Đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi tôm của mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng bằng cây chuối hoa

Khác với những công nghệ hóa lý thì công nghệ sinh học sử dụng hệ thống Đất ngập nước để xử lý nước thải nuôi tôm là điều khá khả thi.. Hàm lượng amoni NH3 là dạng khí độc cho tôm cá, n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA -

NGUYỄN THỊ KIỀU MY Tên đề tài:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO DÒNG CHẢY ĐỨNG BẰNG

CÂY CHUỐI HOA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà nẵng - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA -

Tên đề tài:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO DÒNG CHẢY ĐỨNG BẰNG

CÂY CHUỐI HOA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC

Sinh viện thực hiện : NGUYỄN THỊ KIỀU MY Lớp : 14CQM

Giáo viên hướng dẫn : NGÔ THỊ MỸ BÌNH

Đà Nẵng - 2018

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Kiều My

- Các dung dịch chuẩn gốc H2C2O4, Na2B4O7, EDTA, AgNO3, NO3-, PO43-,

K2Cr2O7, muối Mo, KMnO4

- Dung dịch K2CrO4 5%, amoni molipdat, NaN3 0,5g/l, Natri Salicylate 1%, Axit ascobic 10%, HgSO4 10%, axit acetic

3 Nội dung nghiên cứu:

+ Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước từ các ao hồ nuôi tôm tại Hòa Liên - Hòa Vang - Đà Nẵng

+ Tiến hành kiểm tra chất lượng nước trước khi xử lý, sau đó sử dụng mô hình thí nghiệm tiến hành kiểm tra khả năng xử lý nước thải của mô hình đất ngập nước + Tiến hành kiểm tra các giá trị như pH, COD, SS, NH4+, PO43-… để kiểm chứng hiệu quả xử lý đối với các chỉ tiêu này của mô hình đất ngập nước

+ Nghiên cứ u phát triển hê ̣ thống xử lý nước thải nuôi tôm trên đi ̣a bàn Hòa Vang – Đà Nẵng bằng phương pháp sinh ho ̣c bảo đảm tiêu chuẩn nước thải theo QCVN 02-19:2014/BNNPTNT và Thông tư 44 về quy đi ̣nh nước thải các vùng

4 Giáo viên hướng dẫn: Th.s Ngô Thị Mỹ Bình

5 Ngày giao đề tài: 1/7/2017

6 Ngày hoàn thành đề tài: 23/4/2018

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày tháng năm

Kết quả điểm đánh giá:

Ngày tháng năm CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ( Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự nổ lực của bản thân, em còn nhận được sự giúp đỡ của thầy, cô trong Khoa Hóa học cùng sự động viên của gia đình, bạn bè

Trước tiên em muốn gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến cô Th.s Ngô Thị Mỹ Bình đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành xuất sắc bài khóa luận tốt nghiệp này

Em muốn gửi lời cảm ơn tiếp theo đến các cô, thầy trong khoa Hóa học – Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng đã tận tình dạy và giúp đỡ em trong 4 năm qua Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người thân đã động viên em trong suốt thời gian làm đề tài

Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, do kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót, em mong sự đóng góp ý kiến từ phía cô thầy và các bạn sinh viên để em hoàn thành khóa luận tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, ngày 27 tháng 4 năm 2018

Sinh viên Nguyễn Thị Kiều My

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG i

DANH MỤC HÌNH ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Một số khái niệm cơ bản 4

1.1.1 Môi trường 4

1.1.2 Ô nhiễm môi trường 4

1.1.3 Nước thải là 4

1.1.4 Nước nuôi tôm 4

1.2 Tổng quan về vấn đề nuôi tôm ở Việt Nam 5

1.2.1 Tình hình nuôi tôm ở Việt Nam 5

1.2.2 Đặc tính sinh học của tôm 6

1.2.3 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tôm nuôi 6

1.2.4 Các vấn đề phát sinh từ quá trình nuôi tôm công nghiệp 8

1.3 Tình hình nghiên cứu về xử lý nước nuôi tôm trên thế giới và ở Việt Nam 10

1.3.1 Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật 10

1.3.2 Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm 11 1.3.3 Hồ sinh học 11

1.3.4 Các hệ thống đất ngập nước 12

1.4 Tổng quan xử lý nước thải bằng thực vật 13

1.5 Tổng quan về mô hình đất ngập nước 14

1.5.1 Khái niệm về đất ngập nước nhân tạo 14

1.5.2 Phân loại đất ngập nước kiến tạo 15

1.5.3 Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải 16

1.6 Cơ chế các quá trình xử lý 18

1.6.1 Các quá trình diễn ra trong hệ thống đất ngập nước 18

1.6.2 Các quá trình xử lý chất ô nhiễm trong đất ngập nước nhân tạo 19

1.6.2.1 Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học 19

1.6.2.2 Loại bỏ chất rắn 20

1.6.2.3 Loại bỏ nitơ 20

1.6.2.4 Loại bỏ photpho 21

1.6.2.5 Loại bỏ kim loại nặng 21

1.6.2.6 Loại bỏ các hợp chất hữu cơ 22

1.6.2.7 Loại bỏ vi khuẩn và virut 22

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 23

2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 23

2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 23

2.1.2 Hóa chất 23

2.2 Phương pháp nghiên cứu 23

2.2.1 Phương pháp bố trí mô hình đất ngập nước kiến tạo 23

2.2.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 25

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Mô hình đất ngập nước kiến tạo 30

3.2 Kết quả về khả năng thích nghi của cây chuối hoa trong mô hình đất ướt 32

3.3 Kết quả xác định các thông số vận hành mô hình 32

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3 1 Bảng ký hiệu mẫu 32

Bảng 3 2 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 29 34

Bảng 3 3 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 31 34

Bảng 3 4 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 33 35

Bảng 3 5 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 59 36

Bảng 3 6 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 61 37

Bảng 3 7 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 63 39

Bảng 3 8 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 89 40

Bảng 3 9 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 91 41

Bảng 3 10 Kết quả phân tích đầu vào và đầu ra ngày thứ 93 42

Bảng 3 11 Kết quả phân tích chất lượng nước thải nuôi tôm đầu vào 43

Bảng 3 12 Kết quả phân tích chất lượng nước thải nuôi tôm đầu ra 44

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Sơ đồ đất ngập nuớc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang 16

