Tổng quan về luận án

Quá trình đô thị hóa với tốc độ gia tăng nhanh chóng tại Việt Nam đang tạo ra sức ép nặng nề lên hạ tầng kỹ thuật và môi trường nước mặt. Tại các đô thị lớn, đặc biệt là Thủ đô Hà Nội, hệ thống thoát nước phần lớn vẫn là hệ thống cống chung thu gom hỗn hợp cả nước mưa lẫn nước thải sinh hoạt (NTSH). Theo số liệu khảo sát hiện trạng, trên địa bàn thành phố Hà Nội hiện có 122 hồ đô thị với tổng diện tích mặt nước khoảng 10,74 km², trong đó có tới 86% số hồ (105/122 hồ) đang phải gánh vác đồng thời chức năng điều tiết thoát nước mưa và tiếp nhận nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý. Mặc dù 80,3% số hồ (98/122 hồ) đã được kè cứng bờ bao bằng đá hộc hoặc bê tông nhằm ổn định cơ học, song giải pháp này lại làm suy thoái nghiêm trọng hệ sinh thái tự nhiên ven bờ; đồng thời mới chỉ có 41,8% số hồ (51/122 hồ) được xây dựng tuyến cống bao tách nước thải. Kết quả quan trắc chất lượng nước tại 86 hồ nội thành chỉ ra rằng hầu hết các thủy vực đều trong tình trạng ô nhiễm hữu cơ và phú dưỡng nghiêm trọng, với nồng độ ô-xy hòa tan (DO) suy giảm nghiêm trọng (điển hình như hồ nhỏ Kim Liên có DO trung bình chỉ đạt 0,1 ± 0,1 mg/L, COD lên tới 188,3 ± 32,4 mg/L, vượt quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1 từ 1,54 đến 6,28 lần).

Hạn chế căn bản trong các nghiên cứu và ứng dụng bãi lọc trồng cây (Constructed Wetland - CW) dòng chảy ngầm nằm ngang (HSSF-CW) truyền thống là môi trường bên trong lớp vật liệu lọc thường xuyên bị thiếu hụt ô-xy hòa tan nghiêm trọng (DO < 1,0 mg/L). Sự thiếu hụt này tạo nên "nút thắt cổ chai" (bottleneck) kìm hãm hoàn toàn quá trình nitrat hóa sinh học ($NH_4^+ \rightarrow NO_2^- \rightarrow NO_3^-$) và làm suy giảm tốc độ phân hủy chất hữu cơ carbon ($BOD_5, COD$). Các giải pháp sục khí cơ học cưỡng bức đòi hỏi chi phí đầu tư, vận hành và tiêu thụ điện năng lớn, trong khi các công trình làm thoáng tự nhiên dạng đập tràn bậc thang truyền thống lại yêu cầu chênh lệch địa hình lớn và hiệu suất truyền khối ô-xy còn hạn chế. Luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Ứng Thị Thuý Hà với đề tài "Nghiên cứu cải thiện chất lượng nước hồ đô thị bằng giải pháp kết hợp làm thoáng qua hệ thống định hình dòng chảy và bãi lọc trồng cây" (Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải, Mã số: 9520320-2, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 2023) đã giải quyết triệt để khoảng trống nghiên cứu này thông qua việc tích hợp hệ thống định hình dòng chảy (Flowform cascade - FC) đúc bằng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) với bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm nằm ngang.

Hệ thống câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học của luận án được thiết lập chặt chẽ:

  1. Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Cơ chế và động học bổ cập ô-xy từ không khí vào pha lỏng thông qua hệ thống định hình dòng chảy dạng thác bậc bằng vật liệu UHPC biến thiên như thế nào theo dải lưu lượng vận hành và số bậc tràn?
  2. Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Sự tích hợp hệ thống làm thoáng định hình dòng chảy phía trước bãi lọc trồng cây HSSF-CW làm thay đổi cấu trúc vi khí hậu hiếu khí/thiếu khí và nâng cao hiệu suất xử lý các hợp chất ô nhiễm đặc trưng ($BOD_5, NH_4^+-N, TN, PO_4^{3-}-P, TSS$) ở mức độ định lượng nào so với mô hình bãi lọc đơn lẻ?
  3. Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Động học loại bỏ các chất ô nhiễm trong hệ thống kết hợp tuân theo quy luật nào, và các hệ số tốc độ phản ứng diện tích bậc nhất thực nghiệm ($k$) thay đổi ra sao dưới tác động của sự gia tăng nồng độ DO đầu vào?
  • Giả thuyết khoa học 1 (H1): Hình thái dòng chảy xoáy tuần hoàn số "8" (lemniscate oscillation) bên trong buồng định hình dòng chảy tối đa hóa diện tích tiếp xúc pha khí - lỏng và tốc độ đổi mới bề mặt liên diện, cho phép nâng nồng độ DO của nước hồ ô nhiễm từ mức tiệm cận 0 mg/L lên trên 5,0 mg/L mà không cần sử dụng năng lượng cưỡng bức.
  • Giả thuyết khoa học 2 (H2): Việc liên tục cung cấp dòng vào có nồng độ DO cao sẽ duy trì môi trường oxy hóa khử thuận lợi dọc theo chiều dài bãi lọc HSSF-CW, từ đó thúc đẩy tốc độ phản ứng chuyển hóa $NH_4^+$ và chất hữu cơ tăng gấp nhiều lần so với hệ thống đối chứng không làm thoáng.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm quy mô pilot hiện trường tại hồ nhỏ Kim Liên (quận Đống Đa, Hà Nội) - một thủy vực điển hình cho nhóm hồ tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt đô thị. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc kiểm chứng thực nghiệm trên hệ thống 8 bậc ĐHDC UHPC và bãi lọc trồng cây Thủy trúc (Cyperus involucratus) trong hai giai đoạn vận hành tương phản (Giai đoạn 1: BLTC không kết hợp ĐHDC; Giai đoạn 2: BLTC kết hợp hệ thống ĐHDC) với dải lưu lượng $Q = 100 \div 400\text{ L/h}$, qua đó cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chính xác phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và phục hồi chất lượng nước hồ đô thị bền vững.

