Tiểu luận Nghiên cứu và cải thiện hệ thống đất ngập nước trong việc xử lý nito và photpho bằng cây bồn bồn

Trước tình hình đó, việc việc nghiên cứu tìm giải pháp cho việc xử lý nước thải vừa đơngiản, có chi phí xây dựng, vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh mội trường là một hướngnghiên cứu giả

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Khi nhắc đến “Đất ngập nước” là người ta nghĩ ngay đến những vùng đất không có năngsuất và thậm chí bẩn thỉu chứa đầy bệnh tật, côn trùng Sự phát triển ngày một cao củanền kinh tế đi đôi với quá trình đô thị hóa đã làm cho diện tích đất ngày càng thu hẹp,trong đó có quá trình chuyển hóa Đất ngập nước sang sản xuất nông nghiệp thâm canhhoặc nuôi trồng thuỷ sản hay san lấp để tạo ra các vùng đất cho phát triển công nghiệp,

đô thị

Trong khi đó, Đất ngập nước lại có một vai trò hết sức quan trọng đối với cuộc sống conngười, nhất là đối với những người dân sống trong và gần những vùng Đất ngập nướcnhư là: lương thực, thực phẩm, vật liệu làm nhà cửa, đồng thời cũng là địa bàn sinh sống

và sản xuất của con người Đất ngập nước bảo vệ sự đa dạng sinh học, duy trì các quátrình sinh thái, lọc sạch nước thải, điều hòa khí hậu, bảo vệ các giá trị văn hóa lịch sử,đồng thời cũng là nơi tham quan, giải trí, du lịch và nghiên cứu khoa học Cuộc sốnghằng ngày của những người dân trong vùng Đất ngập nước hầu như dựa vào tài nguyêncủa Đất ngập nước

Một vai trò hết sức quan trọng của Đất ngập nước đó là khả năng xử lý ô nhiễm mà đặcbiệt là ô nhiễm hữu cơ Với tình hình như hiện nay, mỗi ngày các đô thị đã thải ra mộtlượng nước thải khổng lồ, trong đó nước thải cũng chiếm một lượng khá lớn Và thửhình dung, mỗi ngày với lượng nước thải lớn như vậy nếu không xử lý, tình trạng môitrường sẽ ô nhiễm nghiêm trọng như thế nào, ảnh hưởng đến sức khoẻ người dân khuvực xung quanh ra sao

Đa phần, nguồn nước thải đều qua các hệ thống cống rãnh song các hệ thống này thườngdùng chung với hệ thống thoát nước mưa thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên, ao hồ,sông suối hoặc thải ra biển Hầu như không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nước thảisinh hoạt riêng biệt nào

Trước tình hình đó, việc việc nghiên cứu tìm giải pháp cho việc xử lý nước thải vừa đơngiản, có chi phí xây dựng, vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh mội trường là một hướngnghiên cứu giải quyết hợp lý và khả thi.

Phương pháp xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo là một phương pháp

đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới cách đây khoảng vài chục năm Cho đến nay,

ở các nước phát triển như Đức, Nhật, Thụy Điển các hệ thống ngập nước nhân tạo vẫnđang được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt Ở Việt Nam, việc sử dụng các hệ thống

tự nhiên nói chung và hệ thống đất ngập nước nhân tạo nói riêng đã bắt đầu được sửdụng

Trước tình hình trên, Phát triển kinh tế là nhu cầu cấp thiết của mỗi địa phương, nhằmcải thiện đời sống của nhân dân và tạo ra nhiều công ăn việc làm nên các tỉnh, các huyện,các thành phố đã tìm nhiều giải pháp ưu đãi để mời gọi các nhà đầu tư, các doanh nghiệp.Các địa phương chỉ chú trọng việc kêu gọi đầu tư nên đã bỏ lỏng việc quản lý các doanhnghiệp về mặt môi trường nên các yêu cầu chặt chẽ về phát thải đã được các đại phương

bỏ qua nhằm tạo sự dễ dãi cho các doanh nghiệp

Trong điều kiện hiện nay ở nước ta, khi phần lớn các dự án xử lý nước thỉ tập trung chocác cụm cộng nghiệp tự phát quy mô vừa và nhỏ là chưa khả thi, hoặc nếu có chỉ dừng ởmức xử lý sơ bộ do thiếu thốn về tài chính, thì việc nghiên cứu tìm giải pháp cho việc xử

lý nước thải vừa đơn giản, có chi phí xây dựng, vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh mộitrường là một hướng nghiên cứu giải quyết hợp lý và khả thi

Hệ thống đất ngập nước được xây dựng để xử lý nước thải trong đó xảy ra các quá trìnhsinh học, hóa và lý học Các vùng đất ngập nước có thể loại bỏ chất ô nhiễm hoặcchuyển chúng thành các dạng vật chất ít gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môitrường Thuận lợi của việc sử dụng đất ngập nước để xử lý nước thải là quá trình xử lýđược thực hiện liên tục trong điều kiện tự nhiên với giá thành rẻ, các chi phí thấp, chophép đạt hiệu suất cap, thân thiên với môi trường, đồng thời góp phần làm gia tăng giátrị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái của khu vực xung quanh

Một trong những phương pháp xử lí N, P đơn giản nhất là dùng hệ thống đất ngập nước,tuy nhiên phương pháp này vẫn còn những mặt hạn chế nhất định, do đó nhóm đã nghiêncứu và cải tiến hệ thống đất ngập nước tự nhiên hoạt động theo nguyên lí giống như một

bể lọc và dùng cây Bồn Bồn để hấp thụ chất thải nhằm góp phần nâng cao hiệu quả xử líN,P và tận dụng sản phẩm từ cây Bồn Bồn tạo hiệu quả kinh tế

Vì các lý do nêu trên nên chúng em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu và cải thiện hệ thống đất ngập nước trong việc xử lý Nito và Photpho bằng cây Bồn Bồn”.

Để đạt được những mục tiêu đặt ra, những nội dung dưới đây cần thực hiện

1 Dựa vào tài liệu sẵn có, thông tin đã biết để tìm hiểu về thuộc tính xử lý nước thải của

mô hình đất ngập nước

2 Thu thập tài liệu liên quan đến vấn đề về đất ngập nước

3 Tìm tài liệu liên quan về cây bồn bồn

4 Tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến ảnh hưởng đến hệ thống đất ngập nước này, đặcbiệt là thời gian lưu nước, vật liệu lọc

5 Tham khảo 1 số tài liệu trong nước và nước ngoài liên quan

6 Tham khảo ý kiến chuyên gia và giảng viên cố vấn để bài được chính xác và hoànthiện hơn

7 Khảo sát thực địa về liên quan

8 Lập đề cương nghiên cứu và viết báo cáo

9 Trình bày các vấn đề về hệ thống đất ngập nước kiểu mới này và các yếu tố ảnh hưởng,

so sánh hiệu quả với hệ thống đất ngập nước tự nhiên

10 Đề xuất các giải pháp khắc phục nếu có

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung nghiên cứu về hệ thống đất ngập nước hoạt động theo nguyên lí bể, xử lí

N, P bằng cây Bồn Bồn:

- Nguồn nước thải từ các nhà máy đã qua xử lý sơ bộ loại bỏ các chất độc hại đặc trưngcho từng ngành nghề sản suất.

- Kiểm soát các nguồn nước thải ô nhiễm từ đầu vào trước khi qua hệ thống, đảm bảocác nguồn thải đã được xử lý sơ bộ

- Thiết kế hệ thống xử lý đảm bảo nguồn thải đầu ra đạt yêu cầu

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Khoa học: Đề tài góp phần định hướng tìm ra phương pháp xử lí N,P mới và cải tiến hệthống đất ngập nước tự nhiên, nâng cao hiệu quả xử lí bằng đất ngập nước, đóng góp 1hướng đi mới cho khoa học

Môi trường: Đạt chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT, góp phần cải thiện tình trạng ônhiễm môi trường, xử lý đất ngập nước hiện nay

Kinh tế: Đề xuất được mô hình xử lý với chi phí xây dựng vận hành và bảo quản rẻ hơn

so với các mô hình cải tạo và xử lý tập trung

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 ĐẤT NGẬP NƯỚC (WETLAND)

2.1.1 Khái niệm

Thuật ngữ “ĐNN” được hiểu theo nhiều cách khác nhau, hiện nay có đến 50 định nghĩa

về ĐNN đang được sử dụng

Theo công ước Ramsar (1971 ), ĐNN được định nghĩa như sau: ĐNN được coi là các vù

ng đầm lầy, than bùn hoặc là vùng nước dù là tự nhiên hay nhân tạo, ngập nước thườngxuyên hoặc từng thời kỳ, là nước tĩnh, nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn,bao gồm cả những vùng biển mà độ sâu mực nước khi thuỷ triều ở mức thấp nhấtkhông vượt quá 6m

Ngoài ra, còn có định nghĩa của các tổ chức, các nhà nghiên cứu khác trên thế giới nhưlà: Chương trình quốc gia về điều tra ĐNN của Mỹ, Canada, New Zealand và Ôxtrâylia

- Chống sóng biển, ổn định bờ biển và chống xói mòn

- Xử lý nước, giữ lại chất cặn, chất độc…

- Giữ lại chất dinh dưỡng

- Sản xuất sinh khối

- Giao thông thuỷ

- Giải trí, du lịch

Chức năng kinh tế của ĐNN

Tài nguyên rừng: cung cấp một loạt các sản phẩm quan trọng như gỗ, than, củi

và các sản phẩm khác như nhựa, tinh dầu, tanin, dược liệu…Nhiều vùng ĐNN giàu động vật hoang dã đặc biệt là các loài chim nước, cung c

ấp các sản phẩm có giá trị thương mại cao

- Thuỷ sản: Môi trường sống và nơi cung cấp thức ăn cho cá, loài thuỷ sản

-Tài nguyên cỏ và tảo biển: Thức ăn của nhiều loại thuỷ sinh vật, người và gia súc, ngoài

ra còn làm phân bón và dược liệu…

-Sản phẩm nông nghiệp: các ruộng lúa nước chuyển canh hoặc xen canh với các cây hoamàu khác tạo nên nhiều sản phẩm quan trọng của vùng ĐNN

-Cung cấp nước ngọt: Là nguồn cung cấp nước ngọt cho sinh hoạt, tưới tiêu, ch

o chăn nuôi gia súc và sản xuất công nghiệp

Tiềm năng năng lượng: Than bùn, các đập, thác nước… là những nguồn năng lượng qua

n trọng

Chức năng xã hội

- Tạo cảnh quan, vui chơi, giải trí

Giá trị văn hoá: lễ hội, giáo dục, nghiên cứu…

- Giá trị đa dạng sinh học

Nhận thức được giá trị lợi ích của wetland, kết hợp với chất lượng và minhchứng môi trường sẽ dẫn đến việc tạo wetland nhân tạo cho nhiều mục đích.[24]

2 2 ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO (CONSTRUCTED WETLAND)

Theo Công ước RAMSAR thì "Đất ngập nước bao gồm: những vùng đầm lầy, đầm lầy than bùn, những vực nước bất kể là tự nhiên hay nhân tạo, những vùng ngập nước tạm thời hay thường xuyên, những vực nước đứng hay chảy, là nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, kể cả những vực nước biển có độ sâu không quá 6m khi triều thấp".

ĐNN nhân tạo cũng đóng vai trị rất quan trọng đối với cuộc sống của con người Chúngcung cấp một lượng khổng lồ nguồn lợi thủy sản nước ngọt và nước mặn bao gồm cả cá

c loài trai hến và giáp xác Bên cạnh đó, đất ngập nước còn giúp bảo vệ đất liền, nhàcửa và đất canh tác trước gió bão, hạn chế ảnh hưởng của lũ lụt, nạp, tiết nước ngầm và cung cấp nguồn nước cho sinh hoạt Tuy nhiên, các vùng đất ngập nước ở Việt Namđang dần biến mất Việc chuyển đổi đất ngập nước thành đất canh tác, chặt phárừng ngập mặn ven biển để nuôi tôm, sự ô nhiễm và phát triển chỉ là một số trongrất nhiều tác động có nguy cơ gây suy thoái vĩnh viễn các hệ sinh thái đất ngập nước vàcuối cùng là ảnh hưởng tới chính lợi ích mà đất ngập nước mang lại cho con người.ĐNN nhân tạo không có một khái niệm rõ ràng, chỉ là những bảng hệ thống phân loại T

uỳ theo tổ chức, mục đích nghiên cứu mà phân loại khác nhau Hiện nay có rất nhiều bản

g phân loại được sử dụng như bảng phân loại của công ước Ramsar, tổ chức bảo tồn thiê

n nhiên quốc tế…

Trong thiên nhiên, đất ngập nước hiện diện ở các vùng trũng thấp như các cánh đồng lũ,đầm lầy, ao hồ, kênh rạch, ruộng nước, vườn cây, rừng ngập nước mặn hoặc nước ngọt,các cửa sông tiếp giáp biển… Vùng ĐBSCL được xem là vùng đất ngập nước rộng lớncủa nước ta vì có đủ các yếu tố của định nghĩa này Đất ngập nước được xem là vùng đấtgiàu tính đa dạng sinh học, có nhiều tiềm năng nông lâm ngư nghiệp nhưng rất nhạy cảm

về mặt môi trường sinh thái Đất ngập nước tham gia tích cực vào chu trình thủy văn và

có khả năng xử lý chất thải qua quá trình tự làm sạch bằng các tác động lý hóa và sinhhọc phức tạp

Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua đất ngập nước tự nhiên thường chậm, phải có nhiềudiện tích và khó kiểm soát quá trình xử lý nên các nhà khoa học đã đề xuất ra giải phápxây dựng các khu xử lý nước thải qua đất Khu này gọi là khu đất ngập nước kiến tạo,chữ “kiến tạo” được hiểu là hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngậpnước nhưng việc xử lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lýđược quá trình vận hành ở mức đơn giản Xử lý nước thải bằng đất ngập nước kiến tạo

đã được áp dụng khoảng 100 năm nay ở Mỹ, châu Âu và gần đây nhất là các nước châu

Á, châu Úc Việc nghiên cứu đất ngập nước kiến tạo khá nhiều trong khoảng hơn 20năm nay, đặc biệt là các công trình của Kadlec và Knight (1996), Moshiri (1993), US-EPA (1988),… cho thấy hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm như BOD5, COD, DO, TSS,

Photpho, Coliform,…có giảm đáng kể trong nước thải (Lê Anh Tuấn Xử lý nuớc thải

ao nuôi cá nuớc ngọt bằng ðất ngập nuớc kiến tạo, 2007 Khoa Công nghệ, Trường Ðại

học Cần Thơ)

2.3 CÂY BỒN BỒN

2.3.1 Khái niệm

Cây bồn bồn có tên khoa học là Typha orientalis G.A, Họ hương bồ (Typhaceae).Bồn

bồn còn có nhiều tên khác như: Thủy hương bồ, hương bồ thảo, cỏ nến…Các nước nói

tiếng Anh gọi Cỏ nến là cây Đuôi mèo (cattails) cũng do hoa của nó giống đuôi con

mèo

Cây bồn bồn còn những vai trò quan trọng khác trong sinh cảnh đất ngập nước

2.3.2 Phân bố

Cây bồn bồn là loài thực vật sống ở vùng đất ngập nước phát triển trên các cạnh của ao,

hồ và sông, suối có dòng chảy chậm

Ở Việt Nam Cỏ nến mọc hoang ven rìa đầm lầy nước ngọt hoặc lợ, ít phèn, chủ yếu tậptrung ở 3 tỉnh Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau (thuộc cực nam Nam Bộ), tuy cũng gặprải rác ở các vùng đất ngập nước khác của miền tây Nam Bộ như Đồng Tháp, AnGiang,… vì nước nhiều phèn nên Cỏ nến không phát triển

2.3.3 Công dụng đối với đất ngập nước

Theo Nguyễn Đình Hòe-Hội Bảo vệ Thiên nhiên và môi trường Việt nam cho biết:

“Cây bồn bồn còn những vai trò quan trọng khác trong sinh cảnh đất ngập nước Cỏ nếnthường mọc thành quần xã dày đặc ở ven bờ hồ hay đầm Các bụi bồn bồn là nơi làm tổcủa nhiều loài côn trùng, lưỡng cư và chim Một số loài động vật như chuột xạ chuyên

ăn bồn bồn Nhiều loài chim lại có thói quen thu nhặt lá bồn bồn khô về làm tổ Tậpđoàn Cỏ nến có tác dụng lọc nước, làm giảm các chất thải nhất là chất hữu cơ đổ vào hồ,đầm, từ đó làm giảm khả năng hồ, đầm bị phú dưỡng Cỏ nến còn có thể dùng để sảnxuất ethanol Rễ Cỏ nến có khả năng chống xói mòn rất tốt Thời gian dài qua đi, cỏ nến

có vai trò tích cực trong việc làm khô đầm lầy Ở Cà Mau, vùng ruộng trũng ngập sâuđang canh tác lúa – tôm hoặc trồng lúa có diện tích lên đến hơn 230.000 ha, đều có thểtrồng Cỏ nến kết hợp với nuôi tôm hay nuôi cá đồng, cho hiệu quả kinh tế cao hơn độccanh tôm hay lúa Vai trò điều hòa sinh thái của cây Cỏ nến khiến cho hóa chất bảo vệthực vật hay thuốc chữa bệnh cho tôm, cá hầu như không cần sử dụng

Về nhiều phương diện, Cỏ nến là loài thực vật quý của vùng đất ngập nước Miền HạNam Bộ”

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 VẬT LIỆU

- Thùng, can nhựa để lấy mẫu

- Các thiết bị đo đạc chỉ tiêu chất lượng nước (pH, SS, DO…)

- Các hóa chất xử lý N, P

- Mái che hoặc tấm bạc (ngăn không cho nuớc mưa hòa lẫn vào nuớc thí nghiệm, điều

đó tạo ra sự khác biệt về nồng dộ các chất trong nuớc thải, ảnh huởng dến kết quả thínghiệm)

- Các loại vật liệu và thiết bị xây dựng để xây dựng mô hình

- Cây bồn bồn

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp luận

Dựa trên cách tiếp cận nguồn nước từ các con kênh do nguồn nước thải từ các doanh

nghiệp và cụm doanh nghiệp thải ra, lắp đặt hệ thống xử lý nhưng do vận hành khôngthường xuyên, dẫn tới tình trạng nguồn thải ra sau xử lý không đạt yêu cầu, ảnh hưởnglớn tới khu vực và hoạt động của người dân

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu khoa học

Phương pháp thu thập thông tin

- Trước khi tổ chức khảo sát thực địa chuẩn bị cho việc thiết kế, thu thập, xử lý các số

liệu, tài liệu liên quan đến đề tài là rất quan trọng, bởi qua đó việc phát hiệncác vần đề liên quan đến đề tài sẽ sáng rõ hơn, xác định được các yếu tố cần

kế thừa, hạn chế việc nghiên cứu tràn lan, tập trung giải thích các vấn đề cốtlõi của đề tài Đồng thời vạch ra được một các khà chi tiết các tuyến, vùngkhảo sát chính xác hơn

- Các thông tin cần thu thập như:

 Điều kiện khí hậu, thủy văn, địa hình, thổ nhưỡng của khu vực khỏa sát thiết kế.

 Hiện trạng sử dụng đất

 Các nguồn gây ô nhiễm chính tại khu vực khảo sát và lưu vực thoát nước

 Các chính sách kinh tế xã hội của địa phương đặc biệt là định hướng quy hoạch phát

triển trong tương lai

Phương pháp khảo sát thực địa

Tổ chức khảo sát thực địa theo tuyến đã được hoạch định trước theo bản đồ nhằm xácđịnh lại độ chính xác của các thông tin đã thu thập được Việc khảo sát thực địa cần phảithu thập thêm những thông tin thực tế như:

- Hiện trạng sử dụng đất và các hình thức sử dụng đất khác chưa được thống kê dongười dân tự chuyển mục đích sử dụng

- Việc phát thải ô nhiễm của các doanh nghiệp gây ảnh hưởng như thế nào đối vớingười dân Quy luật về thời gian phát thải ô nhiễm của doanh nghiệp

- Khảo sát địa hình vùng nghiên cứu, xem xét tính khả thi về kinh tế

- Thu thập thêm thông tin về chế độ thủy văn, các hướng dòng chảy chính của khu vực

- Thu thập thông tin về các loài thực vật bản địa, đặc biệt là các loài có khả năng hấp

thụ ô nhiễm

- Lấy mẫu nước tại nguồn thải để phân tích mức độ ô nhiễm

Thu thập số liệu phải được tiến hành trước mọi giai đoạn khảo sát Những tài liệu thuthập kể trên làm cơ sở hoạch định kế hoạch khảo sát tiếp theo, lựa chọn nội dung và khốilượng hợp lý cũng như phương pháp khảo sát thích hợp

Phương pháp thống kê số liệu

- Bằng phương pháp thống kê xử lý các số liệu phân tích và các số liệu điều tra liênquan Trong đó chú trọng đến khả năng tương quan giữa mức độ nhiễm bẩn và khả năng

tự làm sạch của môi trường đất Kết quả thống kê được xác lập thành các bảng nhằmphục vụ cho việc thiết kế như:

 Thống kê về lượng mưa, độ ẩm, chế độ thủy văn