Hình 1 2 Sơ đồ đát ngập nước chảy theo chiều đứng (vẽ lại theo Cooper, 1996) 16

Hình 3.1 Ống dẫn nước đầu vào 31

Hình 3.2 Ống thu nước ra 31

Hình 3.3 Lớp sỏi nhỏ 31

HÌnh 3.4 Lớp đá 1x2 31

Hình 3.5 Lớp đá mịn 32

Hình 3.6 Lớp cát vàng trên cùng 32

Hình 3.7 Mô hình sau khi trồng cây chuối hoa 32

Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 29 34

Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 31 35

Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 33 35

Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 59 37

Hình 3.12 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 61 38

Hình 3.13 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 63 39

Hình 3.14 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 89 40

Hình 3.15 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 91 41

Hình 3.16 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào và đầu ra của mẫu N 93 42

Hình 3.17 Biểu đồ biểu diễn nồng độ SS đầu vào và đầu ra của mẫu nước 45

Hình 3.18 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD đầu vào và đầu ra của mẫu nước 46

Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn nồng độ NH 4 + đầu vào và đầu ra của mẫu nước 46

Hình 3.20 Biểu đồ biểu diễn nồng độ PO 4 3- đầu vào và đầu ra của mẫu nước 47

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BNNPTNT : Bộ nông ngiệp và phát triển nông thôn

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề [1]

Việt Nam là một trong những nước có thế mạnh về nuôi trồng thủy sản, trong

đó tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là loài nuôi mang lại nhiều lợi ích kinh tế Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng nhanh về diện tích ao nuôi tôm đã dẫn đến chất lượng nguồn nước ngày càng bị suy giảm, điều này xuất phát từ chất thải trong khâu nuôi tôm chưa được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường Một trong các trở ngại chính ở nước thải ao nuôi tôm, đặc biệt đối với ao nuôi thâm canh, là hàm lượng chất dinh dưỡng dư thừa trong nước cao, chủ yếu là hàm lượng photpho hòa tan, amoni và nitrat Để nuôi được 1 tấn tôm thịt thì môi trường tự nhiên phải nhận

30 kg N và 3,7 kg P thải ra Chính vì điều này đã gây nên những rủi ro cho người nuôi

Hiện nay, việc xử lý nước thải từ ao nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng bằng các các chế phẩm sinh học (EMs – Effective Microorganisms) và các loại vật liệu hấp phụ (vôi bột, các loại Zeolite, Diatomic,…) đang được áp dụng khá thành công

ở Hòa Vang – Đà Nẵng Biện pháp này tuy có hiệu quả về mặt duy trì chất lượng nước trong ao nuôi nhưng lại rất tốn kém chi phí và kém bền vững do phải sử dụng quá nhiều chất hóa học trong quá trình xử lý Từ thực tế đó, đòi hỏi cần phải có biện pháp xử lý nước mang tính thân thiện với môi trường và bền vững hơn Một trong những biện pháp đó là đất ngập nước kiến tạo, đây được xem là biện pháp sinh thái,

rẻ tiền, dễ vận hành Việc ứng dụng đất ngập nước kiến tạo trong ao nuôi thủy sản đòi hỏi cách thiết kế hệ thống xử lý sao cho phù hợp để đem lại hiệu quả

Khác với những công nghệ hóa lý thì công nghệ sinh học sử dụng hệ thống Đất ngập nước để xử lý nước thải nuôi tôm là điều khá khả thi Trên thế giới, việc

sử dụng hệ thống Đất ngập nước để xử lý nước thải đã được áp dụng và mang lại kết quả tối ưu Ở Việt Nam cũng đã có những ứng dụng nhưng chỉ ở quy mô tự phát Chính vì thế, việc lựa chọn giải pháp áp dụng mô hình Đất ngập nước nhân tạo

xử lý nước thải là cần thiết Bên cạnh đó hệ thống Đất ngập nước còn tạo thêm mảng xanh cho môi trường và tạo mỹ quan cho thiên nhiên

Vì lẽ đó tôi đã thực hiện đề tài “Đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi tôm của mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng bằng cây chuối hoa” Hệ thống vừa có khả năng xử lý ô nhiễm cao, vừa ít chi phí lại thân thiện với môi trường

2 Mục đích, mục tiêu nghiên cứu

+ Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước tại ao nuôi tôm thuộc thôn

Trường Định, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng so với quy chuẩn 2.2 Mục tiêu

+ Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường nước từ các ao hồ nuôi tôm tại

Hòa Liên - Hòa Vang - Đà Nẵng

+ Tiến hành kiểm tra chất lượng nước trước khi xử lý, sau đó sử dụng mô hình thí nghiệm tiến hành kiểm tra khả năng xử lý nước thải của mô hình đất ngập nước + Tiến hành kiểm tra các giá trị như pH, COD, SS, NH4+, PO43-… để kiểm chứng hiệu quả xử lý đối với các chỉ tiêu này của mô hình đất ngập nước

+ Nghiên cứ u phát triển hê ̣ thống xử lý nước thải nuôi tôm trên đi ̣a bàn Hòa Vang – Đà Nẵng bằng phương pháp sinh ho ̣c bảo đảm tiêu chuẩn nước thải theo QCVN 02-19:2014/BNNPTNT và Thông tư 44 về quy đi ̣nh nước thải các vùng nuôi tôm tập trung của Bô ̣ Nông nghiê ̣p và Phát triển nông thôn Nhằm hạn chế sự lây lan của dịch bệnh, ô nhiễm môi trường

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Nước thải từ các ao hồ nuôi tôm

- Khả năng xử lý nước thải của cây chuối hoa

- Mô hình đất ngập nước

- Bố trí mô hình xử lý đảm bảo nguồn thải đầu ra đạt yêu cầu

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Các ao hồ nuôi tôm tại thôn Trường Định, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang

4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

4.1.Thời gian

Được tiến hành từ tháng 7/2017 - 4/2018

4.2.Địa điểm nghiên cứu

- Nước được lấy ở các ao nuôi tôm ở thôn Trường Định, xã Hòa Liên, huyện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Một số khái niệm cơ bản

1.1.1 Môi trường[6]

Theo Khoản 1 Điều 3 Luật bảo vệ môi trường việt nam 2014, môi trường được định nghĩa như sau: ‘Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật.’

