NGHIÊN CỨU XỬ LÍ NGUỒN NƯỚC MẶT BỊ Ô NHIỄM Ở KÊNH D, HUYỆN THUẬN AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG BẰNG CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
**********

PHẠM HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÍ NGUỒN NƯỚC MẶT BỊ Ô NHIỄM Ở
KÊNH D, HUYỆN THUẬN AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG BẰNG
CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 7/2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
**********

PHẠM HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÍ NGUỒN NƯỚC MẶT BỊ Ô NHIỄM Ở
KÊNH D, HUYỆN THUẬN AN, TỈNH BÌNH DƯƠNG BẰNG
CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC

Ngành: kỹ thuật môi trường

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: Ts. Phan Văn Minh

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 7/2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐH NÔNG LÂM TPHCM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

***********

***********

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN
Khoa:

MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Họ và tên:

PHẠM HOÀI PHƯƠNG

Khóa học:

2006 - 2010

MSSV: 06127089

1) Tên đề tài: “Nghiên cứu xử lí nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở Kênh D, huyện
Thuận An, tỉnh Bình Dương bằng công nghệ đất ngập nước”
2) Nội dung khóa luận:
 Khảo sát chất lượng nguồn nước ở Kênh D.
 Xác định hiệu quả xử lí nước kênh D với các thời gian lưu nước khác nhau: 2
ngày, 1 ngày, 0,5 ngày.
 Xác định hiệu quả xử lí nước kênh D với 2 loài thự vật thủy sinh: cỏ sậy, cỏ
vertiver.
3) Thời gian thực hiện:

Bắt đầu: 03 – 2010

Kết thúc: 07 - 2010

4) Họ tên giáo viên hướng dẫn: Ts. Phan Văn Minh
Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn
Ngày ….tháng ….năm 2010

Ngày …. tháng …. năm 2010

Ban chủ nhiệm Khoa

Giáo Viên Hướng Dẫn

Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

LỜI CẢM ƠN

Tốt nghiệp đại học, một cột mốc đánh dấu và ghi nhận sự hoàn thành của
một chuỗi thời gian phấn đấu học tập trên giảng đường đại học. Ngoài sự nổ lực
và cố gắng của bản thân, tôi cũng đã được nhận nhiều tình cảm và của sự trợ
giúp vô cùng quí giá.
Bằng sự chân thành và sự trân trọng nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý
thầy, cô trong khoa Môi trường và tài nguyên đã tận tình giảng dạy, thương yêu
và truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên môn cũng như những bài học làm
người; giúp tôi vững tin bước vào đời.
Xin cảm ơn các thầy hướng dẫn: Ts Phan Văn Minh, anh Nguyễn Công
Mạnh, anh Phan Thái Sơn và anh Nguyễn Minh Quang đã hết lòng hướng dẫn,
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Và lời cảm ơn với tất cả sự yêu thương và kính trọng, tôi xin dành cho
người Mẹ của tôi. Cảm ơn Mẹ đã cho con cuộc sống này và cho con tình yêu
thương vô bờ bến; đã luôn bên cạnh, vỗ về, động viên trên từng bước đi của con
trong cuộc đời. Tôi cũng xin gời lời tri ân đến người Cha quá cố của tôi, tuy Cha
không còn nữa nhưng Cha luôn là động lực để con phấn đấu. Cảm ơn các anh,
các chị của tôi đã ủng hộ và quan tâm tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi cũng không quên gửi lời cảm ơn đến những người bạn của tôi, cảm ơn
tập thể lớp 12A8 đã tạo cho tôi bệ phóng và luôn trợ giúp tinh thần cho tôi.
Cuối cùng, với tất cả những tình cảm còn lại, tôi dành lời cảm ơn đến tập
thể lớp DH06MT và đặc biệt là những người bạn thân của tôi. Cảm ơn tất cả các
bạn đã luôn đồng hành, chia sẻ, giúp đỡ tôi trong suốt con đường đại học và cho

tôi một khoảng thời gian thật đẹp.
Tuy đã cố gắng nhưng chắc chắn khoá luận không tránh khỏi sai sót nên
tôi mong quí thầy cô thông cảm và sửa chữa. Xin chân thành cảm ơn!
Những lời cảm ơn từ trái tim…
Phạm Hoài Phương

