Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu, đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước mặt tại một số khu vực nông thôn tỉnh Bắc Ninh bằng thực vật thủy sinh

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

MỞ ĐẦU
Theo Tổng cục thống kê năm 2010, nƣớc ta hiện có 70,4% dân số đang
sinh sống ở các vùng nông thôn [11], là nơi phần lớn chất thải của con ngƣời
và gia súc không đƣợc xử lý mà xả thẳng ra cống rãnh, đã và đang gây ra ơ
nhiễm khơng khí, mơi trƣờng đất và ảnh hƣởng đến chất lƣợng nguồn nƣớc
mặt, nƣớc ngầm.
Điển hình ơ nhiễm ở nơng thơn là ơ nhiễm tại chỗ, tức là do chất thải
của chính cụm dân cƣ đó. Ngun nhân của sự ơ nhiễm này là chất thải từ
sinh hoạt, chuồng trại chăn nuôi và các hoạt động chế biến thực phẩm. Ở
nhiều nơi, ngƣời dân cũng đã ý thức đƣợc tác hại của ô nhiễm môi trƣờng
nhƣng để đầu tƣ xây dựng một hệ thống xử lý hiện đại thì cần nguồn kinh phí
lớn mà họ không đủ khả năng chi trả.
Địa bàn nông thơn rộng lớn với nguồn thải phân tán do đó các công
nghệ xử lý hiện đại, đắt tiền với chi phí lắp đặt cao là khơng khả thi. Nghiên
cứu sử dụng các lồi thực vật trong xử lý ơ nhiễm nƣớc đã đƣợc biết đến và
việc ứng dụng nó đã mang lại nhiều hiệu quả tích cực, đặc biệt với nguồn
nƣớc ô nhiễm cao và chứa nhiều chất dinh dƣỡng. Nhờ các q trình tự nhiên,
nƣớc có khả năng tự làm sạch cùng với sự phối hợp trồng thực vật nƣớc để
chúng hút thu các chất hữu cơ, dinh dƣỡng N và P có trong nƣớc để phát
triển, nhờ đó nƣớc đƣợc làm sạch. Sinh khối thực vật sau thu hoạch có thể tận
dụng làm thức ăn chăn ni hoặc ủ phân hữu cơ bón cho ruộng và khép kín
chu trình sản xuất. Vì vậy việc áp dụng cơng nghệ xử lý trong điều kiện tự
nhiên hay công nghệ sinh thái đối với các vùng dân cƣ nông thôn đƣợc cho là
một trong những giải pháp phù hợp.
Để có đƣợc các thông tin cần thiết cho việc đề xuất giải pháp giảm
thiểu ô nhiễm nguồn nƣớc mặt ở các vùng nụng thụn cn cú nhng kho sỏt

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
1


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

cụ thể về hiện trạng ô nhiễm nƣớc mặt ở nơi đây và các nghiên cứu công nghệ
về cách thức sử dụng thực vật đảm bảo hiệu quả xử lý cao nhất. Do vậy, tôi
chọn đề tài “Nghiên cứu, đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước mặt
tại một số khu vực nông thôn tỉnh Bắc Ninh bằng thực vật thủy sinh”.
Mục tiêu của đề tài là:
1/. Đánh giá thực trạng ô nhiễm nƣớc mặt ở một vài điểm nông thôn
của tỉnh Bắc Ninh;
2/. Xác định mật độ trồng TVTS tối ƣu xử lý hiệu quả nguồn nƣớc ô
nhiễm;
3/. Đƣa ra quy trình xử lý nƣớc hiệu quả nhất bằng cách so sánh hiệu
quả của các hệ thống xử lý riêng rẽ và phối hợp trồng TVTS;
4/. Đánh giá đƣợc hiệu quả của mơ hình pilot và khuyến cáo áp dụng
đối với khu vực nghiên cứu, góp phần giảm thiểu ơ nhiễm nguồn nƣớc mặt
nói chung và ơ nhiễm hữu cơ ở nơng thơn nói riêng, tạo nền tảng cho sự phát
triển bn vng.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học M«i tr-êng
2

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một số vấn đề môi trƣờng nông thơn Việt Nam
Đơ thị hố là xu thế tất yếu của mọi quốc gia trên con đƣờng phát triển.
Ở các mức độ và sắc thái khác nhau, đo thị hóa lan rộng tồn thế giới nhƣ một
q trình kinh tế - xã hội mà Việt Nam khơng nằm ngồi quy luật đó. Đặc biệt
sau khi Quốc hội ban hành Luật Doanh nghiệp (năm 2000), Luật Đất đai (năm
2003), Luật Đầu tƣ (năm 2005), … đã mở ra bƣớc phát triển mới cho đơ thị
hóa ở Việt Nam. Nguồn vốn đầu tƣ trong nƣớc và trực tiếp nƣớc ngoài tăng
dẫn đến sự hình thành số lƣợng lớn và tốc độ nhanh các khu công nghiệp, khu
chế xuất, khu đô thị mới và sự cải thiện đáng kể kết cấu hạ tầng ở cả thành thị
và nơng thơn. Làn sóng đơ thị hố đã lan toả, lơi cuốn và tác động trực tiếp
đến nông nghiệp, nông thôn và nông dân [11].
Đô thị hố gắn với cơng nghiệp hố, hiện đại hố đã trực tiếp góp phần
chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hƣớng giảm dần tỷ trọng giá trị nông, lâm,
thuỷ sản trong tổng thu nhập quốc dân và tăng dần tỷ trọng các ngành công
nghiệp, xây dựng và dịch vụ. Đối với nông nghiệp, sự chuyển dịch theo
hƣớng phát triển các cây trồng, vật ni có năng suất, chất lƣợng và hiệu quả
cao hơn. Trong trồng trọt, tỷ trọng cây hoa màu, cây công nghiệp và cây ăn
quả ngày càng tăng [11].
Việc mở rộng diện tích, chuyển dịch cơ cấu và đầu tƣ thâm canh tăng
năng suất các loại cây trồng dẫn đến sản lƣợng lƣơng thực hàng năm tăng lên
đáng kể cùng với lƣợng thuốc BVTV và phân bón nơng nghiệp sử dụng liên
tục gia tăng. Theo thống kê của Cục Bảo vệ thực vật, Tổng Cục Thống kê và
Tổng Cục Hải quan thì lƣợng thuốc nhập khẩu vào Việt Nam năm 1998 là

42,7 nghìn tấn, tăng gấp 2 lần so với năm 1991. Từ năm 2000 đến 2005, mỗi
năm Việt Nam sử dụng khoảng 35 nghìn đến 37 nghìn tấn, đến năm 2006 đã
tăng lên 71,3 nghìn tấn và nm 2008 l xp x 110 nghỡn tn [15].

