BÁO CÁO NGHIÊN CỨU VỀ ĐẦM SINH HỌC

BÁO CÁO ĐẦM SINH HỌC
I.TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ:
1.Tổng quan:
Đất ngập nước Việt Nam rất đa dạng và phong phú về kiểu loại được phân bố rộng
khắp các vùng sinh thái, có giá trị và vai trò to lớn đối với phát triển kinh tế xã hội.
Phương pháp sử dụng đất ngập nước xử lý nước thải là một phương pháp có nhiều ưu
điểm, đặc biệt nó rất phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay do chi phí xây dựng và
vận hành thấp.
Các vùng đất ngập nước có thể loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải hoặc chuyển
chúng thành các dạng vật chất ít ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường. Sử
dụng ĐNN tự nhiên để xử lý nước thải có hàm lượng BOD thấp.
Ngoài ra sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải là quá trình
xử lý được thực hiện liên tục trong điều kiện tự nhiên và với một giá thành rẻ vì chi phí
xây dựng và bảo quản thấp. Do vậy cần được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất
gây ô nhiễm.
Đồng thời có thể áp dụng để nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hơn về đất ngập nước
nhân tạo xử lý nước thải, đặc biệt là đối với các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ
cao như nước thải nhà máy chế biến cà phê, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm,
các cơ sở giết mổ…
.- Xử lý, giữ lại chất cặn, chất độc, chất ô nhiễm: vùng đất ngập nước được coi
như bể lọc tự nhiên, có tác dụng giữ lại các chất lắng đọng và chất độc( chất thải sinh
hoạt và công nghiệp).
- Giữ lại chất dinh dưỡng làm nguồn phân bón cho cây trồng và thức ăn của các
sinh vật sống trong hê sinh thái đó.
- Cung cấp nước ngọt: Là nguồn cung cấp nước ngọt cho sinh hoạt, tưới tiêu, cho
chăn nuôi gia súc và sản xuất công nghiệp.


2.Định nghĩa:
Đầm sinh học là những vùng ngập nước có nhiều cây chịu nước, chứa đựng rất nhiều
loài sinh vật có tiềm năng oxy hóa và tiềm năng khử để phân hủy những thành phần hữu

cơ và vô cơ được đưa vào hệ thống

II.VỊ TRÍ – CHỨC NĂNG:
1.VỊ TRÍ:
Đầm sinh học là một công trình trong hệ thống các công trình xử lý nước thải sau bể lắng.


2.CHỨC NĂNG:
 Xử lí hiệu quả các chất thải có hàm lượng BOD, COD, Nitơ, Photpho.
 Xử lí chất lắng đọng và chất độc hại (chất thải sinh hoạt và công nghiệp).
 Giữ lại chất dinh dưỡng làm phân bón cho cây trồng.
III.PHÂN LOẠI VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG:
1.PHÂN LOẠI:
Các mô hình ĐNN nhân tạo Các mô hình ĐNN nhân tạo ứng dụng trong xử lý nước được
thiết kế theo hệ thống các dòng chảy của nước. Được chia theo 3 hệ thống như sau:
 Các hệ thống dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow).
 Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS). 
 Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF).
1.2.1. Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS) :
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.
Hình 1.1. Mô hình Free water surface – FWS

Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm, sự có mặt của thân cây quyết định dòng
chảy và đặc biệt trong các mương dài và hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ (Reed và
cộng sự, 1998).[5]
1.2.2. Các hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (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 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 tiếp xúc với một mạng lưới hoạt
động của các đới hiếu khí, hiếm khí và kị khí.


Các đới hiếu khí ở xung quanh rễ và bầu rễ, nơi lọc O2 vào trong bề mặt. Khi
nước thải chảy qua đới rễ, nó được làm sạch bởi sự phân hủy sinh học của vi sinh vật bởi
các quá trình hóa sinh. Loại thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là cây sậy.

1.2.3. Các 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 đă xử lý để đưa ra ngoài. Các hệ
thống VSF thường xuyên được sử dụng để xử lý lần hai cho nước thải đã qua xử lần một.
Thực nghiệm đă chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử sơ bộ như bể lắng, của xử lý sinh học.
Tuy nhiên, trên thực tế mô hình ĐNN nhân tạo được xây dựng theo hai hệ thống: Bãi lọc
trồng cây ngập nước (FWS); Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm hay Bãi lọc ngầm trồng
cây, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứng (SSF).


2.CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG:

Khi lọc nước thải qua đất các chất lơ lững và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên
cùng.Những chất đó tạo nền gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phụ và oxy
hóa các chất hữu cơ có trong nước thải
• Ở lớp đất trên cùng (dày từ 0,2 đến 0,5m) chế độ oxy thuận lợi nhất được vi khuẩn
sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ.
•
Trong trường hợp còn dư oxy, các vi khuẩn nitrit và nitrát hóa sẽ chuyển hóa nitơ
amôn thành nitơ nitrit và nitơ nitrat
• Càng sâu xuống dưới lượng oxy tự do càng giảm và diễn ra quá trình khử nitrat
trong điều kiện yếm khí để cung cấp oxy cho việc phân hủy các chất hữu cơ còn

lại
• Khi nước thải lọc qua đất, một lượng lớn photpho được hấp thụ. Hiệu quả khử nitơ
và photpho trong đất cao,
• Phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh cũng được giữ lại và tiêu diệt trong đất
• Giữ lại 1 số kim loại nặng trong đất
3.CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÍ TRONG ĐẦM SINH HỌC:
 Xử lí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
 Loại bỏ các chất rắn
 Khử nitơ
 Khử photpho
 Xử lí kim loại nặng
 Xử lí vi khuẩn


3.1. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CÁC CHẤT HỮU CƠ CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ
SINH HỌC :

Loại bỏ

Vai trò của thực vật trong bãi lọc:
- Cung cấp môi trường cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy sinh học.
- Vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học trong bộ rễ.
Cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân Vận chuyển oxy
vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học hủy sinh học cư trú.Quá trình
xử lí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học Trong các bãi lọc, sự phân hủy sinh
học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng hòa tan hay dạng keo có
khả năng phân hủy sinh học (BOD) trong nước thải. BOD còn lại cùng các chất rắn lắng
được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng. Phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa
tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ
thống rễ và những phần vật liệu lọc xung quanh, nhờ quá trình khuyếch tán.

3.2. QUÁ TRÌNH TÁCH CÁC CHẤT RẮN :

Loại bỏ

Các chất rắn lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì các hệ thống này có
thời gian lưu nước dài. Chất rắn không lắng được, chất keo có thể được loại bỏ thông qua
các cơ chế lọc. Các cơ chế xử lí trong hệ thống phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và tính
chất của các chất rắn có trong nước thải và các dạng vật liệu lọc được sử dụng. Thực vật
trong bãi lọc không đóng vai trò đáng kể trong loại bỏ các chất rắn


3.3. Quá trình khử Nitơ
Sự chuyển hóa của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hóa và khử của bề mặt tiếp xúc giữa rễ
và đất, phần ngập nước của thực vật có thân nhô lên mặt đất. N2 được loại bỏ trong các
bãi lọc nhờ 3 cơ chế sau:
 Sự bay hơi của NH3.
 Sự hấp thụ của thực vật.
 khử nitrat.

Trong các bãi lọc, sự chuyển hóa của N2 xảy ra trong các tầng oxi hóa khử của đất, bề
mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực vật có thân nhô lên mặt đất. N2
được loại bỏ trong các bãi lọc nhờ 3 cơ chế sau
Sự bay hơi của NH3
Nitrat háo/ khử nitrat - Trong các bãi lọc, sự chuyển hóa của nitơ xẩy ra trong các tầng
oxy hóa và khử của bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực vật có thân
nhô lên khỏi mặt nước. Nitơ hữu cơ bị oxy hóa thành NH4+ trong cả hai lớp đất oxy hóa
ĐACN I Ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải Sự hấp thụ của thực
vật 
3.4.QUÁ TRÌNH KHỬ PHOSPHO:
Quá trình khử Phospho Vai trò của thực vật trong việc loại bỏ P vẫn còn vấn đề

tranh cãi nhưng dù sao đây cũng là cơ chế duy nhất đưa hẳn P ra khỏi hệ thống bãi lọc.
Các qúa trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đưa được P vào đất hay vật liệu lọc. Khi lượng
P trong lớp vật liệu vượt quá khả năng chứa thì phần vật liệu hay lớp trầm tích đó phải
được nạo vét và xả bỏ.
Cơ chế loại bỏ P trong các bãi lọc gồm có: Sự hấp thụ của thực vật Các quá trình
đồng hóa của vi khuẩn Sự hấp thụ lên đất, vật liệu lọc và các chất hữu cơ Kết tủa lắng
cùng các ion Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+.
3.5.QUÁ TRÌNH KHỬ KIM LOẠI NẶNG:
Quá trình xử lí kim loại nặng :
 Các loài thực vật khác nhau có khả năng hấp thu kim loại mạnh rất khác
nhau.
 Bên cạnh đó, thực vật đầm lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự loại bỏ và
tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh hưởng đến chế độ thủy lực, cơ chế hóa
học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh vật.
 Các vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu các kim loại nặng.
Các cơ chế loại bỏ chúng gồm có:
o Kết tủa và lắng ở dạng hydroxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng
sunfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu.


o Hấp phụ lên các kết tủa oxyhidroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí .
o Kết hợp lẫn thực vật và đất - Hấp phụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong
bãi lọc trồng cây.
3.6.Quá trình xử lý vi khuẩn:
Các hợp chất hữu cơ được loại bỏ trong các hệ thống chủ yếu nhờ cơ chế bay hơi,
hấp phụ, phân hủy bởi các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm) và hấp phụ của thực
vật.
Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ các chất hữu cơ nhờ quá trình
bay hơi là hàm số phụ thuộc của trọng lượng phân tử chất gây ô nhiễm và áp suất riêng
phần giữa hai pha khí và nước.

Các chất bẩn hữu cơ chính còn có thể loại bỏ nhờ quá trình hút bám vật lí lên bề
mặt các chất lắng được và sau đó là quá trình lắng. Quá trình này thường xảy ra ở phần
đầu bãi lọc.
Các chất hữu cơ cũng bị thực vật hấp thụ (Polprasert và Dan, 1994), tuy nhiên cơ
chế này còn chưa được hiểu rõ và còn phụ thuộc nhiều vào loại thực vật được trồng, cũng
như đặc tính của chất bẩn.
4.Ưu nhược điểm:
 Ưu điểm của đầm sinh học:
+ Chi phí cho xử lý bắng thực vật thủy sinh thấp
+ Quá trình công nghệ không đồi hỏi kỹ thuật phức tạp
+ Hiệu quả xử lý ổn định đối với những loại nước ô nhiễm thấp
+ Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau như:
- Làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ như cõi, đay, lục bình
- Làm thực phẩm cho con người như củ sen, củ súng.
- Làm thực phẩm gia súc như bèo
- Làm phân xanh trong nông nghiệp
+ Bộ rễ thân cây ngập nước, cây trôi nổi được coi như là giá thể rất tốt cho vi sinh vật.
nhờ sự vân chuyển trôi nổi đó sẽ đưa vi sinh vật di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác
trong đất ô nhiễm, làm tăng khả năng chuyển hóa vật chất có trong nước.
+ Sử dụng thực vất thủy sinh để xử lý nước ô nhiễm trong nhiều trường hợp không cần
cung cấp năng lượng.
+ Nguồn nước sau khi xử lí nếu đạt tiêu chuẩn cho phép thì hoàn toàn an toàn cho các
mục đích sử dụng khác như sử dụng cho các công trình thủy lợi, rửa ráy, vệ sinh…
+ Lợi ích kinh tế có thể được bắt nguồn từ nuôi trồng cá, sản xuất sinh khối, phân bón,
tiềm năng về Giáo dục và giải trí (thực hành nghiên cứu khoa học, câu cá, săn bắn các
loài chim nước).
+ Giúp địa phương và cụm công nghiệp giải quyết được vấn đề nước thải vượt ngưỡng
cho phép.
+ Tạo thêm nhiều khu vực xanh cho vùng công nghiệp và lân cận
+ Là nơi dữ trữ tiếp nhận nước mưa chẩy tràn trong trường hợp lượng nước mưa tăng đột

biến.
 Nhược điểm của việc ứng dụng đầm sinh học trong xử lí nước thải:


+ Diện tích cần dùng để xử lý nước cần phải lớn. Điều này rất khó khăn ở những khu vực
đô thị
+ Trong trường hợp không có thực vật thủy sinh, các loại thực vật sẽ không có nơi bám
nên chúng rất dễ trôi theo dòng nước hoặc bị lắng xuống đáy.
Các mô hình ĐNN nhân tạo ứng dụng trong xử lý nước được thiết kế theohệ thống các
dòng chảy của nước. Được chia theo 3 hệ thống như sau:
Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS).
Các hệ thống dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow).
Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF).

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
- Thời gian lưu nước có thể được biểu diễn như là:
t = LWD ÷ Q
L : chiều dài của hệ thống
W : chiều rộng
d : độ sâu
Q : tốc độ dòng chảy trung bình = ( tốc độ dòng chảy trong + tốc độ dòng chảy ngoài)/2
Phương trình này đại diện cho thời gian lưu nước cho một hệ thống lưu lượng không hạn
chế.
- Trong một vùng đất ngập nước, một phần của khối lượng có sẵn sẽ được thay thế bởi
các thảm thực vật, vì vậy thực tế thời gian lưu nước sẽ phụ thuộc vào độ xốp (n)
n = VV ÷ V
VV và V là khối lượng của khoảng trống và tổng số khối lượng tương ứng.
- Diện tích bề mặt của hệ thống được tính theo công thức:
AS = [Q (lnCo - lnCe)] ÷ (KTdn)
Co: giá trị BOD5 của nước thải đầu vào

Ce: giá trị BOD5 của nước thải đầu ra
KT: : hằng số tốc độ phản ứng sinh học bậc một, ngày-1 dao động từ 0,05÷ 1. Ở điều kiện
20ºC KT thường được chọn 0,3
d: độ sâu ngập nước
n : độ xốp của đất trong đầm sinh học
- Diện tích mặt cắt ngang vuông góc với hướng của dòng chảy:
AC = Q/(KS.S)
Ks: độ thấm lớp vật liệu lọc
S: độ dốc thuỷ lực nước bề mặt, được tính theo:


v: Vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s)
n : Hệ số nhám Manning (s/m1/3)
H : Độ sâu trung bình của dòng chảy (m)
S : Độ dốc thủy lực hoặc độ nghiêng của nước bề mặt
- Chiều rộng của hệ thống được tính theo công thức:
W = AC ÷ d
- Xác định chiều dài của hệ thống
L = AS ÷ W

- Theo bảng tính toán cho hệ thống lớp dưới bề mặt

Ta chọn loại Coarse Sand (cát thô) nên n = 0.39; KS = 480 ; K20 = 1.35
- Đối với thiết kế đầm sinh học nên chọn một độ dốc 1 phần trăm để dễ dàng xây dựng
(S = 0,01).
- Để đảm bảo khả năng xử lý của đầm và duy trì tốc độ dòng chảy cần kiểm tra K SS < 8.6
KSS = (480) x (0.01) = 4.8 < 8.6
- KT: hằng số tốc độ phản ứng sinh học bậc một, ở điều kiện 20ºC KT thường được chọn
0,3
- Xác định diện tích mặt cắt ngang của đầm:

AC = = = 714 m2
- Chiều rộng của hệ thống
W = = = 1190 m
- Xác định diện tích bề mặt
AS = = = 81719.62 m2 = 8.17 ha


- Xác định chiều dài của hệ thống
L = = = 68.67 m
- Thời gian lưu nước trong hệ thống
t = = = 4.29 (ngày)