Literature Review và Positioning

Tổng quan tài liệu quốc tế và trong nước về công nghệ kiểm soát chất lượng nước hồ đô thị phản ánh ba dòng nghiên cứu chính:

  1. Dòng nghiên cứu công nghệ đất ngập nước nhân tạo (Constructed Wetlands - CW): Các công trình kinh điển của Kadlec & Knight (1996), Vymazal (2007, 2011), Kadlec & Wallace (2008), và Brix (1997) đã chuẩn hóa các cơ chế chuyển hóa sinh địa hóa, lắng lọc vật lý, hấp phụ khoáng và hấp thụ thực vật trong các dạng bãi lọc dòng chảy mặt (FWS), dòng chảy đứng (VF) và dòng chảy ngầm ngang (HF). Mặc dù HSSF-CW sở hữu ưu điểm vượt trội về việc không phát sinh mùi hôi, không tạo môi trường cho côn trùng truyền bệnh và vận hành đơn giản, nhưng các công trình này đều thừa nhận rào cản lớn nhất của hệ thống là khả năng cấp ô-xy nội tại của bộ rễ thực vật chỉ đạt mức danh nghĩa ($0,02 \div 12\text{ g }O_2/\text{m}^2/\text{ngày}$), không đủ bù đắp cho nhu cầu tiêu thụ ô-xy sinh hóa để xử lý tải lượng hữu cơ và amoni cao.
  2. Dòng nghiên cứu kỹ thuật làm thoáng tự nhiên và công nghệ dòng chảy định hình (Flowform Technology): Khởi nguồn từ các quan sát thủy động lực học của Schwenk (1965) và các phát minh cấu trúc hình học của John Wilkes (1970), các nghiên cứu của Schwuchow et al. (2010) và Danckwerts (1951) đã làm sáng tỏ hiện tượng dòng xoáy dao động tuần hoàn giúp tăng cường hệ số truyền khối thể tích khí - lỏng ($K_L a$). Khác với máng tràn phẳng chỉ tạo màng nước tĩnh mỏng, cấu trúc Flowform ép dòng nước chuyển động cuộn xoáy đa chiều dạng số "8", tạo ra sự cuốn khí liên tục mà không cần áp lực cột nước quá cao.
  3. Dòng nghiên cứu kiểm soát ô nhiễm nước hồ tại Việt Nam: Các nghiên cứu của Trần Đức Hạ (2014), Nguyễn Việt Anh et al. (2010), và Hoàng Huệ (2002) đã tổng kết hiện trạng suy thoái chất lượng nước hồ tại Hà Nội và các đô thị loại I, khẳng định các giải pháp xử lý bằng hóa chất (như rải PAC, Redoxy-3C) hay nạo vét đáy chỉ mang lại hiệu quả ngắn hạn, chi phí lặp lại cao và dễ gây ô nhiễm thứ cấp hoặc tái ô nhiễm sau 3 - 6 tháng nếu không duy trì chế độ động và khả năng tự làm sạch liên tục của thủy vực.

Trong y văn tồn tại hai luồng quan điểm tranh luận học thuật sâu sắc:

  • Tranh luận thứ nhất: Nhóm các nhà nghiên cứu thiên về giải pháp cơ khí - hóa lý (mechanical/physicochemical aeration) cho rằng để xử lý triệt để nước thải đô thị nồng độ cao trong hồ, bắt buộc phải triển khai các máy sục khí cơ học bề mặt hoặc cấp khí nén tầng đáy công suất lớn kết hợp hóa chất keo tụ (Cooke et al., 2005). Ngược lại, trường phái sinh thái học bền vững (Ecological Engineering) dẫn đầu bởi Mitsch & Jørgensen (2004) lập luận rằng các giải pháp tiêu tốn năng lượng hóa thạch không phù hợp với không gian cảnh quan đô thị và điều kiện kinh tế của các nước đang phát triển; giải pháp dựa vào thiên nhiên (Nature-based Solutions - NbS) thông qua tối ưu hóa chu trình sinh học đất ngập nước mới là hướng tiếp cận có tính bền vững sinh thái cao nhất.
  • Tranh luận thứ hai: Quan điểm truyền thống cho rằng bãi lọc dòng chảy ngầm nằm ngang (HSSF-CW) không phù hợp cho việc loại bỏ tổng nitơ do thiếu pha hiếu khí để nitrat hóa, trừ khi phải chuyển đổi sang bãi lọc dòng chảy đứng (VF-CW) phức tạp với chế độ cấp nước ngắt quãng (intermittent loading).

Luận án này định vị chính xác vào giao điểm của các dòng nghiên cứu trên, tạo ra bước tiến triệt để: chứng minh rằng bằng cách tích hợp mô-đun làm thoáng định hình dòng chảy tự nhiên (Flowform) ngay trước bãi lọc HSSF-CW, hệ thống hoàn toàn có thể khắc phục được điểm yếu cố hữu về thiếu hụt DO của HSSF-CW mà không cần sử dụng máy thổi khí tiêu tốn điện năng hay kết cấu cấp nước phức tạp của VF-CW.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế tiêu biểu:

  • Tại Dự án Công viên Nước sống Thành Đô (Chengdu Living Water Garden, Trung Quốc) của Margolis & Robinson (2007), hệ thống Flowform kết hợp đất ngập nước được xây dựng để xử lý nước sông Cẩm Giang với công suất 200 m³/ngày, tuy nhiên nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào khía cạnh kiến trúc cảnh quan và hiệu quả xử lý tổng thể, chưa tiến hành phân tích sâu cơ chế động học truyền khối oxy theo từng bậc ĐHDC cũng như chưa xác định các hằng số phân hủy động học bậc nhất $k$ trong điều kiện vận hành biến thiên.
  • Tại Nghiên cứu hồ Te Koutu (Cambridge, New Zealand) của Wilkes et al. (2004), 43 mẫu ĐHDC Olympia được lắp đặt dạng chuỗi đơn lẻ để cải thiện DO và kiểm soát tảo nổi trong hồ phú dưỡng, nhưng hệ thống này hoạt động độc lập, không được ghép nối với hệ thống phản ứng sinh học bãi lọc rễ cây ngầm để loại bỏ đồng thời các chất hữu cơ và hợp chất dinh dưỡng nitơ, phốt pho như công trình của tác giả Ứng Thị Thuý Hà.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng và phát triển lý thuyết động học đất ngập nước nhân tạo của Kadlec & Knight (1996) và Reed et al. (1995) trong bối cảnh tích hợp dòng vào giàu ô-xy hòa tan thu được từ quá trình thủy động lực học định hình dòng chảy:

  • Mở rộng mô hình động học vùng đất ngập nước ($k-C^*$ Model): Luận án đã lượng hóa và chứng minh sự thay đổi có ý nghĩa thống kê của hằng số tốc độ xử lý diện tích biểu kiến ($k$, m/ngày) và hệ số tốc độ thể tích bậc nhất ($K_T$, ngày⁻¹) đối với các thông số $BOD_5, NH_4^+-N, TN, PO_4^{3-}-P$ khi có sự can thiệp của nồng độ DO tiền xử lý. Nồng độ DO đầu vào tăng cao làm dịch chuyển đường phân bố nồng độ chất ô nhiễm dọc chiều dài bãi lọc, đẩy nhanh quá trình chuyển hóa chất hữu cơ và nitrat hóa amoni ngay tại 20% - 40% chiều dài ban đầu của bãi lọc.
  • Xác lập các mệnh đề lý thuyết (Theoretical Propositions):
    1. Mệnh đề 1 (Về truyền khối ô-xy): Tốc độ tích lũy ô-xy hòa tan qua chuỗi bậc ĐHDC tuân theo hàm phi tuyến tiệm cận bão hòa: $$\frac{d(DO)}{dn} = K_F \cdot (DO_{sat} - DO_n)$$ trong đó $n$ là số bậc định hình dòng chảy, $K_F$ là hệ số làm thoáng riêng phần của mẫu ĐHDC phụ thuộc vào lưu lượng thủy lực. Hiệu quả làm thoáng đạt trạng thái tối ưu kỹ thuật - kinh tế tại bậc thứ 7 đến bậc thứ 8.
    2. Mệnh đề 2 (Về động học kết hợp HSSF-CW): Trong điều kiện nồng độ DO đầu vào duy trì $\ge 5,0\text{ mg/L}$, hệ số tốc độ chuyển hóa amoni $k_{NH4}$ của bãi lọc HSSF-CW tăng hơn 4 lần so với điều kiện không làm thoáng, chuyển dịch phản ứng nitrat hóa từ trạng thái bị ức chế nghiêm trọng do thiếu cơ chất ô-xy sang trạng thái phản ứng bậc một ổn định.
                    KHUNG PHÂN TÍCH TÍCH HỢP CỦA NGHIÊN CỨU
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       Thuyết truyền khối hai màng                              |
|                         (Lewis & Whitman, 1924)                               |
|                                    |                                          |
|                                    v                                          |
|             +-----------------------------------------------+                 |
|             |  Thủy động lực học dòng xoáy định hình        |                 |
|             |  (John Wilkes, 1970 - Mẫu ĐHDC bằng UHPC)     |                 |
|             +-----------------------------------------------+                 |
|                                    |                                          |
|                Bổ cập Oxy hòa tan (DO: 0.1 -> 5.6 mg/L)                       |
|                                    v                                          |
|       +-----------------------------------------------------------+           |
|       |  Động học chuyển hóa sinh địa hóa trong bãi lọc HSSF-CW   |           |
|       |  (Kadlec & Knight, 1996; Reed et al., 1995)               |           |
|       |  - Phân hủy chất hữu cơ hiếu khí: BOD5, COD               |           |
|       |  - Quá trình Nitrat hóa: NH4+ -> NO3-                     |           |
|       |  - Lắng lọc cơ học và đồng kết tủa: TSS, PO4(3-)          |           |
|       +-----------------------------------------------------------+           |
|                                    |                                          |
|                                    v                                          |
|           Nước hồ sau xử lý đạt chuẩn QCVN 14:2008 & QCVN 08-MT:2015          |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án là sự hợp nhất của ba trụ cột lý thuyết chuyên sâu:

  1. Lý thuyết truyền khối hai màng (Two-film Mass Transfer Theory của Lewis & Whitman, 1924): Giải thích sự khuếch tán phân tử của $O_2$ từ pha khí qua màng khí và màng lỏng vào lòng pha lỏng, trong đó hệ số truyền khối thể tích $K_L a$ được cực đại hóa nhờ ứng suất cắt và sự xáo trộn mãnh liệt tạo bởi hình học buồng xoáy Flowform.
  2. Lý thuyết hình thái dòng chảy xoáy số 8 (Flowform Hydrodynamics): Dòng chất lỏng khi chảy qua lòng mẫu ĐHDC được dẫn hướng tự nhiên tạo thành hai xoáy đối xứng tuần hoàn, tạo nhịp đập thủy lực (pulse) và diện tích bề mặt tiếp xúc khí - lỏng liên tục được làm mới với thời gian tiếp xúc kéo dài hơn so với dòng chảy tầng trên máng phẳng.
  3. Lý thuyết chuyển hóa sinh hóa trong đất ngập nước nhân tạo: Tích hợp đồng thời các quá trình oxy hóa sinh hóa carbon dị dưỡng, nitrat hóa tự dưỡng hiếu khí, khử nitrat kỵ khí cục bộ trong các vi vùng nghèo oxy của lớp vật liệu lọc, cùng với quá trình hấp phụ hóa học của ion orthophosphate lên bề mặt vật liệu sỏi cuội.

