ưu điểm ...............................................................................................................15
2.4.2. Nhược điểm .........................................................................................................15
2.5. Một số nghiên cứu về cây thủy trúc (hay các loài cây thủy sinh khác) để xử lý
nước thải ........................................................................................................................15
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM................................17
3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm...........................................................17
3.2. Nguồn nước rác và phương pháp lấy mẫu..............................................................17
3.3. Chuẩn bị cây và vật liệu thí nghiệm .......................................................................18
3.3.1. Chuẩn bị cây thủy trúc.........................................................................................18
3.3.2. Vật liệu thí nghiệm ..............................................................................................18
3.4. Nội dung và phương pháp thí nghiệm ....................................................................19
3.4.1. Nội dung – Phương pháp thí nghiệm...................................................................19
3.4.2. Bố trí mô hình thí nghiệm ...................................................................................20

3.4.3. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích ...............................................................21
3.4.4. Xử lý số liệu ........................................................................................................21
Chương 4. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .....................................................................22
4.1. Thí nghiệm nồng độ tối đa......................................................................................22
vii


4.2. Phát triển chiều cao thân.........................................................................................22
4.3. Sự cân bằng nước ...................................................................................................23
4.4. Chỉ tiêu pH..............................................................................................................25
4.5. Nhu cầu oxy sinh học (BOD5)................................................................................26
4.6. Nhu cầu oxy hóa học (COD) ..................................................................................28
4.7. Nitơ tổng.................................................................................................................30
4.8. Photpho tổng...........................................................................................................32
4.9. Sinh khối và sự phát triển của cây thủy trúc ..........................................................34
4.10. Thảo luận chung ...................................................................................................36
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................37
5.1. Kết luận...................................................................................................................37
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................38
PHỤ LỤC

viii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ASP

Xử lý sinh học hiếu khí bùn hoạt tính

BOD5

Nhu cầu ôxy sinh học trong 5 ngày (Biological Oxygen Demand)

bvtv

Bảo vệ thực vật

COD

Nhu cầu ôxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

đc

Đối chứng

đv

Đầu vào

đr

Đầu ra

FWS

Đất ngập nước nhân tạo bề mặt (Free water surface)

Hc

Hữu cơ

nt

Nghiệm thức

PL

Phụ lục

SS

Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid)

SSF

Đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới
(Subsurface flow Constructed Wetland)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS

Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solid)

TN

Thí nghiệm

TNT

Tolit (Trinitrotoluen)

TOC

Hàm lượng Cacbon hữu cơ tổng cộng (Total Organic Cacbon)

VFA

Acid béo bay hơi (Volatiled Fatty Acid)

VSV

Vi sinh vật

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Tính chất nước rỉ rác Gò Cát..........................................................................9
Bảng 3.1: Chiều cao trungbình thân của các cây TN trong giai đoạn dưỡng cây ........19
Bảng 3.2: Thời gian bố trí xác định nồng độ tối đa nước thải gây chết cây.................20
Bảng 3.3: Các phương pháp phân tích..........................................................................21
Bảng 4.1: Nồng độ pha loãng và chỉ số COD của nước rỉ rác tiến hành thí nghiệm. ..22

Bảng 4.2: Chiều cao thân cây thủy trúc trên mô hình bãi lọc trồng cây sau TN..........22
Bảng 4.3: Lượng nước thất thoát trong 4 ngày trung bình ở mỗi nghiệm thức............23
Bảng 4.4: Lượng nước thất thoát trung bình 1 ngày ở mỗi nghiệm thức .....................23
Bảng 4.5: Kết quả pH của mỗi nghiệm thức.................................................................25
Bảng 4.6: BOD trung bình ở mỗi nghiệm thức ...........................................................26
Bảng 4.7: COD trung bình ở mỗi nghiệm thức.............................................................28
Bảng 4.8: Nitơ tổng trung bình ở mỗi nghiệm thức .....................................................31
Bảng 4.9: Photpho tổng trung bình ở mỗi nghiệm thức ...............................................33
Bảng 4.10: Trọng lượng thân và rễ của cây cuối thí nghiệm........................................34

x


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
BIỂU ĐỒ

TRANG

Biểu đồ 4.1: Chiều cao trung bình của cây ở mỗi nghiệm thức sau thí nghiệm...........22
Biểu đồ 4.2: Lượng nước thất thoát trung bình mỗi ngày của đối chứng, thí nghiệm
và qua cây trung bình ở mỗi nghiệm thức ....................................................................24
Biểu đồ 4.3: Tỷ lệ lượng nước thất thoát so với lượng nước tưới ban đầu trung
bình ở mỗi nghiệm thức.................................................................................................24
Biểu đồ 4.4: Nồng độ BOD của hệ thống mô hình thí nghiệm trung bình ở mỗi nghiệm
thức ................................................................................................................................27
Biểu đồ 4.5: Nồng độ COD của hệ thống mô hình thí nghiệm trung bình ở mỗi
nghiệm thức ...................................................................................................................29
Biểu đồ 4.6: Nồng độ tổng Nitơ của hệ thống mô hình thí nghiệm trung bình ở mỗi
nghiệm thức ...................................................................................................................31
Biểu đồ 4.7: Nồng độ tổng Photpho của hệ thống mô hình thí nghiệm trung bình ở mỗi

nghiệm thức ...................................................................................................................33
Biểu đồ 4.8: Trọng lượng tươi và khô của cây sau thí nghiệm.....................................35

xi


DANH MỤC ĐỒ THỊ
ĐỒ THỊ

TRANG

Đồ thị 4.1: Hiệu suất xử lý BOD của mô hình thí nghiệm trung bình ở mỗi
nghiệm thức ...................................................................................................................27
Đồ thị 4.2: Hiệu suất xử lý COD của mô hình thí nghiệm trung bình ở mỗi
nghiệm thức ...................................................................................................................29
Đồ thị 4.3: Hiệu suất xử lý tổng Nitơ trung bình ở mỗi nghiệm thức ..........................32
Đồ thị 4.4: Hiệu suất xử lý tổng Photpho của mô hính thí nghiệm trung bình
ở mỗi nghiệm thức.........................................................................................................34

DANH MỤC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Cây thủy trúc .................................................................................................3
Hình 2.2: Hệ thống ĐNN có dòng chảy thẳng đứng ......................................................5
Hình 2.3: Hệ thống ĐNN có dòng chảy nằm ngang.......................................................6
Hình 3.1: Hồ chứa nước rỉ rác ở bãi rác Gó Cát...........................................................17
Hình 3.2: Mô hình bãi lọc trồng cây thủy trúc .............................................................18
SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1: Công nghệ xử lý nước rỉ rác Gò Cát ..........................................................10
Sơ đồ 3.1: Mô hình bố trí thí nghiệm ...........................................................................20

.

xii


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1. Giới thiệu
Việc gia tăng dân số và xã hội ngày càng phát triển đã dẫn đến khối lượng lớn
rác sinh hoạt thải ra môi trường, làm cho việc thu gom vận chuyển và xử lý chất thải
rắn trở thành vấn đề nan giải hiện nay. Lượng chất thải rắn nếu không được xử lý tốt
sẽ dẫn đến hàng loạt các hậu quả môi trường không thể lường trước được, đặc biệt là
nước rỉ rác. Nếu chúng ta không có những phương pháp xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm
cả ba môi trường đất, nước và không khí.
Nước rỉ rác có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt và đất. Do ở
nước ta chưa có sự phân loại rác ngay từ nguồn vì thế nồng độ chất ô nhiễm trong
nước rỉ rác cao nên khi thải ra môi trường hoặc xử lý không đạt tiêu chuẩn quy định sẽ
gây ra phản ứng mạnh mẽ đối với cộng đồng dân cư sống gần bãi chôn lấp.
Do tính chất và thành phần nước rỉ rác ở nước ta khác biệt so với ở nước ngoài
nên khi sử dụng những công nghệ xử lý của Hà Lan mà vẫn không mang lại hiệu quả
tốt. Theo thiết kế công suất 400 m3/ngày đêm nhưng thực tế công suất chỉ đạt
40-50 m3/ngày đêm gây khó khăn rất nhiều cho các cơ quan quản lý môi trường và
nhiều bãi chôn lấp đã phải đóng cửa. Do đó việc tìm ra các phương pháp xử lý nước rỉ
rác hiện nay đang là vần đề cấp thiết và sử dụng thực vật để xử lý là một phương pháp
tỏ ra khá hiệu quả.
Qua những phát hiện gần đây cho thấy thủy trúc là một loại cây có khả năng

thích nghi cao và chống chịu tốt và là một trong những cây có tiềm năng lớn trong việc
xử lý nước thải. Vì thế tôi thực hiện đề tài: “Ảnh hưởng nồng độ nước rỉ rác đến
khả năng xử lý của mô hình đất ngập nước trồng cây thủy trúc”.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Do lượng nước rỉ rác thải ra nhiều và công nghệ xử lý không đạt hiệu quả cùng
với một số tác động xấu của môi trường đã dẫn đến lượng nước rỉ rác phát sinh ngày
càng nhiều. Chính vì điều này mà hiện nay bãi rác Gò Cát đã phải đóng cửa, còn
những bãi rác khác cũng lâm vào tình trạng quá tải nên không thể nào xử lý hộ bãi rác
Gò Cát.

