Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng sậy phragmites spp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

HỒ LIÊN HUÊ

HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI
BẰNG SẬY (Phragmites spp.)

LUẬN ÁN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Cần Thơ – 2006


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
-oOo-

HỒ LIÊN HUÊ

HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI
BẰNG SẬY (Phragmites spp.)

Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
Mã số: 60 85 02

LUẬN ÁN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Trương Thị Nga

Cần Thơ – 2006


Luận án kèm theo đây, với tựa đề là: “HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI
CHĂN NUÔI BẰNG SẬY (Phragmites spp.)”, do Hồ Liên Huê thực hiện và báo
cáo, và đã được hội đồng chấm luận án thông qua.

PGs. Ts. Trƣơng Thị Nga

PGs. Ts. Ngô Ngọc Hƣng

Uỷ viên

Uỷ viên

Ts. Trần Thị Ngọc Sơn

Ts. Chu Văn Hách

Phản biện 1

Phản biện 2

Cần Thơ, ngày 10 tháng 11 năm 2006

PGs. Ts. Nguyễn Hữu Chiếm
Chủ tịch Hội Đồng

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình
bày trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình luận văn nào trước đây.

Tác giả luận văn

Hồ Liên Huê

i


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ và tên: HỒ LIÊN HUÊ
Giới tính: Nữ
Ngày tháng năm sinh: 01 / 04/ 1979
Nơi sinh : An Giang
Quê quán: huyện CHỢ MỚI tỉnh AN GIANG
Chức vụ, đơn vị công tác khi học tập nghiên cứu: Giảng viên Bộ môn Môi
Trường và Phát Triển Bền Vững Trường Đại Học An Giang
Địa chỉ liên lạc: 162/5 Thoại Ngọc Hầu, Long Xuyên, An Giang
Điện thoại cơ quan: 076.945454
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1.Đại học
Hệ đào tạo: chính quy
Thời gian đào tạo: 1996 – 2001

Nơi học: Trường Đại Học Cần Thơ
Ngành học: Môi Trường
2. Thạc sĩ
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo: 2003- 2006
Nơi học: Đại học Cần Thơ
Ngành học: Khoa học Môi Trường
Tên luận án tốt nghiệp: Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng Sậy
Nguời hướng dẫn khoa học: PGs. Ts Trương Thị Nga
3. Trình độ ngoại ngữ: Anh ngữ, tương đương trình độ B
4. Học vị chính thức cấp
Bằng: Kỹ sư Môi Trường, số bằng B 306550 cấp ngày 18/09/2001, nơi cấp: Đại
Học Cần Thơ

iii


III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC
Thời gian: Từ 01/09/2002 đến nay: Giảng viên Bộ môn Môi Trường và Phát Triển
Bền Vững Trường Đại Học An Giang.

Xác nhận của cơ quan cử đi học

Ngày……tháng…..năm 2006
Người khai

HỒ LIÊN HUÊ

iv

LỜI CẢM TẠ
Xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắt nhất đến PGs. Ts Trương Thị Nga đã dành
nhiều thời gian quý báu hướng dẫn nhiệt tình, động viên, cung cấp nhiều tài liệu, kiến
thức quý báu và tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả trong thời gian thực hiện luận văn
này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn:
- PGs. Ts. Nguyễn Hữu Chiếm, Ts. Nguyễn Văn Bé, Ban Quản Lý Dự Án
CAULES - Trường Đại Học Cần Thơ cùng tất cả các Thầy Cô Bộ Môn Môi Trường và
Quản Lý Tài Nguyên Thiên Nhiên đã giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác
giả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp.
- Ts. Bùi Thị Nga, trưởng phịng thí nghiệm Bộ Mơn Môi Trường và QLTNTN
Trường Đại Học Cần Thơ cùng các cán bộ nhân viên phịng thí nghiệm đã nhiệt tình
giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho tác giả trong suốt thời gian làm việc tại phịng thí
nghiệm.
- Các nhân viên của trại chăn nuôi đã tạo điều kiện và hỗ trợ tác giả trong suốt
thời gian bố trí thí nghiệm.
- Tập thể các Anh Chị, Bạn Bè lớp Cao Học Mơi Trường khóa 8, khóa 9, khóa 10
và tập thể bạn bè công tác tại Bộ Môn Môi Trường đã động viên trong suốt thời gian
tác giả học tập và làm luận án.
- Tập thể các em sinh viên lớp Mơi Trường khóa 28 đã giúp đỡ tác giả rất nhiệt
tình trong thời gian tác giả làm việc tại phịng thí nghiệm.
- Đạt được kết quả như hơm nay là nhờ sự động viên và quan tâm sâu sắc của Ba
Mẹ, Anh Em và những người thân yêu nhất. Tác giả xin kính dâng thành quả đạt được
này đến Ba Mẹ thân yêu.