1.1.2 Ô nhiễm môi trường[6]

Theo Khoản 8 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: ‘Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật.’

1.1.4 Nước nuôi tôm

Nước nuôi tôm chứa nhiều chất hữu cơ, chất rắn lơ lững, H2S, NH3, vi sinh vật, các hợp chất của N, P… được tạo ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ Nitơ và photpho là những nguyên tố chủ yếu trong chất thải bắt nguồn từ thức ăn Việc cho thức ăn quá nhiều, nước không ổn định, thức ăn dễ tan, thức ăn khó hấp thu và khả năng duy trì nitơ , là những yếu tố liên quan với nước thải có chứa nhiều nitơ và photpho Thức ăn thừa - nguyên nhân chính dẫn đến lượng nito cao, chiếm tỷ lệ từ

30 - 40% Có khoảng 63 - 78% nitơ và 76 - 80% photpho cho tôm ăn bị thất thoát vào môi trường Nitơ dưới dạng protein được tôm hấp thu và bài tiết dưới dạng ammoniac

Nước thải nuôi tôm là nước thải được thải ra sau khi sử dụng cho hoạt động nuôi tôm

1.2 Tổng quan về vấn đề nuôi tôm ở Việt Nam

1.2.1 Tình hình nuôi tôm ở Việt Nam [3]

Vào thập kỷ 70, ở miền Bắc và miền Nam Việt Nam đều tồn tại hình thức nuôi tôm quảng canh Theo Ling (1973) và Rabanal (1974), diện tích nuôi tôm ở đồng bằng sông Cửu Long thời kỳ này đạt khoảng 70.000 ha Ở Miền Bắc, trước năm 1975 có khoảng 15.000 ha nuôi tôm nước lợ Nghề nuôi tôm Việt Nam thực

sự phát triển từ sau năm 1987 và nuôi tôm thương phẩm phát triển mạnh vào những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước (Vũ Đỗ Quỳnh, 1989; Phạm Khánh Ly, 1999) Đến giữa thập kỷ 90 (1994 – 1995), phát triển nuôi tôm ở Việt Nam có phần chững lại do gặp phải nạn dịch bệnh tôm Trong các năm 1996 – 1999, bệnh dịch có giảm nhưng vẫn tiếp tục gây thiệt hại cho người nuôi

Trong những năm gần đây, nuôi tôm ở Việt Nam đã phát triển mạnh và trở thành ngành kinh tế quan trọng, tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập cho hàng triệu người dân ven biển và tạo nguồn thu ngoại tệ đáng kể cho đất nước thông qua xuất khẩu Diện tích nuôi tôm đã tăng từ 250.000 ha năm 2000 lên đến 478.000 ha năm

2001 và 540.000 ha năm 2003 Năm 2002, giá trị xuất khẩu thuỷ sản đạt hơn 2 tỷ USD, trong đó xuất khẩu tôm đông lạnh chiếm 47%, đứng thứ 2 sau xuất khẩu dầu khí Năm 2004, xuất khẩu thuỷ sản đạt giá trị 2,4 tỷ USD, chiếm 8,9% tổng giá trị xuất khẩu cả nước trong đó tôm đông lạnh chiếm 53% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản

Tuy vậy, nghề nuôi tôm ở Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức, ảnh hưởng đến tính bền vững của ngành Đó là các tác động kinh tế, xã hội, môi trường của ngành nuôi tôm và gần đây là các vấn đề về rào cản chất lượng sản phẩm

và tranh chấp thương mại giữa các nước xuất khẩu và nhập khẩu Việc chuyển đổi quá nhanh một diện tích lớn ruộng lúa, ruộng muối năng suất thấp và đất hoang hoá ven biển sang nuôi tôm kéo theo một loạt các vấn đề bất cập về cung ứng vốn đầu

tư, giống, kỹ thuật công nghệ, quản lý môi trường, kiểm soát dịch bệnh, quy hoạch

và phát triển cơ sở hạ tầng Nuôi tôm vẫn mang tính tự phát thiếu quy hoạch, chạy

theo lợi ích trước mắt Ngoài một số doanh nghiệp đã tham gia vào ngành nuôi tôm, góp phần đẩy nhanh tiến độ công nghiệp hoá – hiện đại hoá, đem lại những chuyển biến rất đáng kể ở vùng nông thôn ven biển, nuôi tôm ở Việt Nam chủ yếu vẫn do các nông hộ thực hiện ở quy mô sản xuất nhỏ Hình thức tổ chức nuôi tôm ở Việt Nam vẫn chủ yếu là kinh tế hộ gia đình, có tính chất manh mún, nhỏ lẻ, chưa hình thành mạng lưới tổ chức chặt chẽ để nâng cao hiệu quả sản xuất, quản lý tốt chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả cạnh tranh và duy trì thị trường bền vững

1.2.2 Đặc tính sinh học của tôm [3]

Họ tôm Penaenus thuộc bộ Decapoda (10 chân), lớp Crustacea (giáp xác), ngành Arthropoda (Chân khớp) có khoảng 110 loài trong đó khoảng 10 loài được đưa vào nuôi thương phẩm với số lượng lớn Đối tượng được nuôi chủ lực hiện nay

là tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei (Whiteleg shrimp) Nó thuộc: Ngành:Arthropoda, lớp:Crustacea, bộ:Decapoda, họ chung: Penaeidea, họ: Penaeus Fabricius, giống: Penaeus, loài:Penaeus vannamei

Chúng phân bố chủ yếu ở châu Mỹ La Tinh, Hawaii Hiện nay được nuôi ở rất nhiều nước trên thế giới như: Đài Loan, Trung Quốc, Indonesia , Malaysia, Việt Nam

Tôm thẻ chân trắng không cần thức ăn có lượng protein cao như tôm sú, 35% protein được coi như là thích hợp hơn cả

