1.4.1. Một số biện pháp cải thiện chất lượng nước hồ trên thế giới
Phương pháp hóa học: Là biện pháp kết tủa các hợp chất phốt phát và amoni bằng các ion sắt, nhôm, canxi, magie tạo ra các muối có độ tan thấp và lắng xuống đáy.
Mg2+ + NH4+ + HPO42- + OH- + 5H2O <=> MgNH4PO4.6H2O Al3+ + PO43- <=> AlPO4
Hồ Horseshoe ở Wisconsin, Mỹ với diện tích khoảng 22 mẫu Anh (8,9 ha) và độ sâu là 16,7 m, xử lý bằng phèn nhôm với nồng độ phèn nhôm, sử dụng từ 7 - 27 mg/l, kết quả là P tổng bị loại bỏ tƣơng ứng là 38 - 66%. Tuy nhiên phƣơng pháp này khá tốn kém [17].
Xử lý bằng ức chế sinh trưởng của tảo: Năm 1986- 1987, nhóm chuyên gia Viện Môi trƣờng và Phát triển Bền vững đã xử lý hiện tƣợng nở hoa của các ao nuôi cá vùng Cần Thơ, Tiền Giang, ao nuôi Artemia ở ruộng muối Sóc Trăng, Quảng Ngãi bằng superphosphate liều lƣợng 5 kg/ha mặt nƣớc ao. Tiếp theo là áp dụng biện pháp sinh học nuôi tảo Chlorella - một chi tảo sử dụng lƣợng lớn chất hữu cơ trong nƣớc cho sinh trƣởng và phát triển, chất tiết của Chlorella có khả năng ức chế sinh trƣởng của tảo khác. Khi đạt mật độ 500 tb/ml thì đổ nƣớc nuôi tảo cho 10 m3 nƣớc ao [26].
Phương pháp sử dụng thực vật thủy sinh: Thực vật thủy sinh hấp thu và đồng hoá các hợp chất vô cơ dạng NO3-, NH4+, PO43-. Hiện nay, thực vật thủy sinh đang là đối tƣợng đƣợc quan tâm đến trong xử lý nƣớc bị phú dƣỡng vì những ƣu điểm của chúng nhƣ: Tăng trƣởng nhanh nên hấp thu mạnh chất ô nhiễm, thân thiện với môi trƣờng, chi phí xử lý thấp, sinh khối sau khi xử lý có thể tận dụng cho các mục đích khác nhƣ chăn nuôi, làm phân bón, sản xuất protein, khí metan,... Cách đây 5 năm, hồ Fish Fry (Mỹ) đã chết do nguồn nƣớc ngầm chảy vào hồ nằm cách 30 dặm về phía Đông Bắc của Billings, Montana, Mỹ chứa hàm lƣợng cao về photpho và nitơ. Một giải pháp đƣợc đƣa ra là nối các bè thực vật với nhau và đặt nổi trên mặt nƣớc, gọi là đảo nổi BioHaven. Hòn đảo nổi này đƣợc xây dựng với lớp lƣới đƣợc làm từ nhựa tái chế. Chiếc lƣới này đƣợc lắp thành chiếc bè nổi có thể làm nhỏ nhƣ hồ cá hoặc to nhƣ sân bóng đá và trên đó là đất và cây trồng. Bè này đƣợc hạ xuống ao, hồ, suối, đầm phá, neo đậu nó cố định. Theo thời gian, rễ cây phát triển và xuyên qua các lỗ hổng của bè, đi xuống dƣới nƣớc. Đồng thời, vi khuẩn tập hợp lại, tạo thành một lớp màng sinh học mỏng bám vào bè và rễ cây. Lớp màng sinh học này là bí mật tạo nên sức mạnh làm sạch của bè nổi. Vi khuẩn màng sinh học tiêu thụ nitơ và photpho, dòng nƣớc ô nhiễm chảy xung quanh bè nổi, vi khuẩn chuyển đổi những chất gây ô nhiễm thành chất ít độc hại hơn. Không chỉ các vi khuẩn làm việc, các rễ cây xuyên qua lỗ hổng của bè nổi xuống nƣớc cũng làm phần việc hấp thụ Nitơ và photpho thông qua bộ rễ của chúng. Trong suốt bốn năm, những bè nổi này đã giúp làm giảm 95% nồng độ nitơ và 40% nồng độ photpho [31].
Hình 1.8. Bè thực vật nổi trên hồ Fish Fry (Mỹ)
Nguồn:Emily Anthes (2012) [25]
Một mô hình xử lý bằng bè thực vật nổi khác tại hồ Yingri, Tế Nam, Sơn Đông, Trung Quốc, sau khi áp dụng mô hình bè thực vật nổi thì kết quả đạt đƣợc: hàm lƣợng COD giảm từ 63mg/l xuống còn 30mg/l đạt hiệu suất 52%, BOD5 giảm từ 20mg/l xuống còn 11mg/l đạt hiệu suất 45%, T-P giảm từ 0,93% xuống còn 0,10% đạt hiệu suất 89%, T-N giảm từ 11% xuống còn 3,9% đạt hiệu suất 65% [28].
1.4.2. Một số biện pháp cải thiện chất lượng nước hồ tại Việt Nam
1.4.2.1. Cải thiện chất lượng nước hồ bằng thực vật thủy sinh
Công trình nghiên cứu do Trần Văn Tựa cùng các cộng sự (2010) [10] tại Viện Công nghệ môi trƣờng đã triển khai thực hiện nghiên cứu trên nƣớc hồ bị phú dƣỡng thuộc khu thực nghiệm Cổ Nhuế, Hà Nội. Thực vật thủy sinh đƣa vào hệ thống xử lý bao gồm những cây non, khỏe nhƣ: Bèo tây (Eichhornia crassipes), ngổ trâu (Enydra fluctuans), rau muống (Ipomoea aquatica) và cải soong (Rorippa nasturtium aquaticum).
Hệ thống xử lý pilốt xây dựng gồm 4 mƣơng song song có kích thƣớc dài, rộng, sâu tƣơng ứng là 4,6m, 0,8m, 0,2m. Mỗi mƣơng trồng một loài cây nêu trên và mực nƣớc trong các mƣơng bình quân là 10cm. Nƣớc phú dƣỡng từ hồ đƣợc bơm lên bể chứa, phân phối đều qua các mƣơng. Hệ thống này hoạt động liên tục,
lấy mẫu hàng tuần để đánh giá các chỉ số phú dƣỡng và phân tích các chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc nhƣ TN, TP, TSS, COD và Chlorophin a (Chla) theo các phƣơng pháp chuẩn trƣớc và sau xử lý.
Từ các số liệu thu đƣợc, các nhà khoa học tiến hành phân tích, đánh giá vai trò của thực vật thủy sinh trong loại bỏ các yếu tố phú dƣỡng, hiệu suất xử lý yếu tố phú dƣỡng ở các tải lƣợng nƣớc khác nhau và hiệu quả xử lý vi tảo và vi khuẩn lam của hệ thống thực vật thủy sinh.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, công nghệ sinh thái sử dụng hệ thống thực vật thủy sinh nhƣ ngổ trâu, bèo tây, cải xoong và rau muống không chỉ loại bỏ các yếu tố phú dƣỡng môi trƣờng nƣớc nhƣ TN, TP, Chla, TSS, COD mà còn cả vi tảo và vi khuẩn lam độc. Trong 4 loài thực vật thủy sinh sử dụng, bèo tây cho hiệu quả xử lý cao nhất. Hiệu suất loại bỏ các chỉ tiêu TN, TSS, TP, COD và Chla tăng so với đối chứng là 2,10 - 3,19; 2,85 - 3,32; 1,87 - 2,14; 2,03 - 4,88 và 2,54 - 2,89 lần tƣơng ứng. Với mật độ vi tảo rất cao trong nƣớc đầu vào bèo tây loại đƣợc 79,33% vi tảo tổng số và 82,80% vi khuẩn lam. Các mƣơng còn lại cũng cho con số rất ý nghĩa và dao động từ 49,83-65,25% tổng số vi tảo và 52,37 - 62,80% vi khuẩn lam. Hơn nữa nƣớc đầu ra có lƣợng tổng Coliform giảm 6-10 lần và đạt mức A1 về chất lƣợng nƣớc mặt theo QCVN 08:2008/BTNMT (nay là QCVN 08-MT: 2015/BTNMT) của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng về Coliform và đáp ứng tốt cho việc cấp nƣớc sinh hoạt. Về giá trị sử dụng các cây này có thể dùng làm thức ăn cho chăn nuôi nhƣ bèo tây và rau xanh trong trƣờng hợp của ngổ trâu, rau muống và cải xoong [10].
1.4.2.2. Sử dụng tảo Chlorella pyrenoidosa và thực vật bậc cao
Theo công trình nghiên cứu của Lê Thị Hiền (1999) [3], các hồ ở Hà Nội bị ô nhiễm nghiêm trọng, thứ tự ô nhiễm giảm dần nhƣ sau: hồ Văn Chƣơng, hồ Giám, Nghĩa Đô, Thủ Lệ, Trúc Bạch, Thuyền Quang, Thanh Nhàn, Giảng Võ, Thành Công, Ba Mẫu, Bảy Mẫu, Ngọc Khánh, Trung Tự, Huy Văn. Kết quả mô hình sử dụng tảo Chlorella pyrenoidosa có khả năng làm sạch hồ: sau thời gian 10 ngày nuôi cấy tảo, hiệu quả làm sạch NH4+, BOD5, COD trung bình đạt 92,3 - 100%. Độ chênh lệch về hiệu quả xử lý giữa mẫu thí nghiệm và mẫu đối chứng
đƣợc nhƣ sau: với NH4+ là 28,5%; Cl- là 11,35%; BOD5 là 9,3%; COD là 10%; PO43- là 15%. Hồ Tây có hiệu quả xử lý cao nhất, sau đó đến hồ Hoàn Kiếm và thấp nhất ở hồ Bảy Mẫu.
Mô hình sử dụng một số loài thực vật thủy sinh: Bèo tấm (Lemna minor) và rong đuôi chó (Ceratophyllum demersum) có khả năng làm giảm các chất ô nhiễm. Sau 30 ngày nuôi thả thực vật nƣớc, hàm lƣợng BOD5 giảm từ 14,2 xuống 10,8- 12,7 mg/l, CODKMnO4 giảm từ 10,8 xuống 8,57-9,43mg/l, NH4+ giảm từ 3 xuống 0,25mg/l và dạng vết, DO tăng từ 5,45 tới 5,52 - 5,83mg/l [3].
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2015), Quy chuẩn kỹthuật Quốc gia vềchất lượng nước mặt (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT).
2. Shinya Fukuju, Masataka Yamagishi, Takaya Yanobu, Akihiko Nonaka, Trần Đình Hòa, Trịnh Văn Hạnh, Hoàng Thị Thu Hƣơng, Văn Anh
Tuấn (2016), “Kết quả nghiên cứu đánh giá hiện trạng suy giảm ôxy tại một số hồ đập của Việt Nam”, Tạp chí Khoa học và công nghệ Thủy lợi, 02(31), tr.102-108.
3. Lê Thị Hiền (1999), Nghiên cứu quá trình xử lý sinh học và ô nhiễm nước ở một số hồ Hà Nội, Luận án Tiến sỹ Sinh học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Bùi Quốc Lập (2015), Quản lý chất lượng nước, Trƣờng Đại học Thủy lợi, Hà Nội.
5. Phạm Ngọc Quý (2009), Tràn sự cố- Một giải pháp an toàn cho hồ chứa Thuỷ lợi, thuỷ điện, Tuyển tập các Báo cáo Khoa học - Trƣờng Đại học Thủy Lợi, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
6. Đào Thanh Sơn, Trần Trúc Ly, Phạm Thanh Lƣu (2013), “Nguy cơ ngộ độc bởi độc tố vi khuẩn lam ở hồ Dầu Tiếng”, Tạp chí Thông tin Khoa học và Công nghệ, 1&2, tr.1-3.
7. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hòa Bình (2012), Báo cáo xây dựng quy trình vận hành, điều tiết hồ Trọng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hòa Bình,
Hòa Bình.
8. Tổng cục Thủy lợi (2014), Báo cáo kiểm tra an toàn các hồchứa, Hà Nội. 9. Bùi Đức Tuấn (2007), Một số nhận xét về tình hình phú dưỡng ở các hồ Trị
An, Dầu Tiếng, Thác Mơ, Tuyển tập Báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10- Phân viện Khí tƣợng Thuỷ văn và Môi trƣờng phía Nam, NXB KHKT. 10. Trần Văn Tựa, Nguyễn Trung Kiên, Đỗ Tuấn Anh, Vũ Thị Nguyệt, Hoàng
Trung Kiên, Lê Thị Thu Thủ, Đặng Đình Kim, Lê Đức (2010), Công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước phú dưỡng, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam, NXB KHTN và Công nghệ, Hà Nội.
Tiếng Anh
11. FAO (2003), Review of the state of world fishery resources: inland fisheries, Rome, Italia.
12. Gritzner J .A ., (2016), Lake Tchad, Africa.
13. Hiyoshi Dam Control Office (2014), Control Situations of the Hiyoshi Dam, Incorporated Administrative Agency, Japan Water Agency.
14. Hoang Thi Thu Huong,Shinya Fukuju, Pham Ngoc Hai, Kenta Fujio, Huynh Trung Hai and Akihiko Nonaka, “Effect of anaerobic conditions in hydropower dams on river water quality in Hue city", Journal of Science and Technology, 51(3B), pp.75-81.
15. Htiti, M., Fekhaoui, M., Abidi, A. E., Bellaouchou, A. (2015), “Study of phisico-chemical characteristics of Iron and Manganese in Smir Lake Dam”,
J. Mater. Environ. Sci, 6(10), pp.2878-2885.
16. International Committee on Large Dams (2005), Statistics the largest dams on the world.
17. James O. Peterson, J. Peter Wall, Thomas l. Wirth and Stephen M. Born(1973), Eutrophication control Nutrient inactivation by chemical precipitation at Horseshoe lake, Wisconsin, Technical Bulletin, No. 62 department of natural resources Madison, Wisconsin, American.
18. Magadza, H. D. (2006), “Kariba Reservoir”, Academic Journal, 11(4), pp.271-286.
19. Ministry of land, infrastructure, transport and tourism of Japan (2005), Guidelines cyclic operating equipment aeration equipment for water supply and choice - draff.
20. Ntow, W.J, (2003), “The limnochemical conditions of the northern portion (Yeji area) of the Volta Lake 30 years after impoundment”,Tropical Ecology, 44(2), pp.265-267.
21. Takeshi Sakai (2014), Dam reservoir water quality control, United Engineering Center, Incorporated Administrative Agency, Japan Water Agency.
22. Tanaka, M., Adjadeh, T.A., Tanaka, S. & Sugimura, T. (2002), “Water surface area measurement of Lake Volta using SSM/I 37-GHz polarization difference in rainy season”, Pergamon, 30(11), pp.2501-2504.
23. Zaw, M., Chiswell, B. (1995), “Speciation of iron and manganese in dam water particles using electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA)”,
Talanta, 42(1), pp.27-40.
24. Zaw, M., Chiswell, B. (1999), “Iron and manganese dynamics in lake water”,
Water Research, 33(8), pp.1900-1910. 25. Nature ’s water purifiers help clean up lakes
http://www.bbc.com/future/story/20120925-natures-water-purifiers 26. Lake Rudolf
https://www.britannica.com/place/Lake-Rudolf .
27. Con số bình luận: 6.500 hồ chứa thủy lợi http://dwrm.gov.vn/index.php? language=vi&nv=news&op=Tai-nguyen- nuoc/Con-so-binh-luan-6- 500-ho-chua-thuy-loi-4543
28. Floating Island International http://www.floatingislandinternational.com/wp- content/plugins/fii/
casestudies/floatingtreatmentwetlandsremovenutrientloadsfromeutrophied lake
29. Một số thông tin về hiện trạng và các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm Hồ Xuân Hƣơng http://lamdongdost.gov.vn/home/thong-tin-khcn/hoi-thao-khoa- hoc/type/detail/id/252
30. Báo động tình trạng ô nhiễm hồ Ba Bể
http://www.rfa.org/vietnamese/programs/ScienceAndEnvironment/ba-be- lake-contaminnation-gm-05312011105958.html
31. Nghiên cứu hồ chứa theo quan điểm sinh thái, cách tiếp cận bền vững trong xây dựng các công trình chứa nƣớc ở Việt Nam
http://www.vawr.org.vn/index.aspx?aac=CLICK&aid=ARTICLE_DETAIL &ari=1286&lang=1&menu=khoa-hoc-cong- nghe&mid=995&parentmid=0&pid=1&title=nghien-cuu-ho-chua-theo-quan- diem-sinh-thai-cach-tiep-can-ben-vung-trong-xay-dung-cac-cong-trinh-chua- nuoc-o-viet-nam 63