i


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

TÓM TẮT
Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lí nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở Kênh D,
huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương bằng công nghệ Constructed Wetland” được
thực hiện từ ngày 15/3/2010 đến ngày 11/7/2010.Phương pháp thực hiện là xây
dựng mô hình thí nghiệm CW với 3 bể thí nghiệm và 1 bể chứa. Trong đó nội dung
nghiện cứu gồm 2 nghiệm thức: so sánh hiệu quả xử lí của hai loài thực vật thuỷ
sinh (sậy và vertiver) và so sánh hiệu quả xử lí của ba thời gian lưu nước (2 ngày, 1
ngày, 0.5 ngày). Giới hạn các chỉ tiêu phân tích gồm: pH, BOD, COD, SS, NT, PT.
Mô hình thí nghiệm được đặt tại ấp Hoà Lân, xã Thuận Giao, huyện Thuận An, tỉnh
Bình Dương.
Kết quả thí nghiệm cho thấy:
 Hiệu quả xử lí của sậy và vertiver có thay đổi lên xuống đối với các chỉ
tiêu phân tích: với thời gian lưu nước 2 ngày thì sậy xử lí tương đối hiệu
quả hơn còn đối với 2 thời gian lưu nước còn lại thì vertiver xử lí tương
đối hiệu quả hơn.
 Hiệu quả xử lí của thời gian lưu nước 2 ngày là tốt nhất, kế đến là thời
gian lưu nước 1 ngày và thời gian lưu nước 0.5 ngày là kém nhất đối với

cả sậy và vertiver.
 Hiệu suất xử lí của mô hình nghiên cứu tương đối cao, nước đầu ra đều
đạt QCVN 24 loại B

ii


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ I
TÓM TẮT ................................................................................................................ II
MỤC LỤC ............................................................................................................... III
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. V
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ VI
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .........................................VII
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ........................................................................2
1.3. NỘI DUNG KHOÁ LUẬN ..........................................................................2
1.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ..................................................................2
1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI ..........................................................3
1.5.1 Đối tượng: ................................................................................................3
1.5.2 Phạm vi đề tài: .........................................................................................3
1.6. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN: .............................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ..............................5
2.1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CONSTRUCTED WETLAND (CW) ...........5
2.1.1. Lịch sử hình thành. .................................................................................5

2.1.2. Phân loại wetland. ...................................................................................6
2.1.2.1 CW có dòng chảy tự do trên mặt đất (free surface flow - FWS) ....6
2.1.2.2 CW có dòng chảy ngầm (subsurface flow _SSF) ...........................7
2.1.3. Ưu nhược điểm. .....................................................................................10
2.1.3.1 Ưu điểm: .........................................................................................10
2.1.3.2 Nhược điểm: ...................................................................................11
2.1.4. Thực vật thủy sinh trong Wetland. .......................................................11
2.1.4.1. Sậy ...................................................................................................11
2.1.4.2. Vertiver............................................................................................14
2.1.5. Tình hình nghiên cứu công nghệ Wetland ở Việt Nam và trên thế giới.
18
2.1.5.1. Thế giới: ..........................................................................................18
2.1.5.2. Việt Nam: ........................................................................................18
2.1.6. Vật liệu và vai trò của các thành phần trong hệ thống CW ................19
2.1.6.1 Vật liệu trong CW: .........................................................................19
2.1.6.2 Vai trò của các thành phần trong hệ thống CW: .........................20
2.1.7. Cơ chế xử lý nước thải trong Wetland ..................................................21
2.1.7.1. Quá trình làm sạch nước thải trong Wetland ...............................21
2.1.7.2. Cơ chế xử lý nước thải trong Wetland ..........................................24
2.1.8. Các thông số cơ bản khi thiết kế Wetland ............................................27
2.2. GIỚI THIỆU VỀ KÊNH D .............................................................................28
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................30
3.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................30
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................30

iii


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

3.2.1. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM ....................................................................30
3.2.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .........................................................31
3.2.2.1. Thiết kế thí nghiệm.........................................................................31
3.2.2.2. Mô tả hệ thống ................................................................................31
3.2.2.3. Trình tự thí nghiệm ........................................................................33
3.2.3. CHUẨN BỊ VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .....................................33
3.2.3.1. Chuẩn bị thí nghiệm.......................................................................33
3.2.3.2. Tiến hành thí nghiệm .....................................................................34
3.2.4. PHƯƠNG PHÁP THU MẪU ................................................................36
3.2.5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU ..................................................38
3.2.6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỐ LIỆU............................................38
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................39
4.1. NGHIỆM THỨC 1 ....................................................................................39
4.1.1. Mô hình trồng cỏ sậy .............................................................................40
4.1.2. Mô hình trồng cỏ vertiver ......................................................................42
4.1.3. Mô hình đối chứng ................................................................................44
4.2. NGHIỆM THỨC 2 ...................................................................................46
4.2.1. Thời gian lưu nước 2 ngày ....................................................................47
4.2.2. Thời gian lưu nước 1 ngày ....................................................................49
4.2.3. Thời gian lưu nước 0,5 ngày .................................................................51
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................54
5.1. KẾT LUẬN: ...............................................................................................54
5.2. KIẾN NGHỊ: ..............................................................................................55