Tôm chân trắng lớn rất nhanh trong giai đoạn đầu, mỗi tuần có thể tăng trưởng 3g với mật độ 100 con/m2 (tại Hawaii) không kém gì tôm sú, sau khi đã đạt được 20g tôm bắt đầu lớn chậm lại, khoảng 1g/tuần, tôm cái thường lớn nhanh hơn tôm đực

Đặc trưng của tôm chân trắng là khả năng kháng bệnh khá cao, mức độ kháng chịu tốt với các thay đổi của điều kiện môi trường nuôi, sinh trưởng nhanh, có thể nuôi với mật độ từ 50 – 80 con/m2 Với đặc tính ưu việt này hiện nay tôm chân trắng đang được người dân nước ta nuôi khá phổ biến và đang có xu hướng thay thế tôm sú

1.2.3 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tôm nuôi [3]

1.2.3.1 Hàm lượng oxy hòa tan (DO)

Oxy là yếu tố giới hạn đối với sự phát triển của tôm nhưng nó cũng là yếu tố thường xuyên thay đổi Các nghiên cứu cho thấy tôm có thể sinh sống bình thường

ở nồng độ oxy hòa tan lớn hơn 4 mg/l Khi hàm lượng DO dao động 2 – 3 mg/l tôm lớn chậm và nhỏ hơn 2 mg/l bắt đầu tôm có hiện tượng ngạt hoặc chết

1.2.3.2 pH, độ kiềm

pH là yếu tố thường xuyên thay đổi theo thời gian trong ngày pH từ đạt giá trị trong khoảng 6,5 – 8,8 an toàn cho sự phát triển của tôm, nhưng giá trị tối ưu là 7,5 – 8,5 Độ pH rất quan trọng bởi vì sự thay đổi của nó ảnh hưởng gián tiếp đến đời sống thủy sinh vật do nó làm thay đổi theo các yếu tố chất lượng nước khác Độ pH thấp sẽ làm giải phóng các kim loại từ đá và các chất lắng đáy trong sông, suối, ao,

hồ Các kim loại này sẽ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tôm, cá và khả năng hấp thu nước qua mang

Tổng kiềm biểu hiện khả năng đệm của nước, hạn chế sự biến đổi quá lớn của

pH Đối với nước nuôi tôm giá trị tổng kiềm được xác định lớn 100 mgCaCO3/l sẽ đảm bảo cho môi trường nước ít biến đổi lớn trong ngày Độ kiềm thích hợp cho tôm phát triển là từ 90 – 150 mgCaCO3/l

1.2.3.3 Hàm lượng amoni

NH3 là dạng khí độc cho tôm cá, nó được hình thành từ quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ như thức ăn dư thừa, phân bón, xác phiêu sinh động thực vật, chất bài tiết của tôm… tăng lên trong ao nuôi ngày càng cao vào cuối vụ, tạo điều kiện cho khí độc hành thành và phát sinh

Trong các ao nuôi tôm có tới 85% lượng nitơ trong phân tôm chuyển sang dạng amoni Đối với tôm sú ngưỡng thích hợp là nhỏ hơn 0,03 mg/l và hàm lượng lớn hơn 0,1 mg/l có thể gây chết

1.2.3.4 Độ mặn

Các loài tôm sú và tôm chân trắng là loài rộng muối có thể thích nghi với độ muối từ 5 – 45‰ Giới hạn cực thuận độ mặn của tôm trong khoảng 20 – 25‰ Trong môi trường nuôi có độ muối thấp tôm thường phát triển nhanh, sức đề kháng giảm Ngược lại trong môi trường nuôi có độ muối cao tôm chậm lớn nhưng cơ thể chắc và sức đề kháng tăng

1.2.3.5 Nitrit và nitrat

Nitrit: là chất rất độc đối với cá nhưng ít độc hơn đối với tôm Nitrit gây độc chính yếu là tạo thành chất methemoglobin và giảm sự chuyển oxygen tới tế bào Những hiểu biết về ảnh hưởng của NO2- đến sự phát triển của tôm không được biết nhiều, theo khuyến cáo của các nhà khoa học ngưỡng an toàn được áp dụng là 0,1 mg/l Các kết quả thử nghiệm của Chen 1988 thấy rằng LC50 (96 giờ) đối với ấu trùng tôm sú là 13,6 mg/l và tôm sú trọng lượng 5 g là 171 mg/l Ngưỡng được ghi nhận an toàn đối với tôm sú là nhỏ hơn 1 mg/l

Nitrat: Độc tính của nitrat đối với tôm không cao Tôm vẫn có thể sống trong môi trường nước có hàm lượng nitrat lên đến 200mg/l Tuy nhiên, theo khuyến cáo của các nhà khoa học hàm lượng nitrat trong môi trường nuôi nên thấp hơn 60 mg/l

Như vậy, mặc dù con tôm có môi trường sinh thái khá rộng tuy nhiên nó cũng đòi hỏi có môi trường nuôi khá sạch, các biến động môi trường nuôi đều có thể tác động tiêu cực đến hoạt động sinh trưởng và phát triển của con tôm đặc biệt tôm nuôi với mật độ dầy trong các ao nuôi tôm công nghiệp

1.2.4 Các vấn đề phát sinh từ quá trình nuôi tôm công nghiệp [3]

Thức ăn thừa, phân tôm và quá trình chuyển hoá dinh dưỡng là nguồn gốc chủ yếu của các chất gây ô nhiễm ở các trại nuôi tôm quản lý kém Kết quả quan sát đã cho thấy rằng trong hệ thống thâm canh tôm thì chỉ có 15 – 20% thức ăn được dùng vào phát triển mô động vật, có tới 15% tổng lượng thức ăn hao hụt do không ăn hết

và thất thoát, chỉ có 40 – 45% là được sử dụng trong quá trình chuyển hoá dinh dưỡng, duy trì hoạt động sống và lột vỏ

