Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào
Công Nghệ Sinh Thái Nhóm 7
(vài loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển, có chiều dài tới vài mét).
Hình 9: Một số loại tảo tiêu biểu
Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để:
Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo.
Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột... Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống.
Tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:
• Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp
• Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
• Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)
Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch (do kích thước rất nhỏ), đa số có thành tế bào dày do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải.
Bảng 6: Một số giá trị tham khảo về hiệu quả xử lý sử dụng thủy sinh thực vật
Công Nghệ Sinh Thái Nhóm 7
Thông số Số liệu thiết kế Chất lượng nước thải
sau xử lý
Nước thải thô
• Thời gian lưu tồn nước > 50 ngày BOD5 < 30mg/L
• Lưu lượng nạp nước thải 200 m3/(ha.day) TSS < 30 mg/L
• Độ sâu tối đa < 1,5 m
• Diện tích một đơn vị ao 0,4 ha
• Lưu lượng nạp chất hữu cơ
< 30kg BOD5/(ha.day)
• Tỉ lệ dài : rộng của ao > 3 : 1
Nước thải qua xử lý cấp I
• Thời gian lưu tồn nước > 6 ngày BOD5 < 10mg/L
• Lưu lượng nạp nước thải 800 m3/(ha.day) TSS < 10 mg/L
• Độ sâu tối đa 0,91 m TP < 5 mg/L
• Diện tích một đơn vị ao 0,4 ha TN < 5 mg/L
• Lưu lượng nạp chất hữu cơ
< 50kg BOD5/(ha.day)
• Tỉ lệ dài : rộng của ao > 3 : 1
3.4 Ứng dụng điển hình trong phục hồi tài nguyên nước3.4.1 Đối với nước thải sinh hoạt 3.4.1 Đối với nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng càng ngày càng xấu đi.
Chính vì vậy mà các nhà khoa học Viện Môi trường Nông nghiệp đã đưa mô hình áp dụng ao thuỷ sinh với các loại thực
vật có sẵn và mọc hoang dại rất nhiều ở Việt Nam như bèo, rong, sậy, hoa súng, hoa sen để "cứu" những nguồn nước đã "chết". Đây là công nghệ sinh thái dễ làm, thân thiện với môi
Phục Hồi Tài Nguyên Nước - 30 Hình 10. Nước thải sinh hoạt
Công Nghệ Sinh Thái Nhóm 7
trường, tránh hiện tượng tái nhiễm và thôi nhiễm, người nông dân có thể tự mở rộng áp dụng.
Mặc dù các công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên (công nghệ sinh thái) trên thế giới đã có từ lâu và đến nay được phát triển, thịnh hành, có hiệu quả cao, nhưng ở Việt Nam điều nay vẫn còn mới mẻ. Một loạt các vấn đề liên quan đến công nghệ này như thu thập, đánh giá, chọn lọc các thực vật thuỷ sinh, xác định các thông số phù hợp cho việc sử dụng chúng, quy trình công nghệ, thiết kế, xây dựng các hệ sinh thái nhân tạo, vận hành, khi nào sử dụng hệ thống ao hồ, bãi lọc có trồng cây…
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các thực vật thủy sinh, với cả ba loại cây thực vật sống chìm (rong), sống trôi nổi (bèo tây) và sống nổi (hoa súng), phù hợp với khả năng thích ứng của chúng với các mức độ ô nhiễm khác nhau. Các loài cây này có thể được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với nhau, bằng các hệ thống chứa nước tĩnh như ao, hồ, bể hoặc các hệ thống bãi lọc có trồng các loại thực vật khác nhau.
Cụ thể: xây dựng ao có tổng diện
tích khoảng gần 2000m 2 , nên các nhà khoa học đã tính toán chia ao ra thành 5 ngăn. Mỗi ngăn có chắn màng lưới ngăn cách. Họ tiến hành trồng các loại cây thuỷ sinh mà họ cho là có khả năng xử lý chất độc như cây lau sậy, bèo tây, rong, và cây hoa súng. Lần lượt theo từng ngăn, họ trồng những loại cây này theo thứ tự. Lau sậy và bèo tây được thả ở những ngăn đầu tiên vì nó có khả năng xử lý tốt các loại rác, các chất thải từ nguồn nước sinh hoạt của cả làng. Sau đó họ tiến hành thả lần lượt đến rong đuôi chó và sau cùng là cây hoa súng. Trồng hoa súng ở ngăn ngoài cùng để cây xử lý kim loại nặng ở tầng đáy ao và làm đẹp cảnh quan trên mặt nước.
• Bên cạnh đó, công nghệ sinh thái còn được ứng dụng tại Bình Thuận
Phục Hồi Tài Nguyên Nước - 31 Hình 11. Bèo tây có tác dụng làm sạch
Công Nghệ Sinh Thái Nhóm 7
Có lượng mưa hàng năm thấp, nhất là tại các huyện Tuy Phong, Bắc Bình và Hàm Thuận Bắc nên nhiều vùng của Bình Thuận không thể canh tác được. Hàng chục năm qua, đã có nhiều dự án cải tạo môi trường nhằm tăng diện tích canh tác nhưng không thành công. Tuy nhiên, gần đây mô hình xây dựng bể trữ nước mưa tại chỗ đã phát huy hiệu quả.