iv


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.2. Độ dẫn thuỷ lực của các loại vật liệu lọc khác nhau…………..………. 20
Bảng 2.3. Giá trị các chỉ tiêu phân tích nước thải đầu vào……………..……… …29
Bảng 3.1. Phương pháp phân tích mẫu…………………………………..……… ..38
Bảng 4.1. Giá trị trung bình các thông số phân tích của nghiệm thức trồng sậy…..40
Bảng 4.2. Hiệu suất trung bình của nghiệm thức trồng sậy………………..… …...40
Bảng 4.3. Giá trị trung bình các thông số phân tích của nghiệm thức trồng
vertiver……………………………………………………………………………..42
Bảng 4.4. Hiệu suất trung bình của nghiệm thức trồng vertiver…..…………………42
Bảng 4.5. Giá trị trung bình các thông số phân tích của nghiệm thức đối chứng....44
Bảng 4.6. Hiệu suất trung bình của nghiệm thức đối chứng……………..… …….44
Bảng 4.7. Giá trị trung bình các thông số phân tích của HRT 2 ngày………. .…...47
Bảng 4.8. Hiệu suất trung bình của HRT 2 ngày……………………………. .…...47
Bảng 4.9. Giá trị trung bình các thông số phân tích của HRT 1 ngày………. .…...49
Bảng 4.10. Hiệu suất trung bình của HRT 1 ngày………………………….. …….49
Bảng 4.11. Giá trị trung bình các thông số phân tích của HRT 0.5 ngày…… ..…..51
Bảng 4.12. Hiệu suất trung bình của HRT 0.5 ngày……………………… …..…..51

v


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. CW có dòng chảy tự do trên mặt đất………………………………...…...7
Hình 2.2. Hệ thống CW với dòng chảy thẳng đứng…………………………...……9
Hình 2.3. Hệ thống CW với dòng chảy ngang……………………………...……..10
Hình 3.1. Cấu trúc bể thí nghiệm CW……………………………………...……...32
Hình 3.2. Hệ thống mô hình thí nghiệm…………………………………… ..……32
Hình 4.1. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất trung bình các chỉ tiêu phân tích của các
HRTở nghiệm thức trồng sậy……………………………………………………………..41
Hình 4.2. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất trung bình các chỉ tiêu phân tích của các HRT
ở nghiệm thức trồng vertiver……………………………………………………………...43
Hình 4.3. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất trung bình các chỉ tiêu phân tích của các HRT
ở nghiệm thức đối chứng…………………………………………………………..45
Hình 4.4. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất trung bình các chỉ tiêu phân tích của các
nghiệm thức theo HRT 2 ngày……………………………………………………..48
Hình 4.5. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất trung bình các chỉ tiêu phân tích của các
nghiệm thức theo HRT 1 ngày……………………………………………………..50
Hình 4.6. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất trung bình các chỉ tiêu phân tích của các
nghiệm thức theo HRT 0.5 ngày…………………………………………………...52

vi


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
CW (Constructed Wetland): Đất ngập nước nhân tạo.
FWS (Free Surface Flow):CW có dòng chảy tự do trên mặt đất.
SSF (Subsurface Flow): CW có dòng chảy ngầm.
VSF (Vertical Subsurface Flow): Hệ thống CW với dòng chảy thẳng đứng.

HSF (Horizontal Subsurface Flow): Hệ thống với dòng chảy ngang.
HRT (Hydraulic Retension Time): Thời gian lưu nước.
BOD5 (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa 5.
COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học.
SS (Suspended Solids): Cặn lơ lửng.
P tổng: Photpho tổng số.
N tổng: Nitơ tổng số.
pH: Chỉ số pH.
QCVN: Qui chuẩn Việt Nam.
QCVN 24: Qui chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trường.
HCM: Hồ Chí Minh.
DH: Đại Học.

vii


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Một số đặc điểm khác của sậy và vertiver..............................................58
Phụ lục 2. Các chỉ tiêu qui định trong QCVN 24:2009 Loại B...............................62
Phụ lục 3. Biểu đồ giá trị đầu vào và đầu ra của các chỉ tiêu phân tích theo chuẩn62
Phụ lục 4. Phương pháp phân tích mẫu nước theo tiêu chuẩn.................................69
Phụ lục 5. Bơm và bơm định lượng.........................................................................83
Phụ lục 6. Một số hình ảnh hệ thống mô hình thí nghiệm.......................................84
Phụ lục 7. So sánh hiệu quả nghiên cứu với những nghiên cứu đã thực hiện..........85