Ô nhiễm nitơ chiếm tỷ lệ lớn (30 – 40%) từ thức ăn thừa Người ta ước lượng rằng, có khoảng 63 – 78% nitơ và 76 – 80% photpho cho tôm ăn bị thất thoát vào môi trường Nitơ dưới dạng protein được tôm hấp thu và bài tiết dưới dạng amoniac Tổng khối lượng nitơ và photpho sản sinh trên 1 ha trại nuôi tôm bán thâm canh có sản lượng 2 tấn, tương ứng khoảng 113 kg và 43 kg Ðương nhiên, trong hệ thống nuôi thâm canh thì khối lượng này tăng gấp từ 7 – 31 lần

Lượng chất thải sinh ra có liên quan với công nghệ sản xuất thức ăn và hệ thống nuôi tôm Nitơ và photpho là những nguyên tố chủ yếu trong chất thải bắt

nguồn từ thức ăn Việc cho thức ăn quá nhiều, tính chất nguồn nước không ổn định, thức ăn dễ tan, thức ăn khó hấp thu và khả năng duy trì nitơ là những yếu tố liên quan với nước thải có chứa nhiều nitơ và photpho

Các nguồn khác của chất thải hữu cơ là mảnh vụn thực vật phù du hoặc tảo dạng sợi (lab-lab) và chất lắng đọng hoặc chất hữu cơ hoà tan, huyền phù là do nước lấy vào mang theo Chất thải nuôi thuỷ sản còn có chứa một ít dư lượng của các chất kháng sinh, dược phẩm, thuốc trị liệu và kích thích tố

Nước thải mang theo một lượng lớn hợp chất nitơ, phospho và các chất dinh dưỡng khác, gây nên sự siêu dinh dưỡng và rộng dinh dưỡng, kèm theo sự tăng sức sản xuất ban đầu và nở rộ của vi khuẩn Sự có mặt của các hợp chất carbonic và chất hữu cơ sẽ làm giảm ôxy hoà tan và tăng BOD, COD, hydro sunfit, amoniac và hàm lượng metan trong vực nước tự nhiên Một vấn đề khác do việc nuôi tôm gây nên đó là sự làm lắng đọng bùn ở các vùng lân cận, như rừng ngập mặn và ở những nơi nước tù

Phần lớn sản phẩm dư thừa trong nuôi tôm đã tích tụ dưới đáy ao Đây chính

là nguồn gây nguy hại cho con tôm và cho hoạt động nuôi tôm Lớp bùn đáy ao này rất độc, thiếu ôxy và chứa nhiều chất gây hại như amoni, nitrit, hydro sunfit Con tôm luôn có xu hướng tránh khỏi vùng này và tập trung vào những khu vực sạch sẽ hơn Do việc tập trung vào một vùng sẽ làm giảm bớt diện tích cho ăn, cũng như tăng tính cạnh tranh trong khi ăn Nếu như toàn bộ đáy ao bị dơ bẩn thì con tôm bị bắt buộc phải sống trong môi trường ô nhiễm Lớp bùn dơ bẩn còn tác động lên nước trong ao nuôi làm giảm chất lượng nước

Chất lượng nước và chất lượng đáy ao bị nhiễm bẩn sẽ tác động trực tiếp tới con tôm Con tôm luôn bị căng thẳng, thể hiện qua việc kém ăn, mức tăng trưởng giảm và dễ bị mắc bệnh do vi khuẩn như Vibriosis và dẫn đến việc tôm chết hàng loạt Phần lớn các bệnh của con tôm đều có nguồn gốc từ môi trường mà chúng sinh sống

Môi trường bên ngoài trại nuôi tôm, chất thải dơ bẩn thường không được quản

lý tốt sẽ làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái ven biển Điều này không chỉ tác động lên môi trường đất mà còn lên các giá trị tài nguyên ven biển, bao gồm cả các trại nuôi

tôm Việc tái sử dụng ao bị ô nhiễm hay thải ra môi trường xung quanh sẽ tạo điều kiện làm cho nguồn nước ô nhiễm và tác động lên các hoạt động ven biển

Sự tích tụ chất hữu cơ nặng đến cuối vụ nuôi cũng đã gây nên sự tự ô nhiễm chính trong ao, làm ảnh hưởng ngược lại đối với tôm do thiếu ôxy và tắc nghẽn mang tôm Bệnh tăng lên, gây sức ép đối với ký chủ Sự rò rỉ nước thải cũng như nước ao nuôi làm mặn hoá đất nông nghiệp quanh vùng và nước ngầm (sinh hoạt,

ăn uống)

1.3 Tình hình nghiên cứu về xử lý nước nuôi tôm trên thế giới và ở Việt Nam [3]

Có rất nhiều phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong

xử lý ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là nước thải nuôi tôm chứa nhiều các chất hữu cơ Trong xử lý sinh học bao gồm 2 hướng chính là sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải và sử dụng hệ động thực vật thủy sinh để

hấp thụ các chất hữu cơ

1.3.1 Phương pháp sử dụng hệ vi sinh vật

Có một số loài vi sinh vật có khả năng sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng nhờ vậy sinh khối của chúng tăng lên Các vi sinh vật này được sử dụng để phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ có trong chất thải từ nước thải thủy sản Quá trình phân hủy này được gọi là quá trình phân hủy oxy hóa sinh hóa Một số chế phẩm vi sinh thường dùng để cải thiện môi trường nước ao nuôi tôm, cá như Super VS, BRF-2 quakit Thành phần sinh học của chế phẩm này gồm nhiều chủng loại vi sinh, tập hợp các thành phần men ngoại bào của quá trình sinh trưởng vi sinh; các enzyme ngoại bào tổng hợp; các chất dinh dưỡng sinh học và khoáng chất kích hoạt sinh trưởng ban đầu và xúc tác hoạt tính Chúng có khả năng tiêu thụ các chất hữu cơ phát sinh trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vật nuôi trong ao hồ Hay nói cách khác, chúng có tác dụng phân giải chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan từ phân tôm, các thức ăn thức ăn thừa tích tụ đáy ao nuôi, tạo được sự ổn định, duy trì chất lượng nước và cả màu nước trong ao hồ Mặt khác chế phẩm này còn giúp giảm

thiểu được các vi sinh vật gây bệnh như Vibrio, aeromonas, E.coli…, làm tăng thêm lượng oxy hòa tan trong môi trường nước ao nuôi và giảm thiểu lượng amoniac

