Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO
TÁI SỬ DỤNG NƯỚC MẶT Ô NHIỄM
PHỤC VỤ TRONG NÔNG NGHIỆP
Nguyễn Minh Kỳ1, Nguyễn Cơng Mạnh1, Phan Văn Minh1, Nguyễn Hồi Nam2
1
Trường Đại học Nơng Lâm TP. Hồ Chí Minh, email:
2
Trường Đại học Thủy lợi

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Với tốc độ phát triển kinh tế - xã hội ngày
càng gia tăng, đòi hỏi nhu cầu cung ứng các
nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng lớn.
Nhu cầu cấp nước không chỉ phục vụ cho các
hoạt động sản xuất kinh doanh công nghiệp
mà cịn cả các hoạt động nơng nghiệp. Trước
bối cảnh các lưu vực sông suối ô nhiễm, sự
khan hiếm tài nguyên nước có thể phát sinh
những xung đột hay mâu thuẫn về khai thác,
sử dụng nguồn tài nguyên quý giá này. Ở
Bình Dương, lưu vực sơng suối đã có những
dấu hiệu ô nhiễm nặng, nhất là các chất dinh
dưỡng chứa các dạng nitơ. Do sự tiếp nhận
lượng lớn nguồn nước thải từ các khu công
nghiệp, khu đô thị hay các khu dân cư, áp lực
bảo vệ tài nguyên nước cần được quan tâm.
Trong khi, giải pháp công nghệ đất ngập
nước là biện pháp thân thiện mơi trường, có
tính khả thi cao trong việc xử lý, ổn định các

chất ô nhiễm trong nước. Các cơng trình

nghiên cứu về khả năng xử lý nitơ chỉ ra kết
quả đạt hiệu quả. Về cấu trúc, đây là hệ
thống tổng hợp và phức tạp gồm các thành
phần của nước, hệ thực vật, động vật, vi
sinh vật và điều kiện mơi trường. Mục đích
nghiên cứu này được thực hiện nhằm xem
xét và đánh giá khả năng tái sử dụng nguồn
nước nhiễm bẩn (các dạng nitơ) bằng công
nghệ đất ngập nước nhân tạo sử dụng các
loại thực vật thông dụng như cỏ Sậy và
Vetiver - nghiên cứu điển hình tại Bình
Dương.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

* Đối tượng nghiên cứu:Nguồn nước mặt
bị ô nhiễm từ kênh D tạithị xã Thuận An,
tỉnh Bình Dương. Các thơng số về chất lượng
nước, bao gồm các dạng nitơ trong nước như
TKN, N-NH4+, N-NO2-,vàN-NO3-. Hệ thực
vật: Cỏ Sậy (Phragmites australis L.) và
Vetiver (Vetiverria zizanioides L.).

Bảng 1. Đặc điểm chất lượng nguồn nước trước xử lý
Tải trọng
thủy lực bề mặt
1500 mL/phút/m2
QCVN 08-MT:2015
(B1)


Thông số chất lượng nước, (mg/L)
BOD5

COD

TKN

N-NH4+

146,3±39,1 276,8±9,4 27,79±0,38 18,16±0,5
15

30

KQĐ

0,9

N-NO2-

N-NO3-

0,05±0,04

0,10±0,05

0,05

10


Chú thích: KQĐ: Khơng quy định; QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
chất lượng nước mặt; Cột B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi.


457


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

TCVN. Các mẫu được tiến hành thu liên tục
trong 10 tuần với tần suất thu mẫu 1 tuần/ lần
để đánh giá chất lượng và hiệu quả xử lý của
hệ thống. Số liệu nghiên cứu được thống kê
ANOVA để phân biệt sự khác biệt thống kê
có ý nghĩa giữa các nghiệm thức ở mức ý
nghĩa P<0,05.

* Thiết lập mơ hình thí nghiệm:

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 1. Mơ hình thí nghiệm
Nghiên cứu được bố trí theo thiết kế thí
nghiệm hai yếu tố Tải trọng và Loại cây
(Hình 1). Nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý thông
qua thời gian lưu nước trong hệ thống, theo
đó tải trọng được cố định mức
1500mL/phút/m2 với sự thay đổi hai loại cây
cỏ Sậy và cỏ Vetiver. Mật độ của sậy và

vertiver được trồng trong các bể thí nghiệm
là 20 cây/m2. Thí nghiệm được tiến hành sau
khi chúng đã được trồng 05 tháng - với chiều
cao từ 0,6 đến 0,8m. Hệ thống thí nghiệm
gồm có 3 bể plastic, mỗi bể có thể tích 1000
L (1*1*1m). Một bể được đặt trên cao làm
bể cấp nước. Nước được phân phối xuống 03
bể thí nghiệm có chứa các lớp vật liệu lọc
theo thứ tự từ dưới lên: đá 4*6cm – dày
20cm, đá (1*2cm) - dày 20cm, đá mi hạt lớn
– dày 15cm, cát hạt lớn - dày 15cm (Hình 2).
Độ rỗng của tồn khối vật liệu lọc là 40%.

Hình 2. Sơ đồ thiết kế bể thí nghiệm
* Phương pháp phân tích và xử lý số liệu:
Phương pháp phân tích chất lượng nước
theo các tiêu chuẩn hiện hành của APHA và

Mơ hình nghiên cứu thực nghiệm cho thấy
kết quả xử lý TKN, N-NH4+, N-NO2-, NNO3-khátốt và được thống kê trình bày ở
Bảng 2. Kết quả chỉ ra sự suy giảm đáng kể
các thành phần nitơ như TKN, N-NH4+và
cho thấy sự phù hợp, đạt Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia QCVN 08-MT:2015/BTNMT về
chất lượng nước tưới tiêu nông nghiệp đối
với thông số N-NO3-. Điều này có thể lý giải
bởi thời gian nước bị ô nhiễm tiếp xúc với
các tác nhân xử lý trong hệ thống đất ngập
nước kiến tạo như lớp vật liệu lọc, màng sinh
học và sự hấp thu của bộ rễ cây. Nghiên cứu

[8] đã xác định thành phần vi sinh vật trong
hệ thống có trồng cây khác với không trồng
cây, cho thấy ảnh hưởng của bộ rễ lên thành
phần quần xã vi sinh vật. Hàm lượng của
TKN, N-NH4+và (N-NO2-+N-NO3-) đầu vào
trong thí nghiệm tải trọng 1500mL/phút/m2
cho cả đối chứng và nghiệm thức thí nghiệm
lần lượt là 27,8±0,38; 18,2±0,51 và
0,56±0,36 mg/L. Tại đầu ra ở lô đối chứng
các giá trị của TKN, N-NH4+và (N-NO2-+NNO3-) lần lượt là 14,43±0,93; 10,62±0,52 và
11,38±1,20 mg/L; trong đó N-NO3- là
10,98±1,15 mg/L. Các giá trị tương tự lần
lượt ở lơ thí nghiệm trồng sậy là 10,30±0,36;
7,38±0,27 và 9,94±3,49; trong đó N-NO3- là
9,42±1,86 mg/L, ở lơ trồng Vetiver là
9,51±0,91; 7,44±0,93 và 8,17±1,97; trong đó
N-NO3- là 7,87±0,25 mg/L. Trái với sự suy
giảm của hàm lượng TKN và N-NH4+, hàm
lượng của (N-NO2-+N-NO3-) đã gia tăng
trong cả đối chứng và thí nghiệm. Điều này
phản ảnh đã có sự chuyển hóa mạnh TKN
thành N-NO3- trong hệ thống.

458


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Bảng 2. Kết quả xử lý các dạng nitơ của mơ hình thí nghiệm
Thơng số


Đầu vào

Đối chứng

Sậy

Vetiver

QCVN 08-MT:2015 (B1)

TKN

27,8±0,38

14,43±0,93

10,30±0,36

9,51±0,91

0,9

N-NH4

18,2±0,51

10,62±0,52

7,38±0,27


7,44±0,93

0,05

NO2-+NO3-

0,56±0,36

11,38±1,20

9,94±3,49

8,17±1,97

10

+

Hình 3 cho thấy hiệu quả xử lý TKN, và
N-NH4+của lô thí nghiệm so với đối chứng.
Hiệu quả xử lý TKN trong nghiệm thức trồng
Sậy có thể đạt đến 62,9±1,8% đối với TKN
và 59,4±0,6% cho N-NH4+, trong nghiệm
thức trồng Vetiver là 65,8±2,9% (TKN) và
58,9±5,9% (N-NH4+). Trong khi, giá trị
tương ứng lô đối chứng là 48,1±2,7% và
41,4±4,5%.Như vậy, đã ghi nhận được sự
biến động lớn trong hiệu quả xử lý TKN và
N-NH4+ trong lơ đối chứng và thí nghiệm.

Việc xử lý nitơ trong hệ thống wetland do sự
đóng góp và hấp thu của hệ thực vật. Sự hiện
diện của Sậy và Vetiver đã làm gia tăng hiệu
quả xử lý nitơ thông qua lớp bề mặt sinh học
được hình thành ở quanh bộ rễ. Theo, đất
ngập nước nhân tạo là hệ thống nhân tạo
được thiết kế và sử dụng các quá trình tự
nhiên dưới tác dụng của thực vật, đất và tập
hợp các yếu tố tác động qua lại của vi sinh
vật tham gia vào việc xử lý chất ô nhiễm. Vi
sinh vật sống trong vật liệu lọc và sống bám
vào hệ thống rễ của cây trồng phân huỷ các
chất ô nhiễm phục vụ cho hoạt động sống của
chúng và thực vật cũng đồng thời hấp thụ
một phần khác.

Hình 3. Hiệu quả xử lý các dạng nitơ


4. KẾT LUẬN

Từ kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả
xử lý khá cao các chất dinh dưỡng nitơ của
hệ thống đất ngập nước nhân tạo sử dụng
một số lồi thực vật phổ biến. Mơ hình thí
nghiệm tải trọng thủy lực bề mặt 1500
mL/phút/m2 chỉ ra hiệu quả chất lượng nước
sau xử lý. Về hiệu quả xử lý TKN, N-NH4+
trong nghiệm thức trồng Sậy có thể đạt đến
62,9±1,8% và 59,4±0,5%; đồng thời ở

nghiệm thức trồng Vetiver lần lượt tương
ứng 61,1±10,6% và 55,2±12,3%. Nhìn
chung, mơ hình ứng dụng cơng nghệ đất
ngập nước nhân tạo có tính hiệu quả và thể
hiện ưu điểm thân thiện môi trường.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Brix, H., Arias, A.C., (2005). The use of
vertical flow constructed welands for onsite treatment of domestic wastewater: New
Danish guidelines. Ecological Engineering,
25:491-500.
[2] He, Q., Mankin, K., (2002). Performance
variation of COD and removal of nitrogen
removal by vegetated submerged bed
wetlands.
Journal
American
Water
Resource Association, 38:1679-1689.
[3] Kadlec R.H., Wallace S. D., (2009).
Treatment Wetlands. CRC Press/Lewis
Pucblishers, Boca Raton, FL.
[4] Kantawanickul S, Kladprasert S, Brix H.,
(2009).
Treatment
of
high-strenght
wastewater in tropical vertical flow
constructed wetlands planted with Typha
angustifolia and Cyperus involucratus.
Ecological Engineering, 35:238-247.

[5] Katarzyna I., Dorota M.-H., Paweł J.,
Franciszek B., Wojciech F., (2018).
Extensive grasslands as an effective measure
for nitrate and phosphate reduction from
highly polluted subsurface flow – Case
studies from Central Poland. Agricultural
Water Management, 203:240-250.

459