KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA HỒ SINH HỌC VỚI SỰ HIỆN DIỆN CỦA RONG ĐUÔI CHÓ (Hydrilla verticillata)

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
CỦA HỒ SINH HỌC VỚI SỰ HIỆN DIỆN CỦA
RONG ĐUÔI CHÓ (Hydrilla verticillata)

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ KIM TUYỀN
Niên khóa

: 2005 - 2009

Tháng 8/2009


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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
CỦA HỒ SINH HỌC VỚI SỰ HIỆN DIỆN CỦA
RONG ĐUÔI CHÓ (Hydrilla verticillata)

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. LÊ QUỐC TUẤN

NGUYỄN THỊ KIM TUYỀN

Tháng 8/2009


LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp được hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi chân
thành cảm ơn Cha Mẹ, Thầy Cô, Bạn Bè đã thương yêu, giúp đỡ tận tình tôi trong suốt
quá trình thực hiện đề tài.
Thưa Cha Mẹ kính yêu! Con vô cùng biết ơn công lao của Cha Mẹ, Người đã
sinh ra con, bao năm vất vả nuôi dạy con khôn lớn ăn học nên người.
Thưa quý Thầy, quý Cô! Xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc của em đến
các Thầy Cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học cũng như các Thầy Cô trong Khoa
Môi trường và Tài nguyên cùng toàn thể Thầy Cô trong Trường Đại Học Nông Lâm
Tp HCM. Thầy Cô là người truyền đạt cho em những kiến thức quý báu, giúp em tự
tin bước vào đời.
Xin gửi đến Tiến sĩ Lê Quốc Tuấn lòng biết ơn sâu sắc, Thầy là người đã truyền
đạt cho em những kiến thức và trực tiếp hướng dẫn tận tình cho em hoàn thành khóa
luận này.
Cảm ơn anh Lương Nhựt Minh lớp DH04SH, bạn Ngọc Luyến và bạn Chí lớp
DH05LN cùng các bạn sinh viên lớp DH05MT đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực
hiện khóa luận tốt nghiệp.
Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn sinh viên lớp DH05SH đã
giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập tại trường cũng như trong quá
trình làm khóa luận tốt nghiệp.

Tp.HCM, tháng 08 năm 2009
NGUYỄN THỊ KIM TUYỀN

iii


TÓM TẮT
Hồ sinh học trong tự nhiên là một công trình xử lý khá hoàn chỉnh và khép kín.
Với sự hiện diện của thực vật thủy sinh trong hồ sinh học làm cho hiệu quả xử lý nước
thải được tăng cao. Tuy nhiên, ở Việt Nam việc dùng hồ sinh học có thực vật thủy sinh
để xử lý nước thải vẫn còn khá mới mẻ. Nhằm góp phần tìm ra một giải pháp mới
trong xử lý nước thải, tôi quyết định thực hiện đề tài: “Khảo sát khả năng xử lý nước
thải sinh hoạt của hồ sinh học với sự hiện diện của rong đuôi chó (Hydrilla
verticillata)”.
Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình hồ sinh học có dòng chảy liên tục, nước
thải được tiến hành pha loãng 2 lần trước khi đưa vào vận hành mô hình. Tiến hành
khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt, khả năng quang hợp của Hydrilla
verticillata trong nước thải ở các điều kiện cường độ ánh sáng bình thường, ánh sáng
gay gắt, ánh sáng yếu để thấy được ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến quá trình xử
lý nước thải của Hydrilla verticillata.
Trong quá trình vận hành mô hình hồ sinh học với sự hiện diện của rong đuôi chó
bước đầu đã có một số kết quả khả quan:
1. Cường độ ánh sáng càng cao thì khả năng hấp thu hợp chất vô cơ của Hydilla
verticillata càng cao đồng thời tạo ra nhiều oxy hòa tan trong nước.
2. Mô hình hồ sinh học với sự hiện diện của Hydrilla verticillata đã làm giảm
35,73% N-NH4+; 17,77% P-PO43- và 65,71% COD.
3. Sự phát triển của thực vật thủy sinh trong hồ sinh học đã kìm hãm sự phát triển
của tảo.
4. Giá trị pH của mô hình được ổn định trong khoảng 7,2 ± 0,06.

iv


SUMMARY
Biological pond in nature is considered as a complete treatment unit. The presence
of aquatic plant promotes the efficiency of wastewater treatment. However, in
Vietnam, the usage of biological pond with aquatic plant for wastewater treatment is
also a fairly new field. In order to contribute to find new solutions in wastewater
treament, I conducted the research entitled: “Observing the ability of wastewater
treatment by the biological pond that contains Hydrilla verticillata”.
Experiment was conducted on biological pond model that had sequent flow. The
wastewater was diluted two times before introduced to run on biological pond model.
Investigating on the ability of domestic wastewater treatment, photosynthesis of
Hydrilla verticillata through oxygen release at strong, normal and weak light
conditions was carried out.
In running biological pond that contains Hydrilla verticillata process, the initial
result is fair satisfactory:
1. The stronger light intensity, the higher uptake of inorganic matter of Hydrilla
verticillata as well as produce much dissolved oxygen in water body.
2. The biological pond model reduced 35,73%; 17,77% and 65,71% as N-NH4+;
P-PO43- and COD, respectively.
3. The growth of aquatic plant inhibits the algal bloom in biological pond.
4. pH was stabilized at 7,2 ± 0,06 in the pond and effluent.

