Nghiên cứu xử lý nước thải nuôi thủy sản bằng công nghệ đất ngập nước ở quy mô phòng thí nghiệm

NTTU-NCKH-04
P

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

--------------------------------------------------

Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH
DÀNH CHO CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN 2019
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI THỦY SẢN BẰNG
CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM
Số hợp đồng: 2019.01.44

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lương Quang Tưởng
Đơn vị công tác: Khoa Kỹ Thuật Thực Phẩm & Môi Trường
Thời gian thực hiện: Từ tháng 01/2019 đến tháng 12/2019

TP. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 11 năm 2019


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-----------------------------------------------------

Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Nhàn
số sinh viênKẾT: 1511541791
BÁO CÁOMãTỔNG

ĐỀ TÀI NCKH
: 15DTNMT1A
DÀNH CHOLớpCÁN BỘ - GIẢNG
VIÊN 2019

: Quản lý tài nguyên Môi Trường

Chuyên ngành

Giáo viên hướng dẫn : ThS. Lương Quang Tưởng

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI THỦY SẢN BẰNG
CƠNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM
Số hợp đồng: 2019.01.44

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lương Quang Tưởng
Tp.HCM, tháng 10 năm 2019

Đơn vị công tác: Khoa Kỹ Thuật Thực Phẩm & Môi Trường
Thời gian thực hiện: Từ tháng 01/2019 đến tháng 12/2019

Các thành viên phối hợp và cộng tác:
STT

Họ và tên

Chuyên ngành

Cơ quan công tác

1

Trần Thành

Môi Trường

Viện Công Nghệ Cao
NTTU

2

Đỗ Thị Thao

Môi Trường

Khoa Kỹ Thuật Thực
Phẩm & Môi Trường,
NTTU

Ký tên


MỤC LỤC
MỤC LỤC

............................................................................................... i

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................iii
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................... iv
DANH MỤC BIỂU ĐỒ .................................................................................. v

DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... v
TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ vi
MỞ ĐẦU

........................................................................................................ 1

Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 2
1.1 Tổng Quan Về Nguồn Ô Nhiễm Nước Nuôi Trồng Thủy Sản .......................2
1.1.1 Thực trạng ô nhiễm nước nuôi trồng thủy sản ............................................. 2
1.1.2 Nguyên nhân dẫn đến tình trạng ơ nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thủy
sản ......................................................................................................................... 2
1.1.3 Ảnh hưởng ô nhiễm nước thải nuôi trồng thủy sản ..................................... 2
1.2 Tổng Quan Về Nguồn Nước Thải Nuôi Tôm .................................................2
1.2.1 Nguồn phát sinh và đặc điểm nước thải nuôi tôm ....................................... 2
1.2.2 Ảnh hưởng ................................................................................................... 3
1.3 Tổng Quan Về Mơ Hình Đất Ngập Nước .......................................................4
1.3.1 Mơ tả mơ hình dất ngập nước ...................................................................... 4
1.3.2 Cơ chế xử lý nước thải bằng đất ngập nước ................................................ 7
1.3.3 Một số nghiên cứu về mơ hình đất ngập nước trên Thế Giới .................... 11
1.3.4 Một số nghiên cứu về mơ hình đất ngập nước ở Việt Nam ....................... 13
1.4 Tổng Quan Về Thực Vật Thủy Sinh .............................................................16
1.4.1 Cây Thủy Trúc “Cyperus alternifolius” .................................................... 17
1.4.2 Cây Lục Bình “Water hyacinth” ................................................................ 18
Chương 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................... 21
2.1 Nguyên Liệu-Dụng Cụ-Thiết Bị- Hóa Chất .................................................21
2.1.1 Nguyên liệu và đơn giá .............................................................................. 21
i


2.1.2 Dụng cụ và thiết bị ..................................................................................... 21

2.2 Thời Gian Và Địa Điểm Nghiên Cứu ...........................................................22
2.2.1 Thời gian nghiên cứu ................................................................................. 22
2.2.2 Địa điểm nghiên cứu .................................................................................. 22
2.3 Phương Pháp Nghiên Cứu ............................................................................23
2.3.1 Quy trình cơng nghệ................................................................................... 23
2.3.2 Chuẩn bị bố trí thí nghiệm ......................................................................... 23
2.3.3 Bố trí thí nghiệm ........................................................................................ 23
2.4 hương Pháp Phân Tích ..................................................................................27
2.4.1 Phương pháp tổng hợp, tham khảo, thu thập tài liệu ................................. 27
2.4.2 Phương pháp lấy mẫu ................................................................................ 28
2.4.3 Phương pháp phân tích mẫu....................................................................... 28
2.5 Phương Pháp Xử Lý Số Liệu ........................................................................28
Chương 3. KẾT QUẢ ................................................................................... 29
3.1 Kết Quả Các Chỉ Tiêu Khi Bắt Đầu Và Khi Kết Thúc Thí Nghiệm So Với
QCVN08 - MT:2015/BTNMT ................................................................................29
3.2 Kết Quả Các Chỉ Tiêu Hóa Lý ......................................................................30
3.3 Kết Quả Mức Độ Ô Nhiễm Hữu Cơ Của Nguồn Nước ................................34
3.4 Kết Quả Các Chỉ Tiêu Kim Loại Nặng.........................................................36
3.5 Kết Quả Khối Lượng Tăng Trưởng ..............................................................37
Chương 4. KẾT LUẬN ................................................................................. 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 40
PHỤ LỤC

............................................................................................ 43

ii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
EC: Độ dẫn điện

DO: Oxy hòa tan
TDS: Tổng chất rắn hòa tan
NO3-N: Nitrate-Nitrogen
PO4-P: Phoshphate-Phospho
NH4-N: Ammonium-Nitrogen
Cu: Đồng
Fe: Sắt
VSV: Vi sinh vật
KCN: Khu công nghiệp

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Tên và số lượng của vật liệu bố trí thí nghiệm .................................. 21
Bảng 2.2: Bảng kế hoạch thực hiện đề tài. ...................................................... 22
Bảng 3.1: Kết quả các chỉ tiêu trước và sau thí nghiệm so với QCVN 08 MT:2015/BTNMT ............................................................................................ 29
Bảng 3.2: Biểu diễn sự tăng trưởng trọng khơ lượng Thủy trúc và Lục bình qua 14
ngày thí nghiệm. ............................................................................................ 38

iv


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1: Thể hiện độ pH qua 14 ngày thí nghiệm ....................................... 30
Biểu đồ 3.2: Thể hiện nhiệt độ nước (C) qua 14 ngày thí nghiệm ..................... 31
Biểu đồ 3.3: Thể hiện EC (µS/cm) qua 14 ngày thí nghiệm .............................. 31
Biểu đồ 3.4: Thể hiện TDS (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm ............................... 32
Biểu đồ 3.5: Thể hiện ơxy hịa tan (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm. .................... 32
Biểu đồ 3.6: Thể hiện NO3-N(mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm............................. 34