viii


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Là một trong những nước có tốc độ phát triển cao nhất thế giới trong những
năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển từng ngày. Vì thế việc ô nhiễm
các nguồn nước mặt là điều không thể tránh khỏi.
Với 13 khu công công nghiệp đang hoạt động, Bình Dương là tỉnh năng động
nhất nhì nước ta, đóng góp rất lớn cho sự phát triển chung của cả nước. Chính sự ra
đời ngày càng nhiều của các khu công nghiệp, khu dân cư ở Bình Dương đã làm
cho các nguồn nước mặt của tỉnh này bị ô nhiễm ngày càng trầm trọng. Các con
sông, các con kênh rạch đang phải hứng chịu các loại nước thải đang ngày đêm đổ
vào. Nước của các con kênh, rạch này thường có màu đen quánh và bốc mùi hôi
thối gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe và sinh hoạt của người dân. Và kênh D là
một trong những con kênh như vậy. Nằm ở địa phận xã Bình Giao_huyện Thuận
An, kênh D hứng chịu nước thải của khu công nghiệp Đồng an, công ty gỗ Hằng
Thắng và dân cư hai bên bờ kênh. Nước thải ở kênh D với các chỉ tiêu ô nhiễm khá
cao và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến người dân sống hai bên bờ con kênh. Mặt
khác, nguồn nước sử dụng cho nông nghiệp ở Bình Dương ngày càng cạn kiệt;
không có đủ nước sạch để tưới tiêu cho cấy trồng cũng như để nuôi trồng thủy sản.
Công nghệ đất ngập nước (constructed wetland) gần đây đã được biết đến trên
thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân
thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần
làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường của địa phương.

Sinh khối thực vật sau xử lý CW có thể tái sử dụng. Trong các loại công nghệ đất
ngập nước, loại dòng chảy thẳng đứng tỏ ra có nhiều ưu điểm như điều kiện hiếu

1


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

khí trong lớp vật liệu lọc tốt hơn, nâng cao hiệu suất quá trình phân hủy sinh học
các hợp chất hữu cơ,
xử lý được chất dinh dưỡng như Nitơ, photpho, loại bỏ được các vi sinh vật gây
bệnh trong nước thải… Tuy nhiên ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng công
nghệ này còn rất mới mẻ. Từ những lý do phân tích trên đây, công nghệ đát ngập
nước dòng chảy thẳng đứng là đối tượng được lựa chọn để nghiên cứu thử nghiệm:
“Nghiên cứu xử lí nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở Kênh D, huyện Thuận An, tỉnh
Bình Dương bằng công nghệ đất ngập nước (dòng chảy thẳng đứng)”.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xác định hiệu quả xử lí nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở Kênh D, Xã Bình Hoà,
Huyện Thuận An, Tỉnh Bình Dương bằng công nghệ công nghệ đất ngập nước
dòng chảy thẳng đứng.
1.3. NỘI DUNG KHOÁ LUẬN
 Khảo sát chất lượng nguồn nước ở Kênh D.
 Xác định hiệu quả xử lí nước kênh D với các thời gian lưu nước khác nhau:
2 ngày, 1 ngày, 0,5 ngày.
 Xác định hiệu quả xử lí nước kênh D với 2 loài thự vật thủy sinh: cỏ sậy,
cỏ vertiver.
1.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
 Tham khảo các tài liệu, công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới.

 Khảo sát, thu mẫu nước thải tại kênh D để thu thập số liệu đầu vào.
 Xây dựng hệ thống thí nghiệm và phân tích mẫu nước trên quy mô phòng
thí nghiệm.
 Dùng các công cụ thống kê để tổng hợp và phân tích số liệu.

2


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI
1.5.1 Đối tượng
Nguồn nước mặt ở kênh D, xã Bình Hoà, Thuận An, bình Dương bị ô nhiễm
bởi nước thải đô thị.
1.5.2 Phạm vi đề tài
 Nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở Kênh D.
 Các thông số thủy hóa: pH, TSS, BOD, COD, N tổng, P tổng.
 Các thủy sinh thực vật: cỏ sậy (Phragnites sp.), cỏ vertiver (Vetiverria
zizanioides).
1.6. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
 Xây dựng mô hình wetland: 2 tuần.
 Nuôi cây: 8 tuần.
 Thích nghi hóa hệ thống thí nghiệm: 1 tuần.
 Triển khai thí nghiệm: 6 tuần.
Chi tiết:
 Ngày 15/3 đến 30/3/2010: Xây dựng mô hình.
 Ngày 15/3 đến 21/3/2010: Viết đề cương, tính toán; chuẩn bị vật liệu, dụng
cụ xây dựng mô hình.

 Ngày 22/3 đến 28/3/2010: Tiến hàng lắp đặt, xây dựng mô hình.
 Ngày 29/3 đến hết tháng 23/5/2010: Trồng cây, chăm sóc.
 Ngày 24/5 đến 30/5/2010: Thích nghi hóa hệ thống thí nghiệm.
 Ngày 31/5 đến 11/7/2010: Triển khai thí nghiệm và viết báo cáo:
 Ngày 31/5: thu nước thải ở kênh D và vận chuyển về địa điểm đặt mô hình
và bắt đầu chạy thí nghiệm với thời gian lưu nước 2 ngày.

