Ứng dụng thực vật thủy sinh xử lý nước thải phân tán là phương pháp xử lý với chi phí vận hành thấp, hiệu quả cao. Để ứng dụng thực vật thủy sinh xử lý nước thải phân tán thì điều kiện cần là phải có diện tích lớn (so với diện tích cho các công nghệ xử lý khác) và có điều kiện tự nhiên thuận lợi. Do vậy phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh thường áp dụng cho nước thải phát sinh tại các khu vực ngoại ô, farmstay, các khu vực có hạ tầng thoát nước chưa được đầu tư bài bản, ngân sách đầu tư cho hệ thống xử lý hạn chế.
Các nhóm thực vật thuỷ sinh tham gia xử lý nước thải
Thực vật nổi
Cây sậy (Common reed – Phragmites australis) là một thực vật nổi phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt nó phát triển mạnh ở ĐBSCL. Trong điều kiện đất bão hoà hoặc bán bão hoà ở khu đất ngập nước, cây sậy có thể cao đến 4m. Rể sậy là rễ chùm, phát triển ở mật độ cao dưới độ sâu 30 – 60 cm. Chiều dài của rễ có thể đạt đến tối đa 70 cm.
Cỏ Vetiver (Vetiveria Zizanioides L.) là loại cỏ có bộ rễ rất phát triển, tăng trưởng nhanh và đâm sâu, bám chặt trong đất. Chúng có khả năng chịu hạn và chịu nước rất tốt, có thể sinh sản và sinh trưởng trong môi trường ngập nước hoặc môi trường có mức độ ô nhiễm cao.
Cây thủy trúc (Cyperus alternifolius) thuộc họ Cói. Thân tròn cứng cáp, bề mặt nhẵn bóng với màu xanh lục đậm. Cây mọc thành bụi dày thẳng như cây cau – cây dừa tí hon. Cây thủy trúc có chiều cao khoảng 40 – 70 cm.
Thực vật chìm
Thực vật sống chìm có đặc điểm là nó sinh trưởng phía dưới mặt nước suốt cả vòng đời của nó. Thực vật sống chìm hấp thụ oxy hòa tan trong nước (ban đêm – cho quá trình hô hấp) và cacbon trong nước (ban ngày – cho quá trình quang hợp) và nhiều loài còn có thể sử dụng các bicarbonate hoà tan cho quá trình quang hợp. Hầu hết các loài thực vật sống chìm có rễ bám vào lớp bùn đáy, tuy nhiên có một số loài không có rễ và trôi nổi tự do như rong đuôi chồn (Coon’s tail – Ceratophyllum demersum).
Thực vật trôi nổi
Lá và thân của các loài thực vật này trôi nổi trên mặt nước, đối với các loài có rễ thì rễ của chúng lơ lửng trong nước và không bám xuống nền đáy. Họ thực vật phổ biến nhất thuộc loại thực vật trôi nổi là Họ Bèo tấm (Lemnaceae). Ngoài ra cũng có các loài có kích thước lớn như Lục bình (Eichhornia crassipes), bèo Cái (còn gọi là bèo Tai tượng, Pistia stratiotes – họ Ráy – Araceae) các loài này có bộ rễ dài ngoài tác dụng hấp thu các chất dinh dưỡng còn tạo đối trọng để giữ cây trên mặt nước.
Hầu hết các loài thực vật thủy sinh có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hấp thụ các nguồn muối vô cơ dư thừa, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng dư thừa trong nước. Dựa vào đặc tính này của chúng, người ta đã đưa ra phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh. Bên cạnh đó, thực vật thủy sinh còn có thể cung cấp lượng oxy đáng kể do các hoạt động quang hợp của chúng.
Các quá trình xử lý chất ô nhiễm bằng thực vật thuỷ sinh
Quá trình tách các chất rắn
Các chất rắn lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì các hệ thống này có thời gian lưu nước dài. Chất rắn không lắng được, chất keo có thể được loại bỏ thông qua các cơ chế lọc. Các cơ chế xử lý trong hệ thống 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. Thực vật trong bãi lọc không đóng vai trò đáng kể trong loại bỏ các chất rắn.
Quá trình xử lý các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
Sự phân hủy sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng hòa tan hay dạng keo trong nước thải. Chất hữu cơ còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng. Khả năng phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật và được phân hủy bởi các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm) sống trong rễ. Bộ rễ thực vật ngập nước chính là giá thể tốt đối với vi sinh vật.
Vai trò của thực vật trong bãi lọc là cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy sinh học cư trú. Và vận chuyển oxy vào vùng rễ nhờ quá trình khuếch tán, cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học ở rễ.
Các chất hữu cơ cũng bị thực vật hấp thụ (Polprasert và Dan, 1994), tuy nhiên cơ chế này còn chưa được hiểu rõ và còn phụ thuộc nhiều vào loại thực vật được trồng, cũng như đặc tính của chất bẩn.
Quá trình khử Nitơ
Sự chuyển hóa của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hóa 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 được loại bỏ nhờ 3 cơ chế sau; Sự bay hơi của NH3; Sự hấp thụ của thực vật; Nitrat hóa/ khử nitrat bởi vi khuẩn nitrosomonas và vi khuẩn Nitrobacter. Ở môi trường nhiệt độ cao hơn, một số NH4+ chuyển sang NH3 và bay vào không khí.
Quá trình khử Photpho
Dựa vào các quá trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đưa được P vào đất hay bùn đáy. Khi đó phải được nạo vét và xả bỏ. Cơ chế loại bỏ P trong các bãi lọc gồm có:
- Sự hấp thụ của thực vật
- Các quá trình đồng hóa của vi khuẩn
- Sự hấp phụ lên đất, vật liệu lọc
- Kết tủa lắng cùng các ion Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+.
Quá trình xử lý kim loại nặng
Các loài thực vật khác nhau có khả năng hấp thụ kim loại nặng khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh hưởng đến chế độ thủy lực, cơ chế hóa học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh vật. Các vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu các kim loại nặng. Các cơ chế loại bỏ chúng gồm có:
- Kết tủa và lắng ở dạng hidroxit 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 oxit hidroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí
- Kết hợp lẫn thực vật và đất. Hấp phụ vào rễ, thân và lá của thực vật.
Quá trình xử lý vi khuẩn và virus
Về bản chất cũng giống như quá trình loại bỏ các vi sinh trong hồ sinh học. Vi khuẩn và virut có trong nước thải được loại bỏ nhờ:
- Các quá trình vật lý như lắng, dính kết, lọc, hấp phụ vào sinh khối thực vật
- Do điều kiện môi trường không thuận lợi trong một thời gian dài
- Tác động của các yếu tố lý hóa của môi trường tới mức độ diệt khuẩn.
- Và các yếu tố sinh học bao gồm: thiếu chất dinh dưỡng (Wu và Klein, 1976), do các sinh vật khác ăn (Ellis, 1983).
Ứng dụng thực vật thủy sinh trong công nghệ xử lý nước thải hiện nay
Ưu điểm
Là hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học tự nhiên không sử dụng hóa chất, loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh, hiệu suất xử lý cao. Quá trình xây dựng, vận hành, bảo dưỡng cũng không đòi hỏi sử dụng các công nghệ phức tạp. Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm hoặc làm phân bón.
Đối với việc xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng. Đó là những ưu điểm nổi bật trong việc ứng dụng thực vật thuỷ sinh vào các hệ thống xử lý nước thải.
Nhược điểm
Cần phương pháp xử lý sơ bộ trước khi đưa về hệ thống xử lý bằng thực vật.
Bên cạnh vai trò của xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh, dễ nhận thấy phương pháp này cũng tồn tại một số nhược điểm như diện tích cần rộng lớn. Trong trường hợp không có thực vật, vi sinh vật không có nơi bám vào sẽ dễ dàng trôi theo nước thải và lắng xuống đáy. Rễ thực vật có thể là nơi cho vi sinh vật có hại sinh sống và cũng là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường.
Một số hệ thống xử lý đã áp dụng thực vật thuỷ sinh tại Việt Nam
Hệ thống xử lý nước thải Formosa Hà Tĩnh
Sự cố môi trường biển Miền Trung năm 2016 mà nguyên nhân chính được xác định là do chất lượng nước thải khu liên hợp gang thép và cảng Sơn Dương Formosa Hà Tĩnh không đảm bảo chất lượng, không có hệ thống cảnh báo, kiểm soát sự cố…
Hệ thống bãi lọc trồng cây và bể chỉ thị sinh học (bể thả cá) đã được sử dụng, công suất 36.000 m3/ngày đêm, có chức năng kiểm soát sự cố, xử lý bổ sung nước thải (xử lý các loại nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt,…). Đây là hệ thống hồ sinh học kết hợp với bãi lọc trồng cây quy mô lớn đầu tiên không chỉ ở Việt Nam mà cả khu vực Đông Nam Á.
Nước thải sau khi xử lý sẽ dẫn qua hệ thống bãi lọc trồng cây, tận dụng thực vật thủy sinh để phân giải và hấp thụ hàm lượng nitơ, photpho, loại bỏ độ màu và các chất lơ lửng, để ưu hóa chất lượng nước thải. Tại bể chỉ thị sinh học các loại cá rô phi, cá chép, cá diêu hồng cũng được thả nuôi khỏe mạnh, phát triển tốt trong bể để kiểm chứng nước thải không gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái biển.
Nhà máy Xử lý nước thải Bình Hưng Hòa
Trạm xử lý nước thải áp dụng công nghệ hồ sục khí và ổn định chất thải cho kênh Nước Đen – TP.HCM. Bắt đầu hoạt động vào 05/2006. Công suất thiết kế 30.000m3/ngày. Lượng bùn ở hồ lắng được hút một năm một lần (bùn dâng lên 30cm một năm)
Tổng diện tích 35,4 ha. Trong đó diện tích vùng xanh 5,34 ha.
Sông Tô Lịch
Cuối năm 2014, Công ty TNHH một thành viên Thoát nước Hà Nội lắp đặt 38 cụm bè thủy sinh trồng cây thủy trúc trên sông Tô Lịch (đoạn từ đường Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới – Ngã Tư Sở) với chiều dài hơn 6km. Các bè thủy trúc sẽ hỗ trợ làm sạch nước tự nhiên nhờ phần thân và rễ có vai trò như bộ lọc, chuyển các chất ô nhiễm thành sinh khối của cây và cung cấp bổ sung oxy vào nước.
Hy vọng thông qua bài viết này bạn đã hiểu hơn về ứng dụng thực vật thuỷ sinh vào xử lý nước thải. Nếu cần hỗ trợ tư vấn chi tiết hơn về cách xử lý hiệu quả cho từng trường hợp, liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0888 167 247. Là đơn vị với nhiều năm kinh nghiệm, NTS Engineering sẽ mang lại phương pháp tối ưu nhất, tiết kiệm nhất cho khách hàng.
CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NTS
Trụ sở: Số 15, đường số 3, Khu dân cư Gia Hòa, Phường Phước Long B, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh
Điện thoại: 0888 167 247
Email: nts@ntse.vn
Website: https://ntse.vn/
Facebook: https://www.facebook.com/www.ntse.vn/