Điều kiện biên (Boundary Conditions): Khung phân tích áp dụng tối ưu cho đối tượng nước mặt đô thị bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt có nồng độ hữu cơ trung bình đến cao ($COD \approx 50 \div 200\text{ mg/L}$, $NH_4^+-N \approx 5 \div 30\text{ mg/L}$), nhiệt độ nước dao động từ $20^\circ\text{C}$ đến $32^\circ\text{C}$, dải tải trọng thủy lực bãi lọc $HLR = 0,05 \div 0,3\text{ m/ngày}$, và độ sâu bãi lọc ngầm nằm trong khoảng $0,6 \div 0,8\text{ m}$.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng triết lý thực chứng (Positivism) kết hợp phương pháp luận kỹ thuật thực nghiệm can thiệp có đối chứng (Controlled Experimental Engineering Design). Cấu trúc nghiên cứu thực nghiệm đa tầng bao gồm:

  • Tầng 1 - Nghiên cứu chế tạo và tối ưu hóa mẫu ĐHDC: Lựa chọn kiểu dáng hình học dòng chảy đối xứng và ứng dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao (Ultra-High Performance Concrete - UHPC) nhằm đảm bảo độ nhẵn bề mặt thủy lực, độ chính xác hình học và độ bền cơ lý hóa vượt trội trong môi trường nước ô nhiễm.
  • Tầng 2 - Thử nghiệm động học truyền khối oxy tại phòng thí nghiệm và hiện trường: Xác định đặc tính bổ cập DO của chuỗi 8 bậc ĐHDC dưới các chế độ lưu lượng $Q = 100, 200, 300, 400\text{ L/h}$.
  • Tầng 3 - Thử nghiệm mô hình pilot hiện trường bán quy mô công nghiệp: Đánh giá so sánh trực tiếp hiệu quả xử lý nước hồ nhỏ Kim Liên giữa hai chế độ vận hành (GĐ1: Bãi lọc không có ĐHDC; GĐ2: Bãi lọc kết hợp chuỗi 8 bậc ĐHDC).
                      SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
                                (GIAI ĐOẠN 2)
  +--------------------+       +---------------------------------------------+
  | Nước hồ Kim Liên   | ----> | Bơm định lượng & Bình ổn định áp lực        |
  | (DO: 0.1 mg/L)     |       +---------------------------------------------+
  +--------------------+                             |
                                                     v
                                       +-----------------------------+
                                       | Hệ thống 8 bậc ĐHDC bằng    |
                                       | vật liệu UHPC               |
                                       | (Làm thoáng tự nhiên)       |
                                       +-----------------------------+
                                                     | (DO tăng lên 5.6 mg/L)
                                                     v
  +--------------------------------------------------------------------------+
  | BÃI LỌC TRỒNG CÂY DÒNG CHẢY NGẦM NẰM NGANG (HSSF-CW)                     |
  | - Kích thước: L x W x H = 6.0 m x 1.0 m x 0.8 m; Độ dốc i = 1%           |
  | - Thực vật: Thủy trúc (Cyperus involucratus), mật độ 16 khóm/m2          |
  | - Vật liệu lọc: Sỏi cuội phân tầng d = 10 - 60 mm                        |
  | - Vị trí lấy mẫu quan trắc: 0% L -> 20% L -> 40% L -> 60% L -> 80% L ->  |
  |   100% L                                                                 |
  +--------------------------------------------------------------------------+
                                                     |
                                                     v
                                       +-----------------------------+
                                       | Nước sau xử lý              |
                                       | (Xả tuần hoàn về hồ)        |
                                       +-----------------------------+

Quy trình nghiên cứu rigorous

  • Chế tạo mẫu ĐHDC bằng UHPC: Hỗn hợp vật liệu đúc mẫu được phối trộn từ xi măng Pooc-lăng cường độ cao, cát thạch anh tuyển chọn hạt mịn ($d < 0,6\text{ mm}$), muội silica (silica fume) hoạt tính cao, phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate và sợi gia cường phân tán. Tỷ lệ cấp phối được tối ưu hóa tạo ra sản phẩm mẫu đúc có cường độ nén $\ge 120\text{ MPa}$, độ hấp thụ nước $< 1%$, bề mặt đúc nhẵn bóng tuyệt đối giúp duy trì quỹ đạo dòng xoáy chuẩn xác và kháng rêu mốc bám dính sau hơn 2 năm ngâm nước liên tục ngoài hiện trường.
  • Thiết kế bãi lọc HSSF-CW pilot: Bể phản ứng có kích thước hình học $L \times W \times H = 6,0\text{ m} \times 1,0\text{ m} \times 0,8\text{ m}$, độ dốc đáy $i = 1%$. Đáy và thành bể được chống thấm tuyệt đối bằng vật liệu chuyên dụng. Lớp vật liệu lọc là sỏi cuội suối rửa sạch, phân bố kích thước: vùng cấp nước vào và thu nước ra sử dụng sỏi cỡ lớn ($d = 40 \div 60\text{ mm}$); vùng thân bãi lọc chính sử dụng sỏi cỡ trung bình ($d = 10 \div 20\text{ mm}$), chiều cao lớp vật liệu lọc là $0,6\text{ m}$, chiều sâu ngập nước duy trì ở mức $0,55\text{ m}$. Thực vật thủy sinh được tuyển chọn là cây Thủy trúc (Cyperus involucratus), mật độ trồng ban đầu 16 khóm/m², phát triển sinh khối tốt trong điều kiện nước ô nhiễm hữu cơ cao.
  • Quy trình thu mẫu và phân tích (Protocols & Triangulation): Vị trí thu mẫu được bố trí nghiêm ngặt dọc theo chiều dài bãi lọc tại 6 mặt cắt tương ứng: $0% L$ (đầu vào), $20% L$ (cách đầu vào 1,2 m), $40% L$ (2,4 m), $60% L$ (3,6 m), $80% L$ (4,8 m), và $100% L$ (đầu ra bãi lọc, 6,0 m). Các chỉ tiêu chất lượng nước được phân tích định kỳ tuân thủ tuyệt đối các Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Tiêu chuẩn chuẩn hóa quốc tế SMEWW (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater):
    • $DO$: Đo trực tiếp tại hiện trường bằng máy đo oxy quang hóa đa chỉ tiêu HACH HQ40D (Mỹ), hiệu chuẩn sensor định kỳ bằng không khí bão hòa ẩm.
    • $BOD_5$: Phương pháp đo áp lực sau 5 ngày ủ ở $20^\circ\text{C}$ theo TCVN 6001-1:1995 (ISO 5815-1:1989).
    • $COD$: Phương pháp trắc quang oxy hóa bằng Kali Bicromat ($K_2Cr_2O_7$) trong môi trường axit mạnh đun hoàn lưu theo TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989).
    • $NH_4^+-N$: Phương pháp trắc quang tạo phức màu Indophenol Blue với Natri Salicylate theo TCVN 6179-1:1996 (ISO 7150-1:1984).
    • $TN$: Phương pháp phá mẫu bằng Persulfate kiềm nhiệt phân chuyển hóa về Nitrat và so màu theo TCVN 6638:2000.
    • $PO_4^{3-}-P$: Phương pháp trắc quang Amoni Molipdat khử bằng Axit Ascorbic tạo phức xanh Molipđen theo TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004).
    • $TSS$: Phương pháp sấy khô màng lọc sợi thủy tinh Whatman GF/C ở nhiệt độ $103 \div 105^\circ\text{C}$ theo TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997).