3


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

o Ngày 2/6: thu mẫu từ mô hình thí nghiệm: thu 1 mẫu đầu vào, 1 mẫu đầu
ra từ mô hình trồng sậy, 1 mẫu đầu ra từ mô hình trồng vertiver, 1 mẫu
đầu ra từ mô hình đối chứng. Sau đó mang về Trung tâm Công nghệ và
Quản lý Môi trường & Tài nguyên – ĐH Nông Lâm TPHCM.
o Ngày 4 và 6/6: thu mẫu tương tự như ngày 2/6.
 Ngày 7/6: bắt đầu chạy mô hình thí nghiệm với thời gian lưu nước 1 ngày:
 Ngày 8, 9 và 10/6: thu mẫu tương tự như ngày 2/6.
 Ngày 11/6: bắt đầu chạy mô hình thí nghiệm với thời gian lưu nước 0,5
ngày:
 Trưa 13h ngày 11/6 và sáng 7h, trưa 13h ngày 12/6: thu mẫu tương tự như
ngày 2/6.
 Thời gian còn lại dùng cho việc viết báo cáo.

4

Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

Chương 2
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

2.1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CONSTRUCTED WETLAND (CW)
Đất ngập nước (wetland) được hiểu là phần đất có chứa nước trong đất
thường xuyên dạng bão hoà hoặc cận bão hòa. Trong thiên nhiên, đất ngập nước
hiện diện ở các vùng trũng thấp như các cánh đồng lũ, đầm lầy, ao hồ, kênh rạch,
ruộng nước, vườn cây, rừng ngập nước mặn hoặc nước ngọt, các cửa sông tiếp giáp
với biển, …
Hammer (1990) định nghĩa CW là hệ thống nhân tạo gồm cơ chất bảo hòa
nước và thực vật sống chìm/bán chìm (submerged plants), thực vật sống trôi nổi
(uploating plant), thực vật sống vươn ra khỏi mặt nước (emergent plant)và nước.
2.1.1. Lịch sử hình thành
Người mở đầu cho việc sử dụng công nghệ CW trong xử lí nước thải là
Kathe Seidel (Đức). Từ những năm 1950, Seidel đã đưa ra nhiều công trình nghiên
cứu sử dụng thực vật để xử lí nhiều loại nước thải và đến thập niên 1960, Seidel
phát triển thành “đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới” (Seidel 1961,
1965, 1966, 1967). Đến năm 1967, Hệ thống CW có dòng chảy bề mặt lần đầu tiên
đã được phát triển (de Jong, 1976; Greiner và de Jong, 1984; Veenstra, 1998). Năm
1968, CW có dòng chảy bề mặt được xây dựng ở Hungary để bảo vệ nước hồ
Balaton và để xử lí nước thải của thị trấn (Lakatos, 1998). Năm 1991, “đất ngập
nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới” dùng xử lí nước thải sinh hoạt xây dựng đầu
tiên ở Na Uy (Vymazal et al., 1998a).
Tuy CW có dòng chảy bề mặt có nguồn gốc ở Châu Âu nhưng nó phát triển
rộng rãi như ở Bắc Mĩ trong xử lí nước thải đô thị, công nghiệp và nông nghiệp.

5


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

Trong khi đó CW có dòng chảy ngầm được chú ý hơn ở Châu Âu trong những năm
1980, 1990 (Cooper và cs, 1996; Vimazal và cs, 1998). Việc sử dụng thực vật thuỷ
sinh và thực vật bậc cao cho xử lí nước thải được ứng dụng ở Úc vào giữ những
năm 1990 (Greenway and Simpson, 1996; Greenway angd Woolley, 1999, 2001).
Hiện tại hệ thống CW ở Úc chủ yếu để xử lí nước mưa chảy tràn (Greenway et al.,
2003). Giữa những năm 1980, khái niệm sử dụng hệ thống CW được ủng hộ ở Nam
Mĩ (Hammer 1992, Kadlec and Knight, 1996). Đến cuối thế kỉ 20, CW phát triển
phổ biến ở Châu Phi để xử lí nước thải sinh hoạt và công nghiệp (Kickuth, 1977). Ở
Châu Á, thông tin về sử dụng CW kết hợp với thực vật nổi xuất hiện vào đầu những
năm 1990 (Juwarkar và cs, 1992).
Hiện tại, ở Đan Mạch, Bộ Môi Trường Đan Mạch đã công bố hướng dẫn
chính thức về xử lí tại chỗ nước thải sinh hoạt, áp dụng bắt buộc đối với các nhà
riêng ở nông thôn. Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống Wetland
dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95% và Nitrat đạt
90%. Hệ thống này bao gồm cả quá tình kết tủa hoá học để tách photpho trong bể
phản ứng lắng, cho phép loại bỏ 90% photpho (Woolley , 2009). Ngày nay, CW
cũng đã được sử dụng phổ biến ở Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Nhật Bản, Thái
Lan…để xử lí nhiều loại nước thải khác nhau (Juwarkar và cs, 1992).
Tại Việt Nam, gần đây cũng có một số công trình nghiên cứu ứng dụng hệ
thống CW trong xử lí nước thải ở trường Đại Học Xây Dựng, Trường Đại Học
Nông Lâm TpHCM.
Sử dụng hệ thống CW trong xử lí nước thải trong những năm qua trên thế
giới đã mang lại hiệu suất xử lí cao. CW đã trở thành công nghệ hiệu quả thay thế

các phương pháp xử lí truyền thống.
2.1.2. Phân loại wetland
2.1.2.1. CW có dòng chảy tự do trên mặt đất (free surface flow - FWS)
CW – FWS là hệ thống có lớp nước bề mặt cao 0.1 đến 0.6 m; cây cắm rễ
trong đất, thân có một phần ngập trong nước và một phần nhô lên khỏi mặt nước;

6


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

thu nước thải ra ở bề mặt. Những hệ thống này thường là thuỷ vực chứa nước hoặc
các kênh dẫn nước, với lớp lót bên dưới để ngăn cản 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 dòng chảy, đặc biệt trong các mương dài và hẹp
tạo ra điều kiện dòng chảy nhỏ và hẹp.
Phân hủy chất thải xảy ra chủ yếu trong nước, do các VSV bám trên bộ rễ,
thân, cành, lá của cây. Môi trường FWS thông thường là hiếu khí ớ lớp nước trên
mặt và thiếu khí gần đáy. Oxygen cung cấp cho màng vi sinh nhờ bộ rể của thực
vật. Hiệu quả xử lí phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên: nắng, gió, nước, nhiệt
độ….
FWS mang tính đa dạng sinh học nhưng hiệu quả xử lí kém, tốn diện tích,
vấn đề phát triển các SV truyền bệnh: muỗi, ruồi….

Nguồn: Lê Thị Cúc, 2008
Hình 2.1. CW có dòng chảy tự do trên mặt đất
2.1.2.2. CW có dòng chảy ngầm (subsurface flow _SSF)
CW – FWS là hệ thống có cây cắm rễ trong lớp vật liệu như sỏi, đá…và thân

nhô lên khỏi mặt nước; nước thải được cho chảy ngầm qua lớp vật liệu và thu nước
thải ra ở đáy. Hệ thống này có cấu tạo khá đơn giản: ngăn phân phối nước, hệ thống
phân phối nước và hệ thống thu nước. Dưới đáy có lớp chống thấm là lớp đất sét tự

7


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

nhiên hay nhân tạo, hoặc một lớp vải nhựa chống thấm… Bên trên là lớp vật liệu
lọc, chiều cao phụ thuộc vào loại rễ cây trồng.
Phân hủy chất thải xảy ra trong lớp vật liệu, do các VSV bám trên bề mặt
vật liệu và rễ cây. Nước thải sau khi phân phối vào sẽ thấm qua lớp vật liệu lọc và
vùng rễ của thực vật trồng trong đó, vi sinh vật sống trong vật liệu lọc và sống bám
vào hệ thống rễ của cây trồng phân huỷ các chất hữu cơ để phục vụ cho hoạt động
sống của chúng và cây đồng thời cũng hấp thụ một phần. Hệ thống rễ của thực vật
thuỷ sinh cũng đóng vai trò qua trọng trong xử lí nước thải, ngoài việc hấp thụ chất
dinh dưỡng còn cung cấp oxy, tạo ra các quá trình phân huỷ hiếu khí bên trong vật
liệu.
SSF tốt cho quá trình khử nitrate, nhưng không hiệu quả với quá trình nitrate
hóa. SSF không thích hợp cho xử lý bậc một do nước thải không tiếp xúc trực tiếp
với không khí. Quá trình xử lý nước thải khá ổn định. FWS chỉ thích hợp cho xừ lý
bậc cao/xử lý bổ sung. Tuy nhiên thường gặp vấn đề tắc nghẽn đầu vào.
a. Hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical Subsurface Flow _ VSF)
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 để dẫn nước ra
ngoài. Các hệ thống VSF thường được sử dụng cho xử lí lần hai nước thải đã qua
xử lí lần một. Thực nghiệm đã chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử lí sơ bộ như: lắng, bể

tự hoại… Hệ thống CW cũng có thể được áp dụng như một giai đoạn của xử lí sinh
học.
VSF có nhiều ưu điểm như điều kiện hiếu khí trong lớp vật liệu lọc tốt hơn,
nâng cao hiệu suất quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ, xử lý được
chất dinh dưỡng như Nitơ nhờ quá trình nitrat hóa - khử nitrat, loại bỏ được các vi
sinh vật gây bệnh trong nước thải, tốn ít diện tích, hiệu suất xử lý cao…