1


Lượng nước rỉ rác sinh ra nhiều mà không được xử lý kịp thời sẽ ảnh hưởng
đến môi trường, gây bức xúc cho người dân và làm đau đầu nhiều nhà quản lý. Do đó
việc xử lý triệt để nước rỉ rác đang là vấn đề cấp thiết cần được giải quyết.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của cây thủy trúc trên mô hình đất ngập
nước ở điều kiện Việt Nam.
1.4. Nội dung nghiên cứu
Xây dựng mô hình đất ngập nước sử dụng cây thủy trúc.
Xác định nồng độ nước rỉ rác tối ưu mà mô hình đất ngập nước có cây thủy
trúc xử lý.
1.5. Tính mới của đề tài
Chưa có nghiên cứu nào về vấn đề này. Sử dụng cây thủy trúc xử lý nước rỉ rác
trên mô hình đất ngập nước.
1.6. Giới hạn của đề tài
Chỉ thực hiện trên mô hình đất ngập nước. Kiểm tra giới hạn trong 5 chỉ tiêu:
pH, BOD5, COD, N tổng, P tổng. Tính chất nước rỉ rác bị ảnh hưởng bởi việc vận
chuyển xa (từ bãi rác Gò Cát về trường Đại học Nông Lâm). Thí nghiệm được thực

hiện trong mùa mưa.
1.7. Ý nghĩa khoa học
Chứng minh được ngoài việc xử lý nước thải chăn nuôi thì cây còn có khả năng
xử lý nước rỉ rác. Lần đầu tiên nghiên cứu cây thủy trúc xử lý nước rỉ rác.
1.8. Ý nghĩa thực tiễn
Tuy chưa có nhiều nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của cây thủy trúc
nhưng qua quá trình thực hiện khóa luận em thấy cây có tìm năng trong việc xử lý
nước rỉ rác có thể góp phần vào việc giải quyết vấn đề bức xúc do nước rỉ rác gây ra.
Do đó đề tài này sẽ làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo sử dụng cây thủy trúc để
xử lý nước rỉ rác.

2


Chương 2

TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về cây thủy trúc
2.1.1. Phân loại
Bộ:

Cyberales

Họ:

Cyperaceae

Chi:

Cyperus

Loài:

involucratus

Thủy trúc có nguồn gốc Madagasca và Mascarene Islands, thường mọc nơi đất
ẩm. Ngoài ra ở một số nơi còn gọi là cây cói dù hay cây cọ dù.
Cyperaceae – Họ cói (từ chữ Hy Lạp kyperios: tên một loài cói gấu tàu ). Trong
chi Cyperus có tới 600 loài ở những vùng nhiệt đới và nóng. Ở nước ta có tới 61 loài
phần lớn là cỏ dại, một số loài được dùng đan lát, làm chiếu; một số dùng làm thức ăn
chăn nuôi và một số làm cây thuốc, cây cảnh.
2.1.2. Một số đặc tính hình thái của cây thủy trúc
Thân thảo mọc đứng thành cụm, dạng thô, cao 0,7 – 1,5m, có cạnh và nhiều
đường vân dọc, phía gần gốc có những bẹ lá màu nâu không có phiến. Lá nhiều, mọc
tập trung ở đỉnh thân thành vòng dày đặc, xếp theo dạng xoắn ốc và xòe rộng ra, dài có
thể tới 20cm; cụm hoa tán ở nách lá, nhiều. Bông chét hình bầu dục, dẹp, dài khoảng
8mm, thường không có cuống, hợp thành cụm hoa đầu ở đỉnh các nhánh hoa. Ngoài
tên khoa học Cyperus involucratus thì cây thủy trúc còn có tên Cyperus alternifolius L
spp hay Cyperus flabellifomis Rottb.

Hình 2.1: Cây thủy trúc

3


2.2. Tổng quan về mô hình đất ngập nước
2.2.1. Khái niệm
Đất ngập nước (ĐNN) là những vùng đất bị ngập hoặc bão hòa bởi nước bề mặt
hoặc nước ngầm, là những diện tích chuyển tiếp giữa môi trường cạn và ngập nước,
những nơi mà sự ngập nước của đất gây ra sự phát triển của một hệ thực vật đặc trưng.

