- Mơ hình nghiên cứu:
Ở Việt Nam, nhiều nhĩm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu, thực nghiệm xử lý nƣớc ơ nhiễm bằng cơng nghệ sinh thái. Bằng thực nghiệm, 1 số tác giả đã chứng minh khả năng xử lý ơ nhiễm của TSTV.
1. Khả năng hấp thụ kim loại trong nƣớc thải cơng nghiệp (Fe, Cd, Pb, Cr, Ni, Zn) của cây bèo Tây (Nguyễn Quốc Thơng và cs, 2002-2003).
2. Các cơng trình khác đã chứng minh sự tích luỹ Pb của bèo Tấm, Lục Bình, bèo Cái. Trong đĩ, bèo Lục bình cĩ triển vọng nhất trong xử lý ơ nhiễm Pb. Lục bình phối hợp với tảo Chlorella để xử lý nƣớc thải nhà máy lọc dầu Tuy Hạ. Các lồi nhƣ rong Đuơi chĩ, bèo Lục bình, sen, rau Muống đƣợc sử dụng tại cơng đoạn cuối cùng trong xử lý nƣớc thải chăn nuơi sau khi đã xử lý yếm khí đã đem lại hiệu quả cao trong xử lý các chất phú dƣỡng nhƣ COD, TSS, NH4+, BOD, NO3-…
Từ những năm 1980, các nhĩm tiên phong sử dụng cơng nghệ sinh thái trong xử lý nƣớc thải bao gồm các nhĩm của Trƣờng ĐHQG Hồ Chí Minh, ĐH Xây dựng Hà Nội, Viện Cơng nghệ mơi trƣờng (Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam).
Trần Hiếu Nhuệ và Trần Đức Hạ nghiên cứu xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp lắng kết hợp với hồ sinh học.
Lâm Minh Triết (1990) nghiên cứu kết hợp hồ sinh học 3 bậc với thực vật thuỷ sinh để xử lý bổ sung nƣớc thải nhiễm dầu trong điều kiện Việt Nam.
Nguyễn Việt Anh và cộng sự (2005) nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây dịng chảy đứng sử dụng vật liệu lọc (Sỏi, gạch vỡ) đem lại hiệu quả xử lý tốt. Đối với bãi lọc trồng cây ngập nƣớc, dƣới đáy của bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc ngƣời ta rải một lớp vải nhựa trống thấm. Trên lớp trống thấm là đất hoặc vật liệu lọc phù hợp cho sự phát triển cảu thực vật cĩ thân nhơ lên mặt nƣớc. Dịng nƣớc thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc. Hình dạng của bãi lọc này thƣờng là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp nƣớc nhỏ, vận tốc dịng chảy chậm và thân cây trồng nhơ lên khỏi bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dịng chảy đẩy. Bãi lọc ngầm trồng cây mới xuất hiện gần đây. Cấu tạo của Bãi lọc này về cơ bản cũng gồm các
27
thành phần tƣơng tự nhƣ bãi lọc trồng cây ngập nƣớc, nhƣng nƣớc thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đĩ thƣờng cĩ đất, cát, sỏi và đá, đƣợc xếp thứ tự từ trên xuống dƣới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dịng chảy cĩ thể cĩ dạng chảy từ dƣới lên, từ trên xuống hay chảy theo phƣơng nằm ngang. Kiểu dịng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dịng chảy ngang. Hầu hết các hệ thống này đƣợc thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn. Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nƣớc thải đƣợc lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc va vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nƣớc thƣờng thiếu ơxy, nhƣng thực vật của bãi lọc cĩ thể vận chuyển một lƣợng ơ xy đáng kể tới hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ. Cũng cĩ một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và khơng khí. Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy. Bãi lọc trồng cây cĩ thể loại bỏ các chất hữu cơ cĩ khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn lơ lửng, Nitơ, Phốtpho, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút. Các chất ơ nhiễm trên đƣợc loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong bãi lọc nhƣ lắng, kết tủa, hấp phụ hĩa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật.