8


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

Nguồn. Lê Thị Cúc, 2008
Hình 2.2. Hệ thống CW với dòng chảy thẳng đứng
b. Hệ thống với dòng chảy ngang (Horizontal Subsurface Flow _ HSF)
Hệ thống này được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được đưa vào và
chảy chậm qua tầng lọc xốp của nền trên theo một đường nằm ngang cho đến khi nó
tới được đầu ra của hệ thống. Trong suốt thời gian này nước thải sẽ được tiếp xúc
với mạng lưới hoạt động vùng hiếu khí, tuỳ nghi và kị khí. Khi nước thải chảy qua
vùng rễ, nó được làm sạch bởi các quá trình lọc cơ học, sự phân huỷ sinh học vi
sinh vật và sự hấp thụ của cây. Vi sinh vật sử dụng chất thải trong dòng chảy như là
vật chất cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của chúng.
Hình dạng của hệ thống này thường là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp nước nhỏ,
vận tốc dòng chảy chậm và thân cây trồng nhô lên khỏi mặt đất là những điều kiện
cần thiết để tạo nên chế độ thuỷ lực kiểu dòng chảy đẩy.

9

Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

Nguồn. Lê Thị Cúc, 2008
Hình 2.3. Hệ thống CW với dòng chảy ngang
2.1.3. Ưu nhược điểm
2.1.3.1.

Ưu điểm

 Quá trình xử lí ổn định và ít gây mùi hôi làm ảng hưởng đến môi trường
không khí.
 Hiệu quả xử lí cao.
 Chi phí xử lí không cao.
 Quá trình xử lí chậm nhưng ổn định.
 Công nghệ không đòi hỏi kĩ thuật phức tạp.
 Sử dụng thực vật xử lí nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp
năng lượng.
 Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lí có thể được ứng dụng vào nhiều mục
đích khác nhau:

10


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

 Làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ.
 Làm thực phẩm cho gia súc…
 Làm phân bón cải tạo đất: sinh khối có thể thu hoạch, chế biến thàng
phân hữu cơ, phụ gia cải tạo đất, bón trên rễ cây mới trồng, đốt thành tro
hay làm phân compost.
 Tái tạo năng lượng: sinh khối sử dụng để sản xuất ethanol, đốt trực tiếp
thành củi.
 Nguyên liệu sản xuất bột giấy…
 Làm dược phẩm.
2.1.3.2. Nhược điểm
 Diện tích cần dùng để xử lí nước thải lớn và luôn đòi hỏi phải có đủ ánh
sáng. Do sự tiếp xúc giữa thực vật và ánh sáng trong điều kiện có đủ chất
dinh dưỡng càng nhiều thì sự chuyển hoá các chất ô nhiễm càng tốt.
 Thời gian xử lí chậm, hiệu quả xử lí không ổn định khi gặp điều kiện bất
lời như mưa rào, hạn hán.
2.1.4. Thực vật thủy sinh trong Wetland
2.1.4.1. Sậy
a. Giới thiệu
Sậy thuộc giới: Plantae, ngành: hạt kín, họ: Poaceae ( hòa thảo), giống:
Phragmites. Sậy có ở khắp nơi trên thế giới, thích nghi ở Bắc Mĩ, Nam Mĩ, Châu
Âu, Châu Phi, Châu Á và Châu Úc. Tên phổ thông tiếng Anh: phragmites, cane,
reed, ditch, giant Reed, giant.
Sậy phổ thông với 4 loại:


Cây sậy thông thường (danh pháp khoa học: Phragmites australis Cav.).



Cây sậy núi (danh pháp khoa học: Arundo donax L.).

11


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương



Cây sậy Miến Điện (danh pháp khoa học: Neyraudia reynaudiana)



Cây sậy gai (danh pháp khoa học: Sparganium eurycarpum)
b. Đặc điểm hình thái
 Rễ
 Rễ dài, chắc khỏe, xếp như rễ cá, có đốt. Rễ lan rộng trên bề mặt.
 Thân rễ phát triển 20 đến 60cm dưới mặt đất và không sâu hơn 1,8m.
 Thân
 Có thân hình tròn, rỗng bên trong.
 Thân khoẻ, thẳng, cao từ 1,8 đến 4,5m hoặc hơn.
 Lá
Cứng, dài khoảng 30 đến 60cm, phẳng, gần như ôm lấy thân, ở gốc nhẵn,

gân mảnh, bẹt, bẹ lá nhẵn, bề mặt lá không có lông.
 Hoa và hạt giống
Cụm hoa là chùy, dài 30 đến 90cm, trục chính mang nhiều nhánh hình sợi, nhẹ
có màu tím, dạng lông vũ, xuất hiện trên đầu thân cây, dài khoảng 13 đến 40cm.
Chùm hoa riêng rẻ sắp xếp dày đặc trải dài trên nhánh lông vũ. Hoa có màu tím đến

màu nâu đậm đến màu đen lúc ra quả. Quả có màu nâu, dễ vỡ, dài khoảng 0,8cm.
Một số lượng lớn hạt sẽ được hình thành, có thể đến 2000 hạt giống. Nhưng theo
nghiên cứu, chỉ 1 số ít trong chúng sống sót.
Có hoa vào mùa hè và mùa thu.
c. Đặc điểm sinh lý
Loài này chịu được pH khá cao, sự lạnh giá và cỏ dại.
Thành phần hóa học của cây sậy gồm: 11,4% chất đạm; 2,3% chất béo;
42,1% Hydrat cacbon; 31,1% chất xơ;10,8% tro và còn lại là chất khô.