1.3.2 Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm

Bản chất của việc sử dụng hệ động, thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa trên cơ sở quá trình chuyển hóa vật chất trong hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn Thông thường người ta sử dụng thực vật làm các sinh vật hấp thụ các chất dinh dưỡng là nitơ và photpho, carbon để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối (sinh vật tự dưỡng), đó là tảo hay thực vật phù du, rong câu và các loài thực vật ngập mặn khác

Kế tiếp trong chuỗi thức ăn là các động vật bậc một – động vật ăn thực vật Ðiển hình của các động vật bậc một ở vùng nước ven biển là các loại ngao, vẹm, hàu các loài này có thể tiêu thụ các thực vật phù du và cải thiện điều kiện trầm tích đáy

Các loài cá ăn thực vật phù du và mùn bã hữu cơ như cá măng, cá đối cũng được thử nghiệm sử dụng ở các kênh thoát nước thải (Micheal J Phillips, 1995) Trong thực tế, để đảm bảo đạt hiệu suất xử lý cao các chất ô nhiễm với chi phí vận hành tối thiểu, người ta thường sử dụng kết hợp nhiều phương pháp, kết hợp nhiều hệ thống và các tác nhân khác nhau Tùy theo hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải và điều kiện cụ thể của từng khu vực

Có rất nhiều phương pháp sinh học có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản ven biển, mỗi phương pháp đều có những ưu và khuyết điểm riêng, xong sử dụng các hồ sinh học và các hệ thống đất ngập nước vẫn

có ưu thế hơn cả xét về phương diện kinh tế lẫn môi trường, nhất là quy mô nuôi chưa cao, hệ thống nuôi còn nhỏ lẻ chủ yếu mang tính chất nông hộ chu kỳ thải từ 3 – 15 ngày/lần

1.3.3 Hồ sinh học

Bao gồm một chuỗi từ 3 đến 5 hồ, nước thải được làm sạch bằng quá trình tự nhiên thông qua các tác nhân là tảo và vi khuẩn Mối quan hệ giữa vi sinh vật, thực vật trong hồ sinh học là mối quan hệ thông qua oxy và thông qua các chất dinh dưỡng cơ bản

Trong hồ luôn diễn ra các quá trình như quang hợp, khuếch tán oxy vào nước Nhưng quá trình quang hợp chỉ xảy ra trong điều kiện có ánh sáng, ánh sáng chiếu vào nước phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản là chiều sâu của nước và sự tồn tại hàm lượng chất hữu cơ lơ lửng nhiều hay ít

Mô hình này có thể áp dụng cho những nơi có diện tích đất lớn, để xử lý nước thải trong nuôi tôm sẽ cho hiệu quả về môi trường và kinh tế

1.3.4 Các hệ thống đất ngập nước

Hoạt động nuôi trồng thuỷ sản ven biển diễn ra ở vùng nước mặn – lợ nên có thể sử dụng các hệ thống đất ngập nước để xử lý ô nhiễm môi trường đặc biệt là các khu vực rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn (RNM) là một hệ sinh thái ở vùng đất ngập nước rất phổ biến

ở ven biển Việt nam Có thể sử dụng RNM như một bể lọc sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ từ chất thải đô thị, công nghiệp và nuôi trồng thủy sản Theo tính toán

lý thuyết, ở điều kiện Việt Nam, 1ha RNM mỗi năm tăng trưởng 56 tấn sinh khối và

có thể hấp thụ được 21 kg nitơ, 20 kg phospho (Jesper Clausen, 2002) Theo Robertson and Phillips, 1995 để xử lý cho 1 ha nuôi tôm công nghiệp thì cần một diện tích rừng ngập mặn tối thiểu là 22 ha Rừng ngập mặn có thể hấp thụ được một lượng lớn chất hữu cơ từ hoạt động nuôi trồng thủy sản ven biển Khu hệ thực vật ở

hệ thống này có vai trò như sau:

- Làm giảm ánh sáng chiếu xuống mặt nước, giảm quá trình quang hợp, hạn chế sự phát triển của tảo

- Tạo điều kiện điều hòa vi khí hậu, đặc biệt cách nhiệt trong mùa đông, nhiệt

độ ở dưới cao sẽ làm tăng nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ

- Phần ngập dưới nước có tác dụng cung cấp bề mặt cho vi khuẩn bám dính, cung cấp oxy cho quang hợp, hấp thụ chất dinh dưỡng Phần rễ có tác dụng giúp ổn định và giảm xói mòn, tạo điều kiện cho quá trình lắng đọng bùn và tạo trầm tích

- Bên cạnh đó, hệ động thực vật trong hệ sinh thái rừng ngập mặn như hàu, vẹm, cua, cá cũng là tác nhân loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ

Ngoài ra, RNM với bộ rễ có cấu tạo đặc biệt là nơi bẫy các trầm tích có chứa các kim loại nặng, các hóa chất bảo vệ thực vật Thực vật ngập mặn cùng với toàn

bộ hệ sinh thái trong RNM là một bể lọc sinh học đối với các chất thải từ hoạt đông nuôi trồng thủy sản ven biển.Trong nuôi tôm phát triển bền vững, hình thức này được khuyến khích phát triển, nhằm bảo vệ môi trường nước và hệ thống rừng ngập mặn

1.4 Tổng quan xử lý nước thải bằng thực vật

Phytoremediation (công nghệ thực vật xử lý môi trường) được hình thành từ Phyto trong tiếng Latinh có nghĩa là thực vật, còn Remediation nghĩa là phục hồi Phytoremediation ra đời vào năm 1991 và ngay sau đó nó được sử dụng rộng rãi để chỉ công nghệ sử dụng thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ (thuốc bảo vệ thực vật, các hợp chất cao phân tử, ) và vô cơ (Cu, Pb, Zn, Cd, thậm chí cả các nguyên tố phóng xạ) ra khỏi môi trường bị ô nhiễm (đất, nước ngầm,nước thải, bùn thải)