Tại Phịng Thuỷ sinh học, Viện Cơng nghệ mơi trƣờng - Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, Đặng Đình Kim, Trần Văn Tựa và cộng sự đã nghiên cứu một cách cĩ hệ thống các lồi TSTV nhƣ bèo Tây, bèo Cái, rau Muống, bèo Tấm, ngổ, ngổ dại, sậy, cỏ Vetiver, một số vi tảo… để đánh giá đặc điểm sinh học, tính chống chịu và khả năng loại bỏ các chất phú dƣỡng (COD, BOD, TSS, NH4
+
…) cũng nhƣ kim loại (Fe, Ni, Cr, Pb, Pb…) trong xử lý nƣớc thải mạ điện, thực phẩm, nƣớc mặt, nƣớc thải sinh hoạt… Kết quả cho thấy các lồi TSTV này cĩ độ tăng trƣởng cao, khả năng chống chịu tƣơng đối tốt và tham gia tích cực trong xử lý ơ nhiễm.
28
(1a) (1b)
Hình 1.1. Mơ hình thử nghiệm TSTV trong xử lý ơ nhiễm của Phịng Thuỷ sinh học - Viện Cơng nghệ Mơi trƣờng (Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam)
Trong ảnh là mơ hình ngổ Trâu và bèo Tây (Hình 1a) và thử nghiệm vi tảo (Hình 1b)
Tuy nhiên, những nghiên cứu nĩi trên khơng đồng bộ, khơng mang tính thống nhất và cĩ các kết hợp trong việc ứng dụng TSTV trong xử lý nƣớc ơ nhiễm. Vì vậy, cần cĩ sự nghiên cứu điển hình áp dụng cho một trƣờng hợp riêng là nƣớc mặt ơ nhiễm của Đầm Và là cần thiết.
- Mơ hình thử nghiệm (Pilot)
Lê Hiền Thảo (1999) nghiên cứu quá trình sinh học xử lý ơ nhiễm nƣớc 1 số song hồ Hà Nội bằng việc sử dụng rong Đuơi chĩ và bèo Tấm trong xử lý Fe, Cu, Pb, và Zn trong nƣớc hồ Bảy Mẫu.
Dƣơng Đức Tiến và cộng sự (2006) đã xây dựng mơ hình hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo với thực vật thuỷ sinh để xử lý nƣớc thải sinh hoạt ngoại ơ TP Việt Trì. Từ mơ hình cho thấy, chi phí xử lý nƣớc thải sử dụng TSTV là thấp, chất lƣợng nƣớc thải cải thiện rõ rệt.
Trần Văn Tựa và cộng sự tại Viện Cơng nghệ mơi trƣờng (Từ năm 2005 đến nay) đã sử dụng bèo Tây và bèo Cái trong xử lý nƣớc thải thuỷ sản và sử dụng sậy coe Vetiver trong xử lý nƣớc thải xi mạ đem lại hiệu quả. Nƣớc thải sau xử lý đạt loại B (QCVN 40:2011 đối với nƣớc thải cơng nghiệp).
29
Đại đa số các tác giả Việt Nam mới chỉ làm ở dạng pilot chƣa cĩ nhiều các cơng trình xử lý thực tế. Tuy nhiên, cũng cĩ mơ hình thực tế đƣợc thực hiện. Trần Đức Hạ và cộng sự (2008) đã sử dụng mơ hình 2 ngăn với đập tràn cĩ nuơi trồng TSTV (Thiên điểu trồng ven hồ, bèo Tây phủ 20% diện tích mặt hồ) để xử lý nƣớc thải hồ Yên Sở. Các chỉ số ơ nhiễm nhƣ chỉ số hữu cơ (COD, BOD, TSS, T-N, T-P…), kim loại nặng (Pb, Hg, Cd,…), VSV (Coliform, Fecal Coliform…) đều giảm rõ rệt, cây sinh trƣởng tốt. Mơ hình này cĩ tính khả thi, tăng cƣờng quá trình tự làm sạch nƣớc.