12


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

d. Đặc điểm sinh thái
Cây sậy rất phổ biến, phát triển mạnh ở môi trường ngập nước và có nhiều
ánh sáng. Thường tìm thấy ở đầm lầy, bờ hồ, ao, lề đường, hào, mương, cánh đồng.
thông thường sống trong nước hơi mặn, nước ngọt có tính axit lẫn bazơ. Nó không
chịu được nới có gió lớn và nước chảy mạnh.
 Loại đất
Phát triển mạnh ở đầm lầy và một số loại đất khác, đất có pH từ 7 đến 9,3.
 Lượng mưa
Sậy có khả năng sống được trong môi trường khắc nghiệt, nơi có lượng mưa
thấp.
 Nhiệt độ
Sống được ở nới có nhiệt độ thấp lẫn nơi có nhiệt độ cao
 Hình thức sinh sản
Từ hạt: từ hạt sậy được nảy mầm và phát triển.

Từ thân: chúng có thể phát triển thành cây mới từ một đoạn thân hoặc rễ. Nó
phát triển theo chiều ngang từ gốc lên.
 Đặc biệt, sậy có khả năng xử lí nước thải:
Loại sậy được chọn để xử lý nước thải có tên khoa học là Phragmites communis
(Greenway angd Woolley, 1999, 2001), một loài cây có thể sống trong điều kiện
thời tiết khắc nghiệt và phù hợp với khí hậu Việt Nam. Rễ cây sậy có đặc tính hút
nước và khử khuẩn. Hệ sinh vật quanh rễ loại cây này có thể phân hủy chất hữu cơ
và hấp thu kim loại nặng trong nước thải. Cây sậy có thân dài và có thể cao tới 4m
sau 5 năm. Rễ cây sậy có khả năng làm tăng lượng ôxy trong bể cát và bảo đảm cho
nước có khả năng chảy qua cát. Hệ thống xử lý nước thải bằng cây sậy dựa trên
nguyên tắc sinh học. Nước bẩn sẽ được thấm qua rễ, tại đây, hệ vi khuẩn trong bộ rễ
cây sẽ phân huỷ các tạp chất trong nước thải. Phương pháp này đã được áp dụng ở

13


Khoá luận tốt nghiệp

Phạm Hoài Phương

một số nước trên thế giới. Ở Việt Nam nơi đầu tiên xử lý nước thải bằng cây sây là
bệnh viện Nhân Ái (huyện Thác Mơ, tỉnh Bình Phước) là bệnh viện chuyên khoa
chuyên chăm sóc điều dưỡng và điều trị những bệnh nhân nhiễm AIDS giai đoạn
cuối.
2.1.4.2. Vertiver
Cỏ Vertiver có tên khoa học là Vetiverria zizanioides ( Linn), thuộc họ
Graminae (Poaceae), giống Andropogoneae. Vertiver là loài có thích nghi rộng với
điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng, ít đòi hỏi công chăm sóc.
a. Đặc tính thực vật
 Tên thông dụng

Cỏ Vertiver, cỏ Hương bài, cỏ Hương lau (tiếng Việt); Vetiver grass
(English), erate violetta (Spainish), Xieng Geng Sao (tiếng Trung quốc).
 Phân loại
Cỏ Vertiver thuộc họ Graminae, họ phụ Panicoideae, giống Andropogoneae,
giống phụ Sorghinae. Chi Vetiveria có liên quan gần nhất đến chi Sorghum thuộc
chi phụ Parasorghum và chi Sorghastrum, Chrysopogon, Bothriochloa (Mekonnen,
2000).
Có 12 giống được biết đến (Renvoize, 1990 và Mekonnen, 2000):
Vetiveria arguta (Stend.) C.E. Hubb; Vetiveria elongata (R.Br.) Stapf;
Vetiveria filipes (Benth.) C.E. Hubb; Vetiveria fulvibarbis (Trin.) Stapf; Vetiveria
intermedia S.T. Blake; Vetiveria lawsoni (Hook. f.) Blatter & Mc Cann; Vetiveria
nemoralis (Bal.) A. Cam; Vetiveria nigritana (Benth.) Stapf; Vetiveria pauciflora
S.T. Blake; Vetiveria rigida B.K. Simon; Vetiveria zizanioides (L.) Nash;
Vetiveria venustus.

14