v


MỤC LỤC
Trang

Lời cảm ơn..................................................................................................................... iii
Tóm tắt bằng tiếng Việt..................................................................................................iv
Summary..........................................................................................................................v
Mục lục ...........................................................................................................................vi
Danh sách các chữ viết tắt ..............................................................................................ix
Danh sách các bảng .........................................................................................................x
Danh sách các hình ..........................................................................................................x
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................1
1.2. Yêu cầu của đề tài.....................................................................................................2
1.3. Nội dung thực hiện ...................................................................................................2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................................3
2.1. Đặc tính của rong Hydrilla verticillata và ứng dụng trong xử lý nước thải ............3
2.1.1. Đặc tính của rong Hydrilla verticillata .................................................................3
2.1.2. Ứng dụng của rong Hydrilla verticillata trong xử lý nước thải ............................4
2.2. Nước thải sinh hoạt...................................................................................................4
2.2.1. Nguồn gốc và thành phần của nước thải sinh hoạt................................................4
2.2.2. Quá trình chuyển hóa các chất vô cơ trong nước thải ...........................................6
2.2.3. Hiện tượng phú dưỡng ở nước thải .......................................................................7
2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt.............................................................8
2.3.1. Phương pháp cơ học ..............................................................................................8
2.3.2. Phương pháp hóa học ............................................................................................9
2.3.3. Phương pháp sinh học ...........................................................................................9
2.3.4. Xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên .......................................................10
2.3.4.1. Cánh đồng lọc chậm .........................................................................................10
2.3.4.2. Cánh đồng lọc nhanh ........................................................................................10
2.3.4.3. Cánh đồng chảy tràn.........................................................................................10
2.3.4.4. Thực vật thủy sinh ............................................................................................10

vi

2.4. Hồ sinh học.............................................................................................................11
2.5. Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh bậc cao và các yếu tố ảnh hưởng ...........12
2.5.1. Vài nét về thực vật thủy sinh bậc cao..................................................................12
2.5.2. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải...........................................13
2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến đời sống thực vật ......................................................13
2.5.3.1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng ..................................................................13
2.5.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ...................................................................................14
2.5.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan ...........................................................14
2.5.3.4. Ảnh hưởng của cường độ quang hợp ...............................................................15
2.6. Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật .....................16
2.6.1. Ưu điểm ...............................................................................................................16
2.6.2. Nhược điểm .........................................................................................................16
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................17
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ..........................................................................17
3.2. Vật liệu ...................................................................................................................17
3.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................17
3.3.1. Nguồn nước thải và phương pháp lấy mẫu .........................................................17
3.3.2. Phương pháp nuôi rong Hydrilla verticillata và thiết kế mô hình hồ sinh học...18
3.3.3. Mô tả thí nghiệm .................................................................................................18
3.4. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích ....................................................19
3.4.1. Chỉ tiêu theo dõi ..................................................................................................19
3.4.2. Phương pháp phân tích ........................................................................................19
3.5. Phương pháp xử lý số liệu ......................................................................................22
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................23
4.1. Hiện trạng hệ thống thoát nước và đặc tính nước thải KTX A ..............................23
4.1.1. Hiện trạng hệ thống thoát nước tại KTX A .........................................................23
4.1.2. Đặc tính nước thải KTX A ..................................................................................23
4.2. Kết quả thử nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt trên mô hình hồ sinh học ..............23

4.2.1. Hiệu quả xử lý nước thải của hồ sinh học trong điều kiện bình thường .............23
4.2.1.1. Khảo sát độ pH .................................................................................................23
4.2.1.2. Khảo sát hàm lượng COD ................................................................................24
4.2.1.3. Khảo sát hàm lượng NH4+ ................................................................................25
vii


4.2.1.4. Khảo sát hàm lượng PO43- ................................................................................26
4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đến khả năng xử lý của Hydrilla verticillata.27
4.2.2.1. Khảo sát độ pH .................................................................................................27
4.2.2.2. Khảo sát hàm lượng COD ................................................................................28
4.2.2.3. Khảo sát hàm lượng NH4+ ................................................................................29
4.2.2.4. Khảo sát hàm lượng PO43- ................................................................................30
4.2.3. Khảo sát cường độ quang hợp của Hydrilla verticillata trong nước thải............32
4.2.4. Khả năng điều tiết hiện tượng phú dưỡng ...........................................................33
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................34
5.1. Kết luận...................................................................................................................34
5.2. Đề nghị ...................................................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................35
PHỤ LỤC

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

: Nhu cầu oxy sinh hóa

CĐAS

: Cường độ ánh sáng

CHC

: Chất hữu cơ

COD

: Nhu cầu oxy hóa học

DO

: Hàm lượng oxy hòa tan

GVHD

: Giáo viên hướng dẫn

KTX

: Kí túc xá

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TVTS

: Thực vật thủy sinh

VSV

: Vi sinh vật

XLNT

: Xử lý nước thải

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1 Thể tích mẫu và hóa chất tương ứng trong phân tích chỉ tiêu COD..............20
Bảng 3.2 Thể tích mẫu cần lấy theo hàm lượng ammonia trong mẫu ..........................21
Bảng 4.1 Kết quả các chỉ tiêu của nước thải ở KTX A sau khi pha loãng 2 lần ..........23

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Rong Hydrilla verticillata................................................................................3
Hình 3.1 Mô hình hồ sinh học với sự hiện diện của rong Hydrilla verticillata. ..........18
Hình 4.1 Biểu đồ biến thiên giá trị pH nước thải trong quá trình vận hành mô hình...24
Hình 4.2 Biểu đồ biến thiên hàm lượng COD của nước thải trong quá trình vận hành
mô hình ..........................................................................................................................25
Hình 4.3 Biểu đồ biến thiên hàm lượng NH4+ của nước thải trong quá trình vận hành
mô hình ..........................................................................................................................26
Hình 4.4 Biểu đồ biến thiên hàm lượng PO43- nước thải trong quá trình vận hành mô
hình ................................................................................................................................27
Hình 4.5 Biểu đồ biến thiên giá trị pH của nước thải trong quá trình vận hành mô

hình ...............................................................................................................................28
Hình 4.6 Biểu đồ biến thiên hàm lượng COD của nước thải trong quá trình vận hành
mô hình. .........................................................................................................................29
Hình 4.7 Biểu đồ biến thiên hàm lượng NH4+ của nước thải trong quá trình vận hành
mô hình ..........................................................................................................................30
Hình 4.8 Biểu đồ biến thiên hàm lượng PO43- nước thải trong quá trình vận hành mô
hình ................................................................................................................................31
Hình 4.9 Biểu đồ biến thiên hàm lượng oxy hòa tan trong nước thải trong quá trình
vận hành mô hình. .........................................................................................................32

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay nước sạch luôn là vấn đề được quan tâm của thế giới, dân số tăng nhanh
cộng thêm ngành công nghiệp ngày càng phát triển là nguyên nhân làm cho nguồn
nước sạch ngày càng khan hiếm dần. Hàng năm lượng nước thải từ sinh hoạt, từ các
ngành công nghiệp thải ra môi trường tăng đáng kể. Nước thải này đi vào nguồn nước
làm cho nước ngày càng ô nhiễm, nước sạch sử dụng cho sinh hoạt cũng hiếm dần.
Trong các tác nhân gây ô nhiễm, ngoài hàm lượng kim loại nặng, thuốc trừ sâu,… còn
có các hợp chất vô cơ ở dạng NO3-, PO43-, NH4+ tiềm ẩn độc cho môi trường nước. Các
hợp chất này về lâu dài ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và vật nuôi.
Đứng trước tình hình này, từ lâu, trên thế giới đã có nhiều quốc gia quan tâm đến
vấn đề xử lý nước thải sinh hoạt. Ở Anh, năm 1912, người ta đã biết sử dụng bùn hoạt
tính để xử lý nước thải (XLNT) hộ gia đình. Ở Nhật, người ta còn có những thiết bị
được sản xuất sẵn phục vụ cho việc xử lý nước thải hộ gia đình cũng như các loại nước
thải khác. Các thiết bị này đã được sử dụng lâu đời, khởi đầu là bể tự hoại sau đó được
cải tiến để tăng công suất cũng như hiệu quả xử lý như bể tự hoại kết hợp bãi lọc

ngầm, bể tự hoại kết hợp với bể hiếu khí và kỵ khí.
Tuy nhiên, ở Việt Nam việc xử lý nước thải trong hộ gia đình vẫn chưa được quan
tâm đúng mức và điều này có thể gây nên những hậu quả rất khó lường. Dân số nước
ta đang ngày càng tăng và kéo theo đó lượng nước thải cũng sẽ ngày càng nhiều sẽ tác
động ngược trở lại làm cho môi trường sống của con người bị đe dọa. Các hệ thống xử
lý nước thải chỉ dừng lại ở xử lý nước thải phân, nước tiểu mà bỏ qua những loại nước
thải khác thậm chí còn nguy hiểm hơn. Các loại nước thải không xử lý này được đổ
trực tiếp ra sông hồ và do đó làm ô nhiễm nguồn nước sông vốn là nguồn cung cấp
nước sạch cho con người.
Cải tạo nguồn nước là nhiệm vụ cấp bách được đặt ra, đã có nhiều nghiên cứu làm
sạch nguồn nước được triển khai và áp dụng rộng rãi, trong đó sử dụng thực vật thủy
sinh để xử lý nước thải cũng đã được nghiên cứu nhiều và hiệu quả việc XLNT bằng
cách này khá cao và dễ áp dụng.

1


Việc lựa chọn được loài thực vật thủy sinh có khả năng loại bỏ các hợp chất hữu
cơ chứa nitrogen và phosphorus độc hại là rất cần thiết trong quá trình xử lý nước thải
để giảm thiểu sự ô nhiễm nguồn nước và đây cũng chính là mục tiêu để tôi tiến hành
thực hiện đề tài này.
Rong đuôi chó (Hydrilla verticillata) là thực vật thủy sinh có khả năng sinh trưởng
tốt ở nơi nhiều ánh sáng, sinh sản nhanh, có khả năng tạo ra nhiều oxygen, sinh sống
nhiều trong các ao hồ nhằm làm tăng hàm lượng oxygen hòa tan cho ao nuôi, hấp thu
các chất độc hại từ các loài động thực vật thủy sinh khác thải ra. Chính vì các yếu tố
này mà tôi quyết định thực hiện đề tài: “Khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt
của hồ sinh học với sự hiện diện của rong đuôi chó (Hydrilla verticillata)”.
1.2. Yêu cầu của đề tài
- Xác định khả năng loại thải chất thải của hồ sinh học với sự hiện diện của rong
đuôi chó (Hydrilla verticillata).

- Nước thải sau khi xử lý có nồng độ các hợp chất nitrogen và phosphorus trong
giới hạn cho phép có thể thải ra môi trường.
- Tìm ra mối tương quan giữa cường độ ánh sáng và khả năng xử lý nước thải, khả
năng quang hợp của Hydrilla verticillata trong nước thải.
1.3. Nội dung thực hiện
- Phát hiện ngưỡng hàm lượng COD; PO43- và NH4+ mà Hydrilla verticillata có
khả năng loại bỏ.
- Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng lên quá trình loại thải COD; PO43- và NH4+
của Hydrilla verticillata.
- Khả năng quang hợp của Hydrilla verticillata trong nước thải.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Đặc tính của rong Hydrilla verticillata và ứng dụng trong xử lý nước thải
2.1.1. Đặc tính của rong Hydrilla verticillata
Rong Hydrilla verticillata thuộc:
Giới: Plantae
Bộ: Alismatales
Họ: Hydrocharitaceae
Giống: Hydrilla
Loài: Hydrilla verticillata

Hình 2.1 Rong Hydrilla verticillata
(KerryDressler, 1996)

Hydrilla là thực vật thủy sinh bậc cao, có một loài duy nhất là Hydrilla
verticillata, sống trong tự nhiên ở những nơi nước mát mẻ và ấm áp của châu Á, châu

Âu, châu Phi và châu Úc với sự phân bố rải rác và thưa thớt.
Đặc điểm: có thân rễ màu trắng đến vàng nhạt, sống ở đáy ao, thân có thể dài từ 1
- 2 m. Lá được xếp thành vòng xoắn có từ 2 - 8 lá xung quanh thân, mỗi lá dài từ 5 –
20 mm, rộng từ 0,7 - 2 mm, mép lá có răng cưa hoặc gai nhỏ, gân lá hơi đỏ khi tươi.
Hydrilla verticillata sinh sản đơn tính với hoa đực và hoa cái riêng biệt trên cùng một
cây. Hoa nhỏ với 3 đài hoa, 3 cánh hoa, cánh hoa dài 3 - 5 mm, trong suốt có vệt đỏ.
Tái sinh chủ yếu bằng hình thức sinh dưỡng với đoạn thân, mẫu chồi hoặc thân rễ và
hoa thì hiếm khi thấy (Kenneth A. Lageland, 1996).
Hydrilla verticillata có khả năng chịu mặn cao (> 9 – 10 ppt) so với các loài thủy
sinh khác, có thể phát triển ở nơi có nồng độ muối 6,66 ‰ (William T. Haller và ctv,
1974), những vùng thiếu chất dinh dưỡng hoặc điều kiện dinh dưỡng cao, nhiệt độ
phát triển tốt nhất là từ 200C – 270C, có thể phát triển ở 1% ánh sáng mặt trời.

