Hình ảnh kênh Hàng Bàng

Chảy qua Quận 5 và Quận 6, kênh Hàng Bàng từng là một tuyến kênh thoát nước quan trọng của TP. HCM nhưng cả mấy chục năm nay đã oằn mình gánh lượng rác và nước thải sinh hoạt khổng lồ do nhiều hộ dân xung quanh trực tiếp xả xuống. Chính quyền thành phố trong nhiều năm đã loay hoay xử lý tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng của con kênh này, nhưng dường như chưa có phương án nào đem lại hiệu quả lâu dài.

Các bè thực vật nổi là một giải pháp xử lý nước ô nhiễm mới được Phòng thí nghiệm trọng điểm ĐHQG-HCM Công nghệ xử lý chất thải bậc cao (WasteTech Lab) đưa ra. Dưới sự dẫn dắt của PGS. TS Bùi Xuân Thành (trường ĐH Bách Khoa, ĐHQG TPHCM), phòng thí nghiệm này đã thực hiện nhiều nghiên cứu về các kỹ thuật xử lý nước thải sử dụng vi khuẩn, vi tảo tổng hợp và các loài thực vật, trong đó hệ thống thực vật xử lý nổi là một nghiên cứu nổi bật.

Giải pháp từ thiên nhiên

Hệ thống thực vật xử lý nổi (hay hệ thống đất ngập nước nổi - floating treatment wetlands) là một giải pháp xử lý nước thân thiện với môi trường, sử dụng thực vật thủy sinh để làm sạch nguồn nước ô nhiễm. Bộ rễ của thực vật thủy sinh khi phát triển sẽ trở thành môi trường sống của các vi sinh vật có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong nước như nito, photpho, kim loại nặng và cả các vi khuẩn gây bệnh như E. coli thông qua các quá trình lý hóa và sinh học.

Hai thành phần chính của hệ thống là khung bè nổi và thực vật thủy sinh. Chị Trần Phạm Yến Nhi, nghiên cứu viên của WasteTech Lab, chia sẻ khung bè nổi của phòng thí nghiệm có cấu tạo rất đơn giản, từ các ống nhựa PVC và ống tre được đan với nhau bằng dây. Bên trên bè là một số giá thể và vật liệu đệm giúp cây đứng vững và cũng tăng cường khả năng xử lý ô nhiễm như gạch, xơ dừa, hay than hoạt tính.

Với thực vật thủy sinh, nhóm ưu tiên lựa chọn những loài có bộ rễ tốt, thích nghi được với thời tiết ở TP. HCM, dễ tìm và phải sống được ở những điều kiện khắc nghiệt như môi trường có nồng độ ô nhiễm cao. Sau khi thử nghiệm với sáu loài thực vật thủy sinh khác nhau, nhóm nghiên cứu đã chọn ra ba loài để trồng trong hệ thống của mình là chuối hoa lai (Canna generalis), cây sậy (Phragmites australis) và thủy trúc (Cyperus alternifolius rottb).

Nâng cao nhận thức và sự tham gia của cộng đồng

Với nhóm nghiên cứu tại WasteTech Lab, thiết kế một giải pháp hiệu quả chỉ là bước đầu tiên, nhóm còn rất tích cực giới thiệu giải pháp của mình đến cộng đồng. Chị Yến Nhi chia sẻ khi nhóm nghiên cứu triển khai hệ thống thực vật xử lý nổi ở kênh Hàng Bàng, không ít người dân qua lại đã cảm thấy tò mò, thích thú.

“Nhiệm vụ của nhóm lúc đó là chia sẻ, truyền đạt cho người dân những kiến thức về giải pháp này, một phần giúp họ hiểu những ý nghĩa quan trọng của nghiên cứu, một phần truyền tải thông điệp về giữ gìn môi trường sống xung quanh”, chị nói.

Nhóm cũng chủ động không lắp đặt hoàn chỉnh hệ thống bè ngay trong phòng thí nghiệm mà chỉ ráp trước phần khung rồi mang ra ngoài để trồng cây, giúp những người dân đến xem có thể biết được cấu tạo bè và những loài cây được trồng.

Sự hiếu kỳ xen lẫn cả nghi ngờ đối với chiếc bè đầu tiên đã nhanh chóng tan biến khi người dân nhận thấy sau một thời gian, các loài thực vật trên bè đều phát triển rất tốt. “Bè đầu tiên thì nhóm phải tự làm hết tất cả, nhưng khi lắp tới cái thứ hai, thứ ba thì người dân biết rồi và họ thậm chí trực tiếp phụ mình luôn, đó là một điều tích cực”, chị Yến Nhi nhớ lại.

Nghiên cứu viên trẻ của WasteTech Lab còn cho biết mỗi khi nhóm tới kênh Hàng Bàng, vẫn có những người dân nhận ra và “hỏi tụi con có phải những người đã lắp bè không”.

Với ưu điểm dễ lắp đặt và vận hành, hệ thống thực vật xử lý nổi hoàn toàn có thể được chuyển giao để cộng đồng tự lắp đặt và quản lý. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đang có dự định viết sách hướng dẫn cũng như giới thiệu cho người dân cách thức lắp đặt, vận hành hệ thống trong khuôn khổ các chuyến đi thực địa.