ĐNN gồm 3 thành tố chính:
- ĐNN được phân biệt bởi sự hiện diện của nước.
- ĐNN thường có những loại đất đồng nhất khác hẳn với những vùng đất cao
ở xung quanh.
- ĐNN thích hợp cho sự hiện diện của những thảm thực vật thích nghi với
những điều kiện ẩm ướt
Năm 2001 Cục Bảo vệ môi trường Việt Nam tiến hành kiểm kê 68 loại hình đất
ngập nước và chia ra:
- Nhóm A: ĐNN tự nhiên.
- Nhóm B: ĐNN nhân tạo.
2.2.2. Phân loại đất ngập nước nhân tạo
ĐNN nhân tạo (Contructed Wetland) là vùng đất ngập nước do con ngừơi tạo ra,
các vùng ngập nước này được xây dựng để xử lý nước thải dựa trên các quá trình diễn
ra trong đất ngập nước tự nhiên.
ĐNN nhân tạo thường được quy hoạch sẵn thành từng thửa, từng ô. Bên dưới
của khu đất thường được lót bằng lớp vật liệu không thấm nước (tránh nước thải ảnh
hưởng đến nước ngầm), bên trên lớp lót rãi đá dăm hay cát hỗ trợ sự phát triển thực vật
trồng trong khu đất. Độ tin cậy trong quá trình hoạt động đất ngập nước nhân tạo cao
hơn đất ngập nước tự nhiên, chúng có thể được quản lý chặt chẽ và có những ưu điểm
của đất ngập nước tự nhiên.
Phương pháp xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo là một
phương pháp đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới cách đây khoảng vài chục
năm. Cho đến nay, ở các nước phát triển hệ thống ĐNN nhân tạo vẫn đang được sử
dụng để xử lý nước thải sinh hoạt. Ở Việt Nam, việc sử dụng các hệ thống tự nhiên nói
chung và hệ thống ĐNN nhân tạo nói riêng đã bắt đầu được sử dụng như hệ thống
ĐNN để xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê ở Khe Sanh, hệ thống ĐNN ở
thành phố Việt Trì...
4

ĐNN nhân tạo được chia làm 2 loại: ĐNN nhân tạo có dòng chảy bề mặt (Free
water surface – FWS) và đất ngập nước có dòng chảy bên dưới (Subsurface flow
Constructed Wetland – SSF).
2.2.2.1. ĐNN có dòng chảy bề mặt (FWS – Free water surface)
Những hệ thống này thường là lưu vực chứa nước hoặc các kênh dẫn nước, với
lớp lót bên dưới để ngăn sự rò rỉ nước, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho
thực vật nổi. Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm, sự có mặt của thân cây quyết
định dóng chảy và đặc biệt trong các mương dài và hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ.
2.2.2.2. ĐNN có dòng chảy bên dưới (SSF – Subsurface flow Constructed Wetland)
Bao gồm 2 hệ thống:
- Hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (VSF – Vertical subsurface flow)
Nước thải được đưa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt. Nước sẽ chảy xuống
dưới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dưới đáy có ống thu nước đã xử lý để dẫn ra ngoài.
Các hệ thống VSF thường xuyên được sử dụng để xử lý lần 2 cho nước thải đã qua xử
lý lần 1. Thực nghiệm đã chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử lý sơ bộ như bể lắng, bể tự hoại.
Hệ thống ĐNN cũng có thể được áp dụng như một giai đoạn của xử lý sinh học.

Hình 2.2: Hệ thống ĐNN có dòng chảy thẳng đứng

5


- Hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal Subsurface flow).
Nước thải được đưa vào và chảy chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt của nền
trên một đường ngang cho tới khi nó tới được nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian
này, nước thải sẽ được tiếp xúc với mạng lưới hoạt động của các đới hiếu khí, hiếm
khi với kỵ khí. Các đới hiếu khí ở xung quanh rễ và bầu rễ, nơi lọc oxy vào trong bề
mặt. Khi nước thải chảy qua đới rễ, nó được làm sạch bởi sự phân hủy sinh học của
vsv theo các quá trình hóa sinh.

Hình 2.3: Hệ thống ĐNN có dòng chảy nằm ngang
2.2.3. Các cơ chế loại bỏ chất thải trong hệ thống ĐNN
Các hệ thống ĐNN loại bỏ được nhiều chất gây ô nhiễm bao gồm: các chất hữu
cơ, các chất rắn lơ lửng, nitơ, photpho, kim loại nặng và các vsv gây bệnh. Các chất
được loại bỏ khỏi nước thải trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các quá trình vật lý, hóa
học và sinh học.
2.2.3.1. Vật lý
Lắng do trọng lực: Các hạt được lọc cơ học khi nước chảy qua lớp lọc, qua tầng
rễ. Lực hấp dẫn giữa các phần tử, sự bay hơi NH3 từ nước thải.
2.2.3.2. Hóa học
Tạo thành các hợp chất, hấp phụ trên bề mặt lớp lọc và bề mặt thực vật. Phân
hủy hoặc biến đổi của các hợp chất kém bền bởi các tác nhân như tia tử ngoại, oxy hóa…
2.2.3.3. Sinh học
Các chất hữu cơ hòa tan được phân hủy bởi vsv đáy và vsv bám dính trên thực
vật. Có sự nitrat hóa và phản nitrat hóa do tác động của vsv. Dưới các điều kiện thích
6


hợp, một khối lượng đáng kể các chất ô nhiễm sẽ được thực vật hấp thụ. Sự phân hủy
tự nhiên của các chất hữu cơ trong môi trường.
Các loại thực vật trong hệ thống đất ngập nước bao gồm: cây sậy, cây cói, cây
cỏ nến…các loại cây này có rễ bám vào đất ở đáy và thân vươn lên trên mặt nước. Một
số bộ phận thực vật đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải như:
Phần thực vật tiếp xúc với không khí: Bóng cây làm suy giảm ánh sáng dẫn đến
giảm sự sinh trưởng của thực vật phù du, tạo vi khí hậu, cách nhiệt trong mùa đông,
giảm tốc độ gió, tạo chất dinh dưỡng thông qua các quá trình quang hợp.
Phần thực vật tiếp xúc với nước: Có các hiệu quả lọc (lọc qua các mô xốp),
giảm tốc độ dòng chảy, tăng tỷ lệ trầm tích, cung cấp diện tích bề mặt cho vsv bám
dính, tạo O2 bởi quang hợp, tăng sự phân hủy hiếu khí, hấp phụ chất dinh dưỡng.
Rễ và đới rễ trong lớp trầm tích: Giúp ổn định bề mặt lắng đọng, giảm xói mòn.

Ngăn chặn sự tắt nghẽn lớp lọc trong hệ thống dòng thẳng đứng. Sinh O2 làm tăng sự
phân hủy hiếu khí và sự nitrat hóa. Hấp phụ chất dinh dưỡng.
Hệ thống này được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau: Bãi lọc ngầm trồng
cây, hệ xử lý với vùng rễ…
2.3. Tổng quan bãi chôn lấp rác Gò Cát
2.3.1. Giới thiệu sơ lược
Địa điểm: Xã Bình Hưng Hòa, huyện Bình Chánh, TP. Hồ Chí Minh. Diện tích:
25 ha. Công suất thiết kế: 3.750.000 tấn rác. Công suất xử lý: 2.000 tấn rác/ ngày. Đối
tượng tiếp nhận: rác sinh hoạt.
Bãi rác Gò Cát được xây dựng từ nguồn vốn ODA của chính phủ Hà Lan và
vốn ngân sách của thành phố Hồ Chí Minh. Đây là bãi rác được xây dựng với công
nghệ hiện đại, được xây dựng theo công nghệ tiên tiến của Hà Lan, rác sinh hoạt được
xử lý theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh. Rác được chôn trong hố có độ sâu 7 m
so với mặt đất. Đổ rác thành 9 lớp, mỗi lớp có chiều dày 2,2 m, được ngăn cách bởi 8
lớp đất phủ trung gian. Mỗi lớp có chiều dày 0,15 m. Lớp phủ trên cùng dày 1,3 m, lớp
lót đáy dày 0,5 m bao gồm: lớp nhựa HDPE, cát, hệ thống thu gom nước thải, xà bần
có tác dụng không cho nước rác thấm vào đất. Tổng chiều cao của đụn rác sau khi đổ
là 23 m (cao 16 m so với mặt đất).
Bãi chôn lấp có trang bị hệ thống thu gom và xử lý nước rác, khí từ bãi rác và
máy phát điện chạy từ khí thu gom.
7


Tuy nhiên, do không tính đến sự khác biệt thành phần nước rỉ rác của nước ta
nên hệ thống xử lý nước rỉ rác do Hà Lan thiết kế đã hoạt động không hiệu quả gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng khu vực xung quanh.
2.3.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác Gò Cát
Nước rác là nước thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào
tầng đất dưới bãi chôn lấp. Nước rác được hình thành khi độ ẩm của rác vượt quá độ
giữ nước (Độ giữ nước của chất thải rắn – Field Capacity – là lượng nước lớn nhất

được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm, hướng xuống dưới tác
dụng của trọng lực).
Điều kiện khí tượng thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu,
lượng mưa, ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh ra.
Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều phụ thuộc các yếu tố như: thành phần
rác, tuổi bãi rác, chế độ vận hành của bãi rác, chiều sâu chôn rác, thời tiết,điều kiện
thủy văn khu vực, hoạt động hóa học, sinh học, lượng ẩm, nhiệt độ, pH, mức độ ổn
định...Các thành phần trong nước rỉ rác biến thiên qua các giai đoạn (pha) sau:
- Pha 1– Pha thích nghi ban đầu
Các thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong rác bị phân hủy dưới điều
kiện hiếu khí. Giai đoạn này xảy ra nhanh giải phóng một lượng đáng kể CO2 và H2.
- Pha 2 – Pha chuyển tiếp
Oxy cạn dần và điều kiện kỵ khí bắt đầu phát triển. Nitrat và sulfat đóng vai trò
chất nhận electron trong các phản ứng chuyển hóa sinh học, thường bị khử đến N2 và
H2S.
Trong pha 2, pH của nước rác bắt đầu giảm do sự hiện diện các axit hữu cơ và
ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ CO2 trong bãi rác.
- Pha 3 – Pha axit
Hoạt động của vi sinh kị khí gia tăng tạo ra một lượng lớn các axit hữu cơ và
một lượng ít hơn khí H2. CO2 là khí chính tạo ra trong suốt pha III và một lượng nhỏ
hơn là khí H2 cũng được sinh ra.
Trong pha 3, pH của nước rác thường sẽ giảm xuống 5 hoặc thấp hơn, BOD5,
COD và độ dẫn điện tăng đáng kể do sự hòa tan các axit hữu cơ trong nước rác.
- Pha 4 – Pha lên men mêtan

8


Trong pha này, phần lớn axit và khí H2 đã biến đổi thành CH4 và CO2, pH tăng
6,8 – 8, đồng thời BOD5, COD, độ dẫn điện sẽ giảm. Ngoài ra, pH cao, các thành phần

vô cơ trong dung dịch và nồng độ kim loại nặng trong nước rác cũng giảm.
- Pha 5 – Pha “ chín”.
Pha 5 xuất hiện khi các chất hữu cơ sẵn sàng phân hủy sinh học đã chuyển
thành CH4 và CO2. Khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2. Suốt pha này, nước rác thường
chứa axit humic và fulvic (khó xử lý sinh học).
Bảng 2.1: Tính chất nước rỉ rác Gò Cát (Nguồn: CENTEMA, 2002)
Thành phần

Đơn vị

pH

Nước rỉ mới

Nước rỉ mới

mùa khô

mùa mưa

4,8 – 6,2

6,5 – 6,9

7,81 – 7,89

Nước rỉ cũ

TDS

mg/l

7300 - 12200

5011 - 6420

6040 – 9145

COD

mgO2/l

39614 - 59750

6621 - 31950

1186 – 1436

BOD5

mgO2/l

30000 - 48000

4554 - 25130

200

VFA

mgO2/l

21878 - 25182

2882

26

SS

mg/l

1760 - 4310

896 - 1320

235

Nitơ tổng

mg/l

974 - 1165

484,4

918,6

P tổng

mg/l

55,8 – 89,6

13,3

6,4 – 10,1

Tổng độ cứng

mgCaCO3/l

5833 - 9667

1840 - 4250

1260 – 1720

Ca2+

mg/l

1670 – 2739

465

60 – 80

Mg2+

mg/l

404 – 687

165

297 – 381

Cl-

mg/l

3960 – 4100

1075

2450 – 2697

SO42-

mg/l

1400 – 1590

-

14

Fe tổng

mg/l

204 – 208

46,8

4,5

Cr tổng

mg/l

0,04 – 0,05

-

-

Zn

mg/l

93 -202

-

-

Pb

mg/l

0,32 - 1,9

-

-

Cd
Ni
Mn

mg/l
mg/l
mg/l

0,02 - 0,1
2,21 - 8,02
14,5 - 32,17

-

-

9


2.3.3. Công nghệ xử lý nước rỉ rác Gò Cát
Quy trình xử lý nước rỉ rác do Hà Lan thiết kế
Nước rỉ rác từ bãi

á

Bùn già

Xử lý bậc I

Bùn cặn dư

Bùn tuần hoàn
Xử lý bậc II

Xử lý bậc III

Nước rửa lọc

Xử lý bậc IV

.

