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

Nghiêncứu sử dụng các loài thực vật trong xử lý ô nhiễm nước đã được biết đến vàviệc ứng dụng nó đã mang lại nhiều hiệu quả tích cực, đặc biệt với nguồnnước ô nhiễm cao và chứa nhiều chấ

Điển hình ô nhiễm ở nông thôn là ô nhiễm tại chỗ, tức là do chất thảicủa chính cụm dân cư đó Nguyên nhân của sự ô nhiễm này là chất thải từsinh hoạt, chuồng trại chăn nuôi và các hoạt động chế biến thực phẩm Ởnhiều nơi, người dân cũng đã ý thức được tác hại của ô nhiễm môi trườngnhưng để đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý hiện đại thì cần nguồn kinh phílớn mà họ không đủ khả năng chi trả.

Địa bàn nông thôn rộng lớn với nguồn thải phân tán do đó các côngnghệ xử lý hiện đại, đắt tiền với chi phí lắp đặt cao là không khả thi Nghiêncứu sử dụng các loài thực vật trong xử lý ô nhiễm nước đã được biết đến vàviệc ứng dụng nó đã mang lại nhiều hiệu quả tích cực, đặc biệt với nguồnnước ô nhiễm cao và chứa nhiều chất dinh dưỡng Nhờ các quá trình tự nhiên,nước có khả năng tự làm sạch cùng với sự phối hợp trồng thực vật nước đểchúng hút thu các chất hữu cơ, dinh dưỡng N và P có trong nước để pháttriển, nhờ đó nước được làm sạch Sinh khối thực vật sau thu hoạch có thể tậndụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc ủ phân hữu cơ bón cho ruộng và khép kínchu trình sản xuất Vì vậy việc áp dụng công nghệ xử lý trong điều kiện tựnhiên hay công nghệ sinh thái đối với các vùng dân cư nông thôn được cho làmột trong những giải pháp phù hợp

Để có được các thông tin cần thiết cho việc đề xuất giải pháp giảm

cụ thể về hiện trạng ô nhiễm nước 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 nước mặt ở một vài điểm nông thôncủa tỉnh Bắc Ninh;

2/ Xác định mật độ trồng TVTS tối ưu xử lý hiệu quả nguồn nước ônhiễm;

3/ Đưa ra quy trình xử lý nước hiệu quả nhất bằng cách so sánh hiệuquả của các hệ thống xử lý riêng rẽ và phối hợp trồng TVTS;

4/ Đánh giá được hiệu quả của mô hình pilot và khuyến cáo áp dụngđối với khu vực nghiên cứu, góp phần giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước mặtnói chung và ô nhiễm hữu cơ ở nông thôn nói riêng, tạo nền tảng cho sự pháttriển bền vững

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Một số vấn đề môi trường nông thôn Việt Nam

Đô thị hoá là xu thế tất yếu của mọi quốc gia trên con đường phát triển

Ở các mức độ và sắc thái khác nhau, đo thị hóa lan rộng toàn thế giới như mộtquá trình kinh tế - xã hội mà Việt Nam không nằm ngoài quy luật đó Đặc biệtsau khi Quốc hội ban hành Luật Doanh nghiệp (năm 2000), Luật Đất đai (năm2003), Luật Đầu tư (năm 2005), … đã mở ra bước phát triển mới cho đô thịhóa ở Việt Nam Nguồn vốn đầu tư trong nước và trực tiếp nước ngoài tăngdẫn đến sự hình thành số lượng lớn và tốc độ nhanh các khu công nghiệp, khuchế xuất, khu đô thị mới và sự cải thiện đáng kể kết cấu hạ tầng ở cả thành thị

và nông thôn Làn sóng đô thị hoá đã lan toả, lôi cuốn và tác động trực tiếpđến nông nghiệp, nông thôn và nông dân [11]

Đô thị hoá gắn với công nghiệp hoá, hiện đại hoá đã trực tiếp góp phầnchuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng giảm dần tỷ trọng giá trị nông, lâm,thuỷ sản trong tổng thu nhập quốc dân và tăng dần tỷ trọng các ngành côngnghiệp, xây dựng và dịch vụ Đối với nông nghiệp, sự chuyển dịch theo

hướng phát triển các cây trồng, vật nuôi có năng suất, chất lượng và hiệu quảcao hơn Trong trồng trọt, tỷ trọng cây hoa màu, cây công nghiệp và cây ănquả ngày càng tăng [11]

Việc mở rộng diện tích, chuyển dịch cơ cấu và đầu tư thâm canh tăngnăng suất các loại cây trồng dẫn đến sản lượng lương thực hàng năm tăng lênđáng kể cùng với lượng thuốc BVTV và phân bón nông nghiệp sử dụng liêntục gia tăng Theo thống kê của Cục Bảo vệ thực vật, Tổng Cục Thống kê vàTổng Cục Hải quan thì lượng thuốc nhập khẩu vào Việt Nam năm 1998 là42,7 nghìn tấn, tăng gấp 2 lần so với năm 1991 Từ năm 2000 đến 2005, mỗinăm Việt Nam sử dụng khoảng 35 nghìn đến 37 nghìn tấn, đến năm 2006 đã

Theo các số liệu về hiện trạng sử dụng phân cho thấy việc sử dụngkhông cân đối và không đúng thời điểm cây cần, dẫn đến hàng năm một

lượng lớn phân bón bị bay hơi hoặc rửa trôi gây lãng phí và ảnh hưởng xấuđến môi trường sản xuất, môi trường sống và đó cũng là tác nhân gây ô nhiễmđất, nước và không khí [6]

Việc lạm dụng thuốc BVTV trong phòng trừ dịch hại đã không tuân thủcác quy trình kỹ thuật, không đảm bảo thời gian cách ly của từng loại thuốcdẫn 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 dư lượngthuốc BVTV trong đất xấp xỉ bằng hoặc vượt ngưỡng cho phép theo QCVN15:2008/BTNMT [3]

Như vậy, quá trình đô thị hóa ở Việt Nam ngoài những mặt tích cựclàm cho kinh tế phát triển, đời sống của người lao động được cải thiện thì nóđang 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 trường

Nông thôn đang phải hứng chịu những hậu quả về môi trường Việc sửdụng không hợp lý và lãng phí quỹ đất canh tác; tình trạng san lấp, lấn chiếm

ao hồ, sông, suối và các công trình thuỷ lợi; nạn đốt phá rừng và khai tháckhoáng sản tuỳ tiện,… cùng với sự yếu kém trong xử lý nước thải, rác thải,khí thải đang làm cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, phá vỡ hệ sinh thái gây ônhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sản xuất nông nghiệp, cảnh quannông thôn, đời sống và sức khoẻ của nông dân thậm chí làm trầm trọng thêmnhững tai biến của tự nhiên

1.2 Tài nguyên nước mặt ở Việt Nam

Hội thảo ở Caen năm 1999 về Thông điệp hòa bình với tên gọi “Cuộc chiến tranh về nước liệu có xảy ra?” một lần nữa cho thấy vai trò vô cùng to

lớn của nước Nước là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra các cuộc

xung đột, nước là vũ khí chiến lược vô cùng quan trọng, là mục tiêu tranhgiành giữa các quốc gia ở thượng và hạ lưu sông, là công cụ ngoại giao đểgiải quyết xung đột và tranh chấp.

Việt Nam là quốc gia có mạng lưới sông ngòi dày đặc, trong đó có 13

hệ thống sông lớn với diện tích trên 10.000km2 Tài nguyên nước mặt phongphú chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới Tổnglượng dòng chảy năm của sông Mê Kông bằng khoảng 500km3, chiếm 59%tổng lượng dòng chảy năm của các sông trong cả nước Hệ thống sông Hồngchiếm 14,9% và sông Đồng Nai là 4,3%,… Theo số liệu thống kê, tổng trữlượng nước mặt của Việt Nam đạt trên 840 tỷ m3 [5], trong đó hơn 60% lượngnước được sản sinh từ nước ngoài Đây là nguồn tài nguyên quý giá, góp phầnquan trọng vào sự phát triển kinh tế - xã hội đất nước Tuy nhiên, nước mặtcủa chúng ta hiện đang đối mặt với nhiều thách thức, trong đó đáng kể nhất làtình trạng suy kiệt và ô nhiễm trên diện rộng

Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và xu hướng lượng mưa diễn biến thấtthường dẫn đến tình trạng hạn hán và ngập úng cục bộ thường xuyên xảy ratrên diện rộng, điều này phản ánh thực tế Việt Nam đang đứng trước nguy cơthiếu nước về mùa khô, lũ lụt về mùa mưa gây nhiều thiệt hại về người và của

ở nhiều vùng

Nhiều khu công nghiệp, nhà máy, khu đô thị và khu dân cư nước thảichưa qua xử lý được xả ồ ạt xuống các lưu vực sông và hồ dẫn đến nhiềuvùng có nước nhưng không sử dụng được do ô nhiễm trên diện rộng

Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất, chủ yếu để phục vụtưới lúa và hoa màu Trong tổng lượng dòng thải đổ vào nguồn nước mặt thìnước thải ra từ nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất Việc sử dụng hóa chấtBVTV và phân bón bất hợp lý trong sản xuất nông nghiệp là nguyên nhân chủ

đến 30% lượng thuốc BVTV và phân bón là cây trồng sử dụng, phần còn sẽtheo nước mưa và nước tưới đi vào nguồn nước mặt, tích lũy trong đất vànước ngầm dưới dạng dư lượng gây suy thoái các vùng đất và ô nhiễm nguồnnước [12].

Do nhu cầu phát triển kinh tế, quy mô chuồng trại được mở rộng nhưng

người dân vẫn áp dụng phương thức chăn nuôi theo kiểu “chuồng lợn cạnh nhà, chuồng gà cạnh bếp”, nước 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 mương thoát nước, ao hồ ở các vùng nông thôn

Trước đây muốn dùng phân bắc để bón cho cây trồng, người ta phải ủ ítnhất sáu tháng đến một năm, nay thời gian lưu của phân trong bể phốt quángắn vì vậy chính các dòng sông đang làm nhiệm vụ thay cho các bể phốt

Từ các hành vi trực tiếp hay gián tiếp của con người là nguyên nhândẫn tới nhiều kênh rạch và ao hồ ở nước ta đang trong tình trạng bị ô nhiễmvượt mức cho phép mà chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ Ở nhiều nơi, sông đã trởthành kênh nước thải, không có cá tự nhiên, nước màu đen bốc mùi xú uế gâymất mỹ quan, làm giảm đa dạng sinh học và gián tiếp làm mất khả năng tựlàm sạch của nước Các thông số quan trắc tại những nơi vốn là thủy vực tựnhiên giờ có giá trị COD từ 200 – 300 mg/l, NH4+ từ 20 – 40 mg/l và NO3-

vượt quá 15mg/l Độ đục cao dao động từ 20 – 40 NTU, pH thường từ 7,5 –8,5 [3]

Trước thực trạng ô nhiễm nguồn nước mặt đó, việc nghiên cứu và ápdụng các công nghệ xử lý hiệu quả, phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm nguồnnước mặt nói chung và ô nhiễm hữu cơ ở các vùng nông thôn là vô cùng cầnthiết và cấp bách

1.3 Công nghệ thực vật trong xử lý nguồn nước ô nhiễm

1.3.1 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam

Trên thế giới việc sử dụng TVTS được biết đến từ lâu và đã ứng dụngrộng rãi ở các nước như Đức, Anh, Hungari, Thái Lan và Ấn Độ [20, 21, 25].Hiệu quả mà công nghệ này đem lại có thể sánh ngang với công nghệ xử lýhiếu khí bằng bùn hoạt tính thông thường [28, 29]

Phương pháp dùng lau sậy để xử lý nước thải đã được giáo sư KatheSeidel (người Đức) đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ XX Với phương phápnày, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý được nhiều loại nước thải với nồng độ

ô nhiễm cao Hiệu quả giảm thiểu các chỉ tiêu amoni, nitrat, phosphát, BOD5,COD và colifom trong nước thải sinh hoạt có thể đạt 92 - 95% Nước sau xử

lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường với pH và các chỉ sốsinh hoá ổn định, đảm bảo VSV hoạt động bình thường, hàm lượng chất rắn

lơ lửng thấp hơn 50mg/l [22, 24]

Hiện nay, Bộ Môi trường Đan Mạch đã có hướng dẫn chính thức xử lýtại chỗ nước thải sinh hoạt đối với các nhà riêng ở nông thôn Theo hướngdẫn này, người ta đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳngđứng 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 nước như Ấn Độ, New Zealand, châu Âu

và Bắc Mỹ người ta đã nghiên cứu và ứng dụng một dạng mới xử lý nướctrong điều kiện tự nhiên đó là sử dụng các thảm thực vật trôi nổi trên mặtnước Thảm thực vật gồm những cây sống nổi có rễ giống như những câydùng trong bãi lọc trồng cây [18, 26, 29] Sự thay đổi độ sâu mực nước ít chịuảnh hưởng tới loại thảm này do đó nó có triển vọng rất lớn trong xử lý nướcđặc biệt ở những vùng nước sâu [32]

Xơ dừa và than bùn được dùng để làm giá thể cho thảm thực vật, vậtliệu nổi được dùng thường là các khung ống plastic (PVC, PE, PP) Ở Ấn Độngười ta sử dụng tre nổi tự nhiên, vừa rẻ tiền mà hiệu quả xử lý tương đối cao[33].

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh thái ở Việt Namnhìn chung còn nhiều mới mẻ Tại một số Viện, Trung tâm và Trường Đạihọc đã có một số công trình nghiên cứu xử lý nguồn nước ô nhiễm bằng

TVTS, tuy nhiên mới triển khai ở bước đầu và phạm vi hẹp

Lê Thị Hiền Thảo (2005) thí nghiệm bèo tấm (Lemna minor) và rong đuôi chó (Ceratophyllum demersum) thả vào nước hồ Bảy Mẫu sau thời gian

30 ngày thí nghiệm hàm lượng DO tăng từ 5,45mg/l tới 5,52mg/l ở mẫu thảbèo; tăng đến 5,83mg/l ở mẫu thả rong Hàm lượng NH4+ giảm từ 3mg/l đến0,25mg/l ở mẫu thả bèo và tới dạng vết ở mẫu thả rong Nồng độ PO43- giảm từ0,1 mg/l tới 0 ở cả hai mẫu Hàm lượng CODKMnO4 giảm từ 10,8mg/l tới

9,43mg/l ở mẫu nuôi bèo tấm; tới 8,57mg/l ở mẫu thả rong Hàm lượng 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 Trường Đại học Khoa học thuộc Đại học Huế cho thấyviệc thả bèo vào nước thải sinh hoạt, lò mổ gia súc và nước thải của quá trìnhlàm bún cho thấy, bèo sinh trưởng phát triển nhanh và nước trở nên tronghơn 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 nước thải tại Cảng dầu

B12 với hệ thống gồm: (1) Bể xử lý kỵ khí với giá thể cho vi khuẩn kỵ khíphân hủy dầu; (2) Bể xử lý hiếu khí với hệ thống sục khí cung cấp ôxy cho vikhuẩn hiếu khí phân hủy dầu; (3) Ao hồ sinh học cấp 3 có thả rong và bèo tây

để hấp thụ Pb, Zn, H2S, FeS, SS trước khi xả vào môi trường Nước sau khiqua hồ sinh học đảm bảo tiêu chuẩn nước thải ra môi trường [4].

Nguyễn Việt Anh (2005) nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãilọc ngầm một bậc trồng cây, nước đầu ra đạt tiêu chuẩn cột B về các chỉ tiêuCOD, SS, TP Với hệ thống xử lý 2 bậc nối tiếp, nước đầu ra đạt tiêu chuẩncột A của TCVN 5945 – 1995 [1]

Một số nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng cách kết hợp sửdụng thiết bị xử lý kỵ khí UASB với máng trồng bèo tây được triển khai tạimột số hộ nông dân làm trang trại ở xã Cổ Nhuế với số lượng từ 60 - 100 đầulợn cho thấy, nước thải sau khi qua hệ thống này có thể đảm bảo xả thẳng vàocác thuỷ vực dùng để tưới tiêu nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản [7]

Như vậy vai trò xử lý nước thải của TVTS là không thể phủ nhận Hiệuquả của quá trình xử lý phụ thuộc rất nhiều yếu tố, đó là loài thực vật sử dụng,thành phần nước thải đầu vào, mật độ TVTS trồng, diện tích mặt thoáng (hay,diện tích che phủ bề mặt),… Tuy nhiên, ở các công trình nghiên cứu trướcđây, các tác giả chưa đưa ra được mật độ TVTS phù hợp, các nghiên cứuthường chỉ sử dụng một loài riêng rẽ mà không hoặc ít có sự phối kết hợpnhiều loài với nhau Mặc dù việc phối hợp giữa các hệ thống xử lý đã được ápdụng có thể trồng các loài khác nhau nhưng trong từng hệ thống cũng chỉtrồng một loài TVTS nhất định Cho đến nay, vẫn còn ít những công trìnhnghiên cứu xử lý phối hợp giữa các loài TVTS trong cùng một hệ thống

Hầu hết các nghiên cứu dùng TVTS xử lý nước thải ở giai đoạn cuốicùng trong quy trình xử lý, nghĩa là TVTS chỉ được dùng ở giai đoạn saucùng, tức là sau khi áp dụng các biện pháp xử lý hóa - lý phức tạp và tốn kémkhác rồi bước cuối cùng mới dùng TVTS Ở đây vai trò của TVTS trong xử lýnguồn nước ô nhiễm chỉ là thứ cấp

quá trình xử lý ở ngày thứ bao nhiêu? cũng như diễn biến hiệu suất của côngtrình 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 ônhiễm chủ yếu, đặc trưng cho ô nhiễm hữu cơ và đó cũng là thông số chính

mà đề tài cần tập trung theo dõi Nghiên cứu này nhằm xác định mật độ câytrồng phù hợp; Có nên xử lý riêng rẽ hay phối hợp các loài khác nhau và nếuphối hợp thì tỷ lệ sinh khối giữa các loài là bao nhiêu? Diễn biến hiệu quảgiảm thiểu theo thời gian xử lý,… là các mục tiêu mà đề tài này hướng đến