Hình 1.2. Mơ hình bè nổi trồng thuỷ trúc trên Hồ Ngọc Khánh
67.2. Vấn đề sử dụng TSTV xử lý ơ nhiễm tại Đầm Và
Nhƣ nhận định ở trên, do đặc tính ơ nhiễm nƣớc mặt (Ao-Hồ-Đầm-Sơng-Suối) là khác nhau về mặt sinh học, hố học, vật lý cũng nhƣ các điều kiện khác…, nên mỗi khu vực nƣớc mặt cần cĩ sự khảo sát và đánh giá chi tiết, cụ thể để đƣa ra phƣơng án xử lý cụ thể. Việc xử lý trên thực tế mang tính kế thừa (Các cơng trình, mơ hình nghiên cứu đã cĩ) nhƣng cũng phải vận dụng linh hoạt trong điều kiện thực tế mới đạt hiệu quả mong muốn.
Trong quá trình phát triển kinh tế, với thuận lợi là cửa ngõ phía Bắc của Hà Nội, huyện Mê Linh đã cĩ những bƣớc phát triển vƣợt bậc về kinh tế. KCN Quang Minh là KCN nổi bật cĩ thành tích cao trong thu huét đầu tƣ. Bên cạnh đĩ, khu vực này là khu vực cĩ nhiều thành tựu trong phát triển nơng nghiệp nhƣ đa dạng hố các giống cây trồng (Nguồn cung cấp hoa và rau mầu lớn nhất của Thủ đơ), phát triển các khu chuyên canh chất lƣợng cao, tạo nhiều cơng ăn việc làm cho ngƣời lao động. Vấn
30
đề ơ nhiễm mơi trƣờng cũng là vấn đề báo động hiện nay trong khu vực bên cạnh việc phát triển kinh tế - xã hội. Sức ép dân số cũng là 1 vấn đề lớn cần giải quyết trong quá trình đơ thị hố trong khu vực. Vấn đề ơ nhiễm mơi trƣờng Đầm Và đang là vấn đề nĩng bỏng cần giải quyết. Nguồn nƣớc thải từ KCN Quang Minh cịn chảy vào Đầm Và, nƣớc từ Đầm Và lại đƣợc bơm để tƣới cho 108 mẫu ruộng của khu vực. Ơ nhiễm mơi trƣờng đã dẫn tới xung đột mơi trƣờng. Theo báo Vietnamnet đƣa tin, sáng ngày 24-05-2010, ngƣời dân Thị trấn Quang Minh và xã Tiền Phong (huyện Mê Linh) đã dùng xe ơ tơ chở đất bịt miệng cống xả nƣớc thải của Khu cơng nghiệp (KCN) Quang Minh. Hành động này chứng tỏ nỗi bức xúc của nhân dân vì tình trạng ơ nhiễm nguồn nƣớc do KCN Quang Minh gây ra trong nhiều năm qua.
Đầm Và cĩ giá trị đặc biệt quan trọng của huyện Mê Linh và một phần của huyện Đơng Anh. Bên cạnh giá trị về cảnh quan, thuỷ lợi nĩ cịn gĩp phần cải tạo mơi trƣờng, bảo tồn và phát triển hệ sinh thái đất ngập nƣớc trong khu vực. Việc Đầm Và bị ơ nhiễm cần phải cĩ biện pháp xử lý.
Sử dụng TSTV cĩ nhiều ƣu điểm đƣợc các nƣớc áp dụng. Tuy nhiên, cần lựa chọn đối tƣợng để áp dụng phù hợp nhƣ khu vực cĩ nguồn nƣớc ơ nhiễm bởi các yếu tố dinh dƣỡng (N-P), khu vực nƣớc tĩnh, cĩ các loại TSTV bản địa sinh sống.
Việc lựa chọn mơ hình xử lý nƣớc mặt Đầm Và bằng TSTV là hồn tồn hợp lý, đáp ứng đƣợc các yêu cầu đặt ra về nguồn ơ nhiễm, khả năng ứng dụng trong thực tế.
Việc sử dụng TSTV cĩ nhiều ƣu điểm khi chi phí xử lý thấp, lâu dài, cĩ hiệu quả, dễ triển khai. Vì vậy, xây dựng mơ hình thực tế trong xử lý nƣớc thải Đầm Và là cần thiết.
31
CHƢƠNG 2. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đi ̣a điểm nghiên cƣ́u
- Lƣu vực Đầm Và đoạn qua khu vực KCN Quang Minh, Mê Linh, Hà Nội. Khu vực này bao gồm các thị trấn Quang Minh và một phần xã Tiền Phong.
- Địa điểm nghiên cứu cĩ toạ độ xác định trong khoảng (Theo hệ VN 2000): X: Từ 576.680 - 577.272 Y: Từ 2,344,622 - 2.341.734
- Bản đồ vị trí:
Hình 2.1. Bản đồ vị trí
32
Bảng 2.1. Thờ i gian nghiên cƣ́u tƣ̀ tháng 4 đến tháng 10 năm 2012
STT Nợi dung Thời gian Năm 2012 Tháng 4 5 6 7 8 9 10 1 Khảo sát hiện trạng 2 Thu thập số liệu
3 Viết báo báo
4 Chỉnh sửa và hồn thiện
2.3. Phƣơng pháp luâ ̣n
Luận văn sử dụng các phƣơng pháp tiếp cận, xây dựng mơ hình phù hợp và gắn với phát triển bền vững.
Trong phƣơng pháp này, việc xác định đối tƣợng nghiên cứu và định hƣớng nghiên cứu quyết định sự thành cơng của quá trình. Trong quá trình thực hiện luận văn, việc tìm hiểu thực trạng ơ nhiễm và xác định các nội dung cơ bản của các giải pháp đƣợc giải quyết trong 1 khoảng thời gian nhất định, từ khi thiết lập ý tƣởng, xây dựng nội dung, thiết lập mơ hình cùng các cơng việc phải làm. Trên cơ sở quan điểm phát triển bền vững, dựa trên các yếu tố về kinh tế - xã hội của khu vực Mê Linh để đề xuất giải pháp xử lý ơ nhiễm phù hợp kết hợp với quản lý tổng hợp và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc mặt Đầm Và.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp để đánh giá tài nguyên nước mặt và diễn biến ơ nhiễm
- Phương pháp phân tích, tổng hợp hệ thớng: Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng nhằm khai thác tối đa thơng tin cĩ đƣợc từ các nguồn tài liệu thức cấp.
Phƣơng pháp này cĩ độ tin cậy cao, sát thực, các số liệu thơng tin mang tính định lƣợng cao vì đƣợc lấy từ các nguồn nhƣ: Niên giám thống kê, báo cáo tình hình phát tiển kinh tế - xã hội, hiện trạng mơi trƣ ờng huyện Mê Linh và các cơng trình nghiên cứu cĩ liên quan, tài liệu cơng bố quy hoạch dự án KCN Quang Minh.
33
- Phương pháp thớng kê và xử lý sớ liệu: Đƣợc sử dụng để xử lý các thơng tin từ các thơng tin đƣợc điều tra thực hiện tại các điểm nghiên cứu cũng nhƣ các số liệu thứ cấp về tình hình kinh tế - xã hội của địa phƣơng.
Các số liệu phân tích cĩ thể cĩ những sai số do phƣơng tiện, thiết bị phân tích hoặc do kỹ năng, trình độ của cán bộ phân tích. Song, nhìn chung quá trình phân tích của các mẫu mơi trƣờng tại phịng thí nghiệm đều tuân thủ theo phƣơng pháp chuẩn trong lĩnh vực chuyên ngành. Tiêu chuẩn so sánh dựa theo quy chuẩn quốc gia (QCVN). Vì vậy, phƣơng pháp này đƣợc đánh giá là cung cấp các số liệu mang tính định tính, cụ thể, cĩ độ chính xác cao và khá tin cậy.
- Phương pháp đánh giá nhanh: Với các hoạt động nhƣ quan sát trực tiếp, phỏng vấn bán chính thức, phân tích số liệu cĩ liên quan...