Biểu đồ 3.7: Thể hiện NH4 –N (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm. ......................... 34
Biểu đồ 3.8: Thể hiện PO4-P (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm ............................. 35
Biểu đồ 3.9: Thể hiện Fe (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm. ................................. 36
Biểu đồ 3.10: Thể hiện Cu (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm. ............................... 36
Biểu đồ 3.11: Biểu diễn sự tăng trưởng trọng khô lượng Thủy trúc và Lục bình qua
14 ngày thí nghiệm. ............................................................................................ 37

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Mơ Hình Đất Ngập Nước 3D .......................................................... 24
Hình 2.2: Ba lớp lọc của mơ hình ................................................................... 24
Hình 2.3: Q trình thu mẫu nước và chuẩn bị mẫu thực vật. ............................ 26
Hình 2.4: Quá trình chuẩn bị lớp lọc nhân tạo và chuẩn bị mẫu trong mơ hình
wetland.
...................................................................................................... 26
Hình 2.5: Hình ảnh Mơ hình thiện ở buổi sáng và buổi tối. ............................... 27
Hình 3.1: Hình ảnh màu nước trước và sau thí nghiệm. .................................... 29

v


TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
TT

Sản phẩm thực đạt được

Sán phẩn đăng ký tại thuyết
minh

1

Tạo ra 1 mơ hình học cụ xử lý nước ô nhiễm hữu cơ Xây dựng mơ hình học cụ xử lý
bằng cơng nghệ đất ngập nước phục vụ giảng dạy
nước ô nhiễm hữu cơ bằng
công nghệ đất ngập nước phục
vụ giảng dạy

2

Bài báo đăng trên tạp chí cơng thương:

1 bài đăng trên tạp chí trong
Nitrogen and Phosphorus Removal from Nutrient nước ISSN hoặc một bài đăng
Pollution by Cyperus Alternifolius and Eichhornia trên kỷ yếu hội thảo quốc tế
ISBN
Crassipes in A Lab Scale Constructed Wetland.
Nguyen Duc Trong, Nguyen Thi Thanh Nhan, Pham
Thi Ngoc Phuong, Nguyen Duc Minh Tu, Do Thi Thao,
Tran Thanh, Luong Quang Tuong*.
Tạp chí Công Thương "Industrial and Trade Magazine"
ISSN 0866 - 7756, 17, 324–331.

3

Sinh Viên Bảo Vệ Luận văn 2018-2019
•

Nguyễn Đức Trọng

•

Nguyễn Thị Thanh Nhàn

Hướng dẫn 2 sinh viên bảo vệ
khóa luận của bộ môn Quản Lý
Tài Nguyên & Môi Trường

Thời gian đăng ký: Từ tháng 01/2019 đến tháng 12/2019
Thời gian nộp báo cáo: ngày 25 tháng 11 năm 2019

vi


MỞ ĐẦU

•

Suy giảm chất lượng nước tự nhiên từ nước thải của hoạt đông nuôi trồng thủy sản đang là
một mối quan tâm, đặc biệt là nước thải của quá trình ni tơm cơng nghiệp. Cơng nghệ
xử lý ơ nhiễm bằng mơ hình đất ngập nước (wetland) ngày càng được áp dụng để giảm các
vùng nước phú dưỡng đã được áp dụng ở các nước tiên tiến trên thế giới như Nhật,
Singapore. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá hiệu quả và tiềm năng lọc sinh học
của Cây Thủy trúc “Cyperus Alternifolius” Và Cây Lục bình “Eichhornia Crassipes” đối
với nước thải của hoạt đông nuôi tôm càng xanh trong mơ hình đất ngập nước tại phịng
thí nghiệm trong 14 ngày.

•

Có hai nội dung chính được thực hiện trong nghiên cứu này. Nội dung 1 tập trung đánh giá
chất lượng nước, chi tiết như sau: -Yếu tố lý hóa như nhiệt độ, pH, EC, DO, TDS -Chỉ tiêu
ô nhiễm hữu cơ như nồng độ NO3-N, NH4-N, PO4-P -Chỉ tiêu kim loại nặng như Fe, Cu.

Nội dung 2 là khảo sát khả năng sinh trưởng và phát triển của Cây Thủy trúc “Cyperus
Alternifolius” Và Cây Lục bình “Eichhornia Crassipes” tính từ ngày bắt đầu, sau 3 ngày,
7 ngày,10 ngày và 14 ngày của thí nghiệm để đánh giá hiệu quả của mơ hình.

•

Kết quả cho thấy mơ hình này được xem như là một giải pháp có hiệu quả trong việc giảm
nồng độ Ammonium-Nitrogen (NH4-N) với 89,3%, Nitrate-Nitrogen (NO3-N) 94%,
Phoshphate-Phospho (PO4-P) với 89,3% và Đồng (Cu) với 83% khi so với nồng độ bắt đầu
thí nghiệm. Kết quả chỉ ra tỷ lệ sống sót (SVR) của cả hai lồi thực vật thủy sinh trong thí
nghiệm là cao nhất (100%) trong 14 ngày thí nghiệm. Dựa vào số liệu của nghiên cứu này
sẽ là một cơ sở dữ liệu giúp chủ trang trại nuôi tôm hiện nay lựa chọn phương pháp lọc
sinh học này để xử lý một phần nước thải trước khi thải ra mơi trường bên ngồi.

1


Chương 1.

TỔNG QUAN

1.1 Tổng Quan Về Nguồn Ô Nhiễm Nước Nuôi Trồng Thủy Sản
1.1.1 Thực trạng ô nhiễm nước nuôi trồng thủy sản
Tình trạng ơ nhiễm mơi trường đang xảy ra nghiêm trọng trong nuôi trồng thủy sản do
phần lớn các chất hữu cơ dư thừa từ thức ăn, phân và các rác thải khác đọng lại dưới đáy ao ni.
Ngồi ra, cịn các hóa chất, kháng sinh được sử dụng trong q trình ni trồng cũng dư đọng lại
mà khơng được xử lý. Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu ngày của các chất hữu cơ, cặn
bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật gây thối, các vi sinh vật sinh các khí độc như NH3, NO2,
H2, H2S, CH4. Các vi sinh vật gây bệnh như: Vibrio, Aeromonas, Ecoli, Pseudomonas, Proteus,
Staphylococcus, nhiều loại nấm và nguyên sinh động vật.