Trong các phương pháp hóa học, hóa - lý và sinh học xử lý nguồn nước

ô nhiễm hữu cơ nói chung và ô nhiễm trên diện rộng ở các vùng nông thônnói riêng thì các phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên là thích hợphơn 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 phíđầu tư rất thấp, phù hợp với các hộ nông dân [10]

1.3.2 Một số phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Trong các phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học

và các loại bãi lọc trồng cây là được sử dụng rộng rãi và phổ biến Tùy điềukiện cụ thể và với từng nguồn thải đặc trưng mà có thể sử dụng loại hồ phùhợp

1.3.2.1 Hồ sinh học

Thực chất là sử dụng khu hệ sinh vật tự nhiên có sẵn trong nước để làmsạch nước, vì vốn đầu tư ít nên loại hồ này được áp dụng khá rộng rãi Ngoàichức năng xử lý nước thải, hồ còn mang lại những lợi ích khác như: nuôitrồng thuỷ sản, chứa và điều hòa lưu lượng nước mưa và cải thiện vi khí hậuvùng

Căn cứ vào nguyên tắc hoạt động của hồ sinh học, có thể chia thành baloại là hồ hiếu khí, hồ yếm khí và hồ tùy tiện [10]

a/ Hồ hiếu khí

Là hồ ở đó các chất ô nhiễm được oxy hoá nhờ các vi sinh vật (VSV)hiếu khí Hồ hiếu khí lại được chia thành hai loại khác nhau tùy vào phươngthức cấp khí:

* Hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên:

Oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu do sự khuếch tán khôngkhí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thuỷ thực vật như rong, tảo,sậy, thủy trúc, bèo tây,…

Để quá trình oxy hoá 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 lưucủa nước trong hồ 3 - 12 ngày [10]

* Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

Nguồn ôxy cung cấp cho quá trình sinh hoá chủ yếu bằng các thiết bịbơm khí hoặc khuấy cơ học Vì được 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 ôxy hoá hữu hiệu được tínhtheo công thức sau:

Trong đó Q : Lưu lượng nước thải cần xử lý, đơn vị tính m3/ngđ

t : Thời gian lưu của nước, ngày

H : Độ sâu của lớp nước trong hồ, mThời gian lưu phụ thuộc vào BOD dòng vào và năng lực oxy hoá của

hồ, thường 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 VSVyếm khí Hồ thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn

Khi quy hoạch và thiết kế một hồ kị khí cần đảm bảo yêu cầu yếm khícao, giữ nhiệt vào mùa đông, thường các hồ yếm khí có độ sâu lớn từ 2500 -

Thời gian lưu nước trong hồ kị khí biến động từ 5 - 50 ngày, tải trọngBOD có thể đạt tới 280 - 1500 kg/ha,ngđ Tuy nhiên, hiệu suất thông thườngchỉ đạt 50 - 80% Đáy hồ nên gia cố để tránh thấm, ngấm

c/ Hồ tuỳ tiện (hay hồ tùy nghi)

Hồ tuỳ tiện còn được gọi là hồ hiếu – kỵ khí Phần lớn các ao, hồ ởnước ta là những hồ hiếu kị khí Hồ tùy tiện thường có độ sâu trung bình từ

1500 đến 2000 mm, có khu hệ sinh vật nước rất đa dạng như các vi khuẩnyếm khí, hiếu khí, thuỷ nấm, tảo và nguyên sinh vật [10]

Vùng hiếu khí

CO 2 , NO 3- , H 2 ,

H 2 S , CH 4

Vi khuẩn yếm khí Vùng yếm khí Lớp bùn đáy

Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa trong hồ tùy tiện

Trong hồ thường xảy ra 4 quá trình sau:

- Quá trình phân giải yếm khí xảy ra ở lớp bùn đáy và lớp nước sâu.Cặn lắng và các chất hữu cơ khó phân huỷ được chuyển hoá yếm khí, tạo racác sản phẩm trung gian (rượu, axit, CO2, , H2S … ) Ở vùng yếm khí còn xảy

ra quá trình khử nitrat nhờ một số vi khuẩn tự dưỡng hoá năng

- Quá trình oxy hoá hiếu khí xảy ra ở lớp nước mặt Dưới tác dụng của

vi khuẩn hiếu khí và hô hấp tuỳ tiện, các sản phẩm phân giải yếm khí như cácaxit hữu cơ, rượu… sẽ được oxy hoá hoàn toàn

- Quá trình quang hợp xảy ra trên lớp nước mặt nhờ tảo và một số thựcvật hạ đẳng: CO2 sinh ra do phân giải yếm khí và oxy hoá hiếu khí được tảo

và một số thực vật hạ đẳng khử bằng quá trình tự dưỡng quang năng Quátrình này còn tạo ra một lượng đáng kể O2 cung cấp cho quá trình oxy hoáhiếu khí trên lớp nước mặt, nhất là những ngày nắng nóng Để đảm bảo cânbằng sinh thái trong hồ thì hàm lượng tảo không được vượt quá 100 mg/l

- Quá trình tiêu thụ sinh khối: Khi hàm lượng N và P trong nước thảicần xử lý cao, tảo sẽ phát triển mạnh gây bùng nổ tảo nếu không được tiêu

cân bằng sinh thái ở những hồ có hiện tượng 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 thường lấy bằng 1:1 hoặc 2:1

- Ở những vùng có ít gió nên làm hồ có nhiều ngăn, vùng có nhiều giónên làm hồ có diện tích rộng

- Hiệu quả xử lý và thời gian nước lưu trong hồ được xác định theo côngthức:

S a

1 k t t

Trong đó : E : Hiệu suất xử lý của công trình; %

Sa: BOD5 của nước thải đầu vào, mg/l

St : BOD5 của nước sau được xử lý, mg/l

t : Thời gian nước lưu trong hồ, ngày

T0 : Nhiệt độ của nước trong hồ, 0 C

1.3.2.2 Cánh đồng tưới và bãi lọc trồng cây

a/ Bãi lọc trồng cây

Thông qua quá trình lý - hóa và sinh học tự nhiên của hệ chất nền (đất,sỏi, cát, nước, sinh vật của hệ thống), các chất thải được thấm và giữ lại trongchất nền được VSV phân hủy và cung cấp dưỡng chất cho cây trồng Xử lý

nước bằng bãi lọc này đạt được cả ba mục tiêu: giảm thiểu ô nhiễm nước, tái

sử dụng các chất dinh dưỡng để sản xuất nông nghiệp và bổ sung nước chocác túi nước ngầm

Khi nước ngấm qua đất, các chất rắn lơ lửng và VSV sẽ bị giữ lại doquá trình lọc Trong lớp nền diễn ra quá trình lọc biến thiên theo kích thướccủa hạt rắn lơ lửng, cấu trúc chất nền và vận tốc của nước

Hấp phụ và kết tủa là hai cơ chế hóa học chính của quá trình này Sựtrao đổi cation phụ thuộc khả năng trao đổi cation của chất nền – có ý nghĩaquan trọng trong việc khử nitrogen của amoni Phospho được khử bằng cáchtạo thành các dạng không hoặc ít hòa tan Các chất hòa tan trong nước có thể

bị loại bỏ nhờ các quá trình chuyển hóa hóa học và sinh học

Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật Sốlượng, sự đa dạng của vi khuẩn và sự có mặt của oxy ở vùng rễ ảnh hưởngtrực tiếp đến quá trình xử lý Việc cung cấp oxy có ý nghĩa quyết định đếnhoạt tính và kiểu trao đổi chất của các VSV vùng rễ

TVTS có cơ chế tự bơm không khí qua hệ rễ tạo môi trường giàu oxycho vi khuẩn hiếu khí quanh rễ hoạt động, điều này cũng giống như các quátrình xử lý hiếu khí khác Chính vì vậy, các cánh đồng lau sậy có thể xử lýnhiều loại nước 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 quảcanh tác thấp

- Địa điểm xây dựng phải có độ dốc tự nhiên 0,02 cách xa khu dân cư

và cuối hướng gió Tuỳ công suất của bãi lọc mà khoảng cách an toàn tới khudân cư từ 200 - 1000 m Nên xây dựng ở nơi cách xa khu vực có nước ngầm

Diện tích hữu dụng của bãi lọc được xác định theo công thức:

F hd Q

q0

, ha

Trong đó: Q : Lưu lượng nước thải trung bình, m3/ngày đêm

q0 : Năng lực lọc m3/ha, ngày

Năng lực lọc phụ thuộc vào tính chất thổ nhưỡng và lượng mưa Lượngmưa 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 ô lọc cần bố trí 5 - 10 % diện tích mương tưới tiêu, đường đilại 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 thường có giá trị từ 0,15 – 0,25)

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của bãi lọc trồng cây đó là khí hậu,loại thực vật, môi trường xung quanh,… trong đó loài TVTS và tải trọng lọc

là hai yếu tố có thể kiểm soát được bằng thiết kế

Bãi lọc trồng cây có một số ưu điểm là: (1) Chi phí cho đầu tư xâydựng và vận hành thấp do sử dụng năng lượng mặt trời; (2) Hiệu quả xử lýcao và ổn định; (3) Tuổi thọ công trình cao; (4) Thân thiện với môi trường,giải phóng oxy và lấy đi dioxit cacbon góp phần làm giảm lượng khí thải gâyhiệu ứng nhà kính Ngoài ra, sinh khối cây sau thu hoạch có thể dùng làmgiấy, phân bón hay thức ăn chăn nuôi, đồ thủ công mỹ nghệ,

Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này cần diện tích đất nhất định choxây dựng

Bãi lọc trồng cây Bãi lọc trồng cây

Cây sống chìm Cây sống nổi Cây sống trôi nổi

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

1 Vùng phân phối nước vào

Hình 1.3 Sơ đồ bãi lọc ngập nước dòng chảy ngang [31]

Hình 1.4 Sơ đồ bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng [23]

Ngoài ra, trong thực tế người ta có thể phối hợp các kiểu bãi lọc với nhaunhằm nâng cao hiệu quả xử lý nhờ bổ sung được các ưu điểm của từng hệthống lọc

2/ Cánh đồng tưới

Theo chế độ tưới nước mà người ta phân biệt: Cánh đồng tưới thu nhậnnước thải quanh năm hoặc theo mùa Ngoài những yếu tố phải đáp ứng củacánh đồng lọc, thì khi thiết kế cánh đồng tưới cần quan tâm tới các yêu cầusau [9]:

- Lưu lượng nước thải có thể xử lý trên 1 ha phụ thuộc:

+ Tiêu chuẩn tưới cho mỗi loại cây trồng trong một vụ

+ Tiêu chuẩn tưới 1 lần

- Năng lực lọc được xác định theo công thức sau đây:

t

Trong đó: q0 : Tiêu chuẩn tưới, m3/ha/ngày đêm

T : Thời gian giữa các lần tưới, h

 : Hệ số thấm thoát do thấm ướt, bay hơi, = 0,30,5

t : Thời gian tiêu nước từ các ô, h (t = 0,4 0,5)

Trong quá trình hoạt động, vệ sinh môi trường là yếu tố quan trọng

thường xuyên được giám sát chặt chẽ

Trên cánh đồng tưới cần quy hoạch một diện tích chứa nước phù hợpchiếm khoảng 20 - 25% Vào vụ thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa nướcthải sẽ được dự trữ trong các hồ điều hòa kết hợp với nuôi trồng thủy sản.Nước thải sinh hoạt và chăn nuôi có hàm lượng cặn lơ lửng cao cần xử lý

sơ bộ qua song chắn rác và một bể điều hoà kết hợp lắng sơ cấp Với côngtrình xử lý trên thì BOD5 sau xử lý có thể đạt 15 mg/l

Đề tài này được nghiên cứu nhằm đề xuất được mô hình bãi lọc trồngcây, ngoài chức năng của một bãi lọc thông thường thì còn có hỗ trợ xử lýhiệu quả của các loài TVTS có khả năng xử lý nước thải Nước thải được xử

lý đảm bảo hiệu quả loại bỏ các thông số ô nhiễm cao nhất, nước đầu ra saukhi qua hệ thống này đạt tiêu chuẩn thải dùng cho mục đích tưới tiêu nôngnghiệp và có thể đi vào các mương rãnh và hệ thống thủy lợi để cung cấpnguồn nước cho các cánh đồng trồng lúa và hoa màu

1.3.3 Cơ sở khoa học của phương pháp dùng thực vật để xử lý nước thải

a/ Một vài loài TVTS điển hình xử lý nước thải

Các loài này thuộc các nhóm sau đây: thủy thực vật sống chìm, thủythực vật sống nổi và thủy thực vật sống trôi nổi

Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

1 Bèo tây Eichhornia

crassipes

- Có nguồn gốc từ Venezuala, Nam Mỹ

- Thích nghi với những nơi ao tù ẩm ướt; phân bố rộng khắp Việt Nam

- Làm sạch nước, phân giải chất độc

- Đồng hóa cả amôn và nitrat trong khi phần lớn các TVTS khác đồng hóa amôn cao hơn so với nitrat

- Giảm nhiệt độ nước, giảm khuấy động mặt nước, hạn chế phát triển tảo, ổn định pH và ôxy hòa tan vào ban ngày

Mỹ, Canada, Việt Nam

Thuận lợi do sinh sản nhanh, hiệu quả xử lý cao và sinh khối thu được dùng làm thức

ăn chăn nuôi, ủ phân xanh, làm biogas, và làm nguyên liệu giấy.

2 Bèo cái Pistia straiotes Ở các nước nhiệt đới

và cận nhiệt đới

Sự kết hợp giữa vi khuẩn và bộ

rễ của bèo cái là yếu tố quan trọng loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước.

Có khả năng ứng dụng, tốc độ sinh trưởng chậm hơn so với bèo tây

3 Bèo cám

Nhật Bản

Lemna japonica

Phân bố phổ biến ở miền Bắc Việt Nam, Nhật Bản.

Nguồn gốc chủ yếu từ Philippine, Thái Lan hoặc thuộc dòng Nam

Hệ rễ phát triển mạnh tạo thành chùm lớn, có thể hấp thụ hầu hết

N, P hoà tan sau 3 đến 5 tuần,

Ứng dụng nhiều trên thế giới và ở Việt Nam

đã có một số công

Bảng 1.1 Một số loài thực vật có khả năng xử lý nước thải [15, 16, 17, 18]

Ấn ngăn ngừa sự phát triển của tảo trình ứng dụng hấp thụ

kim loại nặng.

6 Rong

đuôi chó

Ceratophyllum demersum L

Các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới; ở Việt Nam phân bố khắp nơi.

Ở Việt Nam đã có các công trình nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt bằng rong đuôi chó và rong đuôi chồn

Có khả năng thích ứng rất cao với môi trường nước bị ô nhiễm hữu cơ

7 Rong

đuôi chồn

Hydrilla verricillata (L.f) Royle

Sống chìm trong các

ao hồ, đầm, sống lâu trong điều kiện thiếu ánh sáng

8 Trang Ấn

Độ

Nymphoides indicum

Phổ biến ở Việt Nam,Ấn Độ, Srilanca, Thái Bình Dương

Cây trang là một trong những loài có khả năng sinh oxy mạnh

và giải phóng oxy vùng rễ.

Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaixia

9 Thủy trúc Cyperus flabe

lliformis Rorrb

Bộ rễ rất phát triển, chịu được môi truờng nước có mức độ ô nhiễm hữu cơ cao.

Được sử dụng phổ biến trong các công trình xử lý nước, trong các bãi lọc trồng cây.

Thành công trong xử

lý nước thải bún, sản xuất tinh bột sắn tại Kon Tum, Hà Nội và Yên Bái,…

10 Sậy Phragmites

karka

Chịu được nồng độ các chất ô nhiễm cao trong nước, có tốc độ phát triển cực nhanh

Khả năng vận chuyển oxy vùng

rễ cao, có thể xử lý nước thải công nghiệp đạt hiệu quả lớn.

Đức, Anh, Hungari, Thái Lan, Ấn Độ.

Dễ trồng, tạo bóng râm ngăn sự phát triển của tảo.

Pennisetum Vùng đồng cỏ nhiệt Hiệu quả trong việc hấp thụ các

Nuphar spp. Các khu vực ao, hồ và Ngoài tác dụng làm cảnh còn có

12 Hoa súng Cow Lily, đầm lầy, lá và hoa nổi tác dụng rất lớn trong việc xử lý

Spatterdock lên trên mặt nước nguồn nước mặt bị ô nhiễm.

b/ Cơ sở khoa học của phương pháp dùng TVTS xử lý nước thải

TVTS có khả năng xử lý ô nhiễm nước là nhờ hai cơ chế chính là cơchế vùng rễ và cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng của thực vật:

- Cơ chế vùng rễ: Hệ rễ của TVTS có vai trò là giá thể để VSV bám

vào, oxy được lấy từ không khí hoặc từ quá trình quang hợp vận chuyển quathân xuống rễ và giải phóng ra môi trường nước xung quanh hệ rễ Nhờ cóoxy, các VSV hiếu khí trong vùng rễ phân hủy chất hữu cơ và các quá trìnhnitrat hóa diễn ra do vậy nước được làm sạch

- Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng: Các muối khoáng hòa tan có sẵn

trong nước hoặc sinh ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ là nguồndinh dưỡng của TVTS, được cây hấp thụ qua hệ rễ, nên nước cũng sẽ đượclàm sạch

Bèo tây có khả năng chống chịu rất cao với nguồn nước ô nhiễm đặc biệt

là ô nhiễm hữu cơ, bèo tây vẫn có thể tồn tại và sinh trưởng ở dải nồng độ

NH4+-N từ 110 đến 141mg/l Mặt khác, bèo tây là một trong mười loài cây cótốc độ sinh trưởng mạnh nhất thế giới Tốc độ tăng trưởng của bèo tây khoảng10,33 - 19,15 kg/ha/ngày Bèo tây có khả năng tăng gấp đôi sinh khối trongvòng 14 ngày và sinh khối trung bình lớn nhất của bèo 49,6 kg/m2 [9] Ngoài

ra, bèo tây có khả năng đồng hóa cả amôn lẫn nitrat trong khi phần lớn cácTVTS khác đồng hóa amôn cao hơn so với nitrat Ngoài ra, bèo tây còn gópphần hạ thấp nhiệt độ nước, giảm sự khuấy động mặt nước của gió và có đủbóng che cần thiết để hạn chế sự phát triển của tảo, qua đó giảm sự dao độnglớn của nồng độ pH và ôxy hòa tan vào ban ngày [15]

Ở Việt Nam đã có một số công trình của các nhà khoa học nghiên cứu

về bèo tây, như “Nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy chì trong bèo tây và rau muống”, “Nghiên cứu phương pháp xác định và xử lý ô nhiễm Photpho

trong nước thải bằng bèo tây”, “Nghiên cứu ngưỡng chịu pH và nồng độ ion

NH 4+ của bèo tây”,…

Theo Nguyễn Thị Kim Lý (2009), sậy là loài có khả năng chống chịurất cao với môi trường bị ô nhiễm hữu cơ So với các loài cây sống nổi khácnhư 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 thểsống bình thường còn ở dải nồng độ NH4 từ 298,2 - 301,2 mg/l cây chưa bịchết mà mới bắt đầu có những thay đổi nhất định về hình thái [9]

Mặc dù bèo tây và sậy là hai loài sinh trưởng nhanh và có khả năngchịu được ở nồng độ ô nhiễm rất cao, tuy nhiên chúng cũng có giới hạn chịuđựng nhất định, do vậy khi sử dụng chúng để xử lý nước cần chú ý nồng độBOD và amonia thích hợp

Chính tốc độ sinh trưởng nhanh, dễ trồng và khả năng chống chịu caovới nguồn nước ô nhiễm mà sậy và bèo tây có nhiều ưu thế trong việc xử lýnước thải

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Để thực hiện đề tài, đối tượng nghiên cứu được chọn là nguồn nướcmặt bị ô nhiễm do nước thải của cụm dân cư nông thôn, cùng với hai loài

TVTS điển hình có khả năng xử lý nước thải là cây Sậy (Phragmites karka)

và cây Bèo tây (Eichhornia crassipes).

Khi đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước mặt, chúng tôi đã chọn 3địa 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 trưng ô nhiễmchủ yếu bởi các hoạt động sinh hoạt và chăn nuôi của cụm dân cư nông thôn;

(2) Thôn Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong với đặc trưng ônhiễm bởi các hoạt động chế biến lương thực kết hợp chăn nuôi gia súc

(3) Nghiên cứu khu vực trang trại nuôi lợn tập trung tại phường ĐìnhBảng, thị xã Từ Sơn

Khi nghiên cứu khả năng xử lý nước của sậy và bèo tây, chúng tôi tiếnhành các hoạt động sau:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng sậy và bèo tây đến hiệu quả xử lý;

- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước bằng hệ thống 1 bậc trồng sậy và bèo tây;và:

- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước bằng hệ thống hai bậc có trồng TVTS

Từ các kết quả nghiên thu được, đề tài sẽ chọn ra giải pháp xử lý nướchiệu quả nhất và thí điểm áp dụng ở quy mô pilot để đánh giá hiệu quả củacông trình đồng thời khuyến cáo áp dụng cho những vùng nghiên cứu

Đánh giá hiện trạng nước mặt tại các thủy vực tiếp nhận nước thảithuộc các thôn của tỉnh Bắc Ninh: An Động, Lạc Vệ; Đại Lâm, Tam Đa vàĐình Bảng, Từ Sơn.

Các thí nghiệm được bố trí tại Khu thí nghiệm - Viện Môi trường Nôngnghiệp (MTNN) Nước thải sử dụng trong các thí nghiệm lấy tại khu dân cưthuộc xã Trung Văn, Từ Liêm, Hà Nội và bằng nguồn ô nhiễm nhân tạo Quytrình pilot xử lý nước thải được thực hiện tại Viện MTNN trong điều kiện nhàlưới có mái che, không chịu ảnh hưởng bởi các điều kiện ngoại cảnh

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Các đánh giá và nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành từ tháng

1/2010 đến tháng 12/2011 Trong quá trình thực hiện đề tài này, chúng tôi đãtập trung vào một số phương pháp chính như sau:

2.2.1 Phương pháp kế thừa

Quá trình thực hiện đề tài có tham khảo nhiều nguồn tài liệu có giá trị,các báo cáo khoa học có liên quan đến nội dung nghiên cứu, phương pháp bốtrí thí nghiệm cũng như kế thừa kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả, nhàkhoa học

2.2.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm

- Quy cách lấy mẫu và bảo quản mẫu theo các quy chuẩn quy định hiệnhành được quy định trong QCVN 08:2008/ BTNMT; Các điểm mẫu được lấyđảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu

- Chỉ tiêu pH, DO được đo trực tiếp tại hiện trường bằng máy xách tay

đo đa chỉ tiêu Model MC500 (tiêu chuẩn chất lượng châu Âu) Các chỉ tiêukhác sau khi xử lý cuối cùng được đo bằng máy quang phổ tử ngoại khả kiến– máy UV/VIS Spectrophotometer Model DR500 của Hach – Đức

2.2.3 Thiết kế thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của TVTS đến hiệu quả

xử lý nước ô nhiễm

- Các thí nghiệm được bố trí trong các bể có dung tích hữu dụng là1000x1000x1000 (mm) được xây bằng gạch có trát xi măng và phủ lớp nilondày trước khi đổ nước vào, đường ống và phụ kiện sử dụng là nhựa PVC Độsâu mực nước ở các bể là 800mm (riêng ở bãi lọc trồng sậy độ sâu là 400mm)

- Mỗi công thức thí nghiệm lặp lại 3 lần, các chỉ tiêu theo dõi là:

TSS, COD, BOD5, NH4+ và PO

43 Nước trong bể được thu thập và phân tích định kỳ 5 ngày 1 lần theothời gian thí nghiệm: ngày 0, 5, 10 đến ngày thứ 15 nhằm nghiên cứu khảnăng hấp thu cũng như động thái giảm nồng độ của các chất ô nhiễm trongnước

Nguồn nước ban đầu lấy từ nguồn nước mặt bị ô nhiễm do nước thảisinh hoạt của 1 cụm dân cư xã Trung Văn, Từ Liêm, Hà Nội có các thông sốnhư sau: TSS – 218 mg/l; COD 338,67 mg/l; BOD5 223,4 mg/l; NH4+ 40,21mg/l và PO43- là 12,32 mg/l

Các cây bèo tây và sậy dùng trong thí nghiệm là những cây có số lá,kích thước và hình dáng tương đồng nhau

Cụ thể các thí nghiệm như sau:

+ Thí nghiệm 1:

Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng sậy và bèo tây đến hiệu quả xử

lý Mục đích của nghiên cứu nhằm xác định mật độ sậy và bèo tây đảm bảohiệu quả xử lý tối ưu, làm cơ sở khoa học cũng như tiền đề cho các nghiêncứu tiếp theo

Qua quan sát thực tế, với lượng sinh khối ít hơn 4kg/m2 diện tích bề mặtthì bể thí nghiệm tương đối ít bèo còn ở mật độ sinh khối 8kg/m2 thì quá dầy,choán hết diện tích mặt thoáng Đối với sậy cũng cho những quan sát tương tự

Do vậy, đề tài bố trí các công thức thí nghiệm trồng TVTS ở các mật độ

Thí nghiệm bèo tây Thí nghiệm sậy ĐC

7kg bèo tươi/bể

4kg sậy tươi/bể

5kg sậy tươi/bể

6kg sậy tươi/bể

7kg sậy tươi/bể

Không trồng cây

xử lý Nước vào Nước sau

Nước vào Nước sau Nước vào Nước sau

mặt nước là 40 – 70%) Với 1kg bèo tây tương ứng với khoảng 5 – 6 cây bèo

và tương ứng với sậy từ 15 - 17 cây/1kg sậy tươi Từ bể 1 đến bể 4 là các thínghiệm thả bèo tây, bể 5 đến 8 là các thí nghiệm trồng sậy Bể 9 là các côngthức đối chứng không trồng cây

Bảng 2.1 Mô tả thí nghiệm theo dõi ảnh hưởng mật độ phủ bề mặt đến

hiệu quả xử lý nước ô nhiễm

Bể X Trồng bèo tây

xử lý

Bể Y Trồng sậy

xử lý

Bể Z Đối chứng

Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm theo dõi ảnh hưởng của mật độ trồng TVTS đến

hiệu quả xử lý nước

Bể 11 Bể 12 Bể 13

Tỷ lệ sinh khối tươi

Sậy: bèo tây=1:1

(2,5kg sậy + 2,5kg

bèo tây)

Tỷ lệ sinh khối tươi Sậy: bèo tây=100:0 (5kg sậy)

Tỷ lệ sinh khối tươi Sậy: bèo tây=0:100 (5kg bèo tây)

+ Thí nghiệm 2:

Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước bằng hệ thống một bậc trồng TVTS

Đề tài đã nghiên cứu hiệu quả xử lý với hệ thống nước tĩnh gồm một bể trồng

cả sậy và bèo tây Hai loài cây được trồng với tỷ lệ sinh khối tươi bằng nhau

và bằng 50% so với lượng đối chứng Đối chứng chỉ trồng sậy hoặc bèo tây

Bảng 2.2 Mô tả thí nghiệm xác định hiệu quả xử lý nước của hệ thống

một bậc trồng TVTS

Nước vào Nước sau XL

2,5 kg sậy + 2,5 kg bèo tây

+ Thí nghiệm 3.

Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước bằng hệ thống hai bậc trồng TVTS(trong điều kiện không có đất; và có đất) Nghiên cứu này nhằm xác định hiệuquả xử lý phối hợp của hệ thống gồm hai bể: 01 bể trồng sậy và 01 bể thả bèotây Nước ô nhiễm sẽ được xử lý khi chảy từ hệ thống trồng sậy rồi sang bểthả bèo tây hoặc ngược lại

Thời gian lưu nước đối với hệ thống có sậy là 3 ngày và có bèo là 5ngày

- Trong điều kiện không có đất: là sự phối hợp 02 bể, trong đó 01 bể thả

bèo tây và 01 bể có trồng sậy (có thể tạo khung để nâng đỡ và cố định thâncây sậy)

Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm xử lý hai bậc trong điều kiện không có đất

- Trong điều kiện có đất: là sự phối hợp 02 bể trong đó 01 bể thả bèo

tây còn một bể có bổ sung thêm vật liệu lọc (đất, cát, sỏi, đá) ở dưới rồi trồngsậy trên bề mặt Độ sâu lớp vật liệu lọc là 400mm

Bãi lọc trồng sậy

Không thả cây

Không thả cây

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm xử lý hai bậc trong điều kiện có đất

* Nội dung 3: Nghiên cứu xử lý nguồn nước ô nhiễm ở quy mô pilot

- Nguồn nước ô nhiễm nhân tạo là một bể có phân lợn tươi (bể 1), tiếptheo là bể lắng rồi đến bể có thả bèo tây (có kích thước 1000 x 1000 x 1000,mm) và cuối cùng là bãi lọc trồng sậy (kích thước Rộng 1000 x Sâu 1000 xdài 3000, mm) Bề dầy của lớp vật liệu lọc là 400mm và mức nước trong bể là500mm Thứ tự các bể sẽ là:

Bể 4:

Bãi lọc trồng 5kg sậy

Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm mô hình pilot

- Dùng bơm định lượng hút nước từ bể thứ (4) cho chảy liên tục vào bể (1)

>> sang bể thứ (2) >> bể thứ (3) rồi trở lại bể thứ (4) Thời gian lưu nướcđược lựa chọn bởi lưu lượng nước bơm (chế độ 10 L/h và 6 L/h) Thời gian