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
3


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

Theo các số liệu về hiện trạng sử dụng phân cho thấy việc sử dụng
không cân đối và không đúng thời điểm cây cần, dẫn đến hàng năm một
lƣợng lớn phân bón bị bay hơi hoặc rửa trơi gây lãng phí và ảnh hƣởng xấu
đến môi trƣờng sản xuất, môi trƣờng sống và đó cũng là tác nhân gây ơ nhiễm
đất, nƣớc và khơng khí [6].
Việc lạm dụng thuốc BVTV trong phịng trừ dịch hại đã khơng tn thủ
các quy trình kỹ thuật, không đảm bảo thời gian cách ly của từng loại thuốc
dẫn đến hậu quả đồng ruộng bị ô nhiễm, mất vệ sinh an toàn thực phẩm và số
ca bị ngộ độc tăng lên. Theo kết quả đã công bố, hiện một số nơi dƣ lƣợng
thuốc BVTV trong đất xấp xỉ bằng hoặc vƣợt ngƣỡng cho phép theo QCVN
15:2008/BTNMT [3].
Nhƣ vậy, q trình đơ thị hóa ở Việt Nam ngồi những mặt tích cực
làm cho kinh tế phát triển, đời sống của ngƣời lao động đƣợc cải thiện thì nó
đang phát sinh những vấn đề bức xúc liên quan đến nông nghiệp, nông thôn
và nông dân đặc biệt là hệ lụy về mặt môi trƣờng.
Nông thôn đang phải hứng chịu những hậu quả về môi trƣờng. Việc sử

dụng không hợp lý và lãng phí quỹ đất canh tác; tình trạng san lấp, lấn chiếm
ao hồ, sơng, suối và các cơng trình thuỷ lợi; nạn đốt phá rừng và khai thác
khoáng sản tuỳ tiện,… cùng với sự yếu kém trong xử lý nƣớc thải, rác thải,
khí thải đang làm cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, phá vỡ hệ sinh thái gây ô
nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng xấu đến sản xuất nông nghiệp, cảnh quan
nông thôn, đời sống và sức khoẻ của nơng dân thậm chí làm trầm trọng thêm
những tai biến của tự nhiên.
1.2. Tài nguyên nƣớc mặt ở Việt Nam
Hội thảo ở Caen năm 1999 về Thơng điệp hịa bình với tên gọi “Cuộc
chiến tranh về nước liệu có xảy ra?” một lần nữa cho thấy vai trị vơ cùng to
lớn của nƣớc. Nƣớc là một trong những nguyên nhân ch yu gõy ra cỏc cuc

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
4


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

xung đột, nƣớc là vũ khí chiến lƣợc vơ cùng quan trọng, là mục tiêu tranh
giành giữa các quốc gia ở thƣợng và hạ lƣu sông, là công cụ ngoại giao để
giải quyết xung đột và tranh chấp.
Việt Nam là quốc gia có mạng lƣới sơng ngịi dày đặc, trong đó có 13
hệ thống sơng lớn với diện tích trên 10.000km2. Tài ngun nƣớc mặt phong
phú chiếm khoảng 2% tổng lƣợng dòng chảy của các sơng trên thế giới. Tổng
lƣợng dịng chảy năm của sông Mê Kông bằng khoảng 500km3, chiếm 59%
tổng lƣợng dịng chảy năm của các sơng trong cả nƣớc. Hệ thống sông Hồng

chiếm 14,9% và sông Đồng Nai là 4,3%,… Theo số liệu thống kê, tổng trữ
lƣợng nƣớc mặt của Việt Nam đạt trên 840 tỷ m3 [5], trong đó hơn 60% lƣợng
nƣớc đƣợc sản sinh từ nƣớc ngoài. Đây là nguồn tài nguyên quý giá, góp phần
quan trọng vào sự phát triển kinh tế - xã hội đất nƣớc. Tuy nhiên, nƣớc mặt
của chúng ta hiện đang đối mặt với nhiều thách thức, trong đó đáng kể nhất là
tình trạng suy kiệt và ô nhiễm trên diện rộng.
Ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu và xu hƣớng lƣợng mƣa diễn biến thất
thƣờng dẫn đến tình trạng hạn hán và ngập úng cục bộ thƣờng xuyên xảy ra
trên diện rộng, điều này phản ánh thực tế Việt Nam đang đứng trƣớc nguy cơ
thiếu nƣớc về mùa khô, lũ lụt về mùa mƣa gây nhiều thiệt hại về ngƣời và của
ở nhiều vùng.
Nhiều khu công nghiệp, nhà máy, khu đô thị và khu dân cƣ nƣớc thải
chƣa qua xử lý đƣợc xả ồ ạt xuống các lƣu vực sông và hồ dẫn đến nhiều
vùng có nƣớc nhƣng khơng sử dụng đƣợc do ô nhiễm trên diện rộng.
Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nƣớc nhất, chủ yếu để phục vụ
tƣới lúa và hoa màu. Trong tổng lƣợng dòng thải đổ vào nguồn nƣớc mặt thì
nƣớc thải ra từ nơng nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất. Việc sử dụng hóa chất
BVTV và phân bón bất hợp lý trong sản xuất nơng nghiệp là ngun nhân chủ
yếu dẫn đến tình trạng ơ nhiễm nc mt. Theo tớnh toỏn, trung bỡnh ch cú 20

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
5


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

đến 30% lƣợng thuốc BVTV và phân bón là cây trồng sử dụng, phần còn sẽ
theo nƣớc mƣa và nƣớc tƣới đi vào nguồn nƣớc mặt, tích lũy trong đất và
nƣớc ngầm dƣới dạng dƣ lƣợng gây suy thoái các vùng đất và ô nhiễm nguồn
nƣớc [12].
Do nhu cầu phát triển kinh tế, quy mô chuồng trại đƣợc mở rộng nhƣng
ngƣời dân vẫn áp dụng phƣơng thức chăn nuôi theo kiểu “chuồng lợn cạnh
nhà, chuồng gà cạnh bếp”, nƣớc thải ra từ các chuồng trại chăn nuôi không
qua xử lý cùng với phân gia súc gia cầm đã và đang gây ô nhiễm nghiêm
trọng các hệ thống kênh mƣơng thoát nƣớc, ao hồ ở các vùng nông thôn.
Trƣớc đây muốn dùng phân bắc để bón cho cây trồng, ngƣời ta phải ủ ít
nhất sáu tháng đến một năm, nay thời gian lƣu của phân trong bể phốt q
ngắn vì vậy chính các dịng sông đang làm nhiệm vụ thay cho các bể phốt.
Từ các hành vi trực tiếp hay gián tiếp của con ngƣời là nguyên nhân
dẫn tới nhiều kênh rạch và ao hồ ở nƣớc ta đang trong tình trạng bị ơ nhiễm
vƣợt mức cho phép mà chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ. Ở nhiều nơi, sông đã trở
thành kênh nƣớc thải, khơng có cá tự nhiên, nƣớc màu đen bốc mùi xú uế gây
mất mỹ quan, làm giảm đa dạng sinh học và gián tiếp làm mất khả năng tự
làm sạch của nƣớc. Các thông số quan trắc tại những nơi vốn là thủy vực tự
nhiên giờ có giá trị COD từ 200 – 300 mg/l, NH4+ từ 20 – 40 mg/l và NO3vƣợt quá 15mg/l. Độ đục cao dao động từ 20 – 40 NTU, pH thƣờng từ 7,5 –
8,5 [3].
Trƣớc thực trạng ơ nhiễm nguồn nƣớc mặt đó, việc nghiên cứu và áp
dụng các công nghệ xử lý hiệu quả, phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm nguồn
nƣớc mặt nói chung và ơ nhiễm hữu cơ ở các vựng nụng thụn l vụ cựng cn
thit v cp bỏch.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
6