Nước xả ra môi trường
Sơ đồ 2.1: Quy trình xử lý nước rỉ rác Gò Cát
Xử lý bậc I: Xử lý sơ bộ loại bỏ Canxi kết hợp xử lý sinh học kị khí bằng bể xử
lý kị khí dòng chảy ngược.
Xử lý bậc II: Xử lý sinh học hiếu khí bùn hoạt tính (ASP) kết hợp quá trình
Nitơ hóa và khử Nitơ để khử BOD, COD và Nitơ tổng.
Xử lý bậc III: Xử lý hóa lý bằng quá trình keo tụ - tạo bông – kết tủa – lắng và
lọc cát.
Xử lý bậc IV: Xử lý bằng các quá trình lọc (Vi lọc và Nano).
2.3.4. Khuynh hướng xử lý nước rỉ rác
Hiện nay trên thế giới có 3 khuynh hướng xứ lý nước rỉ rác:

- Xử lý sơ bộ nước rác để tuần hoàn, tái sử dụng trong nông nghiệp.
- Xử lý sơ bộ nước rác để đưa vào hệ thống cống rãnh độ thị.
- Xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận tự nhiên (qua hệ thống
phối hợp các biện pháp hóa, lý, sinh học…)
2.3.4.1. Xử lý sơ bộ tuần hoàn nước
Phương pháp tuần hoàn nước rác nhằm gia tăng tốc độ quá trình ổn định bãi rác,
giảm thời gian cần thiết để lên men chất hữu cơ và sinh khí.
10


Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, khử được BOD, COD.
Nhược điểm: Chỉ xử lý tốt khi lượng nước nhỏ, làm tăng nồng độ vô cơ trong
nước rác, tích lũy chất hữu cơ khó phân hủy sinh học do đó chỉ ứng dụng cho xử lý
nước rác có nguồn gốc từ chất thải sinh hoạt hơn là chất thải rắn công nghiệp. Ngoài ra,
phương pháp này còn gây ra vấn đề mùi, nguy cơ gây ô nhiễm nước ngầm do có khả
năng thấm cao.
Phương pháp tuần hoàn không thích hợp cho xử lý nước rác ở Việt Nam vì
nguồn rác thải phức tạp, đa dạng. Thành phần rác thải chứa các hợp chất hữu cơ nguy
hại chưa được phân loại, kết hợp với độc tố trong nước rác tuần hoàn sẽ tích lũy trong
rác, ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật và tốc độ phân hủy rác.
2.3.4.2. Xử lý sơ bộ để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị
Đây là khuynh hướng được thế giới đặc biệt quan tâm, đó là sự kết hợp giữa xử
lý nước rác và nước thải đô thị: người ta dẫn nước rác sau khi xử lý sơ bộ vào hệ thống
cống rãnh, nhập chung với nước thải đô thị đưa về trạm xử lý, bùn sau xử lý được
chuyển trở lại vào bãi rác.
Đây là một phương án thích hợp nhưng yêu cầu phải xây dựng hệ thống cống
rãnh và trạm xử lý nước thải đô thị.
2.3.4.3. Xử lý để xả ra nguồn tiếp nhận
Nhìn chung, hầu hết các công nghệ xử lý nước thải đều có thể được áp dụng
cho xử lý nước rác. Các công nghệ trên cần kết hợp nhiều quá trình gồm sinh học, hóa

lý, hóa học để xử lý nước ra đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận.
2.3.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
2.3.5.1. Phương pháp sinh học
Dựa vào khả năng hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy, bẻ gãy các phân
tử hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm thành hợp chất đơn giản.
Phương pháp sinh học được chia làm 2 loại: xử lý hiếu khí và xử lý kỵ khí.
- Xử lý hiếu khí: Bao gồm quá trình bùn hoạt tính, hồ ổn định có sục khí, bể
tiếp xúc sinh học, cánh đồng tưới tự nhiên…Tuy nhiên, các công trình xử lý thường
chiếm diện tích lớn. Hơn nữa, nước rác có hàm lượng ô nhiễm rất cao nên xử lý hiếu
khí sẽ rất tốn kém, do tiêu hao năng lượng cho quá trình sục khí. Phương pháp này chỉ
thích hợp sau khi nước rác đã qua các giai đoạn xử lý chính, nhằm giảm nồng độ các chất ô
nhiễm.
11


