Nghiên cứu các ứng dụng sinh thái để xử lý nước thải với hàm lượng chất hữu cơ cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

VŨ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG SINH THÁI
ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI HÀM LƯỢNG
CHẤT HỮU CƠ CAO
Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Mã số

: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ LOAN

Hà Nội – Năm 2013

Comment [BLm1]: Em không nhớ mã số ghi
trong QĐ, cô xem giúp em với ạ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

VŨ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG SINH THÁI

ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI HÀM LƯỢNG
CHẤT HỮU CƠ CAO
Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Mã số

: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ LOAN

Hà Nội – Năm 2013

Comment [BLm2]: Em không nhớ mã số ghi
trong QĐ, cô xem giúp em với ạ


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS.
Nguyễn Thị Loan – Giảng viên Khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn và
truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình thực tập và
làm luận văn tốt nghiệp.
Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ trong
quá trình làm thực nghiệm từ các cán bộ, học viên, sinh viên thuộc Phòng Thí
nghiệm Bộ môn Công nghệ môi trường và Bộ môn Thổ nhưỡng - Khoa Môi
trường.
Đồng thời, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô
giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia
Hà Nội đã truyền thụ những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học
tập.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã quan tâm
giúp đỡ và động viên, khuyến khích tôi trong suốt thời gian qua để tôi hoàn
thành luận văn được tốt hơn.
Tuy đã có những cố gắng nhất định nhưng do thời gian và trình độ có
hạn nên chắc chắn luận văn này có nhiều thiếu sót và hạn chế nhất định. Kính
mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn.

Hà Nội, tháng 12 năm 2013
Học viên cao học

Vũ Hồng Nhung


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 3
1.1. Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh thái .............................. 3
1.1.1. Xử lý nước thải bằng Thực vật thủy sinh ................................................... 3
1.1.2. Xử lý nước thải bằng Động vật thủy sinh ................................................. 19
1.2. Ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh thái... 23
1.3. Đặc trưng của nước thải ô nhiễm chất hữu cơ cao ..................................... 24
1.4. Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh thái xử lý nước thải ............ 26
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới............................................................ 26
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................. 27
1.4.3. Những nghiên cứu trước đây về xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún ..... 28
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 30
2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 30
2.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 30
2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu liên quan ................................................... 30
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.................................... 30

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 36
3.1. Hiện trạng công nghệ sản xuất và quản lý nước thải ................................. 36
3.1.1. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ......................................................... 36
3.1.2. Điều kiện kinh tế- xã hội vùng nghiên cứu ............................................... 36
3.1.3. Quy trình sản xuất bún .............................................................................. 37
3.1.4. Hiện trạng quản lý nước thải làng nghề bún Phú Đô ................................ 39
3.2. Kết quả đánh giá hiện trạng nước thải làng Bún Phú Đô .......................... 41
3.3. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún theo phương pháp sử
dụng TVTS ............................................................................................................ 42
3.3.1.Tốc độ và hiệu quả xử lý COD .................................................................. 42
3.3.2. Tốc độ và hiệu quả xử lý TSS................................................................... 44
3.3.3. Tốc độ và hiệu quả xử lý N-NO3- ............................................................. 45
3.3.4. Tốc độ và hiệu quả xử lý NH4+ ................................................................. 47
3.3.5. Tốc độ và hiệu quả xử lý PO43- ................................................................. 48
3.3.6. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của 5 loại thực vật thủy sinh .............. 49


3.4. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún theo mô hình lựa chọn ...... 51
3.5. So sánh hiệu quả xử lý nước thải sản xuất bún qua hai phương pháp
khác nhau .................................................................................................. 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 57
PHỤ LỤC................................................................................................................... 60


CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

COD

Nhu cầu oxy hóa học

ĐNN

Đất ngập nước

ĐNNNT

Đất ngập nước nhân tạo

FWS

Đất ngập nước dòng chảy bề mặt

HF

Đất ngập nước dòng chảy ngang

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

TVTS

Thực vật thủy sinh

VF

Đất ngập nước dòng chảy thẳng đứng

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Lượng nước thải ở từng công đoạn sản xuất bún ..............................40
Bảng 3.2. Đặc trưng nước thải sản xuất bún tại cống chung cuối làng nghề
bún Phú Đô .......................................................................................................41
Bảng 3.3. Hiệu quả xử lý COD của nước thải sản xuất bún ..............................43
Bảng 3.4. Hiệu quả xử lý TSS của nước thải sản xuất bún ...............................44
Bảng 3.5. Hiệu quả xử lý N-NO3- của nước thải sản xuất bún ..........................45
Bảng 3.6. Hiệu quả xử lý NH4+ của nước thải sản xuất bún ..............................47
Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý PO43- của nước thải sản xuất bún ..............................48
Bảng 3.8. Hiệu quả xử lý các thông số chất lượng nước thải của 5 loài TVTS .50
Bảng 3.9. Kết quả xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô ................................52
Bảng 3.10. So sánh hiệu xuất xử lý nước thải sản xuất bún của hai phương
pháp ..................................................................................................................53

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các loài thực vật thủy sinh điển hình ......................................................... 11
Hình 1.2. Các hệ đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải ................................ 12
Hình 1.3. Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy trên mặt (FWS) ............. 13
Hình 1.4. Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với thực vật trôi nổi .............................. 15
Hình 1.5. Hệ thống đất ngập nước dòng chảy ngầm nằm ngang ............................... 17
Hình 1.6. Hệ thống đất ngập nướcnhân tạo dòng chảy thẳng từ trên xuống .............. 18
Hình 1.7. Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy thẳng đứng từ dưới lên ............ 19
Hình 1.8. Một số loài động vật thủy sinh có khả năng xử lý nước thải ...................... 21
Hình 2.1. Nghiên cứu nuôi trồng 5 loài TVTS để xử lý nước thải ............................. 32
Hình 2.2. Mô hình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô......................................... 32
Hình 2.3.Các công đoạn tiến hành xử lý nước thải làng bún Phú Đô........................ 34
Hình 2.4. Công đoạn thiết lập hệ thống ĐNN nhân tạo-dòng chảy bề mặt ................ 35
Hình 3.1. Quy trình sản xuất bún ................................................................................ 39
Hình 3.2. Sự thay đổi nồng độ COD trong 4 đợt lấy mẫu .......................................... 43
Hình 3.3. Sự thay đổi nồng độ TSS trong 4 đợt lấy mẫu ............................................ 44
Hình 3.4. Sự thay đổi nồng độ N-NO3- trong 4 đợt lấy mẫu ...................................... 46
Hình 3.5. Sự thay đổi nồng độ NH4+ trong 4 đợt lấy mẫu ......................................... 47
Hình 3.6. Sự thay đổi nồng độ PO43- trong 4 đợt lấy mẫu .......................................... 49
Hình 3.7. Hiệu quả xử lý nước thải của 5 loài TVTS ................................................. 50
Hình 3.8. Mẫu nước thải đầu vào và nước thải đầu ra khỏi mô hình xử lý ................ 51
Hình 4.1. Đường chuẩn amoni ................................................................................... 63
Hình 4.2. Đường chuẩn N-NO3- ................................................................................. 64
Hình 4.3. Đường chuẩn PO43- ..................................................................................... 65


MỞ ĐẦU
Nền kinh tế - xã hội nông nghiệp ở nước ta đã hình thành và phát triển
từ rất lâu đời cùng với lịch sử lâu dài dựng nước và giữ nước của dân tộc.

Trong suốt tiến trình phát triển lâu dài ấy, các làng nghề truyền thống cũng đã
hình thành và phát triển trong nông thôn Việt Nam và đóng một vai trò quan
trọng trong nền kinh tế. Sự phát triển của các làng nghề không những góp phần
giải quyết việc làm cho nhiều lao động, nâng cao thu nhập cho người dân địa
phương nói riêng mà còn góp phần vào sự phát triển nền kinh tế của cả nước
nói chung. Đặc biệt, trong nền kinh tế thị trường với chính sách phát triển kinh
tế nhiều thành phần ở nước ta hiện nay, các làng nghề truyền thống vẫn đang
phát triển mạnh mẽ.
Sự phát triển của làng nghề đem lại nhiều lợi ích kinh tế nhưng song song
với nó là tiềm ẩn những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường. Thực trạng ô nhiễm
môi trường trong các làng nghề truyền thống và các cơ sở ngành nghề nông
thôn đang ngày càng gia tăng. Nguyên nhân chính là do ý thức bảo vệ môi
trường của con người trong quá trình sản xuất còn thấp, các loại chất thải
không được thu gom và xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường, dẫn đến tình
trạng ô nhiễm môi trường đã và đang diễn ra rất nghiêm trọng tại các làng nghề
truyền thống ở Việt Nam.
Là một trong những làng nghề truyền thống nổi tiếng của thành phố Hà
Nội, làng nghề sản xuất bún Phú Đô cũng đang phải đối mặt với vấn đề ô
nhiễm môi trường. Từ trước tới nay, nước thải của làng nghề này vẫn được xả
trực tiếp xuống một con mương chung của làng mà không qua bất kỳ một hệ
thống xử lý nước thải nào. Vì vậy, nước thải của làng nghề bún Phú Đô luôn
trong tình trạng bị ô nhiễm hữu cơ nặng nề với nồng độ nitơ, photpho và hàm
lượng BOD, COD trong nước thải rất lớn.
Thực tế cấp bách đó đòi hỏi phải xây dựng một phương pháp xử lý nước
thải tối ưu cho làng nghề này.
Trên thế giới việc nghiên cứu và ứng dụng các biện pháp xử lý nước thải
theo hướng sinh thái đang phát triển mạnh mẽ do những ưu điểm vượt trội như:

1

chi phí đầu tư và vận hành thấp, phù hợp với điều kiện khí hậu, thân thiện môi
trường. Đặc biệt đối với Việt Nam, kinh phí dành cho xử lý và bảo vệ môi
trường còn thấp, do đó việc học hỏi kinh nghiệm, nghiên cứu và áp dụng các
công nghệ theo hướng sinh thái để xử lý nước thải nói chung và nước thải làng
nghề nói riêng là vô cùng cần thiết.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, trong khuôn khổ luận văn đã thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu các ứng dụng sinh thái để xử lý nước thải với hàm
lượng chất hữu cơ cao” với các nội dung sau:
- Đánh giá hiện trạng và xác định đặc trưng của nước thải sản xuất bún tại
làng nghề bún Phú Đô.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của một số loài thực vật thủy sinh
tiêu biểu, thông dụng.
- Xây dựng mô hình sử dụng ao nuôi trồng thực vật thủy sinh kết hợp hệ
thống đất ngập nước nhân tạo-dòng chảy bề mặt để xử lý nước thải cho làng
nghề bún Phú Đô.
- Thử nghiệm xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô theo mô hình lựa chọn.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh thái
Xử lý nước thải nhằm làm giảm, loại trừ các tác nhân ô nhiễm để có thể
thải vào nguồn nhận hoặc tái sử dụng một cách an toàn, đáp ứng tiêu chuẩn môi
trường.
Công nghệ sinh thái “ Ecological engineering” là thuật ngữ được Nhà
sinh thái học Mỹ, Dr Odum sử dụng đầu tiên năm 1962 và được hiểu là:“Sự
thao tác của con người về môi trường bằng cách sử dụng một khối năng lượng
bổ sung nhỏ để điều khiển một hệ thống mà trong đó các nguồn năng lượng

chính yếu vẫn đang tiếp tục được huy động đến từ nguồn tài nguyên tự
nhiên”[11].
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh thái đáp ứng mục đích đưa dòng
thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy
theo chu trình sinh học tự nhiên.
Trong công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh thái người ta sử
dụng khả năng chủ yếu của thực vật thủy sinh và động vật thủy sinh.
1.1.1. Xử lý nước thải bằng Thực vật thủy sinh
1.1.1.1. Khái niệm Thực vật thủy sinh
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 oxy, 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. Thực vật thủy sinh có thể là những cây không
có hiệu quả kinh tế như: lau, sậy, cỏ lác,… đến những cây ít nhiều mang lại giá
trị kinh tế như: rau muống, bèo tây, bèo cái, rau má,… vì chúng làm thức ăn
cho con người và động vật. Nhiều loài rong dùng làm thức ăn cho gia súc, gia

3


cầm, làm nguyên liệu cho công nghiệp (rong câu, rong mơ...), làm cảnh (thủy
tiên, thủy trúc....), làm thức ăn cho cá, chim và là nơi cư trú và đẻ trứng cho
nhiều loại động vật thủy sinh [8].
TVTS còn có vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, tăng khả năng tự
làm sạch thủy vực. Thực vật thủy sinh có khả năng vận chuyển oxy từ không
khí vào trong nước nhờ bộ rễ, cho phép hình thành nhóm sinh vật hiếu khí

quanh bộ rễ thực vật. Các vi sinh vật hiếu khí thích hợp cho việc phân giải sinh
học các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản. Sản phẩm của quá
trình phân giải này sẽ được thực vật sử dụng cho quá trình sinh trưởng, phát
triển. Khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ trong nước đã được
chứng minh là có sự cộng sinh giữa thực vật thủy sinh và các vi sinh vật sống
trong và xung quanh rễ của chúng. Thực vật và các vi sinh vật có thể đạt được
hiệu quả xử lý cao khi chúng phối hợp với nhau trong một hệ sinh thái cân
bằng. Thân và lá của thực vật nửa ngập nước và rễ của thực vật nổi làm giảm
tốc độ dòng chảy, gây ra sự thay đổi của quá trình lọc và lắng của các hạt (cặn
và vụn hữu cơ) và là nơi sống bám của nhiều loại tảo và vi sinh vật. Ôxy
chuyển từ phần thân và lá khí sinh xuống bộ rễ và giải phóng ra vùng rễ, tạo
điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat và phản nitrat hóa. Bởi vậy, thực vật
thủy sinh đóng vai trò chủ yếu trong việc giảm nồng độ NH4+, NO2-, NO3-,
PO43-, cũng như TSS và COD.
1.1.1.2. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
Các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ thành các chất vô cơ (khoáng
hóa) cung cấp cho các thực vật thủy sinh, trước hết là tảo. Tảo và các TVTS
khác lại cung cấp oxy cho vi khuẩn. Các loài TVTS như tảo, rong đuôi chó,
rong xương cá, lau lác, các loại bèo, ...có rễ và thân tạo điều kiện cho vi sinh
vật bám vào mà không bị chìm xuống đáy. Chúng cung cấp oxy cho vi khuẩn
hiếu khí, ngoài ra còn cung cấp cho vi sinh vật những hoạt chất sinh học cần
thiết. Ngược lại, vi khuẩn cung cấp ngay tại chỗ cho thực vật những sản phẩm
trao đổi chất của mình, đồng thời thực vật giúp cho vi sinh vật khỏi bị chết

4


dưới ánh nắng mặt trời. Tảo là nguồn thức ăn cho cá và các loài TVTS khác,
khi chết sẽ là chất dinh dưỡng cho vi sinh vật. Vai trò chính của tảo và TVTS
là khử nguồn amôn hoặc nitrat và nguồn photpho có ở trong nước. Vai trò chủ

yếu của thực vật nổi có thể kể đến như sau:
- Làm giá thể cho vi sinh vật sinh sống: Quần thể vi sinh vật thực hiện
các giai đoạn khác nhau của quá trình xử lý. TVTS cung cấp cho vi sinh vật bề
mặt hay giá thể để sinh trưởng, phát triển và tạo thành màng sinh học. Màng
sinh học này tạo thành bởi vi sinh vật sống trên rễ và phần thân thực vật kể cả
lá rụng. Hệ thống màng sinh học do vi sinh vật tạo thành có vai trò chính trong
quá trình xử lý. Rõ ràng là diện tích bề mặt và số lượng giá thể càng lớn thì
hiệu quả xử lý của hệ thống càng cao.
- Tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa: Chức năng
quan trọng của hệ thống đất ngập nước dùng để xử lý nước thải là sự loại bỏ
nitơ liên kết. Nước thải đi vào hệ thống xử lý thường có lưu lượng oxy hòa tan
rất thấp hoặc đôi khi bằng không. Do đó, nitơ trong nước thải chủ yếu tồn tại ở
dạng nitơ hữu cơ hoặc NH3. Sự chuyển hóa từ NH3 thành NO3- không thể xảy
ra trừ khi nước thải được sục khí, khi đó các vi khuẩn hiếu khí sẽ thực hiện sự
chuyển hóa này. Nếu như ở điều kiện kỵ khí thì sẽ tạo ra sự ức chế quá trình
oxy hóa NH3 thành dạng NO3-. Tuy nhiên, một lượng oxy khuếch tán từ rễ thực
vật sẽ tạo ra một vùng hiếu khí, tạo điều kiện cho sự sinh trưởng của các vi
sinh vật hiếu khí, vi sinh vật nitrat hóa sẽ chuyển hóa NH3 thành NO3-.
Trong vùng kỵ khí, một số loài sinh vật phản nitrat hóa sử dụng NO3như là nguồn oxy cho quá trình hô hấp, nó sẽ chuyển NO3- thành N2, chất này
sẽ chuyển từ đất hoặc trầm tích vào trong nước và sau đó vào không khí.
- Sự truyền oxy: TVTS giải phóng oxy vào trong vùng rễ ảnh hưởng đến
chu trình địa hóa sinh trong trầm tích thông qua ảnh hưởng lên trạng thái oxy
hóa khử của trầm tích. Ôxy cũng có ý nghĩa cho hoạt động của nhóm vi sinh
hiếu khí trong việc phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ cũng như vi khuẩn nitrat
hóa. Tốc độ thải oxy từ rễ cây phụ thuộc vào nồng độ oxy bên trong, nhu cầu

5


oxy của môi trường xung quanh và tính thấm của lớp tế bào vách rễ. Tốc độ

thoát oxy cao nhất ở vùng dưới đỉnh rễ và giảm tỷ lệ với khoảng cách từ đỉnh
rễ. Người ta đo được tốc độ giải phóng oxy từ 10-160 ng oxy/cm2 bề mặt
rễ/phút phụ thuộc oxy/m2/ngày. Ngoài oxy, hệ thống rễ cây cũng tiết ra một số
chất khác như kháng sinh, chất hữu cơ (khoảng 5-25% lượng cacbon đồng hóa
từ quang hợp).
- Chuyên chở nước và chất ô nhiễm: Khi thực vật hút nước theo nhu cầu
của cây đồng thời cũng đưa nước vào đất và mang theo các chất ô nhiễm khác
nhau đã được ion hóa vào trong đất. Trong quá trình xử lý, các chất có tiềm
năng gây ô nhiễm có thể ở trạng thái không hoạt động qua sự trao đổi, kết tủa,
bám dính, tích tụ, oxy hóa và sự biến đổi các ion. Nếu không có thực vật hoạt
động như các máy bơm hút nước vào trong đất, các phản ứng trên đây không
thể xảy ra được.
- Sử dụng chất dinh dưỡng: TVTS sử dụng nitơ, photpho, và các nguyên
tố vi lượng khác nhau trong quá trình sinh trưởng. Sự hấp thu chất dinh dưỡng
xảy ra ở rễ và cả phần lá chìm trong nước. TVTS trong vùng đất ngập nước có
năng suất rất cao. Nếu sinh khối được thu hoạch, lượng chất dinh dưỡng lấy đi
có thể đạt từ 30-150 kg P và 200-2500 kg N/ha/năm. Tuy nhiên, phần lớn các
chất dinh dưỡng được hấp thu bởi thực vật sẽ quay trở lại hệ thống khi các
phần thân và lá bị chết và thối rữa trong quá trình già đi của cây. Do vậy, việc
thu hái thường xuyên sinh khối thực vật là hết sức quan trọng để loại bỏ các
chất dinh dưỡng ra khỏi hệ thống.
- Lọc: Thân và lá của thực vật nửa ngập nước và rễ của thực vật nổi như
là một lớp ngăn chất lơ lửng đi vào hệ thống. Nó cũng làm chậm dòng nước
chảy qua hệ thống nên các chất rắn sẽ bị lắng xuống. Bởi vậy, thực vật tạo điều
kiện cho sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bằng cách kéo dài thời gian cho các
quá trình biến đổi sinh hóa.
- Nguồn che sáng: Với sự che mát cho nước, thực vật thủy sinh giúp
điều hòa nhiệt độ nước và làm giảm quần thể tảo, qua đó hạn chế được sự dao

6

động lớn của pH và lượng oxy hòa tan giữa ban ngày và ban đêm. Điều đó
cũng làm giảm lượng chất rắn lơ lửng trong nước.
- Cung cấp lớp đất và trầm tích mới: Theo thời gian, một lớp giống như
bùn tích tụ dần trên mặt nền đáy. Các chất này đôi khi tạo ra một lớp đất hoặc
trầm tích lắng đọng mới, chứa cặn bã thực vật, sản phẩm từ quá trình trao đổi
chất của vi sinh vật và chất rắn phân giải chậm hoặc không phân giải được thực
vật giữ lại. Nếu tính toán được sự tích tụ này sẽ cho phép thiết kế độ sâu của bể
hay ao xử lý có hiệu quả và ổn định.
- Ảnh hưởng về vật lý: Sự có mặt của thực vật làm giảm vận tốc nước,
tạo điều kiện tốt hơn cho các chất rắn lơ lửng lắng đọng, giảm xói mòn và tăng
thời gian tiếp xúc giữa nước và vùng bề mặt của cây. TVTS cũng làm ổn định
bề mặt đất trong hệ thống xử lý khi hệ thống rễ làm giảm xói mòn.
1.1.1.3. Một số loài thực vật thủy sinh có ý nghĩa trong xử lý nước thải
a. Bèo Tây
Bèo Tây (Eichhornia crappsipes (Mart.) Solms), còn được gọi là bèo
Nhật Bản hay bèo Lục bình, là loại thực vật nổi nước ngọt thuộc họ Lục bình
(Pontederiaceae), có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Phân bố ở miền Bắc và Nam Việt
Nam. Lá bèo Tây dày, dai, có hình elip hoặc ovan, mọc thành hình hoa thị,
cuống lá phồng và xốp giúp cho cây bèo có thể nổi được trên mặt nước. Hoa
mọc thành cụm ở ngọn, mỗi cụm hoa có 5-20 bông hoa màu tím hoặc xanh
nhạt với các đốm vàng, đài và tràng cùng màu, dính liền với nhau ở gốc, 6 nhị
(3 dài, 3 ngắn). Bầu thường có 3 ô, nhiều noãn, quả nang. Bèo Tây sinh sản
chủ yếu bằng chồi (nhờ thân bò), ngoài ra cũng có thể sinh sản bằng hạt. Rễ
bèo Tây có màu sẫm, dạng sợi, phía ngoài có nhiều lông tơ. Bèo Tây là một
trong số thực vật nổi có nhiều ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Từ những năm 1970, các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của
bèo Tây đã được tiến hành ở Mỹ. Các kết quả nghiên cứu cho thấy bèo Tây có
thể loại bỏ BOD và TSS hết sức hiệu quả. Không chỉ giảm lượng BOD và TSS

trong nước thải, bèo Tây còn loại bỏ có hiệu quả N-NO3, P-PO4, Na, K, Ca,

7


Mg và một số chất khoáng khác. Loài thực vật này cũng có thể hấp thu một số
chất độc như Cd, Pb, Ni, Hg, Cu, Cr, Co, Fe, Zn, Ag, Phenol và một số chất
khoáng khác gây ung thư. Bèo có thể hấp thu các nguyên tố này với nồng độ
cao hơn từ 4.000 đến 20.000 lần so với trong nước. Cây sinh trưởng rất mạnh,
được xếp là một trong 10 loài cây có tốc độ sinh trưởng mạnh nhất thế giới. Tỷ
lệ tăng trưởng của bèo Tây khoảng 10,33 – 19,15 kg/ha/ngày. Chúng có khả
năng tăng gấp đôi sinh khối trong vòng 14 ngày. Trong điều kiện bình thường,
bèo Tây có thể bao phủ mặt nước với mật độ 10 kg/m2, mật độ tối đa có thể đạt
được là 50 kg/m2.
Nhiệt độ tối thích cho sự phát triển của bèo Tây là 21-300C, ở nhiệt độ 8150C, sinh trưởng gần như bị đình trệ, nếu giữ nhiệt độ -30C trong 12 giờ thì toàn
bộ lá sẽ bị phá hủy, còn nếu giữ nhiệt độ -50C trong 48 giờ thì toàn bộ cây bèo sẽ
bị chết. Như vậy bèo Tây sinh trưởng rất kém trong vùng có khí hậu lạnh.
Do bèo Tây sinh trưởng rất nhanh, nên nó có thể gây ra một số bất lợi như
cản trở tàu bè, các hoạt động đánh bắt thủy sản, cản trở dòng chảy, tái ô nhiễm do
thân bèo thối… nếu như không được quản lý tốt. Tuy nhiên, chính tốc độ sinh
trưởng nhanh này lại là lợi thế của bèo Tây trong việc xử lý nước thải.
Tốc độ sinh trưởng của bèo Tây phụ thuộc vào mật độ, nguồn dinh
dưỡng trong nước thải và các điều kiện khí hậu. Do đó tốc độ sinh trưởng của
bèo tây và thành phần dinh dưỡng của nước thải có ảnh hưởng trực tiếp đến
hiệu suất của quá trình xử lý. Hấp thu của thực vật là quá trình chủ yếu để loại
bỏ dinh dưỡng từ nước thải chứa nhiều N và P. Hiệu quả loại bỏ N trung bình
là 1,2 kg N/ha/ngày. Với P, hiệu quả loại không vượt quá 30-50% (trong
trường hợp đảm bảo thu hái một cách hợp lý). Trong trường hợp bèo không
được thu hái, hiệu quả loại bỏ P là rất thấp. Bèo Tây có khả năng đồng hóa cả
amon lẫn nitrat trong khi phần lớn các thực vật thủy sinh khác đồng hóa amon

cao hơn so với nitrat.
Bèo Tây còn góp phần hạ thấp nhiệt độ của nước, giảm sự khuấy động
của mặt nước của gió và có đủ bóng che cần thiết để hạn chế sự phát triển của

8


tảo, qua đó giảm sự giao động lớn của nồng độ pH và oxy hòa tan vào ban
ngày (do hoạt động quang hợp của tảo gây ra).
Ngoài ra, các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của bèo Tây cũng
được quan tâm ở một số nước trên thế giới như Zambia, Trung Quốc, Ai Cập.
b. Bèo Cái
Bèo Cái (Pistia stratiotes L.) thuộc họ Ráy (Araceae), là loài thực vật
thủy sinh phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Đây là
loài cây sống trôi nổi trên mặt nước, lá có hình trứng hay hình trứng ngược,
xếp hình hoa thị, bề mặt lá có lớp lông mịn, có thể sinh sản bằng chồi hoặc
sinh sản bằng hạt, hoa có màu xanh, quả thuộc loại quả mọng.
So với bèo Tây, các nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm nước thải của
bèo Cái còn chưa nhiều. Bèo Cái sống phổ biến ở các vùng nước ngọt ở các
nước nhiệt đới và cận nhiệt đới. Một đặc điểm của bèo Cái giống với bèo Tây
là bộ rễ dài, là giá thể cho nhiều vi sinh vật sinh sống và phát triển. Sự kết hợp
giữa vi khuẩn và bộ rễ của bèo Cái là một trong các yếu tố quan trọng trong
việc loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước.
Tốc độ sinh trưởng của bèo Cái rất nhanh (đứng thứ 2 sau bèo Tây).
Đặc điểm này đôi khi cũng gây ra một số bất lợi như cản trở dòng chảy, các
hoạt động đánh bắt thủy sản, tạo điều kiện cho sự phát triển của ấu trùng muỗi.
Bèo Cái là một trong số nhiều thực vật thủy sinh có nhiều hứa hẹn cho xử lý
nước thải. Đây là loại bèo có thể chịu được khí hậu lạnh tốt hơn so với bèo Tây.
c. Rau Ngổ dại (Ngổ trâu)
Tên khoa học là Enydra fluctuans Lour thuộc họ Cúc. Cây thảo, thân

tròn, rất thơm; lá không có cuống, mọc đối, phiến lá hẹp nhọn. Hoa ở nách lá
hay ở ngọn, màu xanh. Trồng hoặc mọc hoang ở rãnh nước, ruộng đất ẩm.
d. Cây Thủy trúc
Có tên khoa học là Cyperus alternifolius, thuộc họ Cói (Cyperaceae).
Cây thân thảo, mọc thành cụm, cao 0,7-1,5m. Lá tiêu giảm thành bẹ ở các gốc.

9


Thay vào đó là các lá bắc ở đỉnh lại lớn, xếp thành vòng tròn, xòe rộng ra xung
quanh. Cuống chung của cụm hoa dài, thẳng, các hoa nối lên trên cao trên các
lá bắc. Hoa lúc non màu trắng, sau chuyển sang màu nâu. Ra hoa giữa mùa
đông và mùa xuân. Cây ưa sống ở ven bờ nước, nơi đất ẩm hoặc đầm lầy,
thường được trồng để làm cảnh trong các bồn hoa. Thủy trúc có tốc độ tăng
trưởng sinh khối lớn với hệ thống rễ chùm phát triển mạnh, cây có khả năng
hấp thụ amoni và asen rất tốt.
e. Rau Má nước
Rau Má nước (gọi tắt là rau Má) hay Tích tuyết thảo hoặc Lôi công
thảo (Centella asiatica) là một loài cây thân thảo nằm trong phân họ
Mackinlayoideae của họ Hoa tán (Apiaceae), có nguồn gốc Australia, các đảo
Thái Bình Dương, New Guinea, Melanesia, Malesia và châu Á. Tên khoa học
đồng nghĩa là Hydrocotyle asiatica L., Trisanthus cochinchinensis Lour.
Thân cây rau Má gầy và nhẵn, là loại thân bò lan, màu xanh lục hay lục
ánh đỏ, có rễ ở các mấu. Nó có các lá hình thận, màu xanh với cuống dài và
phần đỉnh lá tròn, kết cấu trơn nhẵn với các gân lá dạng lưới hình chân vịt. Các
lá mọc ra từ cuống dài khoảng 5–20 cm. Bộ rễ bao gồm các thân rễ, mọc thẳng
đứng. Chúng có màu trắng kem và được che phủ bằng các lông tơ ở rễ.
Hoa rau Má có màu từ ánh hồng tới đỏ, mọc thành các tán nhỏ, tròn gần
mặt đất. Mỗi hoa được bao phủ một phần trong 2 lá bắc màu xanh. Các hoa
lưỡng tính này khá nhỏ (nhỏ hơn 3 mm), với 5-6 thùy tràng hoa. Hoa có 5 nhị

và 2 vòi nhụy. Quả có hình mắt lưới dày dặc, đây là điểm phân biệt nó với các
loài trong chi Hydrocotyle có quả với bề mặt trơn, sọc hay giống như mụn
cơm. Quả của nó chín sau 3 tháng và toàn bộ cây, bao gồm cả rễ, được thu hái
thủ công.
f. Cây Sậy
Cây Sậy (Phragmites australis), thuộc họ Hòa thảo (Poaceae), có tên
tiếng Anh thông dụng là Common Reed. Sậy có thể tìm thấy ở hầu hết các

10


quốc gia vùng nhiệt đới với đặc điểm như một loài cỏ dại có thân cao và phát
triển mạnh trong các vùng đất ngập nước ngọt và nước lợ. Thông thường, Sậy
có thể đạt chiều cao trưởng thành trung bình là 2 mét, trong điều kiện ngập
nước bão hòa hoặc cận bão hòa, chiều cao của Sậy có thể đạt 3,5-4 mét. Rễ
Sậy là rễ chùm đặc trưng với mật độ sâu 30-60 cm dưới mặt đất. Lá sậy có
dạng phẳng màu xanh, rộng từ 1-6 cm và dài 50-60 cm.
Sậy được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý các loại nước thải khác nhau
qua một khu đất ngập nước nhân tạo (Kadlec et al., 2000; Vymalzal et
al.,1998). Sậy có khả năng giữ một lượng lớn các chất dinh dưỡng trong nước
thải qua lượng sinh khối của chúng (Windham và Ehrenfeld, 2003). Các thực
nghiệm của Lee và Scholz (2006), Tuan et al.(2005) đã chứng minh rằng Sậy
loại bỏ một lượng lớn nitrogen trong nước thải do hấp thu qua hệ thống rễ của
chúng. Ở miền Trung Ấn Độ, giống Sậy Phragmites karka đã loại bỏ 78%
lượng nitrogen và 58-65% lượng photpho sau khi qua hệ thống đất ngập nước
nhân tạo dòng chảy nằm ngang (Billore et al., 1999).

Bèo Tây

Rau Ngổ dại

Cây Thủy trúc

Cây Sậy

Bèo Cái

Cây Rau má nước

Hình 1.1. Các loài thực vật thủy sinh điển hình

11


1.1.1.4. Các công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
Công nghệ sử dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm nước thải thực chất là
hệ thống đất ngập nước nhân tạo trồng cây thủy sinh, hay còn được gọi là bãi
lọc trồng cây. Hệ thống đất ngập nước nhân tạo là các hệ thống được thiết kế
và xây dựng nhằm tận dụng các quá trình tự nhiên kết hợp với sử dụng đất,
thảm thực vật ngập nước và hệ vi sinh vật để xử lý nước thải.
Hệ thống đất ngập nước nhân tạo (ĐNNNT) được sử dụng cho xử lý
nhiều loại nước thải (công nghiệp, sinh hoạt, nước thải thành phố, khai mỏ...)
từ hàng thập kỷ nay. Đây là loại hình công nghệ tương đối mới và được ứng
dụng ngày càng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới. Hệ thống phát triển mạnh
ở vùng đất ngập nước hay đất ẩm ướt. Hệ thống đất ngập nước (ĐNN) được
phân loại theo các tiêu chí khác nhau nhưng hai tiêu chí quan trọng nhất là chế
độ dòng chảy (bề mặt và dưới bề mặt) và kiểu tăng trưởng thực vật. Các loại
đất ngập nước khác nhau có thể được kết hợp với nhau (được gọi là hệ thống
kết hợp) để phát huy tối đa những ưu điểm của mỗi hệ.

Hình 1.2. Các hệ đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải

12


a. Hệ thống đất ngập nước dòng chảy trên bề mặt (free water surface - FWS)
Hệ thống ĐNN dòng chảy trên bề mặt hay hệ thống bề mặt nước thoáng
là các bể đất nông trồng cây nửa nổi (lớp nước bề mặt tiếp xúc với không khí).
Hệ thống này được xây dựng ở Mỹ để cải thiện chất lượng nước từ đầu những
năm 1970. Trong hệ thống, dòng nước chảy trên bề mặt đất từ điểm vào đến
điểm ra. Thiết kế hệ thống bắt chước chế độ thủy học (hydrologic) trong đất
ngập nước tự nhiên. Nó có 1 lớp đất sét tự nhiên hoặc nhân tạo hoặc lớp chống
thấm dưới đáy để chống rò rỉ. Trên lớp chống thấm là lớp đất hoặc chất liệu
phù hợp cho việc sinh trưởng của các loài thực vật đầm lầy. Nước thải với độ
sâu tương đối nhỏ chảy theo phương ngang qua bề mặt lớp đất. Cấu tạo của hệ
thống thường được sử dụng, với dạng kênh hẹp và dài, độ sâu của nước nhỏ,
vận tốc chảy nhỏ cùng với sự có mặt của các loài thực vật, tạo điều kiện cần
thiết cho chế độ gần như dòng chảy đẩy. Hoạt động của hệ thống xử lý nước
thải này cần nhiều diện tích đất.

Hình 1.3. Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy trên mặt (FWS)
Các chất hữu cơ được loại bỏ nhanh chóng trong hệ thống FWS bởi các
điều kiện tĩnh lặng, sự phân hủy và quá trình lọc. BOD hòa tan được loại bỏ
bởi các vi sinh vật lơ lửng và bám dính. Nguồn oxy chính cho các phản ứng
này là các phản ứng trên mặt nước. Hệ thống FWS loại bỏ một cách hiệu quả
các chất rắn lơ lửng. Trong các hệ thống ở đô thị, hầu hết các chất rắn được lọc
và lắng lại trong vài mét nước đầu tiên của dòng vào phía trên.

13

Nitơ trong nước thải tồn tại dưới nhiều trạng thái hóa trị, các trạng thái
này lại có thể biến đổi do hoạt động của vi sinh vật. Trong nước thải, nitơ trước
hết có mặt ở dạng hữu cơ là protein và urê. Sau quá trình phân hủy kỵ khí,
chúng chuyển sang dạng ammonia qua quá trình ammoni hóa. Ammoni trải
qua nhiều biến đổi. Nếu có mặt oxy hòa tan, ammonium có thể biến đổi thành
nitrit (NO2-) sau đó thành nitrat (NO3-); quá trình nitrat hóa xảy ra 2 bước. Bước
thứ nhất NH4 biến thành nitrit do vi khuẩn thuộc chi Nitrosomonas như sau:
NH4+ + 1,5 O2 = 2 H+ + H2O + NO2Bước thứ hai, nitrit biến đổi thành nitrat do chi vi khuẩn Nitrobacter:
NO2-+ 0,5 O2 = NO3Quá trình khử nitrat đòi hỏi nguồn cacbon, xảy ra khi có mặt oxy và
sinh ra khí N2 và N2O. Phản ứng khử nitrat hóa lúc đầu chủ yếu xảy ra trong
trầm tích của vùng đất ngập nước và trong các màng sinh học tạo thành bởi các
tảo bám trên các cây sống chìm dưới nước. Khí nitơ sau đó có thể được cố
định, biến đổi thành nitơ hữu cơ do vi sinh vật trong cột nước, trong trầm tích,
trong vùng rễ cây và trên bề mặt thân cây sống chìm. Nhiệt độ thích hợp cho
nitrat hóa 50%, nitơ có thể được loại bỏ.
b. Hệ thống thực vật thủy sinh trôi nổi tự do
Đất ngập nước với thực vật nổi tự do bao gồm một hoặc nhiều ao nông
có thực vật trôi nổi trên bề mặt. Độ sâu của hệ thống nông hơn và có sự hiện
diện của thực vật thuỷ sinh cỡ lớn mà không phải tảo là điểm khác biệt lớn
nhất giữa vùng đất ngập nước nhân tạo với hệ thống thực vật thủy sinh trôi nổi
tự do hoặc ao hồ ổn định (Kadlec và cộng sự, 2000).
Thực vật thủy sinh trôi nổi thu nhận các chất dinh dưỡng và các nguyên
tố cần thiết qua bộ rễ phát triển trong nước. Sinh khối của một số loài bèo như
bèo Lục bình (Eichhornia reassipe), bèo Cái (Postia straliotes), bèo Tấm
(Lemnaceae), bèo Hoa dâu (Azolla caroliniana), rau Diếp (Pistia stratiotes) và
các loài thực vật trôi nổi khác phát triển rất mạnh trong môi trường nước thải.
Bộ rễ của bèo còn là nơi cư trú của vi khuẩn hấp thụ và phân hủy chất hữu cơ.

14

Trong các ao hồ nuôi thực vật thủy sinh trôi nổi bậc cao, hiệu quả khử BOD có
thể lên đến 95%, khử nitơ amoni và photpho lên đến 97%. Hiệu quả thu hồi
chất dinh dưỡng nitơ có thể đạt từ 200 – 1500kgN/ha.ngày. Thực vật thủy sinh
trôi nổi còn cung cấp ôxy cho vi khuẩn để phân hủy các chất hữu cơ. Tuy
nhiên thực vật thủy sinh trôi nổi phát triển sinh khối khá nhanh. Trong điều
kiện phát triển bình thường (sau khi nuôi cấy 1 tuần lễ), sinh khối của chúng có
thể đạt 250kg chất khô/ha.ngày. Vì vậy, cần có định kỳ thu hồi thực vật thủy
sinh trôi nổi ra khỏi hồ đề chống hiện tượng tái ô nhiễm nước hồ.

Hình 1.4. Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với thực vật trôi nổi
c. Hệ thống dòng chảy ngầm (subsurface flow wetlands) hay Công nghệ
vùng rễ (Root zone system)
Theo SF-2003, Ronal và George Tchobanoglous, 1998 cho rằng: Hệ
thống dòng chảy ngầm cấp nước thải vào vật liệu lọc không phơi ra ánh sáng.
Hệ thống cũng được gọi là bãi ngầm trồng cây (Vegetated submerged bedVSB), hệ thống xử lý bằng bãi sậy (Reed bed treatment systems), lọc ngầm
(Submerged filters), hệ thống lọc với cây, đá sỏi và vi sinh vật (Microbial rock
plant filters). Ở Đức, hệ thống tương tự dùng đất tự nhiên và cây sậy được gọi
là phương pháp vùng rễ (Root zone method). Trong hệ thống dòng chảy ngầm,
vật liệu trồng cây là đá cuội hoặc cát chứ không phải đất. Hệ thống ĐNNNT
dòng ngầm có một số ưu việt hơn ĐNNNT dòng mặt là cần ít diện tích, tránh
được mùi và muỗi. Tuy nhiên, hệ thống lại có giá thành cao hơn do vật liệu

15


trồng là đá cuội và khả năng bị tắc. Xử lý sơ cấp là tiền xử lý đặc thù của hệ
thống này.
Thực vật trong hệ thống ĐNNNT dòng ngầm cũng giống như ĐNNNT

dòng mặt như cỏ, sến, sậy và một số trường hợp là cói (lác). Mục đích trồng
cây là cung cấp oxy vào trong vùng rễ và tăng diện tích bề mặt cho sinh trưởng
vùng rễ. Sự vận chuyển oxy đến vùng rễ và tiếp theo vào cột nước là hạn chế. Rễ
cây cũng giải phóng ra các chất hữu cơ, khi chúng thối rữa sẽ tạo thuận lợi cho
khử nitơ.
Cơ chế loại bỏ chính là biến đổi sinh học, lọc vật lý, kết tủa hóa học và
hút bám như mô tả ở phần ĐNN dòng mặt. Sự loại bỏ N,P kim loại và chất hữu
cơ vết kém hơn BOD, TSS và phụ thuộc thời gian lưu, đặc điểm môi trường
vật liệu, tải lượng và thực hành quản lý.
Loại bỏ BOD bằng cơ chế sinh học và vật lý. Sự loại bỏ này xảy ra
trước hết dưới điều kiện kỵ khí, tuy nhiên một phần được biến đổi nhờ các thể
sống tùy nghi. Tốc độ loại bỏ liên quan đến thời gian lưu và nhiệt độ. Cơ chế
loại bỏ TSS cũng tương tư như ĐNN dòng mặt. Do không có vùng mặt nước
thoáng, ĐNN dòng ngầm tránh được luồng gió và vẩn đục nên có khả năng cho
dòng ra có hàm lượng TSS thấp. Phần lớn chất rắn lơ lửng sẽ lắng hoặc bị giữ
lại ở khoảng cách từ 10-20% tính từ đầu vào.
Loại bỏ Nitơ được thực hiện bởi quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Chế
độ dòng ngầm gần với điều kiện kỵ khí ngoại trừ lớp mỏng trên đỉnh và các
điểm nhỏ gần rễ cây. Nitrat hóa đòi hỏi cung cấp oxy hoặc từ rễ cây, sự thông
khí trở lại ở bề mặt, sự quay vòng nước đầu ra hoặc nạp theo mẻ để tạo ra dòng
oxy vào trong môi trường giữa các lần nạp. Sự thông khí phụ dùng ống ngầm
có thể sử dụng để cấp oxy ở một điểm trong dòng chảy.
Cơ chế loại bỏ photpho về cơ bản giống với ĐNN dòng mặt. Môi
trường đặc biệt đòi hỏi để loại photpho do hút bám thực sự hiệu quả.
Hệ thống dòng chảy ngầm được phân loại theo hướng, dòng chảy vào
theo chiều ngang (HF hoặc HSF) và dòng chảy thẳng đứng (VF). Đất ngập

16

nước dòng chảy thẳng đứng phân loại thành dòng chảy xuống và lên. Kiểu
dòng chảy của nước thải có thể là hướng lên trên, hướng xuống dưới, ngang,
kiểu dòng chảy ngang là phổ biến nhất. Nước thải chảy qua các vùng lọc, sẽ
được làm sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của chất liệu lọc, rễ thực vật. Vùng
ngầm thường thiếu oxy, nhưng thực vật có thể vận chuyển lượng oxy dư thừa
tới phần rễ, bằng cách đó tạo ra những tiểu vùng vi sinh vật hiếu khí ngay cạnh
các rễ và thực vật thân rễ. Còn có một lớp ôxy mỏng trong lớp đất gần lớp tiếp
xúc với không khí.

 Các hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface
flow- HSF)
Hệ thống HSF được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được đưa vào
và chảy 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
tục qua một mạng lưới hoạt động của các vùng hiếu khí, hiếm khí và kỵ
khí. Xung quanh rễ và thân rễ có rò rỉ oxy vào môi trường, vì vậy nơi đây là
khu vực hiếu khí (Brix, 1987b; Cooper và cộng sự 1996).

Hình 1.5. Hệ thống đất ngập nước dòng chảy ngầm nằm ngang
1 - khu vực chứa đá lớn, 2 - bề mặt hệ, 3 – mức nước, 4 – vùng không thấm
nước, 5 – vật liệu (ví dụ, sỏi, đá nghiền nát), 6-vùng thu gom có chứa đá lớn, 7
– ống thu gom nước, 8 - cơ cấu đầu ra để duy trì mực nước trong hệ.

17