Vào mùa khô, lượng nước dùng cho sinh
hoạt của người dân ở những vùng này cũng thiếu hụt gay gắt. Sau nhiều năm được nhà nước đầu tư, phần lớn nhân dân trong vùng đã có nước sạch để dùng. Nhưng nước cho sản xuất, chăn nuôi chưa có nên diện tích trồng lúa và hoa màu đang bị thu hẹp dần vì tốc độ sa mạc hóa ngày một tăng. Để khắc phục tình trạng này, điều kiện tiên quyết là phải có nước để trồng cây xanh lấn cát nhằm giữ độ ẩm trong lòng đất. Sau nhiều năm thử nghiệm, Dự án Thu trữ nước mưa trên đồi cát đã thành công trên địa bàn xã Hồng Phong, huyện Bắc Bình.
Dự án này được thực hiện với nhiều nguồn kinh phí khác nhau và do Hội làm vườn tỉnh Bình Thuận tổ chức. Từ thực tế cách thu nước mưa truyền thống bằng chum vại của người dân trong vùng, các chuyên gia nghĩ đến phương thức xây dựng những bể nước lớn trên đồi cát, trữ nước mưa dùng để tưới trong mùa khô. Dự án này đã đáp ứng tốt cả 3 yêu tố cần thiết: một là vật tư làm bể nước sẵn có ở địa phương, hai là người dân tự làm được, ba là giá thành hợp lý.
Phó chủ tịch Hội làm vườn Bình Thuận Trần Hữu Thái - thành viên chủ chốt của Dự án cho biết: trước đây, người dân cũng biết tận dụng mùa mưa để trồng cây trên đồi cát. Cây cũng bén rễ và sống được trong năm đầu, nhưng chỉ sống được đến mùa khô năm sau vì rễ cây chưa kịp ăn xuống dưới lớp cát có độ ẩm để hút nước. Theo tính toán, nếu 2 mùa khô tiếp theo có được một lượng nước cần thiết bù vào, chắc chắn cây sẽ sống. Vì vậy, phải trữ nước mưa ngay trên vùng cát khô hạn này bằng các bể xi măng tự làm.
Phục Hồi Tài Nguyên Nước - 32 Hình 12. Mô hình trữ nước mưa
Công Nghệ Sinh Thái Nhóm 7
Từ tháng 6/2005, Dự án bắt đầu thí điểm trên 16ha của 4 hộ gia đình ở xã Hồng Phong. Được sự hướng dẫn của các chuyên gia, người dân đã xây 10 bể có lót bạt HDBE và 4 bể bằng trát vữa xi măng đất, mỗi bể dài 7m, rộng 3,5m và sâu 1m, phía trên trải bạt ni lông về một phía để hứng nước mưa chảy xuống. Theo tính toán, chỉ sau một mùa mưa, nước sẽ chảy đầy bể.
Tuy nhiên, quá trình sử dụng, bạt HDPE có nhược điểm là dễ bị thủng lỗ, làm mất nước, phải mua ở xa và cả cuộn lớn, các chuyên gia đã kiểm nghiệm và thấy rằng, cát vùng này có độ mịn đồng đều, không lẫn đất sét, tạp chất hữu cơ, rất thích hợp để làm vữa xi măng. Nếu trộn tỷ lệ 1 xi măng/10 cát tại chỗ, chất lượng tương đương với tỷ lệ 1 xi măng/6 cát của các công trình xây dựng. Vì vậy, dựa vào thành hố có độ chắc cứng, người dân lấy vữa đó trát nhiều lần, khi độ dày thành bể được 5cm thì quét một lớp xi măng đặc, tuyệt đối không có rò rỉ, nứt rạn và thẩm thấu. Đến mùa khô lấy bạt đậy lại, tránh bốc hơi để có đủ nước dùng cho canh tác.
Cách làm hồ trữ nước thích hợp cho mô hình cây trồng nông, lâm kết hợp. Cụ thể, trước khi trồng được rau màu phải có cây lâm nghiệp xen kẽ tạo tán che phủ. Người dân đã trồng cây dầu lai xung quanh 4ha thí điểm đầu tiên, cây xoan và cây trôm đều là những cây chịu hạn giỏi, được trồng thành nhiều hàng để chắn gió. Sau 3 năm, cây lâm nghiệp được tưới nước đã phát triển xanh tốt, người dân được thu hoạch vụ lạc đầu tiên, mở ra hướng phát triển lâu dài cho sản xuất trong vùng. Đó là chưa kể giá trị của mủ cây trôm, vì khi được 5 tuổi trôm sẽ cho mủ, với giá như hiện nay, 4ha sẽ cho thu nhập trên 40 triệu đồng. Sau khi mô hình 4ha này thành công, đã có 24 hộ gia đình trong xã tự nguyện làm theo dự án. Người dân đã trồng được rau xanh, điều mà trước đây chưa từng có.