- Xử lý kỵ khí: Gồm hệ thống lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở, công
nghệ đệm bùn kỵ khí có dòng chảy ngược (UASB). So với xử lý hiếu khí, xử lý kỵ khí
nước rác có tính khả thi cao hơn và nhiều ưu điểm vượt trội hơn: chi phí đầu tư, vận
hành thấp, lượng hóa chất cần bổ sung thấp, không đòi hỏi cấp phí, ít tốn năng lượng
và còn có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas, lượng bùn sinh ra ít hơn, cho
phép vận hành với tải lượng hữu cơ cao, giảm được diện tích công trình.
Nhìn chung, quá trình sinh học có thể áp dụng để xử lý nước rác từ những bãi
chôn lấp đang hoạt động hoặc mới đóng cửa với hiệu quả cao. Quá trình này cho phép
giảm phần lớn các chất hữu cơ (chất gây ô nhiễm chính) trong nước rác.
Tuy nhiên, phương pháp sinh học không khả thi đối với một số loại nước rác có
hàm lượng ô nhiễm quá phức tạp hay có tỷ số BOD/COD thấp.
2.3.5.2. Phương pháp hóa lý
Gồm các quá trình: Tạo bông – lắng tụ, tuyển nổi, lọc cơ học và hấp thụ than
hoạt tính, trao đổi ion, thẩm thấu ngược.
- Tạo bông – lắng tụ

Là quá trình khử các chất ô nhiễm dạng keo (kích thước quá nhỏ) bằng cách sử
dụng chất đông tụ để trung hòa điện tích các hạt keo nhằm liên kết chúng lại với nhau,
tạo nên các bông cặn lớn có thể lắng trọng lực.
- Tuyển nổi
Thường sử dụng để tách tạp chất phân tán lơ lửng không tan, các hạt nhỏ hoặc
nhẹ, lắng chậm. Quá trình thực hiện bằng cách tạo ra các bọt khí nhỏ (thường là không
khí) vào pha lỏng. Các bọt khí kết dính với các hạt, kéo chúng cùng nổi lên bề mặt và
sau đó lớp váng này được thu gom nhờ thiết bị vớt bọt.
Ưu điểm: Cấu tạo thiết bị đơn giản, vốn đầu tư và chi phí năng lượng vận hành
thấp, có độ lựa chọn cao tách các tạp chất, tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng.
- Lọc cơ học và hấp thụ than hoạt tính
Các chất lơ lửng nhỏ, mịn, các chất vi hữu cơ bị loại qua quá trình lọc cát (cơ
học) hay hấp phụ (ý hóa). Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt
để các chất hữu cơ hòa tan, sau xử lý sinh học mà chúng thường có độc tính cao hoặc
không phân hủy sinh học

12


Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính, các chất tổng hợp, một số chất thải của
sản xuất: xỉ tro, mạt sắt, khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm…
Phương pháp này có hiệu quả lọc cao nhưng thường chỉ sử dụng ở giai đoạn xử
lý bậc cuối và không hiệu quả so với phương pháp sinh học đối với các bãi rác mới.
Ngoài ra, quá trình hấp phụ cần giai đoạn tái chất sinh chất hấp thụ.
- Trao đổi ion
Là quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn (chất trao đổi ion – ionit,
không tan trong nước) trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi chúng
tiếp xúa với nhau.
Ứng dụng: Giúp loại các kim loại Zn, Cu, Cr, Ni, Pb…cũng như các hợp chất
Asen, P, Cyanua...

Ưu điểm: Phương pháp này có hiệu quả cao, xử lý khá triệt để song chỉ có thể
áp dụng ở giai đoạn sau cùng.
Nhược điểm: Chi phí cao, đòi hỏi quá trình tái sinh các ionit
- Thẩm thấu ngược
Là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới áp suất cao hơn áp suất lọc
thông thường nhiều. Màng lọc có các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các hạt (phân
tử, ion bị hydrat hóa) có kích thước không lớn hơn phân tử dung môi. Hiệu quả quá
trình phụ thuộc vào tính chất màng lọc.
Ứng dụng: Loại bỏ các chất vô cơ hòa tan (khử muối), làm loãng nồng độ vô cơ
trong dung dịch.
Ưu điểm: Tiêu hao năng lượng ít, có thể tiến hành ở nhiệt độ thường, kết cấu
đơn giản.
Nhược điểm:
Năng suất, hiệu quả làm sạch và thời gian làm việc của màng lọc giảm khi
nồng độ chất hòa tan trên bề mặt tăng.
Quá trình hoạt động dưới áp suất cao nên cần có vật liệu đặc biệt làm kín thiết bị.
Chỉ được sử dụng ở giai đoạn cuối của quá trình xử lý (sau khi đã qua xử lý
sinh học hoặc đã tách loại các chất lơ lửng).

13