3


2.1.2. Ứng dụng của rong Hydrilla verticillata trong xử lý nước thải
Ứng dụng của rong Hydrilla verticillata trong XLNT đã được tiến hành và được
nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên, ở Việt Nam việc dùng rong để
XLNT chưa được phổ biến, chủ yếu dùng trong việc cải tạo các ao, hồ ô nhiễm hoặc
mức độ ô nhiễm không cao.
Vào năm 2007, Sangeeta Dhote và Savita Dixit đã tiến hành nghiên cứu và thấy
rằng rong Hydrilla verticillata có vai trò trong việc hấp thu phosphate, nitrate, sodium
ion và potassium ion ở hàm lượng lớn. Trong đó hấp thu chủ yếu là nitrogen và
phosphorus có trong nước thải sinh hoạt. Hiệu quả xử lý có thể đạt 33,41% nitrate;
37,5% BOD và COD; 46,01% phosphate, có thể sử dụng như đầu lọc sinh học để xử lý
phosphorus.
Trong nghiên cứu “Sự hấp thu phẩm nhuộm basic bằng Hydrilla verticillata” của
K. S. Low và cộng sự (1993) tiến hành khảo sát khả năng hấp thu phẩm nhuộm
methylene blue (C.I. 52015) và basic blue 3 (C.I. 51004) từ sinh khối khô của Hydrilla

verticillata dưới điều kiện thí nghiệm khác nhau cho thấy trong vùng pH từ 4 - 12, sự
hấp thu hai chất này không thay đổi nhiều và có thể đạt 90,3 ± 5,6 cho methylene và
81,3 ± 8,1 cho basic blue 3. Khảo sát khả năng hấp thu hai chất trên đối với sinh khối
tươi và khô của Hydrilla verticillata cho thấy khả năng hấp thu của Hydrilla
verticillata không phụ thuộc vào sinh khối khô hay tươi, thậm chí đối với basic blue
sinh khối khô hấp thu nhanh hơn sinh khối tươi.
Ngoài khả năng hấp thu các chất hữu cơ, Hydrilla verticillata còn hấp thu tốt các
kim loại nặng như: Zn, Cu, Pb,…
2.2. Nước thải sinh hoạt
2.2.1. Nguồn gốc và thành phần của nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải từ nhà bếp, nhà tắm và giặt giũ, cũng như
các chất thải khác mà con người thải vào cống rãnh, đặc tính của nước thải phụ thuộc
vào vị trí, mật độ dân cư, các lĩnh vực công nghiệp phục vụ, đất sử dụng, mức độ nước
ngầm. Tùy theo nguồn gốc nước thải mà các thành phần và nồng độ các chất trong
nước thải cũng khác nhau, tìm hiểu đặc tính của nước thải góp phần giúp ta đưa ra mô
hình xử lý nước thải hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí và nhân lực.

4


Theo Environment Canada (2002), nước thải sinh hoạt thường có màu xám, mùi
mốc, hàm lượng chất rắn 0,1% (trong đó chất rắn lơ lửng khoảng 30%, chất rắn hoà
tan khoảng 70%) và nước chiếm 99,9%. Chất rắn hòa tan có thể được kết tủa bởi các
quá trình hóa học và sinh học.
Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải. Khi vận tốc
của dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn
lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ, những hạt không lắng được sẽ tạo thành độ đục của
nước. Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy làm giảm oxy hòa tan của
nguồn nước.
Các chất rắn hòa tan (không lọc được) bao gồm các hạt keo và các chất hòa tan.

Các hạt keo có kích thước từ 0,001 - 1 mm, các hạt keo này không thể loại bỏ bằng
phương pháp lắng cơ học.
Về mặt hóa học, nước thải gồm các thành phần hữu cơ, vô cơ và các chất khí
khác. Thành phần hữu cơ gồm carbonhydrates, protein, chất béo, dầu mỡ, chất hoạt
động bề mặt, dầu, thuốc trừ sâu, phenols,v.v Thành phần vô cơ gồm các kim loại nặng,
nitrogen, phosphorus, pH, sulphur, chlorides và các thành phần độc hại khác. Trong
nước thải sinh hoạt, thành phần vô cơ và hữu cơ chiếm xấp xỉ nhau khoảng 50%, trong
đó chất rắn hòa tan chiếm 85 - 90% tổng thành phần vô cơ và chiếm 55 – 60% tổng
thành phần hữu cơ so với chất rắn lơ lửng. Các chất khí thường tan trong nước thải là
hydrogen sulfide, methane, ammonia, oxygen, carbon dioxide, nitrogen,v.v Ba khí đầu
tiên là kết quả của sự phân hủy vật chất hữu cơ hiện diện trong nước thải.
Về phương diện sinh học, nước thải chứa các vi sinh vật khác nhau như sinh vật
nguyên sinh, thực vật, động vật,v.v Các sinh vật nguyên sinh gồm vi khuẩn, nấm mốc,
động vật nguyên sinh và tảo. Thực vật gồm dương xỉ, rêu, thực vật có hạt, cây cỏ.
Động vật gồm các loài không xương sống và có xương sống.
Về mặt xử lý nước thải, vi khuẩn, tảo và động vật nguyên sinh là quan trọng
nhất. Tảo gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp nó
sẽ phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện tượng "tảo nở
hoa". Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp
nước bởi vì chúng tạo ra mùi và vị. Các vi khuẩn trong nước thải có khả năng phân
hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên cũng như trong các bể xử lý. Ngoài ra các vi
khuẩn còn có khả năng gây bệnh và được sử dụng làm thông số chỉ thị cho việc ô
5


nhiễm nguồn nước. Nguyên sinh động vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu
khí hoặc yếm khí không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí. Các nguyên sinh
động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác, do đó nó đóng vai trò quan trọng
trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý sinh học.
2.2.2. Quá trình chuyển hóa các chất vô cơ trong nước thải

Theo Lê Hoàng Việt (2000), trong nước thải có chứa 2 loại chất dinh dưỡng cần
sự quan tâm hàng đầu đó là nitrogen và phosphorus. Các sinh vật đều cần hai dưỡng
chất này để phát triển. Tuy nhiên nếu chúng hiện diện ở số lượng lớn sẽ làm mất cân
bằng dinh dưỡng trong thủy vực đưa đến một số loài sẽ phát triển nhanh trong khi một
số loài có thể giảm số lượng cá thể hoặc tiêu diệt hoàn toàn. Các nguồn chính của 2
loại dưỡng chất này là bột giặt (nước thải sinh hoạt), phân bón và nước thải các nhà
máy chế biến thực phẩm.
Trong các thủy vực, nitrogen có thể trải qua quá trình nitrate hóa và khử nitrate:
Quá trình nitrate hóa: là quá trình oxy hóa sinh hóa nitrogen của các muối amoni đầu
tiên thành nitrite và sau đó thành nitrate trong điều kiện thích hợp (có oxy và nhiệt độ
trên 40C). Vi khuẩn tham gia quá trình nitrate hóa gồm có 2 nhóm:


Vi khuẩn nitrite: oxy hóa amoniac thành nitrite, hoàn thành giai đoạn thứ nhất.



Vi khuẩn nitrate: oxy hóa nitrite thành nitrate, hoàn thành giai đoạn thứ hai.

Các phản ứng được biễu diễn qua các phương trình:
2NH3 + 3O2

nitrosomonas




2HNO2 + O2

Nitrobacter




2HNO2 + 2H2O
2HNO3

Quá trình nitrate hóa có một ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải.
Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ, quan trọng hơn là quá
trình nitrate hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể dùng để oxy hóa các chất
hữu cơ không chứa nitrogen khi lượng oxy tự do (lượng oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn
toàn cho quá trình đó.
Quá trình khử nitrate: là quá trình tách oxygen khỏi nitrite, nitrate dưới tác dụng
của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrate). Oxygen được tách ra từ nitrite và
nitrate được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ. Nitrogen được tách ra ở dạng khí sẽ
bay vào khí quyển.
6


Phản ứng chuyển hóa phosphorus: nước thải sinh hoạt rất giàu hợp chất
phosphorus, chủ yếu ở trong nước tẩy rửa bột giặt tổng hợp, chứa khoảng 2 – 3 mg/l
ngoài ra còn có trong nước thải của con người do quá trình phân hủy protein và sự giải
phóng phosphate từ nước tiểu (Th.s Huỳnh Ngọc Phương Mai, 2006). Các quá trình có
sự tham gia của vi sinh vật trong đất và nước đóng một vai trò quan trọng trong chu
trình phosphorus. Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải sinh học cần một lượng
phosphorus để tái tạo và tổng hợp mô tế bào mới. Điều đáng chú ý là phosphorus
thường là chất dinh dưỡng giới hạn trong nước rất cần cho sự phát triển của tảo. Một
số vi khuẩn có khả năng tích lũy phosphorus từ nước tốt hơn tảo. Phosphorus tích lũy
trong tế bào và có thể giải phóng trở lại giúp vi khuẩn phát triển khi môi trường thiếu
chất dinh dưỡng này. Sự phân hủy sinh học các hợp chất phosphorus rất quan trọng đối
với môi trường, thể hiện ở hai điểm sau: quá trình phân hủy phosphorus là quá trình

khoáng hóa, nó chuyển các dạng phosphorus hữu cơ thành phosphorus vô cơ và cung
cấp chất dinh dưỡng ortophosphate (PO43-) cho sự phát triển của thực vật và tảo.
Nhờ quá trình phân hủy sinh học này mà các hợp chất phosphorus hữu cơ rất độc
hại trong thuốc trừ sâu mới bị phân hủy mà không gây hại nhiều cho môi trường.
2.2.3. Hiện tượng phú dưỡng ở nước thải
Phú dưỡng là hiện tượng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn
nước thải. Biểu hiện phú dưỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao,
tỷ lệ P/N cao do sự tích lũy tương đối P so với N, sự yếm khí và môi trường khử của
lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự kém đa dạng
của các sinh vật nước, nước có màu xanh đen hoặc đen và có mùi khai thối do thoát
khí H2S.
Nguyên nhân gây phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn N, P từ nước thải
sinh hoạt của các khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của môi trường hồ. Sự phú
dưỡng nước hồ đô thị và các sông kênh dẫn nước thải gần các thành phố lớn đã trở
thành hiện tượng phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới. Hiện tượng phú dưỡng hồ
đô thị và kênh thoát nước thải tác động tiêu cực tới hoạt động văn hoá của dân cư đô
thị, làm biến đổi hệ sinh thái nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của đô thị
().

7


2.3. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
Theo Lê Hoàng Việt (2000), dựa vào bản chất của phương pháp xử lý nước thải,
người ta có thể chia chúng thành phương pháp lý học (cơ học), phương pháp hóa học
và phương pháp sinh học. Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh thường kết hợp đủ các
phương pháp kể trên. Tuy nhiên tùy theo tính chất của nước thải, mức độ tài chính và
yêu cầu xử lý mà người ta có thể cắt bớt một số các công đoạn.
Theo mức độ xử lý người ta có thể chia làm xử lý sơ cấp, xử lý thứ cấp và xử lý
nâng cao hay xử lý cấp ba.

2.3.1. Phương pháp cơ học
Phương pháp này chủ yếu dựa vào các tính chất tự nhiên trong quá trình lắng tụ,
khuấy trộn,v.v để hạn chế chất rắn lơ lửng như:
+ Bể điều hòa: có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý
để bảo đảm hiệu quả cho các qui trình xử lý sinh học về sau.
+ Song chắn rác: dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước
thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo.
+ Bể lắng cát: nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ ra khỏi nước thải. Có ba
loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng
chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí và bể lắng cát có dòng chảy xoáy.
+ Khuấy trộn: là một hoạt động quan trọng trong nhiều giai đoạn khác nhau của
quá trình xử lý nước thải nhằm trộn lẫn hoàn toàn chất này với chất khác; khuấy trộn
duy trì các chất rắn lơ lửng ở trạng thái lơ lửng; khuấy trộn các giọt chất lỏng ở trạng
thái lơ lửng; trộn lẫn các chất lỏng; tạo bông cặn; trao đổi nhiệt. Thường quá trình
khuấy trộn còn tạo ra được hiệu quả phụ đó là việc cung cấp thêm oxy hoà tan cho quá
trình phân hủy sinh học hiếu khí.
+ Bể lắng sơ cấp: để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi
cho nước thải vào các bể xử lý sinh học. Người ta dùng bể lắng sơ cấp để loại bỏ các
chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng
nhẹ hơn tỉ trọng của nước).
+ Bể keo tụ và tạo bông cặn: là phương pháp kết hợp hoá học và lý học. Mục
đích nhằm loại bỏ các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng của bể lắng.

8


+ Bể tuyển nổi: được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp
nước thải và cô đặc bùn sinh học. Không khí được thổi vào bể tạo nên các bọt khí, bọt
khí này kết với các hạt và nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ bằng thiết bị gạt bọt.
+ Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc: dùng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng (và cả

BOD – nhu cầu oxy sinh hóa) của nước thải sau khi qua xử lý sinh học hoặc hóa học.
2.3.2. Phương pháp hóa học
+ Trung hòa nước thải: nước thải thường có pH không thích hợp cho các quá
trình xử lý sinh học hoặc thải ra môi trường, do đó nó cần phải được trung hòa.
+ Phương pháp kết tủa: cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các
hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó
loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng cặn.
+ Phương pháp oxy hóa khử: được thực hiện bằng cách thêm vào nước thải các
tác nhân oxy hóa, tác nhân khử dưới pH thích hợp.
+ Phương pháp quang xúc tác: là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa
bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat (Catalyst) nhận năng lượng
ánh sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa *Cat, sau đó *Cat sẽ chuyển năng lượng sang
cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn.
+ Phương pháp hấp phụ: là quá trình tập hợp chất hòa tan trong dung dịch lên bề
mặt chung của chất lỏng, khí; hai chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn thích hợp.
+ Phương pháp khử trùng: dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus gây ra các bệnh
thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan,v.v
2.3.3. Phương pháp sinh học
Là phương pháp dựa vào khả năng hoạt động của các vi sinh vật phân hủy các
chất hữu cơ độc hại thành các hợp chất đơn giản và ít độc. Người ta chia thành 2 loại:
xử lý hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc, xử lý yếm khí.
- Xử lý hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc: trong các bể xử lý sinh học các vi
khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành
phần hữu cơ trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ
được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để
tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới.

9

- Quá trình yếm khí: các hệ thống yếm khí ứng dụng khả năng phân hủy chất hữu
cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có oxygen. Quá trình phân hủy yếm khí chất
hữu cơ rất phức tạp liên hệ đến hàng trăm phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên
người ta thường đơn giản hóa chúng bằng phương trình:
Chất hữu cơ

lên men

CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S

----------->

yếm khí

2.3.4. Xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên
2.3.4.1. Cánh đồng lọc chậm
Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật ở
lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần. Các cơ chế xử lý diễn ra
khi nước thải di chuyển trong đất và thực vật, một phần nước thải có thể đi vào nước
ngầm, một phần sử dụng bởi thực vật, một phần bốc hơi thông qua quá trình bốc hơi
nước và hô hấp của thực vật.
2.3.4.2. Cánh đồng lọc nhanh
Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh
đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát và cát) với một lưu lượng nạp lớn.
Mục tiêu của phương pháp xử lý này:
- Nạp lại nước cho các túi nước ngầm hoặc nước mặt.
- Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trữ nước thải lại để sử dụng cho các vụ mùa.
Phương pháp này giúp xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập
mặn của nước biển vào các túi nước ngầm.
2.3.4.3. Cánh đồng chảy tràn

Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề
mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng sau đó tập trung lại trong
các kênh thu nước.
Mục đích:
- Xử lý nước thải đến mức của các quá trình xử lý cấp II, cấp III.
- Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh.
2.3.4.4. Thực vật thủy sinh
Xử lý nước thải bằng tảo: tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, tốc độ
sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát

10


triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao. Các phản ứng
diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn".
Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh (TVTS) có kích thước lớn: thực vật thủy
sinh là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, người ta lợi dụng chúng
để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người và gia súc.
2.4. Hồ sinh học
Theo Department of the Army, the Navy and the Air Force (1988), hồ sinh học
còn được gọi là hồ oxy hóa hay hồ chứa lắng, bao gồm một chuỗi từ 3 đến 5 hồ. Trong
hồ, nước thải được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua các tác nhân là thực vật
thủy sinh, tảo và vi khuẩn. Dựa vào tính chất quá trình xử lý nước thải, người ta chia
thành các loại hồ:
- Hồ hiếu khí (Aerobic pond): diện tích đất lớn, chứa vi khuẩn và tảo trong điều
kiện hiếu khí. Lượng oxy hòa tan trong hồ có được qua 2 quá trình: trao đổi oxygen
giữa không khí và bề mặt nước, sản sinh oxygen nhờ sự quang hợp của tảo; giới hạn
độ sâu ở 15 – 45 cm để ánh sáng có thể xuyên qua hồ cho phép tảo phát triển. Điểm
khó khăn của hồ là đòi hỏi diện tích lớn và cần đầu lọc tảo. Ngoài ra, người ta có thể
đặt các thiết bị thông khí vào hồ để chuyển oxygen vào nước thải, trộn nước thải và vi

khuẩn. Điểm thuận lợi của việc này là đòi hỏi ít diện tích hơn nhưng thiết bị thông khí
cần được bảo dưỡng và cung cấp năng lượng.
- Hồ kỵ khí (Anaerobic pond - Metan pond): có tải trọng BOD cao, độ sâu hồ từ
1- 5 m, không có hoặc có rất ít tảo, hiệu suất loại bỏ BOD và SS (chất rắn lơ lửng) cao,
điều kiện trong hồ kỵ khí cho phép vi khuẩn phân hủy thành phần hữu cơ tạo ra
methane và carbon dioxide lớn. Vi khuẩn kỵ khí hiện diện hầu hết trong nước nhưng
chủ yếu tập trung tầng trên lớp bùn. Sự phân hủy kỵ khí gồm 3 quá trình: thủy phân,
lên men và tạo methane với các nhóm vi khuẩn khác nhau trong mỗi quá trình. Quá
trình thủy phân, vật liệu rắn được bẻ gãy bởi các enzyme thành các phân tử hòa tan.
Suốt quá trình lên men, các phân tử hòa tan được phân hủy bởi nhóm vi khuẩn ưa
acide tạo thành acetate, hydrogen và CO2. Giai đoạn cuối cùng tạo ra methane từ
acetate, hydrogen và CO2.
- Hồ hiếu – kỵ khí (Facultative pond): có 3 vùng tồn tại trong hồ: vùng bề mặt
nơi vi khuẩn và tảo có quan hệ cộng sinh, vùng đáy kỵ khí nơi chất rắn tích lũy được
phân hủy bởi vi khuẩn kỵ khí và vùng trung gian gồm một phần hiếu khí và một phần
11


kỵ khí là nơi sự phân hủy chất thải hữu cơ được tiến hành bởi vi khuẩn tùy ý. Duy trì
vùng hiếu khí làm giảm tối thiểu mùi gây ra do phân hủy kỵ khí. Các phản ứng phân
hủy kỵ khí xảy ra ở lớp dưới đáy và quá trình ổn định hiếu khí xảy ra ở lớp trên.
Nhược điểm của hồ là phải mất một diện tích đất lớn và nếu nước thải có hàm lượng ô
nhiễm quá cao thì hiệu quả xử lý không triệt để và khó kiểm soát được mùi.
Ngoài ra còn có them hồ thông khí nhân tạo hay còn gọi là hồ được sục khí: là hồ sinh
học được sục khí nhằm thúc đẩy quá trình phân hủy hiếu khí của các vi sinh vật hiếu
khí. Tăng hiệu xuất xử lý và rút ngắn thời gian xử lý.
Một hệ thống hồ sinh học có ít nhất là 3 hồ và được xắp xếp theo thứ tự: Hồ hiếu
khí – Hồ tùy nghi – Hồ kị khí – Nước thải.
2.5. Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh bậc cao và các yếu tố ảnh hưởng
2.5.1. Vài nét về thực vật thủy sinh bậc cao

Thực vật thủy sinh là các loài thực vật sống trong môi trường nước, bao gồm
những loài cơ thể ngập hoàn toàn trong nước hoặc những loài chỉ ngập từng phần cơ thể.
Do sống trong môi trường nước, TVTS có những đặc điểm thích nghi cả về hình thái
cấu tạo và phương thức sống. Để tăng cường khả năng hấp thụ oxygen, tăng bề mặt tiếp
xúc, lá của chúng có bản lớn hoặc chẻ nhỏ thành dạng sợi, xoang khí và gian bào phát
triển mạnh. Lá có thể khác nhau về hình dạng và cấu tạo tùy theo vị trí tiếp xúc với
nước. Mô đỡ (thân, cành) kém phát triển, thường là mềm yếu. TVTS có số lượng loài
lớn và tăng nhanh về sinh khối nên rất nhiều loài được khai thác và phục vụ cho đời
sống. Nhiều loài rong dùng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm; làm nguyên liệu cho công
nghiệp (như rong câu, rong mơ,...); làm cảnh (thuỷ tiên, la hán,...); làm thức ăn cho cá,
cho chim; nơi cư trú và đẻ trứng cho nhiều loài động vật thuỷ sinh. TVTS còn có vai trò
quan trọng trong xử lý nước thải, tăng khả năng tự làm sạch thuỷ vực. Nhưng trong một
số điều kiện môi trường cụ thể, một số loài có thể trở thành loài gây hại do phát triển
quá dày làm tắc nghẽn kênh mương, hồ chứa, vì thế cần có những biện pháp xử lý nhằm
hạn chế tác hại xấu do TVTS đem lại ().
Theo Lê Hoàng Việt (2000), TVTS có thể chia thành các loài chính:
- TVTS sống chìm: loại thực vật này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển
được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng.

12


- TVTS sống trôi nổi: rễ của loại thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên
mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho
vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.
- TVTS sống nổi: loại thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển
trên mặt nước. Loại này thường sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định.
2.5.2. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
Nhiệm vụ của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý:
- Rễ, thân: là giá bám cho vi khuẩn phát triển, lọc và hấp thu chất rắn.

- Thân và lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước: chắn và hấp thu ánh sáng mặt
trời do đó ngăn cản sự phát triển của tảo; làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử
lý; làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển; chuyển oxygen từ lá xuống rễ.
2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến đời sống thực vật
2.5.3.1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng
Ánh sáng là yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của cây thủy sinh. Vì tất cả
các loài thực vật đều cần ánh sáng cho quá trình quang hợp, kết hợp với carbon
dioxide tạo thành glucose và oxygen, làm thức ăn cung cấp cho quá trình hô hấp.
Trong tự nhiên, ánh sáng mặt trời bao gồm tất cả các loại ánh sáng có thể nhìn thấy
bằng mắt với các mức độ quang phổ. Phần lớn cây thủy sinh trong tự nhiên phát triển
tốt dưới nước, với độ sâu không quá 30 cm. Ánh sáng mặt trời rất mạnh, nhưng trước
khi chiếu xuống nước thì ánh sáng mặt trời phải đi qua tầng khí quyển, các đám mây,
các cành cây lớn và nước,v.v đã làm hạn chế sức mạnh của ánh sáng mặt trời. Ngoài ra
cường độ ánh sáng mặt trời trong mỗi ngày lại rất khác nhau. Khoảng thời gian trong
ngày mà ánh sáng mạnh nhất là vào khoảng từ buổi trưa đến chiều. Về khía cạnh
cường độ ánh sáng và độ ổn định của cường độ ánh sáng có sự khác biệt nhau giữa ánh
sáng tự nhiên và ánh sáng trong hồ cây thủy sinh, làm cho loại cây thủy sinh phải thay
đổi để thích ứng với điều kiện ánh sáng mới.
Ảnh hưởng của ánh sáng lên thực vật:
- Ảnh hưởng đến toàn bộ đời sống của thực vật từ khi hạt nảy mầm, sinh trưởng,
phát triển cho đến khi cây ra hoa kết trái rồi chết.
- Ảnh hưởng nhất định đến hình thái và cấu tạo của cây.

13


- Đối với một số loài cây có rễ trong không khí (rễ khí sinh) thì ánh sáng giúp
cho quá trình tạo diệp lục trong rễ nên rễ có thể quang hợp như một số loài phong lan
trong họ Lan (Orchidaceae).
- Lá chịu ảnh hưởng nhiều đối với sự thay đổi cường độ ánh sáng.

- Tác động đến đặc điểm hình thái, giải phẫu của thực vật.
- Ảnh hưởng đến quá trình sinh lý của thực vật. Cường độ quang hợp lớn nhất
khi chiếu tia đỏ là tia mà diệp lục hấp thụ nhiều nhất.
- Ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình sinh sản của thực vật.
2.5.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Đối với thực vật, nhiệt độ có ảnh hưởng đến hình thái, chức năng sinh lý và khả
năng sinh sản. Cây quang hợp tốt ở nhiệt độ 20 - 300C. Ở nhiệt độ 00C cây nhiệt đới
ngừng quang hợp vì diệp lục bị biến dạng, ở nhiệt độ từ 400C trở lên sự hô hấp bị
ngừng trệ. Các cây ôn đới có khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn
00C, ví dụ như một số loài tùng, bách mầm cây vẫn hô hấp khi nhiệt độ xuống -220C.
Quá trình thoát hơi nước của thực vật cũng chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi
nhiệt độ không khí càng cao, độ ẩm không khí càng xa độ bão hòa, cây thoát hơi nước
mạnh. Trong những giai đoạn phát triển cá thể khác nhau, nhu cầu nhiệt độ cũng khác
nhau. Ở giai đoạn nảy mầm, hạt cần nhiệt độ thấp hơn thời kỳ nở hoa, vào thời kỳ quả
chín đòi hỏi nhiệt độ cao hơn cả.
2.5.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng oxy hòa tan
Theo Michael P. Masser và ctv (1914), hàm lượng oxy hòa tan là yếu tố quan
trọng nhất mà những người quản lý ao hồ cần biết. Oxy hòa tan trong nước ở nồng độ
rất thấp. Trong không khí, oxygen chiếm 20% (200.000 ppm) nhưng hiếm khi nước
trong hồ có nhiều hơn 10 ppm oxy hòa tan. Nồng độ oxy hòa tan thấp dưới 3 ppm gây
sốc cho hầu hết các loài cá trong vùng nước ấm và nồng độ dưới 2 ppm sẽ gây chết
một vài loài cá. Thường thì cá bị sốc, dễ mắc bệnh khi nồng độ oxy hòa tan trong
khoảng 2 - 3 ppm.
Oxy hòa tan trong nước có từ hai nguồn: từ không khí và từ thực vật trong nước.
Nguồn oxygen đầu tiên trong hồ là từ tảo hay thực vật thủy sinh. Sự hiện diện của ánh
sáng giúp TVTS sản sinh oxygen qua quá trình quang hợp và giải phóng oxygen vào
nước. Buổi tối và những ngày có mây, tảo và TVTS tiêu thụ oxygen trong nước cho

14

quá trình hô hấp. Trong những giờ có ánh sáng, thực vật sản xuất ra nhiều oxygen hơn
mức chúng tiêu thụ, cung cấp oxygen cho cá và sinh vật khác trong hồ.
Sự suy giảm oxygen nhiều nhất xuất hiện vào những tháng mùa hè do nước ấm
giữ oxy hòa tan ít hơn nước lạnh hoặc mát, do nhu cầu oxygen trong hồ nước ấm nhiều
hơn trong nước lạnh.
Phần lớn oxy hòa tan trong nước đến từ không khí. Sau khi hòa tan vào bề mặt
nước, oxygen được phân bố bởi sự chuyển động của dòng nước. Tảo và thực vật thủy
sinh bám rễ cũng phân phát oxygen trong nước qua quá trình quang hợp. Yếu tố chính
góp phần thay đổi hàm lượng oxy hòa tan là do sự tích lũy chất thải hữu cơ. Sự phân
hủy chất thải hữu cơ tiêu thụ oxygen và thường tập trung vào mùa hè, khi mà động vật
thủy sinh đòi hỏi nhiều oxygen để cung cấp cho quá trình trao đổi chất. Nhiệt độ, áp
suất, độ mặn ảnh hưởng đến sức chứa oxy hòa tan trong nước. Tỷ lệ của lượng oxy
hòa tan (ppm) và sức chứa tiềm năng (ppm) biểu diễn độ bão hòa phần trăm, là yếu tố
chỉ thị trong chất lượng nước.
2.5.3.4. Ảnh hưởng của cường độ quang hợp
Quang hợp diễn ra ở một vài vi khuẩn và hầu hết thực vật, kể cả thực vật thủy
sinh và tảo. Chỉ sử dụng các thành phần đơn giản: CO2, H2O, ánh sáng – thực vật và vi
khuẩn có thể tổng hợp nên thức ăn cho bản thân.
TVTS tạo ra oxygen và chính chúng cũng sử dụng nguồn oxygen này. Trong
những ngày nắng, oxy hòa tan dồi dào do thực vật và tảo quang hợp liên tục giải
phóng oxygen vào nước. Mặc dù có vô số vi khuẩn sử dụng oxygen nhưng vẫn có một
lượng dư dành cho thực vật. Tuy nhiên khi mặt trời lặn, quá trình quang hợp giảm
xuống đáng kể thậm chí ngừng hẳn. Lúc này, ngoài nhu cầu oxygen cho cá, loài không
xương sống, nòng nọc,v.v tảo và thực vật cũng lấy oxygen từ nước. Nếu có sự dồi dào
của thực vật, động vật, quần xã có thể bị sốc khá nhanh và là nguy cơ dẫn đến các loài
cá chết tăng lên, đặc biệt sau vài ngày thời tiết âm u hay ánh sáng thấp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ quang hợp và sản xuất oxygen trong thực
vật thủy sinh:
- Màu nước: cơ chất hòa tan trong nước một cách tự nhiên, ngăn cản ánh sáng

xuyên qua nước. Đây là nguyên nhân tại sao nhiều hồ nước có màu đỏ hay màu đen có
ít loài thực vật thủy sinh sinh sống, đơn giản là do không đủ ánh sáng để có thể cho
phép quá trình quang hợp xuất hiện dưới độ sâu nào đó.
15