Nghiên cứu tái sử dụng nước thải khu công nghiệp bằng đất ngập nước kiến tạo

2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN: Nhiệm vụ: Xác định hiệu quả xử lý chất bNn của đất ngập nước kiến tạo ĐNNKT đối với nước thải đã qua xử lý bậc II của KCN Lê Minh Xuân cho mục đích tá

VŨ LÊ QUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Công nghệ môi trường

NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP BẰNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO

TP HỒ CHÍ MINH, 12/2008

TP HỒ CHÍ MINH, 12/2008

Tp HCM, ngày 12 tháng 12 năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: VŨ LÊ QUYÊN Giới tính : Nam / Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 12/10/1982 Nơi sinh : Hải Phòng

Chuyên ngành : Công nghệ Môi trường

Khoá (Năm trúng tuyển) : 2007

NGHIỆP BẰNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO.

2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN:

Nhiệm vụ: Xác định hiệu quả xử lý chất bNn của đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) đối với nước thải đã qua xử lý bậc II của KCN Lê Minh Xuân cho mục đích tái sử dụng

Nội dung:

- Xây dựng mô hình ĐNNKT quy mô pilot sử dụng các loài thực vật: sậy (Phragmites

communis ), cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides), cỏ nến (Typha orientalis), lục bình (Eichhornia crassipes)

- Thay đổi thời gian lưu, xác định hiệu quả xử lý của các thành phần hóa lý bao gồm COD, TP, ammonia, nitrite, nitrate, độ đục, độ màu, SS và các thành phần sinh học như tổng Coliform và Coliform phân

- Đánh giá khả năng tái sử dụng của nước thải sau xử lý bằng ĐNNKT cho KCN Lê Minh Xuân bằng cách so sánh các chỉ tiêu nghiên cứu với các tiêu chuNn trên thế giới

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25/04/2008

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 10/12/2008

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):

(Họ tên và chữ ký)

TS ĐẶNG VIẾT HÙNG

TRƯỞNG KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi muốn nói lời cảm ơn chân thành tới những người Thầy của tôi

Em xin chân thành cảm ơn Cô Đỗ Hồng Lan Chi và Thầy Nguyễn Phước Dân đã nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện Luận văn Em xin cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Môi Trường – Đại Học Bách Khoa TPHCM đã tạo

điều kiện cho em trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường

Tôi xin cảm ơn đến chị Oanh, chị Hạnh, anh Khiết và các bạn làm việc trong Phòng Thí nghiệm Môi Trường đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong thời gian phân tích thí nghiệm

Tôi rất cảm ơn ban lãnh đạo Khu công nghiệp Lê Minh Xuân đã tạo điều kiện cho

đề tài được thực hiện Và không thể không kể đến sự nhiệt tình giúp đỡ của anh Vũ

và các anh ở Nhà máy xử lý nước thải đã hỗ trợ tôi thực hiện mô hình

Và tôi gửi lời cảm ơn đến hai em Cường và Dung đã cùng tôi trong suốt thời thực hiện Luận văn này

Cuối cùng, cảm ơn sự khích lệ của gia đình và chia sẻ của bạn bè đã tạo động lực mạnh mẽ giúp tôi vượt qua khó khăn để hoàn thành Luận văn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2008

Người thực hiện

Vũ Lê Quyên

TÓM TẮT

Đề tài luận văn này đã thực hiện nghiên cứu ứng dụng đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) để xử lý nước thải sau xử lý bậc 2 của Nhà máy xử lý nước thải tập trung (NMXLNT) cho mục đích tái sử dụng tại khu công nghiệp Lê Minh Xuân (KCN LMX)

Ba mô hình ĐNNKT dòng chảy mặt (FWS) qui mô pilot có kích thước 13,5

x 3,5 x 1,2 (m) với các loài thực vật: sậy (Phragmites communis), cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides), cỏ nến (Typha orientalis), lục bình (Eichhornia crassipes)

Mô hình được vận hành trong thời gian 3 tháng và thử nghiệm với ba mức thời gian lưu nước (HRT) khác nhau là 2, 3 và 5 ngày ứng với tải trọng hữu cơ tương ứng là

185, 130 và 70 kgCOD/ha.ngày Hiệu quả xử lý của mô hình tăng theo HRT Tại HRT 5 ngày, hiệu suất xử lý trung bình đạt được trên FWS trồng vetiver kết hợp cỏ nến và FWS trồng sậy theo thứ tự như sau: 34% và 47% cho COD, 66% và 77% cho SS, 63% và 72% cho độ đục, 54% và 43% cho TP, 32% và 35% cho N-NO3-, 45% và 33% cho TKN

Qua đối chiếu các chỉ tiêu trên với tiêu chuNn về chất lượng nước tái sử dụng của một số tổ chức thế giới cho thấy nước thải sau khi qua hệ thống FWS có khả năng tái sử dụng cho các mục đích như: bổ cập nguồn nước mặt, tưới cây, tái tạo cảnh quan môi trường cho KCN LMX Các nghiên cứu chuyên sâu hơn cần được tiến hành để đạt được hiệu quả tái sử dụng tốt nhất

2.1 Tái sử dụng nước thải 3

2.1.2 Đối tượng sử dụng 3 2.1.3 Ứng dụng của nước thải tái sử dụng 4 2.1.4 Các công nghệ xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng 7 2.1.5 Một số yếu tố chất lượng cần quan tâm khi tái sử dụng nước

và nước thải cho mục đích tái sử dụng

29

3.1.1 Mô hình pilot 33 3.1.2 Thực vật trồng 35 3.2 Phương pháp nghiên cứu 38 3.2.1 Nước thải đầu vào 38 3.2.2 Các thông số vận hành mô hình pilot 39 3.2.3 Phương pháp phân tích 39

4.1 Khảo sát Ammonia 41 4.2 Khảo sát Nitrite 42 4.3 Khảo sát Nitrate 42

Phụ lục A Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu

Phụ lục B Số liệu nghiên cứu mô hình

Phụ lục C Tóm lược đặc điểm các loài thực vật dùng trong nghiên cứu

Phụ lục D Các bảng biểu, kết quả tham khảo trong quá trình nghiên cứu

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1 - Mức độ chất lượng nước yêu cầu 3

Bảng 2-2 - Đối tượng tái sử dụng dựa trên chất lượng nước yêu cầu 4

Bảng 2-3 - Yêu cầu chất lượng FC trong nước cho tái sử dụng 9

Bảng 2-4 - Một số giới hạn đề xuất cho kim loại cho nước tái sử dụng 10

Bảng 2.5 - Một số tiêu chuNn chất lượng nước cho mục đích tái sử dụng 11

Bảng 2.6 - Các tiêu chuNn nước tải sử dụng trong tưới tiêu 12

Bảng 2.7 - Các quy định về tiêu chuNn nước tái sử dụng 14

Bảng 2.8 - Hiệu quả xử lý BOD của một số FWS 19

Bảng 2.9 - Hiệu quả xử lý TSS của FWS với nước thải sau xử lý bậc 2 21

Bảng 2.10 - Hiệu quả xử lý FC của một số FWS 21

Bảng 2.11 - Hiệu quả xử lý một số kim loại của FWS 22

Bảng 2.12 - Thành phần nước thải đầu vào – ra của NMXL (ngày 28/10/2008) 26

Bảng 3.1 - Kích thước mô hình và các lớp vật liệu kèm theo 34

Bảng 3.2 - Một số chỉ tiêu của nước thải sau xử lý bậc 2 từ 15/08 đến 30/09 38

Bảng 3.3 - Thông số vận hành mô hình ĐNNKT 39

Bảng 3.4 - Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích 40

Bảng 4.1 - Kết quả phân tích TC và FC tại HRT 2 ngày và 3 ngày 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 - Các mục đích tái sử dụng nước thải 7

Hình 2.2 - Tóm lược công nghệ xử lý nước thải cho tái sử dụng 8

Hình 2.3 - Quy trình công nghệ xử lý tại NMXLNT của KCN Lê Minh Xuân 25

Hình 3.1 - Sơ đồ bố trí mô hình thực nghiệm 33

Hình 3.2 - Bố trí ống phân phối nước đầu vào 35

Hình 3.3 - Mặt cắt ngang và cắt dọc mô hình ĐNNKT 36

Hình 3.4 - Mặt bằng tổng thể mô hình ĐNNKT 37

Hình 4.1 - N-ammonia tại đầu vào, đầu ra ở các HRT khác nhau 41

Hình 4.2 - Hàm lượng Nitrite tại đầu vào, đầu ra ở các HRT khác nhau 42

Hình 4.3 - Hiệu suất xử lý nitrate với HRT khác nhau 43

Hình 4.4 - Nitrate tại đầu vào, đầu ra với HRT khác nhau 44

Hình 4.5 - Sự biến đổi TKN tại HRT 3 ngày 45

Hình 4.6 - Sự thay đổi TKN tại đầu vào và đầu ra với HRT 5 ngày 46

Hình 4.7 - Hiệu suất xử lý TKN của mô hình 46

Hình 4.8 - Hàm lượng trung bình TKN tại đầu vào và đầu ra 47

Hình 4.9 - Hàm lượng TN tại đầu vào và đầu ra 47

Hình 4.10 - Hiệu suất xử lý TP tại các HRT khác nhau 48

Hình 4.11 - Hàm lượng trung bình của TP 49

Hình 4.12 - Sự biến đổi của COD tại đầu vào và đầu ra ở HRT 2 ngày 50

Hình 4.13 - Sự dao động của COD tại đầu vào, đầu ra ở HRT 3 ngày 51

Hình 4.14 - Hiệu suất xử lý COD tại các HRT khác nhau 52

Hình 4.15 - Hàm lượng COD trung bình trước và sau khi xử lý 52

Hình 4.16 - Sự dao động của độ màu tại đầu vào và đầu ra ở HRT 2 ngày 53

Hình 4.17 - Hiệu suất xử lý độ màu ở HRT khác nhau 54

Hình 4.18 - Độ màu tại đầu ra của mô hình 54

Hình 4.19 - Sự dao động của độ màu ở đầu vào và đầu ra tại HRT 2 ngày 55

Hình 4.20 - Độ đục tại đầu vào và đầu ra của mô hình 56

Hình 4.21 - Hiệu suất xử lý độ đục tại các HRT khác nhau 57

Hình 4.22 - Hiệu suất xử lý của SS ở các HRT khác nhau 58

Hình 4.23 - TSS tại đầu ra của mô hình ở HRT khác nhau 58

Hình 4.24 - Sự dao động pH tại đầu vào và đầu ra của mô hình 59

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU

ĐNNKT : Đất ngập nước kiến tạo

FWS : Đất ngập nước kiến tạo dòng chảy mặt

SF : Đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm

HRT : Thời gian lưu nước

KCN : Khu công nghiệp

NMXLNT : Nhà máy xử lý nước thải

COD : Nhu cầu oxy hóa học

BOD5 : Nhu cầu oxy sinh học

SS : Chất rắn lơ lửng

DO : Oxy hòa tan

TKN : Tổng nitơ Kjeldahl

N-NH4+ : Nitơ ammonia

N-NO2- : Nitơ nitrite

N-NO3- : Nitơ nitrate

TN : Tổng nitơ

TP : Tổng photpho

FC : Coliform phân

TC : Tổng Coliform

US EPA : Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ

(United States Environmental Protection Agency) CITAI : Trung tâm kỹ thuật và phát kiến nông nghiệp

(Center of Innovation and Agro-Industry Technology)

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhu cầu về nguồn nước sạch đang ngày càng trở nên bức thiết cả về lượng lẫn về chất Dân số gia tăng, các hoạt động sản xuất không ngừng phát triển, bên cạnh việc sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước ngọt hiện hữu cần phải tìm ra những nguồn nước thay thế, trong đó tái sử dụng nước thải sau xử lý đã được trở thành xu hướng mới

Trên thế giới, nguồn nước thải được tái sử dụng rất đa dạng, bao gồm: nước thải sinh hoạt, nước thải từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, nước mưa chảy tràn, nước từ các đường cao tốc v.v

Theo Sala và Serra (2004), công nghệ xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng phải có chi phí thấp, không có hoặc ở mức thấp nhất tác động đến môi trường, bảo vệ hệ sinh thái, sử dụng ít năng lượng và hạn chế được sự phát thải khí nhà kính

và các sản phNm phụ không mong muốn hoặc có hại Đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) được xem như một giải pháp hữu hiệu, đáp ứng các yêu cầu đề ra, giúp cải thiện chất lượng nước và giải quyết các vấn đề về môi trường (IWA, 2000; US EPA, 2000)

Tại Việt Nam, các nghiên cứu về ĐNNKT mới ở giai đoạn mở đầu và những giải pháp tái sử dụng nước thải còn rất ít Đề tài này sẽ nghiên cứu về khả năng ứng dụng thực tế mô hình ĐNNKT để xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng tại một khu công nghiệp (KCN) cụ thể Đây cũng chính là tính mới của đề tài

1.2 MỤC TIÊU LUẬN VĂN

Xác định hiệu quả xử lý chất bNn của ĐNNKT đối với nước thải đã qua xử lý bậc II của KCN Lê Minh Xuân cho mục đích tái sử dụng

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Các nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Xây dựng mô hình xử lý ĐNNKT quy mô pilot sử dụng các loài thực vật:

sậy (Phragmites communis), cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides), cỏ nến (Typha orientalis), lục bình (Eichhornia crassipes)

- Thay đổi thời gian lưu, xác định hiệu quả xử lý của các thành phần hóa lý bao gồm COD, TP, ammonia, nitrite, nitrate, độ đục, độ màu, SS và các thành phần sinh học như tổng Coliform và Coliform phân

- Đánh giá khả năng tái sử dụng của nước thải sau xử lý bằng ĐNNKT cho KCN Lê Minh Xuân bằng cách so sánh các chỉ tiêu nghiên cứu với các tiêu chuNn trên thế giới

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Phạm vi nghiên cứu là mô hình ĐNNKT dòng chảy mặt qui mô pilot

1.5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước thải sau xử lý bậc II của nhà máy xử

lý nước thải tập trung (NMXLNT) tại KCN Lê Minh Xuân

- Giảm tác động của nước thải đến môi trường cũng như chi phí xử lý

Tái sử dụng nước thải khi được áp dụng một cách đúng đắn thì có thể xem như một ví dụ cho công nghệ thân thiện với môi trường

2.1.2 Đối tượng sử dụng

Đối tượng sử dụng dựa trên chất lượng nước tái sử dụng Mức độ chất lượng nước tái sử dụng có thể chia thành 3 cấp: thấp, trung bình, cao và được thể hiện trong bảng 2-1

Bảng 2-1: Mức độ chất lượng nước yêu cầu

N-nitrite mg/l - - 0,5

(Nguồn: Tchobanoglous và Burton, 1991, US, EPA, 1992, Asano và Levine, 1998

và James Crook, Environmental Science Associate, 2005)

Dựa trên chất lượng nước yêu cầu, các đối tượng nghiên cứu được đề nghị trong bảng 2-2

Bảng 2-2 : Đối tượng tái sử dụng dựa trên chất lượng nước yêu cầu

THẤP

- Tưới cây, công viên

- Nước vệ sinh máy móc

- Nước làm mát cho công nghiệp

- Nước cho dịch vụ xây dựng (trộn bê tông)

2.1.3 Ứng dụng của nước thải tái sử dụng

Nước thải được tái dùng vào nhiều mục đích tuy nhiên các ứng dụng này đạt hiệu quả phải có một số yêu cầu sau:

- Các nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng phải được đánh giá và làm giảm đến mức thấp nhất

- Khi đưa vào ứng dụng thì chất lượng nước thải phải đáp ứng yêu cầu

 Ứng dụng trong đô thị

- Sử dụng trong các công trình xây dựng

- Nước thải sau xử lý có thể sử dụng cho các hoạt động xây dựng bao gồm: đầm nén nền móng, kiểm soát ô nhiễm bụi, phun nước rửa, đầm nén đất hoặc bãi chôn lấp tuy nhiên, chất lượng của nước tái sử dụng phải đảm bảo an toàn cho cộng đồng và công nhân

 Tưới cây, tưới đường

- Tưới các khu vực ít dân cư đi lại: đường cao tốc hoặc các khu vực ít dân cư

- Tưới các khu vực lộ thiên như: sân gôn, công viên, sân chơi, vườn trường, khu dân cư…nơi có nhiều dân cư qua lại

- Phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc của cộng đồng đối với nguồn nước tái sử dụng mà nguồn nước này có những quy định riêng

 Cứu hỏa

Nước tái sử dụng có thể dùng cho mục đích cứu hỏa, cũng được chia làm nhiều loại tùy theo mức độ tiếp xúc của người dân, lính cứu hỏa

 Dội rửa toa lét

Nước thải thay vì xả xuống cống dẫn trực tiếp tới trạm xử lý tập trung, sẽ được tập trung ở các trạm xử lý tại chỗ và được dùng lại trong nhà vệ sinh, dội rửa toa lét

 Nông nghiệp

Nước sau xử lý tái sử dụng cho việc tưới tiêu trong nông nghiệp và làm vườn Tính chất hóa lý của nước tái sử dụng cho tưới tiêu rất quan trọng, đặc biệt đối với vùng có nhiệt độ cao và độ Nm thấp, dẫn tới tốc độ thoát hơi nước lớn Khi

sử dụng nước tái sử dụng để tưới tiêu, cần quan tâm đến sự thay đổi tính chất đất do lượng muối và các thành phần dinh dưỡng có trong nước thải

 Công nghiệp

Nước thải sau xử lý có thể sử dụng lại cho mục đích công nghiệp nếu các ngành công nghiệp thích hợp không quá xa trạm xử lý Nhu cầu về chất lượng nước cho công nghiệp rất khác nhau, từ nước tinh khiết sử dụng cho nồi hơi của máy phát điện đến nước có chất lượng thấp hơn sử dụng trong tháp làm mát Nước thải sau xử

lý bậc hai và khử trùng có thể tái sử dụng cho các công đoạn không yêu cầu chất lượng nước cao

 Tái tạo cảnh quan

Nước thải sau xử lý được dùng để tái tạo cảnh quan các ao hồ, thác nước nhân tạo Yêu cầu chất lượng của nước sử dụng cho mục đích tái tạo cảnh quan rất cao do khả năng tiếp xúc trực tiếp với con người cao

 Tái nạp, bổ cập các tầng nước ngầm

Nước thải sau xử lý được nạp lại các tầng nước ngầm nhằm bảo tồn hay gia tăng thể tích nước ngầm nước sau xử lý được tái nạp vào tầng nước ngầm bằng cách bơm trực tiếp, bể lọc nhanh hoặc thấm

Mục đích của việc tái nạp nước ngầm là:

- Ngăn sự xâm nhập mặn

- Tăng thêm nguồn tài nguyên nước

- Lưu trữ nguồn nước tái sử dụng

- Ngăn chặn và kiểm soát hiện tượng sụt đất

Hình 2.1 - Các mục đích tái sử dụng nước thải

2.1.4 Các công nghệ xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng

Để tái sử dụng nước thải một cách hiệu quả và không ảnh hưởng đến sức khỏe con người thì nước thải cần phải được xử lý theo những cách thức phù hợp để đáp ứng tiêu chuNn của từng đối tượng sử dụng

Các tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý bền vững (Van Lier, 1998) :

- Không pha loãng dòng thải đậm đặc với nước sạch

- Khôi phục và táo sử dụng tối đa nước sau xử lý và sản phNm trung gian

- Chi phí (xây dựng, vận hành, bảo trì…) thấp, hiệu quả tương đối và tuổi thọ dài

- Ứng dụng được ở mọi quy mô

- Có khả năng thích ứng cao

- Được sự chấp thuận của cộng đồng

MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI

Nuôi trồng thủy sản

Công nghiệp:

Nước làm mát Nước sản xuất Nước cấp nồi hơi

Nước vệ sinh máy móc Dội rửa toi let

Đô thị:

Tưới công viên, tưới

đường, sân gôn

Cứu hỏa

Công trình xây dựng

Dội rửa toi let

Nước giải nhiệt hệ

thống làm lạnh

Tái nạp nước ngầm:

Ngăn mặn Tái nạp nước Chống sụt lún

Tái tạo cảnh quan:

Hồ bơi, công viên nước

Hồ phục vụ vho mục đích câu cá, du thuyền

Hình 2.2 trình bày tóm lược các công nghệ xử lý nước thải cho mục đích tái

sử dụng bao gồm những công nghệ truyền thống và công nghệ sinh học chi phí thấp Hệ thống xử lý sinh học cho thấy ưu điểm vượt trội giảm thiểu chi phí xây dựng và vận hành Đất ngập nước kiến tạo kết hợp với các hồ sinh học đang là xu hướng công nghệ đem lại hiệu quả xử lý cao

Quá trình xử lý nước thải truyền thống

Hồ ổn định

Hồ sục khí

Quá trình tốc độ nhanh (High-rate process) Bùn hoạt tính Lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học tiếp xúc quay

Lắng 2

Xử lý bùn

Khử trùng

Khử SS Keo tụ Lọc Khử N Nitrate hóa – khử Nitrate Trao đổi ion Clo hóa Tách khí Thấm nhanh qua đất

Khử P Kết tủa hóa học Sinh học Khử CHC và kim loại Hấp phụ than hoạt tính Kêt tủa hóa học Khử chất rắn hòa tan

RO Điện giải Chưng cất Trao đổi ion

Hình 2.2 - Tóm lược công nghệ xử lý nước thải cho tái sử dụng

2.1.5 Một số yếu tố chất lượng cần quan tâm khi tái sử dụng nước thải

Tiêu chuNn chất lượng của nước thải sẽ tùy vào mục đích sử dụng Tuy nhiên, theo nghiên cứu tổng hợp của A Ghermandi (2005), có những thông số thiết yếu cần chú trọng vì chúng ảnh hưởng trực tiếp tới đối tượng sử dụng dù ở mục đích nào đi nữa Dưới đây sẽ trình bày hai thông số: vi sinh vật gây hại và kim loại nặng trong nước

Vi sinh vật gây hại

Chỉ số Coliform phân (Faecal Coliform - FC) được dùng để chỉ thị sự ô nhiễm nước bởi các vi sinh vật có hại Tùy vào mục đích sử dụng khác nhau mà giới hạn về mức độ FC được đưa ra Bảng thể hiện giá trị giới hạn cho phép của FC với những mục đích tái sử dụng khác nhau Vẫn chưa có một quy chuNn chung nào

về giới hạn mức độ nhiễm vi sinh có hại trong nước, cụ thể là FC

Bảng 2-3: Yêu cầu chất lượng FC trong nước cho tái sử dụng (Ghermandi, 2005)

Dùng cho tưới tiêu cảnh quan môi trường (không giới hạn tiếp cận) Dùng trong đô thị như tưới vườn, dội toilet, rửa xe…

Tưới tiêu trong nông nghiệp…

10 – 200 KPH KPH-1000 Trung bình Tưới cỏ, hoặc cỏ khô cho bò sữa…

Tưới tiêu cảnh quan (giới hạn tiếp cận); tưới trong nông nghiệp

> 10.000 > 10.000 >10.000 Không nên tái sử

dụng

Các nguyên tố vết như kim loại nặng, chất rắn lơ lửng, muối vô cơ

Hàm lượng kim loại nặng cần được đánh giá kỹ lưỡng Giả sử với mục dích tưới tiêu, vào mùa khô, nước sẽ nhanh chóng bay hơi làm gia tăng hàm lượng kim loại hoặc các chất khác trong nước sẽ làm giảm chất lượng nước và nguy cơ ảnh hưởng tới mạch nước ngầm (Bouwer, 2000) Độ mặn cũng phải được kiểm soát để tránh sự tác động xấu đến môi trường

Bảng 2-4 đưa ra một số tiêu chuNn cho kim loại nặng và một số nguyên tố khác trong hướng dẫn tái sử dụng của US EPA (US EPA, 2004) và của dự án Aquarec (Salgot et al., 2006)

Bảng 2-4 : Một số giới hạn đề xuất cho kim loại cho nước tái sử dụng

Thành phần

Sử dụng tưới tiêu lâu dài

Kẽm (Zn) 2000 -

(Nguồn: US EPA, 2004; Salgot et al., 2006)

Ngoài ra, tác giả còn đề cập đến chất ô nhiễm hữu cơ vết bền vững (stable trace organic contaminants) Theo A Ghermandi, chỉ tiêu này cần phải được quan tâm nghiên cứu hơn nữa vì nó có ảnh hưởng lâu dài đến sự biến đổi hormone của một số loài trong chuỗi thức ăn

Tại Nhật Bản, các hướng dẫn, quy chuNn về việc tái sử dụng nước đã dược nghiên cứu ban hành từ những năm 80 Bảng là những quy chuNn của Hiệp hội thoát nước Nhật bản và Bộ Xây dựng Nhật đưa ra vào năm 1981 và 1990

Bảng 2.5 - Một số tiêu chuNn chất lượng nước cho mục đích tái sử dụng

Hiệp hội thoát nước đô thị Nhật Bản

(1981)

Bộ Xây dựng Nhật (1990)

Dội toi let Tưới cây Tạo cảnh

quan

Tạo cảnh quan (2)

Bảng 2.6 - Các tiêu chuNn nước tải sử dụng trong tưới tiêu (Nguồn: CITAI, 2003)

Từ năm 2003, chính phủ Jordan đã ban hành những tiêu chuNn mới về việc tái sử dụng nước Các tiêu chuNn này được trình bày trong bảng 2.7

Bảng 2.7 - Các quy định về tiêu chuNn nước tái sử dụng (Jordan, 2003)

Mục đích sd Tái nạp nguồn nước mặt

Tạo cảnh quan cho khu công cộng nội thành

Tạo cảnh quan

2 bên đường ngoại thành

Vụ mùa công nghiệp

2.2 ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO VÀ VAI TRÒ TRONG TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI

2.2.1 Khái niệm

Đất ngập nước (Wetland) được hiểu là vùng đất có mực nước cao hơn hoặc ngang bằng so với mặt đất trong một thời gian dài, đủ để duy trì tình trạng bão hòa nước của đất và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trường

đó Các vùng đất ngập nước tự nhiên cũng có thể được sử dụng làm sạch nước thải nhưng chúng có một số hạn chế trong quá trình vận hành do khó kiểm soát được

chế độ thủy lực và có khả năng gây ảnh hưởng xấu bởi thành phần nước thải tới hệ sinh thái tại đó

Đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) chính là công nghệ xử lý sinh thái mới, được xây dựng và khắc phục những nhược điểm của đất ngập nước tự nhiên mà vẫn phát huy được những ưu điểm vốn có

2.2.2 Phân loại

Gồm hai loại chính:

- ĐNNKT có dòng chảy bề mặt (Free Water Surface Wetland – FWS)

- ĐNNKT dòng chảy ngầm (Subsurface Flow Wetland – SF)

 ĐNNKT có dòng chảy bề mặt (FWS)

Hệ thống này mô phỏng một đầm lầy hay đất ngập nước tự nhiên Cấu tạo của FWS bao gồm lớp vật liệu nền để rễ cây có thể bám trụ, phát triển và có lớp nước trên mặt Dưới đáy được thiết kế lớp chống thấm nhằm hạn chế sự rò rỉ, thất thoát nước Chiều cao mực nước của FWS dao động từ vài centimet đến 0,8 m Mực nước vận hành phổ biến nhất là 0,3 m Dòng nước thải sẽ được cho chảy ngang qua lớp vật liệu lọc Hình dạng của FWS thường là kênh dài và hẹp, vận tốc dòng chảy chậm, thân cây trồng nhô lên trong bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dòng chảy đNy (plug-flow)

Tùy theo loại thực vật, FWS được chia thành 3 loại:

- FWS với thực vật sống trôi nổi

- FWS với thực vật có thân nhô lên mặt nước

- FWS với thực vật sống chìm

 ĐNNKT dòng chảy ngầm (SF)

Cấu tạo của SF về cơ bản cũng giống các thành phần tương tự như FWS nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc Lớp lọc nơi thực vật phát triển trên đó thường có đất, cát, sỏi và đá được xếp thứ tự từ trên xuống, giữ cho lớp

lọc có độ xốp Bề dày lớp vật liệu dao động từ 0,6 – 1 m Dòng chảy có thể phân làm 2 dạng:

- Chảy theo phương ngang (horizontal flow)

- Chảy theo phương thẳng đứng (vertical flow) từ dưới lên hay từ trên xuống Kiểu dòng chảy phổ biến của SSF là dòng chảy ngang Hầu hết các hệ thống này được thiết kế với độ dốc 1%

Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc Vùng ngập nước thường thiếu oxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng oxy đáng kể tới hệ thống rễ tạo nên những tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ

2.2.3 Cơ chế các quá trình xử lý trong FWS

Để thiết kế, vận hành ĐNNKT chính xác và hiệu quả cao cần hiểu rõ cơ chế

xử lý nước thải trong ĐNNKT Các cơ chế bao gồm lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật

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

Hệ thống ĐNNKT loại bỏ rất hiệu quả các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (BOD) có trong nước thải nhờ các quá trình phân hủy và lọc Hệ thống rễ cây tạo thành một môi trường lý tưởng cho sự phát triển của các vi sinh vật bám dính và lơ lửng Phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan dược mang vào lớp màng vi sinh bám dính trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rế

và những vùng vật liệu lọc xung quanh nhờ quá trình khuếch tán Nguồn oxy cần cho quá trình phân hủy sẽ được vận chuyển qua hệ thống rễ, túi khí (zhizosphere)

Phản ứng phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí:

(CH2O) + O2 -> CO2 + H2O

Trong một số trường hợp khi lượng oxy bị giảm sút và hàm lượng chất hữu

cơ lớn, quá trình phân hủy kị khí xảy ra

Cơ chế và hiệu quả xử lý phụ thuộc vào kích thước và tính chất của chất rắn lơ lửng

có trong nước thải và các dạng vật liệu lọc sử dụng

 Loại bỏ Ni tơ

Phần lớn lượng N được loại bỏ trong ĐNNKT thông qua 3 quá trình sinh học: amôn hóa, Nitrat hóa và khử Nitrat Nitrogen chứa trong hợp chất hữu cơ được giải phóng nhờ sự phân hủy Sự khoáng hóa Ni tơ hữu cơ thành amonia gọi là quá trình amôn hóa Quá trình này xảy ra cả ở điều kiện hiếu khí lẫn kị khí trong cả hai lớp dất oxy hóa và khử Lớp oxy hóa và phần ngập nước của thực vật là nơi chủ yếu xảy ra quá trình Nitrat hóa, tại đây, amonia (NH4+) chuyển hóa thanh NO2- bởi vi khuNn Nitrosomonas và cuối cùng thành NO3- bởi vi khuNn Nitrobacter

NH4+ + 1,5 O2 -> NO2- + 2H+ + H2O

NO2- + 0,5 O2 -> NO3-

Quá trình này sẽ bị ức chế khi pH< 6, DO <2 mg/l (Hammer and Knight, 1994) Ở môi trường pH > 8, một số NH4+ chuyển sang dạng NH3 và bay hơi vào không khí

NH4+ <-> NH3 + H+

Phần NO3- không bị cây trồng hấp thụ sẽ khuếch tán vào vùng thiếu khí và bị khử thành N2 và N2O do quá trình khử Nitrat

xử lý sẽ giảm và đòi hỏi phải thu hoạch cây, nạo vét lớp bùn đất tạo sinh khối mới

 Loại bỏ kim loại nặng

Các cơ chế loại bỏ bao gồm:

- Kết tủa và lắng ở dạng hydroxit không tan trong vùng hiếu khí,ở dạng sulfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu

- Hấp phụ lên các kết tủa oxyhydroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí

- Hấp thụ vào rễ, thân và lá của thực vật

Các loài thực vật khác nhau có khả năng hấp thụ kim loại nặng khác nhau Một số loài cây có khả năng chịu đựng được nước thải có hàm lượng kim loại cao như cỏ nến (Typha spp.), lau sậy (Phragmites)…

 Loại bỏ vi khun và virut

Cơ chế loại bỏ vi khuNn, virus trong các vùng đất ngập nước về cơ bản cũng giống như quá trình loại bỏ các vi sinh vật này trong hồ sinh học Cơ chế loại bỏ bao gồm: (1) các quá trình vật lý như dính kết, lắng lọc, háp phụ; (2) bị tiêu diệt do

điều kiện môi trường không thuận lợi trong một thời gian dài Tác động của các yếu

tố hóa lý tới hiệu quả diệt vi khuNn như: nhiệt độ, bức xạ mặt trời…

2.2.4 Vai trò của ĐNNKT trong tái sử dụng nước thải

Bản thân các vùng đất ngập nước tự nhiên đã chứng tỏ vai trò to lớn trong việc điều hòa nguồn nước, nơi tồn tại một hệ sinh thái đem lại nhiều giá trị về mọi mặt trong đó giá trị bảo vệ môi trường được các nhà chuyên môn đánh giá cao Để khắc phục được những nhược điểm của đất ngập nước tự nhiên (về vị trí địa lý không theo ý muốn, không kiểm soát được các yếu tố tác động) ĐNNKT ra đời và được đánh giá là phương án công nghệ hiệu quả trong việc cả thiện chất lượng nước

và tái sử dụng nước thải sau xử lý Dưới đây trình bày một số các chỉ tiêu quan trọng trong tái sử dụng nước thải được ghi nhận sau khi qua FWS trong một báo cáo tổng thể về FWS trên phạm vi toàn cầu

 Các chỉ tiêu BOD và TSS

Theo thống kê của A.Ghermandi (2005) với 37 FWS thì hàm lượng BOD đầu ra trung bình dao động trong khoảng từ 2 đến 7 mg O2/l Trong đó có 12 trường hợp BOD ở mức 10 đến 30 mg O2/l Với hàm lượng này, theo US EPA, nước đầu ra thích hợp cho tưới tiêu ở những vùng hạn chế sự tiếp xúc, tái tạo cảnh quan hay dùng trong công nghiệp Với 24 trường hợp còn lại thì BOD đầu ra thấp hơn 10 mgO2/l có thể dùng cho các hoạt động trong đô thị (không dùng làm nước uống), cho tưới tiêu, cảnh quan mà không hạn chế sự tiếp túc với cộng đồng

Bảng 2.8 - Hiệu quả xử lý BOD của một số FWS (Ghermandi, 2005)

Theo báo cáo của A.Ghermandi (2005) cho thấy 14 trường hợp TSS tại đầu

ra của ĐNNKT dưới ngưỡng 30mg/l Đây là giới hạn do US EPA quy định với nước tái sử dụng cho các hoạt động tưới tiêu trong nông nghiệp, cảnh quan và một

số trong công nghiệp 91% các trường hợp ĐNNKT có TSS đầu ra phù hợp với mọi tiêu chuNn tái sử dụng của US EPA Như vậy, FWS có khả năng xử lý BOD và TSS đạt tiêu chuNn tái sử dụng

Bảng 2.9 - Hiệu quả xử lý TSS của FWS với nước thải sau xử lý bậc 2 (Ghermandi,

2005)

 Chất lượng vi sinh vật trong nước

Báo cáo của A.Ghermandi (2005) tóm lược các số liệu phân tích của FC trong một số hệ thống FWS cho thấy hiệu quả khử FC khá tốt 14 trong 23 trường hợp cho kết quả FC sau xử lý thích hợp cho tái sử dụng Theo tiêu chuNn của NWQMS, có 8 trường hợp chất lượng đầu ra phù hợp cho các ứng dụng không cho phép sự tiếp xúc cộng đồng (1000 CFU/100ml<FC< 10000 CFU/100ml), 5 trường hợp cho tái sử dụng ở mức chất lượng thấp, 9 trường hợp cho mức trung bình và 4 trường hợp không nên tái sử dụng Bảng 2.10 tóm lược hiệu quả loại bỏ FC của một

số FWS trên thế giới

Bảng 2.10 - Hiệu quả xử lý FC của một số FWS (Ghermandi, 2005)

(CFU/100 ml) (CFU/100ml) FC ra Hiệu suất (%) HRT (ngày)

Bảng 2.11 - Hiệu quả xử lý một số kim loại của FWS (Ghermandi, 2005)

 Chất ô nhiễm hữu cơ dạng vết

Còn ít báo cáo về hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ dạng vết của FWS

ở quy mô lớn Theo Schulz và Peal (2001) đưa một ví dụ về FWS tại Nam Phi có khả năng khử 77% đến 93% với chất bảo vệ thực vật azimphos-methyl (đầu vào là 0,85 µg/l) và xử lý tốt chất chloropyriphos (đầu vào là 0,02 µg/l) và endosulfan ( dầu vào là 0,2 µg/l) Hiệu quả xử lý nằm trong khoảng 43 - > 99% với các hợp chất như diazion, fipronil, dimetholate, piperonyl butoxide, carbaryl, chlorpyrifos, DEET) Các số liệu về khả năng xử lý loại chất ô nhiễm này còn thiếu tính tổng thể

và cần có sự khảo sát sâu hơn

2.3 TỔNG QUAN VỀ KCN LÊ MINH XUÂN

2.3.1 KCN Lê Minh Xuân và nhu cầu sử dụng nước

KCN Lê Minh Xuân nằm ở vị trí phía Tây Nam của cửa ngõ TP.HCM, trên địa bàn hai xã Tân Nhật và Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, là đầu mối quan trọng của các tỉnh miền Tây và miền Đông Nam Bộ Vị trí KCN cách Quốc lộ 1 khoảng 10 km, cách trung tâm thành phố khoảng 25 km KCN được giới hạn như sau:

- Phía Đông giáp tuyến đường số 10 (đường nội bộ của KCN) – ranh giới tiếp với khu đất nông trường Lê Minh Xuân

- Phía Tây giáp với tuyến đường số 8 (đường Láng Le – Bầu Cò), là đường nội

bộ của KCN thông qua dãy cây xanh cách ly nhà máy

- Phía Bắc giáp với một phần tuyến đường số 9, giáp kênh số 6

- Phía Nam giáp kênh số 8

Được hình thành từ năm 2000 theo chỉ dạo của UBND TPHCM, với mục tiêu tiếp nhận những doanh nghiệp sản xuất công nghiệp xen kẽ trong khu dân cư có

ô nhiễm môi trường ở thành phố, KCN Lê Minh Xuân đã thu hút nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước trong đó có rất nhiều các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp ô

nhiễm, các doanh nghiệp vừa và nhỏ Do vậy, KCN Lê Minh Xuân được biết đến như một KCN tập trung các ngành nghề ô nhiễm cao như dệt nhuộm, xi mạ, hóa chất, chế biến mủ cao su, xử lý môi trường…

Hiện tại, KCN có trên 160 doanh nghiệp đang hoạt động, trong đó có 15 công ty sản xuất hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật; 16 công ty dệt nhuộm; 15 công ty sản xuất chất dẻo và sản phNm nhựa; 24 công ty, cơ sở cơ khí, xi mạ… Danh sách các công ty theo ngành nghề được trình bày trong phần phụ lục C

2.3.2 Hiện trạng xử lý nước thải tại KCN Lê Minh Xuân

 Nhà máy xử lý nước thải tập trung

NMXLNT tập trung được xây dựng bên trong KCN, có diện tích 1 ha Bao quanh 4 mặt của nhà máy là các tuyến đường nội bộ (đường số 8, 10, 11 và 12), phía trước nhìn ra kênh B và hồ Ba Mẫu

Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt sẽ được thu gom chung vào mạng lưới thoát nước thải của KCN và dẫn vào NMXLNT tập trung, xử lý đạt tiêu chuNn

B rồi xả ra kênh số 8 Công suất nhà máy: 4000 m3/ngày đêm Tuy nhiên, công suất hiện tại mới chỉ 3500 m3/ngày đêm

Hình 2.3 - Quy trình công nghệ xử lý tại NMXLNT của KCN Lê Minh Xuân

Nước thải sau khi được tách cặn và tách dầu sẽ được đưa tới bể điều hòa lưu lượng và bắt đầu xử lý hóa học pH sẽ được nâng lên 8,5 – 9,5 nhằm chuyển kim loại nặng sang dạng hydroxyt không tan trước khi qua bể keo tụ tại đây, PAC được thêm vào giúp keo tụ các hydroxyt kim loại Sau đó, nước thải được đưa qua bể tạo bông PA (Polime Anion) được thêm vào để kết hợp với các hạt tủa tạo thành các bông lớn dễ dàng tách khỏi nước thải qua quá trình lắng Nước sau lắng đưa qua bể trung hòa để đưa pH về 6,5 – 8,5 chuNn bị cho xử lý sinh học Nước chảy vào bể phân phồi chia làm hai dòng chảy tràn vào bể sục khí Quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính trong điều kiện sục khí liên tục nhằm duy trì

Hố thu gom Lọc rác tinh Bể điều hòa

Bể khử trùng

NaOH Cặn rác

Bùn dư

Bùn tuần hoàn

Polymer

trạng thái lơ lửng đẻ đảm bảo điều kiện tiếp xúc tốt nhất Bùn sẽ được tách khỏi nước thải qua bể lắng, sau đó nước được khử trùng bằng NaOCl 10% và kiểm tra chất lượng thải ra kênh Bùn lắng phần lớn được tuần hoàn về bể sục khí, phần dư

sẽ đưa về máy ép bùn

 Tính chất nước thải đầu vào và đầu ra của NMXLNT tập trung

Với sự tập trung của đa dạng ngành nghề sản xuất, trong đó phần lớn là các ngành có mức ô nhiễm cao như hóa chất, xi mạ, thuộc da v.v nước thải đầu vào của nhà máy xử lý sẽ phức tạp về thành phần Theo quy chế hoạt động của KCN Lê Minh Xuân, nước thải của các cơ sở sản xuất trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung phải được xử lý sơ bộ Tuy nhiên, công tác xử lý sơ bộ tại các đơn vị thường

bị buông lỏng đẫn đến sự dao động khá lớn về hàm lượng của các chỉ tiêu

Bảng 2.12 - Thành phần nước thải đầu vào – ra của NMXL (ngày 28/10/2008)

19 Hóa chất bảo vệ TV: Lân hữu cơ mg/l KPH KPH

20 Hóa chất bảo vệ TV: Clo hữu cơ mg/l KPH KPH

(Nguồn: P.Thanh Tra-Sở TNMT TPHCM, 2008)

Quá trình keo tụ và tạo bông nhằm loại bỏ thành phần kim loại nặng trong nước thải có hiệu quả cao Hiệu suất của quá trình xử lý sinh học cũng khá tốt, đạt

85 – 90% Nhìn chung, chất lượng nước đầu ra khá tốt Hàm lượng COD đầu ra đạt tiêu chuNn B Riêng chỉ tiêu độ màu còn rất cao, vượt 4-5 lần so với tiêu chuNn B

 Sự cần thiết ứng dụng ĐNNKT tại KCN LMX:

Gần đây, KCN Lê Minh Xuân được nhắc đến như một điểm đen ô nhiễm Sử dụng công nghệ ĐNNKT sẽ đem đến nhiều lợi ích cho KCN và cả cộng đồng dân cưa xung quanh

- ĐNNKT có khả năng xử lý các chất ô nhiễm còn lại sau xử lý sinh học, cải thiện hơn nữa chất lượng nước sau xử lý

- Công nghệ này có thể thay thế giai đoạn xử lý bậc 2 của hệ thống hoặc tiếp nhận nguồn nước đầu ra chưa đạt yêu cầu trong trường hợp nhà máy có sự

cố

- Với loại hình công nghệ xử lý thân thiện với môi trường, các nguy cơ từ việc

xử lý nước thải sẽ được giảm thiểu

- Tăng diện tích phủ xanh KCN, cải thiện diện mạo môi trường của KCN

- Giảm chi phí cho công tác xử lý

- Nước sau khi qua xử lý bởi hệ thống ĐNNKT sẽ tái sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau làm giảm chi phí về nước cấp cho KCN

Việc ứng dụng công nghệ ĐNNKT sẽ hướng tới mục tiêu cung cấp một lượng nước thô đáng kể cho hoạt động của KCN Lê Minh Xuân Các ứng dụng của nước thải sau xử lý cho mục đích tái sử dụng như đã trình bày ở trên có thể được lựa chọn phù hợp với diều kiện cụ thể của KCN Trước mắt, có thể liệt kê một số ứng dụng như sau:

- Sử dụng trong các công trình xây dựng

- Tưới cây, tưới đường

- Cứu hỏa

- Dội rửa toa lét

- Sử dụng cho mục đích công nghiệp nếu không yêu cầu chất lượng nước cao

- Tái tạo cảnh quan như: tái nạp nguồn nước và cải thiện chất lượng nước của các dòng kênh

2.4 MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐNNKT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC THẢI CHO MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG

Queensland, Úc

Công nghệ ĐNNKT đã được ứng dụng rất phổ biến ở Bắc Mỹ và Châu Âu, tuy nhiên, tại Úc, những dự án ở quy mô pilot mới bắt đầu được tiến hành từ những năm 1990 (Greenway và Sompson, 1996; Greenway và Woolley, 1999, 2001; QDNR, 2000) Từ năm 1992 đến 1994, dự án quy mô pilot bao gồm 9 mô hình ĐNNKT (8 FWS và 1 SF) được xây dựng để xử lý nước thải đô thị Các mô hình này được đặt tại các vùng có điều kiện khí hậu khác nhau như nhiệt đới, cận nhiệt đới và khô hạn Mỗi ĐNNKT được thiết kế khác nhau và bao gồm nhiều loài thực vật, hầu hết là các loài bản địa hoặc có khả năng thích nghi cao Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý 17-89% với BOD (BOD đầu ra nhỏ hơn 12 mg/l), 14-77% với SS (SS đầu ra nhỏ hơn 22mg/l), 18-86% khử tổng N (đầu ra 1,6 – 18mg/l), 8-95% với N-NH4+ và 55-98% với N-NOx Hiệu quả khử P thấp hơn 13% tại các FWS, một

số còn cho thấy nồng độ P đầu ra cao hơn đầu vào Ngược lại, hiệu quả này lại đạt 65% với mô hình SF Tích lũy sinh học với các chất chất dinh dưỡng được khảo sát

trên 60 loài Các loài ngập nước (Ceratophyllum) và loài trôi nổi (bèo tấm) có hàm

lượng dưỡng chất tích lũy trong tế bào nhiều nhất, tiếp đó là huệ nước (water lily –

Nymphoides indica ), cây thân bò (Ipomoea spp., Ludwigia peploides) Các loài thân

nhô lên mặt nước có hàm lượng dưỡng chất tích lũy thấp hơn, tiêu biểu là sậy

(Phragmites) Qua phân tích, N tích lũy nhiều hơn trong lá, còn P lại tích lũy trong

rễ nhiều hơn so với lá Các loài thực vật có thân nhô lên mặt nước có sinh khối lớn hơn các loài sống chìm dưới mặt nước và các loài trôi nổi do đó có khả năng chuyển hóa chất dinh dưỡng cao hơn tính trên một đơn vị diện tích