LỜI CAM ĐOAN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT

NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ LAN HƢƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

MÔNG DƢƠNG LÀM CHẤT NỀN TRONG HỆ THỐNG ĐẤT

NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SINH HOẠT

Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trƣờng

Mã số : 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Loan

Hà Nội – Năm 2015

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng kết quả nghiên cứu trong luận văn là do tôi tự làm.

Tôi xin cam đoan rằng mọi số liệu và thông tin trong luận văn đều được

ghi rõ nguồn gốc.

Hà nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016

Người thực hiện luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn này, tôi đã

nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân

dịp này tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến:

Các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, Phòng quản lý đào tạo Sau Đại

học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá

trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.

Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Loan - người đã tận tình

hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.

Tôi xin cảm ơn các tập thể, cơ quan, ban, ngành đã tạo điều kiện và giúp

đỡ tôi trong quá trình thu thập tài liệu và nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn

tập thể lớp Cao học Công nghệ Kỹ thuật Môi trường K21 đã cùng chia sẻ với

tôi, đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn

thành Luận văn.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu của các

tập thể và cá nhân đã dành cho tôi.

Hà Nội, ngày 08 tháng 01 năm 2016

Người thực hiện luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

iii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

1. Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1

2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 2

3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 3

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .............................................................................. 3

CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ........................................ 4

1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt .................................................................... 4

1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt ......................................... 4

1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường .................................. 10

1.2. Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt ............................................. 11

1.2.1. Khảo sát và đánh giá mức độ ô nhiễm .......................................................... 11

1.2.2. Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ........................................... 12

1.2.3. Công nghệ xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo ........... 17

1.3. Tính chất hóa lý của xỉ than Nhà máy Nhiệt điện ......................................... 26

1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về đất ngập nƣớc nhân tạo ....... 32

1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới ................................................................................ 32

1.4.2. Nghiên cứu tại Việt Nam ............................................................................... 35

CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................... 38

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 38

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 38

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 41

2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................... 41

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 41

2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp ............................................ 41

2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp ............................................................ 41

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................... 50

3.1. Điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu ................................................. 50

iv

3.3. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt của các công

thức vật liệu lọc ........................................................................................................ 53

3.3.1. Hiệu suất xử lý COD ...................................................................................... 53

3.3.2. Hiệu suất xử lý BOD5 ..................................................................................... 54

3.3.3. Khả năng xử lý NH4+ ..................................................................................... 55

3.3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý sau xử lý của các công thức .......... 56

3.4. Kết quả thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên môi

trƣờng nền của xỉ than ............................................................................................ 57

3.4.1. Xác định lượng nước và nồng độ COD đầu vào của thí nghiệm ................. 58

3.4.2. Biểu hiện kiểu hình của các loại cây trồng tham gia thí nghiệm ................ 58

3.4.3. Tỷ lệ sống của các loại cây tham gia thí nghiệm .......................................... 59

3.4.4. Khả năng sinh trưởng của các loại cây ở các công thức thí nghiệm .......... 60

3.5. Khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức cây trồng ................................ 66

3.5.1. Khả năng xử lý Amoni, Nitrit của các thức cây trồng ................................. 66

3.5.2. Hiệu quả xử lý BOD5 của các công thức cây trồng ...................................... 69

3.5.3. Khả năng xử lý tổng chất rắn lơ lửng ở các công thức cây trồng ............... 71

3.5.4. Hiệu quả xử lý COD ở các công thức cây trồng ........................................... 72

3.5.5. Khả năng xử lý Phốtphát của các công thức cây trồng ............................... 73

3.5.6. Kết quả đánh giá định tính (cảm quan) các chỉ tiêu vật lý .......................... 74

3.6. So sánh hiệu suất xử lý giữa các công thức với các chỉ tiêu theo dõi .......... 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 79

PHỤ LỤC ................................................................................................................. 81

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nước khu vực dân cư............................................... 5

Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu dịch vụ thương mại ...................... 6

Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nước từ các công sở ................................................ 6

Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nước từ các khu giải trí ........................................... 7

Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người. .......... 8

Bảng 1.6. Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo các phương pháp

của APHA ....................................................................................... 9

Bảng 1.7. Một số loại thực vật thủy sinh tiêu biểu ......................................... 24

Bảng 1.8. Lượng than, tro xỉ thải ra hằng năm, diện tích bãi chứa tro xỉ ....... 27

Bảng 1.9. Tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 – 2030 ...... 27

Bảng 1.10. Một số tính chất vật lý của xỉ than ............................................... 28

Bảng 1.11. Khác biệt về thành phần hóa học của tro xỉ khi đốt than ............. 29

Bảng 1.12. Thành phần hóa học của tro xỉ...................................................... 29

Bảng 1.13. Đặc tính của than dùng trong các NMNĐ ở Việt Nam ................ 29

Bảng 2.1. Các vật liệu lọc được sử dụng ........................................................ 42

Bảng 2.2. Bảng công thức vật liệu lọc không trồng cây ................................. 43

Bảng 2.3. Các loại cây được sử dụng trong thí nghiệm .................................. 43

Bảng 2.4. Các công thức cây trồng trong thí nghiệm .................................... 45

Bảng 3.1. Bảng số liệu điều kiện thời tiết khí hậu Hà Nội ............................. 50

Bảng 3.2. Độ ẩm của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .................................... 52

Bảng 3.3. pH của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .......................................... 52

Bảng 3.4. Tỉ trọng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 .................................. 52

Bảng 3.5. Thành phần khoáng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ............... 52

Bảng 3.6. Hàm lượng kim loại nặng của xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 ..... 53

Bảng 3.7. Hiệu suất xử lý COD của các công thức vật liệu lọc ...................... 53

vi

Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý BOD5 của các công thức vật liệu lọc .................... 54

Bảng 3.9. Hiệu suất xử lý NH4+

của các công thức vật liệu lọc ...................... 55

Bảng 3.10. Kết quả xác định màu, mùi và pH sau xử lý của các công thức... 56

Bảng 3.11. Lượng nước cần pha tương ứng với các nồng độ cần .................. 58

Bảng 3.12. Sự biểu hiện hình thái màu sắc lá của các loại cây thí nghiệm ... .59

Bảng 3.13. Tỷ lệ sống và chết của các loại cây trồng ..................................... 59

Bảng 3.14. Chiều cao của các loại cây qua thời gian thí nghiệm ................... 60

Bảng 3.15. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các loại cây qua các lần đo .... 62

Bảng 3.16. Số lá qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........................................ 64

Bảng 3.17. Số rễ và chiều dài của rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm ........ 65

Bảng 3.18. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải đầu

vào thí nghiệm ................................................................................ 66

Bảng 3.19. Hàm lượng amoni, hiệu suất xử lý amoni sau 5, 10 ngày trồng cây

trên vật liệu 4.................................................................................. 67

Bảng 3.20. Hiệu suất xử lý nitrit sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 68

Bảng 3.21. Hiệu suất xử lý BOD5 sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ... 69

Bảng 3.22. Hiệu quả xử lý TSS sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ....... 71

Bảng 3.23. Hiệu suất xử lý COD sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 72

Bảng 3.24. Hàm lượng Phốtphát sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4 ..... 73

Bảng 3.25. Kết quả màu sắc và mùi nước thải trước và sau xử lý.................. 74

Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây trên vật

liệu 4 ............................................................................................... 79

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Bãi xỉ than của nhà máy Ninh Bình ................................................ 30

Hình 1.2. Bãi thải 1 của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 ......................... 31

Hình 2.1. Cây Dong Riềng, cây Mon Nước, cây Phát Lộc ............................. 40

Hình 2.2. Cây Thủy Trúc, Muống Nhật .......................................................... 40

Hình 3.1. Hiệu suất xử lý NH4+, NO2

-, BOD5, COD, TSS, PO4

3- sau 10 ngày

trồng cây trên vật liệu 4 ................................................................... 75

viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Tiếng Việt

1 BOD Nhu cầu oxy sinh hoá

2 COD Nhu cầu oxy hoá học

3 CHC Chất hữu cơ

4 CT Công thức

5 ĐNN Đất ngập nước

6 ĐV Động vật

7 HCHC Hợp chất hữu cơ

8 KLN Kim loại nặng

9 NMNĐ Nhà máy Nhiệt điện

10 NTSH Nước thải sinh hoạt

11 QCVN Quy chuẩn Việt Nam

12 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

13 TSS Tổng chất rắn lơ lửng

14 TVTS Thực vật thủy sinh

15 VL Vật liệu

16 VK Vi khuẩn

17 VS Vi sinh

18 VSV Vi sinh vật

19 XLNT Xử lý nước thải

20 XT Xỉ than

1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Đất nước ta đang trên đà phát triển về mọi mặt nhất là trong lĩnh vực công

nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế, nhằm đạt mục tiêu chiến lược là trở

thành một nước công nghiệp tiên tiến vào năm 2020. Song song với các hoạt

động để đạt mục tiêu đó, một trong những nhiệm vụ không thể thiếu phần

quan trọng là bảo vệ môi trường và phát triển bền vững nền kinh tế. Trong

nhịp điệu phát triển chung của cả nước, các đô thị Việt Nam không ngừng mở

rộng và phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tốc độ đô thị

hóa ngày càng cao, đời sống của người dân được cải thiện đã làm nảy sinh

những vấn đề nghiêm trọng về môi trường. Công tác bảo vệ môi trường chưa

được đầu tư đúng cách, các hoạt động thương mại, dịch vụ, sinh hoạt là nguồn

phát sinh ô nhiễm nghiêm trọng cũng chưa được quan tâm. Trong đó ô nhiễm

môi trường nước đang là vấn đề đáng báo động.

Đặc biệt, tình trạng nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư đô thị, ven đô và

nông thôn đều chưa được xử lý triệt để. Nước thải từ các khu vệ sinh (nước

đen) mới chỉ được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại, chất lượng chưa đạt yêu cầu

xả ra môi trường, là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Đó là chưa kể

dòng nước thải sinh hoạt từ nhà bếp, tắm, giặt...(nước xám) thường không

được xử lý qua bể tự hoại đã thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận, gây ô nhiễm

nghiêm trọng các nguồn nước mặt, nước ngầm, đồng thời tác động xấu đến

cảnh quan đô thị và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng.

Trong điều kiện hiện nay ở Việt Nam, phần lớn các dự án thoát nước, xử

lý nước thải còn chưa đến được mọi nơi, và nếu có cũng mới hướng tới giải

quyết vấn đề thoát nước mưa, khắc phục tình trạng ngập úng, và còn rất khó

có kinh phí để duy trì vận hành, bảo dưỡng hệ thống vì vậy việc nghiên cứu

làm sạch nước thải tại chỗ cho các cụm dân cư bằng công nghệ vừa đơn giản,

2

có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường, là

một hướng giải quyết hợp lý và khả thi.

Mô hình đất ngập nước nhân tạo những năm gần đây đã được biết đến trên

thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải với ưu điểm là chi phí

thấp, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử

lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt

hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa

dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương.

Bên cạnh đó, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho

sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh. Do đó, việc sử dụng mô hình đất

ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt có thể thay thế và bổ sung

những công nghệ hóa lý tuy mang tính công nghệ cao nhưng lại tốn kém.

Mặt khác, mỗi năm, các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tiêu thụ gần 14 triệu

tấn than và thải ra khoảng 4,5 triệu tấn tro xỉ. Đến năm 2020, lượng tro xỉ thải

lên đến 16 triệu tấn/năm. Ngoài việc gây tốn hàng nghìn ha đất để chứa và

chôn lấp thì tro xỉ nhiệt điện còn là nguồn gây ô nhiễm môi trường đặc biệt

nghiêm trọng cho đất, nước và không khí. Tìm kiếm giải pháp tận thu tro xỉ

nhiệt điện, biến loại phế thải này thành nguồn nguyên liệu có giá trị đang

được đặt ra cấp bách.

Xuất phát từ thực tiễn trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sử

dụng xỉ than Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương làm chất nền trong hệ

thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt ”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng

bằng việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo với chất nền từ vật liệu xỉ

than, có chi phí xây dựng cũng như vận hành bảo dưỡng thấp, phù hợp với điều

kiện Việt Nam, tận dụng chất thải, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

3

3. Nội dung nghiên cứu

Tính chất lý hóa của xỉ than NMNĐ Mông Dương.

Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của xỉ than và các vật liệu lọc khác.

Thử nghiệm trồng các loại cây thủy sinh khác nhau trên môi trường nền

của xỉ than để tìm ra loài cây có thể phát triển tốt.

Nghiên cứu khả năng xử lý của hệ thống đất ngập nước với chất nền là

xỉ than và loài thực vật được lựa chọn để xử lý nước thải sinh hoạt.

Xác định tải lượng dòng thải đầu vào mô hình ĐNN nhân tạo (nồng độ

các chỉ tiêu pH, TSS, COD, NH4+, NO2

-, NO3

-, PO4

3- của NTSH trước xử lý).

Xác định tải lượng dòng thải đầu ra như pH, TSS, COD, NH4+, NO2

-,

NO3-, PO4

3- và hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

4.1. Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý của hệ thống đất ngập

nước nhân tạo trồng thực vật thủy sinh với chất nền là xỉ than đối với môi

trường nước thải sinh hoạt, các thông số này rất cần thiết để tính toán ra một

hệ thống đất ngập nước nhân tạo hoàn thiện để xử lý nước thải sinh hoạt.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt từ các hoạt động

sống, hoạt động sản xuất của con người.

Giảm thiểu nguồn tro xỉ thải ra hàng năm tại Nhà máy Nhiệt điện và tận

dụng được nguồn nguyên liệu này làm chất nền trong hệ thống ĐNN nhân tạo

để xử lý nước thải sinh hoạt.

Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên,

thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, góp phần

làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường địa phương.

4

CHƢƠNG I

TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về nƣớc thải sinh hoạt

1.1.1. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt

1.1.1.1. Nguồn phát thải nước thải sinh hoạt

Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt, dịch

vụ, tưới tiêu thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi... Thông thường nước

thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục

đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt, tẩy rửa...được thải ra từ các căn hộ,

cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và công trình công cộng khác.[15]

Nước thải sinh hoạt (NTSH) gồm có các nguồn thải sau:

Khu dân cư: Nước thải khu vực này có thể tính bằng con số theo đầu

người sử dụng, số lượng nước khoảng 80 – 300 lít một ngày. Trong thực tế

mức độ ô nhiễm của nước thải tùy thuộc vào điều kiện sống của từng khu vực,

chất lượng bữa ăn, chất lượng sống (các loại nước vệ sinh có qua các bể phốt

hay xả thẳng ra cống rãnh) cũng như hệ thống thải nước của từng khu vực.

Khu thương mại: gồm có chợ (chợ tập trung, chợ cóc...), các cửa hàng,

bến xe, trụ sở kinh doanh, trung tâm mua bán của khu vực. Lượng nước thải

của khu vực này được tính bằng số m3/ngày dựa trên số lượng nước cấp đầu

vào, trung bình là 7,5 – 14 m3/ha/ngày.

Khu vui chơi giải trí: gồm các quán cà phê, câu lạc bộ, bể bơi,... Ở đây

lượng nước thải thay đổi rõ rệt theo mùa trong năm.

Khu vực cơ quan: gồm cơ quan, công sở, trường học, bệnh viện...

Lượng NTSH phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của

hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt phụ thuộc vào khả năng

5

cung cấp nước của nhà máy nước hay trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm

đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với vùng ngoại thành và

nông thôn, do đó lượng nước thải tính trên đầu người cũng có sự khác biệt

giữa thành thị và nông thôn. NTSH ở trung tâm đô thị thường được thoát bằng

hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn ở các vùng ngoại thành và nông

thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự

nhiên vào các ao hồ hoặc thoát nước bằng biện pháp tự thấm.

Tiêu chuẩn NTSH trung tâm đô thị thường từ 100 – 250 l/người/ngày (đối

với các nước đang phát triển) và từ 150 – 500 l/người/ngày (với các nước phát

triển). Tiêu chuẩn NTSH ở đô thị nước ta hiện nay dao động trong khoảng

120 – 180 l/người/ngày. Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn NTSH từ 50 –

120l/người/ngày. Ngoài ra, lượng NTSH còn phụ thuộc vào điều kiện trang

thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết, tập quán sinh hoạt; phụ

thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó.

Trong một số trường hợp phải dựa vào tiêu chuẩn thoát nước để tính toán sơ

bộ lưu lượng nước thải như bảng 1.1.[15]

Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nƣớc khu vực dân cƣ

STT Mức độ thiết bị vệ sinh trong công trình Tiêu chuẩn thải

(l/ngƣời.ngàyđêm)

1 Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ

sinh, không có thiết bị tắm 80 – 100

2 Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ

sinh và thiết bị tắm thông thường 110 – 140

3 Có hệ thống cấp thoát nước, có dụng cụ vệ

sinh, có bồn tắm và cấp nước nóng cục bộ 140 – 180

Ở các khu thương mại, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu giải trí ở xa hệ

thống cống thoát của thành phố, phải xây dựng trạm bơm nước thải hay khu

6

xử lý nước thải riêng, tiêu chuẩn thải nước có thể tham khảo bảng 1.2, bảng

1.3, bảng 1.4. Tuy nhiên, có sự thay đổi trong thực tế điều kiện nước ta.[15]

Bảng 1.2. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu dịch vụ thƣơng mại

Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày)

Khoảng dao động Trị số tiêu biểu

Nhà ga sân bay Hành khách 7,5 – 15 11

Gara ôtô, sửa xe Đầu xe 26 – 50 38

Quán bar Khách hàng 3,8 – 19 11

Người phục vụ 38 – 60 50

Kho hàng hóa Nhà vệ sinh 1515 – 2270 1900

Nhân viên 30 – 45 38

Khách sạn Khách 151 – 212 180

Người phục vụ 26 – 49 38

Hiệu giặt là Công nhân 26 – 60 49

Máy giặt 1703 – 2460 2080

Tiệm ăn Người ăn 7,5 – 15 11

Siêu thị Người làm 26 – 50 38

Cơ quan Nhân viên 26 – 60 49

Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các công sở

Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày)

Khoảng dao động Trị số tiêu biểu

Bệnh viện Giường bệnh 473 – 908 625

Nhân viên 19 – 56 38

Bệnh viên tâm thần Giường bệnh 284 – 530 378

Nhân viên 19 – 56 38

Nhà tù Tù nhân 284 – 530 435

Quản giáo 19 – 56 38

Nhà nghỉ Người trong

nhà điều dưỡng

190 – 455 322

Trường đại học Sinh viên 56 – 133 95

7

Bảng 1.4. Tiêu chuẩn thải nƣớc từ các khu giải trí

Nguồn nƣớc thải Đơn vị tính Lƣu lƣợng (l/đơn vị tính – ngày)

Khoảng dao động Trị số tiêu biểu

Khu nghỉ mát có

khách sạn mini

Người 189 – 265 227

Khu nghỉ mát lều,

trại, ôtô di động

Người 30 – 189 151

Quán cà phê

giải khát

Khách 3,8 – 11 7,5

Nhân viên 30 – 45 38

Cắm trại Người 75 – 150 113

Nhà ăn Xuất ăn 15 – 38 26,5

Nhân viên 30 – 189 151

Bể bơi Người tắm 19 – 45 38

Nhân viên 30 – 45 38

Nhà hát Ghế ngồi 7,5 – 15 11

Khu triển lãm,

giải trí

Người tham

quan

15 – 30 19

1.1.1.2. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ

sinh (nước đen).

Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các

chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà (nước xám).

NTSH chứa chất hữu cơ (CHC) dễ phân hủy sinh học, CHC khó phân hủy,

CHC có tính độc, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, kim loại nặng (KLN),

các chất rắn, chất màu, mùi, vi sinh vật (VSV), vi trùng gây bệnh. Ở những

khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, NTSH không được xử lý

triệt để là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.[15]

Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học: gồm các hợp chất hydrat cacbon,

protein, chất béo, lignin,...có từ tế bào và các tổ chức của động vật, thực vật.

CHC trong NTSH gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon

(40 – 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; các chất béo (5 – 10%).[15]

8

Các chất vô cơ: trong NTSH chiếm 40 – 42% chủ yếu gồm cát, đất

sét, các axit bazơ, bazơ vô cơ, dầu khoáng.

Các kim loại nặng: trong nước thải gây ô nhiễm nguồn nước có chứa

các ion kim loại nặng như chì, thủy ngân, asen...

Các chất màu: màu nâu đen do các chất tanin, lignin cùng các CHC bị

phân giải; màu vàng do sắt, mangan dạng keo hoặc dạng hòa tan tạo thành...

Các chất rắn: bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ, cùng các sinh

vật (xác động vật, thực vật). Chất rắn có thể ở dạng keo hoặc dạng huyền phù.

Mùi: do CHC bị phân hủy, hóa chất, dầu mỡ trong nước thải gây ra.

Sinh vật: gồm vi khuẩn, virus, nấm, rong, tảo... Trong các dạng VSV

có cả vi trùng gây bệnh như lỵ, thương hàn...có khả năng gây dịch bệnh.

Lượng NTSH dao động trong phạm vi rất lớn, thường chiếm từ 65 – 80%

lượng nước cấp...65% áp dụng cho nơi khô nóng, nước cấp dùng cả cho việc

tưới cây. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của NTSH biểu thị bằng

các chất lắng hoặc BOD5 có một mối tương quan nhất định. Tải trọng chất

thải trung bình tính theo đầu người ở điều kiện ở Đức với nhu cầu cấp nước

150 lít/ngày được trình bày trong bảng 1.5.[15]

Bảng 1.5. Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu ngƣời.

Các thông số Tổng chất thải

(g/ngƣời.ngày)

Chất thải hữu cơ

(g/ngƣời.ngày)

Chất thải vô cơ

(g/ngƣời.ngày)

Tổng lượng chất thải 190 110 80

Các chất tan 100 50 50

Các chất không tan 90 60 30

Chất lắng 60 40 20

Chất lơ lửng 30 20 10

Đặc trưng của NTSH thường chứa nhiều tạp chất, trong đó khoảng 52% là

các CHC, 48% là các chất vô cơ và một số lớn VSV. Phần lớn các VSV trong

nước thải thường ở dạng các virut và vi khuẩn gây bệnh đồng thời trong nước

9

thải cũng chứa các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải.

Bảng 1.6 phân loại mức độ ô nhiễm theo thành phần hóa học điển hình của

NTSH.[15]

Bảng 1.6. Thành phần nƣớc thải sinh hoạt phân tích theo các

phƣơng pháp của APHA

Thông số (mg/L) Mức độ ô nhiễm

Nặng Trung bình Thấp

Tổng chất rắn 1000 500 200

Chất rắn hòa tan 700 350 120

Chất rắn không hòa tan 300 150 8

Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120

Chất rắn lắng 12 8 4

BOD5 300 200 100

DO (Oxy hòa tan) 0 0 0

Tổng Nitơ 85 50 25

Nitơ hữu cơ 35 20 10

Nitơ amoniac 50 30 15

NO2- 0,1 0,05 0

NO3- 0,4 0,2 0,1

Clorua 175 100 50

Độ kiềm 200 100 50

Chất béo 40 20 0

Tổng photpho - 8 -

(Nguồn: GTZ, 1989)

NTSH có các thành phần với các giá trị điển hình như: COD= 500mg/l,

BOD5= 250mg/l, SS= 220mg/l, Photpho= 8mg/l, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ =

40mg/l, pH=6,8, TS= 720mg/l.

Như vậy, NTSH có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt

cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường, các quá trình xử lý

sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P= 100:5:1. Một tính chất

đặc trưng nữa của NTSH là không phải tất cả các CHC đều có thể phân hủy

bởi các VSV và khoảng 20 – 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh

học cùng với bùn.[15]

10

1.1.2. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường

Ảnh hưởng của NTSH đến môi trường do các thành phần ô nhiễm tồn tại

trong nước thải gây ra.

COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định CHC tiêu thụ một lượng lớn và

gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái

môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.

Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3,

CH4,...làm cho nước có mùi hôi và làm giảm pH của môi trường.

TSS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.

Nhiệt độ: thường không ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật nước.

Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền.

Các hợp chất của Nitơ, Phốtpho: đây là những nguyên tố dinh dưỡng

đa lượng. Nồng độ N, P trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng.

Màu, mùi: gây mất mỹ quan.

Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.

Ảnh hưởng của NTSH đến nguồn nước mặt do nước thải chưa được xử lý

triệt để chảy vào thủy vực làm cho các thủy vực bị nhiễm bẩn, gây hậu quả

xấu đối với nguồn nước:

Làm thay đổi tính chất hóa lý, độ trong, màu, mùi, hàm lượng các

CHC, vô cơ, pH, các kim loại nặng có độc tính, chất nổi, chất lắng cặn.

Làm thay đổi hệ sinh vật trong nước, kể cả VSV, xuất hiện các VSV

gây bệnh, làm chết các VSV nước.

Làm giảm oxy hòa tan do tiêu hao trong quá trình oxy hóa CHC.

Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa xử

lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất vật lý, hóa học và sinh học

của nguồn nước. Sự có mặt các chất độc hại trong nước thải xả vào nguồn

nước làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên và kìm hãm quá trình tự làm sạch

11

của nguồn nước. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào điều

kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn. Sự có mặt của các VSV,

trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe dọa tính an toàn vệ sinh nguồn nước.

1.2. Nguyên lý công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt

1.2.1. Khảo sát và đánh giá mức độ ô nhiễm

Để tiến hành xử lý nguồn nước thải cần phải biết thành phần các chất ô

nhiễm và nguồn phát sinh; cần phân tích chính xác chỉ tiêu, không chỉ tiến

hành phân tích một mẫu mà phân tích nhiều mẫu với mục đích tìm sự biến đổi

giữa các chỉ tiêu đó trong môi trường. Hiện nay có nhiều cơ sở xử lý nước

thải (XLNT), nhưng không ít trong số đó không đáp ứng được yêu cầu xử lý.

Để đáp ứng được yêu cầu, mục đích sử dụng, trong công nghệ XLNT sử dụng

nhiều quá trình khác nhau, có thể phân thành các công đoạn xử lý [3][11]:

Xử lý cấp I (xử lý sơ bộ): gồm các quá trình xử lý sơ bộ và lắng để

loại các chất rắn lớn như rác, cát xỉ và bùn cặn, khử trùng diệt vi khuẩn gây

bệnh, khử các chất độc hại và đảm bảo điều kiện bình thường của các công

trình xử lý sinh học.

Xử lý cấp II (xử lý thứ cấp): gồm các quá trình sinh học (đôi khi có cả

hóa học) có tác dụng tách các tạp chất hữu cơ hòa tan có thể phân hủy bằng

con đường sinh học (nghĩa là giảm BOD) để khi xả ra nguồn nước thải không

gây thiếu hụt ôxy và gây mùi cho nơi tiếp nhận. Các công đoạn này bao gồm

các quá trình: hoạt hóa bùn, lọc sinh học hay oxy hóa sinh học trong các hồ

(hồ sinh học) và phân hủy yếm khí. Các quá trình này đều sử dụng khả năng

của VSV chuyển hóa chất thải hữu cơ về dạng ổn định và năng lượng thấp.

Xử lý cấp III (xử lý tăng cường): thông thường công đoạn này chỉ cần

khử khuẩn để đảm bảo nước trước khi đổ vào các thủy vực không còn VSV

gây bệnh, khử màu, mùi và đảm bảo oxi cho nguồn tiếp nhận. Các phương

pháp khử khuẩn thường dùng: clo hóa nguồn nước, ôzôn hóa hoặc chiếu tia

12

cực tím. Ở Việt Nam hiện nay phương pháp khử khuẩn bằng clo dạng khí,

dạng lỏng, các hipoclorit hay được dùng hơn cả.

Nhìn chung, các phương pháp và các quá trình XLNT đều dựa trên cơ sở

các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. Các hệ thống XLNT thường bao

gồm các quá trình trên, được kết hợp để tạo ra dây chuyền công nghệ thích

hợp, tùy thuộc vào đặc tính nước thải, tiêu chuẩn dòng ra và mức độ cần thiết

làm sạch nước thải, lưu lượng nước thải cần xử lý, tình hình địa chất và thủy

văn, điều kiện điện, nước, kinh phí...

1.2.2. Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

1.2.2.1. Xử lí nước thải bằng phương pháp cơ học

Thực chất phương pháp xử lí cơ học là loại các tạp chất không hòa tan ra

khỏi nước thải bằng cách gạn, lọc và lắng. Phương pháp này thường ứng dụng

các công trình sau [9]:

Song và lưới chắn rác: để loại bỏ các loại rác và các tạp chất có kích

thước lớn hơn 5mm thường dùng song chắn rác, các tạp chất nhỏ hơn

5mm thường dùng lưới chắn rác.

Bể lắng cát: được ứng dụng để loại các tạp chất vô cơ và chủ yếu là cát

trong nước thải.

Bể vớt mỡ, dầu: thường được ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp,

nhằm loại bỏ các tạp chất nhẹ hơn nước: mỡ, dầu…và các dạng chất nổi khác.

Đối với NTSH, khi hàm lượng dầu, mỡ không cao thường việc vớt dầu, mỡ

thực hiện ngay ở bể lắng nhờ các thanh gạt bố trí trong bể lắng.

Bể lắng: được ứng dụng để loại các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn

hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước.

Bể lọc: được ứng dụng để loại các tạp chất lơ lửng kích thước nhỏ bằng

cách lọc chúng qua lưới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc.

13

Trường hợp khi mức độ làm sạch không cao lắm và các điều kiện vệ sinh

cho phép thì phương pháp xử lý cơ học giữ vai trò chính trong trạm xử lý.

Trong các trường hợp khác, phương pháp xử lý cơ học chỉ là giai đoạn làm

sạch sơ bộ trước khi xử lý sinh hóa.

1.2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và hóa lý

Phương pháp hóa học: thực chất của phương pháp hóa học là đưa vào

nước thải chất phản ứng nào đó. Chất này tác dụng với các tạp chất bẩn trong

nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng bay hơi, kết

tủa hay hòa tan không độc hại hoặc ít độc hại hơn.[9]

Phương pháp hóa lý: là phương pháp xử lý chủ yếu dựa trên các quá

trình vật lý gồm các quá trình cơ bản như trung hòa, tuyển nổi, keo tụ, tạo

bông, ly tâm, lọc, chuyển khí, hấp phụ, trích ly, cô bay hơi… Tùy thuộc vào

tính chất của tạp chất và mức độ cần thiết phải làm sạch mà sử dụng một hoặc

một số phương pháp trên.[9]

Trao đổi ion: thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình

trong đó các ion bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích

trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các chất trao đổi

ion, chúng hoàn toàn không tan vào nước. Các chất trao đổi ion có thể là các

chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp.[9]

Keo tụ: trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt rắn huyền

phù nhỏ có kích thước ≥ 10-2

mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể

lắng được. Ta có thể tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các

hạt phân tán liên kết vào thành tập hợp các hạt để có thể lắng được. Muốn vậy

trước hết cần trung hoà điện tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng lại với

nhau. Quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ.

Trung hòa: nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, muốn

nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hoà

14

và điều chỉnh pH về vùng 6,6 – 7,6. Trung hoà bằng cách dùng các dung dịch

axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm.[9]

Hấp phụ: được dùng để loại các tạp chất bẩn hoà tan vào nước mà

phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được

với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường, đây là các hợp chất hoà tan có độc tính

cao hoặc chất có màu, mùi rất khó chịu.

Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,

keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong quá trình sản xuất như xỉ

tro, mạt sắt, trong đó than hoạt tính được dùng nhiều nhất.[9]

Tuyển nổi: phương pháp dựa trên nguyên tắc các phân tử trong nước

có khả năng tự lắng kém, nhưng lại có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi

lên trên bề mặt nước, sau đó tách các bọt khí. Trong một số trường hợp, quá

trình này cũng dùng để tách một số chất hoà tan như chất hoạt động bề mặt.

Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành các hạt bọt nhỏ vào

trong nước thải. Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên trên bề

mặt nước. Khi nổi lên các bọt khí hợp thành bông hạt đủ lớn rồi tạo thành một

lớp bọt chứa nhiều hạt chất bẩn.[9]

Khử khuẩn: Dùng các hoá chất có tính độc đối với VSV, tảo, động vật

nguyên sinh, giun sán…để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ

vào nguồn nước hoặc tái sử dụng. Khử khuẩn có thể dùng hoá chất hoặc các

tác nhân như ozon, tia tử ngoại... Hoá chất khử khuẩn phải đảm bảo có tính

độc với VSV trong thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hoặc bay

hơi, không còn dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào mục đích khác.

Phụ thuộc vào điều kiện địa phương và mức độ cần thiết xử lý mà phương

pháp hoá học hay phương pháp hoá lý là giai đoạn cuối cùng (nếu mức độ xử

lý đạt yêu cầu, có thể xả nước ra nguồn) hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ.[9]

15

1.2.2.3. Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học

XLNT bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của sinh vật

như vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh hay thực vật sống trong nước thải để phân

hủy các CHC hay hấp thụ các chất ô nhiễm có trong nước thải. Chúng sử

dụng nguồn CHC và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng

lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được các chất làm vật liệu để

xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối được tăng lên. Đối với

nước thải có tạp chất vô cơ thì phương pháp này dùng để khử các sunfit, muối

amoni, nitrat (các chất chưa bị oxy hoá hoàn toàn).[12][17]

Phương pháp sinh học ngày càng được sử dụng rộng rãi vì phương pháp

này có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp khác[7]:

Phân huỷ nhanh, triệt để mà không gây ô nhiễm môi trường.

Tạo ra một số sản phẩm có ích sử dụng trong công nghiệp và sinh hoạt

(biogas, etanol…), trong nông nghiệp (phân bón).

Thiết bị đơn giản, phương pháp dễ làm, chi phí ít tốn kém hơn.

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp sinh học để XLNT là dùng hệ sinh

vật phân huỷ, hấp thụ, hấp phụ các chất có trong nước thải tạo nên các sản

phẩm không gây hại cho môi trường. Các sản phẩm của quá trình có thể được

sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống sản xuất như tạo ra biogas, tạo

protein trong sinh khối của sinh vật làm thức ăn gia súc… Hệ VSV tham gia

trong XLNT có nhiều loại như nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn. Tuỳ theo hệ

VSV sử dụng mà có phương pháp xử lý thích hợp theo hướng xử lý yếm khí,

xử lý hiếu khí hay xử lý tùy tiện.[13][8]

Phương pháp hiếu khí

XLNT bằng phương pháp hiếu khí dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho

VSV hiếu khí hoạt động và phát triển. Quá trình này gọi là hoạt động sống,

gồm hai quá trình: dinh dưỡng sử dụng HCHC, nguồn nitơ, photpho và ion

16

kim loại với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào, phát triển sinh khối, phục

vụ cho sinh sản, phân huỷ các CHC còn lại thành CO2 và H2O. Quá trình sau

là quá trình phân huỷ dạng oxy hoá HCHC, giống quá trình hô hấp ở động vật

bậc cao. Cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hoá của VSV có trong nước thải

đều cần oxy. Để đáp ứng được nhu cầu oxy này cần phải khuấy đảo khối nước

thải để oxy trong không khí được khuếch tán, hoà tan vào trong nước. Song

biện pháp này chưa thể đáp ứng được đầy đủ nhu cầu về oxy. Do vậy có thể

sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực như thổi khí, thổi bằng khí nén hoặc

quạt gió, với áp lực cao kết hợp khuấy đảo.

Phương pháp yếm khí

Quá trình phân huỷ CHC trong điều kiện yếm khí do một quần thể VSV

(chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sản

phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2S, NH3…trong đó có tới

65% khí CH4. Vì vậy quá trình này còn gọi là quá trình lên men Metan và

quần thể sinh vật được gọi là vi sinh vật Metan.

Quá trình làm sạch nước thải tiến hành trong bể kín đảm bảo điều kiện

yếm khí. VSV yếm khí phân huỷ CHC trong nước thải theo 2 giai đoạn:

Giai đoạn lên men axit: Những hidratcacbon dễ bị phân huỷ sinh hoá

thành các axit béo với khối lượng phân tử thấp. Khi đó pH môi trường giảm

xuống đến 5 hoặc thấp hơn, kèm theo mùi hôi.

Giai đoạn Metan hoá: giai đoạn này các VSV kị khí chuyển hoá các

sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. Các phản ứng này chuyển pH của

môi trường sang kiềm.

Hệ vi sinh vật lên men yếm khí thường có sẵn trong nước thải. Để tăng tốc

độ phân giải, nâng cao năng suất hoạt động của các bể Metan, có thể phân lập,

nuôi cấy các vi sinh vật thích hợp để cung cấp thêm cho bể.

17

Xử lý bằng thuỷ sinh thực vật

Trong XLNT, thực vật thủy sinh (TVTS) có vai trò rất quan trọng. TVTS

tham gia loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtpho, kim loại

nặng và VSV gây bệnh. Trong quá trình XLNT, sự phối hợp chặt chẽ giữa

TVTS và các sinh vật khác như động vật phù du, động vật nguyên sinh, tảo,

vi khuẩn, vi nấm, nhuyễn thể, ấu trùng, côn trùng… có ý nghĩa quan trọng. Vi

sinh vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ và tạo

nguyên liệu dinh dưỡng (N,P và các khoáng chất khác) cho thực vật sử dụng.

Đây là cơ chế quan trọng để TVTS loại bỏ các hợp chất vô cơ N, P[2].

1.2.3. Công nghệ xử lý nước thải bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo

1.2.3.1. Khái niệm

Đất ngập nước (ĐNN) là vùng đất trong đó có mức nước cao hơn hoặc

ngang bằng so với mặt đất trong thời gian dài, đủ để duy trì tình trạng bão hòa

của đất, sự phát triển của các VSV và thực vật sống trong môi trường đó[5].

ĐNN nhân tạo chính là công nghệ xử lý sinh thái mới, được xây dựng

nhằm khắc phục những nhược điểm của bãi ĐNN tự nhiên mà vẫn có được

những ưu điểm của ĐNN tự nhiên. Các nghiên cứu cho thấy, ĐNN nhân tạo

hoạt động tốt hơn so với ĐNN tự nhiên cùng diện tích, nhờ đáy của ĐNN

nhân tạo có độ dốc hợp lý và chế độ thủy lực được kiểm soát. Độ tin cậy trong

hoạt động của ĐNN nhân tạo cũng được nâng cao do thực vật và các thành

phần khác trong ĐNN nhân tạo có thể quản lý được như mong muốn.[1]

Hệ thống ĐNN nhân tạo gần đây đã được biết đến trên thế giới như một

giải pháp công nghệ phù hợp, XLNT trong điều kiện tự nhiên với hiệu suất

cao, chi phí thấp và ổn định, ngày càng được áp dụng rộng rãi.

Với các thông số làm việc khác nhau, hệ thống ĐNN nhân tạo được sử

dụng rộng rãi trong xử lý nhiều loại nước thải. Khác với bãi ĐNN tự nhiên,

thường là nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý, chất lượng đã đạt yêu cầu

18

theo tiêu chuẩn và chúng chỉ làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, hệ thống ĐNN

nhân tạo là một thành phần trong hệ thống các công trình XLNT sau bể tự

hoại hay sau xử lý bậc hai.

1.2.3.2. Các loại hệ thống đất ngập nước nhân tạo và cấu tạo của chúng

1. Đất ngập nước dòng chảy bề mặt (surface flow wetland)

Hệ thống mô phỏng một đầm lầy hay ĐNN tự nhiên. Dưới đáy hệ thống là

một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc rải một lớp vải nhựa chống thấm.

Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp cho sự phát triển của thực

vật có thân nhô lên khỏi mặt nước. Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt

lớp vật liệu lọc. Hình dạng hệ thống này thường là kênh dài hẹp, vận tốc dòng

chảy chậm, thân cây trồng nhô lên trong hệ thống là những điều kiện cần thiết

để tạo nên chế độ thuỷ kiểu dòng chảy đẩy (plug-flow) [10].

2. Đất ngập nước dòng chảy dưới bề mặt (subsurface flow wetland)

Hệ thống này mới xuất hiện gần đây và được biết đến với các tên gọi khác

nhau như lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed – VBS), hệ thống xử

lý với vùng rễ (Root zone system), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy (Rock reed

filter) hay bể lọc vi sinh và vật liệu (Microbial rock filter). Cấu tạo của bãi lọc

ngầm trồng cây về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như bãi lọc

trồng cây ngập nước nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc.

Lớp lọc, nơi thực vật phát triển, thường gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và được

xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dòng chảy có thể

có dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống dưới hoặc chảy theo phương nằm

ngang. Dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy ngang. Hầu hết

các hệ thống được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn.[10]

Hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy ngang có khả năng xử lý CHC và chất

rắn lơ lửng tốt, nhưng khả năng xử lý các chất dinh dưỡng lại thấp, do điều

kiện thiếu oxy, kị khí trong các hệ thống không cho phép nitrat hoá amoni nên

19

khả năng xử lý nitơ bị hạn chế. Xử lý phốtpho cũng bị hạn chế do các vật liệu

lọc được sử dụng (sỏi, đá dăm) có khả năng hấp phụ kém.[10]

Hệ thống ĐNN nhân tạo với dòng chảy ngang dưới mặt đất

(Horizontal subsurface flow - HSF): Hệ thống này được gọi là dòng chảy

ngang vì nước thải được đưa vào và chảy chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt

của nền trên một đường ngang cho tới khi nó tới được nơi dòng chảy ra.

Trong suốt thời gian này, nước thải sẽ tiếp xúc với một mạng lưới hoạt động

của các đới hiếu khí, hiếm khí và kị khí. Các đới hiếu khí ở xung quanh rễ và

bầu rễ, nơi lọc O2 vào trong bề mặt. Khi nước thải chảy qua đới rễ, nó được

làm sạch bởi sự phân hủy sinh học của VSV bởi các quá trình hóa sinh. Loại

thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là cây sậy.[4]

Hệ thống ĐNN nhân tạo với dòng chảy thẳng đứng (Vertical

subsurface flow – VSF): Nước thải được đưa vào hệ thống qua ống dẫn trên

bề mặt. Nước chảy xuống dưới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dưới đáy có ống

thu nước đã xử lý để đưa ra ngoài. Các hệ thống VSF thường xuyên được sử

dụng để xử lý lần 2 cho nước thải đã qua xử lý lần 1. Thực nghiệm đã chỉ ra là

nó phụ thuộc vào xử lý sơ bộ như bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống ĐNN nhân tạo

cũng có thể được áp dụng như một giai đoạn của xử lý sinh học.[10]

Tuy nhiên, trên thực tế mô hình ĐNN nhân tạo được xây dựng theo hai hệ

thống: Bãi lọc trồng cây ngập nước (SFW); Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm

hay Bãi lọc ngầm trồng cây, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứng

(SSF). Cách thức phân chia các hệ thống khác nhau nhưng chúng hoạt động

theo cùng một cơ chế.

1.2.3.3. Cơ chế trong xử lý nước thải bằng hệ thống ĐNN nhân tạo

Để thiết kế, xây dựng, vận hành hệ thống ĐNN nhân tạo chính xác, đạt

hiệu quả cao, việc nắm rõ cơ chế XLNT của hệ thống hết sức cần thiết. Cơ

20

chế gồm lắng, kết tủa, hấp phụ, trao đổi chất của VSV, hấp thụ của thực vật.

Các chất ô nhiễm được loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong hệ thống.

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

Trong hệ thống, phân huỷ sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ

CHC dạng hoà tan hay dạng keo có khả năng phân huỷ sinh học (BOD) trong

nước thải. BOD còn lại cùng các chất rắn lắng bị loại bỏ nhờ quá trình lắng.

Cả bãi lọc ngầm trồng cây và bãi lọc trồng cây ngập nước về cơ bản hoạt

động như bể lọc sinh học. Tuy nhiên, đối với hệ thống ĐNN nhân tạo, vai trò

của VSV lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước của hệ thống đối với việc loại

bỏ BOD cũng rất quan trọng. Cơ chế loại bỏ BOD trong các màng VSV bao

quanh lớp vật liệu lọc tương tự như trong bể lọc sinh học nhỏ giọt. Phân hủy

sinh học xảy ra khi các CHC hoà tan được mang vào lớp màng VS 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 hệ thống là:

Cung cấp môi trường thích hợp cho VSV thực hiện quá trình phân hủy

sinh học (hiếu khí) cư trú.

Vận chuyển oxy vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân hủy sinh

học hiếu khí trong lớp vật liệu lọc và bộ rễ.

2. Loại bỏ chất rắn

Các chất lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực vì hệ thống

ĐNN nhân tạo có thời gian lưu nước dài. Chất rắn không lắng được, chất keo

có thể được loại bỏ thông qua cơ chế lọc (nếu có sử dụng cát lọc), lắng và

phân hủy sinh học (do sự phát triển của VSV), hút bám, hấp phụ lên các chất

rắn khác (thực vật, đất, cát, sỏi…) nhờ lực hấp dẫn Van De Waals, chuyển

động Brown. Đối với sự hút bám trên lớp nền, một thành phần quan trọng của

hệ thống, chất rắn lơ lửng được loại bỏ trước tiên nhờ quá trình lắng và phân

hủy sinh học, tương tự như quá trình xảy ra trong bể sinh học nhỏ giọt [21].

21

Các cơ chế xử lý trong hệ thống này phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và

tính chất của các chất rắn có trong nước thải và các dạng vật liệu lọc được sử

dụng. Trong mỗi trường hợp, thực vật trong hệ thống không đóng vai trò đáng

kể trong việc loại bỏ các chất rắn.

3. Loại bỏ Nitơ

Nitơ được loại bỏ trong hệ thống nhờ 3 cơ chế chủ yếu: Nitrat hoá/khử

nitơ; Sự bay hơi của amoniac (NH3); Sự hấp thụ của thực vật.

Hiện nay các nhà nghiên cứu vẫn chưa thống nhất về tầm quan trọng của

các cơ chế khử nitơ đặc biệt với hai cơ chế nitrat hoá/khử nitrat và sự hấp thụ

của thực vật.

Trong hệ thống, sự chuyển hoá của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hoá và

khử của bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực vật có thân

nhô lên khỏi mặt nước. Nitơ hữu cơ bị oxy hoá thành NH4+ trong cả hai lớp

đất oxy hoá và khử. Lớp oxy hoá và phần ngập của thực vật là những nơi chủ

yếu xảy ra quá trình nitrat hóa, tại đây NH4+ chuyển hoá thành NO2

- bởi vi

khuẩn Nitrosomonas và cuối cùng thành NO3- bởi vi khuẩn Nitrobacter. Ở

môi trường nhiệt độ cao hơn, một số NH4+ chuyển sang dạng NH3 và bay hơi

vào không khí. Nitrat trong tầng khử sẽ bị hụt đi nhờ quá trình khử nitrat, lọc

hay do thực vật hấp thụ. Tuy nhiên, nitrat được cấp vào từ vùng oxy hoá nhờ

hiện tượng khuếch tán.

Đối với bề mặt chung giữa đất và rễ, oxy từ khí quyển khuếch tán vào

vùng lá, thân, rễ của các cây trồng trong hệ thống và tạo nên một lớp giàu oxy

tương tự như lớp bề mặt chung giữa đất và nước. Nhờ quá trình nitrat hoá

diễn ra ở vùng hiếu khí, tại đây NH4+ bị oxy hoá thành NO3

-. Phần NO3

-

không bị cây trồng hấp thụ sẽ bị khuếch tán vào vùng thiếu khí, bị khử thành

N2 và N2O do quá trình khử nitrat. Lượng NH4+ trong vùng rễ được bổ sung

nhờ nguồn NH4+ từ vùng thiếu khí khuếch tán vào.

22

4. Loại bỏ Phốtpho

Cơ chế loại bỏ phốtpho trong hệ thống ĐNN nhân tạo gồm có sự hấp thụ

của thực vật, quá trình đồng hoá của vi khuẩn, sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc

(chủ yếu đất sét). Khi thời gian lưu nước dài và đất sử dụng có cấu trúc mịn

thì quá trình loại bỏ phốtpho chủ yếu là sự hấp phụ và kết tủa, do điều kiện

này tạo cơ hội tốt cho quá trình hấp phụ phốtpho và các phản ứng xảy ra.

Tương tự như quá trình loại bỏ nitơ, vai trò của thực vật trong vấn đề loại

bỏ phốtpho vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Dù sao, đây cũng là cơ chế duy nhất

đưa hẳn phốtpho ra khỏi hệ thống. Các quá trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ

đưa được phốtpho vào vật liệu lọc. Khi lượng phốtpho trong lớp vật liệu vượt

quá khả năng chứa thì phần vật liệu đó phải được nạo vét và xả bỏ.

5. Loại bỏ kim loại nặng

Khi các kim loại nặng hoà tan trong nước thải chảy vào hệ thống ĐNN

nhân tạo, các cơ chế loại bỏ chúng gồm có:

Kết tủa và lắng ở dạng hyđrôxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng

sunfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu.

Hấp phụ lên các kết tủa oxyhyđrôxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí.

Kết hợp, lẫn với thực vật chết và đất.

Hấp thụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong hệ thống ĐNN.

Các nghiên cứu chưa chỉ ra được cơ chế nào trong các cơ chế trên có vai

trò lớn nhất, nhưng nhìn chung lượng KLN được thực vật hấp thụ chỉ chiếm

một phần nhất định. Các loại thực vật khác nhau có khả năng hấp thụ KLN

khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự

loại bỏ và tích trữ KLN khi chúng ảnh hưởng tới chế độ thủy lực, cơ chế hoá

học lớp trầm tích và hoạt động của VSV. Vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu

KLN. Khi khả năng chứa KLN đạt tới giới hạn cần nạo vét, xả bỏ để loại

KLN ra khỏi hệ thống.

23

6. Loại bỏ các hợp chất hữu cơ

Các HCHC được loại bỏ trong hệ thống chủ yếu nhờ cơ chế bay hơi, hấp

phụ, phân hủy bởi VSV (chủ yếu là vi khuẩn và nấm), hấp thụ của thực vật.

Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ HCHC nhờ quá trình bay

hơi là hàm số phụ thuộc của trọng lượng phân tử chất ô nhiễm và áp suất

riêng phần giữa hai pha khí – nước xác định bởi định luật Henry.

Quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ chính nhờ các vi khuẩn hiếu khí

và kị khí, nhưng quá trình hấp phụ các chất bẩn lên màng VSV phải xảy ra

trước quá trình thích nghi và phân hủy sinh học. Các chất bẩn hữu cơ chính

còn có thể được loại bỏ nhờ quá trình hút bám vật lý lên bề mặt các chất rắn

lắng được và sau đó là quá trình lắng. Quá trình này thường xảy ra ở phần đầu

của hệ thống. Các HCHC cũng bị thực vật hấp thụ tuy nhiên cơ chế này còn

chưa được hiểu rõ và phụ thuộc nhiều vào loài thực vật được trồng, cũng như

đặc tính của các chất bẩn.

7. Loại bỏ vi khuẩn và virut

Cơ chế loại bỏ vi khuẩn, virut trong hệ thống ĐNN nhân tạo về bản chất

giống quá trình loại bỏ VSV trong hồ sinh học nhờ:

Các quá trình vật lý như dính kết và lắng, lọc, hấp phụ.

Bị tiêu diệt do điều kiện môi trường không thuận lợi trong thời gian dài.

1.2.3.4. Các nguyên lý cơ bản trong hệ thống ĐNN nhân tạo

SSF với dòng chảy ngang thiếu oxy: Khuếch tán trong lớp lọc từ đó mà

không khí thâm nhập.

SSF với dòng chảy thẳng đứng quá trình hiếu khí là chiếm ưu thế:

- Quá trình khuếch tán và xáo trộn diễn ra từ đó không khí thâm nhập

qua hệ thống phân phối.

- Nước chứa oxy thấm từ trên xuống dưới.

Quá trình lọc phụ thuộc vào kích thước hạt, kích thước hạt càng nhỏ thì

diện tích tiếp xúc bề mặt càng lớn và càng hấp phụ nhiều hơn.

24

Hấp phụ và lắng được tăng cường bởi hàm lượng Fe, Al, và/hoặc Ca cao

trong vật liệu lọc.

1.2.3.5. Sơ lược về một số loại cây trong hệ thống ĐNN nhân tạo

TVTS kích thước lớn sử dụng trong XLNT chia làm 3 nhóm (bảng 1.7):

Nhóm nổi: Bèo Tấm (Lemna minor), Bèo Nhật Bản (Eichhornia

crassipes). Loại này có thân, lá nổi trên mặt nước, phần rễ chìm trong nước.

Nhóm nửa chìm, nửa nổi: Sậy (Pharagmites communis), Lau

(Cirpuslacustris). Loại này có bộ rễ cắm vào đất, phần thân chìm trong nước,

phần còn lại và lá ở phía trên. Mực nước thích hợp của cây là >1,5m.

Nhóm chìm: Rong Xương Cá (Potamogeton crispus), Rong Đuôi Chó

(Littorella umiflora), thực vật loại này chìm hẳn trong nước, rễ của chúng

bám chặt vào bùn đất, còn thân và lá ngập trong nước.

Bảng 1.7. Một số loại thực vật thủy sinh tiêu biểu

Loại Tên thông thƣờng Tên khoa học

Thủy sinh thực vật

sống chìm

Hydrilla Hydrilla verticilata

Water milfoil Myriophyllum spicatum

Blyxa Blyxa aubertii

Thuỷ sinh thực vật

sống trôi nổi

Lục bình Eichhornia crassipes

Bèo tấm Wolfia arrhiga

Bèo tai tượng Pistia stratiotes

Salvinia Salvinia spp

Thuỷ sinh thực vật

sống nổi

Cattails Typha spp

Bulrush Scirpus spp

Sậy Phragmites communis

1.2.3.6. Vật liệu sử dụng trong hệ thống ĐNN nhân tạo

Vật liệu sử dụng trong hệ thống là những vật liệu có sẵn trong tự nhiên có

khả năng lọc, lắng cặn và là môi trường cho VSV phát triển như cát, sỏi, đá...

a. Cát

Cát là vật liệu dạng hạt nguồn gốc tự nhiên gồm các hạt đá, khoáng vật

nhỏ và mịn. Khi được dùng như là một thuật ngữ trong lĩnh vực địa chất học,

25

kích thước hạt hạt cát theo đường kính trung bình nằm trong khoảng 0,0625 –

2mm (thang Wentworth sử dụng tại Hoa Kỳ) hay từ 0,05 – 1mm (thang

Kachinskii sử dụng tại Nga và Việt Nam hiện nay). Một hạt vật liệu tự nhiên

có kích thước nằm trong các khoảng này được gọi là hạt cát.

b. Mùn

Mùn là một thể hữu cơ phức tạp có trọng lượng phân tử rất lớn, cấu tạo

phân tử gồm nhiều thành phần phức tạp.

Mùn là sản phẩm hình thành trong đất do quá trình tích lũy và phân giải

không hoàn toàn trong điều kiện yếm khí xác thực vật và các tồn dư sinh vật

khác trong đất do các VSV đất. Thành phần của mùn được đặc trưng bởi các

hợp chất chính: axit humic, axit fulvic, axit ulmic và các muối của chúng,

thường gọi là humin, fulvin hay ulvin. Hiểu theo nghĩa rộng, mùn trong đất

bao gồm cả mùn nhuyễn (mùn theo nghĩa hẹp) và mùn thô (CHC trong đất).

Mùn có cấu tạo gồm 4 bộ phận là nhân vòng, mạch nhánh, nhóm định

chức và cầu nối. Mùn có 3 nhóm chính là nhómaxit humic, nhómaxit fulvic

và nhóm humin.[6]

c. Đất sét

Đất sét là thuật ngữ được dùng để miêu tả một nhóm các khoáng vật

phyllosilicat nhôm ngậm nước, thông thường có đường kính hạt < 2 μm.

Đất sét bao gồm các loại khoáng chất phyllosilicat giàu các ôxít và hiđrôxít

của silic và nhôm cũng như bao gồm một lượng lớn nước tham gia vào việc

tạo cấu trúc và thay đổi theo từng loại đất sét. Đất sét nói chung được tạo ra

do sự phong hóa hóa học của các loại đá chứa silicat dưới tác động của axít

cacbonic nhưng một số loại đất sét lại được hình thành do các hoạt động thủy

nhiệt. Đất sét được phân biệt với các loại hạt đất đá nhỏ khác có trong đất,

chẳng hạn như bùn nhờ kích thước nhỏ của chúng, hình dạng tạo bông hay tạo

lớp, khả năng hút nước cũng như chỉ số độ dẻo cao.

26

d. Xỉ than

Tro than được tạo ra từ quá trình đốt cháy than, đặc biệt là các NMNĐ, nơi

tiêu thụ một số lượng lớn than đá. Thông thường, người ta phân loại tro này

thành 2 loại là tro bay và tro đáy.

Tro đáy hay xỉ than là loại to và thô hơn tro bay, màu xám đen, dạng hạt,

xốp, th ành phần khoáng cao. Tro đáy không thể bay theo khí thải và nằm ở

dạng vật liệu thô ở đáy lò đốt. Khi than được đốt cháy thì có khoảng 20% tro

đáy nằm ở dưới đáy lò.

Xỉ than là một chất hấp phụ tiềm năng để loại bỏ thuốc nhuộm độc hại, có

thể sử dụng để xử lý nước thải. Hỗn hợp xỉ than và bã đậu nành có thể loại bỏ

thuốc nhuộm azo trong nước thải dệt nhuộm. Hỗn hợp này cũng có thể phát

hiện và loại bỏ thuốc nhuộm Tryphenylmethane và Brilliant Blue FCP - một

chất tạo màu sử dụng trong công nghiệp thuộc da và dệt may [20]. Các loại

thuốc nhuộm khác như Vertigo Blue 49 (CI Blue 49), Orange DNA13 (CI

Orange 13) và Xanh Malachite từ nước thải dệt nhuộm cũng được xử lý hiệu

quả bởi xỉ than.

Loại bỏ COD trong than cốc và nước thải sản xuất giấy bằng xỉ than cũng

đã được nghiên cứu. Các nghiên cứu chỉ ra rằng nếu sử dụng 10g xỉ than với

cỡ hạt <0,74 mm trong 100ml nước có thể làm giảm 40% giá trị COD.

Xỉ than cũng có thể được sử dụng hiệu quả trong xử lý nước thải bằng hệ

thống đất ngập nước. Các thành phần như silic và nhôm trong xỉ than có khả

năng hấp phụ tốt. Silic và nhôm có trong tất cả các loại than, vì vậy mà xỉ

than có thể được sử dụng như chất hấp phụ hiệu quả.

1.3. Tính chất hóa lý của xỉ than Nhà máy Nhiệt điện

Ở Việt Nam, phần lớn các NMNĐ đốt than chủ yếu tập trung ở phía Bắc,

do gần nguồn than. Tổng công suất các NMNĐ đang vận hành tính ở thời

điểm 2010 là 4.250 MW và dự kiến vào năm 2020 là 7.240 MW.[16]

27

Nguồn cung cấp than nhiên liệu trong nước cho các NMNĐ thường là loại

than chất lượng thấp: nhiệt trị từ 4000 – 5000 kcal/kg, thậm chí dưới 4000

kcal/kg; có độ tro lớn hơn 31÷32%, thậm chí đến 43÷45%. Vì vậy, lượng xỉ

than thải ra hằng năm rất lớn, đòi hỏi diện tích rất lớn để làm bãi chứa (bảng

1.8). Suất tiêu hao than trung bình khoảng 500 g/kWh, tổng lượng than sử

dụng cho nhiệt điện và lượng xỉ than tạo thành như trong bảng 1.9.[16]

Bảng 1.8. Lƣợng than, xỉ than thải ra hằng năm, diện tích bãi chứa

NMNĐ

Lƣợng than

tiêu thụ

hàng năm

Lƣợng xỉ than

thải ra

hàng năm

Diện tích đất (ha)

Tổng

(ha)

NM chính

(trong hàng

rào NM)

Bãi chứa

xỉ than

(triệu tấn/năm)

Hải Phòng 1 1,430 ≤ 0,43 29,0 67,00 135,7

Uông Bí 2 0,786 0,280 10,4 62,00 72,4

Ninh Bình 2 0,847 0,240 11,0 22,70 43,8

Mạo Khê 1,520 0,600 22,6 24,00 46,6

Nghi Sơn 1,400 0,560 16,0 117,00 179,3

Vũng Áng 2,910 1,008 40,0 132,00 183,0

Cẩm Phả

1,2

2,200 0,815 26,8 46,00 72,8

Mông

Dương 2,750 1,208 46,3

MD1:51,86

MD2:180,0

240,0

Thăng Long 0,860 0,342 13,5 50,60 78,1

Bảng 1.9. Xỉ than từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 – 2030

STT Năm Công suất

(MW)

Tiêu thụ than

(triệu tấn/năm)

Lƣợng xỉ than

(triệu tấn/năm)

1 2010 4,250 12,75 3,82 – 4,46

2 2015 6,240 18,72 5,61 – 6,55

3 2020 7,240 21,72 6,51 – 7,60

28

Chú thích: Số liệu trong bảng được tính gần đúng ở điều kiện: suất tiêu hao than 0,5

kg/kWh, Tmax = 6000 h/năm, nhiệt trị than 5000 Kcal/kg, than có độ tro 30% (tương đương

cám 5a, 5b vùng Hòn Gai, Cẩm Phả, Vàng Danh, Mạo Khê, Núi Hồng, Khánh Hoà và

Nông Sơn).

Các NMNĐ phải thu gom triệt để toàn bộ lượng xỉ than và lưu giữ trong

các bãi chứa, tránh phát tán và gây ô nhiễm môi trường.

Ở các NMNĐ đốt than, lượng xỉ than thải ra chiếm khoảng 15% còn lượng

tro bay chiếm khoảng 85% tổng lượng tro xỉ của than dùng. Nhìn chung,

lượng carbon chưa cháy còn trong xỉ thường <6%, ít hơn trong tro bay (lượng

carbon còn lại trong tro bay có thể từ 10 – 15%). Ngoài carbon chưa cháy,

trong xỉ chủ yếu là các oxit kim loại.

Xỉ than có dạng to và thô hơn tro bay, có màu xám đen, dạng hạt, xốp. Xỉ

than không thể bay theo khí thải và nằm ở dạng vật liệu thô ở đáy lò đốt. Xỉ

than có kích thước các hạt không đồng đều từ 0,1 – 50 mm (kích thước từ hạt

sỏi cho đến cát mịn) và kết cấu bề mặt xốp. Xỉ than có tỷ trọng thấp, dao động

từ 2,3 – 3 (bảng 1.10). Với tỷ trọng thấp, xỉ than có kết cấu hạt xốp, vì vậy có

thể dễ dàng nghiền nhỏ. Tỷ trọng của xỉ than phụ thuộc vào từng loại than,

công nghệ đốt than của từng NMNĐ, các phương pháp xử lý, lưu trữ xỉ than.

Bảng 1.10. Một số tính chất vật lý của xỉ than

Kích thƣớc Tỷ trọng Tỷ trọng khối Diện tích bề mặt riêng

mm g/cm3 g/cm

3 m

2/g

0,1 – 50 2,3 – 3 1,15 – 1,76 0,1 – 1

Thành phần hóa học chính của xỉ than gồm SiO2, Al2O3, Fe2O3 và một số

hợp chất khác. Thành phần hoá học của xỉ than phụ thuộc chủ yếu vào chủng

loại than đã sử dụng và công nghệ đốt than ở NMNĐ. Hiện tại, các NMNĐ sử

dụng than đá hoặc than nâu. Sự khác nhau này ghi trong bảng 1.11, 1.12, và

1.13. Các tính chất này định hướng việc chế biến và sử dụng xỉ than.[16]

29

Bảng 1.11. Khác biệt về thành phần hóa học của xỉ than khi đốt than[16]

Thành phần hóa học Than đá Than nâu

Tổng oxit (SiO2, Al2O3, Fe2O3), % 75 – 78 50 – 60

Hàm lượng SO3, % 0,15 8 – 10

Vôi (CaO), % 0,8 15

Bảng 1.12. Thành phần hóa học của xỉ than[16]

NMNĐ Thành phần hóa học của xỉ than, %

SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO TiO2 Na2O K2O

Phả Lại 46,20 12,30 24,20 1,75 1,50 0,70 2,80 0,50

Hải Phòng 2 57,60 7,70 26,40 0,80 1,20 0,69 0,49 4,30

Quảng Ninh 62,83 5,41 24,76 0,44 1,11 0,68 0,48 3,64

Ninh Bình 2 57,60 7,70 26,40 0,80 1,20 0,69 0,49 4,30

Mạo Khê 56,16 14,84 23,90 1,34 1,39 0,72 - -

Nghi Sơn 62,10 4,99 24,13 0,48 0,98 0,85 0,22 4,34

Vũng Áng 58,21 9,90 24,00 - 1,06 0,92 - -

Mông Dương 1 59,38 7,92 24,27 0,83 1,42 0,84 0,60 4,12

Bảng 1.13. Đặc tính của than dùng trong các NMNĐ ở Việt Nam[16]

NMNĐ Thành phần nguyên tố của than, % Nhiệt

trị, Q

Kcal/Kg

C H S O N A W

Phả Lại 61,74 2,05 1,06 1,0 0,05 25,24 8,78 5319

Hải Phòng 55,20 2,60 0,50 2,50 0,50 29,70 9,00 5050

Quảng Ninh 51,27 1,13 0,55 1,20 0,95 35,5 9,40 4655

Ninh Bình 2 57,80 1,86 0,65 2,83 0,88 27,18 8,80 5056

Mạo Khê 50,32 1,41 0,75 1,86 0,84 36,72 8,07 4416

Nghi Sơn 63,70 2,66 0,60 2,16 0,88 27,45 8,00 -

Vũng Áng 58,06 2,40 0,43 2,29 0,84 27,37 8,63 5200

Cẩm Phả 47,05 2,13 0,59 1,79 0,71 30,84 16,92 3937

Mông Dương 1 51,48 2,04 0,55 3,10 1,00 33,33 8,50 4450

30

Hàng năm, các NMNĐ thải ra một lượng xỉ than khá lớn. Xỉ than ở hầu hết

các NMNĐ Việt Nam thuộc loại F, không phản ứng với nước. Vì vậy mà giải

pháp bơm xỉ than cùng với nước ra bãi thải được áp dụng triệt để, phớt lờ các

tác động đến môi trường và gây lãng phí nguồn tài nguyên rất lớn (hình 1.1).

Các NMNĐ không có chủ trương khai thác xỉ than, hoặc không có điều kiện

khai thác, nhân dân quanh khu vực các bãi xỉ than đang khai thác một cách tự

phát. Lượng khai thác tự phát này rất nhỏ và không nên khuyến khích vì các

lý do an ninh và môi trường. Tuy nhiên đây cũng là một gợi ý cho việc sử

dụng xỉ than trong khi chờ đợi công nghệ xử lý xỉ than với công suất lớn. Ví

dụ như việc sử dụng xỉ than làm nền đường, gạch, ngói, xử lý nước thải...một

cách có tổ chức đảm bảo an ninh, vệ sinh và có sự tham gia của chuyên gia.

Tuy nhiên, lượng xỉ than của các NMNĐ chưa được sử dụng nhiều, hầu hết xỉ

than được thải ra bãi thải, được chôn lấp mà chưa được tái sử dụng.

Hình 1.1. Bãi xỉ than của nhà máy Ninh Bình

Hiện tại, NMNĐ Mông Dương 1 sử dụng nhiên liệu than, công nghệ nhiệt

điện ngưng hơi truyền thống, thông số hơi cận tới hạn, công nghệ lò hơi đốt

than kiểu tầng sôi (CFB) hiện đại, phù hợp với các loại than Antracite có chất

lượng thấp của Việt Nam, có ở các mỏ than lớn ở Quảng Ninh. Nhu cầu tiêu

thụ than cho NMNĐ Mông Dương 1 khoảng 3 triệu tấn than/năm, lượng xỉ

than thải ra của nhà máy tương đối lớn khoảng 1 triệu tấn/năm. Lượng xỉ than

31

thải ra của nhà máy hiện nay mới được xử lý bằng cách thải ra bãi thải (hình

1.2), điều này vừa gây lãng phí diện tích đất sử dụng làm bãi thải, vừa gây ô

nhiễm môi trường. Tổng diện tích của bãi thải 1 là 50ha, công suất 10 triệu

m3. Để ngăn tình trạng ô nhiễm môi trường cho các khu vực xung quanh, cấu

trúc nền móng của bãi thải và đê bên ngoài được xây dựng kiên cố để giảm

thiểu rò rỉ cho nước mặt hoặc nước ngầm. Để tránh gây ô nhiễm nước ngầm,

một lớp lót được trải lên đáy của bãi thải. Trên bề mặt của bãi thải là lớp nước

từ 0,5 – 1 m để ngăn ngừa xỉ than phát tán vào môi trường không khí. Để tiết

kiệm nước và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, hệ thống nước trở về từ các bãi

thải được xoay vòng tái sử dụng bơm trở lại bãi thải bằng tháp nước bên trong

bãi thải. Hiện nay, bãi thải 1 được chia thành hai khu, mỗi bãi thải có diện

tích khoảng 25ha. Dung lượng lưu trữ của bãi thải 1 là khoảng 6 năm.

Hình 1.2. Bãi thải 1 của NMNĐ Mông Dương 1

Để tận dụng những đặc tính tốt của xỉ than như: thành phần khoáng cao, độ

rỗng xốp lớn, tính bền cơ học cao, bền nhiệt, bền hóa học, vật liệu phổ biến,

dễ khai thác, giá thành rẻ đặc biệt là khả năng hấp phụ tốt... có thể sử dụng xỉ

than để sản xuất vật liệu xây dựng, làm vật liệu đắp nền, cốt liệu cho bê tông,

xử lý nước thải... biến nó từ một chất thải gây ô nhiễm môi trường thành một

vật liệu xử lý ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả mà không lo ngại các

vấn đề ô nhiễm môi trường mà xỉ than có thể gây ra.

32

1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam về đất ngập nƣớc

nhân tạo

1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới

1.4.1.1. Hệ thống ĐNN nhân tạo ở Bắc Âu

Ở miền Bắc Thụy Điển, ĐNN nhân tạo được sử dụng để xử lý bổ sung

nước thải sau các trạm xử lý đô thị. Nhìn chung, khử nitơ là mục đích chính,

mặc dù hiệu quả xử lý TS và BOD cũng khá cao. Nghiên cứu đã đánh giá

hoạt động trong 3 – 8 năm của bốn hệ thống ĐNN nhân tạo quy mô lớn (diện

tích 20 – 28 ha). Hai hệ thống tiếp nhận nước thải đô thị, với các khâu xử lý

hóa học và cơ học. Hai hệ thống còn lại tiếp nhận nguồn nước thải đã được xử

lý sinh học, do đó nồng độ BOD (BOD7) và NH4+-N đầu vào hệ thống thấp

hơn. Các hệ thống hoạt động khá ổn định, loại bỏ 0,7 – 1,5 tấn N/ha/năm. Đây

là giá trị trung bình trong thời gian nghiên cứu, với tải trọng biến đổi từ 1,7 –

6,3 tấn N/ha/năm. Lượng P bị khử cũng biến đổi trong khoảng 10 – 41

kg/ha/năm, phụ thuộc vào các giá trị tải trọng khác nhau, các dạng hợp chất P

và vòng tuần hoàn nội tại của P trong các hệ thống ĐNN nhân tạo.

Ở Na Uy, hệ thống ĐNN nhân tạo đã được xây dựng để xử lý NTSH vào

năm 1991. Ngày nay, những vùng thôn ở Na Uy, phương pháp này trở nên rất

phổ biến để xử lý NTSH, nhờ các hệ thống vận hành với hiệu suất cao thậm

chí cả vào mùa đông và với chi phí thấp. Mô hình quy mô nhỏ được áp dụng

phổ biến ở Na Uy là hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp đến là một bể lọc sinh

học hiếu khí dòng chảy thẳng đứng và một hệ thống ĐNN nhân tạo với dòng

chảy ngang. Bể lọc sinh học hiếu khí trước hệ thống ĐNN để loại bỏ BOD và

thực hiện quá trình nitrat hóa trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật “ngủ”

vào mùa đông. Hệ thống được thiết kế theo tiêu chuẩn hiện hành cho phép đạt

hiệu suất khử P ổn định >90% trong vòng 15 năm nếu sử dụng cát thiên nhiên

chứa nhiều sắt và canxi hoặc sử dụng vật liệu hấp phụ tiền chế có trọng lượng

33

nhẹ. Lớp vật liệu này sau khi bão hòa P, có thể sử dụng chúng làm chất cải

tạo đất hay làm phân bón bổ sung phốtpho. Hiệu suất loại bỏ N khoảng 40 –

60%. Hiệu quả loại bỏ các vi khuẩn chỉ thị rất cao, thường đạt tới <1000

coliform chịu nhiệt/100ml.

Tại Đan Mạch, hướng dẫn chính thức mới về xử lý tại chỗ NTSH đã được

Bộ Môi Trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở

nông thôn. Trong hướng dẫn này người ta đã đưa vào hệ thống ĐNN nhân tạo

dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất khử BOD tới 95% và nitrat hóa

đạt 90%. Hệ thống này có thể bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách

phốtpho bằng PAC trong bể phản ứng lắng, cho phép loại bỏ 90% phốtpho.

Diện tích bề mặt của hệ thống là 3,2m2/người và chiều sâu lọc hiệu quả là 1m.

Nước thải sau lắng sẽ được bơm gián đoạn lên bề mặt của lớp vật liệu lọc

bằng bơm và hệ thống ống phân phối. Lớp thoát nước ở đáy được thông khí bị

động thông qua các ống hơi nhằm tăng cường sự trao đổi oxy vào quá trình

lọc. Một nửa dòng chảy đã được nitrat hóa từ lớp vật liệu lọc sẽ được bơm

tuần hoàn vào ngăn đầu của bể lắng hoặc chảy vào ngăn bơm nhằm tăng

cường quá trình khử nitơ và ổn định hoạt động của hệ thống. Hệ thống loại bỏ

phốtpho được đặt trong bể lắng với một bơm định lượng cỡ nhỏ. Hóa chất

được trộn với nước thải nhờ hệ thống bơm dâng bằng khí đơn giản, đồng thời

làm nhiệm vụ tuần hoàn nước trong ngăn lắng. Hệ thống ĐNN nhân tạo dòng

chảy thẳng đứng là một giải pháp thay thế cho lọc trong đất, cho phép đạt

hiệu quả xử lý cao trước khi xả ra môi trường.

1.4.1.2. Nghiên cứu về loại bỏ vi sinh vật trong nước thải

Ở Đức, một chương trình nghiên cứu về mặt VSV - sự tồn tại và chết của

các mầm bệnh trong nước thải được thực hiện trong nhiều năm, trên các mẫu

nước lấy từ ba hệ thống ĐNN nhân tạo xử lý nước thải đã qua xử lý sơ bộ (bể

tự hoại nhiều ngăn) và từ NTSH đã qua xử lý sơ bộ. Nồng độ của các VSV

34

chỉ thị hay các mầm bệnh được xác định ở nhiều vị trí và các bậc của hệ thống

xử lý. Với số liệu từ hơn 3600 phân tích vi sinh, so sánh với các số liệu từ một

hệ thống đã vận hành được 18 năm cho phép đưa được cả các yếu tố vận hành

vào trong đánh giá.

Các nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất loại bỏ trung bình của các VSV chỉ

thị và các mầm bệnh nằm trong khoảng 1,5 – 2,5 đơn vị log với hệ thống xử

lý một bậc và 3 – 5 đơn vị log đối với hệ thống xử lý nhiều bậc. Không có sự

khác nhau đáng kể giữa hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy ngang và dòng

chảy đứng. Hiệu suất loại bỏ VSV trong các hệ thống ĐNN nhân tạo rõ ràng

hơn hẳn so với hệ thống bùn hoạt tính truyền thống.

1.4.1.3. Nghiên cứu xử lý bùn bể phốt bằng hệ thống ĐNN nhân tạo

Viện Công nghệ Châu Á (AIT), Thái Lan, kết hợp với Viện Khoa học và

Công nghệ Môi trường liên bang Thụy Sỹ SANDEC, EAWAG đã tiến hành

nghiên cứu thực nghiệm xử lý phân bùn bể phốt lấy từ Bangkok bằng hệ

thống ĐNN nhân tạo dòng chảy thẳng đứng với cây cỏ nến (Typha) tại AIT

liên tục từ năm 1997 tới nay. Tải trọng TS bằng 250 kg/m2.năm được coi là

tải trọng tối ưu để xử lý phân bùn. Cần ngăn cản sự héo rũ của cỏ nến vào

mùa khô bằng cách tưới nước hệ thống bằng nước sau xử lý. 65% nước từ

phân bùn được thu qua hệ thống thu nước và 35% bay hơi. Hệ thống được vận

hành gần 4 năm, không phải sửa chữa hệ thống thấm. Chất rắn tích lũy chứa

hàm lượng trứng giun thấp, đáp ứng tiêu chuẩn tái sử dụng trong nông nghiệp

đối với bùn cặn. So sánh với sân phơi bùn truyền thống, hệ thống ĐNN nhân

tạo cho phép thời gian lưu giữ bùn khô lớn hơn nhiều (5 – 6 năm). Ưu điểm

của phương pháp xử lý phân bùn bằng ĐNN nhân tạo là bộ rễ tạo ra cấu trúc

xốp, với hệ thống mao mạch nhỏ li ti trong hệ thống, giúp cho quá trình khử

nước của hệ thống được duy trì trong nhiều năm mà không bị tắc.

1.4.1.4. Nghiên cứu xử lý NTCN, nước rỉ rác bằng hệ thống ĐNN nhân tạo

35

Tại Bồ Đào Nha, nghiên cứu vai trò của cây sậy (Phragmites communis) –

tác nhân peroxide trong quá trình phân hủy chất nhuộm azo, axit cam 7 (AO7)

trong hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy thẳng đứng. Nghiên cứu cho thấy

các chất do thực vật tươi tiết ra có thể phân hủy AO7 và các amin thơm của

nó, sau 120 giờ tiếp xúc với H2O2, loại bỏ được 3,2 – 5,7 mgAO7/gP.Australis khi

dòng chảy có nồng độ 40 mgAO7/l (8 mgAO7/gP.Australis ).

Từ nghiên cứu này cho thấy hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy thẳng

đứng thích hợp để xử lý nước thải chứa chất nhuộm Azo. Với nồng độ của

dòng vào là 130 mgAO7/l, hoạt tính peroxide của thực vật trong lá, thân và rễ

theo thứ tự tăng gấp 2,1 lần, 4,3 lần và 12,9 lần. Khi nồng độ chất nhuộm 700

mgAO7/l, hoạt tính peroxide của thực vật bị ức chế ngay tức khắc nhưng chỉ

sau hai ngày hoạt tính này trở về như cũ. Tải trọng hữu cơ AO7 từ 21 – 105

gCOD/m2.ngày không độc và có khả năng loại bỏ từ 11 – 67 gCOD/m

2.ngày.

Hiệu quả loại bỏ AO7 và TOC là tương đương nhau (khoảng 70%) cho thấy

AO7 bị khoáng hóa. Chu trình 3 giờ là thời gian thích hợp để phân hủy AO7.

Hệ thống ĐNN nhân tạo cũng đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới để xử

lý nước rò rỉ từ bãi rác (kể cả bãi chôn lấp rác sau khi đốt) đạt hiệu quả rất tốt

như hệ thống ĐNN nhân tạo xử lý nước rác ở Linkoeping, Thụy Điển.

1.4.2. Nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, phương pháp XLNT bằng hệ thống ĐNN nhân tạo còn khá

mới mẻ, bước đầu đang được một số trung tâm công nghệ môi trường và

trường đại học áp dụng thử nghiệm.

Đề tài hợp tác nghiên cứu giữa Trường Đại học Tổng hợp Linkoeping

(Thụy Điển) và Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp về

“Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây”. Kết quả nghiên cứu cho

thấy: Sau tiến hành thử nghiệm Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng

sử dụng các vật liệu sỏi, gạch để xử lý nước thải sau bể tự hoại, trồng các loại

36

thực vật phổ biến như Cỏ Nến, Thủy Trúc, Sậy, Phát Lộc, Mai Nước... Kết

quả rất khả quan, nước thải đạt tiêu chuẩn xả ra môi trường hay tái sử dụng.

Công nghệ phù hợp với điều kiện của Việt Nam, nhất là cho quy mô hộ,

nhóm hộ gia đình, các điểm du lịch, dịch vụ, các trang trại, làng nghề.

Dự án “Xây dựng mô hình hệ thống ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải sinh

hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì”. Kết quả cho thấy chất lượng

nước thải đầu ra sau khi đã được xử lý bằng các biện pháp sinh học mang lại

kết quả tương đối tốt, nước không còn mùi hôi, số lượng vi khuẩn coliform

giảm đi rõ rệt, các chỉ số ô nhiễm COD, BOD5 ở dưới ngưỡng cho phép, các

chỉ số NH4+, NO3

- rất thấp.

Nghiên cứu xử lý ô nhiễm N, P trong nước sông Tô Lịch bằng Bèo Tây.

Kết quả theo dõi thí nghiệm cho thấy khi hàm lượng các ion NH4+ và PO4

3-<

0,01 mg/l thì chỉ sau 6 – 7 ngày sau đó, Bèo Tây có biểu hiện yếu lá, lá vàng

và chết dần. Điều đó cho phép ta định được chu kỳ xử lý thích hợp và quyết

định thời điểm tách bèo ra khỏi nguồn nước tránh tái ô nhiễm nguồn nước.

Nghiên cứu sử dụng một số thực vật nước để làm sạch KLN trong nước hồ

Bảy Mẫu. Kết quả nghiên cứu khẳng định một số loài thực vật bậc cao như

Bèo Tấm và Rong Đuôi Chó có khả năng làm sạch nước, làm giảm hàm

lượng các chất bẩn và một số KLN trong nước Hồ Bảy Mẫu. Hiệu quả xử lý

KLN của Rong Đuôi Chó cao hơn so với Bèo Tấm.

Nghiên cứu sự phân bố Cu, Zn, Hg và Cd trong rau muống thu từ sông

Nhuệ và Tô Lịch của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng rau muống là

cây có khả năng tích tụ KLN, cây sống ở môi trường chứa KLN ở mức cao

hơn thì có hàm lượng các KLN này cao hơn. Và có thể dùng rau muống làm

đối tượng để xử lý môi trường đất, nước bị ô nhiễm KLN.

Xử lý kim loại nặng (Cr, Pb2+

và Ni2+

) trong nước thải công nghiệp bằng

Bèo Tây. Kết quả nghiên cứu cho thấy Bèo Tây có khả năng hấp thụ các KLN

37

Cr, Pb2+

, Ni2+

trong NTCN. Nó tích lũy một lượng KLN có độc tính cao trong

lá, cuống, rễ theo thời gian. Hàm lượng KLN tích lũy nhiều nhất ở rễ, lượng

KLN được hấp thụ nhiều nhất trong khoảng từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 20.

Dùng cây Thủy Trúc, Rau Chai XLNT trong chăn nuôi. Kết quả cho thấy,

sau 7 ngày thí nghiệm chậu trồng Thủy Trúc và Rau Chai độ pH ổn định,

nước trong và không có mùi hôi.

38

CHƢƠNG 2

PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

Nước thải sinh hoạt.

Vật liệu lọc là xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 làm chất nền.

Một số loại cây trồng có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt.

Cây trồng được sử dụng trong hệ thống ĐNN nhân tạo là những cây dễ tìm

kiếm, có khả năng sinh trưởng tốt trong nước, thích nghi tốt với điều kiện môi

trường và tạo được vẻ đẹp cảnh quan.

a. Cây Mon Nước

Tên thường gọi: Cây Mon Nước hay Khoai Nước. Tên khoa học:

Colocasia esculenta. Thuộc họ Ráy (Araceae).

Đặc điểm: là loại thực vật thuộc họ Ráy bản địa bao gồm vùng nhiệt đới

châu Á và lan rộng đến miền Đông Bắc Úc. Đây là loại cây mọc hoang có sức

sống mãnh liệt hay mọc ở ruộng hay dựa vào bờ nước, có củ, lá cọng cao 0,3

– 0,8 m, lá, phiến không thấm nước vì có lông mịn. Lá có kích thước 40×24,8

cm, mọc từ củ (thân rễ), mặt trên màu xanh lục đậm, mặt dưới nhạt hơn,

thông thường có hình oval – tam giác. Cuống lá cao 0,8 – 1,2 m.

b. Cây Phát Lộc (cây Phát Tài)

Tên khoa học: Dracaena Sanderia. Là loại cây cảnh được sử dụng trong

phong thủy hiện đang được ưa chuộng bởi nó là biểu tượng của sự may mắn

và thành công.

Cây Phát Lộc là loại cây có thể phù hợp, đáp ứng được đa dạng mục đích

và nhu cầu của mọi người. Cây thích hợp để bày, trang trí trên bàn làm việc,

bàn học hoặc phòng khách.

Ưu điểm của cây Phát Lộc là loại cây chăm sóc dễ, không cầu kỳ, không

39

tốn thời gian, cây sống trong môi trường ẩm ướt, sinh trưởng phát triển nhanh.

c. Cây Thủy Trúc

Tên thường gọi: Thủy Trúc. Tên khoa học: Cyperus alternifolius Linn. Họ:

Cyperaceae (Cói). Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ Madagasca (Châu Phi).

Đặc điểm: Có dáng đặc sắc, mọc thành bụi dày, thẳng. Thân tròn màu xanh

đậm, lá giảm thành bẹ ở gốc, thay vào đó các lá bắc ở đỉnh lại lớn, xếp vòng

xoè ra, dài, cong xuống. Cuống chung của hoa dài thẳng, xếp toả ra nổi trên

đám lá bắc, hoa lúc non màu trắng sau chuyển sang nâu. Cây mọc khoẻ, chịu

được đất úng, nước, nên được gây trồng làm cảnh ở vườn, trên hòn non bộ.

Mô tả: Thân thảo mọc đứng thành cụm, dạng thô, cao 0,7 – 1,5m, có cạnh

và nhiều đường vân dọc, gần gốc có những bẹ lá màu nâu không có phiến. Lá

nhiều, mọc tập trung ở đỉnh thân thành vòng dày đặc, xếp theo dạng xoắn ốc

và xoè rộng ra, dài có thể tới 20cm. Cụm hoa tán ở nách lá, nhiều. Bông nhỏ

hình bầu dục hoặc hình bầu dục ngắn, dẹp, dài chừng 8mm, thường không có

cuống, hợp thành cụm hoa đầu ở đỉnh các nhánh hoa, ra hoa tháng 1 – 2.

d. Cây Dong Riềng

Tên thường gọi: Cây Dong Riềng. Tên khoa học: Canna edulis Ker. Thuộc

họ: Cannaceae. Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc Châu Mỹ và vùng nhiệt đới.

Đặc điểm: Là loại cây thân thảo đứng, cao từ 1,2 – 1,5m, màu tía. Thân

ngầm phình to thành củ, chứa nhiều tinh bột. Củ nằm ngay dưới mặt đất. Lá

hình thuôn, dài 50cm, rộng 25 – 30cm có gân to ở chính giữa lá.

Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Cây chịu được nhiệt độ cao tới 37 – 380C, gió

khô và nóng nhưng cũng giỏi chịu rét nên thích hợp cả ở vùng núi cao, nhiệt

độ mùa đông xuống dưới 100C vẫn trồng được Dong Riềng. Cây chịu hạn tốt,

nhu cầu dinh dưỡng khoáng không cao, có độ che phủ rất lớn trong suốt mùa

mưa nên có thể trồng trên đất dốc núi cao. Cây không cần nhiều ánh sáng, có

thể sinh trưởng bình thường dưới bóng các cây khác.

40

e. Cây Muống Nhật

Tên thường gọi: Ráy Đốm, Muống Nhật. Tên khoa học: Aglaonema

muntifolium. Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ Châu Á.

Đặc điểm hình thái: Thân, Tán, Lá: Cây thảo bò, cao 30 – 40cm, thân mọng

nước, có nhiều sợi bó mạch. Lá đơn mọc cách, cuống lá dài 15 – 20cm, bẹ lá

ôm thân. Lá hình trứng, đuôi lá hình tim, đầu lá nhọn, lá nhẵn có điểm nhiều

vết loang lổ màu hồng, trắng hay viền... Từ vùng lá rụng cây ra rễ phụ bám

vào đất hay giá thể để vươn lên. Hoa, Quả, Hạt: Hoa đơn tính cùng mo, quả

mọng thuôn dài, trên mặt quả có nhiều điểm chấm trắng.

Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Cây chịu nắng, rất dễ trồng, có thể trồng bằng

cách tách các nhánh hoặc các đốt trên thân và giâm xuống đất. Cây thường

được sử dụng để làm viền, thảm xung quanh công trình công cộng, các tòa

nhà lớn làm vật trang trí tạo không gian xanh, không khí trong lành.

Hình 2.1. Cây Dong Riềng, cây Mon Nước, cây Phát Lộc

Hình 2.2. Cây Thủy Trúc, cây Muống Nhật

41

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu

Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của xỉ than và một số vật liệu lọc

khác trong hệ thống ĐNN nhân tạo.

Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các loại cây Thủy

Trúc, Mon Nước, Phát Lộc, Dong Riềng, Muống Nhật trên chất nền là xỉ than

trong hệ thống đất ngập nước nhân tạo, chọn ra 2 loại cây phát triển tốt nhất.

Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của 2 loại cây phát triển tốt nhất

trên chất nền là xỉ than trong mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo.

2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu: Xã Đông Dư, Huyện Gia Lâm, Hà Nội.

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 03/2015 – 10/2015

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp

Thu thập thông tin từ các tài liệu, số liệu, các công trình đã được nghiên

cứu trong và ngoài nước có liên quan đến các vấn đề nghiên cứu: Điều kiện

thời tiết khí hậu của khu vực làm thí nghiệm, các thông tin các tài liệu của các

báo cao, các đề tài có liên quan. Kế thừa và tham khảo các kết quả đã đạt

được của các báo cáo, đề tài có liên quan đến vấn đề nghiên cứu.

2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp

Điều tra trực tiếp và tiến hành lấy mẫu nước thải sinh hoạt tại hệ thống

nước thải của Trường Mầm non Đông Dư, chợ Đông Dư và khu dân cư Xã

Đông Dư, Huyện Gia Lâm, Hà Nội.

Các chỉ tiêu phân tích trong phòng thí nghiệm Viện Môi trường Nông

nghiệp, Viện Công nghệ Môi trường.

2.3.2.1. Phương pháp lấy mẫu

Dụng cụ lấy mẫu: dùng chai đựng mẫu bằng thủy tinh hay polime có nút

đậy, được rửa sạch và tráng bằng nước cất, đảm bảo TCVN 6663 – 1/2011.

42

Phương pháp lấy mẫu: tiến hành lấy mẫu tại cống xả nước thải.

Dùng chai nhựa sau khi tráng sạch bằng nước cất đặt chai cách mặt nước

20 – 30cm miệng chai hướng về phía dòng nước tới.

Lấy mẫu tránh không để rác và những vận dụng khác vào chai. Nước lấy

vào đầy chai không để không khí vào chai.

2.3.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Thử nghiệm khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống

đất ngập nước nhân tạo với chất nền là xỉ than để phục vụ như là đối chứng.

Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm: Xỉ than và một số vật liệu có kích

thước như bảng 2.1

Bảng 2.1. Các vật liệu lọc sử dụng trong thí nghiệm

STT Kí hiệu Loại vật liệu

1 SN Sỏi cuội nhỏ có Φ 5 mm – 10 mm

2 ĐN Đá nhỏ có Φ 5 mm – 10 mm

3 CT Cát to 0,5 mm đến 1,0 mm

4 CM Cát mịn < 0,1 mm

6 XT Xỉ than 0,1mm – 50 mm

Điều kiện thí nghiệm:

- Mô hình chỉ có vật liệu lọc không trồng cây.

- Tải trọng thủy lực được giữ ổn định ở mức 10 lít/ngày, thời gian kéo

dài trong vòng 7 ngày.

- Tải lượng dòng vào (trước xử lý) ở các công thức như nhau

- Các công thức thí nghiệm tiến hành cùng một thời gian.

Công thức trong thí nghiệm: Các vật liệu lọc được bố trí trong các

thùng xốp có kích thước 50 x 80 x 50 cm. Với các công thức trong bảng 2.2

theo thứ tự từ dưới lên trên, trong đó chiều dày theo thứ tự cát to:cát mịn là

4:4 cm, chiều dày của lớp vật liệu bên dưới (sỏi nhỏ, đá nhỏ là 10 cm), xỉ than

làm lớp vật liệu trên cùng với chiều dày của xỉ than lần lượt là 4 cm và 10 cm.

43

Bảng 2.2. Bảng công thức vật liệu lọc không trồng cây

STT Kí hiệu của công thức Công thức

1 Đối chứng Nước thải không có vật liệu lọc

2 Vật liệu 2 (VL2) SN + CT + CM (10:4:4 cm)

3 Vật liệu 3 (VL3) ĐN + CT + CM (10:4:4 cm)

4 Vật liệu 4 (VL4) CT + CM + 50% XT (4:4:10 cm)

5 Vật liệu 5 (VL5) CT + CM + 30% XT (4:4:4 cm)

Cách tiến hành: Cho nước thải vào các thùng xốp tương ứng với 5 công

thức vật liệu, sau 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày lấy nước thải ra phân tích.

Các chỉ tiêu phân tích:

- Chỉ tiêu vật lý của nước thải sinh hoạt sử dụng trong thí nghiệm

trước và sau khi xử lý như mùi, màu bằng phương pháp cảm quan (định tính).

- Nồng độ trước và sau khi xử lý của pH, BOD5, COD, NH4+ ở các

công thức được phân tích tại phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn quy định.

- Tính hiệu suất xử lý của các công thức vật liệu.

Thí nghiệm 2: Thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên

môi trường nền của xỉ than, chọn ra loại cây phát triển tốt.

Thí nghiệm sử dụng các loại cây trồng có trong vùng nghiên cứu như

bảng 2.3. Các loại cây trồng được chuẩn bị từ trước có chiều cao tùy từng

giống cây sử dụng. Các loại cây được trồng riêng trong các thùng xốp nhỏ để

xác định khả năng sinh trưởng, phát triển của cây trên chất nền là xỉ than và

thử ngưỡng chịu nồng độ COD của cây đối với nước thải sinh hoạt đầu vào.

Bảng 2.3. Các loại cây đƣợc sử dụng trong thí nghiệm

STT Kí hiệu Tên thông thƣờng Tên khoa học

1 PL Phát Lộc Dracaena Sanderia

2 MN Mon Nước Colocasia esculenta

3 DR Dong Riềng Canna edulis Ker

4 TT Thủy Trúc Cyperus alternifolius Linn

5 MNh Muống Nhật Aglaonema muntifolium

44

Thí nghiệm trồng cây trên vật liệu 4 (cát to, cát mịn, và 50% xỉ than).

Thời gian bố trí thí nghiệm 40 ngày kể từ ngày trồng cây.

Nước thải sinh hoạt dùng để thử khả năng phát triển cho các cây trồng

trên xỉ than là nước thải lấy trực tiếp tại cống xả nước thải.

Các nồng độ thử được pha loãng theo công thức pha loãng.

Công thức pha loãng: W = W0 (C1 – C2)/(C2 – C3)

Trong đó: W – Lượng nước pha (lít); W0 – Lượng nước nồng độ đậm đặc (l)

C1 là nồng độ COD đậm đặc chưa pha (100%)

C2 là nồng độ COD cần pha;

C3 là nồng độ COD của nước dùng để pha loãng.

Sau pha loãng có tải lượng COD dòng vào (trước xử lý) ở các công thức

như sau: Nồng độ 1: ND1 – Hàm lượng COD 25% so với đậm đặc

Nồng độ 2: ND2 – Hàm lượng COD 50% so với đậm đặc

Nồng độ 3: ND3 – Hàm lượng COD 75% so với đậm đặc

Nồng độ 4: ND4 – Hàm lượng COD 100% đậm đặc

Phương pháp tiến hành:

Các loại cây thân cao, dạng bụi lớn được trồng riêng trong thùng xốp,

một số cây thân nhỏ, tán gọn được trồng chung trong một thùng xốp.

Quá trình thí nghiệm được tiến hành như sau: thay đổi nồng độ COD

trong nước thải đầu vào theo hướng tăng dần từ nồng độ 1 đến nồng độ 4.

Trong quá trình thử nồng độ, nếu cây nào héo chết thì dừng lại và sẽ lấy khả

năng chịu ở mức thấp hơn nồng độ đó. Thời gian thay đổi nồng độ là sau 10

ngày. Lượng nước ở mức độ nước thải nguyên chất là 5 lít, ở các mức nồng

độ sau lượng nước lấy theo tính toán. Nước thải được lấy về đổ vào thùng và

ngâm trong vòng thời gian 10 ngày, trước khi thay nước thử ở nồng độ sau thì

xả sạch nước ở nồng độ trước, xả nước sạch vào và xả ra mới cho nước nồng

độ sau vào.

45

Các chỉ tiêu theo dõi

- Khả năng sinh trưởng phát triển của cây: chiều cao cây, số lá.

- Số rễ, chiều dài rễ.

- Các biểu hiện màu sắc của lá ở các nồng độ thử

Phương pháp theo dõi thí nghiệm:

- Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng của cây: Thời gian đo đếm 10

ngày đo 1 lần.

- Đo chiều cao cây (cm) được đo từ gốc cây đến đỉnh sinh trưởng

của cây (đo đếm 3 cây/1 ô thí nghiệm).

- Số lá (chiếc) được đếm từ thời điểm cây bắt đầu được theo dõi đến

khi kết thúc thí nghiệm.

- Đếm số rễ trước trồng và sau trồng 40 ngày tiến hành thí nghiệm.

- Đo chiều dài ở rễ dài nhất, đo sau 40 ngày trồng.

- Tỉ lệ chết được đếm trực tiếp các cây chết (nếu có) rồi tính ra %.

- Kiểu hình của lá, cây: bằng phương pháp trực quan.

Từ kết quả thu được chọn ra hai loại cây phát triển tốt nhất là Mon Nước

và Thủy Trúc.

Thí nghiệm 3: Thử nghiệm khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống

đất ngập nước nhân tạo với chất nền là xỉ than và trồng 2 loại cây được chọn.

Bố trí các công thức (CT) cây trồng trong thí nghiệm

Bảng 2.4. Các công thức cây trồng trong thí nghiệm

Kí hiệu Công thức thí nghiệm

CT1 Chỉ có vật liệu 4, không có cây trồng (đối chứng)

CT2 VL4 + Mon Nước

CT3 VL4 + Thủy Trúc

CT4 VL4 + Mon Nước + Thủy Trúc

46

Kiểu thí nghiệm: Bán tự nhiên, sử dụng xô, thùng xốp lớn, để ngoài

trời, có thể che được khi cần thiết.

Đo chỉ tiêu: pH, TSS, COD, NO3-, NO2

-, NH4

+, PO4

3- sau 5, 10 ngày.

Thí nghiệm 4: Thay đổi thời gian lưu nước để chọn ra thời gian lưu tối ưu. So

sánh khả năng xử lý của 2 loại thực vật được lựa chọn.

Thay đổi thời gian lưu nước từ 5, 10 ngày.

Phân tích các chỉ tiêu pH, TSS, COD, NO3-, NO2

-, NH4

+, PO4

3- sau 5,

10 ngày.

2.3.2.3. Phương pháp phân tích mẫu

Một số chỉ tiêu màu, mùi được đánh giá bằng phương pháp cảm quan.

Nồng độ trước và sau xử lý: pH, TSS, COD, NO3-, NO2

-, NH4

+, PO4

3

được phân tích tại Viện Môi trường Nông nghiệp, Viện Công nghệ Môi

trường theo đúng quy định trong TCVN:

- TCVN 6492:2011: Chất lượng nước – Xác định pH.

- Xác định TSS theo phương pháp SMEWW 2540D:2012.

- TCVN 6180:1996: Chất lượng nước – Xác định Nitrat.

- TCVN 6179 – 1:1996: Chất lượng nước – Xác định Amoni.

- Xác định phốtphát theo phương pháp SMEWW 4500 P E:2012.

- Xác định COD theo phương pháp SMEWW 5220C:2012.

- Xác định Nitrit theo phương pháp SMEWW 4500NO2- B:2012.

Phương pháp xác định pH, độ ẩm, tỷ trọng thể rắn, thành phần khoáng

và thành phần kim loại của xỉ than NMNĐ Mông Dương.

- Độ ẩm:

Nguyên lí phương pháp: Thường dùng phương pháp sấy khô ở 1050C –

1100C. Khi đó nước hút ẩm bị bay hơi mà CHC chưa bị phân hủy. Tuy nhiên

mẫu có hàm lượng CHC cao thường khó đạt được đến lượng không đổi sau

sấy, nên thường lấy mẫu sấy ở 1050C trong thời gian quy định. Khi hàm

47

lượng CHC quá cao có thể áp dụng phương pháp sấy áp suất thấp (sấy ở nhiệt

độ 700C – 80

0C, áp suất 20mmHg). Dựa vào khối lượng giảm sau khi sấy tính

được lượng nước của xỉ than.

Trình tự phân tích: Sấy cốc cân bằng nhôm ở 1050C đến khối lượng không

đổi. Cho cốc vào bình hút ẩm, để ở nhiệt độ trong phòng. Cân chính xác khối

lượng cốc bằng cân phân tích (W1).

Cho vào cốc 1g xỉ than đã hong khô không khí và đã rây qua 1 mm. Cân

khối lượng cốc đã sấy và xỉ than (W2).

Cho vào tủ sấy ở 1050C–110

0C trong 8h, lấy ra cho vào bình hút ẩm để hạ

nhiệt độ tới nhiệt độ phòng (thông thường với hộp nhôm để 20 phút). Cân

khối lượng cốc và xỉ than sau khi sấy (W3) đến khối lượng không đổi.

Lượng nước (%) là lượng nước tính trong 100g xỉ than đem phân tích được

tính theo công thức:

- pH:

Xác định pH của xỉ than bằng phương pháp cực chọn lọc hiđro.

Nguyên lí phương pháp: Ion H+ được chiết rút bằng chất chiết rút thích

hợp (nước cất hoặc muối trung tính), dùng một điện cực chỉ thị (điện cực

chọn lọc hyđro) và một điện cực so sánh để xác định hiệu thế của dung dịch.

Từ đó tính được pH của dung dịch.

Trình tự phân tích: Lấy 10g xỉ than (đã qua rây 1mm) để 15 phút trên máy

lắc với 25ml KCl 1N(với pKCl). Sau đó để yên khoảng 2 giờ (không quá 3

giờ), lắc 2 đến 3 lần, rồi đo pH ngay trong dung dịch huyền phù.

Hiệu chỉnh máy: Trước khi đo pH cần hiệu chỉnh bằng cách đo dung dịch

đệm pH tiêu chuẩn. Chỉnh cho kim chỉ đúng trị số pH của dung dịch đệm.

Đo mẫu: bằng máy đo pH

48

- Tỉ trọng thể rắn (d):

Xác định tỷ trọng của xỉ than bằng phương pháp picnômet.

Nguyên tắc của phương pháp: xác định thể tích chất lỏng trơ tương ứng

với thể tích mẫu lấy để phân tích.

Trình tự phân tích: Picnomet được rửa sạch, tráng nước cất, sấy khô ở

nhiệt độ không quá 600C, sau đó đem cân.

Cho đầy nước cất vào picnomet, đậy nắp, đem cân khối lượng. Xác định A

Đổ hết nước trong picnomet, sấy khô. Cân 10g xỉ than cho vào picnomet

(B=10) và đem cân khối lượng của picnomet + xỉ than, tia nước cất vào

picnomet sao cho sau khi xỉ than ngấm hết nước, còn thừa lớp nước từ 3 –

5mm. Cẩn thận lắc và trộn xỉ than và nước nhưng chú ý không cho xỉ than

bám lên thành picnomet. Đậy nắp và để ngấm từ 10 -12 giờ.

Sau đó tia thêm nước cất cho đến khoảng ½ thể tích của picnomet và đặt

lên bếp điện đun. Chú ý không đun sôi mạnh, làm nguội picnomet và tia nước

cất cho đầy, đậy nắp rồi đem cân. Xác đinh C.

Tỉ trọng thể rắn được tính theo công thức sau:

(A+B-C): thể tích nước do khối lượng của xỉ than choán chỗ;

B: khối lượng xỉ than khô; A: khối lượng picnômet + nước;

C: khối lượng picnômet + nước + xỉ than.

- Thành phần kim loại nặng

Xác định hàm lượng kim loại nặng tổng số: bằng phương pháp quang phổ

hấp thụ nguyên tử, phá mẫu bằng hỗn hợp cường thủy (HCl:HNO3=3:1).

Quy trình thực hiện: Cân 3g xỉ than đã rây qua rây 1mm + 21ml HCl +

7ml HNO3 đặc cho vào cốc teflon.Đậy bằng kính đồng hồ ngâm trong 16 giờ.

Đun hồi lưu trên bếp 2 giờ ở nhiệt độ 2000C. Để nguội rồi lên thể tích nước

49

100ml. Lọc cặn, lấy dịch trong đem đo hàm lượng KLN bằng máy đo quang

phổ hấp thụ nguyên tử.

Xác định hàm lượng kim loại nặng dễ tiêu: bằng phương pháp chiết.

Quy trình thực hiện: Cân 2,5g xỉ than đã rây qua rây 1mm cho vào bình

tam giác dung tích 100ml. Thêm 50ml HNO3 0,43N vào rồi lắc trong vòng 1

giờ trên máy lắc (tốc độ 120 vòng/phút). Lọc lấy dung dịch trong đem đo hàm

lượng KLN dễ tiêu trong xỉ than bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử.

2.3.2.4. Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm

Phân tích đánh giá các số liệu có sẵn, các số liệu thu thập được. Tổng hợp

các số liệu đó trên Excel để đưa ra các nhận xét, đánh giá một cách đầy đủ.

50

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu

Điều kiện thời tiết khí hậu là một yếu tố rất quan trọng trong quá trình

nghiên cứu vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh trưởng của các loại cây

trồng. Bên cạnh đó hiệu quả xử lý của các loại cây trồng lại phụ thuộc trực

tiếp vào sự phát triển của các loại cây nghiên cứu đặc biệt là tốc độ phát triển

của bộ rễ. Nhân tố thời tiết khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh trưởng

và phát triển của cây trồng cụ thể là: nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa... Khí hậu

của Hà Nội mang đầy đủ tính chất của vùng nhiệt đới gió mùa với mùa đông

lạnh, khô và mùa hè nóng ẩm mưa nhiều đòi hỏi các loại cây trong hệ thống

đất ngập nước nhân tạo phải chịu được các yếu tố thời tiết như lạnh vào mùa

đông hay nhiệt độ cao vào màu hè.

Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 05/2015 đến tháng 10/2015. Với các

công việc cụ thể là thiết kế các công thức trên nền xỉ than không trồng cây và

có trồng cây, lấy mẫu nước thải sinh hoạt tiến hành thí nghiệm xác định khả

năng xử lý của xỉ than cũng như các công thức cây trồng.

Bảng 3.1. Bảng số liệu điều kiện thời tiết khí hậu Hà Nội

Yếu tố Đặc trƣng Tháng

05/2015

Tháng

06/2015

Tháng

07/2015

Tháng

08/2015

Tháng

09/2015

Tháng

10/2015

Nhiệt độ

(0C)

L nhất 40 39 40 37 36 33

N nhất 24 25 25 24 24 18

TBL nhất 31,7 32,8 32,2 32 30,9 28,8

TBN nhất 24,2 25,5 25,7 25,4 24,3 21,6

Độ ẩm

(%)

Tương đối

trung bình

83 83 83 85 85 81

Lượng mưa mm 335 229 366 247 107 8

Tổng BXMT MJ/m2.ngày 18,94 19,11 20,11 18,23 17,22 15,04

51

Qua bảng số liệu ta thấy nhiệt độ dao động trong khoảng 240C - 40

0C.

- Trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 7, thời tiết khá nóng đặc trưng của

mùa hè nên cây phát triển chậm khả năng tiếp nhận các chất dinh

dưỡng kém vì vậy trong giai đoạn này cần tưới tiêu, chăm sóc cho cây

sinh trưởng tốt.

- Từ tháng 8,9,10 nhiệt độ thấp hơn, không nắng nóng thích hợp cho sự

sinh trưởng và phát triển của cây. Trong giai đoạn này cây sinh trưởng

và phát triển mạnh, bộ rễ của cây phát triển có khả năng hút các chất

dinh dưỡng tốt và xử lý được nước thải. Lúc này, tiến hành lấy mẫu

nước thải sinh hoạt cho vào mô hình trồng cây trên nền xỉ than và tiến

hành theo dõi khả năng xử lý của mô hình sau 5, 10 ngày.

=> Qua phân tích ở trên ta có thể nhận thấy rằng khả năng sinh trưởng và phát

triển của cây trong mô hình phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ khu vực nghiên

cứu. Nhiệt độ thấp hơn hoặc cao quá mức tối ưu cây sinh trưởng phát triển

chậm, nhiệt độ phù hợp với cây thì cây sinh trưởng phát triển mạnh.

Qua bảng số liệu ta thấy rằng độ ẩm trong thời gian tiến hành nghiên cứu

dao động không lớn nằm trong khoảng từ 81 – 85%. Với điều kiện độ ẩm như

vậy rất thích hợp cho sự nẩy mầm, phát triển của cây trồng đặc biệt là bộ rễ.

Qua bảng cho thấy 3 tháng đầu lượng mưa khá cao vì vậy rất thuận lợi

cho cây sinh trưởng và phát triển tốt. Do đó tiến hành trồng cây trong giai

đoạn này. Sang tháng 8, 9 lượng mưa giảm so với giai đoạn đầu nhưng vẫn

cao. Tại thời điểm này nước thải được đưa vào mô hình để cây xử lý chính vì

vậy cần che đậy cẩn thận các mô hình để không bị nước mưa hắt vào trong

mô hình thí nghiệm, do các thí nghiệm được tiến hành ngoài trời.

3.2. Kết quả phân tích tính chất lý hóa của xỉ than Mông Dƣơng

Năm mẫu xỉ than được phân tích để tính độ ẩm trung bình, pH và tỉ trọng

thể rắn của xỉ than. Kết quả phân tích như trong bảng 3.2, 3.3 và 3.4:

52

Bảng 3.2. Độ ẩm của xỉ than NMNĐ Mông Dƣơng 1

W1 (g) W2 (g) W3 (g) W (%)

Mẫu 1 16,677 17,677 17,658 1,9 Mẫu 2 17,155 18,155 18,134 2,1 Mẫu 3 16,357 17,357 17,339 1,8 Mẫu 4 16,668 17,668 17,645 2,3 Mẫu 5 17,148 18,148 18,128 2

Trung bình 2,02

Bảng 3.3. pH của xỉ than NMNĐ Mông Dƣơng 1

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Trung bình

pHKCl 9,88 9,86 9,87 9,99 9,91 9,9

Bảng 3.4. Tỉ trọng của xỉ than

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Trung bình

Tỉ trọng d

(g/cm3)

2,792 2,412 2,545 2,642 2,892 2,656

Thành phần hóa học chính của xỉ than bao gồm SiO2, Al2O3, Fe2O3 và một

số hợp chất khác như bảng 3.5:

Bảng 3.5. Thành phần khoáng của xỉ than NMNĐ Mông Dƣơng 1

Thông số Thành phần khoáng (%)

Giá trị thấp Giá trị cao Giá trị điển hình

SiO2 58,1 62,41 59,38 Al2O3 23,98 27,53 24,27 Fe2O3 4,97 13,55 7,92 V2O2 0,011 0,036 0,024 TiO2 0,5 0,95 0,84 CaO 0,42 1,03 0,83 MgO 0,69 1,82 1,42 K2O 3,2 4,97 4,12 Na2O 0,22 0,64 0,6 P2O5 0,18 0,35 0,28 SO3 0,219 0,515 0,304 MnO 0,006 0,06 0,012

Ngoài ra, xỉ than cũng chứa một số kim loại nặng như bảng 3.6:

53

Bảng 3.6. Hàm lƣợng kim loại nặng của xỉ than NMNĐ Mông Dƣơng 1

Kim loại Hàm lƣợng kim loại nặng (mg/kg)

Cu Pb Cd Cr

Kim loại nặng tổng số 42,38 62,14 1,38 21,58

Kim loại nặng dễ tiêu 4,68 32,63 1,17 2,13

TCVN 7209:2002 < 100 < 300 < 10 -

Từ các thông số trên, ta thấy, xỉ than NMNĐ Mông Dương 1 có độ ẩm

nhỏ, là vật liệu rất khô, tỉ trọng gần bằng tỉ trọng của đất cát, pH=9,9 có tính

kiềm cao vì vậy có thể cải thiện độ chua của đất; hàm lượng KLN vẫn thuộc

giới hạn cho phép theo TCVN 7209:2002, thành phần khoáng chính là SiO2,

Al2O3, Fe2O3 là những thành phần cần thiết trong sản xuất vật liệu xây dựng.

Vì vậy xỉ than Mông Dương có những đặc tính khá thuận lợi cho việc tái sử

dụng trong các lĩnh vực xây dựng, nông nghiệp, và xử lý nước thải.

3.3. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt của các

công thức vật liệu lọc

3.3.1. Hiệu suất xử lý COD

Bảng 3.7. Hiệu suất xử lý COD của các công thức vật liệu lọc

Công

thức

Giá trị COD đo sau (mg/l)

3 ngày Hiệu

suất (%) 5 ngày

Hiệu

suất (%) 7 ngày

Hiệu

suất (%)

Ban đầu 432 432 432

Đối chứng 398,20 7,82 379,03 12,26 378,32 12,43

VL2 316,81 26,66 257,43 40,41 257,34 40,43

VL3 302,37 30,01 243,11 43,72 243,03 43,74

VL4 292,97 32,18 235,15 45,57 235,11 45,58

VL5 295,81 31,52 241,34 44,13 241,27 44,15

Qua bảng 3.7 ta thấy sau 3 ngày xử lý bằng các công thức vật liệu lọc, giá

trị COD đã giảm đi đáng kể, lúc đầu giá trị COD là 432 mg/l sau 3 ngày xử lý

giá trị COD đã giảm xuống còn 292,97mg/l – 316,81 mg/l. So với công thức

54

đối chứng thì có thể thấy rằng hiệu quả xử lý của các công thức vật liệu lọc

cao hơn khá nhiều, cụ thể:

Ở công thức đối chứng sau 3 ngày giá trị COD giảm xuống 398,20

mg/l tương đương với hiệu suất 7,82% thì ở các công thức vật liệu lọc giá trị

COD giảm xuống từ 316,81mg/l - 292,97mg/l tương đương với hiệu suất từ

26,66% - 32,18%.

Sau 5 ngày xử lý thì hiệu quả xử lý của các công thức đã tăng lên khá

nhiều so với sau 3 ngày xử lý. Ở công thức đối chứng sau 5 ngày giá trị COD

giảm còn 379,03 mg/l, tương đương với hiệu suất 12,26% thì ở các công thức

vật liệu lọc giá trị COD giảm tới 257,43 mg/l – 235,15 mg/l, tương đương với

hiệu suất từ 40,41% - 45,57%.

Đến 7 ngày hiệu suất xử lý COD hầu như không tăng nhưng vẫn đạt

hiệu suất từ 12,43% - 45,58%.

Như vậy, sau 5 – 7 ngày xử lý thì hiệu quả của các công thức vật liệu tốt

hơn khá nhiều so với thời gian 3 ngày do có thời gian lưu nước lâu hơn, trong

đó hiệu suất xử lý COD cao nhất là vật liệu 4 (VL4) và vật liệu 5 (VL5), sau

3 ngày đầu đạt hiệu suất lần lượt là 32,18% và 31,52% thì 5 – 7 ngày sau hiệu

suất đạt tới 45,58% và 44,15%.

3.3.2. Hiệu suất xử lý BOD5

Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý BOD5 của các công thức vật liệu lọc

Công

thức

Giá trị BOD5 đo sau (mg/l) QCVN

14:2011

Cột B

3

ngày

Hiệu

suất (%)

5

ngày

Hiệu

suất (%)

7

ngày

Hiệu

suất (%)

Ban đầu 316,79 316,79 316,79

50

ĐC 269,45 14,94 243,79 23,04 243,69 23,06 VL2 229,55 27,54 187,84 40,71 187,77 40,73

VL3 227,43 28,21 185,99 41,23 185,86 41,33 VL4 219,74 30,64 163,78 48,30 162,24 48,79

VL5 219,86 30,60 169,45 46,51 167,99 46,97

55

Qua bảng 3.8 ta thấy sau 3 ngày xử lý bằng các công thức vật liệu lọc thì

giá trị BOD5 đã giảm đi đáng kể:

Công thức đối chứng sau 3 ngày giá trị BOD5 giảm xuống còn 269,45

mg/l, hiệu suất 14,94%. Các công thức vật liệu lọc: giá trị BOD5 giảm xuống

từ 229,55 mg/l – 219,74 mg/l tương đương với hiệu suất từ 27,54% - 30,64%.

Sau 5 ngày xử lý, hiệu quả xử lý của các công thức đã tăng lên khá nhiều,

giá trị BOD5 đã giảm xuống chỉ còn từ 163,78 mg/l – 187,84 mg/l:

Công thức đối chứng: giảm còn 243,79 mg/l, hiệu suất 23,04%.

Các công thức vật liệu lọc: giá trị BOD5 giảm còn 187,4 mg/l – 163,78

mg/l, tương đương với hiệu suất từ 40,71% - 48,30%.

Đến 7 ngày hiệu quả xử lý BOD5 hầu như không tăng, đạt hiệu suất từ

23,06% đến 48,79%.

Vậy sau 5 – 7 ngày xử lý thì hiệu quả của các công thức vật liệu tốt hơn

nhiều so với thời gian 3 ngày và so với công thức đối chứng. Trong đó hiệu

suất xử lý BOD5 cao nhất là công thức 4 (VL4) và công thức 5 (VL5). Tuy

nhiên với giá trị như trên vẫn chưa đạt tiêu chuẩn thải.

3.3.3. Khả năng xử lý NH4+

Bảng 3.9. Hiệu suất xử lý NH4+

của các công thức vật liệu lọc

Công

thức

Giá trị NH4+

đo sau (mg/l) QCVN

14:2011

Cột B

3

ngày

Hiệu

suất (%)

5

ngày

Hiệu

suất (%)

7

ngày

Hiệu

suất (%)

Ban đầu 16,49 16,49 16,49

10

Đối chứng 15,35 6,91 14,86 9,88 14,85 9,94

VL2 13,15 20,26 11,12 32,57 11,11 32,63

VL3 13,01 21,10 10,83 34,32 10,78 34,63

VL4 12,26 31,72 8,51 48,39 8,49 48,51

VL5 12,30 25,41 8,78 46,76 8,75 46,94

56

Qua bảng 3.9 ta thấy sau 3 ngày xử lý bằng các công thức vật liệu lọc thì

giá trị amoni đã giảm đi đáng kể. So với công thức đối chứng thì có thể thấy

rằng hiệu quả xử lý của các công thức vật liệu lọc cao hơn khá nhiều, cụ thể:

Ở công thức đối chứng sau 3 ngày giá trị amoni giảm xuống còn 15,35

mg/l tương đương hiệu suất 6,91% , ở các công thức vật liệu lọc giá trị amoni

giảm xuống 13,15 mg/l -12,26 mg/l, tương đương hiệu suất 20,26% - 31,72%.

Giá trị amoni sau 5 ngày xử lý đã giảm xuống chỉ còn từ 11,12mg/l – 8,51

mg/l, ở công thức đối chứng giảm còn 14,86 mg/l, hiệu suất 9,88% thì ở các

công thức vật liệu lọc giá trị amoni giảm tới 11,12 mg/l – 8,51 mg/l, hiệu suất

từ 32,57% - 48,39%. Đến 7 ngày hiệu suất xử lý amoni tăng không đáng kể,

hiệu suất từ 32,63% - 48,51%.

Như vậy sau 5 – 7 ngày thì hiệu quả của các công thức vật liệu tốt hơn

nhiều so với thời gian 3 ngày do có thời gian lưu nước lâu hơn, trong đó hiệu

suất xử lý amoni cao nhất là công thức 4 (VL4). Với giá trị trên đã đạt tiêu

chuẩn thải theo QCVN 14:2011/BTNMT tuy nhiên hiệu suất xử lý chưa cao.

3.3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu vật lý sau xử lý của các công thức

Bảng 3.10. Kết quả xác định màu, mùi và pH sau xử lý của các công thức

Công thức Màu sắc Mùi pH 3 ngày 5 ngày 3 ngày 5 ngày 3 ngày 5 ngày

Ban đầu Nâu sáng,

vẩn đục

Nâu sáng,

vẩn đục Mùi hôi Mùi hôi 6,73 6,73

Đối chứng Nâu sáng,

vẩn đục

Nâu sáng,

vẩn đục Mùi hôi Mùi hôi 6,67 6,32

VL2 Nâu sáng,

ít vẩn đục Trong nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ 6,41 6,10

VL3 Nâu sáng,

ít vẩn đục Trong nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ 6,45 6,21

VL4 Nâu sáng,

ít vẩn đục Trong nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ 7,25 7,98

57

VL5 Nâu sáng,

ít vẩn đục Trong nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ 7,32 7,78

QCVN 14:2011

Cột B - - 5 – 9

Từ bảng 3.10 cho thấy, sau 3 ngày xử lý, hiệu quả lọc của các công thức

tốt hơn công thức đối chứng, tuy nhiên hiệu quả vẫn còn thấp. Sau 5 ngày,

màu và mùi ban đầu gần như đã giảm gần hết, ở công thức đối chứng không

có sự thay đổi gì so với ban đầu. Chỉ tiêu pH vẫn nằm trong giới hạn cho phép

từ 6,73 – 7,98. Vì vậy, hiệu quả xử lý một số chỉ tiêu vật lý bằng các công

thức vật liệu lọc cũng như xỉ than rất khả quan.

Mặc dù đã giảm được một lượng lớn hàm lượng các chất ô nhiễm, tuy

nhiên vẫn chưa đáp ứng được tiêu chuẩn thải theo QCVN 14:2011, bởi quá

trình xử lý ở đây chủ yếu là quá trình yếm khí, thiếu oxy trong điều kiện mô

hình nhỏ hẹp. Do vậy nên trồng thêm một số loại cây trong mô hình để có thể

cung cấp oxy tốt hơn cho quá trình xử lý nhằm đạt hiệu suất xử lý cao hơn.

Qua quá trình phân tích, nghiên cứu ta có thể thấy công thức có khả năng

xử lý chất thải tốt nhất là công thức vật liệu 4, đây là công thức tối ưu nhất

trong tất cả 5 công thức trên. Công thức vật liệu 4 (VL4) là công thức gồm sự

kết hợp của các vật liệu lọc cát to, cát mịn và 50% xỉ than làm chất nền. Thứ

tự sắp xếp của các vật liệu từ dưới lên trên là cát to, cát mịn, xỉ than với chiều

dày lớp vật liệu lần lượt là 4:4:10 cm. Vì vậy tiến hành sử dụng vật liệu 4 có

chất nền là xỉ than cho các thử nghiệm tiếp theo.

3.4. Kết quả thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên

môi trƣờng nền của xỉ than

Mỗi loài thực vật có thể thích nghi ở những môi trường khác nhau và có

rất nhiều loài thực vật không những có thể sống và phát triển trên những môi

trường ô nhiễm như ô nhiễm do NTSH, nước thải chăn nuôi... mà còn có khả

58

năng loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi môi trường. Trên cơ sở chọn lựa những

cây có khả năng sống ở những vùng ẩm ướt, dễ tìm, có giá trị thẩm mĩ và có

khả năng XLNT sinh hoạt. Mỗi loài thực vật có khả năng chống chịu mức độ

ô nhiễm khác nhau có thể phát triển tốt, cũng có thể chậm sinh trưởng, tỷ lệ

cây chết cao. Vì vậy, các chỉ tiêu về sinh trưởng và phát triển của cây như:

chiều cao cây, số lá, số rễ… thể hiện sự phản ứng của chúng đối với môi

trường mà chúng đang sống.

3.4.1. Xác định lượng nước và nồng độ COD đầu vào của thí nghiệm

Bảng 3.11. Lƣợng nƣớc cần pha tƣơng ứng với các nồng độ cần

STT Tỉ lệ pha (%) W0 (lít) W (lít) Nồng độ COD

1 25 5 16 320

2 50 5 5,16 640

3 75 5 1,70 960

4 100 5 0 1280

Sau pha loãng tải lượng COD dòng vào trước xử lý ở các công thức như sau:

Nồng độ 1: ND1 - Hàm lượng COD 25% so với đậm đặc

Nồng độ 2: ND2 - Hàm lượng COD 50% so với đậm đặc

Nồng độ 3: ND3 - Hàm lượng COD 75% so với đậm đặc

Nồng độ 4: ND4 - Hàm lượng COD 100% đậm đặc

3.4.2. Biểu hiện kiểu hình của các loại cây trồng tham gia thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành ở bốn mức nồng độ khác nhau tương ứng với 4

giai đoạn, thời gian thử nghiệm mỗi giai đoạn là 10 ngày, sau 10 ngày đo đếm

một lần. Qua thời gian theo dõi sự phát triển của cây, mỗi loại cây thích ứng

khác nhau và biểu hiện hình thái cũng khác nhau. Qua hình thái của cây ta

phần nào đánh giá được môi trường sống và sự thích nghi của loài đó. Sau 40

ngày tiến hành thí nghiệm trồng 5 loại cây Thủy Trúc, Mon Nước, Phát Lộc,

Dong Riềng và Muống Nhật trên vật liệu 4 có chất nền là xỉ than đã được lựa

chọn là công thức vật liệu tối ưu nhất ta có được kết quả như sau:

59

Bảng 3.12. Sự biểu hiện hình thái màu sắc lá của các loại cây thí nghiệm

Loại cây 10 ngày

(25%)

20 ngày

(50%)

30 ngày

(75%)

40 ngày

(100%) Thủy Trúc - + + +

Dong Riềng - Lá vàng Màu tro (héo)

Mon Nước - + + +

Phát Lộc + - Vàng ở lá gốc Vàng (héo viền lá)

Muống Nhật - + + + Chú giải: (+): màu xanh thấm, (-): màu xanh nhạt.

Các kết quả này cho thấy các loại cây trồng trong các công thức thí nghiệm

đã thích nghi với môi trường nền là xỉ than và nồng độ COD của nước thải

sinh hoạt đưa vào, phát triển tốt là Thủy Trúc, Mon Nước, Muống Nhật, còn

Dong Riềng và Phát Lộc sinh trưởng chậm, thích nghi kém. Cây Dong Riềng

thích hợp với ngưỡng nồng độ 50%; còn cây Mon Nước, Phát Lộc, Thủy

Trúc, Muống Nhật thích hợp với ngưỡng nồng độ 75% - 100%.

3.4.3. Tỷ lệ sống của các loại cây tham gia thí nghiệm

Bảng 3.13. Tỷ lệ sống và chết của các loại cây trồng

Loại

cây

10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày Tỷ lệ (%)

Sống Chết Sống Chết Sống Chết Sống Chết Sống Chết

Thủy

Trúc s 0 s 0 s 0 s 0 100 -

Dong

Riềng s 0

Lá

vàng 0 Lá héo 0 Chết 33,33 66,67

Mon

Nước s 0 s 0 s 0 s 0 100 -

Phát

Lộc s 0 s 0

Vàng

lá gốc 0

Héo

lá 0 100 -

Muống

Nhật s 0 s 0 s 0 s 0 100 -

Chú giải: (s): ký kiệu là sống

Qua bảng 3.13 ta thấy, sau 40 ngày trồng cây ở mức nồng độ COD cao

nhất xuất hiện hiện tượng cây chết, đó là cây Dong Riềng với tỷ lệ cây chết

60

khá cao 4/6 cây (chiếm 66,67%). Các cây còn lại vẫn có khả năng thích nghi

được tuy nhiên tốc độ sinh trưởng chậm lại như cây Muống Nhật và Phát Lộc.

Riêng cây Thủy trúc và Mon Nước vẫn phát triển và thích nghi tốt. Chứng tỏ,

khi nồng độ COD tăng cao đã ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của

cây, các loại cây chịu được nồng độ COD khác nhau nên có cây phát triển

được và cũng có loại cây không thích nghi chậm phát triển hoặc chết đi.

3.4.4. Khả năng sinh trưởng của các loại cây ở các công thức thí nghiệm

3.4.4.1. Chiều cao và tốc độ tăng trưởng chiều cao của các loại cây

Trong quá trình sống, cây hấp thu các chất dinh dưỡng để sinh trưởng và

phát triển, tăng về chiều cao cũng như năng suất của cây. Chiều cao của cây

thể hiện một phần sự tích lũy các chất trong cây. Chính vì vậy, khi đánh giá

sự sinh trưởng và phát triển của cây, người ta thường xét tới chiều cao của

cây. Với nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau trong nước thải sinh hoạt ảnh

hưởng khác nhau đến chiều cao cây.

Bảng 3.14. Chiều cao của các loại cây qua thời gian thí nghiệm

Loại cây Chiều cao cây sau trồng (cm)

Ban đầu 10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày

Thủy Trúc 6,6 18,8 34,4 44,8 50,3

Dong Riềng 35,5 30 24,6 19,5 8,7

Mon Nước 0 15,2 34,8 42 48,4

Phát Lộc 48,0 48,0 52,4 52,4 52,4

Muống Nhật 25,5 28,7 30,9 32 34,7

Qua bảng 3.14 ta thấy: Chiều cao của các cây trồng đều tăng qua các giai

đoạn thời gian khác nhau, trừ cây Dong Riềng chiều cao giảm. Đặc biệt, ở

giai đoạn 10 ngày đầu thí nghiệm, chiều cao của cây tăng nhưng đến giai đoạn

thời gian sau chiều cao của các cây chững lại không phát triển được hoặc phát

triển chậm lại và một số cây bị chết như cây Dong Riềng.

Ở giai đoạn 10 ngày đầu: Kết quả cho thấy chiều cao sau 10 ngày của

các cây đều tăng trừ Dong Riềng chiều cao giảm và Phát Lộc gần như không

61

thay đổi chiều cao, có 2 loại cây có tốc độ phát triển chiều cao khá nổi bật

như: Mon Nước, Thủy Trúc.

- Mon Nước: Chiều cao từ giai đoạn lá mầm tăng lên 15,2 cm.

- Thủy Trúc: Chiều cao tăng từ 6,6 – 18,8 cm, tăng 12,2 cm.

- Muống Nhật: Chiều cao tăng từ 25,5 – 28,7 cm, tăng 3,2 cm.

Ở giai đoạn 20 ngày: Kết quả cho thấy: Cây Dong Riềng chiều cao vẫn

giảm, cây xuất hiện dấu hiệu vàng lá. Cây Phát Lộc chiều cao tăng từ 48 –

52,4 cm, tăng 4,4 cm. Cây Thủy Trúc chiều cao tăng sau 10 ngày tiếp theo,

tăng lên 15,6 cm (từ 18,8 – 34,4 cm), chiều cao tăng so với 10 ngày đầu là

3,4cm. Cây Mon Nước chiều cao tăng 19,6 cm (từ 15,2 – 34,8 cm). Chiều cao

của cây 10 ngày sau so với 10 ngày trước tăng 4,4 cm. Cây Muống Nhật tăng

2,2 cm (từ 28,8 – 30,9 cm), chiều cao tăng trong giai đoạn này giảm so với

giai đoạn 10 ngày đầu là 1,0 cm.

Ở giai đoạn 30 ngày: Kết quả như sau: Cây Phát Lộc đã ngừng tăng

trưởng về chiều cao. Cây Dong Riềng chiều cao giảm do lá cây héo, cây có

dấu hiệu úng nước. Các cây còn lại vẫn tăng trưởng về chiều cao nhưng tốc

độ tăng trưởng có giảm so với giai đoạn 20 ngày cụ thể như sau:

- Cây Muống Nhật tăng 1,1 cm (tăng từ 30,9 – 32 cm), chiều cao tăng

giảm so với giai đoạn 20 ngày là 1,1 cm.

- Cây Mon Nước tăng 7,2 cm (tăng từ 34,8 – 42 cm), chiều cao tăng

trong giai đoạn này giảm so với giai đoạn 20 ngày là 12,4 cm.

- Cây Thủy Trúc tăng 10,4 cm (tăng từ 34,4 – 44,8 cm), chiều cao tăng

trong giai đoạn 30 ngày giảm so với giai đoạn 20 ngày là 5,2 cm.

Giai đoạn thứ 40 ngày: Sau 40 ngày trồng cây, đã có một số cây có

hiện tượng chết khiến tốc độ tăng trưởng đạt giá trị âm cụ thể:

- Cây Dong Riềng giảm 10,8 cm (từ 19,5 cm giảm xuống còn 8,7 cm).

chiều cao của cây giảm là do ở các ô thí nghiệm cây đã bị chết.

62

- Cây Phát Lộc chiều cao vẫn không thay đổi.

- Cây Muống Nhật chiều cao có tăng từ 32 – 34,7 cm, tăng 2,7 cm.

Riêng cây Mon Nước và Thủy Trúc vẫn tăng trưởng chiều cao tuy nhiên

chiều cao cây tăng giảm so với giai đoạn trước. Cây Mon Nước tăng 6,4 cm

(từ 42 – 48,4 cm), chiều cao cây vẫn tăng nhưng giảm so với giai đoạn 30

ngày là 0,8 cm. Cây Thủy Trúc chiều cao tăng 5,5 cm giảm so với giai đoạn

30 ngày là 4,9 cm.

Tất cả những điều trên cho thấy sự tăng trưởng chiều cao của cây đều chịu

ảnh hưởng của hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải qua thời gian

khác nhau và mức khả năng chống chịu cũng như thích nghi với môi trường

nền là xỉ than và nồng độ nước thải đầu vào. Có cây sống, thích nghi và phát

triển nhưng cũng có cây không chống chịu được, phát triển chậm hoặc không

phát triển và chết.

Bảng 3.15. Tốc độ tăng trƣởng chiều cao của các loại cây qua các lần đo

Loại cây Giai đoạn (cm/ngày)

0 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40

Thủy Trúc 1,22 1,56 1,04 0,55

Dong Riềng 0 0 0 0

Mon Nước 1,52 1,96 0,72 0,64

Phát Lộc 0 0,44 0 0

Muống Nhật 0,32 0,22 0,11 0,27

Qua bảng 3.15 ta thấy tốc độ tăng trưởng của các cây tham gia thí nghiệm

trong các giai đoạn có sự khác nhau. Cây Dong Riềng gần như không phát

triển, có hiện tượng vàng lá, héo lá, giai đoạn cuối một số cây chết.

Cây Thủy Trúc, ở giai đoạn 10 ngày đầu tốc độ tăng chiều cao là 1,22

cm/ngày, giai đoạn 20 ngày tốc độ tăng là 1,56cm/ngày tăng so với giai đoạn

10 ngày là 0,34cm/ngày. Qua các giai đoạn sau, tốc độ tăng trưởng càng chậm

lại, giai đoạn 30 ngày tốc độ còn 1,04cm/ngày, giai đoạn 40 ngày tiếp tục

giảm tốc độ chỉ còn 0,55cm/ngày.

63

Cây Mon Nước có tốc độ tăng trưởng chiều cao khá nhanh 1,52cm/ngày,

giai đoạn 20 ngày cây vẫn phát triển và tăng trưởng nhanh với tốc độ 1,96

cm/ngày. Giai đoạn sau cây vẫn tăng trưởng và phát triển nhưng tốc độ giảm

xuống còn 0,72cm/ngày giai đoạn 30 ngày và 0,64cm/ngày giai đoạn 40 ngày.

Cây Phát Lộc ở giai đoạn đầu không tăng trưởng chiều cao, giai đoạn 20

ngày chiều cao cây tăng trưởng với tốc độ 0,44cm/ngày. Sang các giai đoạn

30 ngày, 40 ngày cây chững lại và không phát triển nữa.

Cây Muống Nhật có tốc độ tăng trưởng đồng đều qua các giai đoạn. Tốc

độ tăng trưởng giảm dần từ 0,32cm/ngày ở giai đoạn 10 ngày đầu xuống 0,22

cm/ngày ở giai đoạn 20 ngày, giảm 0,1cm/ngày so với giai đoạn đầu và tiếp

tục giảm xuống 0,11cm/ngày ở giai đoạn 30 ngày, giảm 0,11cm/ngày so với

giai đoạn 20 ngày. Tuy nhiên, giai đoạn 40 ngày cây lại tăng trưởng chiều cao

với tốc độ 0,27cm/ngày, tăng 0,16cm/ngày so với giai đoạn 30 ngày.

Cây Mon Nước, Thủy Trúc và Muống Nhật có tốc độ tăng trưởng nhanh,

qua các giai đoạn thí nghiệm thì tốc độ chậm lại. Tuy vậy, chúng vẫn là

những loại cây thích ứng và phát triển được trong môi trường nền là xỉ than

và nước thải sinh hoạt có nồng độ các chất ô nhiễm cao.

3.4.4.2. Số lá của các loại cây tham gia thí nghiệm

Đối với các loại cây trồng nói chung thì lá là cơ quan làm nhiệm vụ quang

hợp của cây, 95% năng suất của cây là do sản phẩm quang hợp tạo ra, vì vậy

số lá trên cây, thời gian tồn tại của bộ lá có vai trò rất quan trọng trong việc

xác định sự phù hợp của cây với môi trường mà nó đang sống.

Số lá trên cây ngoài phụ thuộc đặc tính di truyền của giống còn phụ thuộc

vào hàm lượng các chất trong môi trường mà nó sống và phần nào phản ánh

môi trường mà nó đang sống. Qua thời gian thí nghiệm ta có kết quả như sau:

64

Bảng 3.16. Số lá qua thời gian theo dõi thí nghiệm (đơn vị: lá)

Sau trồng

Loại cây Ban đầu 10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày

Thủy Trúc 6 8 10 11 11

Dong Riềng 4 3 2 2 0

Mon Nước 2 3 5 7 8

Phát Lộc 15 17 19 17 16

Muống Nhật 6 6 7 8 8

Theo bảng 3.16 ta thấy rằng số lá của các cây tham gia thí nghiệm so với

ban đầu có sự thay đổi.

Số lượng lá của các cây tăng khá nhanh trong giai đoạn 10, 20 ngày. Riêng

cây Dong Riềng số lượng lá giảm dần.

Giai đoạn 30 ngày ta thấy có sự phân hóa rõ rệt, số lá của các cây vẫn tăng

lên như ở cây Mon Nước từ 5 lá lên 7 lá. Tuy nhiên cây Phát Lộc, cây Dong

Riềng có hiện tượng giảm số lượng lá cụ thể là giảm từ 19 lá xuống còn 17 ở

cây Phát Lộc và từ 3 lá xuống 2 lá ở cây Dong Riềng do số lá trên cây có hiện

tượng lá vàng, héo úa và rụng. Cây Thủy Trúc và Muống Nhật số lá tăng nhẹ

không đáng kể.

Giai đoạn 40 ngày, số lá của các cây thí nghiệm có sự thay đổi. Cây Dong

Riềng số lá giảm mạnh từ 2 lá xuống 0 lá do số lượng cá thể cây không thích

ứng được với môi trường nền của xỉ than và nước thải sinh hoạt, cây bị chết

đi. Cây Phát Lộc số lá giảm nhẹ do lá trên cây bị úa vàng, héo và rụng. Cây

Thủy Trúc và Muống Nhật số lá vẫn giữ nguyên không thay đổi. Cây Mon

Nước số lá tăng nhẹ.

3.4.4.3. Số rễ và chiều dài rễ của các loại cây thí nghiệm

Rễ cây là bộ phận của cây nằm trong đất, rễ có có 2 dạng rễ chính là rễ cọc

và rễ chùm. Rễ có tác dụng hút và vận chuyển các chất khoáng và các chất

dinh dưỡng trong đất cung cấp để nuôi dưỡng cho cây. Số rễ và chiều dài của

rễ thay đổi theo thời gian và theo môi trường sống vì vậy dựa vào sự phát

65

triển chiều dài của rễ và số rễ ta cũng có thể đánh giá lựa chọn cây trồng để sử

dụng phù hợp trong hệ thống ĐNN. Qua thí nghiệm ta thu đươc kết quả sau:

Bảng 3.17. Số rễ và chiều dài của rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm.

Cây trồng Số rễ (cái) Chiều dài của rễ (cm)

Ban đầu Sau 40 ngày Ban đầu Sau 40 ngày

Thủy Trúc 105 152 25,5 38,2

Dong Riềng 10 4 24,2 10,5

Mon Nước 42 87 19,9 33,5

Phát Lộc 22 48 25,5 33,1

Muống Nhật 12 32 9 15,3

Qua bảng ta thấy sau thời gian thí nghiệm số rễ cây so với ban đầu có sự

thay đổi cụ thể là các cây thí nghiệm có cả số rễ và chiều dài rễ đều tăng trong

thời gian thực hiện thí nghiệm riêng cây Dong Riềng thì có số rễ giảm cũng

như chiều dài rễ giảm do cây không thích nghi được và bị chết.

Cây Mon Nước có tổng số rễ tăng từ 42 lên 87 (tăng 45 rễ), chiều dài

tăng từ 19,9cm lên 33,5cm (tăng 13,6cm, tốc độ tăng chiều dài rễ đạt 0,34

cm/ngày). Cây Mon Nước là cây có bộ rễ khá dài, ăn sâu xuống dưới đất.

Cây Phát Lộc số rễ phát triển tăng từ 22 lên 48 (tăng 26 rễ), chiều dài

rễ tăng từ 25,5cm lên 33,1cm (tăng 7,6cm, tốc độ tăng chiều dài rễ đạt 0,19

cm/ngày).

Cây Thủy Trúc có số rễ tăng sau 40 ngày trồng là 47 rễ (tăng từ 105 rễ

lên 152 rễ), chiều dài rễ tăng 12,7cm, tốc độ tăng chiều dài của rễ đạt xấp xỉ

0,32 cm/ngày và cây cũng có bộ rễ dài, dạng rễ chùm, ăn sâu.

Cây Muống Nhật có số rễ tăng từ 12 lên 32 (tăng 20 rễ), chiều dài rễ

tăng 6,3cm (tăng từ 9cm lên 15,3cm), tốc độ tăng đạt 0,16 cm/ngày.

Như vậy, Rễ có tác dụng hút và vận chuyển các chất khoáng và các chất

dinh dưỡng trong đất cung cấp để nuôi dưỡng cho cây, số rễ và chiều dài của

rễ thay đổi theo thời gian và theo môi trường sống vì vậy dựa vào sự phát

66

triển chiều dài của rễ và số rễ ta cũng có thể đánh giá lựa chọn cây trồng để sử

dụng phù hợp trong hệ thống ĐNN.

Qua các chỉ tiêu về sinh trưởng và phát triển của 5 loại cây trồng tham gia

thí nghiệm như chiều cao cây, số lá, biểu hiện kiểu hình của cây cũng như sự

phát triển của bộ rễ, ta thấy được sự thích nghi của từng loại cây đối với môi

trường nền là xỉ than và nồng độ của nước thải sinh hoạt đầu vào. Trong đó có

hai loại cây phát triển tốt nhất là Mon Nước và Thủy Trúc. Vì vậy, tiến hành

lựa chọn Mon Nước và Thủy Trúc cho thí nghiệm tiếp theo.

3.5. Khả năng xử lý nƣớc thải của các công thức cây trồng

Để đánh giá khả năng xử lý NTSH của các công thức cây trồng tôi đã xác

định hàm lượng của một số chỉ tiêu: BOD5, TSS, COD, amoni (NH4+), nitrit

(NO2-), nitrat (NO3

-), phốt phát (PO4

3-), một số chỉ tiêu vật lý như bảng 3.18.

Bảng 3.18. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý hoá học của

nƣớc thải đầu vào thí nghiệm

Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 14:2011/

BTNMT, Cột B pH - 6,73 5 – 9

Màu - Màu nâu hơi sáng,

vẩn đục

- Mùi - Mùi hôi -

TSS mg/l 850,68 100 COD mg/l 593,68 -

BOD5 mg/l 365,11 50 NH4

+ mg/l 23,75 10

NO2- mg/l 6,10 -

NO3- mg/l <0,01 50

PO43-

mg/l 4,31 10

3.5.1. Khả năng xử lý Amoni, Nitrit của các thức cây trồng

Nitơ là một trong những nguyên tố chính của cuộc sống, là thành phần của

protein và acid nucleic trong tế bào VSV, động vật và thực vật. Tuy nhiên nếu

hàm lượng nitơ trong nước quá cao sẽ gây độc ảnh hưởng đến động vật, con

người. Ngoài ra hàm lượng nitơ trong nước quá cao khi thải ra môi trường ngoài

67

sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa… Do vậy, cần phải loại bỏ nitơ trong nước

thải trước khi thải ra môi trường. Qua thời gian theo dõi thí nghiệm, tiến hành

lấy mẫu phân tích ta có kết quả như trong bảng 3.19:

Bảng 3.19. Hàm lƣợng amoni, hiệu suất xử lý amoni sau 5, 10 ngày

trồng cây trên vật liệu 4

Công

thức

Hàm lƣợng NH4+ đo sau (mg/l) QCVN14:2011/

BTNMT, Cột B 5

ngày

Hiệu suất

%

10

ngày

Hiệu suất

%

Ban đầu 23,75 23,75

10

CT1 (Đối chứng) 13,16 44,59 12,78 46,19

CT2_Mon Nước 11,69 50,77 5,23 77,98

CT3_Thủy Trúc 12,05 49,26 6,08 74,40

CT4_Mon Nước

+ Thủy Trúc

11,28 52,51 4,11 82,70

Với hàm lượng amoni đầu vào 23,75 mg/l vượt quá tiêu chuẩn cho phép

gấp 2,38 lần theo QCVN 14:2011, cột B gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng

nước. Nhìn vào bảng 3.19 ta thấy ở các công thức trồng cây qua các lần đo

hiệu suất xử lý khá tốt, ở lần đo thứ nhất là sau 5 ngày hiệu quả xử lý đạt hiệu

suất trong khoảng 49,26% đến 52,51%, nước thải đã giảm từ 23,75 mg/l

xuống còn 12,05 mg/l – 11,28 mg/l, còn tại công thức đối chứng mức xử lý

đạt hiệu suất 44,59% mức xử lý thấp hơn so với công thức có cây, điều này

cho thấy việc trồng cây đã có tác dụng, quá trình xử lý tốt hơn so với công

thức đối chứng tuy nhiên hàm lượng vẫn ở mức cao so với tiêu chuẩn.

Ở lần đo thứ hai là sau 10 ngày quá trình xử lý của cây trồng đạt hiệu suất

xử lý cao 74,40% - 82,70%, nước thải ra với hàm lượng amoni thấp, nước thải

giảm xuống còn 6,08 mg/l đến 4,11 mg/l, nước thải ra đạt tiêu chuẩn cho phép

theo QCVN 14:2011, cột B. Tại công thức đối chứng thì khả năng xử lý

không tốt bằng các công thức có cây, hiệu suất xử lý đạt 46,19%. Từ đó cho

thấy khả năng xử lý của xỉ than và các vật liệu lọc không có cây không tốt

68

bằng các công thức có cây, các công thức có cây hiệu quả xử lý cao hơn, nước

thải giảm xuống gấp nhiều lần, đạt yêu cầu trước khi thải ra môi trường. Mức

giảm của nước thải ngoài phụ thuộc vào khả năng hút của cây còn phụ thuộc

vào thời gian lưu nước, nước được lưu lâu hiệu suất xử lý càng cao.

Công thức xử lý amoni tốt nhất là CT4_Mon Nước + Thủy Trúc. Hàm

lượng đầu vào là 23,75 mg/l sau 5 ngày xử lý giảm xuống còn 11,28 mg/l,

tương ứng với hiệu suất xử lý là 52,51% cao hơn so với CT1_đối chứng, và

hai công thức còn lại. Sau 10 ngày xử lý hàm lượng Amoni giảm 4,11mg/l,

tương ứng hiệu suất xử lý 82,70% cao hơn so với CT1_đối chứng là 36,51%.

Nguyên nhân là do có sự cộng hưởng qua lại giữa các cây cũng như sự hấp

phụ của xỉ than và các vật liệu lọc làm cho khả năng xử lý được tốt hơn.

Nếu xét riêng từng cây ta thì công thức xử lý amoni tốt nhất là CT2_Mon

Nước. Hàm lượng ban đầu là 23,75 mg/l sau 5 ngày xử lý giảm xuống còn 11,69

mg/l, tương ứng với hiệu suất xử lý là 50,77%. Sau 10 ngày xử lý hàm lượng

amoni giảm còn 5,23 mg/l so với ban đầu, tương ứng với hiệu suất xử lý là

77,98% cao hơn 31,79% về hiệu suất xử lý so với CT1_đối chứng. CT3_Thủy

Trúc, hiệu quả xử lý thấp hơn so với CT2_Mon Nước, nhưng không đáng kể,

hiệu suất xử lý vẫn cao đạt 49,26% sau 5 ngày và 74,4% sau 10 ngày xử lý.

Bảng 3.20. Hiệu suất xử lý nitrit sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4

Công thức Hàm lƣợng NO2- đo sau (mg/l)

5 ngày Hiệu suất % 10 ngày Hiệu suất %

Ban đầu 6,10 6,10

CT1 (ĐC) 4,87 20,16 3,78 38,03

CT2 2,54 58,36 1,76 71,15

CT3 2,12 65,25 1,39 77,21

CT4 1,83 70 0,66 89,18

Qua bảng 3.20 ta thấy, công thức xử lý nitrit tốt nhất là CT4_Mon Nước +

Thủy Trúc. Hàm lượng đầu vào là 6,10 mg/l sau 5 ngày xử lý giảm xuống còn

1,83 mg/l, tương ứng với hiệu suất xử lý là 70% cao hơn so với CT1_đối

69

chứng là 49,84%. Sau 10 ngày xử lý, hàm lượng nitrit giảm còn0,66 mg/l,

tương ứng với hiệu suất xử lý 89,18% cao hơn so với CT1_đối chứng là

51,15%. Nguyên nhân là do có sự cộng hưởng qua lại giữa các cây cũng như

sự hấp phụ của xỉ than làm cho khả năng xử lý được tốt hơn.

Nếu xét riêng từng cây ta thì công thức xử lý nitrit tốt nhất là CT3 _Thủy

Trúc. Hàm lượng ban đầu là 6,10 mg/l sau 5 ngày xử lý giảm xuống còn 2,12

mg/l, tương ứng với hiệu suất xử lý là 65,25%. Sau 10 ngày xử lý hàm lượng

Nitrit giảm còn 1,39 mg/l so với ban đầu, tương ứng với hiệu suất xử lý là

77,21% cao hơn 39,18% về hiệu suất xử lý so với CT1_đối chứng. CT2_Mon

Nước, hiệu quả xử lý thấp hơn so với CT3 _Thủy Trúc, tuy nhiên hiệu suất xử

lý vẫn cao đạt 58,36% sau 5 ngày và 71,15% sau 10 ngày xử lý.

Lượng amoni, nitrit giảm nhờ quá trình nitrat hóa/khử nito, ngoài ra nitơ

được hệ vi sinh vật xung quanh rễ hấp thụ hoặc thực hiện những phản ứng

sinh hóa chuyển thành chất dinh dưỡng giúp cây hấp thụ, bên cạnh đó còn do

nhiệt độ môi trường, phản ứng hóa học chuyển thành các chất bay hơi (N2).

3.5.2. Hiệu quả xử lý BOD5 của các công thức cây trồng

BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có khả

năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí, là một trong những chỉ tiêu

quan trọng được dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm của nước thải. Qua

quá trình xử lý nước thải bằng hệ thống ĐNN ta có kết quả dưới đây:

Bảng 3.21. Hiệu suất xử lý BOD5 sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4

Công

thức

Giá trị BOD5 đo sau (mg/l) QCVN14:2011/

BTNMT, Cột B 5 ngày Hiệu suất

%

10 ngày Hiệu suất

% Ban đầu 365,11 365,11

50 CT1 (ĐC) 189,1 48,21 179,2 50,92

CT2 149,85 58,96 79,09 78,34

CT3 153,67 57,91 83,82 77,04

CT4 143,97 60,57 63,17 82,7

70

Từ kết quả bảng 3.21 ta thấy hiệu suất xử lý của quá trình là rất cao, ở các

lần đo khác nhau giá trị BOD5 giảm rõ rệt. Chỉ tiêu BOD5 giảm là nhờ chất

hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học. Chất hữu cơ được giữ lại qua lớp cát

và xỉ than, và được hệ VSV trong các lớp vật liệu lọc phân hủy. Trong mô

hình cây, chất hữu cơ còn được cây và hệ vi sinh vật quanh rễ cây hấp thu,

chuyển hóa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt lá nên hiệu quả xử lý chất

hữu cơ trong mô hình cây cao hơn 78,34% - 82,7%.

Ở lần đo đầu sau 5 ngày các công thức trồng cây nước thải đã giảm nồng

độ BOD5 từ 365,11 mg/l xuống còn 149,85 mg/l – 143,97 mg/l đạt hiệu suất

xử lý khá cao 58,96% - 60,57% nhưng nước thải ra chưa đạt yêu cầu về nồng

độ BOD5 trước khi thải ra môi trường theo QCVN 14:2011/BTNMT, cột B.

Tại công thức đối chứng so với các công thức có cây khả năng xử lý đạt hiệu

suất thấp hơn, nước thải vẫn ở mức cao 189,1 mg/l, hiệu suất xử lý thấp

48,21%, thấp hơn so với công thức có cây trồng.

Ở lần đo thứ 2 sau 10 ngày ta thấy nước thải đã giảm về mức độ ô nhiễm

so với lần đo đầu, hiệu suất xử lý khá tốt. Nước thải sau xử lý đã giảm xuống

thấp còn 79,09 mg/l và 63,17 mg/l lần lượt ở các công thức CT2_Mon Nước

và CT4_Mon Nước + Thủy Trúc, đạt hiệu suất 78,34% và 82,7%. CT3_Thủy

Trúc cũng giảm rõ rệt, giảm xuống còn 83,82mg/l, đạt hiệu suất 77,04% tuy

nhiên hiệu suất thấp hơn so với CT2.

Qua đó ta thấy khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của các công thức trồng

cây rất thích hợp, hiệu suất xử lý BOD5 cao. Chất lượng nước sau xử lý bằng

hệ thống ĐNN nhân tạo trên môi trường nền là xỉ than tuy chưa đạt tiêu chuẩn

về xả thải BOD5 của QCVN 14:2011, cột B nhưng hiệu suất xử lý cao. Sau

các lần đo ta thấy việc xử lý nước hiệu quả phụ thuộc vào thời gian lưu nước

trong hệ thống, thời gian càng lâu mức xử lý càng tốt, hiệu quả càng cao.

71

3.5.3. Khả năng xử lý tổng chất rắn lơ lửng ở các công thức cây trồng

Bảng 3.22. Hiệu quả xử lý TSS sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4

Công

thức

Hàm lƣợng TSS đo sau (mg/l) QCVN14:2011/

BTNMT, Cột B 5 ngày Hiệu suất

%

10 ngày Hiệu suất

% Ban đầu 850,68 850,68

100 CT1 (ĐC) 366,02 60,5 300,44 64,7

CT2 206,72 75,7 120,40 85,8

CT3 248,4 70,8 120,65 85,8

CT4 179,49 78,9 105,29 87,6

Từ bảng 3.22 ta thấy TSS trong các công thức có trồng cây đã giảm so với

kết quả phân tích ban đầu qua các lần đo:

Sau 5 ngày TSS tại các công thức có trồng cây đã giảm từ 850,68mg/l

xuống còn 248,4 mg/l – 179,49 mg/l đạt hiệu suất xử lý từ 70,8% - 78,9%,

nước thải ra vẫn ở mức cao vượt quá tiêu chuẩn cho phép của QCVN

14:2011, cột B. Ở công thức đối chứng hiệu quả xử lý không thấp hơn nhiều

so với công thức có cây, nước thải giảm xuống 366,02 mg/l so với ban đầu là

850,68mg/l.

Sau 10 ngày ta tiến hành đo TSS đã giảm đạt hiệu suất xử lý cao 87,6%,

nước thải sau xử lý đo được 105,29 mg/l cho thấy qua thời gian xử lý của

ĐNN trồng cây, nước thải đã được cây và xỉ than cũng như các vật liệu lọc

hút các chất dinh dưỡng, nước thải ra đạt các quy định về xả thải. Còn với

công thức không có cây hiệu suất xử lý thấp hơn đạt 64,7% nước thải vẫn ở

mức cao so với QCVN 14:2011, cột B.

Hiệu suất xử lý hàm lượng TSS trong mẫu trồng cây và mẫu đối chứng

chênh lệch nhau không nhiều chứng tỏ khả năng xử lý TSS trong nước thải là

nhờ khả năng lọc của xỉ than và lớp vật liệu, thực vật trong mô hình không

đóng vai trò đáng kể trong việc loại bỏ chất thải rắn.

72

Hàm lượng TSS được loại bỏ nhờ cơ chế lọc qua lớp vật liệu lọc và phân

hủy sinh học do sự phát triển của vi sinh vật , hoặc là hút bám, hấp phụ lên

thực vật, lên bề mặt than, cát sỏi. Vì vậy khả năng loại bỏ hàm lượng TSS phụ

thuộc rất nhiều vào tính chất, kích thước vật liệu lọc.

3.5.4. Hiệu quả xử lý COD ở các công thức cây trồng

COD (nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất

hữu cơ trong thành phần nước thải bằng phương pháp hóa học, là thông số

quan trọng để khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm và xác định hiệu quả của

các công trình xử lý nước. Qua quá trình xử lý nước thải ta có kết quả sau:

Bảng 3.23. Hiệu suất xử lý COD sau 5, 10 ngày trồng cây trên vật liệu 4

Công thức Giá trị COD đo sau (mg/l)

5 ngày Hiệu suất (%) 10 ngày Hiệu suất (%)

Ban đầu 593,68 593,68

CT1 (ĐC) 323,43 45,52 297,3 49,92

CT2 249,6 57,96 114,67 80,69

CT3 254,8 57,08 125,89 78,79

CT4 233,35 60,69 94,11 84,15

Sau khi cho nước thải vào các công thức, sau 5 ngày ta thấy giá trị COD

giảm nhiều ở các công thức trồng cây từ 593,68 mg/l xuống 254,8 mg/l –

233,35mg/l, đạt hiệu suất xử lý 57,08% - 60,69%. So với công thức đối chứng

chỉ có vật liệu lọc thì khả năng xử lý của công thức có cây tốt hơn, tại công

thức đối chứng nước thải giảm xuống 1,84 lần nhưng ở công thức có cây

nước thải đã giảm xuống 2,33 lần – 2,54 lần, tuy nhiên hàm lượng vẫn còn ở

mức cao, nước thải ra vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu xả thải.

Sau 10 ngày ta tiến hành lấy mẫu phân tích kết quả có khả quan hơn, nước

thải trong các công thức đã giảm từ 125,89 mg/l – 94,11 mg/l, đạt hiệu suất

xử lý khá cao 78,79% - 84,15%. Hiệu quả xử lý tốt nhất ở hai công thức là

CT2_Mon Nước và CT4_Mon Nước + Thủy Trúc. Chỉ tiêu COD giảm là nhờ

chất hữu cơ được giữ lại qua lớp cát và xỉ than, và được hệ vi sinh vật trong

73

lớp vật liệu phân hủy. Chất hữu cơ còn được cây và hệ vi sinh vật quanh rễ

cây hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt lá.

So với công thức đối chứng thì việc trồng cây đã cho kết quả xử lý tốt hơn,

thời gian xử lý nhanh hơn, hiệu suất xử lý cao hơn so với công thức không có

cây. Tại các công thức có cây mức xử lý của từng công thức có sự khác biệt

do khác nhau về loại cây sử dụng. Cây Mon Nước có khả năng xử lý tốt hơn

cây Thủy Trúc.

3.5.5. Khả năng xử lý Phốtphát của các công thức cây trồng

Cũng như Nitơ, phốtpho là một nguyên tố dinh dưỡng quan trọng đối với

sự phát triển của thực vật và vi sinh vật. Việc thải chất dinh dưỡng này vào

các nguồn tiếp nhận trong tự nhiên làm tăng sự phát triển của tảo và dẫn đến

hiện tượng phú dưỡng trong các hồ và sông suối. Do đó cần phải giảm nồng

độ phốtpho trong dòng thải sau xử lý thứ cấp để ngăn ngừa hiện tượng trên.

Nước thải ban đầu sau khi được đưa vào các công thức thí nghiệm trồng cây

ta tiến hành lấy mẫu nước sau xử lý đem phân tích, có kết quả sau:

Bảng 3.24. Hàm lƣợng Phốtphát qua các lần đo ở các công thức cây trồng

Công

thức

Hàm lƣợng PO43-

đo sau (mg/l) QCVN14:2011/

BTNMT, Cột B 5 ngày Hiệu suất

%

10 ngày Hiệu suất

% Ban đầu 4,31 4,31

10 CT1 (ĐC) 3,85 10,67 3,24 24,83

CT2 2,65 38,52 1,2 72,16

CT3 2,99 30,63 1,37 68,21

CT4 2,43 43,62 1,12 74,01

Từ kết quả bảng 3.24 trên ta thấy tại các công thức qua thời gian xử lý của

cây hàm lượng Phốtphát đã giảm xuống đáng kể, đạt hiệu suất xử lý từ

68,21% - 74,01%. Ở các công thức có cây sau 5 ngày lượng Phốtphát trong

nước thải giảm từ 4,31 mg/l xuống còn 2,99 mg/l – 2,43 mg/l, hiệu suất xử lý

30,63% đến 43,62%, hiệu suất xử lý không cao. Ở công thức đối chứng hiệu

74

suất xử lý là10,67%, lượng Phốtphát trong nước thải giảm xuống còn 3,85

mg/l, nhưng vẫn ở mức cao.

Sau 10 ngày hàm lượng phốtphát ở mức 1,37mg/l – 1,12mg/l, đạt hiệu suất

từ 68,21% - 74,01%, cho thấy nước thải đã giảm về nồng độ ô nhiễm.

Hàm lượng Phốtphát tại công thức đối chứng giảm ít hơn trong mô hình

trồng cây. Vì trong mô hình đối chứng, hàm lượng Phốtphát giảm nhờ sự hấp

phụ trên bề mặt xỉ than và cát, được các vi sinh vật trong lớp vật liệu phân

hủy. Còn trong mô hình thực vật hàm lượng Phốtphát còn được cây hấp thụ

chủ yếu là ở dạng HPO42-

và H2PO4-.

Qua bảng ta cũng thấy công thức xử lý Phốtphát tốt nhất là CT4_Mon

Nước + Thủy Trúc. Hàm lượng ban đầu là 4,31 mg/l sau 5 ngày xử lý giảm

xuống còn 2,43 mg/l, tương ứng với hiệu suất xử lý là 30,63% trong khi ở

công thức đối chứng hiệu suất là 10,67%. Sau 10 ngày xử lý giảm xuống còn

1,12 mg/l, tương ứng với hiệu suất là 74,01% tăng 49,18% hiệu suất xử lý so

với CT1. Nguyên nhân là do có sự cộng hưởng của các cây thí nghiệm làm

cho hiệu quả xử lý tốt hơn so với chỉ sử dụng một loại cây.

3.5.6. Kết quả đánh giá định tính (cảm quan) các chỉ tiêu vật lý

Bảng 3.25. Kết quả màu sắc và mùi nƣớc thải trƣớc và sau xử lý

Công thức Sau 5 ngày Sau 10 ngày

Màu Mùi Màu Mùi

Trước xử lý Màu nâu hơi sáng,

vẩn đục

Mùi hôi,

khó chịu

Màu nâu hơi sáng,

vẩn đục

Mùi hôi,

khó chịu

CT1 Màu nâu sáng,

ít đục Mùi hôi Trong nhẹ Hôi nhẹ

CT2 Trong nhẹ Hôi nhẹ Trong nhẹ Không mùi

CT3 Màu đục Hôi nhẹ Trong nhẹ Không mùi

CT4 Trong nhẹ Hôi nhẹ Trong nhẹ Không mùi

75

Dựa vào cảm quan chúng ta có thể nhận thấy sự khác biệt giữa trước khi

xử lý và sau khi xử lý; giữa công thức không trồng cây và có trồng cây. Kết

quả cho thấy các công thức 2,3,4 được trồng cây kết hợp với xỉ than và vật

liệu lọc có kết quả tốt đó là đã hết mùi hôi khó chịu và nước thải chuyển từ

màu nâu hơi sáng, vẩn đục sang màu trong nhẹ. CT1_đối chứng chỉ có thể xử

lý một phần mùi và màu của nước thải.

3.6. So sánh hiệu suất xử lý giữa các công thức với các chỉ tiêu theo dõi

Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây

trên vật liệu 4 (đơn vị:%)

Công thức NH4+ NO2

- BOD5 COD TSS PO4

3-

CT1 46,19 38,03 50,92 49,92 64,7 24,83

CT2 77,98 71,15 78,34 80,69 85,8 72,16

CT3 74,40 77,21 77,04 78,79 85,8 68,21

CT4 82,70 89,18 82,7 84,15 87,6 74,01

0

15

30

45

60

75

90

105

CT1 CT2 CT3 CT4

Amoni

Nitrit

BOD

COD

TSS

Phốtphát

Hình 3.1. Hiệu suất xử lý NH4+, NO2

-, BOD5, COD, TSS, PO4

3- sau 10 ngày

trồng cây trên vật liệu 4

76

Từ bảng 3.26 và hình 3.1 cho ta thấy điểm chung lớn nhất trong các công

thức đó là CT1 – đối chứng luôn có hiệu suất xử lý thấp hơn so với các công

thức có trồng cây và CT4_ Mon Nước + Thủy Trúc luôn có hiệu suất xử lý tốt

hơn về các chỉ tiêu. Sự khác nhau này là do có sự cộng hưởng qua lại giữa các

loại cây với nhau, cùng với sự hấp phụ các chất ô nhiễm lên bề mặt của xỉ

than và lớp vật liệu lọc cũng như sự phân hủy của vi sinh vật trong lớp vật

liệu lọc nên cho kết quả tốt hơn so với chỉ có mình lớp nền là xỉ than và lớp

vật liệu lọc và trồng một loại cây riêng lẻ. Nếu xét riêng từng cây ta thấy,

CT2_Mon Nước có hiệu suất xử lý tốt hơn về các chỉ tiêu như Amoni, BOD5,

COD so với CT3_Thủy Trúc. Tùy thuộc vào mỗi loại cây trồng mà chúng có

khả năng xử lý các chỉ tiêu ở các mức độ khác nhau.

Cây Mon Nước có khả năng xử lý Amoni, Phốtphát là tốt nhất.

Cây Thủy trúc có khả năng xử lý Nitrit là tốt nhất.

Các công thức đều cho hiệu quả xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, TSS

gần như là tương đương nhau.

77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Sau 6 tháng nghiên cứu sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện làm chất nền

trong hệ thống ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tác giả xin đưa ra

một số kết luận:

Qua việc phân tích các tính chất hóa lý, hóa học của xỉ than Nhà máy

Nhiệt điện Mông Dương, ta thấy, xỉ than NMNĐ Mông Dương có độ ẩm nhỏ

(2,02%), là vật liệu rất khô, tỉ trọng gần bằng tỉ trọng của đất cát (2,656

g/cm3), pH=9,9 có tính kiềm cao vì vậy có thể cải thiện độ chua của đất; hàm

lượng KLN vẫn thuộc giới hạn cho phép theo TCVN 7209:2002, thành phần

khoáng chính là SiO2, Al2O3, Fe2O3 là những thành phần cần thiết trong sản

xuất vật liệu xây dựng. Vì vậy xỉ than Mông Dương có những đặc tính khá

thuận lợi cho việc tái sử dụng trong các lĩnh vực xây dựng, nông nghiệp, và

xử lý nước thải.

Khi phân tích một số các chỉ tiêu COD, BOD5, Amoni, pH, màu, mùi

sau khi đã cho nước thải qua các công thức có vật liệu lọc và xỉ than thì kết

quả cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trên đã giảm đáng kể so với ban

đầu khi chưa có vật liệu lọc và xỉ than xử lý. Công thức có khả năng xử lý

chất thải tốt nhất là công thức vật liệu 4, VL4 = Cát to + Cát mịn + 50% Xỉ

than. Với thứ tự sắp xếp và chiều dày lớp vật liệu theo thứ tự từ dưới lên trên

là cát to:cát mịn:xỉ than=4:4:10 cm.

Qua thí nghiệm xác định khả năng sinh trưởng, phát triển cũng như

khả năng chịu tải lượng ô nhiễm của các cây trồng trên chất nền là xỉ than và

môi trường nước thải sinh hoạt cho thấy: Cây Dong Riềng thích hợp với

ngưỡng nồng độ 50%; còn Mon Nước, Thủy Trúc, Muống Nhật, Phát Lộc

thích hợp với ngưỡng nồng độ 75% - 100%. Hai loại cây phát triển tốt nhất

78

trên chất nền xỉ than là Thủy Trúc và Mon Nước. Vì vậy lựa chọn hai loại cây

này cho thí nghiệm tiếp theo.

Sau khi nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của các công thức cây

trồng trên vật liệu 4 (xỉ than, cát to, cát mịn) cho thấy:

Công thức có khả năng xử lý tốt nhất là công thức 4 gồm 2 loại cây Thủy

Trúc và Mon Nước trồng trên vật liệu 4 (50% xỉ than, cát to, cát mịn).

Nếu xét riêng từng cây với từng chỉ tiêu cụ thể thì:

CT2_Mon Nước cho hiệu quả xử lý Amoni, Phốt phát là tốt nhất. Ngoài ra

hiệu quả xử lý các chỉ tiêu COD, BOD5 cũng cao hơn so với CT3_Thủy Trúc.

CT3_Thủy Trúc cho hiệu quả xử lý Nitrit là tốt nhất so với CT2_Mon Nước.

Các công thức đều cho hiệu quả xử lý TSS là gần tương đương nhau.

2. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Khi xây dựng mô hình ngoài thực tế cần biết cách sử dụng và kết hợp

được các vật liệu lọc như xỉ than, cát, sỏi, đá một cách hợp lý để sử dụng

trong mô hình ĐNN nhân tạo nhằm mang lại hiệu quả xử lý cao nhất.

Tiếp tục thử nghiệm phân tích thêm một số các chỉ tiêu ô nhiễm khác

có trong nước thải sinh hoạt: coliform, sunphua, kim loại nặng, dầu mỡ… để

đánh giá được toàn diện hơn về khả năng lọc của xỉ than và các vật liệu lọc,

đồng thời tiếp tục thử nghiệm khả năng lọc và kết hợp xỉ than với một số vật

liệu khác như đá to, sỏi to, mùn bán phân hủy, sét hạt mịn...và thay đổi chiều

dày lớp vật liệu để tìm ra công thức vật liệu tối ưu nhất.

Cần có những nghiên cứu thêm về khả năng xử lý của các cây trồng,

cây Thủy Trúc, Mon Nước với một số chỉ tiêu khác trong nước thải sinh hoạt

như sunfua, nitrat, các kim loại nặng, coliform...

Cần nghiên cứu thêm các loại cây mới để làm tăng khả năng xử lý và

tạo vẻ đẹp cảnh quan như cây Cỏ Nến, cây Chuối Hoa Lai, Trúc Mây, Bóng

Nước, Thiết Mộc Lan, Xương Bồ...

79

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

[1] Nguyễn Việt Anh (2005), “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm

trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam”, Trường

Đại học Xây dựng.

[2] Nguyễn Việt Anh (2007), Nghiên cứu cơ sở khoa học, đề xuất lựa chọn

các giải pháp thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp trong điều kiện

Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[3] Nguyễn Đình Bảng (2004), Giáo trình các phương pháp xử lý nước thải,

NXB Khoa học tự nhiên, Hà Nội.

[4] Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ và phốtpho, NXB

KH Tự nhiên và Công nghệ.

[5] Hoàng Đàn (2007), “Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây, công nghệ

mới đem lại nhiều lợi ích cho môi trường”, Trường Đại học Tây

Nguyên.

[6] Nguyễn Thế Đặng – Nguyễn Thế Hùng (1999), Giáo trình đất, NXB nông

nghiệp.

[7] Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB KHKT, Hà Nội.

[8] Nguyễn Tiến Hoàng (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp

sinh học, Trường ĐH Khoa học Huế.

[9] Trịnh Lê Hùng (1996), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[10] Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải,

NXB Xây dựng, Hà Nội.

[11] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (1999), Giáo trình công nghệ xử lý nước

thải, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

[12] Lương Đức Phẩm (2000), Vi sinh vật học và an toàn vệ sinh thực phẩm,

NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

80

[13] Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp

sinh học, NXB Giáo Dục.

[14] Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công

nghiệp bằng phương pháp sinh học, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[15] Lâm Vĩnh Sơn (2009), Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải, Trường Đại

học Kỹ thuật Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh.

[16] Kiều Cao Thăng, Nguyễn Đức Quý (2011), “Tình hình và phương

hướng tái chế, sử dụng tro xỉ của các Nhà máy Nhiệt điện ở Việt Nam”,

Hội thảo về Tận thu thạch cao, Hội VLXD Việt Nam .

[17] Trần Cẩm Vân, Bạch Phương Lan (1995), Công nghệ vi sinh và bảo vệ

môi trường, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Trung tâm Giao lưu quốc tế về

Văn hoá, Giáo dục và Khoa học (CCES), Hà Nội.

Tài liệu tiếng Anh

[18] Dayna, Yocum (2002), Wetlands, Science and Environmental

Management, University Santa Barbara of California.

[19] EPA (1988), Design Manual Constructed wetlands and aquatic plant

systems for municipal wastewater treatment, United States

Environmental Protection Agency.

[20] Gupta VK, Mittal A, Krishnan L, Mittal J (2006), Adsorption treatment

and recovery of the hazardous dye, Brilliant Blue FCF, over bottom ash

and de-oiled soya, J Colloid Interface Sci 293(1), pp.16–26.

[21] Jan Vymazal, Lenka Kropfelova (2008), Wastewater treatment in

constructed wetlands with Horizontal subsuface flow, Czech University

of Life Sciences Prague, Faculty of Environmental Sciences

[22] Sim Cheng Hua (2003), The use of constructed wetlands for wastewater

treatment, Wetlands International - Malaysia Offce.

81

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt

(QCVN 14:2011/BTNMT)

STT Thông số Đơn vị Giá trị C

A B

1 pH - 5 - 9 5 - 9

2 BOD5 (200C) mg/L 30 50

3 Tổng chất rắn lơ lửng

(TSS)

mg/L 50 100

4 Tổng chất rắn hòa tan

(TDS)

mg/L 500 1000

5 Sunfua (tính theo H2S) mg/L 1,0 4,0

6 Amoni (tính theo N) mg/L 5 10

7 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/L 30 50

8 Dầu mỡ động, thực vật mg/L 10 20

9 Tổng các chất hoạt động

bề mặt

mg/L 5 10

10 Phốtphát (tính theo P) mg/L 6 10

11 Tổng coliform MPN/100ml 3000 5000

Trong đó:

Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán

giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước

được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương

đương cột A1 và A2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

mặt).

Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán

giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước

không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương

đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

mặt hoặc vùng nước biển ven bờ).

82

Phụ lục 2: Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm

83

SƠ ĐỒ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 1. Hệ thống ĐNN dòng chảy bề mặt

Ghi chú: Hướng của dòng chảy có thể theo phương ngang (HSSF)

hay phương thẳng đứng (VSSF)

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 2. Hệ thống ĐNN dòng chảy dưới bề mặt

Nguồn: Cooper, 1996

Hình 3. Sơ đồ hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy ngang dưới bề mặt

84

Nguồn: Cooper, 1996

Hình 4. Sơ đồ hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy đứng dưới bề mặt

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 5. Đường đi của BOD/Cacbon trong hệ thống ĐNN nhân tạo

85

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 6. Đường đi của các hạt rắn trong hệ thống ĐNN nhân tạo

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 7. Đường đi của Nitơ trong hệ thống ĐNN nhân tạo

86

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 8. Đường đi của phốtpho trong hệ thống ĐNN nhân tạo

Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000

Hình 9. Quá trình loại bỏ vi khuẩn trong hệ thống ĐNN nhân tạo