Phytoremediation là công nghệ được sử dụng rộng rãi ở những vùng ô nhiễm

có nồng độ thấp, thời gian xử lý không bắt buộc (có thể kéo dài), thường được áp dụng trên diện rộng và kèm theo đó là có các biện pháp kiểm soát hợp lý Đây là biện pháp xử lý môi trường với hiệu quả tốt, chi phí thấp nó đặc biệt phù hợp đối với những nước đang phát triển

Hiện nay các nhà khoa học phát hiện ra khoảng 400 loài thực vật có khả năng

sử dụng làm nguyên liệu cho công nghệ Phytoremediation và kèm theo đó là 30.000 chất ô nhiễm có thể xử lý

➢ Cây chuối hoa

Tên thường gọi: Cây Chuối Hoa Tên khoa học: Canna generalis Thuộc họ: Cannaceae (họ dong riềng) Chiều cao: 0.4-1,5 m

Công dụng: Cây chuối hoa – một trong những cây có hoa với các màu sắc sặc

sỡ đỏ, cam, hồng, vàng, thường được trồng ngoài nắng để trang trí sân vườn nhà phố biệt thự, cảnh quan công ty, xí nghiệp, công viên, vườn hoa

Cây chuối hoa có tên khác được gọi là cây chuối lai thuộc họ Cannaceae (dong riềng) Cây có tên khoa học Canna generalis Cây có nguồn gốc từ các nước Trung

và Nam châu Mỹ, nay được gây trồng làm cảnh rộng rãi ở hầu hết các nước nhiệt đới

Cây chuối hoa có thân, rễ ngầm, mọc bò dài phân nhánh, hàng năm nẩy chồi cho các thân nhẵn, mọc thẳng đứng cao từ 1-2m Lá to, mọc cách, dạng thuôn hài, màu xanh bóng, gân giữa to, gân phụ song song

Cụm hoa chuối hoa ở kẽ một mo chung, gần tròn, màu xanh, mang ít hoa lớn, xếp sát nhau

Lá, đài và cánh hoa nhỏ nhưng các nhị lép biến đổi thành các cánh to có dạng

và màu sắc đẹp giống cánh hoa Màu sắc có thể thay đổi từ vàng đến đỏ đậm, từ một màu đến điểm thêm các đốm màu đậm nhạt khác nhau Hoa của cây chuối hoa không đều, nhiều cành lớn, có màu sặc sỡ đỏ, cam, vàng, hồng,…

Quả cây chuối hoa nang có nhiều gai mềm, hạt nhiều, màu đen

Nhân giống cây chuối hoa chủ yếu bằng phương pháp tách nhánh vì cây có khả năng đẻ con – nhanh liên tục Sau khi tách nhánh- cây con, ủ cây và trồng trực tiếp vào bầu hoặc giỏ tre Khi cây con có rễ và phát triển thì nên đưa ra nắng và đặt trên giàn để tiện tưới nước, chăm sóc Cây chuối hoa khi xuất ra thị trường thường

có 02 cây – tép với một cây lớn có hoa

1.5 Tổng quan về mô hình đất ngập nước [2]

1.5.1 Khái niệm về đất ngập nước nhân tạo

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

Trong thiên nhiên, đất ngập nước hiện diện ở các vùng trũng thấp như các cánh đồng lũ, đầm lầy, ao hồ, kênh rạch, ruộng nước, vườn cây, rừng ngập nước mặn hoặc nước ngọt, các cửa sông tiếp giáp biển Đất ngập nước được xem là vùng đất giàu tính đa dạng sinh học, có nhiều tiềm năng nông lâm ngư nghiệp nhưng rất nhạy cảm về mặt môi trường sinh thái Đất ngập nước tham gia tích cực vào chu trình thủy văn và có khả năng xử lý chất thải qua quá trình tự làm sạch bằng các tác động lý hóa và sinh học phức tạp

Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua đất ngập nước tự nhiên thường chậm, phải

có nhiều diện tích và khó kiểm soát quá trình xử lý nên các nhà khoa học đã đề xuất

ra giải pháp xây dựng các khu xử lý nước thải qua đất Khu này gọi là khu đất ngập nước kiến tạo, chữ “kiến tạo” được hiểu là hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước nhưng việc xử lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lý được quá trình vận hành ở mức đơn giản Xử lý nước thải bằng đất ngập nước kiến tạo đã được áp dụng khoảng 100 năm nay ở Mỹ, châu Âu

và gần đây nhất là các nước châu Á, châu Úc Việc nghiên cứu đất ngập nước kiến tạo khá nhiều trong khoảng hơn 20 năm nay, đặc biệt là các công trình của Kadlec

và Knight (1996), Moshiri (1993), US-EPA (1988),… cho thấy hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm như BOD5, COD, DO, TSS, Photpho, Coliform,…có giảm đáng kể trong nước thải (Lê Anh Tuấn Xử lý nuớc thải ao nuôi cá nuớc ngọt bằng đất ngập nuớc kiến tạo, 2007 Khoa Công nghệ, Trường Ðại học Cần Thơ)

1.5.2 Phân loại đất ngập nước kiến tạo

Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy: Loại chảy tự do trên mặt đất (free surface slow) và loại chạy ngầm trong đất (sudsurface slow)

- Loại chảy tự do thì ít tốn kém và tạo sự điều hòa nhiệt độ khu vực cao hơn loại chảy ngầm, nhưng hiệu quả xử lý kém hơn, tốn diện tích đất nhiều hơn và có thể phải giải quyết thêm vấn đề muỗi và côn trùng phát triển

- Loại chảy ngầm lại phân ra làm 2 loại: chảy ngang và chảy thẳng đứng Việc lựa chọn kiểu hình tùy thuộc vào địa hình và năng lượng máy bơm, đôi khi phối hợp

cả hai

Hình 1 1 Sơ đồ đất ngập nuớc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang

(vẽ lại theo Vymazal, 1997)

1.5.3 Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải

a) Ưu điểm

- Thân thiện với môi trường sinh thái

Hình 1 2 Sơ đồ đất ngập nước chảy theo chiều đứng (vẽ lại theo Cooper, 1996)

- Thân thiện với môi trường, phòng chống ô nhiễm, tạo ra sự thẩm mỹ nên

cộng đồng dễ chấp nhận

- Không đòi hỏi các dụng cụ đắt tiền, các chuyên gia có trình độ cao và tương đối dễ dàng thực hiện Nó có khả năng xử lý thường xuyên ở một vùng rộng lớn với

nhiều chất ô nhiễm khác nhau

-Cho các mục đích sử dụng khác như sử dụng cho các công trình thủy lợi, rửa

ráy vệ sinh…

-Tuy nhiên ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là chi phí thấp hơn rất nhiều so với phương pháp khác (không có hóa chất để hoạt động, do đó giữ gìn và bảo trì các chi phí đầu vào đến mức tối thiểu, hạn chế máy móc, phụ tùng thay thế,

lượng lớn về lao động kỹ thuật cần thiết)

b) Nhược điểm

Bên cạnh những khía cạnh tích cực đó thì phương pháp này củng còn một số hạn chế sau:

- Xử lý chậm hơn phương pháp hóa lý, vì vậy phải mất thời gian dài Thực vật

xử lý một lượng nhỏ chất ô nhiễm qua mỗi mùa trồng, do đó nó có thể mất nhiều thập kỉ mới có thể làm sạch các chất ô nhiễm và các các chất này vẫn không được

xử lý hoàn toàn

- Các yếu tố vật lý và hóa học như kết cấu đất, pH, độ mặn, hàm lượng chất ô nhiễm và sự hiện diện của các chất độc sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển cảu các loài VSV Các nhà khoa học cho rằng, chỉ có những vùng đất bị ô nhiễm nhẹ mới sử dụng được phương pháp này, vì hầu hết các loài thực vật không thể sinh trưởng trong điều kiện môi trường ô nhiễm nặng

- Các diện tích đất cho hệ thống có thể là lớn, đặc biệt là trong nhu cầu về loại

bỏ nito và photpho

- Trong mùa đông lạnh, khí hậu nhiệt độ thấp làm giảm tỷ lệ loại bỏ BOD và tăng phản ứng sinh học nitrat hóa, phản nitrat hóa Muỗi và côn trùng khác có thể trở thành một vấn đề cần quan tâm vì đó là nơi cung cấp nơi ở lý tưởng cho muỗi

1.6 Cơ chế các quá trình xử lý [2]

Để thiết kế xây dựng, vận hành mô hình đất ngập nước được chính xác, đạt hiệu quả cao, việc nắm rõ cơ chế xử lý nước thải của đất ngập nước là hết sức cần thiết Các cơ chế đó bao gồm lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật Các chất ô nhiễm có thể được loại bỏ nhờ nhiều

cơ chế đồng thời trong hệ thống (Trường ĐH Xây Dựng Hà Nội, 2006 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam)

1.6.1 Các quá trình diễn ra trong hệ thống đất ngập nước

• Sự quang phân, ôxi hóa: phân hủy, ôxi hóa các hợp chất dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời

• Sự bay hơi: xảy ra khi có áp suất đủ lớn, hợp chất sẽ chuyển sang thể khí

b Quá trình sinh học

Các chất hữu cơ hòa tan được phân hủy bởi các vi sinh vật đáy và vi sinh vật bám dính trên thực vật Có sự nitrat hóa và phản nitrat hóa do tác động của vi sinh vật, dưới các điều kiện thích hợp, một khối lượng đáng kể các chất ô nhiễm sẽ được thực vật hấp thụ và có sự phân hủy tự nhiên của các chất hữu cơ trong môi trường Thực vật thủy sinh là một thành phần không thể thiếu được trong hệ thống đất ngập nước này, tùy thuộc vào từng bộ phận và phần tiếp xúc của thực vật với môi trường đất ngập nước mà nó sẽ có chức năng khác nhau như :

Phần thực vật tiếp xúc với không khí:

+ Bóng cây làm suy giảm ánh sáng dẫn đến giảm sự sinh trưởng của thực vật phù du; tạo vi khí hậu, cách nhiệt trong mùa đông; giảm tốc độ gió; tạo chất dinh dưỡng thông qua quá trình quang hợp

+ Thực vật có thể loại bỏ chất độc trong đất thông qua cơ chế thoát hơi nước Đối với quá trình này, chất ô nhiễm hòa tan được hấp thụ cùng với nước vào rễ, chuyển hóa lên lá và bay hơi vào không khí thông qua khí khổng Ví dụ điển hình nhất là quá tình bay hơi thủy ngân (Hg) bằng cách chuyển dạng cơ bản trong cây Arabidopsis chuyển gen và cây dương vàng chứa enzyme merA, Selen (Se) cũng là dạng kim loại đặc biệt được thực vật hấp thụ và bay hơi

Phần thực vật tiếp xúc với nước: Có các hiệu quả lọc (lọc qua các mô xốp); giảm tốc độ dòng chảy, tăng tỷ lệ trầm tích; cung cấp diện tích bề mặt cho vi sinh vật bám dính; tạo O2 bởi quang hợp, tăng sự phân hủy hiếu khí; hấp thụ chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng

Rễ và đới rễ trong lớp trầm tích: Giúp ổn định bề mặt lắng đọng, giảm xói mòn; ngăn chặn sự tắc nghẽn lớp lọc trong hệ thống dòng thẳng đứng; sinh O2 làm tăng sự phân hủy hiếu khí và sự nitrat hóa; rễ cây hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng

1.6.2 Các quá trình xử lý chất ô nhiễm trong đất ngập nước nhân tạo

1.6.2.1 Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

Trong các bãi lọc đất ngập nước, phân hủy sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học (BOD) có trong nước thải, BOD còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng Bãi lọc đất ngập nước về cơ bản hoạt động như bể lọc sinh học Tuy nhiên, đối với bãi lọc đất ngập nước, vai trò của vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước của bãi lọc đối với việc loại bỏ BOD cũng rất quan trọng Cơ chế loại bỏ BOD trong các màng vi sinh vật bao bọc xung quanh lớp vật liệu lọc tương tự như trong bể lọc sinh học nhỏ giọt Phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những vùng vật liệu lọc xung quanh, nhờ quá trình khuếch tán Vai trò của thực vật trong đất ngập nước là: