Công nghệ xử lý nước thải trên thế giới hiện nay được phát triển khá mạnh mẽ. Song công nghệ xử lý nước thải theo hướng sinh thái được biết đến trên thế giới như một giải pháp 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, cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái của địa phương. Biện pháp này được nhiều tác giả trên Thế giới nghiên cứu như :
- Nghiên cứu xử lý nước bị phú dưỡng bằng rong biển (Chaiyakam, 1994; Noiry, 1999, Akutagawa, 2000). Các tác giả này đưa ra mô hình trồng rong câu kết hợp với loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ, có thể loại bỏ hầu hết các chất dinh dưỡng nitơ và photpho trong nước thải nuôi tôm kể cả phần đáy.
- Một nhóm tác giả của Thổ Nhĩ Kỳ ( Z. Ferdoushi và cộng sự, 2008) đã nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của một số thực vật phù du thuộc Họ Euglenophyceae, Cyanophyceae, Bacillariophyceae và Chlorophyceae thông qua một số thí nghiệm với các chi tảo như Euglena, Anabeana và Microcystis.
Các loài tảo này có tác dụng xử lý các hợp chất N, P ra khỏi thủy vực bị ô nhiễm.
- Ở miền Bắc Thuỵ Điển, J.L.Andersson, S.Kallner Bastviken và K.S.Tonderski đã đánh giá hoạt động trong 3-8 năm của bốn hệ thống ĐNN quy mô lớn (diện tích 20-28 ha) để xử lý nước thải đô thị. Các tác giả cho rằng
khả năng loại bỏ nitơ và photpho của hệ thống ĐNN phụ thuộc vào tiền xử lý nước thải trước đó, tải trọng và các yếu tố riêng của hệ thống ĐNN như chế độ thuỷ lực hiệu quả, nồng độ oxy và các chất hữu cơ [12].
- Viện công nghệ Châu Á (AIT) Thái Lan. Kết hợp với Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Liên bang Thuỵ Sỹ SANDEC, EAWAG đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm xử lý phân bùn bể phốt lấy từ BangKok bằng hệ thống ĐNN dòng chảy thẳng đứng với cây cỏ nến (Typha) tại AIT liên tục từ năm 1997 đến nay.
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, việc sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm môi trường đang có xu hướng được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam. Một số nghiên cứu trong lĩnh vực này như sau:
- Năm 2006, nhóm nghiên cứu của Nguyễn Việt Anh và cộng sự thuộc Trung tâm Kỹ thuật môi trường đô thị và Khu công nghiệp (CEETIA), Đại học Xây dựng Hà Nội đã lắp đặt và vận hành mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đứng để xử lý nước thải từ bể tự hoại. Các cây thử nghiệm là cỏ Nến, Sậy, Thủy trúc, Phát lộc. Kết quả cho thấy bãi lọc trồng cây có hiệu quả xử lý nước đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.
- Tác giả Dương Đức Tiến cùng nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Giót, Thành phố Việt Trì. Nước thải qua bể lắng sang bể yếm khí rồi qua ao trồng thực vật, ao trồng bèo tây, chảy sang ao có mặt nước thoáng để xử lý nước thải bằng ánh sáng mặt trời. Sau đó qua hệ thống mương trồng sậy với 4 lần thí nghiệm thì thời gian nước lưu trong đất ngập nước 7 ngày mang lại hiệu quả tốt hơn, đặc biệt là hàm lượng PO43-[11].
- Tác giả Lâm Ngọc Thụ và Đào Văn Bảy nghiên cứu xử lý ô nhiễm N, P trong nước sông Tô Lịch bằng bèo Tây nhằm mục đích làm sạch các ion NH4+
, NO2-
, PO43-
. Bèo là thực vật nước, có khả năng xử lý N, P trong các nguồn nước mặt và nước thải rất tốt, đặc biệt có thể xử lý hoàn toàn hiện tượng phú dưỡng mà không phải sử dụng thêm bất cứ loại hoá chất nào khác.
1.4.3.Những nghiên cứu trước đây về xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún - Năm 1999, tác giả Trần Văn Nhị và Đỗ Thị Tố Uyên đã đưa ra kết quả nghiên cứu về xử lý nước thải làng nghề Phú Đô bằng vi khuẩn quang hợp.
Phương pháp này các tác giả đã sử dụng 10 chủng vi khuẩn quang hợp từ tập đoàn chủng giống của Viện công nghệ sinh học, đã nuôi các vi khuẩn này ở điều kiện kỵ khí ngoài ánh sáng. Sau 4-5 ngày nuôi cấy, sinh khối của các chủng đạt cực đại, phương pháp này loại bỏ COD khoảng 85- 90%. Tuy nhiên, ứng dụng công nghệ này vào thực tế sẽ rất khó khăn vì tốn nhiều kinh phí, khó tạo ra điều kiện yếm khí lại vẫn phải có ánh sáng để vi khuẩn quang hợp tồn tại và sinh trưởng.
- Năm 1999, Lê Gia Hy và nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề Phú Đô bằng bùn hoạt tính. Tác giả đã nghiên cứu tạo bùn hoạt tính từ 3 loại: Bùn hoạt tính tự nhiên thu được bằng cách lấy mẫu nước thải ở Phú Đô để lắng, loại bỏ phần nước trong. Bùn hoạt tính nhân tạo thu được bằng cách nhân giống trên môi trường nước thải Phú Đô. Bùn hỗn hợp nhân được từ phương pháp nuôi tạo bùn như trên, nhưng môi trường nhân giống là mẫu nước thải hỗn hợp từ Phú Đô, Tô Lịch, Hồ Tây. Sau đó các tác giả tiến hành phân tích thành phần và số lượng vi sinh vật trong 3 loại bùn hoạt tính trên. Kết quả cho thấy số lượng vi sinh vật ở hai mẫu bùn hoạt tính nhân tạo và hỗn hợp cao hơn nhiều so với bùn tự nhiên. Tiếp đó các tác giả cũng đã thử nghiệm khả năng xử lý nước thải Phú Đô bằng 3 loại bùn hoạt tính trên thì thấy xử lý bằng bùn hoạt tính hỗn hợp và nhân tạo có hiệu quả cao hơn so với bùn tự nhiên.
- Năm 2009, tác giả Hà Minh Ngọc, trường Đại học Khoa học Tự nhiện Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải làng nghề chế biến lương thực bằng phương pháp lọc sinh học ngập nước. Kết quả xử lý nước thải cho làng nghề chế biến lương thực của xã Minh Khai, huyện Hoài Đức, tỉnh Hà Tây bằng hệ thống lọc sinh học kị khí và hiếu khí cho thấy các chỉ tiêu đều đạt TCVN 5945-1995.
- Năm 2012, tác giả Nguyễn Minh Phương và nhóm nghiên cứu thuộc viện Công nghệ sinh học- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu bước đầu ứng dụng vi sinh vật và tảo lam Spirulina đột biến để làm sạch nước thải và sản xuất nguồn nguyên liệu chất dẻo sinh học dùng cho công nghiệp ở làng nghề bún Phú Đô. Kết quả cho thấy mẫu nướcsau khi được xử lý bằng bùn hoạt tính và chủng tảo lam spirulina platensis có hiệu quả xử lý COD, BOD5, Nts, Pts cao, các thông số đều đạt QCVN 24:2009/BTNMT loại B.