THIẾT kế đất NGẬP nƣớc tạo CẢNH QUAN và xử lý nước thải sinh hoạt

Loại nước thải này có thể xử lý bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để vừa giảm thiểu các tác động của nó đến môi trường, vừa tái sử dụng các dưỡng chất phục vụ cho việc tưới tiêu và tạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

- -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

THIẾT KẾ ĐẤT NGẬP NƯỚC TẠO CẢNH QUAN VÀ

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

LÊ THỊ CHÚC LY B1205069

2015

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập cũng như làm luận văn tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng

của bản thân, chúng tôi còn nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ phía gia

đình, thầy cô và bạn bè Nhân đây, chúng tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành và sâu

sắc đến:

Cha, mẹ và những người thân trong gia đình đã yêu thương, chăm sóc cũng như an

ủi, ủng hộ và động viên chúng con trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học

Cần Thơ

Thầy Lê Hoàng Việt đã dành nhiều thời gian nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt

những kinh nghiệm quý báo, động viên tinh thần và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng

tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn Thầy đã quan tâm, tận tình chỉ bảo, cung

cấp tài liệu, hỗ trợ về mặt kỹ thuật trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Quý Thầy, Cô trong khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, đặc biệt là quý

Thầy, Cô trong bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường đã động viên tinh thần chúng tôi

trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Các bạn lớp Kỹ thuật Môi trường khóa 38, đặc biệt nhóm làm luận văn tốt nghiệp

học kỳ này đã nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi kiến thức và động viên chúng tôi suốt thời

gian xây dựng mô hình cũng như trong quá trình thực hiện đề tài

Một lần nữa, chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, tháng 11 năm 2015

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Nước thải sinh hoạt chứa chủ yếu các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các dưỡng

chất và các mầm bệnh Loại nước thải này có thể xử lý bằng hệ thống đất ngập nước

nhân tạo để vừa giảm thiểu các tác động của nó đến môi trường, vừa tái sử dụng các

dưỡng chất phục vụ cho việc tưới tiêu và tạo cảnh quan cho khu vực xử lý, chính vì

vậy đề tài “Thiết kế đất ngập nước tạo cảnh quan và xử lý nước thải sinh hoạt.”

được thực hiện nhằm đánh giá những thông số thiết kế như thời gian lưu, loại cây

trồng, tải nạp chất hữu cơ thích hợp để thiết kế đất ngập nước nhân tạo xử lý nước

thải sinh hoạt và tạo cảnh quan để có thể ứng dụng ở các khu du lịch sinh thái và

các vùng nông thôn xa xôi Kết quả nghiên cứu cho thấy ở thời gian lưu nước là 5

ngày ứng với tải nạp nước là 437,5 m3/ha.d, tải nạp chất hữu cơ là 30,33 kg/ha.d,

nước thải sau khi xử lý bằng mô hình đất ngập nước nhân tạo cho nước thải đầu ra

đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại A ở các chỉ tiêu SS, BOD5, N-NO3-, P-PO43-; đạt

QCVN 40:2011/BTNMT loại A ở chỉ tiêu COD, TKN, riêng chỉ tiêu N-NH4+, tổng

Coliforms chỉ đạt loại B so với QCVN 14:2008/BTNMT Hàm lượng N-NH4+ trong

nước thải đầu ra cao và không đạt loại A so với QCVN 14:2008/BTNMT chứng tỏ

hàm lượng N-NH4+ trong mô hình đất ngập nước cao hơn so với nhu cầu của cây,

với hàm lượng N-NH4+ cao, nước thải sau xử lý có thể được tận dụng để tưới cho

cây trồng cạn hay dùng để nuôi tảo Ở thời gian lưu nước là 4 ngày ứng với tải nạp

nước là 562 m3

/ha.d, tải nạp chất hữu cơ là 44,44 kg/ha.d, cũng cho các kết quả tương tự, chỉ trừ chỉ tiêu N-NH4+ đã vượt ngưỡng cho phép của QCVN

14:2008/BTNMT cột B Như vậy đất ngập nước nhân tạo trồng Bồn Bồn và Ngải

hoa vận hành ở thời gian lưu 5 ngày có thể dùng để xử lý nước thải sinh hoạt có

mức ô nhiễm nhẹ, đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại B

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 iii

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đƣợc hoàn toàn dựa trên các kết quả nghiên cứu của chúng

tôi và các kết quả nghiên cứu này chƣa đƣợc dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào

khác

Sinh viên 1 Sinh viên 2

Cao Thị Kim Ngọc Lê Thị Chúc Ly

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 2

2.1.2 Đặc tính của nước thải sinh hoạt 2

2.1.3 Phân loại nước thải sinh hoạt 3

2.1.4 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt 3

2.2 ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO 6

2.2.1 Giới thiệu các loại đất ngập nước nhân tạo 6

2.2.2 Cơ chế xử lý nước thải của đất ngập nước nhân tạo 12

2.2.3 Các thông số thiết kế đất ngập nước nhân tạo 15

2.3 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO XỬ LÝ NƯỚC THẢI 17

2.3.1 Ưu điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 17

2.3.2 Nhược điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 17

2.4 CÁC LOẠI THỰC VẬT THỦY SINH CỦA ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO18 2.4.1 Sơ lược về thủy sinh thực vật 18

2.4.2 Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải 18

2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT NGẬP NƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠO CẢNH QUAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 21

2.5.1 Một số nghiên cứu về đất ngập nước xử lý nước thải tạo cảnh quan trên thế giới 21

2.5.2 Một số nghiên cứu về đất ngập nước xử lý nước thải tạo cảnh quan ở Việt Nam 23

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 v

2.6 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI THỰC VẬT SỬ DỤNG TRONG

NGHIÊN CỨU 24

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 28

3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN 28

3.1.1 Địa điểm thực hiện 28

3.1.2 Thời gian thực hiện đề tài 28

3.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 28

3.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 30

3.3.1 Các bước tiến hành thí nghiệm 30

3.3.2 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu 32

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO 33

4.2 THÍ NGHIỆM ĐỊNH HƯỚNG 36

4.3 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT SỬ DỤNG TRONG THÌ NGHIỆM CHÍNH THỨC 37

4.4 THÍ NGHIỆM 1: THÍ NGHIỆM ĐƯỢC VẬN HÀNH Ở THỜI GIAN LƯU NƯỚC 5 NGÀY 39

4.4.1 pH và DO 43

4.4.2 Chất rắn lơ lửng (SS) 43

4.4.3 COD và BOD5 44

4.4.4 Ni-tơ 44

4.4.5 Phốt-phát (P-PO43-) 45

4.4.6 Tổng Coliforms 45

4.5 THÍ NGHIỆM 2: THÍ NGHIỆM ĐƯỢC VẬN HÀNH Ở THỜI GIAN LƯU NƯỚC 4 NGÀY 46

4.5.1 pH và DO 49

4.5.2 Chất rắn lơ lửng (SS) 50

4.5.3 COD và BOD5 50

4.5.4 Ni-tơ 50

4.5.6 Phốt-phát (P-PO43-) 51

4.5.5 Tổng Coliforms 51

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 vi

4.6 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY NGẢI HOA VÀ CÂY BỒN BỒN 52

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

5.1 KẾT LUẬN 54

5.2 KIẾN NGHỊ 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC A 59

PHỤ LỤC B 66

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Đặc điểm các thành phần nước thải sinh hoạt 1

Bảng 2.2 Các chỉ số đánh giá hiệu quả xử lý của 15 nhà máy xử lý nước thải đô thị đang hoạt động ở Việt Nam 4

Bảng 2.3 So sánh đất ngập nước nhân tạo chảy mặt và chảy ngầm 11

Bảng 2.4 Các thông số tiêu biểu thiết kế đất ngập nước nhân tạo 16

Bảng 2.5 Một số loài thuỷ sinh thực vật tiêu biểu 18

Bảng 2.6 Vai trò của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý 20

Bảng 2.7 So sánh mật độ vi sinh vật trên vật liệu lọc là sỏi và vùng rễ của thực vật trong đất ngập nước dòng chảy ngầm 20

Bảng 3.1 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu theo dõi 32

Bảng 3.2 Phương tiện đo đạc các chỉ tiêu tại hiện trường 32

Bảng 4.1 Các chỉ tiêu hóa lý của nước thải sau hầm tự hoại khoa MT&TNTN 36

Bảng 4.2 COD của nước thải đầu vào và đầu ra ở thời gian lưu nước 5 ngày 37

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu hóa lý của nước thải sinh hoạt ở cống của hẻm 124 37

Bảng 4.4 Các số liệu đo đạc lượng nước vào, lượng nước ra, lượng bốc thoát hơi của mô hình ở thời gian lưu nước 5 ngày 39

Bảng 4.5 Các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh của nước thải trước và sau xử lý ở thời gian lưu nước 5 ngày 41

Bảng 4.6 Hiệu suất xử lý của mô hình ở thời gian lưu nước 5 ngày 42

Bảng 4.7 Các số liệu đo đạc lượng nước vào, lượng nước ra, lượng bốc thoát hơi của mô hình ở thời gian lưu nước 4 ngày 47

Bảng 4.8 Các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh của nước thải trước và sau xử lý ở thời gian lưu nước 4 ngày 48

Bảng 4.9 Hiệu suất xử lý của mô hình ở thời gian lưu nước 4 ngày 49

Bảng 4.10 Các chỉ tiêu theo dõi về sự phát triển của cây Ngải Hoa và cây Bồn Bồn 52

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 viii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ một khu đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm dùng để xử lý

nước thải 6

Hình 2.2 Phân loại các kiểu đất ngập nước nhân tạo 7

Hình 2.3 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo loại có dòng chảy mặt (FWS) 8

Hình 2.4 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo loại có dòng chảy ngang (HF) 9

Hình 2.5 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương đứng 10

Hình 2.6 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo loại có dòng chảy ngầm (SFS) 10

Hình 2.7 Cơ chế loại bỏ các chất ô nhiễm trong đất ngập nước nhân tạo 12

Hình 2.8 Cơ chế chiếm ưu thế của hệ thống dòng chảy mặt tự do 12

Hình 2.9 Các phản ứng ở vùng rể 19

Hình 2.10 Typha angustifolia 24

Hình 2.11 Rễ và thân rễ của Typha latifolia 25

Hình 2.12 Cụm hoa của Typha latifolia (trái) và Typha angustifolia (phải) 26

Hình 2.13 (a) Canna indica L var flava hay Canna orientalis var flava, (b) Canna glauca L 27

Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu nước thải sinh hoạt cho quá trình tạo sự thích nghi cho cây và thí nghiệm định hướng 28

Hình 3.2 Vị trí lấy mẫu nước thải sinh hoạt cho thí nghiệm chính thức 29

Hình 3.3 (a) Cây Bồn bồn làm giống, (b) Cây Ngải Hoa làm giống 29

Hình 3.4 Sơ đồ các bước tiến hành thí nghiệm 31

Hình 4.1 Mặt bằng tổng thể mô hình đất ngập nước nhân tạo 34

Hình 4.2 Mặt cắt mô hình đất ngập nước nhân tạo 34

Hình 4.3 Cường độ ánh sáng trung bình tại khu đất ngập nước từ ngày 06-08/10/2015 (trái), Cường độ ánh sáng trung bình ngoài trời từ ngày 06-06-08/10/2015 (phải) 40

Hình 4.4 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào, đầu ra ở thời gian lưu nước 5 ngày 42

Hình 4.5 Giá trị pH và DO trong nước thải đầu vào, đầu ra 43

Hình 4.6 Cường độ ánh sáng trung bình tại khu đất ngập nước từ ngày 26-28/10/2015 (trái), Cường độ ánh sáng trung bình ngoài trời từ ngày 26-26-28/10/2015 (phải) 47

Hình 4.7 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào, đầu ra ở thời gian lưu nước 4 ngày 49

Hình 4.8 Giá trị pH, DO trong nước thải đầu vào và đầu ra 50

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu ô-xy sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu ô-xy hóa học

FWS Free Water Surface Đất ngập nước nhân tạo

SFS Subsurface Flow System Đất ngập nước nhân tạo có

TOC Total Organnic Carbon Tổng các-bon hữu cơ

TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng

TVS Total Volatile Solid Tổng chất rắn bay hơi

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket Bể lọc sinh học kỵ khí

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 1

Nước thải sinh hoạt chủ yếu bị ô nhiễm chất chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các

dưỡng chất và các loại mầm bệnh (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân,

2014a), do đó cần phải được xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận để không làm ô

nhiễm nguồn nước cũng như lan truyền các dịch bệnh Hiện nay ở nước ta phần lớn

nước thải sinh hoạt không được xử lý và xả thải thẳng vào các nguồn tiếp nhận đang

gây nguy hiểm cho môi trường và sức khỏe cộng đồng (Nguyễn Việt Anh &

Nguyễn Khắc Hải, 2012) Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới (2013) thì các

đô thị ở Việt Nam tại thời điểm đó chỉ mới xử lý được 10% lượng nước thải so với

nhu cầu thực tế Ở các khu vực nông thôn vấn đề xử lý nước thải sinh hoạt còn gặp

nhiều khó khăn hơn do mật độ dân cư thưa thớt, cho nên việc đầu tư xây dựng hệ

thống thu gom và xử lý nước thải tập trung ở các cộng đồng này là rất tốn kém,

không khả thi về mặt kinh tế Để xử lý nước thải sinh hoạt cho các cộng đồng nhỏ,

thu nhập thấp người ta đã nghiên cứu phát triển các hệ thống xử lý nước thải phân

tán, quy mô nhỏ; đất ngập nước nhân tạo là một trong những loại hình xử lý nước

thải phân tán được đề xuất để ứng dụng cho những khu vực có giá đất thấp Đất

ngập nước nhân tạo là các khu vực đất ngập nước được con người thiết kế mô

phỏng theo đất ngập nước tự nhiên để xử lý nước thải Theo Lê Hoàng Việt &

Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) hệ thống đất ngập nước nhân tạo có giá vận hành

và bảo trì thấp, ít tiêu thụ năng lượng, thân thiện với môi trường, rẻ riền hơn các

biện pháp xử lý khác và không đòi hỏi kỹ thuật cao Ngoài ra thì hệ thống có hiệu

quả xử lý khá tốt, tạo cảnh quan môi trường, cây trồng có thể bán được, tạo thu

nhập Bên cạnh đó sinh khối của thực vật thủy sinh trong hệ thống còn được dùng

làm thức ăn cho vật nuôi, nguyên liệu sợi và phân bón hữu cơ (Lê Văn Cát, 2007)

Tuy nhiên diện tích đất cần để xây dựng hệ thống đất ngập nước nhân tạo tương đối

lớn đây chính là trở ngại trong việc lựa chọn phương pháp xử lý nước thải bằng hệ

thống đất ngập nước nhân tạo (US EPA, 1988), do đó phương pháp này chỉ có thể

áp dụng ở những vùng giá đất còn thấp

Từ những tình hình thực tế trên đề tài: “Thiết kế đất ngập nước tạo cảnh quan và

xử lý nước thải sinh hoạt” được thực hiện nhằm đánh giá những thông số thiết kế

như thời gian lưu, loại cây trồng, tải nạp chất hữu cơ thích hợp để thiết kế đất ngập

nước nhân tạo xử lý nước thải sinh hoạt và tạo cảnh quan, để có thể ứng dụng ở các

khu du lịch sinh thái và các vùng nông thôn xa xôi

SVTH: Cao Thị Kim Ngọc – B1205079 2

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014a) cho rằng nước thải sinh hoạt là

nước thải từ các hộ dân cư, các khu thương mại hay các cơ quan hành chánh Nước

thải này bao gồm nước tắm giặt, nấu nướng Nước thải có lượng biến thiên theo giờ

trong ngày, theo thời tiết, theo các thiết bị sử dụng nước và khả năng cấp nước sinh

hoạt của cộng đồng đó

Nước thải sinh hoạt thường chiếm từ 65% đến 80% lượng nước cấp của các hộ dân,

cơ quan, bệnh viện, trường học ; trong đó 65% được áp dụng cho nơi nóng, khô,

nước cấp dùng cho cả việc tưới cây cỏ (Trịnh Xuân Lai, 2009)

2.1.2 Đặc điểm của nước thải sinh hoạt

Theo Trần Đức Hạ (2002) các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ

hoạt động của con người Các thành phần ô nhiễm cần quan tâm trong nước thải

sinh hoạt là:

- Các chất rắn (trong đó chủ yếu là các chất rắn lơ lửng)

- Các chất hữu cơ (trong đó chủ yếu là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy

Nước thải hộ gia đình

Nước thải

từ hầm tự hoại

Nước tắm rửa

Nước hầm cầu

Mùi

(Gốc: Kiefer, 2009; trích lại từ Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014a)

2.1.3 Phân loại nước thải sinh hoạt

Trần Đức Hạ (2002) đã phân loại nước thải sinh hoạt như sau:

-Theo nguồn gốc hình thành phân thành hai loại: nước thải không chứa phân,

nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị vệ sinh thường gọi là “nước

xám”; nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh còn gọi là “nước

đen”

-Theo đối tượng thoát nước phân thành: nước thải từ các hộ gia đình, khu dân

cư; nước thải từ các công trình, dịch vụ, công cộng như: bệnh viện, khách

sạn, trường học, nhà ăn

-Theo đặc điểm hệ thống thoát nước phân thành: nước thải hệ thống thoát nước

riêng; nước thải hệ thống thoát nước chung

2.1.4 Tình hình xử lý nước thải sinh hoạt

Theo đánh giá đã thực hiện của Ngân hàng Thế giới (2013) thì các đô thị ở Việt

Nam tại thời điểm đó chỉ mới xử lý được 10% lượng nước thải so với nhu cầu thực

tế

Bảng 2.2 Các chỉ số đánh giá hiệu quả xử lý của 15 nhà máy xử lý nước thải đô thị đang hoạt động ở Việt Nam

Quá trình

xử lý

Hệ thống thoát nước

BOD (mg/L)

COD (mg/L)

TSS (mg/L)

N-NH 4 +

(mg/L)

T-N (mg/L)

T-P (mg/L)

Coliforms (MPN/ 100mL)

1 Kim Liên

Hà Nội

Hồ sinh học

Chung 42 3 135 30 103 7 - - 11 7 - -

6 Bình Hưng

Hòa

BHT truyền thống

Chung 78 10 203 50 49 18 17,9 3,3 - - -

-

(Nguồn: Ngân hàng thế giới, 2013)

7 Sơn Trà

Đà Nẵng

Hồ hiếu khí Chung 37 25 67 49 38 19 - - 18 14 1,7 1,4 -

11 Bãi Cháy

Quảng Ninh

Bể SH theo mẻ Chung 36 20 80 32 196 11 1.3 0,79 - - - 13

12 Hà Khánh Bể SH

theo mẻ Chung 45 23 68 68 41 35 1.1 1 - - - 43

13 Đà Lạt Đà Lạt

Bể lắng hai vỏ + Lọc nhỏ giọt

Riêng 380 14 604 65 792 82 68 25.6 95 30 19,7 9 -

14 Buôn Ma

Thuột BMT

Hồ sinh học Riêng 330 45 564 98 286 76 36,4 32 93,7 23 11,2 4,3 15.000

15 Bắc Giang Bắc

Giang

Kênh ô-xy hóa Chung 90 - 120 25 - - - - - - - - -

2.2 ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO

2.2.1 Giới thiệu các loại đất ngập nước nhân tạo

a Khái niệm đất ngập nước nhân tạo

Đất ngập nước nhân tạo khác với vùng đất ngập nước tự nhiên, là hệ thống nhân tạo

hoặc vùng đất ngập nước được thiết kế, xây dựng và vận hành mô phỏng theo các

chức năng của vùng đất ngập nước tự nhiên cho những mong muốn và nhu cầu của

con người Nó được tạo ra từ một hệ sinh thái không ngập nước hoặc một môi

trường trên cạn, mục đích chủ yếu để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước thải

(Gốc: Hammer, 1994 trích lại từ Hua, 2003)

Lê Anh Tuấn et al (2009) cho rằng đất ngập nước nhân tạo được định nghĩa là một

hệ thống công trình xử lý nước thải được kiến thiết và tạo dựng mô phỏng có điều

chỉnh theo tính chất của đất ngập nước tự nhiên với cây trồng chọn lọc

Hình 2.1 Sơ đồ một khu đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm

dùng để xử lý nước thải (US EPA, 1988)

b Phân loại đất ngập nước nhân tạo

Có hai kiểu hệ thống xử lý nước bằng đất ngập nước kiến tạo cơ bản, là hệ thống

đất ngập nước nhân tạo chảy mặt tự do (Constructed Free surface Flow Wetlands –

CFFW) và hệ thống đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm (Constructed Subsurface

Flow Wetlands – CSFW) Hai kiểu phân biệt cơ bản này lại được phân chia theo

nhiều kiểu khác nhau theo chức năng xử lý của loại thực vật được trồng và đặc điểm

dòng chảy Trong một số trường hợp, một hệ thống xử lý kiểu lai, bằng cách kết

hợp cả hai hệ thống đất ngập nước cơ bản trên

Hình 2.2 Phân loại các kiểu đất ngập nước kiến tạo

(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

b1 Đất ngập nước nhân tạo chảy mặt

TheoHua (2003)hệ thống đất ngập nước nhân tạo chảy mặt được sử dụng phổ biến

ở Bắc Mỹ Những hệ thống này được sử dụng chủ yếu cho xử lý nước thải đô thị có

lưu lượng lớn, để loại bỏ chất dinh dưỡng Thông thường độ sâu ngập là khoảng

0,4m

Đa số hệ thống xử lý đất ngập nước nhân tạo là hệ thống chảy mặt hoặc hệ thống

chảy mặt tự do Những loại này nước thường chảy trên lưu vực hoặc có kênh hỗ trợ,

các thảm thực vật và nước có thể nhìn thấy ở mức độ nông sâu trên bề mặt của vật

liệu chất nền Các chất nền thường là đất tự nhiên và đất sét hoặc vải địa kỹ thuật

không thấm nước, ngăn chặn sự rò rỉ (Gốc: Reed et al., 1995; trích từ Hua, 2003)

Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương đứng

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt với

Thân cây lớn, nổi tự do trên mặt nước

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt với

Thân cây lớn, lá nổi, rể đáy

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt với

Thân cây lớn, mọc tự do kiểu kết thảm

ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt với

Thân cây lớn, mọc vượt trên nước

Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm

Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt với

Thân cây lớn, mọc chìm trong nước

Đất ngập nước kiến tạo xử lý kiểu lai

Kết hợp giữa đất ngập nước kiến tạo chảy

mặt và chảy ngầm

Kết hợp giữa đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang và phương đứng

Chiều sâu lớp đất nền trong đất ngập nước nhân tạo chảy mặt thường vào khoảng

0,6 - 1,0 m, đáy nền được thiết kế có độ dốc để tối thiểu hóa dòng chảy tràn trên

mặt (Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Hình 2.3 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo loại có dòng chảy mặt (FWS)

(Davis, 1994)

b2 Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm

Lê Anh Tuấn et al (2009) cho rằng đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm được thiết

kế như một thủy vực hoặc một kênh dẫn với đáy không thấm (lót tấm trải nilon, vải

chống thấm) hoặc lót đất sét với độ thấm nhỏ để ngăn cản hiện tượng thấm ngang

và có một chiều sâu các lớp dẫn thấm thích hợp để cây trồng thủy sinh phát triển

được

Phân loại theo tính chất dòng chảy đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm được phân ra

làm 2 loại: chảy ngầm theo phương ngang và theo phương thắng đứng Việc lựa

chọn kiểu hình tùy thuộc vào địa hình, đặc điểm nước thải và lượng thải

Theo Hua (2003) trong một hệ thống dòng chảy ngầm (SSF) có thảm thực vật, nước

chảy từ đầu này đến đầu kia thông qua chất nền dẫn thấm được làm từ hỗn hợp của

đất và sỏi hoặc đá nghiền Các chất nền sẽ hỗ trợ sự tăng trưởng của rể thực vật nổi

Hệ thống chảy ngầm có rất nhiều tên gọi như: thảm thực vật ngập nước, kỹ thuật

vùng rể, bãi lọc sậy-vi sinh-đá, bãi lọc thực vật-đá Do hạn chế thủy lực áp đặt bởi

chất nền, hệ thống chảy ngầm là thích hợp nhất cho các loại nước thải có chứa nồng

độ chất rắn tương đối thấp và trong điều kiện dòng chảy thống nhất Hệ thống chảy

ngầm rất phổ biến trong việc ứng dụng xử lý chất hữu cơ, đặc biệt nhu cầu ô-xy

sinh hóa trong nước thải sinh hoạt (Trương Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang,

2013)

Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương ngang

Hình 2.4 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo loại có dòng chảy ngang (HF)

(Hua, 2003) Theo Trương Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang (2013) trong đất ngập nước nhân

tạo chảy ngầm theo phương ngang mực nước luôn giữ dưới bề mặt của chất nền và

dòng chảy từ điểm đầu vào đến điểm đầu ra theo phương ngang Trong hệ thống

này chất nền chủ yếu là sỏi có trồng thực vật

Hua (2003) cho rằng hệ thống này được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được

cho vào ở đầu và chảy ngang qua bể rồi chảy ra ngoài

Hệ thống bể sâu khoảng 0,6 m và phía dưới đáy bể là một lớp đất sét để ngăn chặn

rò rỉ Kích thước của chất nền sỏi dao động trong khoảng 5 - 230 mm thông thường

là 13 - 76 mm Phía dưới có độ dốc để giảm thiểu nước chảy tràn trên mặt đất Nước

thải chảy theo trọng lực theo chiều ngang qua vùng rễ của thảm thực vật khoảng

100 - 150 mm dưới bề mặt sỏi Nhiều sinh vật lớn nhỏ sống trong chất nền Nước

chảy tự do không nhìn thấy được Ở đầu vào bố trí ống đục lỗ để phân phối lưu

lượng tối đa theo chiều ngang qua vùng xử lý Nước qua xử lý được thu gom ở đầu

ra , thông thường 0,3 - 0,6 m dưới bề mặt bể

Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương đứng

Đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương đứng được thiết kế sao cho nước

thải đầu vào chảy theo phương thẳng đứng (từ trên xuống hoặc từ dưới lên) để đi

đến ống thu nước thải đầu ra (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014b)

Hình 2.5 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo phương đứng

(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Hình 2.6 Sơ đồ đất ngập nước nhân tạo loại có dòng chảy ngầm (SFS)

(Hua, 2003)

Ưu điểm và nhược điểm của hai kiểu hình đất ngập nước nhân tạo

Bảng 2.3 So sánh đất ngập nước nhân tạo chảy mặt và chảy ngầm

Kiểu đất ngập

Chảy mặt - Chi phí xây dựng, vận hành

và quản lý thấp

- Tối thiểu hóa thiết bị cơ khí, năng lượng và kỹ năng quản lý

- Ổn định nhiệt độ và ẩm độ cho khu vực

- Rủi ro cho trẻ em và gia súc

Chảy ngầm - Loại bỏ hiệu quả nhu cầu

ô-xy sinh hóa (BOD), nhu cầu ô-xy hóa học (COD), tổng các chất rắn lơ lửng (TSS), kim loại nặng

- Vận hành quanh năm trong điều kiện nhiệt đới

- Tốn thêm chi phí cho vật liệu cát, sỏi

- Tốc độ xử lý có thể chậm

- Nước thải chứa TSS cao có thể gây tình trạng úng ngập

(Davis, 1994)

So với đất ngập nước nhân tạo chảy mặt, đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm có

nhiều ưu thế hơn Nước chảy qua nền cát, sỏi có thể tránh được mùi hôi, màu đen

của nước, sự phát triển của tảo và ảnh hưởng của các mầm bệnh do nước tù Diện

tích của đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm nhỏ hơn diện tích cần của đất ngập nước

nhân tạo chảy mặt nếu so sánh trong cùng tải nạp nước thải

Ở Đồng bằng sông Cửu Long, hệ thống đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm theo

phương ngang có vẻ phù hợp hơn kiểu chảy ngầm theo phương đứng do cao trình

mực nước ngầm tầng trên khá cao, chỉ các mặt đất tự nhiên chừng vài chục cm (Lê

Anh Tuấn et al., 2009)

2.2.2 Cơ chế xử lý nước thải của đất ngập nước nhân tạo

Đất ngập nước có hiệu quả trong xử lý BOD, TSS, N và P, làm giảm kim loại và

các mầm bệnh Việc loại bỏ các chât ô nhiễm trong hệ thống đất ngập nước nhân

tạo là do các quá trình sinh học như hoạt động biến dưỡng của vi sinh vật, quá trình

hấp thu của thực vật và các quá trình hóa lý như lắng, hấp thụ, kết tủa (Gốc: Reddy

& DeBusk, 1987; trích lại từ Hua, 2003)

Hình 2.7 Cơ chế loại bỏ các chất ô nhiễm trong đất ngập nước nhân tạo

(Hua, 2003)

Hình 2.8 Cơ chế chiếm ưu thế của hệ thống dòng chảy mặt tự do

(US EPA, 1988)

a Xử lý chất hữu cơ

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) đối với FWS: việc loại bỏ

chất hữu cơ hòa tan chủ yếu do vi sinh vật bám vào rễ cây, thân và lá rụng xuống

đất Do tảo không phát triển được trong các khu đất ngập nước nhân tạo (do cây

trồng che phủ không cho ánh sáng đến mặt nước), nguồn ô-xy cung cấp cho vi

khuẩn chủ yếu do sự khuếch tán của ô-xy từ khí quyển vào trong nước và do cây

trồng vận chuyển ô-xy từ lá xuống bộ rễ Nước thải nên chỉ nạp ở một phần của đất

ngập nước và không nên chỉ nạp ở một điểm duy nhất

Đối với SFS: do dòng chảy ở dưới mặt đất nguồn ô-xy cung cấp cho vi khuẩn chủ

yếu do cây trồng vận chuyển ô-xy từ lá xuống bộ rễ Việc lựa chọn cây trồng cho

SFS là hết sức quan trọng

Trương Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang (2013) cho rằng vai trò chính của việc

loại bỏ chất hữu cơ là do các hoạt động của các thủy sinh vật, việc thấp thu trực tiếp

của thủy sinh thực vật không đáng kể, nhưng các thủy sinh thực vật tạo giá bám cho

các vi sinh vật thực hiện vai trò của mình

b Đối với chất rắn lơ lửng

Khả năng loại bỏ chất rắn lắng lơ lửng của cả hai đất ngập nước này đều rất cao Do

nước tĩnh và cạn nên chỉ cần vài mét đầu của hệ thống là đủ cho việc loại bỏ chất

rắn lơ lửng (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014b) Cơ chế loại bỏ chất

rắn lơ lửng là sự trầm tích, lọc và hấp thụ (Biddlestone & Gray, 2000)

Trương Thị Nga & Ngô Thụy Diễm Trang (2013) cho rằng các hạt keo hay các chất

rắn không lắng được sẽ được loại bỏ một phần do các cơ chế sau: các hạt keo bị loại

bỏ bởi quá trình hoạt động của các vi sinh vật, bởi sự va chậm và kết dính với các

chất rắn khác Các chất rắn bám vào bề mặt của thực vật và bị phân hủy bởi hoạt

động của các vi sinh vật yếm khí

c Cơ chế loại bỏ Ni-tơ

Theo Lê Anh Tuấn et al (2009) nồng độ ni-tơ là chỉ tiêu quan trọng trong xử lý

nước thải Ni-tơ chủ yếu hiện diện trong vùng đất ngập nước bao gồm ni-tơ hữu cơ,

a-mô-ni-ắc, đạm a-môn, ni-trít, ni-trát, và khí ni-tơ.Việc loại bỏ ni-tơ rất quan trọng

vì độc chất a-mô-ni-ắc cao có thể làm chết cá Nếu liều lượng ni-trát vượt quá mức

cho phép có thể gây ra chứng rối loạn máu của trẻ con, làm giảm khả năng vận

chuyển ô-xy trong máu

Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) cho rằng trát hóa và khử

ni-trát là cơ chế khử đạm chính của hệ thống đất ngập nước nhân tạo Đối với các khu

đất ngập nước nhân tạo có thời gian lưu từ 5 - 7 ngày TKN đầu ra sẽ nhỏ hơn 10

mg/L

Ngoài ra ni-tơ được loại bỏ thông qua sự bay hơi của a-mô-ni-ắc, sự tích lũy trong

đá và trầm tích, hấp thu bởi thực vật và tích lũy trong sinh khối thực vật (Gốc: Brix,

1993; trích lại từ Hua, 2003)

Nếu hàm lượng ni-tơ thấp thực vật đất ngập nước sẽ cạnh tranh NH4+ và NO3- trực

tiếp với vi khuẩn ni-trát và vi khuẩn khử ni-trát, khi đó hàm lượng ni-tơ cao, đặc

biệt là a-mô-ni-ắc, điều này sẽ kích thích hoạt động ni-trát và khử ni-trát (Gốc:

Good & Patrick, 1987; trích lại từ Hua, 2003)

Theo Hua (2003) trong quá trình ni-trat hóa đạm a-môn (NH4+) được chuyển thành

ni-trít (N-NO2-) bởi vi khuẩn Nitrosomonas và cuối cùng ni-trát (N-NO3-) bởi vi

khuẩn Nitrobacter

Phản ứng ni-trít và ni-trát hóa diễn ra như sau (Gốc: Davies & Hart, 1990; trích lại

từ Lê Anh Tuấn et al., 2009):

NH4+ + 3O2 → H+ + H2O + NO2- (2.1)

NO2- + O2 → NO3- (2.2)

Hai loại vi khuẩn cần cho sự ô-xy hóa a-môn thành ni-trát là: Nitrosomonas sp cho

phản ứng ô-xy hóa từ a-môn thành ni-trít ở phương trình thứ nhất và Nitrobacter sp

cho phản ứng ô-xy hóa từ ni-trít thành ni-trát ở phương trình thứ hai

Trong điều kiện yếm khí mạnh, sự khử ni-trát xảy ra theo tuần tự sau (Gốc: Wetzel,

1983; trích lại từ Lê Anh Tuấn et al., 2009):

NO3- => NO2- => NO => N2O => N2 (2.3)

Sự khử ni-trát xảy ra trong vùng hẹp của lớp trầm tích bên dưới mặt giao tiếp của

lớp đất yếm khí - hiếu khí Ở cuối quá trình, hai loại khí ni-tơ ô-xít và khí ni-tơ trở

nên vô hại và thoát vào không khí

d Cơ chế loại bỏ phốt-pho

Theo Hua (2003) Phốt-pho tồn tại trong nước thải dưới dạng như orthophosphate,

Polyphosphate và phốt-pho hữu cơ Việc chuyển đổi hầu hết phốt-pho về dạng

Orthophosphat (H2PO4-, HPO42-, PO43-) được thực hiện bởi quá trình ô-xy hóa sinh

học

Lê Anh Tuấn et al (2009) cho rằng sự loại bỏ và tích lũy phốt-pho từ nước thải xảy

ra hoàn toàn trong bản thân đất ngập nước nhân tạo Trong đất ngập nước, các loài

thủy sinh thực vật đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ phốt-pho Do vậy,

việc dọn dẹp sạch các loài thủy sinh thực vật trong ao hồ hay thực vật trong đất

ngập nước là một trong những biện pháp loại bỏ phốt-pho

Phốt-phát được loại bỏ bằng các quá trình lý hóa, hấp phụ, tạo phức và kết tủa các

phản ứng gồm canxi (Ca), sắt (Fe) và nhôm (Al) (Hua, 2003)

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng phốt-pho có thể bị loại bỏ từ 30-60% trong

đất ngập nước có trồng các loài cây Scirpus sp., Phragmites sp và Typha sp (Gốc:

Billore et al., 1999; Brix, 1997; Reed et al., 1995; US-EPA, 1988; trích lại từ Lê

Anh Tuấn et al., 2009) Một số ít phốt-pho còn lại được giữ trong nền đất ngập

nước và hệ thống rễ cây theo hai cơ chế: hấp thụ hóa học và kết tủa vật lý giữa các

ion phốt-phát và các ion nhôm, sắt hoặc can-xi Sự kết hợp này hình thành các hợp

chất dạng iron-phốt-phát (Fe-P), aluminum phốt-phát (Al-P) hoặc can-xi phốt-phát

(Ca-P) (Gốc: Fried & Dean, 1955; trích lại từ Lê Anh Tuấn et al., 2009)

e Cơ chế loại bỏ các mầm bệnh

Các mầm bệnh trong nước thải được hiểu là các vật thể sống có thể gây bệnh, có thể

kể ra như các loại vi-rút, nấm, động vật nguyên sinh, giun sán,…Tiến trình loại bỏ

các mầm bệnh trong đất ngập nước bao gồm: sự chết loại tự nhiên, lắng đọng, lọc,

hấp thụ (Hua, 2003)

Kadlec & Knight (1996) còn chỉ ra rằng đất ngập nước có cây trồng tạo nên sự loại

bỏ mầm bệnh hữu hiệu hơn do cây trồng cho phép các loại vi sinh phát triển tạo nên

các vật ăn mầm bệnh

f Cơ chế loại bỏ kim loại nặng

Các kim loại nặng chủ yếu trong nước thải thường là chì, đồng, kẽm, crôm, thủy

ngân, cadmium và asenic Có 3 tiến trình chính trong đất ngập nước để loại bỏ kim

loại nặng là sự kết chặt trong đất tạo ra chất trầm tích; kết tủa giữa các muối không

hòa tan và được hấp thu bởi vi khuẩn, tảo và cây trồng (Kadlec & Knight, 1996)

Tiến trình này rất hữu hiệu trong đất ngập nước, có thể loại bỏ 99% kim loại nặng

(Gốc: Reed et al., 1995; trích lại từ Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Theo Hua (2003) kim loại nặng được tích tụ qua các quá trình hấp thụ và tạo phức

với chất hữu cơ Kim loại cũng được giảm xuống thông qua sự hấp thu trực tiếp từ

các thực vật ngập nước Tuy nhiên sự tích lũy này có thể gây chết các thực vật

2.2.3 Các thông số thiết kế đất ngập nước nhân tạo

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2015) các thông số thiết kế quyết

định kích thướt hệ thống là thời gian lưu tồn của nước thải trong hệ thống xử lý

(tính bằng ngày), tải lượng nước thải nạp cho một diện tích bề mặt, tải lượng chất

hữu cơ nạp cho đất ngập nước…

a Mức tải nạp thủy lực (HLR)

Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) cho rằng lưu lượng nạp nước

thường sử dụng nằm trong khoảng 15.000 - 55.000 gal/acr.d (150 - 500 m3

b Thời gian lưu tồn thủy lực

Thời gian tồn lưu nước được tính từ ngày đầu tiên bắt đầu nạp nước thải cho đến

ngày xả nước ra (Gốc: Craig & Michael, 1999; trích lại từ Trương Thị Nga & Ngô

Thụy Diễm Trang, 2013)

Theo Lê Hoàng Việt (2003) thời gian tồn lưu theo lý thuyết tính theo độ rỗng của

các nguyên liệu lọc tạo nên vùng đất ngập nước

Q

d W

L

t     (2.5)

Trong đó:

t: thời gian tồn lưu nước trong hệ thống

L: chiều dài khu đất ngập nước

W: chiều rộng khu đất ngập nước

:

 độ rỗng của vật liệu lọc

d: chiều sâu thiết kế của khu đất ngập nước

Q: lưu lượng nước thải chảy qua mô hình trong ngày

Đối với SFS, lưu lượng nạp BOD5 tối đa la 133 kg/ha.d Tuy nhiên người ta khuyến

cáo chỉ nên dùng lưu lượng BOD5 tối đa là 110 kg/ha.d và trung bình là 66,5

kg/ha.d (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014b)

d Chiều sâu nước

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014b) đối với SFS chiều sâu nước

phụ thuộc vào chiều sâu của rễ các loài thực vật

Bảng 2.4 Các thông số tiêu biểu thiết kế đất ngập nước nhân tạo

Diện tích riêng m2/ha.d 72 - 22 72 - 22

(Gốc: US EPA, 1988; trích lại từ Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014b)

2.3 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP

NƯỚC NHÂN TẠO XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.3.1 Ưu điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải

Theo Hua (2003)đất ngập nước nhân tạo có những ưu điểm sau:

Đối với những khu vực nông thôn giá đất còn rẻ thì đây là một phương án xử lý sử

dụng nguồn tài nguyên của khu vực để xử lý nước thải Về mặt thẩm mỹ, nó tạo

cảnh quan hơn so với hệ thống xử lý nước thải truyền thống Hệ thống này thúc đẩy

việc sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên một cách bền vững và là một hệ thống

xử lý nước thải sinh học thân thiện với môi trường

Đất ngập nước nhân tạo có chi phí thấp hơn so với các lựa chọn xử lý khác Hệ

thống này dựa vào các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, thực vật

đất ngập nước và các vi sinh vật

Hệ thống có thể chịu đựng được tải lượng nước lớn, nhỏ và mức độ ô nhiễm khác

nhau Do đó nó có thể tiếp nhận nước thải đô thị, nước thải sinh hoạt, nước mưa

chảy tràn, nước thải nông nghiệp, nước thải công nghiệp và nước mặt (sông, hồ) bị

ô nhiễm

Hệ thống này gián tiếp góp phần rất lớn trong việc giảm sử dụng các nguồn tài

nguyên thiên nhiên trong phương pháp truyền thống và sự thải bỏ nước thải vào tự

nhiên cũng được giảm

Mục đích chính của hệ thống xử lý đất ngập nước nhân tạo là xử lý các loại nước

thải (đô thị, công nghiệp, nông nghiệp và nước mưa) Đất ngập nước có thể đóng

vai trò là một khu bảo tồn động vật hoang dã và cung cấp môi trường sống cho động

vật ngập nước Các hệ thống đất ngập nước có tính thẩm mỹ làm hài lòng và là

điểm đến hấp dẫn đối với khách du lịch và cư dân đô thị của địa phương Nó cũng

có thể đóng vai trò là bảo tồn thu hút du khách đến khám phá môi trường Hệ thống

đất ngập nước nhân tạo còn là nơi nghiên cứu và thực tập cho các nhà khoa học trẻ

trong lĩnh vực nghiên cứu và giáo dục

2.3.2 Nhược điểm khi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo xử lý nước

thải

Theo US EPA (1988) dùng đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải có có

những nhược điểm sau:

- Yêu cầu diện tích đất lớn

- Hiệu suất có thể thay đổi theo điều kiện môi trường (nhiệt độ, lũ lụt, tuyết tan)

- Thành phần sinh học trong hệ thống dễ bị sốc tải nạp (chất độc)

- Yêu cầu lượng nước tối thiểu

2.4 CÁC LOẠI THỰC VẬT THỦY SINH Ở ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO

2.4.1 Sơ lược về thủy sinh thực vật

Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước có thể

gây một số bất lợi cho con người do phát triển nhanh và phân bố rộng Tuy nhiên ta

có thể lợi dụng chúng

Bảng 2.5 Một số loài thuỷ sinh thực vật tiêu biểu

Thực vật thủy sinh

sống chìm

Rong đuôi chồn Rong xương cá

Cỏ tranh (lá hẹ)

Hydrilla verticillata Mycriophyllum spicatum Blyxa aubertii

Thực vật thủy sinh

sống trôi nổi

Lục bình Bèo tấm (cám) Bèo tai tượng

Bèo ong

Eichhronia crassipes Wolfia arrhiga Pistia stratiotes Salvinia spp

Thực vật thủy sinh

sống nổi

Bồn bồn, cỏ nến Lõi nến, cây bấc Sậy

Typha spp Scirpus spp Phragmites communis

(Polprasert, 1989)

2.4.2 Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải

Thực vật trong đất ngập nước đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ và giữ lại

các chất dinh dưỡng và giúp đỡ trong việc ngăn chặn hiện tượng phú dưỡng của

vùng đất ngập nước Nhiều thực vật vùng đất ngập nước đã thể hiện khả năng trợ

giúp trong xử lý nước thải Sậy (Phragmites karka) và Bồn Bồn (Typha

angustifolia) là những điển hình của loài đầm lầy, hiệu quả trong việc hấp thu chất

dinh dưỡng (Hua, 2003)

Theo Lê Anh Tuấn et al (2009) thực vật ở vùng đất ngập nước đóng vai trò quan

trọng trong xử lý nước thải như một tác nhân làm sạch nước tự nhiên Thực vật

trong đất ngập nước đã làm thay đổi đặc điểm hóa học của nước, có tác dụng làm

các chất dinh dưỡng trong đất chuyển đổi và chúng cũng mang ô-xy từ không khí

xuống các tầng đất nhằm cung cấp ô-xy cho bộ rễ phát triển trong điều kiện bão hòa

hoặc cận bão hòa

Thực vật ở trong đất ngập nước có những vai trò như sau:

- Vai trò thứ nhất của thực vật ở khu đất ngập nước đối với việc xử lý nước thải là

các tác động lý học của nó Các phần cơ thể của thực vật làm ổn định bề mặt của

khu đất ngập nước, giảm vận tốc dòng chảy làm tăng khả năng lắng và giữ lại các

chất rắn của nước thải trong khu đất ngập nước nhân tạo, tăng thời gian tiếp xúc

giữa thực vật và nước thải, làm tăng khả năng hấp thu đạm và ion Các khí khổng

trong cây giúp vận chuyển ô-xy từ lá xuống rễ tạo nguồn ô-xy cung cấp cho hoạt

động phân hủy các chất ô nhiễm của các vi sinh vật hiếu khí (Gốc: Armstrong et al.,

1990; Brix & Schierup, 1990; trích lại từ Hua, 2003)

- Vai trò thứ hai là ảnh hưởng tính thấm của đất, khi ta nhổ cây sẽ tạo nên những lỗ

rỗng lớn làm tăng sự thẩm thấu của nước và gia tăng tác động qua lại giữa thực vật

và nước thải

- Vai trò thứ ba là việc phóng thích các chất hữu cơ: thực vật có khả năng phóng

thích một lượng lớn chất hữu cơ thông qua rễ của chúng Lượng chất hữu cơ mà

thực vật phóng thích có thể lên đến 25% lượng các-bon được cố định qua quá trình

quang hợp, đây có thể là nguồn cung cấp các-bon cho quá trình khử ni-trát của các

vi sinh vật (Gốc: Brix, 1997; trích lại từ Hua, 2003)

- Vai trò thứ tư là cung cấp một diện tích lớn cho vi khuẩn bám và phát triển thành

các màng sinh học Các màng sinh học chịu trách nhiệm cho quá trình sinh học

trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo, bao gồm giảm thiểu ni-tơ (Gốc: Brix, 1997;

trích lại từ Hua, 2003)

Hình 2.9 Các phản ứng ở vùng rể

(Hua, 2003)

- Vai trò thứ năm là tạo nên một môi trường hiếu khí trong đất: các thực vật vận

chuyển ô-xy từ khí khổng trong lá, thấm xuống vùng rễ cung cấp ô-xy cho các quá

trình phân hủy hiếu khí của các vi sinh vật ở đây Việc loại bỏ ni-tơ cao của Sậy là

do sự tăng trưởng của rễ Sậy phân bổ 50% sinh khối thực vật ở rễ và thân rễ Sinh

khối rễ tăng giúp cho việc vận chuyển ô-xy lớn hơn vào chất nền, tạo ra một môi

trường hiếu khí cho phản ứng ni-trát hóa Quá trình ni-trát hóa đòi hỏi tối thiểu là 2

mg ô-xy/L để tiến hành với tốc độ tối đa (Gốc: Sikora et al., 1995; trích lại từ Hua,

2003)

- Vai trò thứ sáu là tạo cảnh quan cho khu vực xử lý cũng như khu vực xung quanh

và cung cấp môi trường sống cho động vật hoang dã

Trong đó vai trò của từng bộ phận cơ thể của thủy sinh thực vật được trình bày ở

mặt nước hoặc

phía trên mặt nước

Hấp thu ánh sáng mặt trời, ngăn cản sự phát triển của tảo Làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt của bể xử lý Làm giảm sự trao đổi khí giữa nước và khí quyển Chuyển ô-xy từ lá xuống rễ

Ghi chú: a) đơn vị cfu g -1

khối lượng khô, b) cfu g -1 khối lượng ướt (Gốc: Hatano et al., 1993 trích lại từ Biddlestone & Gray, 2000)

2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT NGẬP NƯỚC XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TẠO CẢNH QUAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

2.5.1 Một số nghiên cứu về đất ngập nước xử lý nước thải tạo cảnh quan trên

thế giới

Dunbabin et al (1988) đã nghiên cứu sự ô-xy hóa ở vùng rễ của cây Bồn Bồn trong

mô hình đất ngập nước nhân tạo nhằm loại bỏ kim loại nặng từ nước thải Kết quả

cho thấy biến động nồng độ xy vùng đất ngập nước trồng cây duy trì nồng độ

ô-xy trên 8 mg/L, hệ thống không trồng cây cho nồng độ ô-ô-xy thấp, dao động 1,0 - 3,2

mg/L Phân tích thực vật cho thấy chỉ có khoảng 20 - 47% kim loại được giữ lại

trong cơ thể thực vật, trong khi gần như tất cả kim loại (97,2 - 99,9%) đã được loại

bỏ bởi thực vật và chất nền

Nghiên cứu tiềm năng trồng ghép giữa Typha angustifolia và Typha latifolia trong

vùng đất ngập nước cho thấy T angustifolia phát triển mạnh hơn loài bản địa T

latifolia, T angustifolia chiếm diện tích lớn hơn tám lần so với T latifolia, hơn nữa

mỗi mét vuông T angustifolia cho chồi nhiều gấp hai lần T angustifolia phi bản

địa đông hơn T latifolia bản địa trong vùng đất ngập nước tự nhiên 6 năm dựa trên

mật độ chồi và diện tích cây Thời gian ra hoa T angustifolia xảy ra sớm hơn 15 -

20 ngày so với T latifolia (Selbo et al., 2004)

Ciria et al (2005) đã nghiên cứu vai trò của Typha latifolia trong đất ngập nước

nhân tạo xử lý nước thải và đánh giá tiềm năng của nó như một nhiên liệu sinh khối

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự hiện diện của thực vật có kích thước lớn làm tăng

hiệu suất xử lý của đất ngập nước về BOD, N-NH4+ và giảm mầm bệnh do vi

khuẩn, Typha latifolia (Bồn Bồn) là một nguyên liệu thích hợp dùng làm nhiên liệu

cho quá trình nhiệt hóa học Hiệu quả loại bỏ BOD 97%, COD 79%, TSS 92%,

N-NH4+ trong mùa thu 22%, N-NO3- trong mùa thu 64%, P trong mùa hè 39%, ở thời

gian lưu nước 4,7 ngày, tải nạp nước 50 mm/ngày, thời gian vận hành 1 năm

Năm 2007 Zhang et al đã tiến hành nghiên cứu sử dụng thủy sinh thực vật trong đất

ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải Các loài thực vật được sử dụng: Reineckea

carnea (thực vật có hoa thuộc họ măng tây), Acorus gramineus (Thạch Xương Bồ),

Alisma orientale, Acorus calamus (Thủy Xương Bồ), Iris pseudacorus (thực vật có

hoa trong họ Diên Vĩ), Lythrum salicaria (Chân Châu tía) Hầu hết các thủy sinh

thực vật đều thích nghi tốt với nước thải, và khá hiệu quả trong việc loại bỏ BOD5,

COD, TN (tổng ni-tơ), TP (tổng phốt-pho) và kim loại nặng (Fe, Pb, Cd) trong nước

thải Thực vật có hoa trong họ Diên Vĩ và Thạch Xương Bồ là sự lựa chọn tốt để xử

lý chất ô nhiễm trong nước thải đô thị

Nghiên cứu loại bỏ chất dinh dưỡng từ nước thải sử dụng Canna indica (Ngải Hoa)

và Schoenoplectus validus trong trồng độc canh và trồng xen canh trong hệ thống

đất ngập nước nhân tạo dòng chảy mặt theo phương đứng nhằm xử lý nước thải đô

thị Kết quả nghiên cứu cho thấy ở nồng độ chất dinh dưỡng thấp 17,5 mg N và 10

mg P cho mỗi lít nước thải Ngải Hoa và Schoenoplectus validus có hiệu quả loại bỏ

N-NH4+ là 98%, N-NO3- là 93%, hiệu quả loại bỏ P-PO4+ của Ngải Hoa là 85%, còn

Schoenoplectus validus là 77% Ở nồng độ chất dinh dưỡng cao 35 mg N và 20 mg

P cho mỗi lít nước thải Ngải Hoa và Schoenoplectus validus có hiệu quả loại bỏ

N-NH4+ là 99%, hiệu quả loại bỏ N-NO3- của Ngải Hoa là 98%, còn Schoenoplectus

validus là 94%, hiệu quả loại bỏ P-PO4+ của Ngải Hoa là 88%, còn Schoenoplectus

validus là 76% (Zhang et al., 2007)

Vào năm 2008 Gebremariam et al đã tiến hành nghiên cứu loại bỏ ni-trát và nồng

độ DO trong đất ngập nước trồng Bồn Bồn (Typha spp.) so với trồng Cỏ Nến

(Scirpus spp.) Kết quả cho thấy hiệu quả loại bỏ ni-trát cây Bồn Bồn cao hơn cây

Cỏ Nến đáng kể DO cây Bồn Bồn thấp hơn so với cây Cỏ Nến DO cây Cỏ Nến

thường dao động từ 0,5 đến 2 mg/L trong khi DO Bồn Bồn là luôn dưới 0,3 mg/L

Do đó Bồn Bồn nên được sử dụng khi xử lý ni-trát, đòi hỏi hoạt động của các vi

sinh vật kỵ khí sẽ được chuyển đổi để xử lý ni-trát

Theo Zurita et al (2009) đã sử dụng bốn loài thực vật Zantedeschia aethiopica (Loa

Kèn sông Nin), Strelitzia Reginae (Thiên Điểu), Anturium andreanum (Hồng Môn),

Agapanthus Africanus (Thanh Anh) được khảo sát trong hai loại đất ngập nước

chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt Mục đích của nghiên cứu là đánh giá và so

sánh tính hiệu quả của việc xử lý bằng hai loại đất ngập nước chảy ngầm để loại bỏ

chất gây ô nhiễm và sự phát triển của các loài cây cảnh dưới mô hình dòng chảy

khác nhau trong việc nghiên cứu chế độ dòng chảy tốt nhất đối với sự phát triển của

mỗi loài Kết quả cho thấy các chất ô nhiễm được loại bỏ cao trong đất ngập nước

nhân tạo chảy ngầm theo phương đứng Hầu hết các cây cảnh đều sống sót sau thời

gian 12 tháng Sự phát triển của thực vật phụ thuộc vào loại đất ngập nước kiến tạo

Vào năm 2009 Kantawanichkul et al đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải thoát

ra từ bể sinh học kỵ khí (UASB) của quá trình sản xuất muối cá ở Thái Lan, bằng

mô hình đất ngập nước nhân tạo kết hợp chảy ngầm ngang (HSF) trồng cây Thủy

Trúc và chảy mặt (FWS) trồng cây Ngải Hoa Kết quả nghiên cứu cho thấy COD,

BOD, SS giảm 97%, N-NH4+ và TKN giảm 70%

Đầu năm 2005, sau thảm họa sóng thần, Đại sứ quán Đan Mạch cấp kinh phí để xây

dựng lại và cải thiện hệ thống quản lý nước thải của đảo Phi Phi Don ở Thái Lan

Hệ thống xử lý nước thải có công suất 400 m3/ngày.đêm Thiết kế theo hình con

bướm đậu trên cánh hoa với mục đích vừa xử lý nước thải vừa tạo cảnh quan cho

đảo Và được xây dựng kết hợp cả ba hệ thống đất ngập nước nhân tạo: hệ thống đất

ngập nước nhân tạo chảy mặt tự do, hệ thống đất ngập nước nhân tạo dòng chảy

ngầm theo phương ngang và hệ thống đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm theo

phương thẳng đứng Kết quả nghiên cứu cho thấy hai loại cây được trồng trong hệ

thống Canna generalis (Ngải Hoa) và Heliconia (Chuối Hoa) có khả năng loại bỏ

các chất ô nhiễm rất cao, nhưng Ngải Hoa phát triển tốt hơn, có thể loại bỏ các chất

dinh dưỡng nhiều hơn Chuối Hoa (Konerrup et al., 2009, Brix et al., 2010)

Lihua et al (2010) đã nghiên cứu loại bỏ các chất dinh dưỡng từ nước thải trong đất

ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng có trồng Canna indica L (Ngải Hoa) với các

điều kiện khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy khoảng 30% TN trong nước thải

được loại bỏ với sự hiện diện của Ngải Hoa, nhưng chỉ có khoảng 20% TN trong

nước thải được loại bỏ khi không có sự hiện diện của Ngải Hoa

Nghiên cứu việc đáp ứng độ mặn để thay đổi lưu lượng vào trong một vùng đất

ngập nước 65.000 ha Bồn Bồn Kết quả cho thấy hệ thống cần được duy trì ở mức

2,6 ± 0,2 g/L tổng chất rắn hòa tan để bảo đảm Bồn Bồn phát triển mạnh mẽ và độ

mặn nên không quá 3,0 g/L tổng chất rắn để duy trì điều kiện độ mặn ở ngưỡng

thích hợp bên trong vùng đất ngập nước (García-Hernández et al., 2013)

Năm 2014 Macci et al đã thực hiện nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc loại bỏ

các chất ô nhiễm có kích thước nhỏ (N, P), kim loại nặng (Cu và Zn) trong nước

thải, thông qua việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo chảy ngầm với các

thực vật khác nhau: Zantedeschia aethiopica (Loa Kèn sông Nin), Canna indica

(Ngải Hoa), Carex hirta (thực vật thuộc họ Cói), Miscanthus sinensis (thực vật có

hoa trong họ Hòa thảo), Phragmites australis (Sậy) Kết quả nghiên cứu cho thấy

Ngải Hoa, Sậy, thực vật thuộc họ Cói có hiệu quả cao trong việc loại bỏ chất ô

nhiễm, còn Loa Kèn sông Nin có hiệu quả loại bỏ thấp

2.5.2 Một số nghiên cứu về đất ngập nước xử lý nước thải tạo cảnh quan ở việt

nam

Hà Thị Kim Thanh (2008) đã nghiên cứu sử dụng Ngải Hoa (Canna indica bail) để

nâng cao hiệu suất xử lý tại các hồ đô thị Kết quả cho thấy nó có thể làm giảm TN

từ 4,3 mg/L xuống còn 3,2 mg/L, giảm TP từ 3,92 mg/L xuống còn 1,9 mg/L trong

mùa mưa

Năm 2011 Lê Anh Tuấn đã xác định lượng thoát hơi nước của Sậy (Phragmites

spp.) bằng phương trình cân bằng nước ở khu đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm

Thực nghiệm cho thấy rể Sậy hút khá nhiều lượng nước thải sinh hoạt vào trong hệ

thống, nhờ khả năng hút nước mạnh mẻ này các chất ô nhiễm trong nước thải được

Sậy hấp thụ tạo thành sinh khối

Ngô Thụy Diễm Trang & Hans Brix (2012) đã đánh giá khả năng xử lý TSS, lân

hòa tan (P-PO43-) và tổng lân (TP) của Sậy (Phragmites spp.) trong xử lý nước thải

sinh hoạt của hệ thống đất ngập nước kiến tạo nền cát vận hành với mức tải nạp

thủy lực cao Kết quả cho thấy khả năng xử lý TSS, P-PO43- và TP là rất hiệu quả và

không đổi cho cả hai mức lưu lượng (600 và 1.200 L/ngày) với hiệu suất xử lý trung

bình tương ứng là ~94, 99 và 99% Trong khi đó hiệu suất xử lý BOD5, COD,

N-NH4+ và TKN giảm ở mức lưu lượng cao (1200 L/ngày), với giá trị trung bình

tương ứng là 47-71, 68-84, 63-87 và 69-91% Kết quả cho thấy bằng cách sử dụng

đất ngập nước kiến tạo có dòng chảy ngầm ngang trong việc xử lý nước thải sinh

hoạt là phương pháp khả thi

Lê Anh Tuấn et al (2012) đã thực hiện nghiên cứu xác định lưu tốc của dòng chảy

nước thải qua vùng rể khu đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm bằng phương pháp lưu

vết Chất lưu vết dùng trong thí nghiệm là muối ăn (NaCl) Mục đích của thí

nghiệm nhằm xác định lưu tốc dòng chảy lớn nhất của nước thải sinh hoạt đi qua

vùng rể cây sậy của khu đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm Thời gian tồn lưu chuẩn

qua tầng rể là 18 ngày, lưu tốc trung bình lớn nhất của dòng chảy là 0,67 m/ngày

Kết quả cũng đã chứng minh việc dùng muối ăn làm chất lưu vết là biện pháp rẻ

tiền và biền vững để xác định lưu tốc trong một khu đất ngập nước kiến tạo chảy

ngầm

Vào năm 2013 Trương Thị Phương Thảo & Ngô Thụy Diễm Trang đã tiến hành

nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đạm lên sinh trưởng cây Bồn Bồn trên hệ thống đất

ngập nước kiến tạo để xử lý nước sinh hoạt và nước mưa Kết quả cho thấy nồng độ

tổng Ni-tơ (TN) có xu hướng giảm dần dọc theo hệ thống, cây Bồn Bồn phát triển

rất tốt trên hệ thống Ngoài ra, hiệu suất xử lý TN tương ứng ở từng giai đoạn thích

nghi và giai đoạn hoạt động của hệ thống là 88,5% và 60,8% Kết quả nghiên cứu

chứng minh nồng độ đạm đóng vai trò quan trọng cho sinh trưởng của thực vật và

cây Bồn Bồn góp phần xử lý chất ô nhiễm trong nước thải thông qua hấp thu sinh

học

2.6 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI THỰC VẬT SỬ DỤNG TRONG

NGHIÊN CỨU

Cây Bồn Bồn

Bồn Bồn (Typha spp) thuộc họ Hương bồ (Typhaceae) Có 4 loại lớn: Typha

latifolia L (Common cattail, cỏ đuôi mèo lá rộng), Typha domingensis Pers

(Southern cattail, Santo Domingo cattail), Typha angustifolia L (cỏ đuôi mèo lá

hẹp), Typha glauca Godr (Blue cattail) (Vymazal & Kröpfelová, 2008) Chúng đều

được gọi chung là cây Cỏ nến hoặc cây Hương bồ, phân bố rộng rãi trên thế giới ở

bán cầu Bắc Các nước nói tiếng Anh gọi là cây Đuôi mèo (Cattails) cũng do hoa

của nó giống đuôi con mèo

Đặc điểm chung của cây Bồn bồn

Cây Bồn Bồn mọc hoang ven rìa đầm lầy nước ngọt hoặc lợ, ít phèn, chủ yếu tập

trung ở 3 tỉnh Sóc Trăng, Bạc Liêu và Cà Mau (thuộc cực nam Nam Bộ), tuy cũng

gặp rải rác ở các vùng đất ngập nước khác của miền tây Nam Bộ như Đồng Tháp,

An Giang nhưng không nhiều vì nước nhiều phèn ảnh hưởng tới sự phát triển của

chúng (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015)

Hình 2.10 Typha angustifolia

(Vymazal & Kröpfelová, 2008)

Hua (2003) cho rằng Typha angustifolia – Bồn bồn là một loại cây lâu năm Nó mọc

thành chùm, mạnh mẽ và thẳng, với chiều cao 1,5 - 3 m Nó có đoạn thân rễ ngắn

chui ngầm dưới đất, từ đó cây con mới mọc lên Lá thẳng với một chóp nhọn và có

thể dài đến 3,5 m Cuống hoa bình thường cao hơn điếu xì gà Cụm hoa cái nằm

dưới một hoa đực, có hình trụ nhỏ gọn và dày hơn 2,5 - 4 cm Những cụm hoa

thường có màu nâu và phủ lông trắng mịn khi trưởng thành

Cattail: họ Hương bồ với các loài điển hình Typha angustifolia (cỏ đuôi mèo lá hẹp)

và Typha latifolia (cỏ đuôi mèo lá rộng) Phân bố rộng trên thế giới pH tối ưu 4 -

10 Khả năng chịu mặn của cỏ lá hẹp là 15 - 30 ppt, cỏ lá rộng < 1 ppt Tăng trưởng

nhanh chóng, thông qua vùng thân rể, phát triển, bao phủ ra xung quanh, đạt 0,6 m

trong gần 1 năm Rể thâm nhập tương đối nông khoảng 0,3 m Cỏ đuôi mèo có thể

ngập lâu dài > 0,3 m, nhưng cũng có thể chịu được khô hạn (Trương Thị Nga &

Ngô Thị Diễm Trang, 2013)

Theo Lê Anh Tuấn et al (2009) Cattail phát triển ở nhiệt độ 10 - 300C, khả năng

chịu mặn cao nhất 30 ppt, độ dài của rể 30 cm

Đối với Typha latifolia khoảng pH tối ưu từ 3 - 8,5 còn Typha angustifolia là từ 3,7

- 8,5, chịu được nước lợ (Davis, 1994)

Hình 2.11 Rễ và thân rễ của Typha latifolia

(Vymazal & Kröpfelová, 2008)

Hình 2.12 Cụm hoa của Typha latifolia (trái) và Typha angustifolia (phải)

(Vymazal & Kröpfelová, 2008)

CÂY NGẢI HOA (CHUỐI HOA)

Cây Ngải Hoa có tên khoa học Canna indica Linn hay Canna hybrids là họ

Cannaceae hay Canna lily, có khoảng 25 loài (Gốc: Segere & Maas 1971; trích lại

từ Kubitzki, 1998) Canna indica là một loại cây có nguồn gốc nhiệt đới hoặc cận

nhiệt đới ở Nam Mỹ, phân bố ở các tỉnh khu vực phía Nam của Argentina

(Ciciarelli, 2012)

Đặc điểm chung của cây Ngải Hoa

Cây thân cỏ, cao 2,5 m Cụm hoa ở ngọn mang hoa lớn xếp sát nhau Cánh đài và

cánh tràng nhỏ, nhị lép biến thành cánh hoa lớn hoa màu đỏ, màu cam và có lốm

đốm, màu hồng, màu vàng và màu gần như trắng với sự kết hợp các màu sắc khác

Lá có màu xanh lá cây hoặc màu tím đậm (Martinak, 2013), gân lá hình lông chim

song song nổi rõ (Pankhurst, 1995) Thân rễ ngầm, có đường kính 0,5 – 1,5 cm

Thân rễ Canna edulis chứa tinh bột được sử dụng như một nguồn thức ăn cho con

người và động vật (Kubitzki, 1998) Quả nang hình cầu có màu xanh lá cây, quả

nang mang nhiều hạt hình trứng màu nâu hạt dẻ hoặc đen (Ciciarelli, 2012)

Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2015) cho rằng Ngải Hoa thuộc họ Dong

riềng hay họ Chuối hoa (danh pháp khoa học Cannaceae) là họ thực vật một lá

mầm chỉ có một chi duy nhất là chi Canna Chuối hoa là cây thân thảo mọc thành

bụi, với một củ căn hành to, thẳng Tất cả các bộ phận của cây có màu xanh hoặc

tím khi trổ, láng, không lông, tăng trưởng khoảng 1,5 m cao Lá mọc cách, bao chung quanh thân, bằng một vỏ bọc lớn bên dưới, dài rộng ra thành phiến lá

Ở Việt Nam có vài loài như:

-Dong riềng (Canna edulis Ker.): hoa nhỏ màu đỏ, trồng lấy củ ăn, lấy bột làm

miến

-Chuối hoa lai (Canna hybrid Forst.): hoa to có màu sặc sỡ, đỏ hay vàng, làm cảnh

-Chuối hoa (Canna indica L.): hoa nhỏ không đẹp bằng loài trên

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN

3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN

3.1.1 Địa điểm thực hiện

Các thí nghiệm được thực hiện trên mô hình đất ngập nước nhân tạo xây mới trong

khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên (MT&TNTN), Trường Đại Học Cần

Thơ

Các chỉ tiêu SS, COD, BOD5, TKN, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-, tổng Coliforms

được phân tích tại phòng thí nghiệm của trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường

Chất lượng Địa chỉ: 45 đường 3/2, Tp Cần Thơ

Các chỉ tiêu như pH, DO, cường độ ánh sáng được đo đạc ở hiện trường bằng các

thiết bị của khoa MT&TNTN

3.1.2 Thời gian thực hiện đề tài

Đề tài được thực hiện từ tháng 06 năm 2015 đến tháng 12 năm 2015

3.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Nước thải sinh hoạt ở khoa MT&TNTN dùng cho quá trình thích nghi cho cây

với nước thải và thí nghiệm định hướng

Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu nước thải sinh hoạt cho quá trình tạo sự thích nghi

cho cây và thí nghiệm định hướng

- Nước thải sinh hoạt ở cống thoát nước chung của hẻm 124, đường 3/2, phường

Xuân Khánh, quận Ninh Kiều, Tp Cần Thơ dùng cho thí nghiệm chính thức

Hình 3.2 Vị trí lấy mẫu nước thải sinh hoạt cho thí nghiệm chính thức

- Cây Bồn Bồn, cây Ngải Hoa

Hình 3.3 Cây Bồn bồn làm giống (trái), Cây Ngải Hoa làm giống (phải)

3.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.3.1 Các bước tiến hành thí nghiệm

- Bước 1: Thiết kế và xây dựng mô hình

- Bước 2: Chuẩn bị thí nghiệm

+ Lấy giống cây Ngải hoa và cây Bồn Bồn ở khoa MT&TNTN trồng vào mô hình,

cây được chọn làm giống là những cây khỏe mạnh, sạch bệnh và tương đối đồng

đều về chiều cao

+ Chăm sóc cây Ngải Hoa và cây Bồn Bồn

- Bước 3: Lấy mẫu và phân tích thành phần nước thải sinh hoạt sẽ sử dụng trong thí

nghiệm để đánh giá về những yếu tố cần thiết xem có phù hợp với việc xử lý bằng

- Theo Metcalf & Eddy (1991) thời gian lưu nước trong hệ thống đất ngập nước là

từ 4 - 15 ngày Do đó chọn thời gian lưu nước 5 ngày để làm mốc cho thí nghiệm

định hướng và kết hợp với việc tạo sự thích nghi cho cây với nước thải

- Nước thải được bơm vào bình mariott có van điều chỉnh lưu lượng

- Sau một tháng vận hành mô hình với nước thải sinh hoạt ở khoa MT&TNTN cây

trồng trong mô hình đã phát triển tốt, sau đó tiến hành lấy mẫu COD vào, mẫu COD

ra trong một số ngày liên tục để phân tích

+ Nếu giá trị COD ở đầu ra không còn biến động nhiều chứng tỏ hệ thống đã ổn

định, tiến hành thí nghiệm chính thức

+ Nếu giá trị COD ở đầu ra tăng giảm bất thường thì tiếp tục vận hành để mô hình

ổn định

 Tiến hành thí nghiệm chính thức

Sau thí nghiệm định hướng sẽ tiến hành thí nghiệm chính thức bằng nguồn nước

thải sinh hoạt được lấy ở cống thoát nước chung của hẻm 124, đường 3/2, phường

Xuân Khánh, quận Ninh Kiều, Tp Cần Thơ

+ Lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu: pH, DO, SS, COD, BOD5, TKN, N-NH4+ ,

N-NO3-, P-PO43-, tổng Coliforms

Các chỉ tiêu pH, SS, BOD5, N-NH4+ , N-NO3-, P-PO43-, tổng Coliforms được so

sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN

14:2008/BTNMT, chỉ tiêu COD, TKN so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về

nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, DO so sánh thêm với Quy chuẩn

kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu QCVN 39:2011/BTNMT

+ Trong quá trình thí nghiệm, tiến hành tính toán cân bằng nước cho mô hình

+ Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của cây trong thời gian tiến hành thí nghiệm

 Đo chiều cao của cây trước thí nghiệm và sau khi kết thúc thí nghiệm

 Đếm số cây con mới mọc xung quanh cây giống

+ Theo dõi điều kiện môi trường như cường độ ánh sáng