Từ phòng thí nghiệm đến thực tế

Trước khi triển khai tại kênh Hàng Bàng, một hệ thống với quy mô nhỏ hơn đã được thử nghiệm tại WasteTech Lab, trong đó các loài thực vật được trồng trong những thùng nước lấy từ kênh và đặt ngoài trời. Việc vận hành và đánh giá hiệu quả của hệ thống này vì vậy không gặp quá nhiều khó khăn. Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống thực vật xử lý nổi trong thực tế đã đặt ra những thách thức thật sự cho nhóm nghiên cứu.

Trong khi đã có những cải tiến về thiết kế bè, vật liệu, hiệu quả và tính thẩm mỹ so với những hệ thống xử lý nổi đã từng được triển khai trước đây ở Việt Nam, chị Yến Nhi đánh giá hệ thống của nhóm hiện vẫn cần cải tiến thêm rất nhiều về nguyên vật liệu và độ nổi. Hệ thống còn tương đối đơn giản, thủ công, chưa tích hợp công nghệ nên hệ thống chưa thể vận hành tự động mà “muốn theo dõi phải chạy ra tận nơi xem và chụp hình lại”, chị cho biết.

Nhiều nguyên vật liệu sử dụng cho hệ thống như lưới nhựa, ống tre và dây khi phơi nắng hoặc ngâm trong nước lâu có thể bị mục, giòn nên nhóm nghiên cứu phải thường xuyên xuống kiểm tra. Việc sửa chữa khi bè gặp sự cố sẽ mất khá nhiều thời gian và đặc biệt bất tiện khi thời tiết xấu bởi hệ thống không có mái che. Hệ thống cũng khá “kén” kênh rạch khi không thể triển khai ở những kênh mà bùn nổi lên khi nước cạn bởi bè có thể bị kẹt trong lớp bùn.

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu ước tính một hệ thống thực vật xử lý nổi có thể xử lý được từ 0,2 - 0,3 g chất ô nhiễm/m3 nước. Với diện tích mỗi bè chỉ khoảng 2 - 3 m2 - rất nhỏ so với diện tích của kênh Hàng Bàng, chị Yến Nhi thừa nhận hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm của hệ thống sẽ chưa thể rõ rệt được. Vì thế, dù hệ thống trên lý thuyết có thể xử lý nước thải sinh hoạt, nước tưới tiêu, nước mưa, nước chảy tràn, nước thải đô thị hay áp dụng với sông ngòi, ao hồ, nhưng trên thực tế mới chỉ được WasteTech Lab triển khai ở kênh Hàng Bàng.

Nhóm nghiên cứu vì vậy đang ấp ủ ý tưởng về những hệ thống chuyên nghiệp và có hiệu suất tốt hơn. Để tăng cường khả năng xử lý ô nhiễm, WasteTech Lab đã kết hợp thêm phương pháp thổi khí (aeration), là quá trình đưa không khí vào nước để cải thiện quá trình trao đổi khí. Ý tưởng này đến sau khi nhóm nghiên cứu thực hiện một nghiên cứu khác cho thấy phương pháp thổi khí giúp các loài thực vật thủy sinh phát triển tốt hơn và đặc biệt nâng cao hiệu quả xử lý chất COD (chỉ số xác định lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học hữu cơ và vô cơ có trong nước) và nito hơn gần ba lần và có thể loại bỏ đến 99% vi khuẩn E. coli trong nước ô nhiễm.

Tuy nhiên, việc kết hợp phương pháp này lại đặt ra những băn khoăn mới cho nhóm: “Nếu cho điện xuống thì rất nguy hiểm, thứ hai là nếu sử dụng nguồn điện thông thường thì sẽ tiêu hao năng lượng và dẫn đến chi phí điện rất cao”, chị Yến Nhi nói.

Giải pháp được đưa ra là những tấm PV năng lượng Mặt trời, bên dưới là tụ điện được che chắn cẩn thận bằng một thùng cách điện và cách nhiệt để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành. Bên cạnh cung cấp điện cho hệ thống thổi khí, các tấm PV còn được dùng để vận hành một hệ thống đèn thắp sáng trong khoảng 1 - 1,5 giờ vào buổi tối và dàn phun nước nhỏ lắp đặt trên bè để thu hút sự chú ý của người dân xung quanh.

WasteTech Lab cũng đang tìm kiếm các cơ hội hợp tác với doanh nghiệp bên ngoài để cùng triển khai giải pháp và thương mại hóa. Nhóm nghiên cứu mong muốn mở rộng quy mô triển khai cũng như chuyển giao công nghệ cho những công ty, đơn vị khác. Chị Yến Nhi chia sẻ dự kiến trong tháng sáu tới, nhóm sẽ lắp đặt thêm hệ thống với những thiết kế đẹp mắt hơn tại các kênh rạch ở một số quận tại TP. HCM.

Bài đăng KH&PT số 1335 (số 11/2025)