Data và phân tích

Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng các công cụ thống kê chuyên dụng và phần mềm phân tích hồi quy phi tuyến tính. Mô hình động học bậc nhất diện tích của Kadlec & Knight (1996) được áp dụng để xác định hệ số phân hủy $k$: $$\ln\left(\frac{C_e - C^}{C_i - C^}\right) = -\frac{k}{HLR}$$ trong đó:

  • $C_i, C_e$: Nồng độ cơ chất ở đầu vào và đầu ra của bãi lọc (mg/L).
  • $C^$: Nồng độ nền biên tự nhiên của hệ sinh thái đất ngập nước ($C^{BOD} \approx 1 \div 2\text{ mg/L}$, $C^*{NH4} \approx 0\text{ mg/L}$, $C^_{TN} \approx 1\text{ mg/L}$, $C^{P} \approx 0,02\text{ mg/L}$, $C^*{TSS} \approx 2\text{ mg/L}$).
  • $HLR$: Tải trọng thủy lực bề mặt, tính bằng $HLR = Q / A$ (m/ngày), với $A$ là diện tích mặt bằng bãi lọc ($6,0\text{ m}^2$).
  • $k$: Hệ số tốc độ loại bỏ chất ô nhiễm biểu kiến bề mặt (m/ngày).

Đồng thời, mô hình động học thể tích của Reed et al. (1995) dựa trên thời gian lưu nước thủy lực ($HRT$, ngày) và độ rỗng của lớp vật liệu lọc ($\varepsilon \approx 0,38 \div 0,40$) cũng được sử dụng để kiểm chứng chéo (robustness check), đảm bảo độ tin cậy thống kê với hệ số xác định $R^2 > 0,92$ cho toàn bộ các phương trình hồi quy động học.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Kết quả thực nghiệm của luận án đã đem lại 5 phát hiện khoa học mang tính đột phá với bằng chứng thực chứng định lượng rõ ràng:

  1. Khả năng làm giàu ô-xy vượt bậc của hệ thống ĐHDC bằng UHPC: Hệ thống 8 bậc ĐHDC chế tạo bằng vật liệu UHPC có khả năng bổ cập ô-xy hòa tan từ không khí vào nước với hiệu suất cực cao. Với nước hồ nhỏ Kim Liên có nồng độ ban đầu $DO = 0,1 \pm 0,1\text{ mg/L}$, sau khi chảy qua 8 bậc ĐHDC ở dải lưu lượng tối ưu $Q = 100 \div 200\text{ L/h}$, nồng độ DO trong nước tăng vọt lên đạt $5,4 \div 5,6\text{ mg/L}$ (tăng tuyệt đối tới $5,5\text{ mg/L}$ mà không tiêu tốn điện năng cấp khí cưỡng bức). Nồng độ DO tăng tuyến tính mạnh mẽ từ bậc 1 đến bậc 5, sau đó tăng chậm dần và tiệm cận mức bão hòa tại bậc 7 và bậc 8, khẳng định cấu hình 8 bậc là tối ưu về mặt kỹ thuật thủy lực.

  2. Duy trì trường nồng độ DO cao dọc theo chiều dài bãi lọc HSSF-CW:

    • Ở Giai đoạn 1 (Không có ĐHDC): Nồng độ DO đầu vào bãi lọc chỉ ở mức $0,1\text{ mg/L}$ và nhanh chóng cạn kiệt về $0,0\text{ mg/L}$ ngay tại vị trí $20% L$ (cách đầu vào 1,2 m), duy trì tình trạng yếm khí hoàn toàn trên $80%$ chiều dài bãi lọc còn lại.
    • Ở Giai đoạn 2 (Có kết hợp ĐHDC): Nồng độ DO cấp vào đạt $5,6\text{ mg/L}$, tạo ra một vùng phản ứng hiếu khí mở rộng sâu vào lòng bãi lọc. Tại vị trí $20% L$, DO vẫn duy trì ở mức cao $3,8 \pm 0,4\text{ mg/L}$; tại $40% L$ đạt $2,8 \pm 0,3\text{ mg/L}$; tại $60% L$ đạt $1,9 \pm 0,2\text{ mg/L}$; và ngay cả ở điểm xả cuối cùng ($100% L$), nồng độ DO vẫn đạt $> 1,2\text{ mg/L}$. Sự hiện diện liên tục của DO đã làm thay đổi hoàn toàn cơ chế sinh hóa trong bãi lọc.

  3. Cải thiện đột phá hiệu suất xử lý các hợp chất ô nhiễm đặc trưng: So sánh đối chứng giữa hai giai đoạn vận hành ghi nhận bước nhảy vọt về hiệu quả xử lý:

    • Xử lý $NH_4^+-N$: Hiệu suất xử lý trung bình tăng vọt từ $31,2 \pm 3,8%$ (GĐ1) lên tới $79,6 \pm 4,2%$ (GĐ2). Nồng độ $NH_4^+-N$ đầu ra giảm từ mức $17,8\text{ mg/L}$ xuống chỉ còn $3,6 \div 4,8\text{ mg/L}$.
    • Xử lý $BOD_5$: Hiệu suất tăng từ $68,5 \pm 4,1%$ (GĐ1) lên $86,4 \pm 2,9%$ (GĐ2), nồng độ $BOD_5$ sau xử lý đạt $< 15\text{ mg/L}$.
    • Xử lý $TN$: Hiệu suất tăng từ $34,8 \pm 3,5%$ (GĐ1) lên $65,2 \pm 3,9%$ (GĐ2).
    • Xử lý $PO_4^{3-}-P$: Hiệu suất tăng từ $38,5 \pm 4,0%$ (GĐ1) lên $54,8 \pm 3,6%$ (GĐ2) do môi trường giàu DO thúc đẩy quá trình oxy hóa các ion sắt ($Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+}$), tạo kết tủa sắt phốt phát không tan $FePO_4$ lắng giữ trong bãi lọc.
    • Xử lý $TSS$: Cả hai mô hình đều duy trì hiệu suất lọc cơ học rất cao, đạt $85,6 \div 89,2%$, nồng độ cặn lơ lửng đầu ra luôn ổn định $< 12\text{ mg/L}$.

  4. Xác định định lượng các hệ số động học phân hủy thực nghiệm ($k$): Tính toán theo mô hình Kadlec & Knight ghi nhận sự gia tăng vượt trội của các hằng số tốc độ diện tích $k$ trong mô hình kết hợp ĐHDC (GĐ2) so với mô hình đối chứng (GĐ1):

    • $k_{BOD}$: Tăng từ $0,142\text{ m/ngày}$ (GĐ1) lên $0,286\text{ m/ngày}$ (GĐ2) (tăng gấp 2,01 lần).
    • $k_{NH4}$: Tăng đột biến từ $0,048\text{ m/ngày}$ (GĐ1) lên $0,198\text{ m/ngày}$ (GĐ2) (tăng gấp 4,13 lần).
    • $k_{TN}$: Tăng từ $0,056\text{ m/ngày}$ (GĐ1) lên $0,135\text{ m/ngày}$ (GĐ2) (tăng gấp 2,41 lần).
    • $k_{P}$: Tăng từ $0,062\text{ m/ngày}$ (GĐ1) lên $0,105\text{ m/ngày}$ (GĐ2) (tăng gấp 1,69 lần).
    • $k_{TSS}$: Tăng nhẹ từ $0,265\text{ m/ngày}$ (GĐ1) lên $0,312\text{ m/ngày}$ (GĐ2).
Chỉ tiêu ô nhiễm Nồng độ nước hồ vào (mg/L) Nồng độ ra GĐ1 - Không ĐHDC (mg/L) Hiệu suất GĐ1 (%) Nồng độ ra GĐ2 - Có ĐHDC (mg/L) Hiệu suất GĐ2 (%) Hệ số $k$ GĐ1 (m/ngày) Hệ số $k$ GĐ2 (m/ngày) Mức tăng hệ số $k$ (lần)
$DO$ $0,1 \pm 0,1$ $0,0 \pm 0,0$ - $1,4 \pm 0,2$ - - - -
$BOD_5$ $92,4 \pm 14,2$ $29,1 \pm 4,8$ $68,5%$ $12,6 \pm 2,5$ $86,4%$ $0,142$ $0,286$ 2,01x
$NH_4^+-N$ $23,5 \pm 3,8$ $16,2 \pm 2,4$ $31,2%$ $4,8 \pm 1,1$ $79,6%$ $0,048$ $0,198$ 4,13x
$TN$ $31,2 \pm 4,6$ $20,3 \pm 3,1$ $34,8%$ $10,8 \pm 1,8$ $65,2%$ $0,056$ $0,135$ 2,41x
$PO_4^{3-}-P$ $3,6 \pm 0,5$ $2,2 \pm 0,3$ $38,5%$ $1,6 \pm 0,2$ $54,8%$ $0,062$ $0,105$ 1,69x
$TSS$ $88,6 \pm 16,5$ $12,8 \pm 2,2$ $85,6%$ $9,6 \pm 1,5$ $89,2%$ $0,265$ $0,312$ 1,18x
  1. Đáp ứng quy chuẩn xả thải và bảo vệ nguồn nước: Nước sau khi xử lý qua hệ thống kết hợp ĐHDC và HSSF-CW đáp ứng hoàn toàn các giá trị giới hạn quy định tại Cột B, QCVN 14:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt); đồng thời hầu hết các chỉ tiêu cơ bản ($BOD_5, TSS, PO_4^{3-}-P$) đều đạt ngưỡng quy định tại Cột B1 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt).

Implications đa chiều

  • Về mặt học thuật và phương pháp luận: Cung cấp bộ thông số thiết kế thực nghiệm ($k, K_T$) đầu tiên tại Việt Nam cho mô hình kết hợp ĐHDC - HSSF-CW, đóng vai trò là cơ sở khoa học tin cậy để hiệu chỉnh các mô hình toán mô phỏng chất lượng nước đất ngập nước trong điều kiện nhiệt đới gió mùa.
  • Về mặt kỹ thuật và ứng dụng thực tiễn: Đề xuất giải pháp công nghệ phân tán xử lý nước hồ tại chỗ (in-situ) linh hoạt, tận dụng chính các mái kè ta-luy bê tông hiện có quanh bờ hồ để lắp đặt chuỗi ĐHDC mà không làm mất diện tích mặt nước, kết hợp tạo thác nước cảnh quan thẩm mỹ và bổ cập dưỡng khí liên tục cho lòng hồ.
  • Về mặt chính sách và quản lý đô thị: Luận án đề xuất sơ đồ phân loại và hướng dẫn công nghệ cho 3 nhóm hồ đô thị tại Hà Nội và các đô thị Việt Nam:
    • Hồ Nhóm 1 (Chỉ tiếp nhận nước mưa): Bố trí hệ thống tuần hoàn nước hồ qua ĐHDC và bãi lọc nhỏ nhằm duy trì DO $> 5,0\text{ mg/L}$ và kiểm soát tảo.
    • Hồ Nhóm 2 (Tiếp nhận hỗn hợp nước mưa và nước thải khi mưa): Bố trí hệ thống bãi lọc trồng cây kết hợp ĐHDC chạy dọc tuyến bờ kè tiếp nhận dòng tràn từ các cửa xả cống bao.
    • Hồ Nhóm 3 (Thường xuyên tiếp nhận nước thải sinh hoạt trực tiếp): Xây dựng trạm xử lý sinh thái phân tán tuần hoàn cưỡng bức kết hợp ĐHDC - HSSF-CW đa bậc trước khi dẫn nước trả lại hồ lớn.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả xuất sắc, luận án cũng chỉ ra các giới hạn nghiên cứu khách quan:

  1. Giới hạn về điều kiện nhiệt độ môi trường: Nghiên cứu thực nghiệm chủ yếu thực hiện trong khung nhiệt độ ấm đến nóng ($20 \div 32^\circ\text{C}$). Ảnh hưởng của các đợt rét đậm mùa đông tại miền Bắc (khi nhiệt độ nước giảm $< 15^\circ\text{C}$) làm suy giảm hoạt tính của vi sinh vật nitrat hóa chưa được đánh giá trọn vẹn trong một chu kỳ năm liên tục.
  2. Nguy cơ tắc nghẽn vật liệu lọc lâu dài (Clogging Risk): Sau thời gian dài vận hành (> 5 - 10 năm), sự tích lũy sinh khối vi sinh vật chết và cặn bùn lắng trong các khe rỗng của lớp sỏi cuội có thể làm suy giảm độ rỗng thủy lực ($\varepsilon$) và dẫn đến hiện tượng nước chảy tràn bề mặt cục bộ.
  3. Cơ chế bốc thoát hơi nước và hấp thụ theo mùa của thực vật: Chưa lượng hóa riêng biệt tỷ lệ đóng góp của sinh khối rễ cây Thủy trúc qua các giai đoạn sinh trưởng so với tỷ lệ phân hủy của màng màng sinh học bám dính (biofilm).

Chương trình nghiên cứu mở rộng trong tương lai cần tập trung vào:

  • Thử nghiệm tích hợp các loại vật liệu lọc hấp phụ nâng cao có nguồn gốc tự nhiên hoặc phế phẩm công nghiệp (như zeolite, đá ong biến tính, xỉ lò cao, gốm xốp nhẹ) nhằm nâng cao triệt để khả năng lưu giữ phốt-pho vô cơ hòa tan.
  • Nghiên cứu cơ chế vi sinh vật học phân tử (Metagenomics / 16S rRNA gene sequencing) để xác định cấu trúc quần xã vi khuẩn nitrat hóa (Nitrosomonas, Nitrobacter), vi khuẩn khử nitrat và sự hiện diện của vi khuẩn Anammox bên trong các lớp vi sinh của bãi lọc HSSF-CW khi có cấp khí ĐHDC.
  • Phát triển mô hình điều khiển thông minh tự động (IoT-based Smart Wetland Control) tích hợp sensor đo DO/ORP online để tối ưu hóa lưu lượng bơm tuần hoàn theo thời gian thực.
  • Đánh giá vòng đời môi trường và kinh tế tuần hoàn (Life Cycle Assessment - LCA & LCC) của giải pháp ĐHDC UHPC so với các giải pháp sục khí cơ học truyền thống.

Tác động và ảnh hưởng

Công trình nghiên cứu của tác giả Ứng Thị Thuý Hà tạo ra những tác động lan tỏa mạnh mẽ trên nhiều phương diện:

  • Tác động học thuật (Academic Impact): Mở ra hướng tiếp cận mới trong chuyên ngành Công nghệ môi trường nước và Kỹ thuật sinh thái tại Việt Nam; cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác phục vụ đào tạo sau đại học và công bố quốc tế trên các tạp chí thuộc danh mục ISI/Scopus chuyên ngành (như Ecological Engineering, Water Research, Environmental Science and Pollution Research).
  • Chuyển đổi kỹ thuật công nghệ ngành (Engineering Transformation): Đột phá trong việc ứng dụng vật liệu bê tông tính năng siêu cao (UHPC) vào lĩnh vực chế tạo cấu kiện xử lý môi trường nước, mở đường cho ngành sản xuất cấu kiện tiền chế lắp ghép phục vụ công trình hạ tầng xanh đô thị (Green Infrastructure).
  • Tác động chính sách và tiêu chuẩn hóa: Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo kỹ thuật quan trọng giúp Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Xây dựng hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế công trình xử lý nước thải phi tập trung (Decentralized Wastewater Treatment Systems - DEWATS) và quy chuẩn phục hồi hệ sinh thái thủy vực đô thị.
  • Lợi ích kinh tế - xã hội và cảnh quan: Giảm thiểu tới 70 - 80% chi phí điện năng vận hành so với trạm sục khí cơ học truyền thống; nâng cao giá trị cảnh quan du lịch, giải trí và chất lượng không gian sống cho cộng đồng dân cư sinh sống quanh các hồ đô thị.

Đối tượng hưởng lợi

  • Nghiên cứu sinh và Giới nghiên cứu học thuật: Tiếp cận cơ sở dữ liệu động học thực nghiệm chi tiết ($k, K_T, HLR, HRT$), phương pháp luận chế tạo thiết bị UHPC và mô hình hóa đất ngập nước để phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo.
  • Kỹ sư thiết kế và Tư vấn môi trường: Có được công thức, thông số tính toán cụ thể và bản vẽ định hình công nghệ để ứng dụng thiết kế các trạm xử lý nước thải sinh hoạt phân tán, các khu xử lý nước hồ công viên, khu đô thị sinh thái và resort nghỉ dưỡng.
  • Doanh nghiệp R&D và Sản xuất vật liệu xây dựng: Nắm bắt quy trình công nghệ đúc cấu kiện mẫu ĐHDC bằng bê tông UHPC để thương mại hóa sản phẩm trên quy mô công nghiệp.
  • Các cơ quan quản lý nhà nước và Đơn vị vận hành đô thị (Sở Xây dựng, Công ty Thoát nước): Sở hữu giải pháp công nghệ khả thi, chi phí thấp, bền vững để giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm nguồn nước mặt và hiện tượng cá chết hàng loạt tại các hồ nội thành trong mùa nắng nóng.

Câu hỏi chuyên sâu

  1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Trả lời: Luận án đã mở rộng mô hình động học bậc nhất diện tích $k-C^*$ của Kadlec & Knight (1996) cho bãi lọc HSSF-CW trong điều kiện kiểm soát nồng độ DO tiền xử lý bằng hệ thống thủy động lực học định hình dòng chảy (Flowform). Việc chứng minh hằng số tốc độ nitrat hóa $k_{NH4}$ tăng từ $0,048\text{ m/ngày}$ lên $0,198\text{ m/ngày}$ (tăng 4,13 lần) là minh chứng lý thuyết khẳng định HSSF-CW hoàn toàn có thể đạt hiệu quả xử lý amoni cao mà không cần cấu trúc bãi lọc dòng chảy đứng (VF) phức tạp.

  2. Đổi mới phương pháp luận của luận án so với các nghiên cứu trước đây? Trả lời: So với nghiên cứu của Đặng Đình Kim et al. (2015) chỉ thử nghiệm 7 bậc gốm quy mô nhỏ cho nước rỉ rác, hoặc nghiên cứu của Wilkes et al. (2004) tại hồ Te Koutu chỉ sử dụng ĐHDC đơn lẻ, luận án này là công trình đầu tiên ứng dụng công nghệ vật liệu UHPC để đúc chính xác cấu trúc ĐHDC chịu lực - kháng mài mòn cao, kết nối đồng bộ khép kín với bãi lọc HSSF-CW thực tế ngoài hiện trường và thiết lập quy trình quan trắc đa điểm ($0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% L$) để giải mã bản chất động học phân hủy dọc chiều dài bãi lọc.

  3. Phát hiện số liệu thực nghiệm nào gây bất ngờ nhất? Trả lời: Khả năng tự làm giàu ô-xy của chuỗi 8 bậc ĐHDC UHPC làm tăng nồng độ DO từ mức yếm khí $0,1\text{ mg/L}$ lên tới $5,6\text{ mg/L}$ (tăng $5,5\text{ mg/L}$) chỉ với chiều cao rơi tự do chưa đầy 1,2 m và hoàn toàn không tiêu tốn điện năng cấp khí cưỡng bức. Kết quả này vượt xa hiệu suất làm thoáng của các đập tràn bậc thang truyền thống có cùng chiều cao rơi.

  4. Luận án có cung cấp giao thức lặp lại thí nghiệm (Replication Protocol) rõ ràng không? Trả lời: Hoàn toàn đầy đủ và chi tiết. Luận án công bố chính xác tỷ lệ cấp phối vật liệu đúc UHPC, thông số hình học mẫu ĐHDC, kích thước bãi lọc ($6,0\text{ m} \times 1,0\text{ m} \times 0,8\text{ m}$), cỡ hạt sỏi cuội phân tầng ($10 \div 60\text{ mm}$), mật độ trồng cây Thủy trúc (16 khóm/m²), dải lưu lượng kiểm soát ($100 \div 400\text{ L/h}$), và các tiêu chuẩn phân tích hóa nghiệm chuẩn mực (TCVN, ISO, SMEWW), cho phép bất kỳ nhóm nghiên cứu nào cũng có thể tái lập thí nghiệm một cách chuẩn xác.

  5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào? Trả lời: Lộ trình tập trung vào 3 hướng chiến lược: (1) Chuẩn hóa công nghiệp và sản xuất hàng loạt các mô-đun ĐHDC UHPC tích hợp kè sinh thái; (2) Ứng dụng giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) nghiên cứu động học hệ vi sinh vật chuyển hóa nitơ/phốt-pho chuyên sâu trong bãi lọc; (3) Số hóa và tích hợp mạng lưới cảm biến giám sát chất lượng nước hồ thông minh dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI-driven Urban Lake Quality Management).

Kết luận

  1. Luận án đã giải quyết thành công bài toán thực tiễn cấp bách về suy thoái chất lượng nước và suy giảm nồng độ ô-xy hòa tan tại các hồ đô thị tiếp nhận nước thải sinh hoạt tại Việt Nam thông qua giải pháp công nghệ tích hợp sinh thái bền vững.
  2. Thiết kế và chế tạo thành công mẫu định hình dòng chảy (Flowform) bằng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) đạt độ chính xác hình học cao, bề mặt nhẵn bóng, độ bền uốn nén vượt trội ($\ge 120\text{ MPa}$) và kháng mài mòn hoàn hảo ngoài hiện trường.
  3. Chứng minh thực nghiệm hệ thống 8 bậc ĐHDC UHPC có khả năng bổ cập ô-xy tự nhiên xuất sắc, nâng nồng độ DO nước hồ từ $0,1\text{ mg/L}$ lên $5,6\text{ mg/L}$ ở dải lưu lượng $Q = 100 \div 200\text{ L/h}$, tạo tiền đề lý tưởng cho các quá trình sinh hóa hiếu khí tiếp theo.
  4. Xác lập sự vượt trội về hiệu suất xử lý của bãi lọc HSSF-CW khi kết hợp ĐHDC: hiệu suất loại bỏ $NH_4^+-N$ tăng từ $31,2%$ lên $79,6%$, $BOD_5$ tăng từ $68,5%$ lên $86,4%$, $TN$ tăng từ $34,8%$ lên $65,2%$, đưa chất lượng nước sau xử lý đạt quy chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT cột B và tiệm cận QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1.
  5. Lượng hóa chính xác các hệ số tốc độ phân hủy diện tích bậc nhất ($k$) theo mô hình Kadlec & Knight trong điều kiện nhiệt đới ẩm Việt Nam, đặc biệt ghi nhận hằng số $k_{NH4}$ tăng vọt 4,13 lần (đạt $0,198\text{ m/ngày}$), đóng góp giá trị lý thuyết nền tảng cho chuyên ngành Kỹ thuật môi trường nước.
  6. Mở ra hướng đi mới trong việc cải tạo kè hồ đô thị kết hợp xử lý ô nhiễm phân tán và tôn tạo kiến trúc cảnh quan sinh thái, cung cấp công cụ khoa học tin cậy cho các nhà quản lý và kỹ sư trong sự nghiệp bảo vệ môi trường nước đô thị bền vững.