Hồ Liên Huê

v

TĨM LƢỢC

Hiện nay tình trạng ơ nhiễm mơi trường từ các ngành nghề, từ các cơ sở sản xuất,
khu công nghiệp, khu dân cư, trại chăn nuôi…ở Việt Nam cũng như ở Cần Thơ ngày
càng bức xúc đặc biệt do nhu cầu ngày càng phát triển cũng như sự gia tăng dân số đã
làm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, cộng đồng dân cư xung quanh và nhất là làm
ô nhiễm trầm trọng nguồn nước mặt. Nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng cao các chất
hữu cơ, các chất dinh dưỡng, là nguồn gây ô nhiễm môi trường rất lớn gây nên hiện
tượng phú dưỡng hóa, làm suy giảm nhanh chóng chất lượng nguồn nước. Sử dụng
thủy sinh thực vật là một biện pháp tỏ ra triển vọng và để góp phần giải quyết vấn đề ơ
nhiễm mơi trường từ nước thải chăn nuôi nên đề tài “Hiệu quả xử lý nước thải chăn
nuôi bằng Sậy (Phragmites spp.)” được thực hiện tại Cần Thơ.
Thí nghiệm được tiến hành từ 13 tháng 2 năm 2006 đến 15 tháng 8 năm 2006. Thí
nghiệm được bố trí với 3 nghiệm thức: nước thải, nước thải có cát và trồng Sậy để so
sánh. Nguồn nước thải trong thí nghiệm là nước thải chăn nuôi heo được nạp vào các
nghiệm thức với tải lượng như nhau là 159 kg COD/ha/ngày.
 Đề tài thực hiện nhằm khảo sát sự thay đổi của độ đục, hàm lượng COD,
amonium, phosphat và tổng lân trong nước thải chăn ni heo khi có trồng Sậy. Đồng
thời khảo sát sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thu đạm, lân của Sậy trong môi
trường nước thải chăn nuôi.
 Ở nghiệm thức có trồng Sậy, chất lượng nước thải được cải thiện một
cách đáng kể thông qua các chỉ số đo như độ đục, COD, amonium, phosphat và lân
tổng.
 Hiệu suất xử lý nước thải của Sậy đối với tổng lân là 93,78%; phosphat là
93,57%; amonium là 64,08%; độ đục là 80,84% và COD là 36,39%.
 Nước thải sau khi qua nghiệm thức trồng Sậy với chỉ tiêu COD nhìn
chung đạt loại B và chỉ tiêu tổng lân luôn đạt loại A so với TCVN 5945 – 1995.
 Kết quả về đặc điểm sinh học cho thấy Sậy có khả năng thích nghi và

phát triển tốt trong mơi trường nước thải chăn nuôi được đặc trưng bởi sự gia tăng các
chỉ tiêu về sinh khối như ở thời điểm kết thúc thí nghiệm trọng lượng tươi tăng 3,15lần;
chiều cao cây tăng 5,02 lần; chiều dài rễ tăng 3,61 lần; sinh khối tươi trung bình trên 1
m2 tăng 8,95 lần; mật độ cây tăng 10,03 lần và số chồi tăng thêm 10,92 chồi/cây so với

vi


ban đầu. Ở thời điểm kết thúc thí nghiệm (sau 182 ngày), khi thu hoạch sinh khối đồng
thời Sậy đã lấy đi 161,62 g N/m2, 13,42 g P/m2 và 2749,73 g C/m2. Điều này cho thấy
đây là một trong những cơ chế quan trọng của việc sử dụng Sậy trong xử lý nước thải.
 Ưu điểm của việc dùng Sậy để xử lý thứ cấp nước thải ô nhiễm hữu cơ là
dễ vận hành, rất phù hợp với khí hậu nhiệt đới và hạn chế về kinh phí như ở nước ta.
 Kết quả có thể ứng dụng vào thực tế góp phần xử lý nước thải chăn ni
ơ nhiễm hữu cơ, giàu chất dinh dưỡng là vấn đề rất bức xúc hiện nay.
 Tuy nhiên sử dụng Sậy để xử lý nước thải cần diện tích đất khá rộng và
cần thu hoạch phần sinh khối trên mặt đất khi cây già.

vii


ABSTRACT
Nowadays, the environmental pollution situation from industry, agriculture
including domestic wastewater, livestock wastewater…in Vietnam as well as Cantho
province is an urgent and serious problem. On the other hand, because of the need of
global development and the pressure of population bloom, this situation become more
serious for ecological environment and community. Livestock wastewater with high
content of organic matters and nutrients can cause eutrophication and decrease quality
of water promptly. Using aquatic macrophytes to treat wastewater is an effective,
promising solution to solve environment pollution of livestock wastewater, therefore

the thesis “The treatment efficiency of livestock wastewater by using Reed
(Phragmites spp.)” was carried out at Cantho province.
 The experiment was conducted from February 13th 2006 to August 15th
2006. There were three treatments: wastewater itself, wastewater filtered through sand
and planting Reeds to filter wastewater. The wastewater source using in this research
was the livestock wastewater. Loading rate was 159 kg COD/ha/day for all treatments.
 This experiment was carried out to investigate the reduction of some
pollutant indicators such as turbidity, COD, ammonium, phosphate and total
phosphorus in wastewater which planted Reed. At the same time, we monitored the
growth and ability of absorption nitrogen, phosphorus of Reed in wastewater.
 The results showed in the treatment with Reed, the quality of wastewater
was improved considerably through parameters such as turbidity, COD, NH4+, PO43and tot_P.
 The removal efficiency of Reed obtained: tot_P 93.78%; PO43- 93.57%;
NH4+ 64.08%; turbidity 80.84%; COD 36.39%.
 The effluent’s result of treatment planted Reed was fit to type B of
Vietnamese Standard 5945-1995 for wastewater control with COD and type A with
total P.
 The results of biological characteristic of Reed showed that it can adapt
and grow well in livestock wastewater through the increasing of biomass indicators. At
the end of experiment, the ratio of fresh weight was 3.15; the same for height of stem
was 5.02 and the length of root was 3.61. The average fresh biomass in 1 m2 was 8.95;
the Reed’s density was 10.03 and the number of shoot was 10.92 higher than those of
begining of experiment.

viii


 When harvesting Reed’s biomass, they accumulated 161.62 g N/m2,
13.42 g P/m2 và 2749.73 g C/m2. This showed the important mechanisms of Reed in
removing pollutants from wastewater.

 Benefits of using Reed for secondary treatment of wastewater with high
concentration of organic matters are easy to operate, approriate to tropical climate area
and limited of expense.
 This solution which can be applied in reality to solve the livestock
wastewater at present.
 However, using Reed to treat the wastewater need a large area and need
to harvest biomass regularly the above ground when plant is old.

ix


MỤC LỤC
_______________________________________________________________________________________________________

CÁC MỤC CHÍNH

Trang

_______________________________________________________________________________________________________

Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Chấp nhận của hội đồng
Lý lịch khoa học
Cảm tạ
Tóm lƣợc
Abstract
Mục lục
Danh sách bảng
Danh sách hình

Danh sách từ viết tắt
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 VAI TRÒ CỦA NƢỚC TRONG ĐỜI SỐNG CON NGƢỜI
1.2 SỰ Ô NHIỄM NƢỚC
1.2.1 Định nghĩa
1.2.2 Các nguồn và tác nhân gây ô nhiễm
1.2.3 Một số thông số lý, hóa để đánh giá chất lƣợng nƣớc
1.3 THÀNH PHẦN CỦA NƢỚC THẢI CHĂN NI HEO
1.3.1 Tổng quan về tình hình chăn nuôi heo
1.3.2 Thành phần của nƣớc thải chăn nuôi
heo và tác động của nó đến mơi trƣờng
1.4 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC
1.5 XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO
1.5.1 Định nghĩa đất ngập nƣớc nhân tạo
1.5.2 Phân loại đất ngập nƣớc nhân tạo
1.5.3 Cơ chế quá trình xử lý nƣớc thải trong đất
1.5.4 Các điều kiện vận hành khu đất ngập nƣớc
1.6 THỦY SINH THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG
THỦY SINH THỰC VẬT TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI

i
ii
iii
v
vi
viii
x
xiii
xiv

xv
1
3
3
4
4
4
6
11
11
11
13
16
16
16
18
18
20

_______________________________________________________________________________________________________

x


_______________________________________________________________________________________________________

1.6.1 Giới thiệu chung
1.6.2 Các loại thủy sinh thực vật chính
1.6.3 Thành phần của thủy sinh thực vật
1.6.4 Vai trị của thủy sinh thực vật

1.6.5 Cơ chế loại các chất ô nhiễm trong
các hệ thống xử lý nƣớc thải bằng thủy sinh thực vật
1.6.6 Phƣơng pháp ứng dụng thủy
sinh thực vật trong xử lý nƣớc thải
1.7 CÂY SẬY
1.7.1 Sậy và một số tính năng đặc biệt của Sậy
1.7.2 Đặc tính cấu tạo
1.7.3 Phân loại
1.7.4 Sự sinh trƣởng và phát triển
1.8 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
LAU SẬY TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI
Chƣơng 2 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 PHƢƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.2.1 Bố trí thí nghiệm
2.2.2 Nghiên cứu hiệu quả xử lý
nƣớc thải của trại chăn nuôi bằng Sậy
2.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
2.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4.1 Bố trí thí nghiệm
2.4.2 Tính diện tích cần thiết
2.4.3 Phƣơng pháp tiến hành
2.4.4 Các chỉ tiêu phân tích
2.4.5 Phƣơng pháp thu mẫu
2.4.6 Phƣơng pháp phân tích mẫu
2.4.7 Phƣơng pháp xử lý số liệu
Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ H+
TRONG NƢỚC THẢI THEO THỜI GIAN

20
21
22
22
23
25
26
26
27
28
28
29
34
34
34
34
34
35
35
35
37
38
42
42
44
46
47
47

_______________________________________________________________________________________________________

xi


_______________________________________________________________________________________________________

3.2 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ MUỐI TAN (EC)
TRONG NUỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.3 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ OXY HÒA TAN (DO)
TRONG NUỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.4 DIỄN BIẾN ĐỘ ĐỤC
TRONG NƢỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.5 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ COD
TRONG NƢỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.6 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ AMONIUM
(NH4+) TRONG NUỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.7 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ NITRAT (NO3-)
TRONG NUỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.8 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ LÂN TỔNG
TRONG NUỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.9 DIỄN BIẾN NỒNG ĐỘ PHOSPHAT (PO43-)
TRONG NUỚC THẢI THEO THỜI GIAN
3.10 KẾT QUẢ VỀ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA SẬY
3.11 SỰ GIA TĂNG TRỌNG LƢỢNG TƢƠI
3.12 SỰ PHÁT TRIỂN CHIỀU CAO CÂY
3.13 SỰ PHÁT TRIỂN CHIỀU DÀI RỄ
3.14 SỰ TÍCH LŨY ĐẠM, LÂN VÀ CARBON TRONG SẬY
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
KẾT LUẬN
ĐỀ NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

49
51
53
55
57
60
62
64
65
69
70
71
72
75
75
77
78
84

_______________________________________________________________________________________________________

xii


DANH SÁCH BẢNG

Bảng

Tên Bảng

Trang

1.1
1.2
1.3
1.4
2.1
3.1
3.2

Thành phần và lƣợng chất thải thải ra hàng ngày của các loại heo
Thành phần nƣớc thải chăn ni heo
Một số lồi thủy sinh thực vật phổ biến
Vai trò của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý
Dụng cụ chứa mẫu và điều kiện bảo quản mẫu nƣớc
Diễn biến của giá trị pH trong nƣớc thải theo thời gian
Diễn biến nồng độ muối tan (EC) (mS/cm) trong nƣớc thải theo
thời gian
Diễn biến nồng độ oxy hòa tan DO (mg/L) trong nƣớc thải theo
thời gian
Diễn biến độ đục (NTU) trong nƣớc thải theo thời gian
Diễn biến nồng độ COD (mg/L) trong nƣớc thải theo thời gian
Diễn biến nồng độ amonium N-NH4+ (mg/L) trong nƣớc thải theo
thời gian
Diễn biến nồng độ nitrat N-NO3- (mg/L) trong nƣớc thải theo thời
gian
Diễn biến nồng độ lân tổng (mg/L) trong nƣớc thải theo thời gian

Diễn biến nồng độ phosphat P-PO43- (mg/L) trong nƣớc thải theo
thời gian
Sinh trƣởng của Sậy theo thời gian
Sự gia tăng trọng lƣợng tƣơi của Sậy theo thời gian (g)
Sự gia tăng chiều cao cây Sậy theo thời gian (cm)
Sự gia tăng chiều dài rễ Sậy theo thời gian (cm)
Hàm lƣợng N tổng, P tổng và C tổng trung bình trong Sậy
(% theo trọng lƣợng khơ)

12
12
21
23
43
47
49

3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14

xiii

51
53
55
58
60
62
64
66
69
70
72
73


DANH SÁCH HÌNH

Hình

Tên Hình

Trang

1.1
1.2
1.3
2.1

Sự di chuyển của các phân tử khí trong mơ chứa khí

Sự di chuyển của oxy từ thân xuống rễ
Oxy hiện diện xung quanh rễ (vùng màu xanh)
Ao chứa nƣớc thải chăn nuôi (Nguồn nƣớc thải chăn ni của thí
nghiệm)
Tồn cảnh bố trí thí nghiệm sau 1 tháng
Bố trí van tháo nƣớc
Mặt cắt dọc của các bể của các nghiệm thức
So sánh độ đục của nƣớc thải giữa các nghiệm thức
Sinh khối tƣơi dƣới mặt đất trung bình 1 m2 lúc kết thúc thí
nghiệm
Sinh khối tƣơi trên mặt đất trung bình 1 m2 lúc kết thúc thí
nghiệm
Tăng trƣởng Sậy lúc kết thúc thí nghiệm
Chiều cao cây lúc kết thúc thí nghiệm

29
30
30

2.2
2.3
2.4
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

xiv

38
40
40
42
55
67
68
68
71


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
BOD
COD
DO
TSS
TKN
P
N
C
NTU
LSD
CV
TCVN
ctv

Ý nghĩa
Nhu cầu oxy sinh hố

Nhu cầu oxy hố học
Oxy hồ tan
Tổng chất rắn lơ lửng (Total suspended solid)
Tổng nitơ Kjehdahl (Total Nitơ Kjehdahl)
Phospho
Nitơ
Carbon
Đơn vị đo độ đục (Nephelometer Turbidity Unit)
Khác biệt nhỏ nhất có ý nghĩa (Least significant different)
Hệ số biến động (Coeffcient of Variation)
Tiêu chuẩn Việt Nam
Cộng tác viên

xv


1

MỞ ĐẦU

Sự phát triển của nhân loại cũng nhƣ việc gia tăng dân số với tốc độ chóng
mặt đã làm tăng nhanh nhu cầu sử dụng nƣớc ngọt trên toàn cầu và hệ quả của nó là
lƣợng nƣớc thải ra sau khi sử dụng thƣờng không qua xử lý trở nên nhiễm bẩn và
đƣợc đƣa trở lại vịng tuần hồn tự nhiên của nƣớc. Chính nguồn nƣớc nhiễm bẩn
này đã gây ảnh hƣởng đến các vùng sinh thái lân cận, chứa nhiều mầm bệnh và gây
hại đến sức khỏe con ngƣời trên diện rộng. Có thể nói, nhân loại đang đứng trƣớc
ngƣỡng cửa của sự khủng hoảng nƣớc. Điều đó đặt ra một nhu cầu thiết thực cho
chúng ta hôm nay mà cả cho thế hệ mai sau: việc phát triển cuộc sống lâu bền của
nhân loại cần gắn liền với bảo vệ tài nguyên nƣớc.
Có rất nhiều biện pháp xử lý nƣớc thải tùy thuộc vào từng ngành nghề, loại

hình nƣớc thải, nguồn vốn, điều kiện sở tại…Trƣớc hết là nhóm các biện pháp kỹ
thuật cao, ƣu điểm của nhóm này là hiệu quả xử lý rất cao, chỉ cần thời gian ngắn và
cần diện tích rất nhỏ. Nhƣng ngƣợc lại để ứng dụng nhóm các biện pháp này thì chi
phí đầu tƣ cho xây dựng, vận hành, bảo trì…rất cao mà khơng phải nơi nào cũng có
thể thực hiện đƣợc. Nhóm cịn lại hầu hết thuộc các biện pháp sinh học nhƣ xử lý
nƣớc thải bằng đất ngập nƣớc nhân tạo, bằng ao hồ, bằng thủy sinh thực vật…Mặt
hạn chế của nhóm này chủ yếu là cần diện tích lớn nhƣng chúng có rất nhiều ƣu
điểm nhƣ tận dụng sự kết hợp của 3 quá trình xảy ra trong tự nhiên sinh, hóa và lý
học; dễ vận hành và cần ít chi phí cho xây dựng, vận hành, bảo trì…(Misch &
Gosselink, 2000; Kivaisi, 2000; Brix and Schierup, 2004; Lê Hồng Việt, 2000).
Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu và ứng dụng dùng thủy sinh thực vật
để xử lý nƣớc thải bao gồm nhóm các thực vật sống trơi nổi nhƣ Lục Bình, Bèo Tai
Tƣợng, Bèo Tai Chuột, Bèo Cám…và nhóm thực vật nửa ngập nƣớc nhƣ Sậy, Bồn
Bồn, Bồ Hƣơng…Trong đó, Sậy là lồi đƣợc sử dụng phổ biến rộng rãi nhất, có thể
xử lý đƣợc nhiều loại nƣớc thải nhƣ nƣớc thải công nghiệp, nƣớc thải bãi rác, nƣớc
thải bệnh viện, nƣớc thải chăn nuôi, nƣớc thải sinh hoạt…Tuy nhiên phần lớn các
ứng dụng này chỉ mới đƣợc thực hiện ở các nƣớc vùng ôn đới nhƣ Đan Mạch, Đức,
Thụy Sỹ, Úc, Áo, Hoa Kỳ, Cộng Hòa Sec…Một số nƣớc nhiệt đới cũng đang ứng
dụng nhƣng chƣa nhiều nhƣ Thái Lan, Malaisia, Indonesia…(Brix, 2003; Cooper,
2003; Silva et al., 2003; Ojo and Mashauri, 1996; Laber et al., 1999; Polprasert,
1989; Knight et al., 1999; Haberl, 2003; Tanner, 1995).
Việt Nam đang chuẩn bị bƣớc vào hội nhập WTO, điều này đặt ra yêu cầu cho
các doanh nghiệp, các nhà sản xuất không chỉ quan tâm đến chất lƣợng sản phẩm


2

mà cịn chú trọng đến nhiều khía cạnh khác đặc biệt là vấn đề xử lý ô nhiễm môi
trƣờng do chính doanh nghiệp, cơ sở sản xuất gây ra. Tuy nhiên với nền kinh tế nhƣ
hiện nay thì việc ứng dụng các biện pháp kỹ thuật cao vào xử lý nƣớc thải vẫn cịn

là vấn đề rất khó thực hiện ở nƣớc ta. Mặt khác, nƣớc ta là nƣớc nhiệt đới với khí
hậu nóng ẩm rất thuận lợi cho sự phát triển của các loài thủy sinh thực vật, các lồi
vi sinh vật…Do đó việc ứng dụng các biện pháp sinh học hay dùng thủy sinh thực
vật để xử lý nƣớc thải là rất phù hợp và cần thiết.
Ở Việt Nam đã có một vài nghiên cứu dùng thuỷ sinh thực vật để xử lý nƣớc
thải nhƣ dùng Lục Bình, cỏ Vetiver, bèo Tai Tƣợng, bèo Cám, bèo Tai Chuột…
(Dƣơng Thúy Hoa, 2004; Nguyễn Tuấn Phong, 2004; Nguyễn Thị Xuân Trang,
2005 và Lƣơng Nhã Ca, 2005). Các loại thuỷ sinh thực vật này có vài ƣu điểm trong
vấn đề xử lý nƣớc thải nhƣ sinh khối tăng nhanh, hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong
nƣớc thải khá cao. Tuy nhiên chúng lại có một số hạn chế nhƣ khi tăng truởng cực
đại sẽ gây tái ô nhiễm thứ cấp (Lục Bình), dễ bị sâu bệnh tấn cơng (bèo Tai Tƣợng),
hoặc hiệu quả xử lý thấp (cỏ Vetiver, bèo Tai Chuột) và hầu hết cần phải đƣợc thu
hoạch thƣờng xuyên. Trong khi đó Sậy (Phragmites spp.) thuộc loại cỏ hoang dại
có sức sống mạnh, cấu tạo thân chứa nhiều silic và lá nhám nên có khả năng chống
chịu với sâu bệnh và có thể khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm trên. Mặt khác Sậy là
loài sinh trƣởng rộng khắp nƣớc ta cũng nhƣ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, dễ thích
ứng với sự thay đổi của mơi trƣờng, có thể sinh trƣởng và phát triển tốt ở những nơi
môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm hoặc tù đọng. Tuy nhiên những nghiên cứu về khả
năng xử lý nƣớc thải của Sậy ở nƣớc ta vẫn còn rất hạn chế. Từ các cơ sở trên cho
thấy Sậy có thể là lồi thuỷ sinh thực vật có nhiều triển vọng và ƣu điểm hơn so với
các loài khác trong việc xử lý nƣớc thải…Do đó, việc tiến hành đề tài “Hiệu quả
xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng Sậy” là hết sức cần thiết, nhằm mục đích nghiên
cứu khả năng của Sậy trong việc xử lý nƣớc thải chăn nuôi ô nhiễm hữu cơ và giàu
dinh dƣỡng.


3

CHƢƠNG 1
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 VAI TRÒ CỦA NƢỚC TRONG
ĐỜI SỐNG CON NGƢỜI
Nƣớc là nhu cầu lớn và thƣờng xuyên của con ngƣời, động vật, thực
vật…Nƣớc giữ vai trò trao đổi chất và giữ cân bằng sinh lý cho cơ thể. Nếu thiếu
nƣớc, sự sống sẽ chấm dứt. Nhu cầu nƣớc cho hoạt động sống của tế bào, mô bào,
cơ thể, nhu cầu nƣớc cho sinh hoạt, cho sản xuất công nghiệp, nông nghiệp là rất
lớn và tăng rất nhanh theo sự phát triển của xã hội loài ngƣời. Trong cơng nghiệp,
nhiều ngun liệu có thể thay thế đƣợc cho nhau, riêng nƣớc chƣa có gì thay thế
đƣợc (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002).
Mặt khác, trên thế giới, nƣớc chiếm 70% diện tích, nhƣng trong đó nƣớc ngọt
chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ gần 2,7%. Trong gần 2,7% lƣợng nƣớc ngọt có trên trái đất thì
lƣợng nƣớc thực sự có thể sử dụng đƣợc cho những mục đích khác nhau của lồi
ngƣời chỉ chiếm khoảng 0,633%, cịn lại các nguồn nƣớc khác phải qua xử lý mới
sử dụng đƣợc (Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003).
Trong quá trình sử dụng nƣớc, con ngƣời đã can thiệp vào vịng tuần hồn của
nƣớc, tạo nên các vịng tuần hồn nhân tạo của nƣớc. Một số cộng đồng dân cƣ đã
rút nƣớc ngầm hoặc lấy nƣớc mặt để cấp nƣớc cho sinh hoạt. sau khi xử lý, nƣớc
đƣợc thu gom lại trong hệ thống cống và đƣợc chuyển đến nhà máy xử lý trƣớc khi
thải trở lại nguồn tiếp nhận nƣớc. Q trình pha lỗng và làm sạch trong tự nhiên ở
đây sẽ cải thiện thêm chất lƣợng nƣớc (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002).
Sự phát triển của nhân loại cũng nhƣ việc gia tăng dân số với tốc độ chóng
mặt đã làm tăng nhanh nhu cầu sử dụng nƣớc ngọt trên toàn cầu và hệ quả của nó là
lƣợng nƣớc thải ra sau khi sử dụng thƣờng không qua xử lý trở nên nhiễm bẩn và
đƣợc đƣa trở lại mơi trƣờng. Chính nguồn nƣớc nhiễm bẩn này là môi trƣờng trung
gian truyền các dịch bệnh và gây hại đến sức khỏe con ngƣời trên diện rộng. Có thể
nói, nhân loại đang đứng trƣớc ngƣỡng cửa của sự khủng hoảng nƣớc. Điều đó đặt
ra một nhu cầu thiết thực: việc phát triển cuộc sống lâu bền của nhân loại cần gắn
liền với bảo vệ tài nguyên nƣớc (Phan Thị Yến Nhi, 1998).

4

1.2 SỰ Ơ NHIỄM NƢỚC
1.2.1 Định nghĩa
Luật Bảo vệ mơi trƣờng của Việt Nam qui định ô nhiễm nƣớc là việc đƣa vào
các nguồn nƣớc các tác nhân lý, hóa, sinh học và nhiệt không đặc trƣng về thành
phần hoặc nồng độ đối với môi trƣờng ban đầu đến mức có khả năng gây ảnh hƣởng
xấu đến sự phát triển bình thƣờng của loại sinh vật nào đó hoặc thay đổi tính chất
trong lành của mơi trƣờng ban đầu (Lê Hồng Việt, 2000).
Tồn bộ nƣớc cấp cho sinh hoạt, nơng nghiệp và công nghiệp sau khi sử dụng
đều trở thành nƣớc thải và đã bị ô nhiễm ở các mức độ khác nhau (Lê Trình, 1997).
Tổ chức Y Tế Thế Giới định nghĩa sự ô nhiễm (hay sự nhiễm bẩn) là “việc
đƣa các chất thải hoặc năng lƣợng vào môi trƣờng đến mức có khả năng gây tác hại
đến sức khỏe con ngƣời, đến sự phát triển của sinh vật hoặc làm suy giảm chất
lƣợng môi trƣờng”. Theo định nghĩa này, các tác nhân gây ô nhiễm bao gồm các
chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nƣớc thải), rắn (chất thải rắn). Tuy nhiên, môi
trƣờng đƣợc gọi là ô nhiễm nếu trong đó, nồng độ, nồng độ hoặc cƣịng độ các tác
nhân trên đạt đến mức có khả năng gây tác động xấu đến con ngƣời, sinh vật, vật
liệu…
Để đảm bảo giữ gìn mơi trƣờng trong lành, một số tổ chức quốc tế và nhiều
quốc gia đã xây dựng các tiêu chuẩn chất lƣợng môi trƣờng. “Tiêu chuẩn chất lƣợng
môi trƣờng là giới hạn cho phép tối đa về liều lƣợng hoặc nồng độ của các tác nhân
gây ô nhiễm trong từng vùng cụ thể hoặc cho từng mục đích sử dụng cụ thể đối với
từng thành phần mơi trƣờng”. Khi nồng độ hoặc giới hạn của các tác nhân ơ nhiễm
vƣợt q tiêu chuẩn mơi trƣờng tại đó thì có thể xem là bị ơ nhiễm (Lê Trình,
1997).
Nhƣ vậy theo định nghĩa trên, ô nhiễm nguồn nƣớc là việc đƣa chất thải từ
nguồn thải vào môi trƣờng nƣớc mà trong đó nồng độ các chất gây ơ nhiễm vƣợt
quá giới hạn cho phép.
1.2.2 Các nguồn và tác nhân gây ơ nhiễm



Các nguồn gây ơ nhiễm

Có nhiều nguồn gây ô nhiễm nƣớc bề mặt và nƣớc ngầm. Hầu hết các nguồn
gây ô nhiễm là do hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, ngƣ nghiệp, giao
thông thuỷ, dịch vụ và sinh hoạt của con ngƣời tạo nên. Ô nhiễm do các yếu tố tự
nhiên (núi lửa, bão, lụt) có thể là nghiêm trọng nhƣng không thƣờng xuyên và


5

khơng phải là ngun nhân chính gây suy thối chất lƣợng nƣớc tồn cầu (Lê Trình,
1997). Đặc điểm các nguồn gây ơ nhiễm đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
a. Nƣớc thải từ khu dân cƣ: là nƣớc thải từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách
sạn, trƣờng học, cơ quan…cịn đƣợc gọi là nước thải sinh hoạt hay nước thải vệ
sinh. Đặc điểm cơ bản của loại nƣớc thải này là có nồng độ cao các chất hữu cơ
khơng bền vững, dễ bị phân hủy sinh học (carbohydrat, protein, lipid), chất dinh
dƣỡng (phospho, nitơ), chất rắn và vi trùng.
b. Nƣớc thải công nghiệp: là nƣớc thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp,
tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Nƣớc thải cơng nghiệp khơng có đặc điểm
chung mà phụ thuộc vào đặc điểm của từng ngành sản xuất. Nƣớc thải của xí nghiệp
chế biến thực phẩm (đƣờng, sữa, thịt, tôm, cá, nƣớc ngọt, bia…) chứa nhiều chất
hữu cơ với nồng độ cao; nƣớc thải của xí nghiệp thuộc da ngồi chất hữu cơ cịn có
kim loại nặng, sulfua; nƣớc thải của xí nghiệp ắc quy có nồng độ acid, chì cao; nƣớc
thải nhà máy bột giấy chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, màu, lignin,
phenol…với nồng độ lớn.
c. Nƣớc chảy tràn mặt đất: do nƣớc mƣa hay do thốt nƣớc từ đồng ruộng là
nguồn gây ơ nhiễm nƣớc sơng, hồ. Nƣớc rửa trơi qua đồng ruộng có thể cuốn theo
chất rắn (rác), hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Nƣớc rửa trơi qua khu dân cƣ,

đƣờng phố, cơ sở sản xuất cơng nghiệp có thể cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất,
vi trùng…
d. Nƣớc sơng bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên: nƣớc sơng bị nhiễm mặn ở
vùng ven biển có thể chuyển nƣớc mặn vào các vùng sâu trong nội địa. Nƣớc sơng,
kênh rạch bị nhiễm phèn có thể chuyển acid, sắt, nhôm…đến các vùng khác gây suy
giảm chất lƣợng nƣớc vùng bị tác động.


Các tác nhân gây ơ nhiễm

Theo Lê Trình (1997). Các tác nhân gây ô nhiễm đƣợc phân thành 10 nhóm cơ
bản:
Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy
Các chất hữu cơ bền vững
Các kim loại nặng
Các ion vơ cơ
Các khí hịa tan
Dầu mỡ
Các chất phóng xạ


6

Vi trùng
Các chất có mùi
Các chất rắn
1.2.3 Một số thơng số lý, hóa
để đánh giá chất lƣợng nƣớc
Để đánh giá chất lƣợng nƣớc, mức độ ô nhiễm của nguồn nƣớc, có thể dựa
vào một số thơng số cơ bản nhƣ thơng số lý, hóa và sinh học.

Thơng số vật lý: bao gồm màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, tổng chất rắn, độ đục, độ
trong, pH, EC…
Thơng số hóa học: phản ánh những đặc tính hóa hữu cơ và hóa vơ cơ của nƣớc
nhƣ: BOD, COD, DO, độ mặn, độ cứng, amonia, nitrit, nitrat, phosphat, các ion kim
loại…
Thông số sinh học: đƣợc biểu thị bằng loài và mật số các loài vi khuẩn gây
bệnh và các vi sinh vật có nguồn gốc từ phân ngƣời, phân súc vật và các chất hữu
cơ bị thối rữa nhƣ tổng vi khuẩn hiếu khí, tổng Coliform, E.coli…(Bộ Khoa Học
Công Nghệ Và Môi Trƣờng, 1995).
Những thông số quan trọng cần đƣợc xác định khi cần phải đánh giá hoặc so
sánh chất lƣợng nƣớc hay mức độ nƣớc bị ô nhiễm nhƣ sau:
1.2.3.1 Các thông số vật lý
a. Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng, nó quyết định lồi sinh vật nào tồn tại và phát
triển một cách ƣu thế trong hệ sinh thái nƣớc. Thí dụ nhƣ lồi tảo lục lam phát triển
mạnh khi nhiệt độ của nƣớc tới 320C.
b. Độ đục
Độ đục trong nƣớc là do các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc do
các động thực sống gây nên. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong
nƣớc, ảnh hƣởng đến quá trình quang hợp của hệ thủy sinh vật, gây mất thẩm mỹ
khi sử dụng nƣớc, ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm. Các vi khuẩn gây bệnh có
thể xâm nhập vào các hạt rắn, rất khó khử trùng và có thể trở thành vi khuẩn gây
bệnh trong nƣớc. Độ đục càng lớn có nghĩa là độ nhiễm bẩn của nƣớc càng cao
(Đặng Kim Chi, 1999).


7

c. Độ pH
Độ pH là một trong những chỉ tiêu cần kiểm tra đối với chất lƣợng nƣớc cấp

cũng nhƣ nƣớc thải. Giá trị pH cho phép quyết định xử lý nƣớc theo phƣơng pháp
thích hợp hoặc điều chỉnh lƣợng hóa chất trong q trình xử lý nƣớc nhƣ đơng tụ
hóa học, khử trùng hoặc trong xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học. Sự thay
đổi giá trị pH trong nƣớc có thể dẫn tới những thay đổi về thành phần các chất trong
nƣớc do q trình hồ tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đẩy hay ngăn chặn những phản
ứng hoá học, sinh học xảy ra trong nƣớc. Quá trình quang hợp của thực vật thuỷ
sinh hấp thu CO2 làm tăng pH của nƣớc. Q trình hơ hấp thuỷ sinh, q trình phân
huỷ các hợp chất hữu cơ phóng thích CO2 làm giảm pH.
Ảnh hƣởng chính của pH là sự ion hoá dƣới sự thay đổi pH. Các phần tử
không liên kết sẽ trở nên độc hơn do chúng dễ xâm nhập vào mô, tế bào hơn, một số
chất sinh học thay đổi theo pH, một số không thay đổi. Thí dụ nhƣ độc tính chất diệt
cỏ Dinitrophenol giảm 5 lần khi pH tăng từ 6,9 – 8; ngƣợc lại độc tính của 2-4
Dichlorophenol giảm, khi pH tăng, điều nầy đƣợc giải thích là khi pH tăng sẽ làm
giảm dạng khơng liên kết, (thí dụ nhƣ đối với amonia ít hoặc không độc trong khi
dạng tự do NH3 khá độc. Đối với kim loại thì ngƣợc lại, dạng ion dạng liên kết có
tính độc cao hơn). Cũng có một số độc chất sinh học khơng thay đổi đặc tính theo
pH nhƣ phenol, chất hoạt động bề mặt Alkyl benzenesulfonate (ABS) (Đặng Kim
Chi, 1999).
Đối với vi sinh vật mỗi loài có giá trị pH tối thích khác nhau, phần lớn vi
khuẩn có khả năng thích nghi ở pH từ 5 đến 9, nấm thì ƣa mơi trƣờng axit từ 3 đến
5, tảo lam có pH tối thích lớn hơn 7. Sự thay đổi pH trong nƣớc thải thƣờng do
chính các vi sinh vật gây ra (Nguyễn Văn Tuyên, 2000).
d. Độ dẫn điện EC
Độ dẫn điện của nƣớc phản ánh mức độ hiện diện của các ion hòa tan trong
nƣớc. Nồng độ ion càng cao thì độ dẫn điện EC càng cao (Lê Trình, 1997). Hay EC
là thƣớc đo gần đúng các chất vô cơ trong nƣớc. Các ion này thƣờng là muối của
kim loại nhƣ NaCl, KCl, SO42-, NO3-, PO43-…Tác động ơ nhiễm của nƣớc có EC
cao thƣờng liên quan đến tính độc hại của các ion tan trong nƣớc.
1.2.3.2 Các thơng số hóa học
a. Oxy hịa tan (DO)

Nồng độ oxy hoà tan trong nƣớc (mg/l) là lƣợng oxy từ khơng khí có thể hồ
tan vào trong nƣớc thơng qua tiếp xúc bề mặt của nƣớc và khơng khí phụ thuộc vào
nhiệt độ, áp suất và độ mặn của nƣớc. Ngồi ra cịn có một lƣợng oxy bổ sung vào


8

trong nƣớc do quá trình quang hợp của thực vật sống dƣới nƣớc chủ yếu là tảo
(Đặng Kim Chi, 1999).
Oxy hồ tan trong nƣớc sẽ tham gia vào q trình trao đổi chất, duy trì năng
lƣợng cho quá trình phát triển, sinh sản, tái sản xuất cho các vi sinh vật sống dƣới
nƣớc. Nồng độ oxy hoà tan trong nƣớc giúp ta xác định chất lƣợng nƣớc.
Khi DO thấp có nghĩa là nƣớc có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxy hóa tăng nên
tiêu thụ nhiều oxy trong nƣớc. Khi DO cao chứng tỏ nƣớc có nhiều rong tảo tham
gia q trình quang hợp giải phóng oxy. Nƣớc sạch nồng độ bảo hoà của nồng độ
oxy hoà tan là 14,6 mg/l ở 200C và áp suất 1 atm. Ở lớp mặt DO phụ thuộc sự trao
đổi của nƣớc với không khí, lớp dƣới DO phụ thuộc vào khả năng tiêu thụ oxy của
vi sinh vật và sự xáo trộn giữa các lớp nƣớc.
Mùa thu, mùa đông DO cao hơn mùa xuân, mùa hè (do nhiệt độ cao, nồng độ
muối tăng, q trình hơ hấp tăng làm DO giảm). Nói chung, DO trong nƣớc giảm
theo chiều sâu. Nếu nƣớc bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ có khả năng oxy hố bằng
sinh học thì nồng độ DO giảm do bị các vi khuẩn tiêu thụ để hoạt động. Khi lƣợng
oxy trong nƣớc dƣới 2 mg/L, các vi khuẩn sẽ lấy oxy của các hợp chất chứa oxy để
oxy hoá:
SO42-

H2 S

S, nƣớc trở nên yếm khí.

Trong nƣớc oxy tham gia chủ yếu các q trình sau đây:


Oxy hố các hợp chất hữu cơ bởi các vi sinh vật

(CH2O) +


VSV

CO2 + H2O

Oxy hoá các hợp chất Nitơ bởi các vi sinh vật

NH4+ +


O2
2O2

VSV

H+ + NO3- + H2O

Oxy hoá các chất hoá học

4Fe+ +

O2 + 10H2O

4Fe(OH)3

2SO32-

+

2SO42-

O2

+

8H+

Nồng độ oxy hoà tan giảm sẽ làm tăng độc tính của độc chất trong mơi trƣờng
nƣớc. Nếu độc tính của một số chất phụ thuộc pH nó sẽ tăng khi DO giảm, nhƣ độc
tính của amonium sẽ tăng 1,9 lần đối với loài cá hồi bảy màu khi DO giảm từ 80%
xuống 30% của mức bão hoà. Chỉ số DO rất quan trọng để duy trì điều kiện hiếu
khí (Lê Huy Bá và ctv, 2000).