1.1.2 Nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thủy sản
Do ý thức tuân thủ pháp luật bảo vệ môi trường của các tổ chức, cá nhân, hộ gia đình cịn
thấp: lạm dụng thuốc kháng sinh và thức ăn tăng trưởng cho tôm.
Nhiều cơ sở sản xuất, kinh doanh, hộ gia đình vì lợi ích kinh tế mà xem nhẹ cơng tác xử lý
chất thải, bảo vệ môi trường: nước thải từ q trình ni trồng thủy sản chưa được xử lý thải trực
tiếp ra môi trường.
Do sự phát triển tự phát, thiếu quy hoạch trong hoạt động nuôi trồng thủy sản.
1.1.3 Ảnh hưởng ô nhiễm nước thải nuôi trồng thủy sản
Chất lượng nước mặt, sức khoẻ con người và hệ sinh thái, và đa dạng sinh học.
Chất thải từ các trang trại ni trồng thủy sản cũng có chứa hàm lượng chất dinh dưỡng,
virut, vi khuẩn, hóa chất và dư lượng thuốc. Đây là một mối đe dọa đáng kể đối với chất lượng
nước, đặc biệt khi các chất thải gây ô nhiễm vượt quá khả năng tự làm sạch và chịu đựng của hệ
sinh thái xung quanh.
Hàm lượng chất dinh dưỡng cao là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng phú
dưỡng hóa.
Mơi trường nước ni trồng thủy sản xuất hiện các loại khí độc hại và chỉ số sinh vật, độ
đục, với nồng độ cao hơn mức cho phép, phát sinh dịch bệnh thủy sản, gây thiệt hại lớn cho người
nơng dân.Điều này có ý nghĩa tiềm ẩn đối với các hộ gia đình và động vật hoang dã sống phụ thuộc
vào những vùng nước mặt này hàng ngày.
1.2 Tổng Quan Về Nguồn Nước Thải Nuôi Tôm
1.2.1 Nguồn phát sinh và đặc điểm nước thải nuôi tôm
Trong q trình ni tơm, các hộ ni tơm sử dụng các loại thức ăn cơng nghiệp có chứa
hàm lượng protein cao để giúp tơm sinh trưởng. Ngồi ra, thức ăn dư thừa, phân tơm, xác tảo, sẽ
làm tích tụ các hợp chất hữu cơ lơ lửng và hòa tan.
Mặc dù hiện nay đa số hộ dân cho tôm ăn bằng máy cho ăn tự động và tính tốn kỹ tỷ lệ
sống của tôm để cung cấp lượng thức ăn phù hợp cho đàn tơm, tuy nhiên vì nhiều yếu tố một lượng

2

khá lớn thức ăn sẽ hòa tan vào trong nước nếu thức ăn không được tiêu thụ trong thời gian ngắn
sẽ gây ra ô nhiễm môi trường. Các thành phần chính gây ơ nhiễm mơi trường do nước thải ni
trồng thủy sản gây ra là các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng của nitơ (N), photpho (P), các chất
rắn lơ lửng và các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh. Các chất hữu cơ có trong nước thải làm giảm lượng
ơxy hịa tan trong nước. Song các chất hữu cơ trong nước thải dễ bị phân hủy sinh học, hàm lượng
chất hữu cơ phân hủy được xác định gián tiếp thơng qua nhu cầu ơxy hóa học (DO) của nước thải.
Các Với sự hiện diện của lượng chất dinh dưỡng của N, P hòa tan này sẽ trở thành "phân bón" cho
tảo, đẩy mạnh sự phát triển của tảo gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn tiếp nhận dòng thải và
cuối cùng tảo sẽ bị tàn, phân hủy thành amonia.
Không giống như CO2 có thể bay hơi dễ dàng vào khơng khí, amonia khơng thể bay hơi
tại điều kiện mơi trường ao nuôi và sự giảm thiểu hàm lượng amonia trong ao ni thì bị hạn chế
bởi nhiều yếu tố như: Khả năng hấp thu hạn chế của tảo, sự bất hoạt q trình nitrat hóa bởi nồng
độ oxy thấp dưới đáy ao hay bởi pH, nhiệt độ không phù hợp. Chính vì vậy, hoạt động thay nước
và xi phơng hàng ngày là phương pháp chủ yếu được sử dụng để giảm lượng amonia, nitrite tích
tụ trong ao và làm phát sinh lượng lớn nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, nếu khơng có một
phương pháp xử lý thích hợp được tích hợp vào hệ thống ao ni để xử lý lượng nước thải từ quá
trình thay nước và xi phơng thì sẽ ảnh hưởng hết sức nghiêm trọng đến môi trường và hệ sinh thái
thủy vực.
1.2.2 Ảnh hưởng
Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy có nồng độ cao trong nước thải thủy sản như cacbonhydrat,
protein, chất béo, khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ ơxy hịa tan trong nước, gây ra
hiện tượng thiếu oxy trong nước, không cung cấp đủ ôxy cho các loài động - thực vật thủy sinh
khiến các loài phải cạnh tranh nhau để sinh tồn. Chính vì vậy, các loài động – thực vật dần mất đi
sự đa dạng về loài và phong phú về số lượng cá thể.
Các chất rắn lơ lửng làm nước đục hoặc có màu, hạn chế lượng ánh sáng chiếu vào trong
nước, gây ảnh hưởng đến q trình quang hợp của các lồi thực vật thủy sinh trong nước, đồng
thời làm ảnh hưởng đến hoạt động sống của các loài động vật thủy sinh như cá, tơm và các lồi
phù du trong nước,
Nồng độ các chất Nitơ, Photpho cao gây nên hiện tượng tảo nở hoa dẫn đến hiện tượng
thiếu ôxy trong nước do tảo lấy oxy để phát triển quá nhiều. Đồng thời do sự phát triển rầm rộ của

tảo sẽ tạo thành lớp màng ngăn không cho ánh sáng vào nước, gây ảnh hưởng đến hoạt động sống
của các loài thủy sinh như thực vật khơng có ánh sáng để quang hợp. Khi tảo chết đi sẽ làm Nitơ,
Photpho quay trở lại vào nguồn nước, làm thay đổi nồng độ Nitơ, Photpho đột ngột gây ra sự tự ô
nhiễm của nguồn nước.
Các loài vi sinh vật gây bệnh và trứng giun sán từ trong nội tạng của nguyên liệu thủy sản
khi được thải ra môi trường sẽ gây bệnh trực tiếp lên các loài động – thực vật thủy sinh trong
nguồn nước sông. Đồng thời nếu con người ăn phải các loài động – thực vật thủy sinh sẽ bị mắc
các bệnh về đường ruột.
Ngồi ra do chính q trình phân giải chất hữu cơ của các vi sinh vật hiếu khí cũng sinh ra
khí CH4, CO2, NH3. Đây chính là ngun nhân gây ra mùi hơi khó chịu trong khơng khí.

3


Nước thải thủy sản có thể thấm xuống đất hoặc lắng động xuống các trầm tích sơng gây ra
hiện tượng ô nhiễm. Khiến cho các loài năng suất của các loài thực vật giảm đi, một số loài thực
vật nếu sông được sẽ bị đột biến gen dẫn đến sự suy thoái chất lượng đất trong khu vực.
Đối với nước ngầm ở gần mặt đất, nước thải thủy sản thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước
ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng, vi trùng rất khó xử lý thành
nước sạch cung cấp cho sinh hoạt.
1.3 Tổng Quan Về Mơ Hình Đất Ngập Nước
1.3.1 Mơ tả mơ hình dất ngập nước
Bãi lọc trồng cây chính là mơ hình đất ngập nước nhân tạo và nó được định nghĩa như sau:
“Hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước thu nhở trong điều kiện thực
tế, nhưng việc xử lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lý được quá
trình vận hành ở mức đơn giản”.
Đất ngập nước nhân tạo hay đất ngập nước kiến tạo hay bãi lọc trồng cây là cơng trình
mang đầy đủ các đặc điểm chức năng, vai trò và ý nghĩa của đất ngập nước tự nhiên thông thường.
Việc thiết kế và xây dựng một mơ hình đất ngập nước nhân tạo nhằm phục vụ công tác quản lý và
sử dụng hiệu quả hơn. Trong xử lý môi trường, việc sử dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo là