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

1.3. Công nghệ thực vật trong xử lý nguồn nƣớc ô nhiễm
1.3.1. Một số cơng trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới việc sử dụng TVTS đƣợc biết đến từ lâu và đã ứng dụng
rộng rãi ở các nƣớc nhƣ Đức, Anh, Hungari, Thái Lan và Ấn Độ [20, 21, 25].
Hiệu quả mà công nghệ này đem lại có thể sánh ngang với cơng nghệ xử lý
hiếu khí bằng bùn hoạt tính thơng thƣờng [28, 29].
Phƣơng pháp dùng lau sậy để xử lý nƣớc thải đã đƣợc giáo sƣ Kathe
Seidel (ngƣời Đức) đƣa ra từ những năm 60 của thế kỷ XX. Với phƣơng pháp
này, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý đƣợc nhiều loại nƣớc thải với nồng độ
ô nhiễm cao. Hiệu quả giảm thiểu các chỉ tiêu amoni, nitrat, phosphát, BOD5,
COD và colifom trong nƣớc thải sinh hoạt có thể đạt 92 - 95%. Nƣớc sau xử
lý đạt tiêu chuẩn cho phép trƣớc khi thải vào môi trƣờng với pH và các chỉ số
sinh hố ổn định, đảm bảo VSV hoạt động bình thƣờng, hàm lƣợng chất rắn
lơ lửng thấp hơn 50mg/l [22, 24].
Hiện nay, Bộ Mơi trƣờng Đan Mạch đã có hƣớng dẫn chính thức xử lý
tại chỗ nƣớc thải sinh hoạt đối với các nhà riêng ở nông thôn. Theo hƣớng
dẫn này, ngƣời ta đƣa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng
đứng. Sau thời gian hoạt động ổn định cho phép loại bỏ tới 95% BOD, 90%
nitrat và 90% phospho [24].
Hơn 2 thập kỷ qua, ở một số nƣớc nhƣ Ấn Độ, New Zealand, châu Âu
và Bắc Mỹ ngƣời ta đã nghiên cứu và ứng dụng một dạng mới xử lý nƣớc
trong điều kiện tự nhiên đó là sử dụng các thảm thực vật trôi nổi trên mặt
nƣớc. Thảm thực vật gồm những cây sống nổi có rễ giống nhƣ những cây
dùng trong bãi lọc trồng cây [18, 26, 29]. Sự thay đổi độ sâu mực nƣớc ít chịu
ảnh hƣởng tới loại thảm này do đó nó có triển vọng rất lớn trong xử lý nƣớc

đặc biệt ở nhng vựng nc sõu [32].

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
7


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

Xơ dừa và than bùn đƣợc dùng để làm giá thể cho thảm thực vật, vật
liệu nổi đƣợc dùng thƣờng là các khung ống plastic (PVC, PE, PP). Ở Ấn Độ
ngƣời ta sử dụng tre nổi tự nhiên, vừa rẻ tiền mà hiệu quả xử lý tƣơng đối cao
[33].
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ sinh thái ở Việt Nam
nhìn chung còn nhiều mới mẻ. Tại một số Viện, Trung tâm và Trƣờng Đại
học đã có một số cơng trình nghiên cứu xử lý nguồn nƣớc ô nhiễm bằng
TVTS, tuy nhiên mới triển khai ở bƣớc đầu và phạm vi hẹp.
Lê Thị Hiền Thảo (2005) thí nghiệm bèo tấm (Lemna minor) và rong
đi chó (Ceratophyllum demersum) thả vào nƣớc hồ Bảy Mẫu sau thời gian
30 ngày thí nghiệm hàm lƣợng DO tăng từ 5,45mg/l tới 5,52mg/l ở mẫu thả
bèo; tăng đến 5,83mg/l ở mẫu thả rong. Hàm lƣợng NH4+ giảm từ 3mg/l đến
0,25mg/l ở mẫu thả bèo và tới dạng vết ở mẫu thả rong. Nồng độ PO43- giảm từ
0,1 mg/l tới 0 ở cả hai mẫu. Hàm lƣợng CODKMnO4 giảm từ 10,8mg/l tới
9,43mg/l ở mẫu nuôi bèo tấm; tới 8,57mg/l ở mẫu thả rong. Hàm lƣợng BOD5
giảm từ 14,2mg/l tới 12,65mg/l ở mẫu bèo; tới 10,83mg/l ở mẫu thả rong [14].
Nghiên cứu của Trƣờng Đại học Khoa học thuộc Đại học Huế cho thấy
việc thả bèo vào nƣớc thải sinh hoạt, lò mổ gia súc và nƣớc thải của quá trình

làm bún cho thấy, bèo sinh trƣởng phát triển nhanh và nƣớc trở nên trong
hơn. Khả năng hấp thụ amoni của bèo tây là 93 - 100%, bèo tấm 90 - 93,33%
và bèo cái 90 - 99,99%. Bèo cũng có khả năng hấp thụ photsphat cao từ 35 45%, trong đó hấp thụ cao nhất là bèo tây (40 - 51,6%) rồi đến bèo tấm (42,22
- 50%) và cuối cùng là bèo cái (35 - 50,44%) [8].
Viện Công nghệ sinh học đã xử lý thành công nƣớc thải tại Cảng dầu
B12 với hệ thống gồm: (1) Bể xử lý kỵ khí với giá thể cho vi khuẩn kỵ khí
phân hủy dầu; (2) Bể xử lý hiếu khí với hệ thống sục khí cung cấp ơxy cho vi
khuẩn hiếu khí phân hủy dầu; (3) Ao hồ sinh học cấp 3 có th rong v bốo tõy

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
8


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

để hấp thụ Pb, Zn, H2S, FeS, SS trƣớc khi xả vào môi trƣờng. Nƣớc sau khi
qua hồ sinh học đảm bảo tiêu chuẩn nƣớc thải ra môi trƣờng [4].
Nguyễn Việt Anh (2005) nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng bãi
lọc ngầm một bậc trồng cây, nƣớc đầu ra đạt tiêu chuẩn cột B về các chỉ tiêu
COD, SS, TP. Với hệ thống xử lý 2 bậc nối tiếp, nƣớc đầu ra đạt tiêu chuẩn
cột A của TCVN 5945 – 1995 [1].
Một số nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng cách kết hợp sử
dụng thiết bị xử lý kỵ khí UASB với máng trồng bèo tây đƣợc triển khai tại
một số hộ nông dân làm trang trại ở xã Cổ Nhuế với số lƣợng từ 60 - 100 đầu
lợn cho thấy, nƣớc thải sau khi qua hệ thống này có thể đảm bảo xả thẳng vào
các thuỷ vực dùng để tƣới tiêu nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản [7].

Nhƣ vậy vai trò xử lý nƣớc thải của TVTS là khơng thể phủ nhận. Hiệu
quả của q trình xử lý phụ thuộc rất nhiều yếu tố, đó là lồi thực vật sử dụng,
thành phần nƣớc thải đầu vào, mật độ TVTS trồng, diện tích mặt thống (hay,
diện tích che phủ bề mặt),… Tuy nhiên, ở các cơng trình nghiên cứu trƣớc
đây, các tác giả chƣa đƣa ra đƣợc mật độ TVTS phù hợp, các nghiên cứu
thƣờng chỉ sử dụng một lồi riêng rẽ mà khơng hoặc ít có sự phối kết hợp
nhiều loài với nhau. Mặc dù việc phối hợp giữa các hệ thống xử lý đã đƣợc áp
dụng có thể trồng các lồi khác nhau nhƣng trong từng hệ thống cũng chỉ
trồng một loài TVTS nhất định. Cho đến nay, vẫn cịn ít những cơng trình
nghiên cứu xử lý phối hợp giữa các loài TVTS trong cùng một hệ thống.
Hầu hết các nghiên cứu dùng TVTS xử lý nƣớc thải ở giai đoạn cuối
cùng trong quy trình xử lý, nghĩa là TVTS chỉ đƣợc dùng ở giai đoạn sau
cùng, tức là sau khi áp dụng các biện pháp xử lý hóa - lý phức tạp và tốn kém
khác rồi bƣớc cuối cùng mới dùng TVTS. Ở đây vai trị của TVTS trong xử lý
nguồn nƣớc ơ nhiễm chỉ là thứ cấp.
Mặt khác, các nghiên cứu cũng chƣa chỉ ra c hiu qu cao nht ca

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
9


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Mơi trường/2009-2011

q trình xử lý ở ngày thứ bao nhiêu? cũng nhƣ diễn biến hiệu suất của cơng
trình và hệ số tiêu hao chất ô nhiễm trong thời gian xử lý.
Với nguồn ô nhiễm hữu cơ thì các ion NH4+ và PO43- là hai thông số ô

nhiễm chủ yếu, đặc trƣng cho ô nhiễm hữu cơ và đó cũng là thơng số chính
mà đề tài cần tập trung theo dõi. Nghiên cứu này nhằm xác định mật độ cây
trồng phù hợp; Có nên xử lý riêng rẽ hay phối hợp các loài khác nhau và nếu
phối hợp thì tỷ lệ sinh khối giữa các loài là bao nhiêu? Diễn biến hiệu quả
giảm thiểu theo thời gian xử lý,… là các mục tiêu mà đề tài này hƣớng đến.
Trong các phƣơng pháp hóa học, hóa - lý và sinh học xử lý nguồn nƣớc
ô nhiễm hữu cơ nói chung và ơ nhiễm trên diện rộng ở các vùng nơng thơn
nói riêng thì các phƣơng pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên là thích hợp
hơn cả do có thể áp dụng với nguồn thải phân bố rộng (nguồn diện), hiệu quả
xử lý cao, dễ xây dựng vận hành và một điều đặc biệt quan trọng là chi phí
đầu tƣ rất thấp, phù hợp với các hộ nông dân [10].
1.3.2. Một số phƣơng pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
Trong các phƣơng pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học
và các loại bãi lọc trồng cây là đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến. Tùy điều
kiện cụ thể và với từng nguồn thải đặc trƣng mà có thể sử dụng loại hồ phù
hợp.
1.3.2.1. Hồ sinh học
Thực chất là sử dụng khu hệ sinh vật tự nhiên có sẵn trong nƣớc để làm
sạch nƣớc, vì vốn đầu tƣ ít nên loại hồ này đƣợc áp dụng khá rộng rãi. Ngoài
chức năng xử lý nƣớc thải, hồ còn mang lại những lợi ích khác nhƣ: ni
trồng thuỷ sản, chứa và điều hịa lƣu lƣợng nƣớc mƣa và cải thiện vi khí hậu
vùng.
Căn cứ vào nguyên tắc hoạt động của hồ sinh học, có thể chia thành ba
loại là hồ hiếu khí, hồ ym khớ v h tựy tin [10].

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
10

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

a/. Hồ hiếu khí
Là hồ ở đó các chất ơ nhiễm đƣợc oxy hố nhờ các vi sinh vật (VSV)
hiếu khí. Hồ hiếu khí lại đƣợc chia thành hai loại khác nhau tùy vào phƣơng
thức cấp khí:
* Hồ hiếu khí làm thống tự nhiên:
Oxy cung cấp cho q trình oxy hố chủ yếu do sự khuếch tán khơng
khí qua mặt nƣớc và q trình quang hợp của các thuỷ thực vật nhƣ rong, tảo,
sậy, thủy trúc, bèo tây,…
Để q trình oxy hố diễn ra tốt nhất cần đảm bảo chiều sâu của hồ từ 600
– 1000 mm, tải trọng loại bỏ BOD đạt 250 - 300 kg/ha,ngày và thời gian lƣu
của nƣớc trong hồ 3 - 12 ngày [10].
* Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo
Nguồn ơxy cung cấp cho q trình sinh hố chủ yếu bằng các thiết bị
bơm khí hoặc khuấy cơ học. Vì đƣợc cấp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ
có thể từ 2 - 2,5m. Tải trọng BOD5 khoảng 400 kg/ha,ngày.
Diện tích hồ cần thiết để đảm bảo hiệu quả ơxy hố hữu hiệu đƣợc tính
theo cơng thức sau:
Qt ,m
F 
H

Trong đó

2

Q : Lƣu lƣợng nƣớc thải cần xử lý, đơn vị tính m3/ngđ
t : Thời gian lƣu của nƣớc, ngày
H : Độ sâu của lớp nƣớc trong hồ, m

Thời gian lƣu phụ thuộc vào BOD dòng vào và năng lực oxy hoá của
hồ, thƣờng biến động từ 3  12 ngày.
b/. Hồ kị khí
Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng dựa trên hoạt động sống của các VSV
yếm khí. Hồ thƣờng dùng để xử lý nƣớc thải cơng nghiệp có độ nhiễm bẩn
lớn, ít dùng x lý nc thi sinh hot [10].

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
11


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

Khi quy hoạch và thiết kế một hồ kị khí cần đảm bảo u cầu yếm khí
cao, giữ nhiệt vào mùa đơng, thƣờng các hồ yếm khí có độ sâu lớn từ 2500 4500 mm.
 Dung tích hồ phụ thuộc hàm lƣợng các chất ô nhiễm, thời gian lƣu
và nhiệt độ nƣớc cần xử lý.


Hồ nên có hai ngăn làm việc để dự phòng khi xả bùn trong hồ hoặc

thiết kế thành các đơn nguyên để thuận tiện cho vận hành liên tục.

 Phải đặt hồ cách xa khu dân cƣ (1500 - 2000m), và chắc chắn không
ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc mặt và nƣớc ngầm trong khu vực.
 Cửa tiếp nhận nƣớc vào hồ nên đặt chìm ở vị trí thích hợp nhằm đảm
bảo nƣớc thải vào phân bố đều, cửa tháo nƣớc ra khỏi hồ thiết kế theo kiểu
thu nƣớc bề mặt và có tấm ngăn để bùn khơng thốt ra cùng với nƣớc.
Thời gian lƣu nƣớc trong hồ kị khí biến động từ 5 - 50 ngày, tải trọng
BOD có thể đạt tới 280 - 1500 kg/ha,ngđ. Tuy nhiên, hiệu suất thông thƣờng
chỉ đạt 50 - 80%. Đáy hồ nên gia cố để tránh thấm, ngấm.
c/. Hồ tuỳ tiện (hay hồ tùy nghi)
Hồ tuỳ tiện còn đƣợc gọi là hồ hiếu – kỵ khí. Phần lớn các ao, hồ ở
nƣớc ta là những hồ hiếu kị khí. Hồ tùy tiện thƣờng có độ sâu trung bình từ
1500 đến 2000 mm, có khu hệ sinh vật nƣớc rất đa dạng nhƣ các vi khuẩn
yếm khí, hiếu khí, thuỷ nấm, tảo v nguyờn sinh vt [10].

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
12


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

1,5 .. 2 m

O2 của khơng khí

.

Ánh sáng mặt trời

Tảo
Vi
khuẩn
Tảo
hiếu khí

O2

Vùng hiếu khí
CO2 , NO3-, H2 ,
H2S , CH4

Vi khuẩn yếm khí
Vùng yếm khí
Lớp bùn đáy

Hình 1.1. Sơ đồ chuyển hóa trong hồ tùy tiện
Trong hồ thƣờng xảy ra 4 quá trình sau:
- Q trình phân giải yếm khí xảy ra ở lớp bùn đáy và lớp nƣớc sâu.
Cặn lắng và các chất hữu cơ khó phân huỷ đƣợc chuyển hố yếm khí, tạo ra
các sản phẩm trung gian (rƣợu, axit, CO2, , H2S … ). Ở vùng yếm khí cịn xảy
ra q trình khử nitrat nhờ một số vi khuẩn tự dƣỡng hố năng.
- Q trình oxy hố hiếu khí xảy ra ở lớp nƣớc mặt. Dƣới tác dụng của
vi khuẩn hiếu khí và hơ hấp tuỳ tiện, các sản phẩm phân giải yếm khí nhƣ các
axit hữu cơ, rƣợu… sẽ đƣợc oxy hố hồn tồn.
- Q trình quang hợp xảy ra trên lớp nƣớc mặt nhờ tảo và một số thực
vật hạ đẳng: CO2 sinh ra do phân giải yếm khí và oxy hố hiếu khí đƣợc tảo
và một số thực vật hạ đẳng khử bằng quá trình tự dƣỡng quang năng. Q

trình này cịn tạo ra một lƣợng đáng kể O2 cung cấp cho q trình oxy hố
hiếu khí trên lớp nƣớc mặt, nhất là những ngày nắng nóng. Để đảm bảo cân
bằng sinh thái trong hồ thì hàm lƣợng tảo khơng đƣợc vƣợt q 100 mg/l.
- Q trình tiêu thụ sinh khối: Khi hàm lƣợng N và P trong nƣớc thải
cần xử lý cao, tảo sẽ phát triển mạnh gây bùng nổ tảo nếu không đƣợc tiêu
thụ, sinh khối tảo sẽ tích luỹ và tự huỷ gây ơ nhiễm th cp v vic tỏi lp li

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
13


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

cân bằng sinh thái ở những hồ có hiện tƣợng bùng nổ tảo sẽ rất khó khăn.
Một số yêu cầu khi lựa chọn hồ tùy tiện [10]:
- Tỷ lệ chiều dài, chiều rộng hồ thƣờng lấy bằng 1:1 hoặc 2:1
- Ở những vùng có ít gió nên làm hồ có nhiều ngăn, vùng có nhiều gió
nên làm hồ có diện tích rộng.
- Hiệu quả xử lý và thời gian nƣớc lƣu trong hồ đƣợc xác định theo cơng
thức:
E

St
1

Sa 1  kt .t

Trong đó : E : Hiệu suất xử lý của cơng trình; %
Sa: BOD5 của nƣớc thải đầu vào, mg/l
St : BOD5 của nƣớc sau đƣợc xử lý, mg/l
t : Thời gian nƣớc lƣu trong hồ, ngày
t

S a  St
kt .St

kt: Hệ số phụ thuộc kiểu hồ, nhiệt độ và tính chất của nƣớc
thải
Đối với nƣớc thải sinh hoạt 0,5 < K20 < 1
Đối với nƣớc thải công nghiệp 0,3 < K20 < 2,5
C : Hằng số nhiệt độ
Đối với hồ tự nhiên C = 1,035 – 1,074
Đối với hồ tiếp khí nhân tạo C = 1,045
T0 : Nhiệt độ của nƣớc trong hồ, 0 C.
1.3.2.2. Cánh đồng tƣới và bãi lọc trồng cây
a/. Bãi lọc trồng cây
Thơng qua q trình lý - hóa và sinh học tự nhiên của hệ chất nền (đất,
sỏi, cát, nƣớc, sinh vật của hệ thống), các chất thải đƣợc thấm và giữ lại trong
chất nền đƣợc VSV phân hủy và cung cấp dƣỡng chất cho cây trng. X lý

