1.5.1. Hiện trạng hồ đô thị thành phố Đà Nẵng
Theo kết quả nghiên cứu của TS. Trần Văn Quang và Th.S Phan Thị Kim Thủy năm 2012, thì chất lƣợng trầm tích của một số hồ trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đang ở tình trạng ô nhiễm. Để đánh giá về chất lƣợng trầm tích của hồ Bàu Tràm thì đề tài
đã tiến hành thu thập số liệu quan trắc chất lƣợng nƣớc một số hồ trên thành phố Đà Nẵng.
Chất lƣợng trầm tích của hồ công viên 29/3, thành phố Đà Nẵng đƣợc trình bày ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Kết quả chất lƣợng trầm tích tại hồ công viên 29/3
Thông số Cu Pb Zn Cd Hg As Đợt Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l I (15/01/2012) Min 22,9 83,7 49,2 1,6 1,33 6 TB 32,45 107,25 67,2 2,3 1,645 9,2 Max 42 130,8 85,2 3,0 1,96 12,4 II (10/02/2012) Min 22,4 70,4 42,3 1,0 1,9 7,0 TB 31,4 97,8 60,75 1,95 2,4 9,45 Max 40,4 125,2 79,2 2,9 2,9 11,9 III (03/03/2012) Min 24,3 63,7 43,9 1,1 1,3 7,6 TB 35,6 86,45 58,75 2 1,95 9,05 Max 46,9 109,2 73,6 2,9 2,6 10,5 QCVN 43:2012 197 91,3 315 3,5 0,5 17,0 Nhận xét
So với QCVN 43:2012/BTNMT, hầu hết hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích của hồ công viên 29/3 đều nằm trong quy chuẩn cho phép trừ hàm lƣợng Pb vƣợt từ 1,01 đến 1,4 lần và hàm lƣợng Hg vƣợt từ 2,67 đến 5,96 lần. Nhƣ vậy, khả năng tích tụ kim loại nặng trong trầm tích hồ (đặc biệt là Pb và Hg) là rất lớn.
Bên cạnh đó, theo báo cáo chất lƣợng môi trƣờng thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2005 – 2010, mặc dù chất lƣợng nƣớc hồ có cải thiện hơn so với các năm trƣớc do phân cấp quản lý cho các quận/huyện, địa phƣơng đã có những nổ lực trong các hoạt động bảo vệ môi trƣờng trong thời gian qua nhƣng chất lƣợng môi trƣờng nƣớc hồ còn ô nhiễm, một số hồ nƣớc vẫn có màu đen, mùi hôi (Bàu Tràm) do các cống thoát nƣớc
sinh hoạt, sản xuất vào hồ hoặc nƣớc hồ có màu xanh (Hồ 2 hecta, Hồ Công viên) do sự bùng nổ và phát triển của tảo. Một vài thời điểm cá chết gây mùi hôi thối, đặc biệt là vào mùa hè và trời nắng nóng. Các số liệu thống kê kết quả quan trắc cho thấy, hàm một số kim loại nặng đo đƣợc tại các hồ vẫn còn vƣợt quy chuẩn nhiều lần. [5]
Kết luận
Dựa trên các số liệu thống kê, thu thập từ báo cáo hiện trạng chất lƣợng môi trƣờng thành phố và số liệu quan trắc chất lƣợng nƣớc tại một số hồ đô thị trên địa bàn thành phố Đà Nẵng cho thấy, tại thời điểm khảo sát và đánh giá chất lƣợng nƣớc hồ đô thị đã và đang bị ô nhiễm bởi các chất lơ lửng, chất hữu cơ và các chất dinh dƣỡng. Nguy cơ chất lƣợng nƣớc hồ đô thị diễn biến theo chiều hƣớng xấu, quá trình phú dƣỡng hóa sẽ xảy ra vào thời điểm mùa hè nắng nóng là rất lớn. Sự ô nhiễm đƣợc hình thành do sự tích lũy nhanh hàm lƣợng các hợp chất phốt phát và đã dẫn đến sự phát triển bùng nổ của tảo kéo theo sự ô nhiễm các chất hữu cơ, gây nên hiện tƣợng cá chết hàng loạt vào các tháng đầu mùa hè và sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng nếu không có biện pháp kiểm soát phù hợp. [7]
1.5.2. Hiện trạng hồ Bàu Tràm-Quận Liên Chiểu-Thành phố Đà Nẵng
Bản đồ vị trí hồ Bàu Tràm
Hồ Bàu Tràm là một hồ nƣớc rộng khoảng 32ha với dung lƣợng nƣớc khoảng 1 triệu m3. Hồ đem lại cảnh quan, mỗi khi mƣa xuống thì lƣợng nƣớc này sẽ chảy tràn vào hồ, giúp điều hòa khí hậu khu vực này. Hồ đang đƣợc ngƣời dân nuôi cá, đồng thời ở bên trái hồ một số hộ dân trồng rau xanh và sử dụng chính nguồn nƣớc hồ để tƣới rau. Và một số hộ dân cũng sử dụng nƣớc hồ cho mục đích sinh hoạt.
Hình 1.6. Quang cảnh hồ Bàu Tràm
1.5.3. Nguồn gây ô nhiễm hồ Bàu Tràm
Khu công nghiệp Hòa Khánh có khoảng hơn 130 doanh nghiệp hoạt động trên diện tích gần 430ha. Những nhà máy sản xuất xi măng, giấy, thép, dệt có nguy cơ gây ô nhiễm cao. Trƣớc kia, nƣớc thải của các nhà máy đƣợc thải ra hệ thống thoát nƣớc chung của khu công nghiệp và đổ vào hồ mà không đƣợc xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu đã tập trung về đây và gây ô nhiễm nƣớc mặt tại hồ Bàu Tràm, tình hình này đã kéo dài trong nhiều năm. Sau này, khi khu công nghiệp đã có hệ thống thu gom tập trung dẫn nƣớc thải về một nơi để xử lý thì hồ không còn hứng chịu một lƣợng lớn nƣớc thải.
Trong thời gian tiến hành đề tài, chúng tôi có đi khảo sát, điều tra ở một số hộ dân sống quanh hồ. Thì theo một số hộ gần đây, vẫn còn tình trạng xả thải lén vào hồ của một số nhà máy.
Hình 1.7. Nguồn gây tác động đến hồ Bàu Tràm
Ngoài ra, vùng đất trống bên cạnh hồ đƣợc ngƣời dân trồng rau thì khi ngƣời ta dùng hóa chất bảo vệ thực vật thì dƣ lƣợng thuốc sẽ theo dòng nƣớc trôi vào hồ. Hồ lại đang đƣợc sử dụng để nuôi cá nƣớc ngọt, hàng ngày lƣợng thức ăn đƣợc hộ chăn nuôi đƣa vào hồ. Đồng thời, theo dự án quy hoạch của thành phố Đà Nẵng thì phía bên phải hồ sẽ hình thành khu dân cƣ, khu vui chơi giải trí, du lịch.
Hình 1.9. Các khu dân cư đang được xây dựng xung quanh hồ Bàu Tràm
Hình 1.10. Các cống xả nước thải sinh hoạt vào hồ Bàu Tràm
Nhƣ vậy lƣợng nƣớc thải sinh hoạt sẽ trực tiếp đi vào hồ cùng với nƣớc mƣa cuốn theo các chất ô nhiễm trên bề mặt chảy vào hồ. Từ đó, theo thời gian thì chất lƣợng nƣớc hồ sẽ có nguy cơ bị ô nhiễm cao.
1.6. ĐẤT NGẬP NƢỚC 1.6.1. Khái niệm 1.6.1. Khái niệm
Đất ngập nƣớc hay còn gọi là đất ƣớt, là loại đất có đầy nƣớc bên trong hoặc nƣớc ngập bề mặt đất hoặc nƣớc hiện diện trong vùng đất có rễ cây quanh năm hoặc theo mùa trong năm. Sự hiện diện của nƣớc trong thời gian dài theo chu kỳ là yếu tố chính quyết định đặc tính tự nhiên cho sự phát triển của đất và các loại quần xã động thực vật sống dƣới đất hoặc trên mặt đất.
Đất ngập nƣớc là vùng đất chuyển tiếp giữa hai hệ đất liền và nƣớc, nơi mà nƣớc thƣờng có trên hoặc gần kề bề mặt đất hoặc là đất đƣợc phủ bởi một lớp nƣớc cạn, có thêm một hoặc vài tính chất sau:
- Theo chu kỳ tối thiểu, đất có sự chiếm ƣu thế của các loài cây chịu ngập nƣớc. - Tầng nền là đất ngậm nƣớc không thể làm khô đƣợc.
- Tầng nền không là đất và bão hòa bởi nƣớc hoặc bị che phủ bởi một lớp nƣớc cạn trong mùa trồng trọt hàng năm. [3], [10]
1.6.2. Phân loại đất ngập nƣớc
Các mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo ứng dụng trong xử lý nƣớc đƣợc thiết kế theo hệ thống các dòng chảy của nƣớc. Đƣợc chia theo 3 hệ thống nhƣ sau:
Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS).
Các hệ thống dòng chảy ngang dƣới mặt đất (Horizontal subsurface flow – HSF).
Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF).
1.6.2.1. Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS)
Những hệ thống này thƣờng là lƣu vực chứa nƣớc hoặc các kênh dẫn nƣớc, với lớp lót bên dƣới để ngăn sự rò rỉ nƣớc, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho thực vật nổi. Lớp nƣớc nông, tốc độ dòng chảy chậm, sự có mặt của thân cây quyết định dòng chảy và đặc biệt trong các mƣơng dài và hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ (Redd và cộng sự, 1998).
1.6.2.2. Các hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow - HSF)
Hệ thống này đƣợc gọi là dòng chảy ngang vì nƣớc thải đƣợc đƣa vào và chảy chậm qua tầng lọc xốp dƣới bề mặt của nền trên một đƣờng ngang cho tới khi nó tới đƣợc nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian này, nƣớc thải sẽ tiếp xúc với một mạng lƣới hoạt động của các đới hiếu khí, hiếm khí và kị khí. Các đới hiếu khí ở xung quanh rễ và Bàu rễ, nơi lọc O2 vào trong bề mặt. Khi nƣớc thải chảy qua đới rễ, nó đƣợc làm
sạch bởi sự phân hủy sinh học của vi sinh vật bởi các quá trình hóa sinh. Loại thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là cây sậy.
1.6.2.3. Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF)
Nƣớc thải đƣợc đƣa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt. Nƣớc sẽ chảy xuống dƣới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dƣới đáy có ống thu nƣớc đă xử lý để đƣa ra ngoài. Các hệ thống VSF thƣờng xuyên đƣợc sử dụng để xử lý lần 2 cho nƣớc thải đã qua xử lý lần 1. Thực nghiệm đă chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử lý sơ bộ nhƣ bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống đất ngập nƣớc cũng có thể đƣợc áp dụng nhƣ một giai đoạn của xử lý sinh học.
Tuy nhiên, trên thực tế mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo đƣợc xây dựng theo hai hệ thống: Bãi lọc trồng cây ngập nƣớc (FWS); 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 nhƣng chúng hoạt động theo cùng một cơ chế. [4]
1.6.3. Các nghiên cứu và ứng dụng
- Trên thế giới: Đất ngập nƣớc đƣợc sử dụng để cải thiện chất lƣợng nƣớc đã đƣợc biết đến vào những thập kỷ 20 của thế kỷ trƣớc, nhƣng hầu hết là các đất ngập nƣớc tự nhiên (U.S. EPA, 1999). Những nghiên cứu xây dựng đất ngập nƣớc nhân tạo để xử lý nƣớc thải bắt đầu vào những năm 1950 ở Đức (Seidel, 1976), ở Hoa kỳ vào những năm 1970 đến 1980 và phát triển mạnh trong những năm 1990, ngƣời ta xây dựng nhiều hệ thống xử lý nƣớc thải bằng đất ngập nƣớc và áp dụng rộng rải không chỉ để xử lý nƣớc thải đô thị mà còn để xử lý nƣớc thải cho các khu công nghiệp vùng khai khoáng và nƣớc thải nông nghiệp. Đặc biệt là các công trình của Kadlec và Knight (1996), Moshiri (1993), US-EPA (1988),… cho thấy hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm nhƣ BOD5, COD, DO, TSS, Photpho, Coliform,… có giảm đáng kể trong nƣớc thải. Vào năm 1997, một nhà khoa học trẻ ở Monrovia Growers, Cairo đã ứng dụng mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo để xử lý lƣợng chất dinh dƣỡng và thuốc trừ sâu dƣ thừa ra khỏi nƣớc chảy tràn bề mặt của họ. Hệ thống đầm lầy này đƣợc thiết kế để xử lý nƣớc
cho 120 khu vực sản xuất mẫu Anh. Tiếp theo là quá trình xây dựng một mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo để xử lí nƣớc mƣa chảy tràn ở tại Hillandale Golf Course, mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo này đƣợc bắt đầu xây dựng từ tháng 5/2000.
- Ở nƣớc ta: Việc sử dụng các hệ thống tự nhiên nói chung và hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo nói riêng đã bắt đầu đƣợc sử dụng, nhƣ hệ thống đất ngập nƣớc để xử lý nƣớc thải cho nhà máy chế biến cà phê ở Khe Sanh, hệ thống đất ngập nƣớc ở Thành phố Việt Trì. Các đề tài nghiên cứu mới đây nhất về áp dụng phƣơng pháp này tại Việt Nam nhƣ "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật Môi trƣờng đô thị và khu công nghiệp (Trƣờng Đại học Xây dựng Hà Nội); "Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì" của Trƣờng Đại học Quốc gia Hà Nội... đã cho thấy hoàn toàn có thể áp dụng phƣơng pháp này trong điều kiện của Việt Nam. Theo Gs.TSKH. Nguyễn Nghĩa Thìn (Bộ môn Thực vật, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) thì Việt Nam có đến 34 loại cây có thể sử dụng để làm sạch môi trƣờng nƣớc. Các loài cây này hoàn toàn dễ kiếm tìm ngoài tự nhiên và chúng cũng có sức sống khá mạnh mẽ.
Trƣờng Đại học Cần Thơ đã tiến hành các khảo sát khả năng xử lý nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải từ các ao nuôi cá nƣớc ngọt bằng biện pháp đất ngập nƣớc kiến tạo kiểu chạy ngầm nằm ngang từ năm 2003 đến nay. Các nghiên cứu thực nghiệm đã đƣợc tiến hành trong khuôn viên trƣờng và thực địa với sự hợp tác của nông dân ở Cần Thơ. Kết quả cho thấy, đây là một triển vọng khả thi cho việc xử lý nƣớc thải ở vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Các nhà khoa học thuộc Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh đã nghiên cứu ứng dụng đất ngập nƣớc kiến tạo dòng chảy ngầm để xử lý các chất ô nhiễm và dƣ lƣợng kháng sinh chloramphenicol tồn tại trong nƣớc thải các ao nuôi thủy sản khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu cho thấy, giải pháp ứng dụng đất ngập nƣớc kiến tạo xử lý tái sử dụng cho nuôi trồng thủy sản là khả thi. Ở các tải trọng thích hợp, chloramphenicol và các chất ô nhiễm giảm 50%
COD, 85% độ đục, 68% độ màu, 38% T-P, 43% T-N, gần 90% cặn lơ lửng và 40% CAP. Nƣớc thải sau khi qua mô hình đạt yêu cầu về chất lƣợng nƣớc nuôi trồng thủy sản (TCVN 5943-1995 và TCVN 5942-1995 loại A), có thể sử dụng tái sinh cho các ao nuôi. [8]
Tại thành phố Đà Nẵng, những mô hình áp dụng đất ngập nƣớc nhân tạo cũng đã mang lại những thành công đáng kể. Điển hình nhƣ việc làm sạch nƣớc hồ Đàm Rong, hồ Thạc Gián bằng bèo Lục Bình. Đây là nơi tập trung nƣớc thải của cả khu vực dân cƣ rộng khoảng 50 ha, mật độ từ 200 – 300 ngƣời/ha. Công ty Môi trƣờng đô thị Đà Nẵng cũng đã thiết kế các ô chứa lục bình giữa hồ, bố trí thành các hoa văn để vừa có tính thẩm mỹ, vừa xử lý đƣợc mùi hôi do tác dụng của lục bình, tạo sự thông thoáng cho mặt hồ. Theo công trình đạt giải nhất tại cuộc thi Sony Xanh tổ chức (2007), sinh viên Trƣờng ĐH Bách Khoa đã thành công trong việc góp phần xử lí, làm sạch hồ 29/3 bằng hệ thống thực vật nổi trên mặt nƣớc vừa đảm bảo chức năng môi trƣờng và tạo thêm giá trị thẩm mỹ cho “Lá phổi Xanh” của Thành phố.
1.6.4. Cơ chế của quá trình xử lý nƣớc thải bằng đất ngập nƣớc nhân tạo
Quá trình xử lí kim loại nặng: Các loài thực vật khác nhau có khả năng hấp thu kim loại mạnh rất khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm lầy cũng ảnh hƣởng gián tiếp đến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh hƣởng 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 hydroxit 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 oxyhidroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí
Kết hợp lẫn thực vật và đất - Hấp phụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong bãi lọc trồng cây.
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƢỢNG
2.1.1. Hồ Bàu Tràm
Hồ Bàu Tràm nằm ở phƣờng Hòa Hiệp Nam, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. Hồ có diện tích khoảng 32 ha.
Đối tƣợng nghiên cứu : Chất lƣợng nƣớc và trầm tích hồ Bàu Tràm.
Hình 2.1. Bản đồ quy hoach khu vực hồ Bàu Tràm
2.1.2. Mô hình đất ngập nƣớc
Mô hình đất ngập nƣớc có 2 loại là mô hình tự nhiên và nhân tạo. Ở đây, chọn mô hình nhân tạo kết hợp với trồng cây Chuối hoa.