chủ yếu và đem lại hiệu quả cao hơn, cả về mặt môi trường và kinh tế.
Đất ngập nước nhân tạo hay bãi lọc trồng cây chính là cơng nghệ xử lý sinh thái mới, được
xây dựng nhằm khắc phục những nhược điểm của bãi đất ngập nước tự nhiên mà vẫn có được
những ưu điểm của đất ngập nước tự nhiên. Các nghiên cứu cho thấy, bãi lọc nhân tạo trồng cây
hoạt động tốt hơn so với đất ngập nước tự nhiên cùng diện tích, nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có
độ dốc hợp lý và chế độ thủy lực được kiểm soát. Độ tin cậy trong hoạt động của bãi lọc nhân tạo
cũng được nâng cao do thực vật và các thành phần khác trong bãi lọc nhân tạo có thể quản lý được
như mong muốn.
Bãi lọc trồng cây gần đây đã được biết đến trên thế giới như một giải pháp công nghệ mới,
xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên với hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, ngày càng được
áp dụng rộng rãi. Ở Việt Nam, cơng nghệ trên thực chất cịn rất mới.
Bãi lọc trồng cây dùng để xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên. Với các thông số làm
việc khác nhau, bãi lọc trồng cây được sử dụng rộng rãi trong xử lý nhiều loại nước thải
Phân loại bãi lọc trồng cây[1]
Bãi lọc trồng cây có thể được phân loại theo hình thức ni trồng điển hình của các loại
thực vật như: hệ thống thực vật nổi, hệ thống rễ chùm nổi và hệ thống thực vật chìm. Hầu hết các
hệ thống đều sử dụng các loại cây rễ chùm, tuy nhiên có thể phân loại theo dạng vật liệu sử dụng
và chế độ dòng chảy trong hệ thống.
Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy: Loại dịng chảy tự
do trên mặt đất (Free surface flow) và loại chạy ngầm trong đất
(Subsurface slow).
Bãi lọc trồng cây có dịng chảy bề mặt (Surface flow wetland - SFW)

4


Hệ thống này mô phỏng một đầm lầy hay đất ngập nước trong điều kiện tự nhiên. Dưới
đáy bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc rải một lớp vải nhựa chống thấm. Trên
lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp cho sự phát triển của thực vật có thân nhơ lên khỏi
mặt nước. Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc. Hình dạng bãi lọc này thường

là kênh dài hẹp, vận tốc dòng chảy chậm, thân cây trồng nhô lên trong bãi lọc là những điều kiện
cần thiết để tạo nên chế độ thuỷ kiểu dòng chảy đẩy (plug-flow).
Hệ thống dòng chảy bề mặt là hệ thống được thiết kế có lớp nước bề mặt tiếp xúc với
khơng khí. Trong hệ thống dịng chảy ngầm, mực nước được cố định thấp hơn so với bề mặt vật
liệu. Đối với hệ thống dòng chảy ngầm ngang, lớp vật liệu ln được giữ trong trạng thái bão hồ
nước; đối với hệ thống dịng chảy đứng, lớp vật liệu khơng ở trạng thái bão hồ vì nước được cấp
khơng liên tục mà theo các khoảng thời gian nhất định và được thấm qua lớp vật liệu (tương tự
như trong hệ thống lọc cát gián đoạn).
Tất cả các dạng bãi lọc ngập nước đều được cấy trồng ít nhất là một loại thực vật có rễ
trong một loại vật liệu nào đó (thường là đất, sỏi hoặc cát). Các chất ô nhiễm được khử nhờ sự
phối hợp của các q trình hóa học, lý học, sinh học, lắng, kết tủa và hấp thụ vào đất, q trình
đồng hóa bởi thực vật và các sự chuyển hóa bởi các vi khuẩn
Bãi lọc trồng cây có dịng chảy bề mặt thường có diện tích từ vài trăm đến vài chục mét
nghìn vng. Thơng thường, tải lượng thủy lực trong các bãi lọc tự nhiên thường nhỏ hơn so với
các bãi lọc nhân tạo do khơng được thiết kế cho mục đích xử lý nước thải. Các hệ thống được thiết
kế cho mục đích xử lý nước thải có nồng độ nitơ và phơtpho thấp (hoặc lưu giữ hồn tồn) thường
có tải lượng bề mặt rất thấp, ngược lại đối với các hệ thống được thiết kế để xử lý các chất hữu cơ
(BOD) và chất lơ lửng thường có tải lượng bề mặt cao hơn. Chiều sâu mực nước trong hệ thống
khoảng 5 đến 90 cm, thông thường là 30 đến 40 cm. Hệ thống dòng chảy bề mặt thường được sử
dụng để xử lý bổ sung và được bố trí sau các loại hồ sinh học tuỳ tiện hoặc hồ hiếu khí trong dây
chuyền xử lý nước thải.

Bãi lọc trồng cây có dịng chảy ngầm
Bãi lọc trồng cây có dịng chảy ngầm cịn được gọi là bãi lọc ngầm trồng cây. Ở châu Âu, các
hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm qua đất và sỏi đã được ứng dụng và xây dựng rất phổ biến. Sậy
(Phragmites australis) là loại thực vật được cấy trồng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống,
một số hệ thống có trồng thêm các loại thực vật khác. Đất hoặc sỏi thường được dùng làm vật liệu
trong các bãi lọc vì chúng có khả năng duy trì dòng chảy ngầm. Các hệ thống sử dụng đất thường
gập các vấn đề về dòng chảy tràn bề mặt, đối với các hệ thống sử dụng sỏi thường gập các hiện
tượng tắc dịng. Hệ thống dịng chảy ngầm thường có diện tích bề mặt nhỏ (<0,5 ha) và tải lương

thủy lực lớn hơn so với hệ thống dòng chảy bề mặt.
Ở châu Âu, các hệ thống dòng chảy ngầm thường được sử dụng để xử lý bậc hai đối với
nước thải sinh hoạt từ các khu vực nơng thơn có dân số khoảng 4400 dân. Ở Bắc Mỹ, hệ thống
này được sử dụng để xử lý bậc ba đối với nước thải sinh hoạt từ các khu vực có dân số lớn hơn.
Hệ thống này chỉ mới xuất hiện gần đây và được biết đến với các tên gọi khác nhau như
lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed - VBS), hệ thống xử lý với vùng rễ (Root zone
system), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy (Rock reed filter) hay bể lọc vi sinh và vật liệu (Microbial

5


rock filter). Cấu tạo của bãi lọc ngầm trồng cây về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như
bãi lọc trồng cây ngập nước nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi
thực vật phát triển trên đó, thường gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và được xếp theo thứ tự từ trên
xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống
dưới hoặc chảy theo phương nằm ngang. Dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy
ngang. Hầu hết các hệ thống được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn.
Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt
vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nước thường thiếu oxy, nhưng
thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng oxy đáng kể tới hệ thống rễ tạo nên tiểu vùng
hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ, cũng có một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất
và khơng khí.
Bãi lọc ngầm trồng cây dịng chảy ngang có khả năng xử lý chất hữu cơ và rắn lơ lửng tốt,
nhưng khả năng xử lý các chất dinh dưỡng lại thấp, do điều kiện thiếu oxy, kị khí trong các bãi lọc
khơng cho phép nitrat hoá amoni nên khả năng xử lý nitơ bị hạn chế. Xử lý photpho cũng bị hạn
chế do các vật liệu lọc được sử dụng (sỏi, đá dăm) có khả năng hấp phụ kém.
Loại này bao gồm cả các loại bãi lọc có dịng chảy nằm ngang hay dịng chảy thẳng đứng
từ dưới lên, từ trên xuống.
Hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow - HSF):
Hệ thống này được gọi là dịng 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 dịng 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 q
trình hóa sinh. Loại thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là cây sậy.
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 đã xử lý để đưa ra ngoài. Các hệ thống VSF
thường xuyên được sử dụng để xử lý lần 2 cho nước thải đã qua xử lý lần 1. Thí nghiệm đã chỉ ra
là nó phụ thuộc vào xử lý sơ bộ như bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống đất ngập nước cũng có thể được
áp dụng như một giai đoạn của xử lý sinh học Tuy nhiên, trên thực tế mơ 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). Cách
thức phân chia các hệ thống khác nhau nhưng chúng hoạt động theo cùng một cơ chế.
Bãi lọc có dịng chảy ngầm trồng cây (Free Water Surface Contructed Wetland-FWS CW).
Dòng chảy dưới bề mặt vùng đất ngập nước (SSF) là: Vùng đất ngập nước của SSF được
xây dựng với vật liệu xốp (ví dụ: đất, cát, sỏi) như là một chất nền cho tăng trưởng của thực vật
bắt nguồn từ vùng đất ngập nước. Các vùng đất ngập nước của SSF được thiết kế để nước chảy
theo chiều ngang hoặc theo chiều dọc thông qua các bề mặt và dưới bề mặt mặt đất. Các loài thực
vật được trồng phổ biến nhất trong bãi lọc là Cỏ nến, Sậy, Cói, Bấc, Lách, ơxy cung cấp cho bề
mặt và cho phép sinh học tăng trưởng tích lũy về nguồn gốc của nó. Vi khuẩn và nấm có lợi sống

6


trong chất nền như màng sinh học gắn liền với các hạt chất nền. Dịng chảy được duy trì bởi đáy
và độ dốc hoặc một cấu trúc điều chỉnh cho phép mực nước được hạ xuống ở cuối nền. Loại này
ít tốn kém và tạo sự điều hịa nhiệt độ khu vực cao hơn loại chảy ngầm, nhưng hiệu quả xử lý kém
hơn, tốn diện tích đất nhiều hơn và có thể phải giải quyết thêm vấn đề muỗi và cơn trùng phát
triển.

Ngun lý cơ bản trong mơ hình bãi lọc trồng cây
- Dòng chảy dưới bề mặt vùng đất ngập nước (SSF) với dòng chảy ngang thường thiếu oxy; lượng
oxy cung cấp từ dòng chảy chủ yếu do sự khuếch tán trong lớp lọc từ đó mà khơng khí thâm nhập.
Ở loại bãi lọc này, lượng oxy được cung cấp từ rễ cây có vai trị quan trọng để cung cấp cho vi
sinh vật hiếu khí hoạt động.
- Dịng chảy dưới bề mặt vùng đất ngập nước (SSF) với dịng chảy thẳng đứng q trình hiếu khí
là chiếm ưu thế:
+ Quá trình khuếch tán và xáo trộn diễn ra từ đó khơng khí thâm nhập qua hệ thống phân phối.
+ Nước chứa oxy theo dòng chảy đứng, thấm từ trên xuống dưới cung cấp cho vi sinh vật hoạt
động.
- Q trình lọc phụ thuộc và kích thước hạt, kích thước hạt càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc bề mặt
càng lớn và càng hấp phụ nhiều hơn.
- Hấp phụ và lắng được tăng cường bởi hàm lượng Fe, Al, và/hoặc Ca cao trong vật liệu lọc.
+ Hấp thụ chất dinh dưỡng nhờ cây, có khả năng tái sử dụng nếu thu hoạch cây. Vận tốc dịng
chảy giảm, có q trình lắng và tích tụ P, kim loại nặng và chất hữu cơ đã bị hấp thụ, hấp phụ.
- Phân huỷ dị dưỡng các chất hữu cơ, với cây trồng nhơ lên mặt nước thường có lượng ơxy hạn
chế, khơng có quang hợp sảy ra trong nước.
- Trong vùng kỵ khí có q trình khử nitrat và lắng cặn các muối sunphit và kim loại.
- Tác dụng của cây trong bãi lọc trồng cây ngập nước:
+ Giảm vận tốc dòng chảy và làm tăng khả năng lắng cặn.
+ Giảm xói mịn và sục cặn từ đáy.
+ Ngăn gió và chống sục cặn.
+ Tạo bóng và giảm sự phát triển của Phytoplankton (kể cả thực vật nổi)
1.3.2 Cơ chế xử lý nước thải bằng đất ngập nước
Để thiết kế, xây dựng, vận hành bãi lọc trồng cây chính xác, đạt hiệu quả cao, việc nắm rõ
cơ chế xử lý nước thải của bãi lọc là hết sức cần thiết. Các cơ chế đó bao gồm lắng, kết tủa, hấp
phụ hố học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật. Các chất ơ nhiễm có thể được
loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong bãi lọc.
Cơ chế loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải
Trong các bãi lọc, phân huỷ sinh học đóng vai trị lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu

cơ dạng hoà tan hay dạng keo có khả năng phân huỷ sinh học (BOD) có trong nước thải. BOD cịn

7


lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng. Cả bãi lọc ngầm trồng cây và bãi
lọc trồng cây ngập nước về cơ bản hoạt động như bể lọc sinh học. Tuy nhiên, đối với bãi lọc trồng
cây ngập nước, vai trò của các vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước của bãi lọc đối với
việc loại bỏ BOD cũng rất quan trọng. Cơ chế loại bỏ BOD trong các màng vi sinh vật bao bọc
xung quanh lớp vật liệu lọc tương tự như trong bể lọc sinh học nhỏ giọt. Phân hủy sinh học xảy ra
khi các chất hữu cơ hoà tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của
thực vật, hệ thống rễ và những vùng vật liệu lọc xung quanh, nhờ q trình khuếch tán. Vai trị
của thực vật trong bãi lọc là:
+ Cung cấp mơi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy sinh học (hiếu khí)
cư trú.
+ Vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học hiếu khí trong lớp vật
liệu lọc và bộ rễ.
Bãi lọc ngập nước có khả năng xử lý BOD cao, nồng độ BOD trong nước sau xử lý thường
nhỏ hơn 20 mg/l. Trong tất cả các dạng bãi lọc đều có chu trình tuần hồn cacbon riêng sản sinh
lượng BOD thấp (1¸3 mg/l), vì vậy BOD trong nước sau xử lý thường trong mức giới hạn thấp.
Thậm chí đối với những khu vực có điều kiện khí hậu thấp hoặc có khả năng đóng băng vào mùa
đơng, BOD trong nước sau xử lý vẫn đạt ở mức thấp.
Cơ chế loại bỏ chất rắn trong nước thải
- Các chất lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì hệ thống bãi lọc trồng cây có
thời gian lưu nước dài. Chất rắn khơng lắng được, chất keo có thể được loại bỏ thơng qua cơ chế
lọc (nếu có sử dụng cát lọc), l�cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo
tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2.
Thơng qua hình 3.1 ta có thể nhận thấy độ đục nước đã thay đổi sau khi kết thúc 14 ngày
thí nghiệm so với thời điểm lúc bắt đầu. Nguồn nước ở mơ hình sau khi kết thúc thí nghiệm đã

29


trong hơn ngày bắt đầu, số liệu được biểu diễn cụ thể dưới dạng biểu đồ độ đục. Mơ hình đối
chứng khơng trồng thực vật sau 14 ngày có tảo xuất hiện. Đây có thể là một nguyên nhân ảnh
hưởng đến kết quả sau 14 ngày thí nghiệm của bể
đối chứng. Từ kết quả từ bảng 3.1 cho thấy các thơng số chỉ tiêu chất lượng nước thải của q
trình nuôi tôm càng xanh điều vượt quá cột A1, A2 QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Điển hình là
các NO3-N, NH4-N, P04-P, Cu đã vượt quá mức cho phép cột A1 QCVN 08-MT:2015/BTNMT
lần lượt là gấp 3,6 lần đối NO3-N, gấp 4,8 lần đối với NH4-N, gấp 4,2 lần đối với P04-P, gấp 3,4
lần đối với Cu. Sau 14 ngày bố trí thí nghiệm kết quả cho thấy các chỉ tiêu phân tích điều giảm ở
cả 2 bể so với ngày bắt đầu. Đặc biệt là chỉ số NO3-N của bể có thực vật đã giảm còn 0,35mg/l ở
ngày 3 và 0,43 mg/l ở ngày 14 của thí nghiệm thấp hơn 2mg/l của cột A1 QCVN 08MT:2015/BTNMT. Kết quả cho thấy sau 14 ngày bố trí thí nghiệm, mơ hình đất ngập nước thí
nghiệm chỉ ra các thông số chỉ tiêu nước thải điều giảm, và các thông số chỉ tiêu nước ở bể thí
nghiệm thì có kết quả giảm nhờ vào sự hấp thu và chuyển hóa dinh dưỡng từ nước thải của thực
vật cịn kết quả các thơng số chỉ tiêu nước ở bể đối chứng đã giảm nhưng không bằng bể thí
nghiệm, các thơng số này giảm là nhờ sự gây ra của tảo. Từ kết quả và hình cho ta thấy sự dụng
thực vật trong xử lý nước thải nuôi tơm khơng chỉ mang lại hiệu q mà cịn tạo cảnh quan cho
môi trường, và nếu không xử dụng thực vật để xử lý nước thải chứa nồng độ chất dinh dưỡng
cao như nước thải nuôi tôm mà thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây rất nhiều ảnh hưởng đến hơi
trường mà điển hình là hiện tượng tảo đã phát triển rất nhiều trong bể đối chứng của thí nghiệm.
3.2 Kết Quả Các Chỉ Tiêu Hóa Lý
a) Diễn biến của chỉ tiêu pH qua 14 ngày thí nghiệm

pH

Đối chứng
9
8.8
8.6

8.4
8.2
8
7.8
7.6
7.4
7.2
7

Biểu đồ 3.1: Thể hiện độ pH qua 14 ngày thí nghiệm

30

Thí nghiệm


b) Diễn biến của nhiệt độ (0C) qua 14 ngày thí nghiệm

Nhiệt độ nước ( 0C)

Đối chứng

Thí nghiệm

30
29.5
29
28.5

28

27.5

27
26.5

26
25.5

Biểu đồ 3.2: Thể hiện nhiệt độ nước (C) qua 14 ngày thí nghiệm

c) Diễn biến của chỉ tiêu EC qua 14 ngày thí nghiệm

EC (μS/cm)

Đối chứng
1000
980
960
940
920
900
880
860
840
820
800

Biểu đồ 3.3: Thể hiện EC (µS/cm) qua 14 ngày thí nghiệm

31

Thí nghiệm


d) Diễn biến của chỉ tiêu TDS qua 14 ngày thí nghiệm
Đối chứng

Thí nghiệm

520

TDS (mg/l)

500
480
460
440

420
400

Biểu đồ 3.4: Thể hiện TDS (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm

e) Diễn biến của chỉ tiêu oxy hịa tan (DO) qua 14 ngày thí nghiệm
Đối chứng

Thí nghiệm

DO (mg/l)

9
8
7
6
5
4
3

Biểu đồ 3.5: Thể hiện ơxy hịa tan (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm.
Nghiên cứu này tại phịng thí nghiệm của Đại học Nguyễn Tất Thành ở nhiệt độ khơng khí
trong phịng là 27 C. Mơ hình đất ngập nước ở bể đối chứng và thí nghiệm chỉ ra thơng số lý hóa
khác nhau ở chất lượng nước trong thời gian 14 ngày thí nghiệm. Sự khác nhau này thể hiện từ
biểu đồ 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 và 3.5 kèm chi tiết như sau:

32


pH là chỉ số đo đặc trưng về độ axit hoặc độ kiềm của nước. Giá trị trung bình pH được
ghi lại cho đối chứng là 7,92 và cho thí nghiệm là 8.08 ở Biểu đồ 3.1. Nồng độ pH ở đối chứng là
từ 7,54 ± 0,03 đến 8,35 ± 0,07 và pH nồng độ trong bể thí nghiệm là từ 7,75 ± 0,07 đến 8,80 ±
0,00. Đặc biệt, nồng độ pH cao nhất được quan sát là 8,80 ± 0,00 trong 10 ngày trong thí nghiệm
và sau đó xu hướng này là tương tự từ 11 ngày đến 14 ngày. Phạm vi này nằm trong giới hạn cho
phép của A1 trong (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT) quy định 6 pH 8,5 cho mục đích cung cấp
nước sinh hoạt và bảo tồn sinh thái thủy sinh [39]. Nồng độ cũng chấp nhận cho động vật theo
nghiên cứu có ngưỡng pH 6-9 of El-Sheriff and El-Feky [40].
Biểu đồ 3.2 cho thấy nhiệt độ nước trong nghiên cứu này dao động trong khoảng từ 27,1 ±
0,0 ºC đến 29 ± 0,0 ºC ở bể đối chứng và 27,25 ± 0,0 ºC đến 29,1 ± 0,42 ºC ở bể thí nghiệm. Trong
điều kiện thực tế, điều đó có nghĩa là nhiệt độ nước này ảnh hưởng đến độ hịa tan cao của nhiều
hợp chất hóa học và do đó gây ra ảnh hưởng của một số chất ơ nhiễm đến đời sống thủy sinh, ví
dụ, hiệu suất tăng trưởng tối ưu của thực vật có nhiệt độ trong khoảng 20 - 30ºC.

Biểu đồ 3.3 cho thấy các giá trị độ dẫn điện trung bình EC (µS/cm) được ghi nhận cho đối
chứng là 877 µS/cm và cho thí nghiệm là 896 µS/cm. Độ dẫn điện của phạm vi dao động đối chứng
là từ 843.5 ± 2.12 µS/cm đến 954 ± 21.21 µS/cm và độ dẫn điện trong phạm dao động ở thí nghiệm
là từ 843 ± 38,18 µS/cm đến 960 ± 0,0 µS/cm. Đặc biệt từ ngày 10 đến ngày 14, kết quả cho thấy
độ dẫn điện của mơ hình đất ngập nước ở bể thí nghiệm hơn bể đối chứng.
Biểu đồ 3.4 chỉ ra nồng độ trung bình của tổng chất rắn hịa tan (TDS) trong bể đối chứng
nước đối chứng là 471.1mg/l và dao động trong khoảng từ 435,7 ± 7,0 đến 492,5 ± 2,12mg/l. Tại
mơ hình đất ngập nước ở trong ở lơ thí nghiệm có hàm lượng trung bình TDS là 482,7mg/l ở mẫu
nước và khoảng này dao động từ 440,0 ± 0,0 đến 503,5 ± 6,37 mg/l. Xu hướng biểu đồ của tổng
chất rắn hòa tan trong cả hai bể là khơng thay đổi trong q trình xử lý, nồng độ TDS ở bể thí
nghiệm hơn bể đối chứng.
Biều đồ 3.5 cho thấy nồng độ oxy hoà tan cả hai bể ngày đầu tiên cho giá trị gần bằng nhau
với 5,05 ± 0,07mg/l ở đối chứng và 5,20 ± 0,0mg/l ở bể thí nghiệm. Ở mơ hình đối chứng, hàm
lượng oxy hịa tan có giá dao động trong khoảng từ 3,3 ± 0,0 đến 8,8 ± 0,14mg/l với trung bình
của 14 ngày thí nghiệm là 6.51 mg/l. Ở mơ hình thí nghiệm có khoảng dao động DO từ 3,55 ±
0,07 đến 8,15 ± 0,07mg/l với trung bình của 14 ngày thí nghiệm là 5.88 mg/l. Hai mơ hình điều
có xu hướng giảm nồng độ oxy hòa tan từ ngày thứ 2. Từ ngày thứ 4 của thí nghiệm 20/08/2019,
Ơxy hồn tan (DO) tăng theo thời thời gian thí nghiệm ở cả bể đối chứng và bể thí nghiệm. Đặc
biệt, DO tại bể thí nghiệm ln thấp hơn bể đối chứng và có sự duy trì đến cuối ngày thí nghiệm
thứ 14.

33


3.3 Kết Quả Mức Độ Ô Nhiễm Hữu Cơ Của Nguồn Nước
a) Diễn biến của chỉ tiêu NO3-N qua 14 ngày thí nghiệm

NO3-N (mg/l)

30

Đối chứng

Thí nghiệm

10 ngày

14 ngày

25
20

15
10
5
0
Bắt đầu

3 ngày

7 ngày

Biểu đồ 3.6: Thể hiện NO3-N(mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm.
b) Diễn biến của chỉ tiêu NH4-N qua 14 ngày thí nghiệm

NH4-N (mg/l)

2.5

Đối chứng

Thí nghiệm

10 ngày

14 ngày

2
1.5
1
0.5
0
Bắt đầu

3 ngày

7 ngày

Biểu đồ 3.7: Thể hiện NH4 –N (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm.
c) Diễn biến của chỉ tiêu PO4-P qua 14 ngày thí nghiệm

34


PO4-P (mg/l)

1.2

Đối chứng

Thí nghiệm

10 ngày

14 ngày

1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Bắt đầu

3 ngày

7 ngày

Biểu đồ 3.8: Thể hiện PO4-P (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm
Mơ hình đất ngập nước được đánh giá là hiệu quả hay không? thông qua kết quả nồng độ
NO3-N(mg/l), NH4 –N (mg/l) và PO4-P (mg/l) ở biểu đồ 3.6 3.7 và 3.8.
Ở biểu đồ 3.6, nồng độ NO3-N của thí nghiệm thấp hơn mức kiểm sốt trong q trình thí
nghiệm. Tại thời điểm bắt đầu, nồng độ NO3-N của nghiên cứu này là 7,15 ± 0,21 mg/l. và chất
lượng nước cao hơn giới hạn cho phép của 2mg/l của A1, 5mg/l của A2 trong (QCVN 08MT:2015/BTNMT) quy định NO3-N đối với việc cung cấp và bảo tồn nước sinh thái thủy sinh và
nếu nước mặt thường chứa NO3 thì N dưới 1mg/l nitrat NO3-N, đó khơng phải là một điều tốt cho
đời sống thủy sinh. Sau khi kết thức 14 ngày thí nghiệm thì nồng độ NO3-N trong bể đối chứng
giảm
cịn
0,43± 0,38mg /l cịn ở bể thí nghiệm thì nồng độ NO3-N còn 1,05± 0,21 mg/l. Một điều quan trọng
là Nitrat và nitrite trong vùng đất ngập nước này có thể được loại bỏ bằng quá trình hấp thụ thực

vật [15].
Thực vật hoặc vi khuẩn hấp thu và oxy hóa amoniac thành nitrat trong q trình nitrat hóa,
có vẻ như con đường chính của việc loại bỏ amoniac từ vùng đất ngập nước. Nitrate và nitrite
trong vùng đất ngập nước này có thể được loại bỏ bằng cách hấp thụ ordenitrifization thực vật.
Khi nitơ đã được khử nitrat, nó có thể được giải phóng trong khí quyển dưới dạng nitơ oxit (N2O)
hoặc khí dinitrogen (N2) trong thời gian xử lý. Khử nitrat có thể mang lại việc loại bỏ nitơ khỏi
nước thải và là con đường loại bỏ quan trọng nhất đối với nitơ trong vùng đất ngập nước tự nhiên
hoặc nhân tạo.
Biểu đồ 3.7 diễn đạt nồng độ NH4-N tại thời điểm bắt đầu nghiên cứu này là 1,45 ± 0,0mg/l
và chất lượng nước cao hơn giới hạn cho phép 0,3 mg/l của A1, A2 trong
(QCVN 08-MT:2015/BTNMT) quy định đối với việc cung cấp và bảo tồn nước sinh thái thủy
sinh. Sau khi kết thức 14 ngày thí nghiệm thì nồng độ NH4-N trong bể đối chứng giảm còn 0.295±
0,007mg /l cịn ở bể thí nghiệm thì nồng độ NH4-N cịn 0,155± 0,007mg/l.
Nhìn tổng quan biểu đồ 3.8 cho thấy nồng độ Phosphate - photpho (PO4-P) của trung bình
thí nghiệm thấp hơn nồng độ PO4-P trong bể đối chứng trong 3 ngày, 7 ngày, 10 ngày và 14 ngày.
Vào cuối 14 ngày, nồng độ PO4-P thấp nhất là 0,18± 0,028mg/l của ở thí nghiệm, và thấp hơn 0,78

35


± 0,028mg/l của bể đối chứng. Đặc tính giảm PO4-P được thể hiện trong nghiên cứu sàng lọc sáu
loại thực vật trong việc lọc sinh học [41].
Thủy trúc và Lục bình cho thấy hiệu quả tốt nhất trong việc loại bỏ phosphate vì có sự sinh
trưởng và phát triển cảu hai nhóm thực vật này, thể hiện là cây có phân nhánh nhiều nhánh, quá
trình sống của thực vật đã giúp xử lý nước thải sinh hoạt.
3.4 Kết Quả Các Chỉ Tiêu Kim Loại Nặng
a) Diễn biến của chỉ tiêu Fe qua 14 ngày thí nghiệm

Fe (mg/l)

0.25

Đối chứng

Thí nghiệm

10 ngày

14 ngày

0.2
0.15
0.1
0.05
0
Bắt đầu

3 ngày

7 ngày

Biểu đồ 3.9: Thể hiện Fe (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm.
b) Diễn biến của chỉ tiêu Cu qua 14 ngày thí nghiệm
0.4

Đối chứng

Thí nghiệm

10 ngày

14 ngày

Cu (mg/l)

0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
Bắt đầu

3 ngày

7 ngày

Biểu đồ 3.10: Thể hiện Cu (mg/l) qua 14 ngày thí nghiệm.
Chỉ tiêu sắt là một nguyên tố thiết yếu, đóng một vai trị quan trọng cho sự sinh trưởng và phát
triển của hệ sinh thái nước. Thứ nhất, sắt là một phần không thể thiếu trong cấu trúc của phân tử
hemoglobin, giúp vận chuyển oxy trong máu ở nhiều động vật có xương sống và động vật không

36


xương sống. Thứ hai, sắt đóng vai trị quan trọng trong q trình quang hợp của thực vật. Tóm lại
chỉ tiêu Fe được lựa chọn để đánh giá chất lượng nước ở QCVN 08-MT/BTNMT(Quy Chuẩn Kỹ
Thuật Quốc Gia Về Chất Lượng Nước Mặt ) năm 2015 [39] và trong TCVN 5945 (Nước Thải

Công Nghiệp và Tiêu Chuẩn Thải) năm 2005 [42]. Nồng độ Fe trong tất cả 14 ngày thí nghiệm
của mơ hình được thể hiện tại biểu đồ 3.9. Nồng độ Fe ở bể đối chứng và bể thí nghiệm của mơ
hình là 0,225 ± 0,007 mg/l. Nồng độ Fe trong cả hai bể có xu hướng giảm sau 3 ngày và tiếp tục
giảm nồng độ về giá trị 0,0 mg/l vào cuối 14 ngày thí nghiệm. Đặc biệt là ở 3 ngày, nồng độ Fe
trong mơ hình thí nghiệm cao hơn so với mơ hình đối chứng. Điều này có thể chứng mình sự thay
đổi nồng độ Fe bị ảnh hưởng khi trồng cây thủy trúc và lục bình ở mơ hình thí nghiệm, điều này
chứng mình về khả năng lọc sinh học của lục bình đối với nguồn nước ô nhiễm [43].
Biểu đồ 3.10 cho thấy kết quả nồng độ Cu của bể đối chứng và bể thí nghiệm ở ngày đầu tiên là
0,341 ± 0,005 mg/l. Nồng độ Cu trong bể đối chứng và bể thí nghiệm có xu hướng giảm từ ngày
thứ 3 cho đến hết 14 ngày thí nghiệm. Nồng độ Cu trong bể thí nghiệm giảm xuống 0,0515 mg/l
± 0,1 mg/l và 0,015 ± 0,1 mg/l trong bể đối chứng sau 7 ngày nhưng có sự tăng nhẹ vào ngày thứ
10 của bể thí nghiệm từ 0,0515 ± 0,1 mg/l đến 0,0575 ± 0,2 mg/l.
3.5 Kết Quả Khối Lượng Tăng Trưởng
Trọng lượng Khô Thủy Trúc và Lục Bình

Biểu đồ 3.11: Biểu diễn sự tăng trưởng trọng khơ lượng Thủy trúc và Lục bình qua 14
ngày thí nghiệm.

37


Bảng 3.2: Biểu diễn sự tăng trưởng trọng khô lượng Thủy trúc và Lục bình qua 14 ngày thí
nghiệm.
Nhóm Thực
Vật

Ngày

Bắt đầu

(n=2)
Sau 14
ngày

(n=2)

•

Cây thủy trúc
“Cyperus
Alternifolius”
Cây lục bình
“Eichhornia
Crassipes”
Cây thủy trúc
“Cyperus
Alternifolius”
Cây lục bình
“Eichhornia
Crassipes”

Lá tươi (g)
TB

SD

18.95

Lá héo
TB

Rể (g)

Thân (g)

TB

SD

TB

SD

4.30

5.86

0.76

3.87

0.64

3.52

0.50

1.19

0.69

1.52

0.17

22.79

3.71

5.87

0.54

5.25

3.28

0.87

1.04

0.06

0.63

1.32

SD

0.22

Cây con (g)
TB

SD

2.18

2.11

0.99

0.08

0.30

0.42

Biểu đồ 3.11 và bảng 3.2 diễn tả sự thay đổi trọng lượng khô của Cyperus Alternifolius và
Eichhornia crassipes trong mơ hình đất ngập nước tại thời điểm bắt đầu và ngày cuối của
thí nghiệm. Sau 14 ngày thử nghiệm, chúng ta có thể thấy rằng trọng lượng khô của
Cyperus Alternifolius tăng từ 28,68 g đến 36,015 g khi so sánh với nhóm đối chứng, thể
hiện tăng trưởng rõ rệt của thực vật trong mỗi ngày thí nghiệm. Điều tương tự cũng đúng
với Eichhornia Crassipes sau khi kết thúc thí nghiệm với trọng lượng khơ tăng từ 4,76g lên
5,36g và tăng so với nhóm đối chứng. Hai nhóm thực vật này đã phát triển trong mơi trường
nước thải thí nghiệm với tỷ lệ sống 100% và có sự sinh trưởng và phát tiển về trọng lượng
cây con ở bảng 3.2.

•

Sau q trình thí nghiệm thì trọng lượng khơ tăng của thực vật trong mơ hình xử lý nước
thải có ý nghĩa quan trọng về mặt kỹ thuật. Thực vật thích nghi và phát triển càng nhanh
sẽ lấy càng nhiều chất dinh dưỡng trong nước thải và qua đó có thể cho ta thấy được sự
thích nghi của cây đối với mẫu nước thải được thu thập này.

38