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa häc M«i tr-êng
14

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

nƣớc bằng bãi lọc này đạt đƣợc cả ba mục tiêu: giảm thiểu ô nhiễm nƣớc, tái
sử dụng các chất dinh dƣỡng để sản xuất nông nghiệp và bổ sung nƣớc cho
các túi nƣớc ngầm.
Khi nƣớc ngấm qua đất, các chất rắn lơ lửng và VSV sẽ bị giữ lại do
quá trình lọc. Trong lớp nền diễn ra quá trình lọc biến thiên theo kích thƣớc
của hạt rắn lơ lửng, cấu trúc chất nền và vận tốc của nƣớc.
Hấp phụ và kết tủa là hai cơ chế hóa học chính của q trình này. Sự
trao đổi cation phụ thuộc khả năng trao đổi cation của chất nền – có ý nghĩa
quan trọng trong việc khử nitrogen của amoni. Phospho đƣợc khử bằng cách
tạo thành các dạng khơng hoặc ít hịa tan. Các chất hịa tan trong nƣớc có thể
bị loại bỏ nhờ các q trình chuyển hóa hóa học và sinh học.
Các q trình sinh học thƣờng diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật. Số
lƣợng, sự đa dạng của vi khuẩn và sự có mặt của oxy ở vùng rễ ảnh hƣởng
trực tiếp đến quá trình xử lý. Việc cung cấp oxy có ý nghĩa quyết định đến
hoạt tính và kiểu trao đổi chất của các VSV vùng rễ.
TVTS có cơ chế tự bơm khơng khí qua hệ rễ tạo mơi trƣờng giàu oxy
cho vi khuẩn hiếu khí quanh rễ hoạt động, điều này cũng giống nhƣ các quá
trình xử lý hiếu khí khác. Chính vì vậy, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý
nhiều loại nƣớc thải có chất độc hại khác nhau với nồng độ ô nhiễm lớn.
Khi thiết kế cánh đồng lọc cần chú ý:
- Nên xây dựng ở nơi đất cát hoặc pha cát có diện tích rộng và hiệu quả
canh tác thấp.
- Địa điểm xây dựng phải có độ dốc tự nhiên 0,02 cách xa khu dân cƣ
và cuối hƣớng gió. Tuỳ cơng suất của bãi lọc mà khoảng cách an toàn tới khu
dân cƣ từ 200 - 1000 m. Nên xây dựng ở nơi cách xa khu vực có nƣớc ngầm.
Diện tích hữu dụng ca bói lc c xỏc nh theo cụng thc:

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
15


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Mơi trường/2009-2011

Fhd 

Trong đó:

Q
, ha
q0

Q : Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình, m3/ngày đêm.
m3/ha, ngày.

q0 : Năng lực lọc

Năng lực lọc phụ thuộc vào tính chất thổ nhƣỡng và lƣợng mƣa. Lƣợng
mƣa trung bình năm là 300 - 500 mm thì năng lực lọc của đất cát là 45 - 90
m3/ha.ngày, đất pha cát 40 - 80 m3/ha/ngày và pha sét 35 - 70 m3/ha/ngày.
Giữa các ơ lọc cần bố trí 5 - 10 % diện tích mƣơng tƣới tiêu, đƣờng đi
lại giữa các ô lọc chiếm 5 - 10 % diện tích. Tổng diện tích của bãi lọc sẽ là:
F = FL + k  FL

k là hệ số diện tích phụ (k thƣờng có giá trị từ 0,15 – 0,25).
Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả của bãi lọc trồng cây đó là khí hậu,
loại thực vật, mơi trƣờng xung quanh,… trong đó lồi TVTS và tải trọng lọc
là hai yếu tố có thể kiểm sốt đƣợc bằng thiết kế.
Bãi lọc trồng cây có một số ƣu điểm là: (1) Chi phí cho đầu tƣ xây
dựng và vận hành thấp do sử dụng năng lƣợng mặt trời; (2) Hiệu quả xử lý
cao và ổn định; (3) Tuổi thọ cơng trình cao; (4) Thân thiện với mơi trƣờng,
giải phóng oxy và lấy đi dioxit cacbon góp phần làm giảm lƣợng khí thải gây
hiệu ứng nhà kính. Ngồi ra, sinh khối cây sau thu hoạch có thể dùng làm
giấy, phân bón hay thức ăn chăn nuôi, đồ thủ công mỹ nghệ,...
Tuy nhiên, việc áp dụng cơng nghệ này cần diện tích đất nhất nh cho
xõy dng.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa häc M«i tr-êng
16


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

Bãi lọc trồng cây
Bãi lọc trồng cây

Cây sống chìm

Cây sống trơi nổi

Cây sống nổi

Bãi lọc ngập nƣớc (dòng
chảy tự do trên bề mặt)

Bãi lọc ngầm
(dòng chảy ngầm)

Bãi lọc ngầm,
dòng chảy
thẳng đứng

Bãi lọc ngầm,
dòng chảy
ngang

Hệ thống phối hợp

Hình 1.2. Sơ đồ phân loại bãi lọc trồng cây

Đầu vào

Đầu ra

1. Vùng phân phối nƣớc vào
2. Lớp không thấm nƣớc
3. Vật liệu lọc
4. Cây thủy sinh
5. Mức nƣớc của bãi lọc
6. Vùng nƣớc ra

7. Ống dẫn nƣớc
8. Nƣớc đầu ra với mức
nƣớc đƣợc điều chỉnh.

Hình 1.3. S bói lc ngp nc dũng chy ngang [31]

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
17


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Mơi trường/2009-2011

Hình 1.4. Sơ đồ bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng [23]
Ngồi ra, trong thực tế ngƣời ta có thể phối hợp các kiểu bãi lọc với nhau
nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nhờ bổ sung đƣợc các ƣu điểm của từng hệ
thống lọc.
2/. Cánh đồng tưới
Theo chế độ tƣới nƣớc mà ngƣời ta phân biệt: Cánh đồng tƣới thu nhận
nƣớc thải quanh năm hoặc theo mùa. Ngoài những yếu tố phải đáp ứng của
cánh đồng lọc, thì khi thiết kế cánh đồng tƣới cần quan tâm tới các yêu cầu
sau [9]:
- Lƣu lƣợng nƣớc thải có thể xử lý trên 1 ha phụ thuộc:
+ Tiêu chuẩn tƣới cho mỗi loại cây trồng trong một vụ.
+ Tiêu chuẩn tƣới 1 lần.
- Năng lực lọc đƣợc xác định theo công thức sau đây:
Q=

 .q0 .T
t

Trong đó:

q0 : Tiêu chuẩn tƣới, m3/ha/ngày đêm
T : Thời gian giữa các lần tƣới, h.
 : Hệ số thấm thoát do thấm ƣớt, bay hơi,  = 0,3 0,5
t : Thời gian tiêu nƣớc từ các ụ, h (t = 0,4 0,5)

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
18


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Mơi trường/2009-2011

Trong q trình hoạt động, vệ sinh môi trƣờng là yếu tố quan trọng
thƣờng xuyên đƣợc giám sát chặt chẽ.
Trên cánh đồng tƣới cần quy hoạch một diện tích chứa nƣớc phù hợp
chiếm khoảng 20 - 25%. Vào vụ thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mƣa nƣớc
thải sẽ đƣợc dự trữ trong các hồ điều hịa kết hợp với ni trồng thủy sản.
Nƣớc thải sinh hoạt và chăn ni có hàm lƣợng cặn lơ lửng cao cần xử lý
sơ bộ qua song chắn rác và một bể điều hoà kết hợp lắng sơ cấp. Với cơng
trình xử lý trên thì BOD5 sau xử lý có thể đạt 15 mg/l.
Đề tài này đƣợc nghiên cứu nhằm đề xuất đƣợc mơ hình bãi lọc trồng

cây, ngồi chức năng của một bãi lọc thơng thƣờng thì cịn có hỗ trợ xử lý
hiệu quả của các lồi TVTS có khả năng xử lý nƣớc thải. Nƣớc thải đƣợc xử
lý đảm bảo hiệu quả loại bỏ các thông số ô nhiễm cao nhất, nƣớc đầu ra sau
khi qua hệ thống này đạt tiêu chuẩn thải dùng cho mục đích tƣới tiêu nơng
nghiệp và có thể đi vào các mƣơng rãnh và hệ thống thủy lợi để cung cấp
nguồn nƣớc cho các cánh đồng trồng lúa và hoa màu.
1.3.3. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp dùng thực vật để xử lý nƣớc thải
a/ Một vài loài TVTS điển hình xử lý nƣớc thải
Các lồi này thuộc các nhóm sau đây: thủy thực vật sống chìm, thủy
thực vật sng ni v thy thc vt sng trụi ni.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
19


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

Bảng 1.1. Một số lồi thực vật có khả năng xử lý nƣớc thải [15, 16, 17, 18]
STT

1

Tên thực
vật

Bèo tây

Tên la tinh –
khoa học[2]

Eichhornia
crassipes

2

Bèo cái

Pistia straiotes

3

Bèo cám Lemna
Nhật Bản japonica

4

Bèo tấm

Lemna
perpusilla

5

Cỏ
Vertiver

Vertiveria
zizanioides L

Phân bố

- Có nguồn gốc từ
Venezuala, Nam Mỹ
- Thích nghi với
những nơi ao tù ẩm
ƣớt; phân bố rộng
khắp Việt Nam

Ở các nƣớc nhiệt đới
và cận nhiệt đới
Phân bố phổ biến ở
miền Bắc Việt Nam,
Nhật Bản.
Sống trôi nổi trên mặt
nƣớc ao, hồ, đầm
ruộng.
Nguồn gc ch yu t
Philippine, Thỏi Lan
hoc thuc dũng Nam

Đỗ Thị H¶i – Cao häc MTK17

Khả năng ứng dụng

- Làm sạch nƣớc, phân giải chất
độc

- Đồng hóa cả amơn và nitrat
trong khi phần lớn các TVTS
khác đồng hóa amơn cao hơn so
Mỹ, Canada, Việt Nam
với nitrat
- Giảm nhiệt độ nƣớc, giảm
khuấy động mặt nƣớc, hạn chế
phát triển tảo, ổn định pH và ơxy
hịa tan vào ban ngày
Sự kết hợp giữa vi khuẩn và bộ
rễ của bèo cái là yếu tố quan
trọng loại bỏ các chất dinh dƣỡng
trong nƣớc.
Sử dụng phổ biến để xử lý nƣớc
ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng.
Sử dụng để xử lý nƣớc ô nhiễm
hữu cơ và kim loại nặng (AlIII,
CuII, CrVI,, FeIII, ZnII).
Hệ rễ phát triển mạnh tạo thành Ứng dụng nhiều trên
chùm lớn, có thể hấp thụ hầu hết thế giới và ở Việt Nam
N, P hồ tan sau 3 đến 5 tuần, đã có mt s cụng

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
20

Nhng nc ó ng
dng thành công

Khả năng ứng dụng
tại Việt Nam

Thuận lợi do sinh sản
nhanh, hiệu quả xử lý
cao và sinh khối thu
đƣợc dùng làm thức
ăn chăn nuôi, ủ phân
xanh, làm biogas, và
làm nguyên liệu giấy.
Có khả năng ứng
dụng, tốc độ sinh
trƣởng chậm hơn so
với bèo tây


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Mơi trường/2009-2011

Ấn

6

Rong
đi chó

Ceratophyllum
demersum L

7

Rong

đi chồn

Hydrilla
verricillata
(L.f) Royle

8

Trang Ấn Nymphoides
Độ
indicum

9

10

11

Thủy trúc

Sậy

Cỏ
Napier

ngăn ngừa sự phát triển của tảo

Các nƣớc nhiệt đới,
cận nhiệt đới; ở Việt
Nam phân bố khắp

nơi.
Sống chìm trong các
ao hồ, đầm, sống lâu
trong điều kiện thiếu
ánh sáng
Phổ biến ở Việt Cây trang là một trong những
Nam,Ấn Độ, Srilanca, lồi có khả năng sinh oxy mạnh
Thái Bình Dƣơng
và giải phóng oxy vùng rễ.

trình ứng dụng hấp thụ
kim loại nặng.
Có khả năng thích
Ở Việt Nam đã có các ứng rất cao với mơi
cơng trình nghiên cứu trƣờng nƣớc bị ô
ứng dụng xử lý nƣớc nhiễm hữu cơ
thải sinh hoạt bằng
rong đi chó và rong
đi chồn
Nhật Bản, Hàn Quốc,
Malaixia

Bộ rễ rất phát triển,
Đƣợc sử dụng phổ biến trong các
Cyperus flabe chịu đƣợc mơi truờng
cơng trình xử lý nƣớc, trong các
lliformis Rorrb nƣớc có mức độ ơ
bãi lọc trồng cây.
nhiễm hữu cơ cao.
Phragmites

karka
Pennisetum
purpureum
Elephant Grass

Chịu đƣợc nồng độ
các chất ô nhiễm cao
trong nƣớc, có tốc độ
phát triển cực nhanh
Vùng đồng cỏ nhiệt
đới châu Phi, có thể
sống ở những nơi đất
khơ cn.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Kh nng vn chuyn oxy vùng
Dễ trồng, tạo bóng
Đức, Anh, Hungari,
rễ cao, có thể xử lý nƣớc thải
râm ngăn sự phát
Thái Lan, Ấn Độ.
công nghiệp đạt hiệu quả lớn.
triển của tảo.
Hiệu quả trong việc hấp thụ các
kim loại nặng nhƣ đồng, niken và Trung Quc; cỏc nc
cadimi, km, chỡ.
Chõu Phi

Ngành Khoa học Môi tr-ờng

21

Thnh công trong xử
lý nƣớc thải bún, sản
xuất tinh bột sắn tại
Kon Tum, Hà Nội và
Yên Bái,…


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

12

Hoa súng

Khoa Môi trường/2009-2011

Nuphar
spp. Các khu vực ao, hồ và Ngoài tác dụng làm cảnh cịn có
Cow
Lily, đầm lầy, lá và hoa nổi tác dụng rất lớn trong việc xử lý
Spatterdock
lên trên mặt nƣớc
nguồn nƣớc mt b ụ nhim.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa häc M«i tr-êng
22

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

b/ Cơ sở khoa học của phương pháp dùng TVTS xử lý nước thải
TVTS có khả năng xử lý ơ nhiễm nƣớc là nhờ hai cơ chế chính là cơ
chế vùng rễ và cơ chế hấp thu chất dinh dƣỡng của thực vật:
- Cơ chế vùng rễ: Hệ rễ của TVTS có vai trò là giá thể để VSV bám
vào, oxy đƣợc lấy từ khơng khí hoặc từ q trình quang hợp vận chuyển qua
thân xuống rễ và giải phóng ra mơi trƣờng nƣớc xung quanh hệ rễ. Nhờ có
oxy, các VSV hiếu khí trong vùng rễ phân hủy chất hữu cơ và các q trình
nitrat hóa diễn ra do vậy nƣớc đƣợc làm sạch.
- Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng: Các muối khống hịa tan có sẵn
trong nƣớc hoặc sinh ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ là nguồn
dinh dƣỡng của TVTS, đƣợc cây hấp thụ qua hệ rễ, nên nƣớc cũng sẽ đƣợc
làm sạch.
Bèo tây có khả năng chống chịu rất cao với nguồn nƣớc ô nhiễm đặc biệt
là ơ nhiễm hữu cơ, bèo tây vẫn có thể tồn tại và sinh trƣởng ở dải nồng độ
NH4+-N từ 110 đến 141mg/l. Mặt khác, bèo tây là một trong mƣời lồi cây có
tốc độ sinh trƣởng mạnh nhất thế giới. Tốc độ tăng trƣởng của bèo tây khoảng
10,33 - 19,15 kg/ha/ngày. Bèo tây có khả năng tăng gấp đơi sinh khối trong
vịng 14 ngày và sinh khối trung bình lớn nhất của bèo 49,6 kg/m2 [9]. Ngồi
ra, bèo tây có khả năng đồng hóa cả amơn lẫn nitrat trong khi phần lớn các
TVTS khác đồng hóa amơn cao hơn so với nitrat. Ngồi ra, bèo tây cịn góp
phần hạ thấp nhiệt độ nƣớc, giảm sự khuấy động mặt nƣớc của gió và có đủ
bóng che cần thiết để hạn chế sự phát triển của tảo, qua đó giảm sự dao động
lớn của nồng độ pH và ơxy hịa tan vào ban ngày [15].
Ở Việt Nam đã có một số cơng trình của các nhà khoa học nghiên cứu
về bèo tây, nhƣ “Nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy chì trong bèo tây và

rau muống”, “Nghiên cứu phng phỏp xỏc nh v x lý ụ nhim Photpho

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-ờng
23


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

trong nước thải bằng bèo tây”, “Nghiên cứu ngưỡng chịu pH và nồng độ ion
NH4+ của bèo tây”,…
Theo Nguyễn Thị Kim Lý (2009), sậy là lồi có khả năng chống chịu
rất cao với môi trƣờng bị ô nhiễm hữu cơ. So với các lồi cây sống nổi khác
nhƣ thủy trúc và vertiver thì sậy có khả năng thích ứng cao hơn nhiều. Ở nồng
độ BOD5 từ 45,5 - 96,2 mg/l và NH4+ từ 212,4 - 216,7 mg/l sậy vẫn có thể
sống bình thƣờng còn ở dải nồng độ NH4 từ 298,2 - 301,2 mg/l cây chƣa bị
chết mà mới bắt đầu có những thay đổi nhất định về hình thái [9].
Mặc dù bèo tây và sậy là hai loài sinh trƣởng nhanh và có khả năng
chịu đƣợc ở nồng độ ơ nhiễm rất cao, tuy nhiên chúng cũng có giới hạn chịu
đựng nhất định, do vậy khi sử dụng chúng để xử lý nƣớc cần chú ý nồng độ
BOD và amonia thích hợp.
Chính tốc độ sinh trƣởng nhanh, dễ trồng và khả năng chống chịu cao
với nguồn nƣớc ô nhiễm mà sậy và bèo tây có nhiều ƣu thế trong việc xử lý
nƣớc thi.

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-êng
24


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Khoa Môi trường/2009-2011

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Để thực hiện đề tài, đối tƣợng nghiên cứu đƣợc chọn là nguồn nƣớc
mặt bị ô nhiễm do nƣớc thải của cụm dân cƣ nông thôn, cùng với hai lồi
TVTS điển hình có khả năng xử lý nƣớc thải là cây Sậy (Phragmites karka)
và cây Bèo tây (Eichhornia crassipes).
Khi đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, chúng tơi đã chọn 3
địa điểm với các loại hình sản xuất khác nhau trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh:
(1) Thôn An Động, xã Lạc Vệ, huyện Tiên Du với đặc trƣng ô nhiễm
chủ yếu bởi các hoạt động sinh hoạt và chăn nuôi của cụm dân cƣ nông thôn;
(2) Thôn Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong với đặc trƣng ô
nhiễm bởi các hoạt động chế biến lƣơng thực kết hợp chăn nuôi gia súc.
(3) Nghiên cứu khu vực trang trại ni lợn tập trung tại phƣờng Đình
Bảng, thị xã Từ Sơn.
Khi nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc của sậy và bèo tây, chúng tôi tiến
hành các hoạt động sau:
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của mật độ trồng sậy và bèo tây đến hiệu quả xử lý;
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc bằng hệ thống 1 bậc trồng sậy và bèo tây;
và:
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc bằng hệ thống hai bậc có trồng TVTS

Từ các kết quả nghiên thu đƣợc, đề tài sẽ chọn ra giải pháp xử lý nƣớc
hiệu quả nhất và thí điểm áp dụng ở quy mơ pilot để đánh giá hiệu quả của
cơng trình đồng thời khuyến cáo áp dụng cho những vùng nghiên cứu.
2.1.2. Địa điểm nghiên cu

Đỗ Thị Hải Cao học MTK17

Ngành Khoa học Môi tr-êng
25