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
Việc đo đạc, khảo sát, lấy mẫu mơi trƣờng nƣớc mạt tại Đầm Và đều bằng các máy mĩc, phƣơng tiện thiết bị hiện đại, tiên tiến do các cán bộ chuyên gia trong lĩnh vực mơi trƣờng đảm nhiệm. Đây đƣợc đánh giá là phƣơng pháp cĩ độ tin cậy cao, sát thực và cụ thể. Tuy nhiên, các số liệu này phụ thuộc vào thời điểm, vị trí đo, lấy mẫu nên cần phải lấy nhiều mẫu (06 mẫu), tại nhiều thời điểm (03 thời điểm), vị trí đo (03 vị trí) để các số liệu thu đƣợc thể hiện đƣợc đặc trƣng của khu vực nghiên cứu.
- Kế thừa tài liệu: Kế thừa kết quả nghiên cứu của các cơng trình khoa học trong lĩnh vực mơi trƣờng.
Đây đƣợc coi là phƣơng pháp rất hiệu quả và thực tế, vì thơng qua các trao đổi, hội thảo đĩng gĩp ý kiến, kinh nghiệm của các chuyên gia sẽ xây dựng đƣợc các nội dung của báo cáo và đề xuất các giải pháp một cách hợp lý và phù hợp đối với dự án. Vì vậy, đây là phƣơng pháp cĩ độ tin cậy cao.
- Mơ hình hố
Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng trong việc xây dựng các mơ hình xử lý ơ nhiễm nƣớc Đầm Và bằng TSTV.
34
Mơ hình này dựa trên cơ sở dữ liệu về đặc tính của TSTV trong xử lý nƣớc ơ nhiễm, điều kiện sinh trƣởng trong mơi trƣờng nƣớc, tính chất của nƣớc ơ nhiễm...
Mơ hình đƣợc xây dựng phải phù hợp các điều kiện về cơng nghệ, kỹ thuật, kinh phí, thời gian, nhân cơng thực hiện.
2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu
Phƣơng pháp xử lý số liệu là phƣơng pháp sử dụng các cơng cụ cho việc đo lƣờng, đánh giá, xử lý các thơng tin để cĩ đƣợc các số liệu thích hợp để xây dựng báo cáo.
Các yếu tố số liệu sử dụng trong đề tài gồm rất nhiều các số liệu liên quan đến hiện trạng của Đầm Và nhƣ yếu tố hố học, mơi trƣờng, sinh thái, cảnh quan…các yếu tố liên quan đến tình hình kinh tế - xã hội của khu vực nhƣ quá trình hình thành và phát triển KCN Quang Minh, các ngành nghề trong khu cơng nghiệp, các nguồn thải liên quan đến các nhà máy hoạt động trong khu cơng nghiệp, quá trình hoạt động của hệ thống thuỷ lợi, các nguồn ơ nhiễm trong hoạt động nơng nghiệp tại địa phƣơng.
Cơng cụ sử dụng:
Đầm Và đoạn chảy qua KCN Quang Minh là 1 khu vực khơng lớn nhƣng cĩ yếu tố quyết định để đánh giá tình trạng ơ nhiễm trong khu vực gây ảnh hƣởng đến mơi trƣờng sinh thái, đến quá trình phát triển kinh tế trong khu vực.Việc sử dụng các cơng cụ xử lý số liệu bao gồm các cơng cụ tính tốn, các cơng cụ xác định vị trí, các cơng cụ kỹ thuật để xử lý số liệu nhằm mục đích đánh giá tổng hợp các hiện trạng ơ nhiễm của Đầm Và, lựa chọn các giải pháp giải quyết ơ nhiễm và tìm ra các biện pháp quản lý tổng hợp tài nguyên thiên nhiên theo hƣớng phát triển bền vững.
Các cơng cụ sử dụng bao gồm:
- Cơng cụ thơng tin địa lý (GIS):
Hệ thống thơng tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) ngày nay là cơng cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc