CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA NANO BẠC
2.1. Đất ngập nước kiến tạo
2.1.1. Khái niệm về đất ngập nước kiến tạo
Theo Công ước Ramsar thì "Đất ngập nước (wetland) bao gồm: những vùng đầm lầy, đầm lầy than bùn, những vực nước bất kể là tự nhiên hay nhân tạo, những vùng ngập nước tạm thời hay thường xuyên, những vực nước đứng hay chảy, là nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, kể cả những vực nước biển có độ sâu không quá 6m khi triều thấp". Vùng Đồng bằng sông Cửu Long đƣợc xem là vùng ĐNN rộng lớn của nước ta vì có đủ các yếu tố của định nghĩa này [9].
Hình 2. 1: Đất ngập nước ở đồng bằng sông Cửu Long
ĐNN đƣợc xem là vùng đất giàu tính đa dạng sinh học, có nhiều tiềm năng nông lâm ngư nghiệp nhưng rất nhạy cảm về mặt môi trường sinh thái. Chúng tham gia tích cực vào chu trình thủy văn và có khả năng xử lý chất thải qua quá trình tự làm sạch bằng các tác động lý hóa và sinh học phức tạp. Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua ĐNN tự nhiên thường chậm, mất nhiều diện tích và khó kiểm soát quá trình xử lý. Nên các nhà khoa học đã đề xuất ra giải pháp xây dựng mô hình ĐNN kiến
10
tạo nhằm tăng hiệu quả xử lý nước thải, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lý đƣợc quá trình vận hành ở mức đơn giản.
2.1.2. Phân loại đất ngập nước kiến tạo
2.1.2.1. Đất ngập nước kiến tạo có dòng chảy tự do trên mặt đất
Đây là hệ thống có dòng chảy tự do trên mặt đất (hình 2.2), các loại thực vật vĩ mô được sử dụng như lục bình, bèo tây, các loại cây sống dưới nước, hay các loại thực vật có phần thân ở trên mặt nước còn bộ rễ ở dưới nước. Các loại thực vật giúp xử lý các chất ô nhiểm, nhu cầu oxy hóa, các chất rắn hòa tan, chất rắn lơ lững, nitơ, phốt pho, lượng bùn giàu dinh dưỡng sẽ được lắng đọng dưới lớp đất. Thực vật thì cung cấp oxy cho lớp bùn bằng rễ của nó, làm tăng các quá trình phân hủy hiếu khí các chất ô nhiễm bởi các vi sinh vật [9].
Hình 2. 2: ĐNN có dòng chảy tự do trên bề mặt đất [10]
Loại chảy tự do sẽ mang lại ƣu điểm là ít tốn kém, quy trình xử lý đơn giản và tạo sự điều hòa nhiệt độ khu vực cao, nhƣng lại vấp phải 3 nhƣợc điểm lớn là: diện
11
tích đất sử dụng lớn nhưng hiệu quả xử lý kém, bên cạnh đó nó tạo môi trường thuận lợi cho muỗi và côn trùng phát triển gây ảnh hưởng đến đời sống .
2.1.2.2. Đất ngập nước kiến tạo có dòng chảy ngầm dưới đất [11]
Loại này đƣợc chia thành 3 kiểu: chảy ngang, chảy thẳng đứng và kết hợp chảy ngang và chảy đứng .
Loại chảy ngang (HF): nước thải thì được cho vào từ đầu vào với tốc độ chậm, khi đó nước thải sẽ chảy xuyên qua các lổ xốp theo chiều ngang cho tới khi tới đầu ra của mô hình (hình 2.3). Trong mô hình nước thải sẽ được xử lý bởi các quá trình hiếu khí, kỵ khí, yếm khí. HF có thể loại bỏ các chất ô nhiễm COD, BOD, TSS, N, P,.. từ nước thải.
Hình 2. 3: ĐNN kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang [11]
Loại chảy dọc (VF), trong hệ thống này nước thải được chảy từ trên xuống dưới thấm qua lớp sỏi, cát và được thu gom bằng ống nước phía nền mô hình. Bên trên lớp sỏi, cát được trồng các loại thực vật( hình 2.4). Với thiết kế này thì mô hình tương đối nhỏ hơn so với mô hình dòng chảy ngang. Nó có thể loại bỏ các chất ô nhiểm nhƣ BOD5, COD và các vi sinh vật khỏi nước thải.
12
Hình 2. 4: ĐNN kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng [11]
Loại hydrid đây là sự kết hợp giữa dòng chảy ngang và chảy dọc, nhằm mục đích tăng hiệu quả xử lý nước thải. Tùy vào mục đích xử lý mà thiết kế dòng chảy ngang trước dòng chảy dọc hay dòng chảy dọc trước dòng chảy ngang (hình 2.5).
Hình 2. 5: ĐNN kiến tạo kết hợp dòng chảy ngang và dọc
Việc chọn kiểu hình tùy thuộc vào mục đính và địa hình. Trong luận văn này, chúng tôi sẽ chọn kiểu chảy ngang. Bên cạnh đó có rất nhiều loại cây trồng đƣợc sử dụng để tham gia vào quá trình hấp thu các chất ô nhiễm trong nước thải ao nuôi tôm như: cây sậy, lục bình, bèo…. Nhưng kết quả thực nghiệm xử lý nước thải ở Đại học Cần Thơ năm 2000 cho thấy cây sậy và cát cho hiệu quả hấp thu nitơ (N) rất cao, lên đến 90-92% và phốt pho lên đến 60-63%. Do đó, chúng tôi sẽ sử dụng cây sậy trong mô hình của mình.