xử lý ô nhiễm nước bằng thảm thực vật

Thảo luận trong 'CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ' bắt đầu bởi thanle, 26/9/12. Trả lời: 1 / Đọc: 4,696

  1. thanle

    New Member
    + Nơi ở: nha trang
    + Giới tính: Nữ
  2. thanle, 26/9/12
    BÀI BÁO CÁO
    MÔN : XỬ LÝ NƯƠC THẢI
    ĐỀ TÀI : TIỀM NĂNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THẢM THỰC VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở VIỆT NAM






















    MỤC LỤC

    I. Giới thiệu chung. 3
    1. Sự đa dạng thực vật ở Việt Nam 3
    2. Hiện trạng ô nhiễm nước thải ở Việt Nam hiện nay3
    3. Các biện pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. 4,
    II. Xử lý nước thải bằng thảm thực vật.
    1. Một số thực vật điển hình
    2. Giới thiệu khái quát về thảm thực vật sử dụng cho mục đích xử lý nước thải.
    3. Cơ chế hấp thụ.
    4. Ưu nhược điểm của phương pháp.
    5. Tình hình nghiên cứu ứng dụng thảm thực vật xử lý nước thải
    ở Việt Nam và thế giới.
    III. Kết luận và kiến nghị.
    IV. Tài liệu tham khảo.

    I. Giới thiệu chung.
    1. Sự đa dạng thực vật ở Việt Nam.
    Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, mưa nhiều nên thuận lợi cho sự đa dạng và phong phú của thảm thực vật.
    Theo số liệu đã thống kê thì thực vật việt nam có 1035 loài thuộc 599 chi, 161 họ thực vật có mạch thuộc nhành dương xỉ, hạt trần, hạt kín. Ngành Dương xỉ - Polypodiophyta chiếm 21,4% số loài cả nước (138/644). Ngành hạt trần chiếm 17,5% số loài cả nước (11/63)
    Ngành Hạt kín chiếm vị trí quan trọng nhất là thành phần loài, trữ lượng gỗ giá trị kinh tế và sử dụng nó. Nó chiếm 9% số loài ở đây (887/9812) gồm lớp Hai lá mầm chiếm 7,6% và Một lá mầm chiếm 1,4%.
    Nhờ sự đa dạng thực vật nên tiềm năng sử dụng thảm thực vật trong việc xử lý nước thải của Việt Nam rất lớn.
    2. Hiện trạng ô nhiễm nước thải ở Việt Nam hiện nay.
    a. Công nghiệp:
    - Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ví dụ: Ở ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11; chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu ôxy hoá học (COD) có thể lên đến 700mg/1 và 2.500mg/1; hàm lượng chất rắn lơ lửng…Cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép.
    - Hàm lượng nước thải chứa xyanua (CN-) vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùng dân cư.
    b. Nông nghiệp:
    - Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sức khoẻ nhân dân.
    c. Đô thị:
    - Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương). Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất nặng.
    - Ở Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 300.000 - 400.000 m3/ngày; hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lý nước thải; lượng rác thải sinh hoại chưa được thu gom khoảng 1.200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven các hồ, kênh, mương trong nội thành; chỉ số BOD, oxy hoà tan, các chất NH4, NO2, NO3 ở các sông, hồ, mương nội thành đều vượt quá quy định cho phép.
    - Ở Thành Phố Hồ Chí Minh thì lượng rác thải lên tới gần 4.000 tấn/ngày; chỉ có 24/142 cơ sở y tế lớn là có xử lý nước thải; khoảng 3.000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm thuộc diện phải di dời.
    - Không chỉ ở Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh mà ở các đô thị khác như Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, Hải Dương… nước thải sinh hoạt cũng không được xử lý độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiểu chuẩn cho phép (TCCP), các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; COD; Ôxy hoà tan (DO) đều vượt từ 5-10 lần, thậm chí 20 lần TCCP.
    d. Nông thôn:
    - Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao.
    3. Các biện pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
    Xử lý nước thải nhằm làm giảm, loại trừ các tác nhân ô nhiễm để có thể thải vào nguồn nhận hoặc tái sử dụng 1 cách an toàn, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.
    Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học (CNSH) đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên.

    Trong công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học người ta sử dụng chủ yếu bằng công nghệ vi sinh và công nghệ thảm thực vật.
    • Công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh.
    - Xử lý nước thải dựa vào khả năng sống & hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hóa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy.
    - Thường được sử dụng trong các bể sinh học như bể aroten, …
    • Công nghệ xử lý nươc thải bằng thảm thực vật.
    - Xử lý dựa vào cơ chế hấp thụ các chất ô nhiểm trong nước của thực vật.
    II. Xử lý nước thải bằng thảm thực vật.
    1. Một số thực vật điển hình.
    a. Cỏ vetiver
    Nguồn gốc:
    Có hai loài cỏ Vetiver phổ biến đã được trồng để bảo vệ đất là V. zizanioides và Vetiveria nigritana. Tuy nhiên, loài V. zizanioides phân bố trong vùng ẩm, trong khi loài V. nigritana hiện diện ở những vùng khô hơn. Có hai kiểu gen của loài Vetiveria zizanioides đã và đang được sử dụng:
    - Kiểu gen Bắc Ấn Độ: Là loại cỏ hoang dại và được gieo trồng bằng hạt.
    - Kiểu gen Nam Ấn Độ: Là loại cỏ có khả năng tạo màu cho đất thấp và là loài bất thụ.
    Đặc điểm hình thái:
    Cỏ Vetiver không có thân ngầm, nhưng bộ rễ đồ sộ của nó phát triển rất nhanh,không bò lan, trong một số điều kiện, ngay trong năm đầu tiên rễ đã ăn sâu tới 3-4m. Nhờ đó nó có khả năng chịu hạn đặc biệt và giúp hạn chế xói mòn đất ngay cả khi có dòng nước xiết chảy qua.
    Phần thân trên mặt đất của cỏ Vetiver mọc thẳng đứng, rất cứng và chắc.
    Khi trồng đủ dày, cỏ sẽ mọc sát với nhau tạo thành một hàng rào kín, giúpnó chịu được dòng nước chảy xiết, hạn chế xói mòn đất và phân tán nước mặt chảy tràn rất hiệu quả.
    Cỏ vetiver không lây lan như cỏ dại, trồng trọt bằng hình thức tách cây con.
    Đặc điểm sinh lý :
    Cỏ Vetiver chịu được những biến đổi lớn về khí hậu như hạn hán, ngập úng
    và khoảng dao động nhiệt độ rất rộng, từ -220C đến 550C.
    Cỏ Vetiver có khả năng phục hồi rất nhanh sau khi bị tác hại bởi khô hạn,
    sương giá,ngập mặn và những điều kiện bất lợi khác .
    Cỏ Vetiver có thể thích nghi được với rất nhiều loại đất có độ pH dao động
    từ 3,3 đến 12,5 mà không cần đến biện pháp cải tạo đất nào.
    Cỏ Vetiver có khả năng chống chịu rất cao đối với các loại thuốc trừ sâu,
    thuốc diệt cỏ v.v.
    * Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như Nitơ
    (N), Phốtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm.
    • Nó có thể mọc tốt trên nhiều loại đất như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất
    chứa nhiều Na, Mg, Al, Mn hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb,
    Hg, Se và Zn.
     Những đặc tính đặc biệt giúp cỏ Vetiver có khả năng kiểm soát ô nhiễm
    - Dễ dàng hấp thu những dưỡng chất hòa tan và kim loại nặng trong nguồn nước ô nhiễm.
    - Chịu được mức độ ô nhiễm cao.
    - Chịu được hóa chất diệt cây cỏ và côn trùng.
    - Khi được trồng gần nhau, những lá cỏ vetiver sẽ tạo thành luống dày đặc, ở những vùng nước sâu và dòng chảy mạnh, chúng tạo sức cản, làm giảm vận tốc chảy, chống được hiện tượng xói mòn, rửa trôi.
    - Chống lại côn trùng, dịch bệnh và hỏa hoạn. Cỏ vetiver không làm ổ cho côn trùng và dịch bệnh, cũng không làm nơi cư trú cho những loài côn trùng có thể tấn công hệ thực vật lân cận.
    - Những nghiên cứu về cặn lắng đọng và dòng chảy ở khu vực nhiệt đới ở Queensland chỉ ra rằng, nhìn chung, hơn 95% lượng ni-tơ và phốt-pho dần mất đi trong các dòng chảy qua từng giai đoạn. Do đó, chìa khóa trong việc kiểm soát ô nhiễm bởi hóa chất nông nghiệp là giữ chúng lại ở đầu nguồn. Cỏ Vetiver được đánh giá là giải pháp hiệu quả với chi phí thấp trong việc giữ lại và loại bỏ những tạp chất, đặc biệt là thuốc trừ sâu (chứa 90% Chlopyrifos). Thí dụ như ở Trung Quốc, những hàng rào cỏ Vetiver là công cụ hữu hiệu để kiểm soát hiện tượng tập trung dưỡng chất cho đất nông nghiệp, đặc biệt là về ni-tơ và phốt-pho, khi chúng được cuốn đi theo các dòng chảy.
    - Cỏ vetiver được áp dụng thành công trên hơn 100 quốc gia nhằm mục đích bảo vệ môi trường, đặc biệt là trong vấn đề giải quyết tình trạng ô nhiễm nguồn nước.
    - Theo giáo sư Paul Trương, Giám đốc và đại diện khu vực châu Á - Thái Bình Dương thuộc Trung tâm Nghiên cứu cỏ vetiver quốc tế, nhờ có bộ rễ phát triển sâu và dày đặc, hệ cỏ vetiver có khả năng hấp thu các độc tố trong nước và đất như kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật... Do vậy, có thể sử dụng hệ cỏ vetiver để xử lý các vùng đất và nước bị ô nhiễm.

    Hiệu quả xử lý.
    Với công trình nghiên cứu của các tác giả là Nguyễn Minh Trí, Nguyễn Duy Chinh, Nguyễn Việt Thắng - Trường Đại học Khoa học Huế, kết quả thu được như sau:
    • Hàm lượng oxy hòa tan (DO) sau xử lý bằng cỏ Vetiver tăng từ 2,95mg/l đến 4,93mg/l trong 12 ngày, hiệu suất đạt tới 67,12%.
    • Nhu cầu oxy hóa học (COD) lại giảm đáng kể, từ 420 mg/l xuống còn 120 mg/lit sau 12 ngày xử lý và đã giảm 1,92 lần so với trướckhi xử lý.
    • Hàm lượng Ni tơ cũng giảm 1,94 lần, hàm lượng P cũng giảm 2,503 lần so với trước khi xử lý.
    Nguồn nước sau khi xử lý có giá trị các thông số kỹ thuật hầu hết đạt TCVN 5945 - 2005 loại B.


    b. Bèo tây.

    Đặc điểm
    Cây bèo tây mọc cao khoảng 30 cm với dạng lá hình tròn, màu xanh lục, láng và nhẵn mặt. Lá cuốn vào nhau như những cánh hoa. Cuống lá nở phình ra như bong bóng xốp ruột giúp cây bèo nổi trên mặt nước. Ba lá đài giống như ba cánh. Rễ bèo trông như lông vũ sắc đen buông rủ xuống nước, dài đến 1m.
    Sang hè cây bèo nở hoa sắc tím nhạt, điểm chấm màu lam, cánh hoa trên có 1 đốt vàng. Có 6 nhuỵ gồm 3 dài 3 ngắn. Bầu thượng 3 ô đựng nhiều noãn, quả nang. Dò hoa đứng thẳng đưa hoa vươn cao lên khỏi túm lá.
    Cây bèo tây sinh sản rất nhanh nên dễ làm nghẽn ao hồ, kinh rạch. Một cây mẹ có thể đẻ cây con, tăng số gấp đôi mỗi 2 tuần.
    Hiệu quả xử lý
    Bèo tây có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng các kim loại nặng đồng thời phân giải và đồng hóa các chất bẩn trong nước.
    Qua thực nghiệm nhiều nước đã chứng minh rằng 1 ha maetj nước thả bèo tây trong vòng 24h có thể hấp thụ 34kg Na, 22kg Ca, 17kg P,4kg Mn, 2.1kg Phenol, 98g Hg, 104g Al, 297g NaOH.
    Ngoài ra chúng còn có khả năng hút một lượng lớn kẽm và phân giải Cyanua .
    Hiệu suất xử lý nước thải của lục bình đối với độ đục là 97,79%; COD là 66,10%; Nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54%.

    c. Tảo
    Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển, có chiều dài tới vài mét). Các nhà phân loại thực vật dựa trên các loại sản phẩm mà tảo tổng hợp được và chứa trong tế bào của chúng, các loại sắc tố của tảo để phân loại chúng.
    Đặc điểm:
    Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao
    Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải.
    Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn".
    Ưu điểm của xử lý nước thải công nghiệp sử dụng Tảo
     Thích hợp cho điều kiện sinh trưởng khắc nghiệt (pH, muối, vv .)
     Loại bỏ kim loại nặng.
     Hiệu quả cao.
     Dễ xử lý.
     Yêu cầu năng lượng thấp.
     Giảm sự hình thành bùn.
     Giảm phát thải khí nhà kính .
     Sản xuất sinh khối tảo hữu ích.
    Hiệu quả xử lý.
    Tảo, rong câu có thể xử lý một lượng lớn N, P. Qua nghiên cứu đã cho thấy, tảo – rong câu có thể lấy đi 18% - 98% hàm lượng các muối dinh dưỡng N và P vô cơ trong nước.
    d. Cây rau dừa nước
    Hình thái:
    Rau dừa nước còn có tên khác là rau dừa trâu, thụy thái, du long thái, thủy long.
    Là cây cỏ mọc bò lan ở bùn hoặc nổi trên mặt nước. Thân mềm bén rễ ở những mấu. Lá mọc so le, hình bầu dục, gốc thuôn,đầu tròn. Hoa trắng có cuống dài, mọc riêng rẽ ở kẽ lá. Quả nang hình trụ dài có đài tồn tại, có long nhỏ, chứa nhiều hạt. Mùa hoa quả vào tháng 6 – 8.
    Cây mọc hoang khắp nơi thường gặp ở ruộng nước, ao đầm, mương rạch.

    Hiệu quả xử lý:
    Rau dừa nước có khả năng sinh trưởng tốt trong nước thải.
    Rau dừa nước có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ cũng như loại bỏ một số thành phần gây ô nhiễm trong nước thải khá tốt. Khả năng loại bỏ NO3 là 99.29%; NH4+ là 94.40%; DO là 78.89%; PO43- là 89.36%; COD là 81.27%; SS là 77.94%; TS là 61.36% và BOD5 là 68.44%.


    e. Cải xoong
    Cải xoong có tên khoa học là Thlaspicaerulescens thuộc dòng Hyperaccumulators là một loài cây thân thảo sinh trưởng và phát triển rất nhanh.
    Thân của cải xoong nổi trên mặt nước và lá của nó là loài lá phức hình long chim. Cải xoong sản sinh ra các hoa nhỏ màu trắng và xanh lục mọc thành cụm.
    Cải xoong rất phù hợp với việc trồng trong môi trường nước, phát triển tốt nhất trong môi trường nước chứa kiềm.
    Năm 1865 khi những người nông dân tiếng hành phát quang đất để trồng trọt đã phát hiện trong thân cải xoong có chứa một lượng lơn kẽm và cadium.
    Ở loài thực vật này có khả năng lưu giữu trong thân một lượng lớn các kim loại đồng thời có thể làm sạch các chất RDX (một loại hợp chất có thể gây độc cho đất lẫn nguồn nước) và sử dụng các chất này như một nguồn đạm nito.
    f. Cây sậy
    Loại sậy được chọn để xử lý nước thải có tên khoa học là Phragmites communis, một loài cây có thể sống trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt và phù hợp với khí hậu Việt Nam. Hệ sinh vật quanh rễ loại cây này có thể phân hủy chất hữu cơ và hấp thu kim loại nặng trong nước thải y tế. Cây sậy có thân dày và có thể cao tới 4m sau 5 năm. Rễ cây sậy có khả năng làm tăng lượng ôxy trong bể cát và bảo đảm khả năng chảy qua cát.
    Hệ thống xử lý nước thải bằng cây sậy dựa trên nguyên tắc sinh học. Nước thải sinh hoạt và y tế được dẫn cho chảy vào một bể cát trồng cây sậy. Nước bẩn sẽ được thấm qua rễ, tại đây, hệ vi khuẩn trong bộ rễ cây sẽ hoạt động và tiêu hoá/ phân huỷ các tạp chất trong nước thải. Sau đó, nước tiếp tục thấm qua các lớp vật liệu lọc rồi chảy xuống những ống thoát nằm phía dưới đáy bể và thải ra tự nhiên.
    Nước thải sau khi xử lý sẽ bảo đảm phù hợp các mức giới hạn cho phép về pH, BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, coliforms...

     Hiệu quả xử lý
     Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt (với các thông số như amoni, nitrat, phosphát, BOD5, COD, colifom) đạt tỷ lệ phân huỷ 92-95%.
     Còn đối với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu quả xử lý COD, BOD5, crom, đồng, nhôm, sắt, chì, kẽm đạt 90-100%.
     Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B. Độ pH và các chỉ số sinh hoá ổn định cho phép vi sinh vật hoạt động bình thường, riêng chất rắn lơ lửng đạt loại A (50mg/l).
     Theo kết quả nghiên cứu được công bố trên Tạp chí sinh học số 2/201, Sậy phát triển khá tốt ngay cả khi được bổ sung lượng nước thải chứa kim loại nặng. Và sau khoảng 7 tháng, sậy phát triển ưu thế hơn hẳn trong toàn bộ hệ thống đất ngập nước.

    2. Giới thiệu khái quát về thảm thực vật sử dụng cho mục đích xử lý nước thải.
    2.1 Cánh đồng lọc:
    a. Khái niệm:
    Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống. Ở các nước đang phát triển, diện tích đất còn thừa thải, giá đất còn rẻ do đó việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc được coi như là một biện pháp rẻ tiền.
    b. Mục tiêu:
    • Xử lý nước thải
    • Tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để sản xuất
    • Nạp lại nước cho các túi nước ngầm
    c. Phân loại:
    • Cánh đồng lọc chậm (SR)
    • Cánh đồng lọc nhanh (RI)
    • Cánh đồng chảy tràn (OF)

    d. Các cơ chế xử lý nước thải trong cánh đồng lọc
    Các cơ chế lý học:
    Khi nước thải ngấm qua các lổ rỗng của đất, các chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại do quá trình lọc. Độ dày của tầng đất diễn ra quá trình lọc biến thiên theo kích thước của các chất rắn lơ lửng, cấu trúc đất và vận tốc của nước thải. Lưu lượng nước thải càng cao, các hạt đất càng lớn thì bề dày của tầng đất diễn ra quá trình lọc càng lớn. Đối với cánh đồng lọc chậm do lưu lượng nước thải áp dụng cho hệ thống thấp nên các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn sẽ bị giữ lại ngay trên bề mặt đất, các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ và vi khuẩn bị giữ lại ở vài centimet đất mặt. Các chất hòa tan trong nước thải có thể bị pha loãng do nước mưa, các quá trình chuyển hóa hóa học và sinh học có thể loại bỏ được các chất này. Tuy nhiên ở những vùng khô hạn có tốc độ bốc hơi nước cao, các chất này có thể bị tích tụ lại (ví dụ các muối khoáng). Một điều khác cần chú ý là nếu hàm lượng chất lơ lửng quá cao nó sẽ lắp đầy các lổ rỗng của đất làm giảm khả năng thấm lọc của đất, cũng như làm nghẹt các hệ thống tưới. Trong trường hợp này ta nên cho cánh đồng lọc "nghỉ" một thời gian để các quá trình tự nhiên phân hủy các chất rắn lơ lửng tích tụ này, phục hồi lại khả năng thấm lọc của đất.
    Các cơ chế hóa học:
    Hấp thụ và kết tủa là hai cơ chế xử lý hóa học quang trọng nhất trong quá trình. Quá trình trao đổi cation chịu ảnh hưởng bởi khả năng trao đổi cation của đất, thường khả năng trao đổi cation của đất biến thiên từ 2-60meq/100g. Quá trình trao đổi cation quang trọng trong việc khử nitogen và amonium. Photpho được khử bằng cách tạo thành các dạng không hoặc ít hòa tan.Ở các vùng khô hạn khó tránh khỏi việc tích tụ các ion natri làm phá hủy cấu trúc đất và giảm khả năng thấm lọc của đất. Để đánh giá mức độ nguy hại của quá trình này người ta thường dùng tỷ lệ hấp thụ natri.
    - Khi dùng cánh đồng lọc đế xử lý nước thải công nghiệp cần phải có bước tiền xử lý nhằm khống chế pH của nước thải trong khoảng 6.5 - 9 để không làm hại thảm thực vật. Nếu nước thải có tỷ lệ natri cao phải tìm cách loại bỏ natri để khống chế tỷ lệ hấp thụ natri không lớn hơn 8-10.
    Cơ chế sinh học:
    Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật. Số lượng vi khuẩn trong đất biến thiên từ 1 - 3 tỷ/g đất, sự đa dạng của chúng cũng giúp cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ tự nhiên hoặc nhân tạo. Sự hiện diện hay không của oxy trong khu vực này cũng ảnh hưởng rất lớn trong quá trình phân hủy và sản phẩm cuối cùng của hệ thống. Hàm lượng oxy có trong khu vực này tùy thuộc vào cấu trúc (độ rỗng) của đất. Do sự phân hủy của các vi sinh vật đất, các chất nitrogen, photphorus, sulfur chuyển từ đạng hữu cơ sang dạng vô cơ và phần lớn được đồng hóa bởi hệ thực vật. Lưu ý quá trình khử nitrat cũng có thể diễn ra nếu lưu lượng nạp chất hữu cơ quá cao, đất quá mịn, thường xuyên gặp nước, mức thủy cấp cao, pH đất trung tính hoặc kiềm nhẹ, nhiệt độ ấm...
    - Các mầm bệnh, kí sinh trùng bị tiêu diệt do tồn tại bên ngoài ký chủ một thời gian dài, cạnh tranh với các VSV đất, bám vào các bộ phận của thảm thực vật sau đó bị tiêu diêt bởi tia UV trong bức xạ mặt trời.
    2.1.1 Cánh đồng lọc chậm:
    Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật ở lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần
    Các cơ chế xử lý diễn ra khi nước thải di chuyển trong đất và thực vật, một phần nước thải có thể đi vào nước ngầm, một phần sử dụng bởi thực vật, một phần bốc hơi thông qua quá trình bốc hơi nước và hô hấp của thực vật.

    Sơ đồ di chuyển của nước thải trong cánh đồng lọc chậm
    Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5  10 cm/tuần tùy theo loại đất và thực vật. Trong trường hợp cây trồng được sử dụng làm thực phẩm cho con người nên khử trùng nước thải trước khi đưa vào hệ thống hoặc ngừng tưới nước thải 1 tuần trước khi thu hoạch để bảo đảm an toàn cho sản phẩm.

    Mô hình xử lý nước thải bằng lọc chậm qua đất
    2.1.2 Cánh đồng lọc nhanh:
    Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn.
    Mục tiêu của phương pháp xử lý này là:
    • Nạp lại nước cho các túi nước ngầm, hoặc nước mặt
    • Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trử nước thải lại để sử dụng cho các vụ mùa
    Phương pháp này giúp xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập mặn của nước biển vào các túi nước ngầm. Tuy nhiên các dạng đạm hữu cơ có thể chuyển hóa thành đạm nitrát và đi vào nước ngầm, nếu vượt quá tiêu chuẩn 10mg/L khi sử dụng chúng làm nước sinh hoạt sẽ gây bệnh methemoglobinenia ở trẻ em. Nếu khu vực xử lý nằm trong tình trạng yếm khí H2S sẽ sinh ra làm nước ngầm có mùi hôi.

    Mô hình xử lý nước thải bằng cách thấm nhanh qua đất
    Hiệu suất xử lý SS, BOD5, coliform trong phân của hệ thống gần như triệt để, hiệu suất khử nitơ khoảng 50%, phospho khoảng 70  95%. Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế là lưu lượng nạp nước thải 10  250 cm/tuần. Thời gian nạp kéo dài 0,5  3 ngày sau đó cho đất nghỉ 1  5 ngày. Độ sâu của mực nước ngầm từ 3  2 m. Độ dốc thường nhỏ hơn 5%.
    2.1.3 Cánh đồng chảy tràn:
    Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng sau đó tập trung lại trong các kênh thu nước.
    Mục đích:
    • Xử lý nước thải đến mức của các quá trình xử lý cấp II, cấp III
    • Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh.
    Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95  99%, hiệu suất khử nitơ khoảng 70  90%, phospho khoảng 50  60%.
    Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế:
    • Đất ít thấm nước sét hoặc sét pha cát
    • Lưu lượng nạp nước thải thô là 10 cm/tuần
    • Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp I là 15  20 cm/tuần
    • Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp II là 25  40 cm/tuần.
    Độ sâu của mực nước ngầm không cần thiết. Độ dốc khoảng 2  4%, chiều dài đường đi của nước thải không nhỏ hơn 36 m. Thời gian nạp kéo dài 6  8 giờ sau đó cho đất nghỉ 16  18 giờ, vận hành 5  6 ngày/tuần.
    2.2. Cánh đồng tưới và bãi lọc sinh học:
    2.2.1. Cánh đồng tưới:
    Mục đích: tưới bón cây, xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ không chứa chất độc và VSV gây bệnh.
    Hiệu quả: BOD20 còn 10-15mg/l, NO3- là 25mg/l, vi khuẩn giảm tới 99.9%. nước thu không cần khử khuẩn có thể đổ vào các thủy vực.
    2.2.2. Phân loại: 2 loại
    Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc.
    Cánh đồng tưới nông nghiệp.
    2.2.3. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc:
    Cánh đồng tưới công cộng: Nước thải sinh hoạt và công nghiệp (đã loại bỏ các chất độc hại), chứa 1 hàm lượng các chất dinh dưỡng N:p:K = 5:1:2 rất thích hợp làm phân bón cho thực vật.
    Bãi lọc trồng cây
     Có thể phân loại bãi lọc trồng cây thành 2 nhóm chính:
     Bãi lọc trồng cây ngập nước (BLNN).
     Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm với dòng chảy ngang hoặc đứng (BLCN).

    Có thể sử dụng các vật liệu lọc khác nhau trong bãi lọc trồng cây. Thực vật trồng trong bãi lọc thường là các loại thực vật thủy sinh với các đặc điểm như thân thảo, thân xốp, rễ chùm, nổi trên mặt nước, ngập hẳn trong nước hay trồng trong nước nhưng thân cây nhô lên trên mặt nước
    2.2.4. Cánh đồng tưới nông nghiệp:
    Chủ yếu phục vụ cho nông nghiệp, sử dụng nước thải làm phân bón để tưới các cánh đồng nông nghiệp.
    Nguyên tắc hoạt động: lợi dụng nưới thải có sẵn sau khi thu hoạch hay sau mùa mưa rồi dự trữ nước thải trong các đầm hồ (hồ nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,...) rồi xả ra các cánh đồng các vùng dự trữ.
    2.3. Hồ sinh học:
    2.3.1. Tổng quan
    Hồ sinh học là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải...
    Trong hồ diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các lọai vi khuẩn, tảo và các loài thủy sinh vật khác.
    Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ.


    Phân loại:
    - Hồ hiếu khí
    - Hồ kỵ khí
    - Hồ tùy tiện
     Nguyên tắc hoạt động chung của hồ sinh học:
     Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2 , photphat, nitrat, amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật.
     Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 600C.
    2.3.2. Hồ hiếu khí:
    Là quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí.
    Có 2 loại hồ:
    - Hồ làm thoáng tự nhiên: oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước (rong, tảo...).
    - Hồ làm thoáng nhân tạo: nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết bị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học.
    Nguyên lý hoạt động:

    2.3.3. Hồ kỵ khí:
    Các vi khuẩn hiếm khí phân hủy các hợp chất hữu cơ thành sản phẩm cuối ở dạng khí là CO2, CH4 và các hợp chất trung gian phát sinh mùi như các axit hữu cơ, H2S...
    Đặc tính nước thải có thể xử lý bằng phương pháp kỵ khí là có hàm lượng chất hữu cơ cao, cụ thể là protein, mỡ không chứa chất độc, đủ chất dinh dưỡng, có nhiệt độ tương đối cao.
    2.3.4. Hồ tùy tiện:
    Trong hồ nước thải được làm sạch bằng các quá trình tự nhiên và các vi khuẩn nên tốc độ oxy hóa chậm đòi hỏi thời gian lưu thủy vực lớn: 30 tới 50 ngày.
    Trong hồ xảy ra các quá trình:
    - OXH các chất hữu cơ bởi các VSV hiếu khí ở lớp nước phía trên của hồ.
    - Quang hợp của tảo ở lớp nước phía dưới.
    - Phân hủy các chất hữu cơ của các vi khuẩn hiếm khí ở đáy hồ.
     Ưu và nhược của hồ sinh học:
    - Ưu điểm:
    Chi phí xây dựng lắp đặt, bảo dưỡng thấp.
    Hiệu suất khử fical clifonn cao.
    Thích hợp với vùng khí hậu nóng .
    - Nhược điểm: chỉ xử lý thứ cấp ở những thị trấn nhỏ khoảng 10000 dân hoặc khu vực nông thôn.
    3. Cơ chế hấp thụ.
    Các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng chứa Nitro, Photpho được thực vật hấp thụ qua rễ để để sinh tổng hợp tế bào cho cây sinh trưởng và phát triển về mặt kính thước lẫn hình dáng.
    Riêng các kim loại nặng thì được cây hấp thụ qua các cơ chế sau:
    VĨ MÔ
    1. Hấp thụ qua lá.
    Các kim loại nặng dễ bay hơi như thủy ngân(Hg) chì (Pb)…. Sẻ bám vào các lá cây ở đây là bám vào lớp cutin của cây rồi thẩm thấu vào cây hoặc là được đưa vào bằng khí khổng vận chuyển vào mạch gỗ và được tích lũy ở cây.





    2. Hấp thụ qua rễ và mạch gỗ.
    Thực vật hấp thụ qua rễ và đưa các chất ô nhiễm cũng như kim loại nằng bằng các con đường thông thường như con đường bên ngoài tế bào hay con đường bên trong tế bào.






    VI MÔ

    Các kim loại và các hợp chất khó phân giải sẻ được đưa vào tế bào cơ chế tạo phức với các protein emzym.
    Khi đưa vào trong tế bào
    - Một phần nhỏ sẻ được cây chuyển hóa thành các chất vi lượng cần thiết cho cây
    - Phần còn lại sẻ được đưa vào và tích lũy ở trong không bào là chủ yếu và một phần tế bào chất.


    4. Ưu nhược điểm của phương pháp.

    Ưu điểm Hạn chế
    Xử lý được một số lượng lớn các hợp chất vô cơ và hữu cơ Rễ phát triển nông không xử lý được chất ô nhiễm ở sâu
    Xử lý tại chỗ lẫn chuyển chỗ Mất nhiều năm mới có thể xử lý được
    Xử lý tại chỗ giảm nguy cơ xáo trộn so với phương pháp thông thường Chỉ thích hợp với các vùng đất ô nhiễm với nồng độ thấp
    Giảm số lượng chất thải đem chôn lấp (đến 95%) Sinh khối thực vật sau khi hút chất ô nhiễm có thể là chất nguy hại
    Xử lý tại chỗ làm giảm nguy cơ phát tán chất ô nhiễm qua không khí và nước Điều kiện khí hậu
    Không đòi hỏi trình độ, kỹ thuật cao Các loài nhập ngoại có thể ảnh hưởng đến sự đa đạng sinh học
    Dễ thực hiện và duy trì Tiêu thụ thực vật chứa chất ô nhiễm cũng là vấn đề cần quan tâm
    Chi phí thấp hơn so với các phương pháp xử lý thông thường
    Thân thiện với môi trường và thẩm mỹ

    5. Tình hình nghiên cứu thảm thực vật xử lý nước thải ở việt nam và thế giới.
    Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu môi trường ở Việt Nam đã quan tâm nhiều hơn đến việc sử dụng thực vật để xử lý các nguồn rác thải, nước thải ô nhiễm. Đã có rất nhiều các nghiên cứu và giải pháp được đưa ra nhằm góp phần giảm thiểu sự độc hại của các bãi rác thải, nước thải trong đó có nhiều dự án khả thi đã, đang và sẽ được ứng dụng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường ở Việt Nam.
     Dùng cỏ Vetiver và cây dương xỉ để xử lý nước thải từ các mỏ khai thác kim loại nặng.
    Xử lý bằng phương pháp này bước đầu cho hiệu quả khả quan. Lượng asen trong nước ô nhiễm ở xã Hà Thượng, tỉnh Thái Nguyên ban đầu là 4.521 ppm, sau hơn 2 năm còn 656 ppm, cần phải xử lý tiếp. Xử lý bằng phương pháp thực vật không thể đốt cháy giai đoạn, không như phương pháp hóa học. Dự đoán trong vòng 4 – 5 năm thì sẽ đạt chuẩn. Chì từ 3.470 ppm giảm xuống còn hơn 300. Kẽm từ 3.191 ppm còn 780.
     Xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây dầu mè.
    Nguyễn Hà Phương Ngân - sinh viên khoa môi trường và công nghệ sinh học ĐH Kỹ thuật công nghệ TP.HCM đã thành công với đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây dầu mè (Jatropha curcas L.) trên mô hình bãi lọc thực vật”.
    Mẫu nước thải chăn nuôi đầu vào được lấy từ một hộ gia đình chăn nuôi bò sữa ở xã Đông Thạnh, Hóc Môn, TP.HCM. Sau 30 ngày thí nghiệm, tốc độ phát triển của cây chính là cây cao gần gấp rưỡi chiều cao ban đầu, chứng tỏ cây có khả năng chịu đựng và thích nghi cao với nồng độ nước thải chăn nuôi, tốc độ phát triển của lá tăng 50% so với số lá ban đầu, khả năng tích lũy đạm trong cây cao đạt 39% lượng đạm đầu vào.
    Trong đó, hàm lượng đạm tích lũy trong rễ 25%, thân 64%, lá 11%. Lượng đạm tích lũy trong đất cũng khoảng 39%, còn lại được vi sinh vật chuyển thành N2 thoát hơi...
    Đây là giải pháp “nhất cử lưỡng tiện” khi vừa bảo vệ môi trường và hạt cây dầu mè là nguyên liệu sản xuất dầu sinh học (biodiesel - loại dầu sạch, thân thiện với môi trường) có giá trị kinh tế cao.
     Xử lý nước thải bằng rau ngổ và lục bình
    Nghiên cứu mới đây của Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng (Đại học Cần Thơ) được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, nhằm khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, phosphat tổng trong nước thải chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của rau ngổ và lục bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thu đạm, lân, kim loại nặng của hai loại rau này trong môi trường nước thải.
    Kết quả về đặc điểm sinh học cho thấy, rau ngổ và lục bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải.

    Nghiên cứu khẳng định, hệ thống ao xử lý có trồng rau ngổ và lục bình có thể được thiết kế phù hợp với mô hình chăn nuôi heo hộ gia đình hay trang trại nhỏ với quy trình khép kín: chăn nuôi gia súc – nuôi cá – trồng cây. Theo đó, chủ hộ có thể tận dụng nguồn nước xả từ hệ thống để tưới cây, vệ sinh chuồng và nuôi cá.
     Nghiên cứu ứng dụng cỏ Vertiver trong xử lý nước rỉ rác và nước thải từ lò giết mổ gia súc.
    Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Thông tin và Ứng dụng khoa học công nghệ Hậu Giang đã căn cứ vào tính chất lọc và lưu giữ các chất độc hại trong nước của cỏ Vertiver để xử lý nước thải từ bãi rác và nước thải sản xuất. Nước thải đã qua xử lý đủ tiêu chuẩn để đưa xuống các sông, kênh rạch.
    Nếu một lò giết mổ lợn 10 con/ngày sẽ thải ra môi trường10m3 nước ô nhiễm, và để xử lý nước thải này bằng hệ thống công nghiệp tốn kém khoảng 5 triệu đồng. Với hệ thống xử lý nước thải sử dụng cỏ Vertiver, chi phí sẽ giảm rất nhiều.
     Giải pháp “cánh đồng tưới” và “cánh đồng lọc”.
    Năm 2009, các nhà khoa học Hội Nước và Môi trường TP Hồ Chí Minh đã thành công trong việc xử lý nước rỉ rác bằng giải pháp "cánh đồng tưới" và "cánh đồng lọc". Phương pháp này tận dụng diện tích đất tại bãi chôn lấp để trồng cây có giá trị kinh tế cao như cỏ Vetiver, cỏ voi, cỏ singnal hoặc cây dầu mè. Cách làm này vừa giúp tận dụng được đất của các bãi chôn lấp rác để làm kinh tế, vừa kết hợp tận dụng xử lý nước rỉ rác để làm nguồn nước tưới dinh dưỡng cho cây, nên giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường. Mô hình này được áp dụng tại các bãi chôn lấp Đông Thạnh, Gò Cát, Phước Hiệp và Đa Phước và tại khu dân cư gần khu vực bãi rác Phước Hiệp, Củ Chi Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu của Liên hiệp các hội khoa học - kỹ thuật TP Hồ Chí Minh cho thấy, công nghệ mới xử lý nước thải bằng thực vật này vừa thân thiện với môi trường, ít tốn kém kinh phí mà hiệu quả xử lý ô nhiễm khá cao.
    III. Kết luận và kiến nghị.
    Kết luận: Dựa vào thực tế khí hậu cũng như địa hình ở Việt Nam ta áp dụng vào thực tiễn việc sử dụng thảm thực vật trong xử lý nước thải.
    Với công nghệ xử lý nước thải bằng thảm thực vật không những làm sạch môi trường một cách thân thiện, bền vững, hiệu quả xử lý ô nhiễm khá cao, kinh phí thấp mà còn làm cho môi trường xung quanh ngày càn xanh sạch hơn.
    Kiến nghị:
     Nhà nước nên đầu tư nhiều hơn về vấn đề phát triền quy trình sử dụng thảm thực vật trong xử lý nước thải, thường xuyên bồi dưỡng cán bộ, phát triển các công trình nghiên cứu có tính khả thi vào thực tế.
     Tích cực tuyên truyền phổ biến các công nghệ mới, các loại thực vật mới…
     Các nhà máy xí nghiệp cần năng động sáng tạo để tạo ra các sản phẩm xử lý phù hơp với nguồn nước thải của mình.



    IV. Tài liệu tham khảo

    1) http://www.botanyvn.com/cnt.asp?param=news&newsid=1278 (Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam)
    2) http://www.ctu.edu.vn/colleges/tech/bomon/ttktmoitruong/daotao/giao trinh dien tu/xlnt/aquatreat.htm (Đại học Cần Thơ)
    3) Bài báo cáo “Thực vật hấp thụ kim loại nặng” của nhóm 8 lớp 52CNMT – ĐH Nha Trang
    4)
    #2