Lượng nước thải sinh hoạt ở đô thị của Việt Nam tăng nhanh do sự gia tăng dân số và sự phát triển của các dịch vụ đô thị. Nước thải sinh hoạt hiện chiếm trên 30% tổng lượng nước thải trực tiếp ra các ao, hồ, kênh dẫn ra sông, trong đó có tới 90% nước thải sinh hoạt đô thị xả ra môi trường không qua xử lý (CECR, 2018). Ở các đô thị, nước thải sinh hoạt hầu hết chỉ được xử lý sơ bộ qua các bể tự hoại, sau đó theo các tuyến cống xảtrực tiếp ra nguồn tiếp nhận. Nước thải đô thịchứa các thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các dưỡng chất và các loại mầm bệnh (Việt & Ngân, 2014), nếu không được xửlý phù hợp mà thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nguồn nước cũng như lan truyền các dịch bệnh. Các thống kê cho thấy có khoảng 80% trường hợp bệnh lỵ và tiêu chảy là do nguồn nước bị ô nhiễm gây ra, đã có những trường hợp bị tử vong do sử dụng nước bẩn mà trong đó trẻ em là chủ yếu (Cục Quản lý Tài nguyên nước, 2010).
Tính đến năm 2013 mặc dù có 60% hệthống thoát nước của hộ gia đình ở các đô thị Việt Nam đã được đấu nối vào hệ thống thoát nước công cộng, nhưng hầu hết nước thải từ những hệ thống thoát nước này lại xả thải thẳng ra các nguồn tiếp nhận, chỉ có khoảng 10% tổng lượng nước thải được thu gom xử lý (Ngân hàng Thế giới, 2013). Riêng ở vùng nông thôn việc thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt còn gặp nhiều khó khăn hơn do mật độ dân cư thưa thớt, việc đầu tư xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung ở các cộng đồng này không khả thi về mặt tài chính. Vì vậy, việc nghiên cứu và lựa chọn một hệthống xử lý nước thải phi tập trung, vừa hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật, vừa vận hành đơn giản để phù hợp với khảnăng người dân là một hướng giải quyết cần được ưu tiên hàng đầu.
Đất ngập nước nhân tạo là một hệ thống được thiết kế và xây dựng mô phỏng các quá trình tự nhiên liên quan đến thảm thực vật ngập nước, đất và vi sinh vật (VSV) trong cùng một hệ thống để xử lý nước thải. Tuy diện tích đất cần để xây dựng hệ thống đất ngập nước nhân tạo tương đối lớn(US EPA, 1988) nhưng hệ thống này có chi phí vận hành và bảo trì thấp, ít tiêu thụ năng lượng, thân thiện với môi trường nên có thể áp dụng được ở những khu vực nông thôn. Thêm vào đó có thể trồng các loại cây kiểng thủy sinh trong hệ thống đất ngập nước để vừa xử lý nước thải, vừa tạo cảnh quan, đồng thời tạo thêm thu nhập.
Cây bách thủy tiên (Echinodorus Cordifolius) thường được trồng trong các ao, hồ nhân tạo hay trang trí trong các tiểu cảnh ở sân vườn. Nhờ đặc trưng của bộ rễ, cây bách thủy tiên có thể phát triển tốt trong môi trường chứa nước thải sinh hoạt và đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏphosphor (Toirit et al., 2012). Ứng dụng cây bách thủy tiên để xử lý diethylene glycol trong nước thải với thời gian lưu nước (HRT) 7 ngày có thể giảm pH từ12,0 xuống còn 6,8; giảm khoảng 98% nhu cầu oxy hóa học (COD) và 67% tổng chất rắn hòa tan (TDS) (Sriparat & Thiravetyan, 2011). Noonpui & Thiravetyan (2011) cũng sử dụng khu đất ngập nước trồng cây bách thủy tiên xửlý nước thải dệt nhuộm với thời gian lưu nước 7 ngày ghi nhận cây Bách thủy tiên có khả năng loại bỏ màu nhuộm red 141; hơn nữa cây trồng có thể làm giảm TDS, độ dẫn điện và làm giảm pH từ9,5 xuống 7,4 trong 2 ngày. Boonbangkengetal.(2021)đã sử dụng hệ thống đất ngập nước trồng cây bách thủy tiên để xử lý nước thải giàu dưỡng chất. Với thiết kế dòng chảy zigzag, sau 5 ngày xử lý hệ thống có hiệu suất xử lý rất cao đạt100% đạm nitrate (N-NO3-), 70% phosphate (P-PO43-). Ngoài ra, hệ thống đất ngập nước trồng cây bách thủy tiên cũng được ghi nhận có thể hấp thu tốt kim loại sắt từ nước rỉ rác, đặc biệt vào thân cây (892 ± 1 mg/kg) và lá cây (892 ± 0,05 mg/kg) sau 14 ngày thí nghiệm (Sari et al., 2019).
ỞViệt Nam, sử dụng hệ thống đất ngập nước trồng cây bách thủy tiên để xử lý nước thải sinh hoạt chưa được thử nghiệm. Nhan and Tuong (2020) ghi nhận hệ thống đất ngập nước trồng cây bách thủy tiên và cây hẹ xoắn (Vallisneria Natans) xử lý nước thải từ ao nuôi tôm cho hiệu quả xử lý rất cao, đạt 95,7% đạm amon (N-NH4+), 98,9% N-NO3-, 60,0% P-PO43-, 100% sắt và 97,4% đồng sau 21 ngày lưu nước. Với nước thải sinh hoạt, hệ thống đất ngập nước nhân tạo trồng kết hợp cây ngãi hoa và cây bồn bồn cho hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng (SS) trên 70%, chất hữu cơ xấp xỉ 80% và 41,54% P-PO43-ở thời gian lưu nước 5 ngày (Việt và ctv., 2017); trong khi cây thủy trúc giúp giảm được 71,37% tổng đạm, 98,88% tổng lân sau 30 ngày lưu nước (Lộc và ctv., 2012).
Nghiên cứu này được tiến hành nhằm tìm hiểu thông số vận hành khu đất ngập nước trồng cây bách thủy tiên để tạo cảnh quan và xử lý nước thải sinh hoạt, đồng thời tạo thêm thu nhập cho người dân thông qua việc bán cây kiểng. Đồng thời, để có cơ sở thiết kế và ứng dụng mô hình, nghiên cứu này xác định thời gian lưu nước phù hợp cho hệ thống đất ngập nước nhân tạo trồng bách thủy tiên để xử lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định tại QCVN 14:2008/BTNMT -Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải sinh hoạt.
Kết quả cho thấy ở thời gian lưu nước 7 ngày, nước thải sau xử lý có các thông số pH, SS, BOD5, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- đạt loại A, riêng tổng Coliforms đạt loại B của QCVN 14:2008/BTNMT. Mô hình này có thể ứng dụng ở các khu vực có diện tích và giá đất phù hợp để xử lý nước thải sinh hoạt thân thiện với môi trường, đồng thời tái sử dụng các dưỡng chất làm phân bón và tạo cảnh quan cho khu vực xử lý. |