Vấn đề nguồn lực lao động và giải quyết việc làm cho người lao động ở việt nam

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C GIA H À N Ộ I
T R Ư Ờ N G ĐẠI HỌC K H O A HỌC T ự NH IÊN
---------

T Ê N ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỬU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU N, p
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY THựC VẬT
MÃ SÓ: QT-09-68

Chủ trì đề tài: PGS. TS. Trần Thị Hồng
Tham gia thực hiện:
Bùi P hưong Thảo

sv.

HÀ N Ộ I -2 0 1 0


BAO CAO TOM TAT
T ên đề tài:

Nghiên cứu xử lv nước thải RÍàu N. p bằng phương pháp thuỷ thực vật
M ã số: Q T -09-68
C h ủ trì đ ề tài:

PGS. TS. Trân Thị H ông

C ác cán bộ th am gia:
- Bùi P h ư ơ n g T hao - Sinh viên K 50 M ôi trư ờ ng
M ụ c tiêu và nội d u n g nghiên cứu:

* Mục tiêu:
C h ọ n đư ợ c loại thực vật có khá n ăng x ừ lý N và p cao có thề ứng dụng cho
x ử lý các loại nư ớ c thai giàu N. p.
* Nội d u n g n g h iê n c ứ u :
- T ô n g q u a n tài liệu về nước thải giàu N. P; các p h ư ơ n g pháp x ử lý N. p .......
- N g h iê n cứu. lựa c họn cây thích hợp cho x ử lý m ôi trư ờ n g nước giàu N .p
- T h ừ n g h iệ m x ử lý nước giàu N .p
C ác kết q u ả đ ạ t đư ọc:
- T hự c hiện đầy du các m ục tiêu đã đề ra.
- Đ ã k hảo sát quá trình x ứ lý am oni. ph ô tp h o b ằ n g chuối hoa. khoai nước,
bèo tây, bèo cái. bèo tấm. K et quà cho thấy, cả n ă m loại thuỷ thực vật đều có kha
n ăng hấp thu am oni. p h ô tp h o từ môi trư ờ ng nước, trong đó bèo tấm có kha năng xử
lý N. p cao nhất.
- S ừ d ụ n e hệ lọc cát - trồ n c cây tạo điều kiện cho vi sinh vật thích họp phát
triền. Ket quá kháo sát quá trình x ừ lý a m oni b ằng hệ lọc cát - trô n e cây đơ n cho
thấy, hiệu suất x ử lý am oni cua hệ lọc cát - chuối hoa và hệ lọc cát - khoai nước có
tăng lên n h ư n g n ư ớ c đâu ra c h ư a đạt tiêu c huân thai. K ct qua khao sát quá trình xử
lý am oni b à n g hệ lọc cát - trồ n g cây nôi tiếp cho thây, kha n ă n e x ư lý amoni.
p hôtpho đư ợ c tăn g c ư ờ n g m ạn h ơ các bê lọc tiếp theo và nư ớ c đâu ra luôn đạt tiêu
chuân thải.
- 01 bài báo gưi đ ăng trên Tạp chí p hân tích H ố. I.ý và Sinh học.
- Đ ào tạo 01 C ư nhân
Đ Ơ N VỊ Q U Ả N LÝ

V

PGS. TS. Trần Thị H ồ n g
TR Ư Ờ NG ĐẠI IIỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

SƯMMARY
1. Title:
R e se a rc h w aste vvater rich in N, p m ethod aquatic vegetation
Code: Q T -09-68
2. R e sp o n sib le :

Assoc. Prof. Dr. Tran Thi H o n g

3. M e m b e r :

Bui P huon g Thao

4. R e se a r ch O b je c tiv e and C on tents
R e s e a r c h O bjective:
Selection o f a q u a plants having high ability o f tre a tm e n t o f N, p. w hich are
suitable for N -, P -rich w a stew a te r treatment.
R ese a r ch C on ten ts:
- Revievv o f literature on N-, P-rich \vastewater. m ethods o f N. p treatm cnt
etc.
- Study, select suitable aquaplants for N-, P-rich w a s te w a te r treatment.
- A tte m p t a tre a tm e n t o f N-. P-rich w astew ater.
5. R e s u lts
- C a rrie d out outlined plan.
- A m o n i and p tre a tm e n t process using lo w ia ce a e , c o lo c a sia esculenta, vvater
hvacinth. pistia stratistes and d u c k w e e d has been studied. O u r studv show ed that
all five a q u a p la n ts have ability o f absorbing am oni and p from \vater. A m o n g
th em duckxveeđ is the plant w ith highest N. p abso rb in g ability.
- T h e use o f sand-plants íĩlter system s creates iầvorable conditions for
suitable m ic ro o rg a n is m s to develop. Study o f a m oni treatm ent process using

sa n d -sin g le plant íìlter system show ed that am oni treatm ent efficiency o f sandlcnviaceae a n d s a n d -coỉocasict escu ỉenta filter system s increases but output \vater
does not meet the w astew ater Standard. Investigation o f amoni treatment process
u sin g san d - p lan ts-in -se rie s filter system s h o w e d that am oni and p treatm ent
e fficien cy stro n g ly increases in subsequent reservoirs and output w ater alvvays

meets the w astew ater Standard.
- Anarticle w a s a c cepted on Journal o f A nalytical S ciences
- T raining: 01 B a c h e lo r


MỤC LỤC
M Ở Đ Ầ U .........................................................................................................................

...

CH ƯƠ NG 1 TỊNG Q U A N ......................................................................................

...

1
ỏ

1.1 Sơ lược về tình hình ơ nhiễm nước thái ở nước t a .................................

... 3

1.2 Ô nhiễm do nước thải sinh h o ạ t ..................................................................

...4

1.3 C ác ph ư ơ n g p h á p xử lv amoni và p h ô t p h a t ............................................

..6

1.4 X ử lý đồng thịi amoni và phơt p h a t .......................................................... 11
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ử u ................................................ 17
2.1 Đối tượ ng nghiên c ứ u ..................................................................................... 17
2.2 P h ư ơ n g p h á p nghiên c ứ u .............................................................................. 17
2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng nước.............................................

17

2.4 Nghiên cứu chọn lọc SO’ bộ loại thực vật có khả năng hấp thu

tốt

amoni, phơtph at.................................................................................................................... 18
2.5 Thí nghiệm vói các thực vật lựa c h ọ n ......................................................

18

C H Ư Ơ N G 3: K É T QUẢ VÀ T H Ả O L U Ậ N ........................................................ 21
3.1 Nghiên cứu chọn lọc SO' bộ loại thực vật có khả năng hấp thu tốt
amoni, p h ơ tp h o .....................................................................................................................

21

3.2 Đặc trưng nưóc thải lựa chọn làm đối tượng nghicn c ứ u ................... 26
3.3 Đánli giá ngưỡng chịu đựng amoni của các loại thuỷ thực vật.......... 27
3.4 Đánh giá ngưỡng chịu đựng phôtpho của các loại thuỷ thực

v ậ t .. 36

3.5 Đánh giá khá năng tạo sinh khối của ba loại bèo.............................

.44

3.6 Hệ lọc cát - trồng cây đ o n ............................................................................ 45
3.7 H ệ lọc cát - trồng cây nối t i c p ..................................................................... 48
K É T L U Ậ N .................................................................................................................... 52
T À I L IỆ U T H A M K H Ả O ......................................................................................... 53
PH Ụ L Ụ C ........................................................................................................................ 55


MỎ ĐẢƯ
N ư ớ c là yếu tố quyết định sự sống. B ảy m ươ i đến tám m ươi phần trăm
khôi lượng đ ộ n e thực vật và ca con ngườ i là nước. C ũ n g n hư đối với sự sống,
nước giữ vai trò q uan trọng bậc nhất trong sản xuất [5].
T h ế nhưng, trong quá trình hoạt động sinh hoạt và san xuất cua con người,
nước thải n gày c à n e nhiều và ô nhiễm trầm trọng. N ư ớ c thái là nước sau quá
trình sử dụ n g trong các hoạt động cùa con người, có thành phần bị biến đôi. chứa
các chất ô nhiễm [9].
N ư ớ c thai giàu N . p rất phonu phú nh ư nước thài sinh hoạt, nước thải từ
các ngà n h c ông nghiệp, nước thải từ nông nghiệp, chăn nuôi và ca nước rác. Tuy
nhiên, với m ồi n g u ồ n thải thì hàm lượng C O D . N. p là khác nhau và đặc trưng
cho loại nước thải của ngà n h đó.
N ư ớ c thải chứ a nhiều nitơ và phốtpho sẽ gây ra hiện tượ ng phú dưõmg
(khi nước có h à m lư ợ ng nitơ lớn hơn 30 - 60 mg/1, p h ố tp h o lớn hơn 4 - 8 mg/1).
Phú d ư ờ n g là sự gia tăng lượ ng nitơ và ph ố tp h o trong n g u ồ n nước ơ các thuỷ
vực, gây ra sự bù n u phát các thực vật bậc thấp (tảo. r o n g , . . .). Vì vậy. tuv các hợp

chất nitơ và ph ố tp h o là hết sức cẩn thiết cho sự sinh trư ờ ng của các sinh vật thuý
sinh, n hư ng khi h à m lượ ng các chất này vượt quá tiêu c h u â n cho phép thì nó lại
gây ơ nh iễm cho n g u ồ n nước. Q uá trình qua n g h ọp và hô hấp cua các thực vật
gây ra sự dao đ ộ n g lớn lượng ôxi hoà tan và p H trong nước. K êt quả là tạo ra

những biến đổi lớn trong hệ sinh thái thuỷ sinh, giảm đa dạng các sinh vật sốna
trong nước đặc biệt là cá, nước có m àu đen. m ùi khai . th ơ i....D o đó. việc xư lý
nitơ, ph ố tp h o trong nước thai là công việc hết sức cần thiết [3].
C ho đến nay, m ộ t số kv thuật x ử lý nước thài e iàu N. p dã được rmhiôn
cứu và áp d ụ n g tại V iệt N a m . X ư lý am oni theo các p h ư ơ n g pháp: sục khí. clo
hố tại đ iểm dột biến, p h ư ơ n g pháp vi sinh, trao đôi ion. X ư lý phổtpho theo các
p h ư ơ n g p h á p kết tua. p h ư ơ n g p háp vi sinh, p h ư ơ n g p háp trao đôi ion và hấp thụ
vào thực vật. M ột vài p h ư ơ n g ph áp đã được ú n g d ụ n e tro n ? thực tê, tuy nhiên
không phai tất cả các cô n e n e h ệ x ử lý am oni và p h ô tp h o trên đêu có thê áp d ụ n s
vào thực tế, đặc biệt đối với các nguồn nước đ ồ n s thời bị nhiễm ca am oni và
p hốtpho thì n h ũ n g khó k hăn nêu trên càng lớn hơn vì phai áp dụ n g các công nghệ
riêng lé trontĩ m ộ t tô h ọp hệ thống đê xử lý.
Với m o n g m u ố n ph á t triển m ột loại hình c ơng nghệ x ư lý đồng thời ca hai
họp chất trên, p h ư ơ n g thức vận hành đơn gian, de áp dụ n g và có giá thành thâp.


p h ư ơ n g p háp hấp thụ b à n g thuý thực vật. đặc biệt p h ư ơ n g p háp tô họp giữa lọckêt hợp với cây trồ n g thích hợp được nghiên cún.
H o n nữa, nitơ. p hốtpho trong nước thai nên được quan tâm nh ư một
nguôn dinh d ư ỡ n g h ơ n là chất ô nhiễm cần được loaị bị. X u hướ ng cơng niihệ
hiện nay đối với x ử lý nước thái, n hư quá trình loại bo N. p b ằng bùn hoạt tính là
quá đất ở các nước đ a n g phát triển. M ột trong n h ữ n g giai pháp có thê lựa chọn
cho n hữ ng nước đ ang phát triển là tận dụng hệ tự nhiên đê x ư lý nước thái do chi
phí k h ô n g quá cao và phần lớn các nước đó có khí hậu ấm áp thích họp cho các
quá trình tự nhiên. X ử lý nước thải nên được chuyên h ư ớ n g sang sư dụng lại một
cách hiệu q u ả các chất dinh dưỡng.

H ệ th ố n g thuỷ thực vật nồi có thể là c ông nghệ hấp dẫn cho m ục đích
phục hồi và sử dụ n g lại chất dinh dưỡng. Sư dụng thuý thực vật đê XU' lý nước
thải có m ột số n h ữ n g ưu điểm:
- T hự c vật tăng trư ở ng nhanh nên hấp thụ các chất dinh dư ỡ ng nhanh.
- Là p h ư ơ n g pháp xử lý do n giàn, giá thành xư lý thấp
- Có tính sinh thái, có thề loại bo được các m ầm gây bệnh. Sinh khôi thuỷ
thực vật sau x ứ lý có thể tận dụng cho chăn ni, san xuất protêin, khí mêtan.
làm p h â n bón [4.15, 17].
Với m ục đích chọn dư ợc lo ại thực vật có kha năng xir lý N và p cao có thê
ứng dựng cho x ử lý cá c lo ạ i nước thai giàu N, p đ ỏ n g thời có kha năng tận dụng
dư ợc sinh khối thực vật cho mục đích khác. Đ ê tài này tậ p trung đánh giá:
1. N ồn g độ N, p chịu đự ng được cua các loại thuv thực vật.
2. K h á năng hâp thu N, p và

kha năng tạo sinh khơi cua m ột sơ loại

tìm ỷ thực vật sau khi đ ã lựa chọn.
3. K h a n ăn g x ứ lý N, p cua hệ lọc cát - trỏn g cây đơn.
4. K ha năng xứ lý N, p cua hệ lọc cát - trôn g cây nôi tiêp.

0


Chương 1 - TƠNG QUAN
1.1. Sơ lược về tình hình ô nhiễm nuóc thải ỏ nuóc ta
N ư ớ c thải là nước cấp sau khi đã sư dụng bị nhiễm bân từ sinh hoạt, các
hoạt độ n g dịnh vụ, sản xuất công nghiệp, n ô n e nghiệp được thai ra khoi khu vực
đang sử dụ n g về m ộ t n e u ô n tiêp nhận n h ư ao. hô. sông. b iê n ....T ro n g khi di
chuyên, m ột lượng nước thải nhất định sẽ thâm vào đât, vào nước ngầm cũng
đem theo chất gây ô nhiễm cho nguồn nước n gầm vốn đư ợ c coi là k h ô n g ô nhiễm

[5].
0 n hiễm m ôi trư ờ n g nước là sự thay đôi thành phân và tính chất cua nước,
gây ánh h ư ở n g x ấ u tới hoạt độn g sống bình th ư ờ n e cua con người và sinh vật.
M ộ t trong n h ữ n g n g u y ê n nhân cơ bản của sự ô nhiễm nước là do con người gây
ra. N ư ớ c bị ô nhiễm do nguồn nước thải sinh hoạt hànu ngày hoặc do nước thải
bệnh viện, nước thái từ san xuất. N ước thải công nghiệp là n guồn ô nhiễm lớn
nhất đối với tài n g u y ê n nước. P h ầ n lớn sô nước thải này không được x ử lý và
cháy vào các sơng. M ồi năm có khoang 500 ty tấn nước thải vào khu vực thiên
nhiên và c ứ 10 năm thì lượng nước thai này lại tăng gấp đơi [12].
N g u ồ n nước bị ô nhiễm gây ra nhiều hậu qua n g h iêm trọng cho sự phát
triền xã hội và cho đời số n e con người. L ư ợng nước ít. chất lượng nước ngày
càng xấu đi k hiến cho vấn đề sản xuất lươnu thực bị tác độ n g lón. anh hương
nghiêm trọng tới sức khoẻ con người. Thật vậy, ớ các nước đ a n e phát triên có tới
60% số n e ư ờ i th iếu nư ớ c sạch và 80% bệnh tật liên q uan đến nguôn nước nhiễm
bẩn [7].
N h u cầu nước sạch đ ang là vấn đề bức thiết nhất cua các nước trên thế
giới hiện nay. B ất kỳ là nước c ô n s nghiệp hoá hay là các nước đ ang phát triên.
việc thiếu nước đ a n g trở thành m ột hiện tư ợ ng phô biến. Thế uiới đ a n a clứne
trước nguy c ơ thiếu nước trên phạm vi toàn câu.
So với các nước trên thế giới. Việt N a m thuộc n h ó m qc gia khá vê nước
với tơng trữ lượ ng nước trên

100

tì m /năm và hệ thơng, sơng ngịi khá p h o n s

phú. N h ư n g n gày nay với sự phát triển nhanh cua q trình cơng nghiệp hố. đơ
thị hố và sự gia tăng dân số. n eu ồ n tài nguyên nước đ a n c cạn kiệt dân và có
nh ũ n g biếu hiện suy thoái khá n e h iè m trọng. M ức độ ô nh iễm nước ơ m ột số khu
công nghiệp, k hu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung, làng nghề rât lớn đặc biệt

là ô nh iễm chất hữ u c ơ và vi sinh vật. ơ H à Nội. thành phơ Hơ Chí M inh và các
thành phố lớn và v ừ a khác, nư ớ c thai cua các khu cônti n g hiệp c ùng nước thai
-)


sinh hoạt trực tiếp đô ra nguồn tiếp nhận là các sông. hồ. kênh, m ư ơ n g đi qua các
khu dân c ư và khu san xuất. N ư ớ c thải từ phần lớn các b ệnh viện và cơ sơ y tế
cũng được góp c h u n g vào hệ th ống nước thài c ô n e cộng. Độ ô nhiễm cùa các
nguôn tiếp n hận đều vượ t quá tiêu chuấn cho phép [13].
H iện nay tổ n e nước thải sinh hoạt của H à N ội xấp xi 500.000 m /n s à y
đèm . ngoài ra nước thai sán xuất c ô n e nghiệp và dịch vụ kh o ả n g 250.000300.000 nrVngày đêm. L ư ợ n g nước thài được xù' lý đạt tiêu chuẩn chi chiếm hơn
5% tông lượ ng nước thải cua thành phố.
Tại thành p hố H ồ Chí M inh, lượng nước thải k h ô n g được x ử lý khoáng
600.000 m /ngày đ ê m và các kênh rạch cua thành phố chính là n g u ồ n tiếp nhận
lượng nước thái này. N goài ra. nước thải sinh hoạt cua n e ư ờ i dân cũng đóng góp
m ột p hẩn đ á n g kê trong tôno, lượng nước thai đô thị. T heo th ống kê. nước thai
sinh hoạt th ư ờ n g ch iế m 8 0 % -9 0 % nước thài đô thị. N g u ồ n nước thai này chưa
được x ử lý hoặc chỉ được x ử lý sơ bộ bàng bể tự hoại cua tìm g eia dinh nên
không đạt tiêu c h u â n thải vào n guồn nước mặt. H ệ th ố n a thốt nước cùa các đơ
thị Việt N a m là hệ th ố n g chu n g cho ca nước mưa. nước thái c ông nghiệp và nước
thải sinh hoạt [13].
N h ìn chu n g hệ thống xử lý nước thải cùa nước ta còn chưa được đâu tư
m ột cách đú n g m ức. thậm chí cịn đơ trực tiếp nước thải chưa xử lý vào môi
trường, gâv ô nhiễm n g h iêm trọng nguồn nước.

1.2. Ô nhiễm do nước thái sinh hoạt
N ư ớ c thải sinh hoạt là nước đã được sử d ụ n e cho các mục đích ăn uone.
sinh hoạt, tam rửa. vệ sinh nhà c ứ a ....c u a các khu dân cư. cơrm trình cơntỉ cộim.
cơ sò' dịch v ụ . . . . N h ư vậy. nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình
sinh hoạt của con ngườ i [6].

L ư u l ư ọ n s nước thái chu yếu phụ thuộc vào m ật độ dân cư. xấp xi lượng
nước tiêu thụ trên đâu người. Có thè xác định lư ợ n a nước thai sinh hoạt cua m ột
khu dàn c ư trên CO' sở nước câp. Tiêu chuân nước thai cua khu dân cư đô thị
thườ ng là từ 100 đến 250 l/(n g ư ờ i.n e à y đ ê m ) (đối với các nước dan lí phát triên)
và từ 150 đến 500 l/(nm rờ i.neàyd èm ) (đối với các nước phát triên).
Ờ nước ta hiện nay. tiêu chuân nước câp dao đ ộ n e từ 120 dên ISO
1/người. đối với khu vực nônu thôn, tiêu chuân câp nước sinh hoạt 50 đèn 100
l/( n e ư ờ i.n s à y đ ê m ). T ỏ n e lư ợ n e nước thải thành phô Hà Nội năm 2005 khoanu
550.000 m 3/ (n e ư ờ i.n e à y đ ê m ) [11].

4


N g o à i ra, lượng nước thai sinh hoạt cua k hu dân c ư còn phụ thuộc vào
điêu kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh
hoạt của người dân. C ò n lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sơ dịch vụ. cơng
trình c ơ ng c ộ n g p hụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia,
phục vụ trong đó.
Đặc điêm của nước thái sinh hoạt là có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ
phân h u ỷ (h idrocacbon. protein, chất béo), các chất vô cơ dinh dư ờ n g (nitơ.
phôtpho). c ùng với vi khuẩn (bao gồm cà vi sinh vật gây bệnh), trúng giun sán...
H à m lư ợ ng các chất gây ô n hiễm trong nước thai sinh hoạt phụ thuộc vào
điều kiện sống, chất lượng bữa ăn. lượng nước sư dụng, hệ thống tiếp nhận nước
thải cua từ n g vùng dân c ư [6 ].
T ro n g quá trình sinh hoạt, con người xa vào hệ th ố n g thoát nước một
lượng chất bân nhất định, phần lớn là các loại cặn. chất hữu cơ. chât dinh dưỡng.
Đặc trư ng cù a nước thải sinh hoạt là có hàm lượng hữu c ơ lớn (từ 55 đên 65%
tốna, lượng chất bẩn, chứ a nhiều vi sinh vật. trong dó có vi sinh vật gây bệnh.
Đ ồng thời trong nước thai sinh hoạt cịn có nhiều vi khn phân huỷ chất hữu cơ
cẩn thiết cho các q trình chuyển hố chất bân trong nước. T hành phần nước

thải sinh hoạt p h ụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điềm hệ thống thoát nước,
điều kiện trang thiết bị vệ s in h ....
Đ ộ ô n hiễm củ a các nguồn thai này khi thải trực tiếp vào cống rãnh có giá
trị đặc trư ng sau (báng

1 ):

5


B ảng 1 M ộ t sô thông số đặc trư ng của nước thải sinh hoạt [6 ]
STT

T h ô n g số

Đ ơ n vị

Giá trị

1

COD

m g /1

250 - 1000

N itơ h ữ u cơ

m g /1

10 - 35

2

m g /1

15 -50

3

A m o n i ( N H 4-N)

4

T ố n g nitơ

m g /1

25 - 85

5

T ô n e p hotpho

m g /1

4 - 15

6

Clorua (CT)

m g /1

15 - 175

7

K iêm

m g C a C 0 3/l

50 - 200

8

T ố n g coliíbrm

9

Pecal colitbrm

M PN/lOOm l
M PN/lOOm l

10"

đen

10°

104

đến

1() 7

1.3. Các phuong pháp xử lý amoni và phơtphat
1.3.1. Các phuong pháp xử lý amoni
C ó b ốn p h ư ơ n g p háp x ử lý am oni trong nước danu được ứng dụ n g hiện
nay là p h ư ơ n g p háp cơ học (p hư ơ ng pháp thổi khí), p h ư ơ n g pháp oxy hoá
(phươ n g pháp clo hoá tại điềm gẫy), p hư ơ ng pháp vi sinh và p h ư ơ n g pháp trao
đôi ion.

1.3.1.1. Phương pháp

C O ' học

N g u y ê n tắc của p h ư ơ n g pháp này là eiai hâp thụ am oni. T ronn mỏi trường
nước, am oni có thể tồn tại ớ d ạng trung hoà NI I 3 hoặc dạim ion N H 4+. Ti lệ
N H 3 / N H / trong nước p h ụ thuộc vào giá trị p l l cua nước. D iêm p K a của chú n g là
9,3 [ 8 ], tại p l l = 7 thì NI I4+ chiếm xấp xi 100% và tại pl I = 11 thì NI h chiếm xấp
xi 100%. N ư ớ c m ặt th ơ n g th ư ờ n g có pH = 5 - 9 nên d ạ n e tồn tại chu yếu là N I I / .
M ặt khác, ơ dạn g tồn tại N H 3 CĨ khả năng bốc hoi. Do đó. sục khí trong điều kiện
p ll cao từ 11-12 là m ộ t cách loại bỏ am oni ớ nồng độ cao. Trước tiên, phai tănu
pH của dunu dịch sau đó sục khí với lưu lượn ạ khí k h o a n a 3000 nrVnr' nước ơ

25°c [11.

6


1.3.1.2. Phương pháp oxy hoá
Clo và các h ọ p chất clo n h ư clo dioxit. N a O C l. Ca(OCl)?, các họp chất
cloam in đều có kha n ă n g ơxy hố am oni thành các san p h ẩ m nitrit. nitrat hoặc
N 2. T ro n g m ôi trư ờ n g nước, clo và các hợp chất clo trên đều tạo ra ion CIO". Clo
trong ion CIO" có số ơ x y hố +1. cịn được gọi là clo hoạt tính sẽ phán ứng với
am oni [3]. T uỳ thuộc vào tỷ lệ giữa clo và am oni m à tạo ra các sản p hẩm khác
nhau do phán ứ ng xảy ra theo từng bậc:
N I I / + HOC1 o N H 2C1 + H 20 + H +
N H 2 C1 + HOC1 co NHC1 2 + I [20
NHC1 2 + HOC1 o NC1 3 + H 20
N ế u C l/ N H 3 < 4 theo nồng độ khối lượng, sản phâm chu yếu là
m onocloam in. N ế u Cl/ N H 3 > 4 thì tạo ra các sản p h ẩ m là dicloam in và
tricloamin. Khi C l/ N H 3 đạt giá trị 7.6 thì N i được tạo thành:
2 N H 4+ + 3 H O C 1 o N 2 + 5 C 1 '+ 3 H 20
Khi tí lệ đó vượ t q 7.6 thì tồn bộ các dạng clo a m in đều bị chuvên hoá
hết. Clo nằm trong các hợp chất cloam in được gọi là clo liên kết. L ư ợ n g clo d ư sẽ
tồn tại ở d ạ n g tự do. Tại điếm gãy. điểm nằm giữa d ạng clo tự do và d ạng clo liên
kết. am o n i sẽ c h u y ề n hoá thành nitơ.
T heo p h ư ơ n g trình phan ứng, đê ôxi hoá 1 m ol am oni thành nitơ cần 1.5
moi HOC1. trong thực tế cần tói 2 moi có thế do q trình oxy hố tới sản phâm
cuối là N 0 3' của m ột phần NH.ị+:

N H / +4IIOC1 « . N 0 3" + 6 H ‘ + 4CT + H20
T ro n g thực tế đề ch u y ên hoá l u N ỉ I 4 thành khí N i phái cần tới 8-10íì clo.
Phan ứng clo h o á xay ra nhanh n hư ng do lượng clo sư dụ n u rât lớn nên nước sau
đó có mùi khó chịu và nêu trong nước có chât hữu c ơ thì sẽ xay ra các phản ứna
phụ hình th àn h hợp chất cơ-clo là chất có tiềm n ă n e cây u n g thư và là m ột trone

những chất khó XU' lý kê cá p h ư o n e pháp hấp phụ bàne than hoạt tính.
Vì vậy p h ư ơ n g pháp loại bo am oni qua phản ứnu clo hố tại diêm iiãv chi
có thề sử d ụ n g khi nước cần x ứ lý chứa ít hữu cơ và hàm lượnu am oni thấp.

7


1.3.1.3. P h ư ơ n g p h á p vi sin h

Phương pháp vi sinh là phương pháp được sư dụne phô biến đẽ XU' lý
am oni trong nước thải.
Phươne pháp này gồm 2 giai đoạn: OXY hoá am oni thành nitrat và khư
nitrat thành khí nitơ.
Giai đ oạn oxy h o á a m oni thành nitrat trải qua hai giai đoạn n h ờ các chùng
vi sinh tự dưÕTLg sứ d ụ n g n g u ồ n c ácbon vô c ơ (bicarbonat). am oni, photphat đê
xây d ự n g tế bào. Đê có n ăng lượng duy trì hoạt động các loại vi sinh tự dưỡ ng
tiến hành oxi h o á am o n i thành nitrit (N itrosom onas) và oxi hoá nitrit thành nitrat
(N itrobacter) theo p han úng:

N H / + 1,5 0 2 -> N 0 2' + 2H+ + H20
NOt

+ 0.5 Ot —> N O 3

Đ ê oxi hoá lm o l NHị+ cần 2 mol 0-> và sinh ra 2m ol II nên ngoài nguồn
cacbon vô cơ. c h ú n g cần được cung cấp oxi và độ kiềm với mức 4.57 g 0 : và
7,14 g k iềm C a C 0 3/g N H 4+ được oxi hoá. K h ử nitrat thành khí N 2 được thực hiện
nhờ loại vi sinh vật dị dư ỡ n g sư dụng c a cbon h ữ u cơ trong điều kiện khơng có
m ặt oxi theo p h ả n úng:

N O 3 " + chất hữ u cơ
OH"

+ C02

—> N 2 + C 0 2 + H ịO

+ 01 I

-» H C O 3 '

Đẻ k h ử l g nitrat cần 2,2-10.2 g C O D và sinh ra 3.57 m u kiềm theo
m g C a C 0 3 /l.
P h ư ơ n s p h á p vi sinh là p h ư ơ n g pháp xử lý tiên tiến, có hiệu qua. đã được
tiêu c huẩn hoá đê x ử lý am oni trong nước thải.
1.3.1.4. P h ư ơ n g p h áp trao đôi ion
T rao đỏi ion là ph ư ơ n g pháp sư d ụ n e trực tiêp các chât trao đôi ion
đề tách ion N H | ’ ra khói m ơi trư ờng nước theo p han ứne:

R-Na + NH.ị+ c=> R-NH4 + Na*
G iố n g n h ư m ọi q trình trao đơi ion. am oniac chi có thê trao đơi khi tơn
tại

0'

d ạng N H / và tuân theo qui luật trao dôi ion. Khi chất trao đổi ion đã bão

hoà a m oni thì có thể sư dụ n g lại bàn 2 . cách tái sinh, tức là đưa nó về dạng ban
đầu b ằng cá ch cho tiếp lại với d u n g dịch N aC l. Chât trao đơi ion có độ chọn lọc

8


cao với am oni là zeolit, đặc biệt là clinoptilolit có du n g lượng trao đơi ion

1 . 0 - 2 .7

đl/kg, tư ơ ng ứ n g với 14 - 32 g N H 4 7 k g . Tuy vậy. dung lượng hoạt động cua nó
trong thực tiễn ít khi v ư ợ t quá 50% cua dung lượng tồng, th ư ờ ng là 1 - 7 g/kg do
khi gần bão hoà a m o n i lại bị chiết ra ngoài du n g dịch. K h ả năng sư dụ n g loại
zeolit này vẫn chư a thể áp dụng nhiều trong thực tiễn do chư a tìm được các
p hư ơ ng p h á p tái sinh thích hợp. Ờ nhiều quốc gia do có nhiều nguồn zeolit tự
nhiên, giá thành rẻ có thể sử dụng đê x ử lý am oni [ 1 0 ].
1.3.2. C ác p h ư ơ n g p h áp x ử lý phôtphat
H ợ p chất ph ô tp h o trong môi trư ờng nư ớ c thai tồn tại ơ các dạng: phôt pho
hữu cơ, phôtpho đơ n (H 2P O 4', H P 0 42'. P 0 43" ) tan trong nước, polyphơtphat hay
cịn gọi là ph ơ tp h at trùng ngưng, m uối phôtpho và p h ô tphat trong tế bào sinh
khối.
Các p h ư ơ n g p háp x ứ lý chu yếu hiện nay là: p h ư ơ n g pháp kết tua
phôtphat. p h ư ơ n g p háp vi sinh, phư ơ ng pháp trao đôi ion.
1.3.2.1. P h ư ơ n g pháp kết tủa phôtph at
C ùng với q u á trình kết tủa. quá trinh hấp phụ. keo tụ đồng thời xảy ra

trong hệ cũng có tác dụng tách phơtphat tan ra khói hệ. Ket tua phơtphat (đơn và
m ột phẩn loại trùng n gư ng) với các ion sắt, nhôm , canxi tạo ra các muối tương
ứng có độ tan th ấp và tách chú n g ra dưới dạng chất rắn.
Với ion sắt (II), (III) và nhôm khi tồn tại trong nước, chúng tham gia một
loạt các phản ứ n g n hư thuỷ phân, tạo phân tư lớn dim e. trime. po ly m e hoặc các
dạng hydroxit có hố trị khác nhau. Các hợp chất hydroxit. p o ly m e của sắt và
nhôm trong nước đ ó n g vai trị chất hấp phụ. chất keo tụ có kha năng hấp phụ

phơtphat tan hoặc keo tụ các h ọ p chât phôtphat k h ô n g tan cù n g lăng.
C à ba loại ion (C a

, A Ỷ \ Fe +) đều tạo ra h ọ p chất phơtphat có độ tan

thấp, đặc biệt là hy d ro x v la p a tit và apatit. Phản ứne. xáv ra ơ v ù n s p ỉ l cao nên
nhiều loại h ọp chất cua canxi với photphat có chửa th êm nh ó m

0 1 1.

H ydroxit sát, nh ơ m tan trơ lại vào nước dưới d ạ n e tcrrat hoặc alum inat
[(F e (O H ) 4\ A l( O H ) 4'] ơ vù n g pH cao ( trên 8.5). ờ vùng thấp h on chúng
tồn tại ờ d ạ n g kết tủa. keo tụ. c ù n e lắng với các h ọp chất photphat tạo thành.
Hiện tư ợ n g keo tụ. hấp phụ có vai trị quan trọrm hơ n tro nu hệ sư d ụ n e m uôi săt.
muối nhôm khi kết tua so với sử dụng vôi.

9


1.3.2.2. P h ư o n g p h á p t r a o đ ổ i ion
T rao đôi ion k h ô n e chi thu hôi được phơtphat m à cịn cho phép thu hồi các
thành phần có ích khác n h ư K +, N H / để tạo ra struvite M g N H 4 P 0 4 hay M g K P 0 4
dùng làm p hân nha chậm .
V à o n h ừ n a năm 70. sơ đồ c ô n e nghệ R E M N U T đã hình thành và dược
ứng dụng trong thực tế. S ơ đồ bao gồm hai cột trao đổi ion: cột clinoptilolit thu
hôi am oni. cột anionit thu hồi phôtphat. D u n g dịch sau tái sinh từ hai cột chứa
N H 4+. P 0 4 " được kết tùa dưới d ạ n e struvite.
Sứ d ụ n g anionit để thu hồi phơtphat sẽ gặp phai các khó khăn:
T ính c họn lọc cua phôtphat thấp so với các a nion khác như S 0 42'. H C O 3'.
c r vì trong điều kiện p H của mơi trư ờng dạng tồn tại chu yếu cua nó là H-.PO 4’.

HPO.ị2"
D ung lượ ng trao dôi ion và tốc độ trao đơi thấp.
A nionit là vật liệu có khả năng hấp thụ khá m ạnh các chất hữu c ơ dạnti
trung hoà, th àn h p hần rất sẵn trong nước thải nên dễ bị n hiễm bân dẫn đến mất
khá năng trao đổi.
N ư ớ c thai th ư ờ n g chứ a một lượng cặn không tan lớn cũn li giam hiệu qua
hoạt độ n g cua anionit.
1.3.2.3. P h ư ơ n g p h á p vi sin h
T ro n g nước thải, họ p chất phôtpho tồn tại dưới ba d ạ n s h ọp chất: phôtphat
đơn ( P O 4 ). p o ly p h o tp h a t (P 2O 4 ), và họp chất h ữ u cơ chứ a phơtphat. tronu dó.
p o lvphotphat và h ọ p chất hữu c ơ chứa phôtphat chiếm ti trọim lớn.
M ặt khác, trong quá trình xư lý vi sinh, chi có m ột " c o n dườ nu duv nhât"
làm cho lượ ng p h ô tp h o tro n e nước thái hao hụt. Đ ó là do vi sinh vật hâp thu đê
xây d ự n c tế hào. H àm lượ ne phôtpho tro n e tế bào vi sinh chiếm k h o á n a 2%
(1.5 - 2.5% ) khối lượ nu khô. T uy nhiên, tro n e điều kiện hiếu khí. m ột số loại vi
sinh vật có kha n ă n g hấp thu phôtphat cao hơn m ức bình th ư ờ n e. có thê từ

2

-

7% khối lư ợ ng khô. L ư ợ n e ph ô tp h o d ư này được vi sinh d ự trữ. Niiược lại. trong
diều kiện y ế m khí. và có m ặt chất hữu cơ. lượng ph ô tp h at du' này được thai ra
nRồi dưới d ạ n e p h ơ tp h at dơn.

10


C ác loại vi sinh vật tham gia vào quá trình hấp thu - tàng trữ - thai

phơtpho có rât n h iều nên được gọi chu n g là nhóm vi sinh bio - p. trong đó vi
sinh A c in e to b a c te r ch iế m số lượng nhiều nhất.
Á p dụ n g hiện tư ợ ng n ê u trên đề tách loại họ p chất p hôtpho ra khoi nước
thài băng cá ch tách vi sinh có hàm lượng ph ơ tp h o cao dướ i dạng b ùn thài (còn
gọi là p h ư ơ n g p háp tách trực tiếp) hoặc kết tua p h ô tphat tan sau khi xư lý yếm
khí [3].
1.4. X ử lý đ ồ n g th ò i am oni và phôt phat
M ột số n g u ồ n thải n h ư nước thài chế biến thuý san. nước thai giết mồ.
nước thải c h u ồ n g trại, nước từ các bề phốt. đặc biệt là nước chiết ra từ các đống u
vi sinh yếm khí hoặc hiếu khí chứa đồng thời am oni và ph ơ tp h o ờ hàm lượng khá
cao.
X ử lý hợp chât nitơ là sư dụng các biện p háp ph ân huy hợp chất đó. Song,
xu hư ớ n g hiện nay là thu hồi đồng thời cả thành phần nitơ. phôtpho để tái sư
dụng n h ư sử dụ n g làm phân bón cho nghành nơng nghiệp.
1.4.1. K et tủa đ ồ n g thòi am oni và phơtph at
Struvite là m ộ t d ạng phân bón tơng hợ p (N. P) nha chậm có chất lượ n 2 ,
cao. được tạo ra khi kết tủa đồ n g thời phôtpho và am oni. Struvite được tạo thành
từ các thành p hần sau:

Mg2+ + N H / +HPO 42- + OH + 5H20

<=> MgNH.ịP0 4 .6H:0

D o có độ tan thấp (tích số tan của Struvite là 10‘12'6) nên nó có tính năne
của m ột loại p h â n nha chậm . T ừ ph ư ơ n g trình trên cho thấy, đê tạo họp chất
Struvite cần phôtphat. am oni. m agie và môi trư ờ n e kiêm.
C ần bổ sung các th àn h p hần còn thiếu cho nước thái cần XU' lý đê tạo điều
kiện cho sự tạo th àn h Struvite. C ũ n g cần lưu ý. với m ục tiêu XU' lý amoni.
phôtpho, khi ưu tiên cho m ột đối tư ọ n ° nào đó cần sử d ụ n a d ư các hoá chất khác.
Phản ứng kết tua Struvite áp dụns, kỹ thuật theo m ẻ có thê thực hiện trona

thời gian 4 p h ú t ờ nhiệt độ thường, tại pH = 8.5. ti lệ moi M g/P = 1 thì hàm
lượng Struvite trong khối san phàm đạt 10 - 20% . Hiệu qua loại ho phôtpho la
92% với nồ n g độ d ư là 17 mg/1.


1.4.2. P h ư ơ n g p h á p t r a o đổi ion
T h u hồi am o n i và phôtph at ở dạng không biến đơi về bản chất hố học
được thực hiện b ằng p h ư ơ n c pháp trao đổi ion. Ư u điểm cua p h ư ơ n g pháp này là
tách loại am o n i và p h ô tphat m ột cách chọn lọc thu hồi lại từ dung dịch tái sinh,
tái sư dụng.
A p dụntĩ p h ư ơ n g p h á p này cũng cho phép tạo ra Struvite sau khi thu hồi
N H / . P 0 4?" từ hai cột clinoptilolit và anionit tươ ng ứng.
1.4.3. P h ư ơ n g p h á p s ử d ụ n g t h u ỷ t h ự c v ậ t
T huy thực vật đó n g vai trị quan trọng trong x ứ lý ơ nhiễm nước thải.
Trong hệ. có sự " c ộ n g tác ” giữa thuỷ thực vật và vi sinh vật. T rong đó. vi sinh
vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân huy chất hữu c ơ và tạo ra các chất vô cơ
(nitơ, ph ô tp h o và các chất kh o á n g k h á c ,...) cho thực vật sư dụng. N g ư ợ c lại. thuy
thực vật lại cu n g cấp ơxi cho vi sinh vật hiếu khí phân huy các chất hữu cơ. T huy
thực vật hấp thu và đ ồ n g hố các hợp chất vơ cơ d ạ n e N 0 3‘. N H .ị\ P O 4

Đày

chính là cơ chế làm sạch nước thài khi sư dụng tluiỴ thực vật.
H iện nay. thuv thực vật đang là đối tượ ng được q uan tâm đến trong xử lý
nước thải vì n h ữ n g ưu điêm cùa chúng:
'r

T ă n g trư ớ ng nhanh nên hấp thu m ạnh chât ô

nhiễm.

>

S ử d ụ n g thuý thực vật là p hư ơ ng pháp thân thiện với mơi trường.

r-

Chi phí x ử lý thấp

K

Sinh khối sau khi x ử lý có thê tận dụrm cho các mục đích khác như
c h ă n ni, làm phân bón. sàn xuất protêin. khí m êta n ,...
T heo Tripathi et al. (1991). việc sư dựng thực vật trong xư lý nước

thài sinh hoạt và n ư ớ c thai công nghiệp đã được đề xuất bời Boyđ (1968).
W o lv e rto n & M c D o n a ld (1979). Paverly (1983). O ron et al. (1986). Sutton
& O ro n es (1975). R e d d y (1983). Shukla & Tripathi (1989) [13].
T huy thực vật có thể dược sư dụ n g m ột cách hiệu qua trong việc aiam
thiểu m ức độ ô nhiễm nước và sinh khôi cua chúnti có thê được sư dụng đê san
xuất biogas. thức ăn eia súc. làm phân b ó n ....H iệ u qua xư lý của m ột số loài thuy
thực vật nổi đã dư ợ c kiểm ch ứ n g trong các thí nghiệm và cho thấy chủ n g có tiêm
năng trong x ử lý nước thai.


T heo n h ó m n a h iê n cứu trường đại học Federaỉ. tại bang Santa Catarina.
phía bắc Brazin. n ế u chi sử dụng các hệ ao hơ thì chi có thể loại bo các hợp chất
hữu cơ, m à k h ô n g loại bo dược N, p. M ột hệ thống sư dụ n g co vertical ( Tvpha
sp p ) gồm 4 lớp (1, 2, 3, 4) được x â y dự ng ở q uy m ô pilot đê x ư lý nước thai chăn
nuôi cúa m ột tra n e trại có 45.000 con lợn. H ệ thống hoạt đ ộ n g trong 280 ngày.

Các kết quả thí n ghiệm chi ra rằng hệ thống loại bo được 33% C O D . khoang
49% N. 4 5 % P 0 43" -P với tốc độ tải khoảng 1.36 g .m ‘2 .ngày ' 2 [16].
M ột nghiên c ứ u khác tại Z im b a b w e nhàm ước lượ ng khả năng x ử lý và sư
dụng lại nước thái cho các c ộng đồng, địa p h ư ơ n g nhò. N g h iê n cứu tập trung vào
kha năng loại bo N. p. sự hoạt động của hộ thống. H ệ thống được th ư n a h iệ m tại
2 vùng N e m a m v a và G utu-m upanda\vana. Các m ầu nước thai được lấy và phàn
tích hàng tháng từ 9/2 0 0 0 đến 8/2001 với các tlìơne số NO;", N H / . TK N . TP.
C O D và m ột số th ông số khác. K et quà là hệ thống ở N e m a m v a vẫn có hàm
lượng N, p cao vì k h ơ n g có d ò n g chày ra. Hệ th ố n g G u tu có nước thai đầu vào
3 8 .7 ± 2 3 .1

mg/1 TN . 7 .5 ± 2 .4 mg/1 TP vượt quá tiêu chuân tươ ng ứng ơ

Z im b a b w e (10 mg/1 TN . lmu/1 TP). Sau q trình thí nuhiệm . nước thai đạt tiêu
chuẩn th á i [ 2 1 ].
1.4.3.1. C o - c h ế x ử lý [15]
T h u ỷ thực vật có kha n ăng vận chun oxi từ k h ơ n e khí vào nước nhờ bộ
rễ, cho phép hình th àn h nh ó m sinh vật hiếu khí qua n h bộ rễ thực vật. Các vi sinh
vật hiếu khí thích h ọp cho việc phàn giái sinh học các hợ p chất hữu cơ phức tạp
thành các h ọp chất h ữ u cơ đơ n gian. Sán phàm cua các quá trình p hân siai này sẽ
được thực vật sư d ụ n e cho quá trình sinh trư ớ n e và phát triên. Kha n ănu loại bo
các chất ô nh iễm vô cơ và hữu cơ trong nước dã dưcrc ch ứ n g m inh là có sự cộng
sinh giữa thuỷ thực vật và các vi sinh vật số n e xunu qua n h rễ cua chúne. Thực
vật và các vi sinh vật có thê đạt hiệu quà được hiệu quà cao khi ch ú n g phôi hợp
với nhau tro nu m ột hệ sinh thái cân bằng. Ò xi chuyến từ phần thân và lá khi sinh
xuống bộ rỗ và giải p h ó n e ra vùim rễ. tạo diêu kiện thuận lợi cho q trình nitrat
và khử nitrat. B ói vậy th thực vật đóng vai trị chu u tro n a việc aiain n ồna
độ N I I t+. N O :'. N 0 3‘. P 0 4\ TSS. COD.
Các vi sinh vật phân h uy các chât hữu cơ thành các chât vỏ cơ (k h o án "
hoá) c ung cấp cho thực vật thuý sinh, trước hêt là tao. Tao và các thực vật thuv

sinh này lại cu n g cấp ơxi cho vi khn. Các lồi thực vật thuv sinh như bèo tây.
bào cái. khoai n ư ớ c ....c ó rề chùm . thân, tạo diêu kiện cho vi sinh vật bám v à o
mà k h ơ n g bị c h ìm x u ố n e đáy. Chúim c u n e càp ịxi cho vi khn hiêu khí. ntiồi

13


ra còn cu n g câ p cho vi sinh vật n hữ ng hoạt chất sinh học cần thiết. N e ư ợ c lại \ i
khuẩn cu n g cấp n gay tại chồ cho thực vật n h ữ n g sản p h ẩ m trao đồi chất cua
mình, đồ n g thời thực vật cũ n g che c hơ cho vi khu ẩ n khoi bị chết dưới ánh năng
mặt trời. T ảo là n g u ồ n thức ăn cho cá và các loài thuy san khác, khi chết sẽ là
chất dinh d ư ỡ n g cho vi sinh vật.
N h ư vậy. q trình làm sạch nước bị ơ n hiễm chất hữu cơ. N. p không chi
do tao hoặc các thuý thực vật nổi khác m à còn do vi khn tro ne nước. Tro ne dó
vai trị cùa tảo và các thuỷ thực vật là k hư nguồn am oni hoặc nitrat, phơtphat có
trong nước.
1.4.3.2. Vai trị chủ yếu của thuỷ thực vật nổif 13]
o

L à m g iá th ê ch o vi sin h vật sinh sơng:
Các vi sinh vật sống trên rề. cịn thân, lá có vai trị quan trọng trong q

trình xử lý.
o

Tạo đ iều kiện ch o q u á trìn h n itra t h oá và k h ử nitrat.
T ro n g nước thải, lượ ng oxi hoà tan là rất thấp hoặc đôi khi là banR k h ô n ” .

Do đó, nitơ tro n g nước thai chù yếu tồn tại ờ d ạng nitơ hữu cơ hoặc amoni. Sự
chuyển hoá từ N H / thành N O / k h ô n s thề xay ra trừ khi nước thai được sực khí.

khi đó vi khu â n hiếu khí sẽ thực hiện q trình chuvên hố này.
M ộ t lư ợ ng ơxi k h uếch tán từ rễ thực vật sẽ tạo ra m ột Ýne hiếu khí. tạo
điều kiện cho cho sự sinh trư ơ ng cua các vi sinh vật hiếu khí. vi sinh vật nitrat
hoá sẽ c h u y ể n hoá N H 3 thành N O 3 " . Ớ xa vùng rễ T V T S . vùng kị khí. một số
sinh vật k h ư nitrat sư d ụ n g N O 3 ’ như ngn ơxi cho q trình hơ hâp. nó sẽ
chuyển N O 3 " thành N->. C hất này sẽ chuyền từ trầm tích vào tro n a nước sau đó
vào k hơng khí.
o

C h u n h o á n ư ớ c và ch ã t ô Itltiêm
T hự c vật hấp thu các chất và ion gây ô nhiễm vào trone, CO' thẻ cua chúng.

T ro n e q trình XU' lý. các chất có tiềm n ă n c này ơ nhiềm qua các q trình trao
đơi. kết tua. bám dính, tích tụ. ơxi hố và sự biến đôi các ion sẽ ở trạng thái
không hoạt độim.
o

S ử d ụ n g (linh d ư ỡ n g

T h u y thực vật sư dụ nu nitơ. phôtpho \ à các n g u \ ’ên tô vi lượng khác. Mặt

khác, phần lớn các chất dinh dưõnu được hấp thu bơi thực \ ật sẽ quay trơ lại hệ

14


thông qua các p hần thân, lá, rễ bị chết. Do vậy, thu h o ạ c h thư ờ ng xuyên sinh
khối thực vật là hết sức quan trọ n e nhàm loại bo các chất dinh dưỡ ng ra khoi hệ.
o

N g u ồ n ch e sá n g

S ự có m ặt cùa thuỷ thực vật giúp điều hoà nhiệt độ cua nước và ngăn
chặn sự phát triên c ù a các nhóm tảo bàng cách n găn cản sự q u a n e họp cua
chúng. Q ua đó. hạn chế được sự dao động lớn cùa pl I và D O giữa ban ngày và
ban đêm.
Trên thực tế, ngư ờ i ta đã sử dụ n g thuỷ thực vật để x ứ lý nước thải tro ne
các kênh rạch có độ sâu từ 20 - 50cm hoặc trong các ao có độ sâu từ 50em - 2 m.
Để xác định loài thực vật cho x ử lý nước thai cần phái x e m xét đến đặc điềm
sinh trương, kha n ă n g chô n g chịu của thực vật. các nhân tố mõi trư ờ n g ...... Ngoài
ra. cũng cân xem xét đên đặc điểm nước thai, cơ chế loại bị chất ơ nhiễm , thiết
kế quy trình xứ lý, độ tin cậy cua quá trình.
B ên cạnh khả n ă n g làm sạch, hệ thống còn tạo ra hai san phâm “có giá
trị” .
o

N ư ớ c: sau XU' lý có thành phân ơn định và có thê tái sư dụng cho

các m ục đích tưới tiêu trong nông nghiệp.
o

T hự c vật:

■

San xuất các loại thực vật "có giá trị " (trane trí. sinh khơi....).

■

Sàn xuất thức ăn cho người và độ n u vật vì san phẩm ít liên

quan tới các chất độc hại n h ư kim loại nặne, hay bất kê chất gì có anh h ư ơ n a xấu
tới chuồi dinh dưỡng.
1.4.3.3. K hả n ă n g tăn g tr ư ỏ n g của thực vật 119. 20]
M ức độ tăn g trư ờ n g và phát triên cùa thực vật tro n e hệ th ố n a tro n ẹ quá
trình hoạt đ ộ n s là m ộ t chi số đánh giá kha năim hấp thụ chất dinh dưỡrm và hiệu
suất x ử lv cùa hệ thốne.
T ro n g điều kiện khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. hệ th ố n e x ư lý ôn định
nước thải b ằ n g thuý thực vật có thê hoạt động qua n h năm . Đê đánh giá hiệu suàt
làm sạch liên q u a n tới khá nănsi phát triển cua cây cần tiến hành bang thực
nuhiệm . tuy nhiên câ y phát triển tốt trong, hệ th ố n s có thê dược xem là có kha
năng làm sạch tốt.

Căn cứ vào đặc điểm khác nhau của các loài thực vật. việc SU' dụim lân
lượt các loài khác n hau đề tănu hiệu suất tồn diện sẽ rất có ích. N h ư vậy có thê

15


sử dụ n g m ộ t loài hoặc m ột chuỗi các loài khác nhau trong một hệ thống hoặc
giữa các m ù a trong năm .
1.4.4. C ơ c h ế x ử lý a m o n i v à p h ô t p h a t t r o n g hệ lọc c á t - t r ồ n g câ y [17]
C ơ chế tách loại am oni. phôtpho trong hệ lọc cát - trồng cây là các q
trình nitrat hố. k h ư nitrat và quá trình hấp thu am oni. phôtpho đề tông họp
thành sinh khối thực vật.
A m oni, p h ô tp h at là thành phần dinh d ư ỡ n e dược tất cả các loại thực vật
ưa thích hơ n các loại khác n hư nitrit. nitrat. Thự c vật hấp thu am oni. phôtpho đề
xây dự ng tê bào. vì vậy kha n ăng tách loại am oni. phôtphat trong nước phụ thuộc
vào hàm lượ ng nitơ. ph ô tp h o trong tế hào và tốc dộ tăng trư ớng sinh khối cua
thực vật.

T ro n g tần g lọc có chứ a cây trồng nưa nơi nưa chìm , thì phần chìm trong
nước (m ột p hân th ân cây và rỗ) đóno, vai trị chất m a n g cho vi sinh vật. vật liệu
lọc là cát là chất m a n g với diện tích khá cao. Bê lọc vì vậy có thê xem là một cột
lọc sinh học.
T ro n g cột lọc tồn tại đồn g thời nhiều chu n g loại vi sinh vật: hiếu khí. kỵ
khí. tuỳ nghi tuv thuộc vào điều kiện môi trư ờ n e phù h ọp với điều kiện tồn tại
của chúng.
Troníí q u á trình q u a n g hợp của thực vật. OXỴ từ khí quyên được vận
chuyển qua lá. thân, x u ố n g rễ đê cung cấp cho q trình hơ hấp cho tế bào ơ
vùng đó. P h ầ n o x y d ư thừa được thải ra môi trư ờ ng x u n g qua n h v ù n g rễ, tạo môi
trường x u n e q u a n h v ù n g rễ. tạo ra môi trư ờ ng hiếu khí và thiếu khí cục bộ thúc
đẩt sự hoạt đ ộ n g cua các loại vi sinh tưorm ứrm. Loại câ\' có thân xơp và bộ rễ
chùm phát triên đáp ứ n° tôt điêu kiện trên.
T ro n g vù n g hiếu khí cục bộ. vi sinh vật tự dưỡrm có diêu kiện phát triên
và hoạt động, oxy hoá am o n i thành nitrit và nitrat. Vi sinh vật dị dư ỡ n g ( loại
oxy hố chất h ữ u cơ) ít có điều kiện phát triển khi tm uỏn clìât hữu c ơ dễ sinh lniy
trong n e u ồ n nư ớ c thấp. T ro n g vùna, thiếu oxy cục bộ. các loại vi sinh vật tuỳ
nehi có điều kiện phát triền, c h ú n e tiến hành phan ím e k h ư nitrit và nitrat vê
dạng khí nitư. Trone, q trình k h ử nitrat ( denitritìcation ). vi sinh càn thèm chàt
hữu c ơ dễ sinh huy: nuuồn chất hữu cơ có thê có từ ngn nước hoặc từ q
trình phân luiv nội sinh cua thực vạt hoặc cua vi sinh vật.
K h ả n ă n e tách loại a m oni cua tầne lọc vì \ ậ\ phụ thuộc vào sự hoạt đ ộne
cùa các loại vi sinh vật trên.
16


Chương 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ử u
2.1. Đ ối t u o n g n g h iê n c ứ u
■

Đôi tư ợ n g n g h iên cứu là 5 loại cây khác nhau: cây khoai nước, cây chuối

hoa. bèo tây, bèo tấm. bèo cái.
■

T rên cơ sở kết quả thu được sẽ lựa chọn dược loại cây có khả năng hấp

thự am oni, ph o tp h at cao. V à tiếp tục nghiên cứu khả năng tạo sinh khối cua bèo
tây, bèo cái. bèo tấm và khá năng áp dụng cua chuối hoa. khoai nước trone hệ
lọc.
■N ư ớ c thải phục vụ nghiên cứu là nước thải sinh hoạt dược thu từ m ươn tỉ
Cống Vị, Đ ội Cấn, B a Đình. H à Nội.
2.2. PhuoT ig p h á p n g h ic n c ứ u
Đ ê x ử lý dô n g thời am oni. photpho bằng phươim pháp hấp thu vào thực
vật, các bước n g h iên cứu dược tiến hành bao cồm:
■

C ăn c ứ vào các tài liệu trong và neoài nước, căn c ử vào tình hình thực tế

dẻ lựa c họn các loại cây có kha năng tích luỳ am oni. p hotpho cao.
■

Đ ánh giá khả n ă n g hâp thu am oni. photpho cua các loại cây này đê chọn

được loại cây có kha n ăng xử lý am oni. photho cao. bao gồm:
■

K hảo sát n g ư ỡ n g n ồ n g độ am oni. photpho chịu đ ụ n g dược cua các loại

cây trên.

■

Đ ánh giá khả n ăng tạo sinh khôi của các cây.

■

X ây dựng hệ XU' lý tồ họp thực vật - lọc tại phịim thí nghiệm, đánh giá

hiệu quả x ư lý am oni. phôtpho cua hệ.
2.3. P h ư ơ n g p h áp đ án h giá chất lượn g n u ó c
Đê đ ánh uiá kha n ăng tích luỳ c ũng n h ư hiệu qua loại bo am oni, phơtpho
trong các thí n g h iệm , các th ô n s số pH. độ kiềm , am oni. phôtphat. nitrit. nitrat
được theo dõi. Các chi tiêu đó đirợc phân tích theo p h ư ơ n g p háp cua A P H A [14]
trong đó:
■

pH dư ợ c đo bằne, m áy đo pH M ettler ĩ o l c d o M P 220

■

K iềm tố n g đư ợ c xác định bằng phưưim pháp c huân độ với du n g

dịch IIC1

0.02 N. chất chì thị là m etyl da cam.

b (jC

'PuNG -t Á-M

nA
tH{J V»Ế^i

ị _____
0 7-L------/
9 a ẳ __________—


■

A m o n i được xác định b ằ n e phư ơ ng pháp so m à u với thuốc th ư Nessler.

■

Nitrit dược xác định bằng phư ơ ng pháp so m àu với thuốc th ư a -

naphthylam in.
■

Nitrat được xác định bằng phươntỉ pháp so m àu với thuốc thư salycilate.

■

P h ô tpho đư ợ c xác định bằng p h ư ơ n g pháp so m à u với thuốc thừ V anađat-

M olipđat
V iệc đo q u a n g được tiến hành trên m áy quang phổ cua hãng H A C H (Mỹ).
2.4. N gh icn cứu chọn lọc so bộ loại thực vật có khả n ă n g hấp thu tốt am oni,
phôtphat
D ự a trên n h ữ n g th ô n g tin từ tài liệu, thực vật lựa chọn đề nuhicn cứu được

định hư ớ ng theo n h ữ n g tiêu chí sau:
■

S ống được trong m ơi trư ịn g nước

■

De tìm kiếm được ở Việt N am

■

S ống và phát triên trong điều kiện khí hậu khác n hau O' Việt N am

■

D ễ kiêm soát về m ật độ cây trồng, và thu hoạch
D o m ục tiêu là x ứ lý đ ồ n g thời am oni. phôtphat và nghiên cứu thêm công

nghệ lọc qua lớp cây trồng. T ro n g hệ xảy ra đồng thời q trình oxy hố amoni
thành nitrit và nitrat c ũng nh ư qu á trình k hư nitrat thành nitơ. Diêu kiện đế cho
các quá trình trên xảy ra là trong tầng phải có đù oxy và ở n h ũ n g vị trí nhât định
trong tầng lọc khơn li có oxy và có chất hữu cơ dạng sinh huy.
L oại cây trồng đáp ứ n g điều kiện đè xư lý am oni. photpho được lựa chọn
theo các tiêu chí sau:
■

T ốc độ tăng trư ở ng sinh khối lớn.

■

T hân xốp. rễ c h ù m đê tăng c ư ờ ng quá trình vận ch u y ên oxy

từ lá. qua

thân, x u ố n g rễ và vào tàng lọc.
■

H à m lượ ng đ ạ m cao trong sinh khối.

2.5. T h í n g h i ệ m v ó i c á c t h ự c v ậ t lự a ch ọ n
C ác thí n g h iệ m đư ọ c bố trí trong các chậu, xơ có d u n s tích khác nhau với
khối lưcmg sinh khối T V T S khác nhau tuỳ từng thí nghiệm .

18


2.5.1. T h í n gh iệm đ á n h giá n g ư ỡ n g chịu đ ự n g a m on i, p h ôtph o của các loại
cầy
2.5.1.1. T h í n g h i ệ m đ ánh giá n g ư ở n g chịu đ ự n g a m on i của các loại cây
N ă m loại thuỷ thực vật: chuối hoa. khoai nước, bèo tây. bèo cái. bèo tấm
được lựa chọn đê đ á n h giá n gư ỡ n g chịu đự ng cùa amoni.
Đê đ ánh giá n g ư ỡ n g chịu đự ng amoni. tiến hành thí nghiệm với nước thải
có hàm lượng a m o n i khác nhau, trong khi cố định hàm lượ ng phôtphat bằng
5m g-P/l để k h ô n g gây ảnh hư ở n g tới quá trình khao sát.
N ư ớ c s ử d ụ n g c h o thí n g h iệ m là nư ớ c thai sinh ho ạ t được bô sung các
thành p h ầ n ( m u ố i N H ị C l và m uối K H 2P O 4 ) cho p hù hợ p với n ồ n e độ cần
kháo sát.
N ô n g độ N H ị ' được phân tích theo thời aian. Đê hồ trợ số liệu trên, hàm
lượng nitrat, nitrit cũ n g được xác định, thơng qua đó d ánh aiá thêm vai trị cua vi
sinh vật, loại có khả năng; oxy hố am oni thành nitrit ( N itrosom onas ) và OXỴ

hoá nitrit thành nitrat ( N itrobacter ). Dộ kiềm và p l l cua dung dịch được đánh
giá n hằm qu an sát điều kiện môi trườne, của câv trô n ” do q trình sinh hố cua
cây.

m ột lượng axit hữu CO' được tiết ra từ bộ phận rễ cây.
Thời gian tiến hành đối với cây chuối hoa là 52 ngà}', cây khoai nước

54

ngày, bèo tây 54 níiàv. bèo tấm 17 níiày. bèo cái 26 nuày.
2.5.1.2. Thí nghiệm đánh <ỊĨá ngưỡng chịu đựng phôtpho của các loại cây
N ă m loại thuỷ thực vật: chuối hoa. khoai nước, bèo tây. bèo cái. bèo tàm
được lựa c họn đè đ ánh a,iá ng ư ỡ n g chịu đự ng cua photpho.
Đổ đ á n h giá n g ư ỡ n g chịu đ ự n e phôtpho. tiến hành thí ìmhiệm \'ới nước
thải có h à m lượnu ph ô tp h o khác nhau, hàm lượng am oni được cô định ơ giá tri
nồng độ m à tại đó sinh khối cây đạt íiiá trị cao nhất trong thí nghiệm trên, rhời
2 Ĩan

tiến h ành đối với cây chuối hoa là 14 neày. cây khoai nước 14 ngày, bèo tày

14 gày. bèo tấm 14 ngà)', bèo cái 14 níiày.
N ước sư đụniĩ cho thí nehiệm là nước thai sinh hoạt dược bô s u n s các thành
phần ( m uối N H 4 CI và m uối KI I;PO|) cho phù họ p với nông dộ cân khảo sát.
N ồim độ P O 43’ được p hàn tích theo thời Liian. Các thịm: số p ll. dộ kiêm.
N H 4 +. N 0 2 \ N O 5 " c ũ n e được theo dõi.

19


2.5.2. T h í n g h iệ m đánh giá khá năng tạo sinh khối của m ột số loại cây

Ba loại th u ỷ thực vật: bèo tây, bèo cái. bèo tấm được lựa chọn đê đánh giá
khả năng tạo sinh khối. l ừ kết quả cua hai thí ng h iệm trên, tìm được nồng độ
N H 4+, P 0 43 tối ưu. tại đó sinh khối thuy thực vật phát triền nhất.
Đê đ ánh giá khả năn g tạo sinh khôi của các thuy thực vật. tiến hành thí
nghiệm các loại câ y trong du n g dịch thuỷ canh có hàm lượng N H / . P 0 43' tối ưu.
Khao sát sự phát triển sinh khối cua thuỷ thực vật theo thời gian.
P h â n tích các th ơ n g số pH. độ kiềm. N H 4 +. N 0 2 \ N 0 3\ PO t3\ Đ ồng thời,
đánh giá sự phát triển sinh khối thuỷ thực vật theo thời nian.
2.5.3. T h í ngh iệm đ án h giá khá n ă n g x ử lý a m on i, p h ôtp h o của hệ lọc cát t r ồ n g cây
2.5.3.1. T h í n g h iệ m v ó i hệ lọc d o n - t r ồ n g cây.
D ựa trên các thí nghiệm sơ bộ trong dung dịch, lựa chọn cây chuối hoa và
khoai nước để đánh giá khá năng x ử lý amoni, phôtpho trong hệ lọc cát - trồng cây.
Các thí n g h iệ m được tiến hành n hư sau: cho 51 nước thai có bỏ sung P 0 4 .
N H 4 + với các n ồ n g độ khác nhau vào thủng 45 1. có diện tích bề m ặt trung bình
0.0934 n r có trồng 2 5 0 g cây chuối hoa và khoai nước trên một lóp cát vànu có
độ dày 35cm . bên dưới lóp cát là lớp soi dày 5cm và dưới cìinu là ố ng thu nước.
Tải lượng cua hệ là 53.5 m /(m 2. ngày). N ư ớ c sau xư lý lấy ra ơ dáy th ù n s và
phân tích các chi tiêu pH . độ kiềm . N H 4 +. N 0 2 \ N O 3 ". P O | ’\
2.5.3.2. T h í n g h i ệ m vói h ệ lọc đ ư ợ c g h é p nối tiếp.
Thí n g h iệm đư ợ c bố trí nh ư sau: hệ được thiết kế

2,0111

3 bê kính ghép nơi

tiếp nhau, diện tích và khối lượng cây trồng (chuối hoa) trong từng bê là aiông
nhau (0.0676 m 2, 0.15 kg c â v /lb ể ) . N ư ớ c ra khỏi hô lọc thứ 1 là nước đầu vào
của bể th ứ 2. nước ra khói bể thứ 2 là đầu vào cua bê thứ 3. Cao độ cua ba bê
được bố trí để quá trình chay tự nhiên n h ờ vào áp lực thuy tĩnh. M ồi bê trong hệ
lọc nối tiếp có cấu tạo n hư m ộ t bề lọc đơn nh ư trên, v ề m ặt vận hành, lọc nôi

tiếp giốno, lọc đon.

20


Chương 3 - KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. N gh icn cứu chọn lọc

SO '

bộ loại thực vật có khá n ă n g hấp thu tốt am oni,

phôtpho
C ăn c ứ vào tài liệu nước ngoài, căn cứ vào tình hình thực tế cua Việt nam.
một sơ loại cây sau đây được tuyển chọn cho m ục đích nghiên cứu.

H ình 1 C ây chuối hoa - C a n n a
Cây chuối hoa là cây trồng có hoa duy nhất trong họ Cannaceae. Chuối
hoa là cây nô n g n g hiệp giàu tinh bột. phát triên và sinh san thành chồi từ rề. càv
này có lá đẹp. có hoa m ọc thành cụm có m àu do. da cam . vàng hoặc kết hợp các
màu. C h u n g hoaníi dại th ư ờ ng cao tới 2 - 3

m. chiều cao thay dôi nhiêu phụ

thuộc vào điều kiện m ôi trư ờ ng và phần lón các cây được nhân giốnu có chiều
cao nho hơn.
C ây chuối hoa là cây sống ờ vù n g nhiệt dới và cận nhiệt đói n h u n g cũng
có thể sống ơ nhiều vù n g trên thế giới, có thể phát trièn ở v ù n e lạnh, nơi có thời
gian chiếu s á n e ít h ơ n

6

giờ/ngàv.

C â y chuối hoa đã được ìmhiên cứ u và thấy kha năng x ư lý nước
thải giàu N. p ( nước thai ciết m ổ sau x ứ lý yếm khí ) rất tốt và c ũ n e đã được
nghiên cứu th ấy có kha n ă n e hấp thu ca kim loại nặim n h ư asen [2 ].