Luận án tiến sĩ: Giải pháp kết hợp làm thoáng và bãi lọc trồng cây để cải thiện chất lượng nước hồ đô thị

• Tác giả: Ứng Thị Thuý Hà
• Người hướng dẫn: TS. Lều Thọ Bách
• Trường học: Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải
• 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
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC HỒ ĐÔ THỊ TẠI VIỆT NAM VÀ CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ
• 3. CƠ SỞ KHOA HỌC CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC HỒ BỊ Ô NHIỄM BẰNG BÃI LỌC TRỒNG CÂY KẾT HỢP VỚI HỆ THỐNG ĐỊNH HÌNH DÒNG CHẢY
• 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Chất lượng nước hồ đô thị

Chất lượng nước hồ đô thị tại Việt Nam đang ở mức báo động, đặc biệt ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, và Đà Nẵng. Các hồ đô thị thường bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và công nghiệp xả trực tiếp vào. Các chỉ số như BOD5, COD, NH4+, và PO43- thường vượt ngưỡng cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Hệ sinh thái nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học và mất cân bằng môi trường.

1.1. Hiện trạng ô nhiễm

Hiện trạng ô nhiễm tại các hồ đô thị như hồ Kim Liên (Hà Nội) cho thấy nước có màu đen, mùi hôi khó chịu, và hàm lượng chất hữu cơ cao. Các nghiên cứu chỉ ra rằng 86 hồ nội thành Hà Nội đều bị ô nhiễm hữu cơ, với chỉ 5 hồ đạt tiêu chuẩn về COD và BOD5 nhưng vẫn vượt ngưỡng amoni và phốt phát.

1.2. Nguyên nhân ô nhiễm

Nguyên nhân chính của ô nhiễm nước hồ là do hệ thống thu gom và xử lý nước thải chưa hoàn thiện. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp xả trực tiếp vào hồ, gây tích tụ chất ô nhiễm. Quá trình đô thị hóa nhanh cũng làm thu hẹp diện tích hồ, giảm khả năng tự làm sạch của hệ sinh thái nước.

II. Giải pháp làm thoáng và bãi lọc trồng cây

Giải pháp làm thoáng và bãi lọc trồng cây được đề xuất để cải thiện chất lượng nước hồ đô thị. Hệ thống làm thoáng tự nhiên sử dụng mẫu định hình dòng chảy (ĐHDC) giúp tăng cường oxy hòa tan (DO) trong nước. Bãi lọc trồng cây (BLTC) kết hợp với hệ thống ĐHDC có khả năng xử lý các chất ô nhiễm như BOD5, NH4+, và TSS một cách hiệu quả.

2.1. Cơ chế làm thoáng

Cơ chế làm thoáng dựa trên nguyên lý tăng cường oxy hòa tan thông qua dòng chảy tự nhiên. Hệ thống ĐHDC được thiết kế với các bậc thác nhỏ, tạo ra sự khuấy trộn và tiếp xúc giữa nước và không khí, giúp tăng nồng độ DO. Phương pháp này có ưu điểm là chi phí thấp và thân thiện với môi trường.

2.2. Hiệu quả của bãi lọc trồng cây

Bãi lọc trồng cây sử dụng thực vật và vi sinh vật để xử lý chất ô nhiễm. Các loài cây thủy sinh như thủy trúc có khả năng hấp thụ nitơ và phốt pho, trong khi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Kết hợp với hệ thống ĐHDC, BLTC đạt hiệu suất xử lý cao hơn, đặc biệt là trong việc loại bỏ NH4+ và TSS.

III. Nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng

Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại hồ Kim Liên (Hà Nội) để đánh giá hiệu quả của giải pháp làm thoáng và bãi lọc trồng cây. Kết quả cho thấy hệ thống ĐHDC kết hợp BLTC giúp cải thiện đáng kể chất lượng nước hồ, đặc biệt là tăng nồng độ DO và giảm các chỉ số ô nhiễm như BOD5, NH4+, và TSS.

3.1. Thiết kế mô hình

Mô hình thực nghiệm bao gồm hệ thống ĐHDC và BLTC được thiết kế dọc theo bờ hồ Kim Liên. Hệ thống ĐHDC được chế tạo từ bê tông chất lượng cao (UHPC), đảm bảo độ bền và hiệu quả làm thoáng. BLTC sử dụng vật liệu lọc tự nhiên và cây thủy trúc để xử lý chất ô nhiễm.

3.2. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống ĐHDC kết hợp BLTC giúp tăng nồng độ DO lên 30-40% và giảm BOD5, NH4+, TSS lần lượt 50%, 60%, và 70%. Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả, chi phí thấp, và phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới của Việt Nam.

IV. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật để cải thiện chất lượng nước hồ đô thị bằng giải pháp làm thoáng và bãi lọc trồng cây. Phương pháp này không chỉ giúp xử lý ô nhiễm mà còn góp phần cải tạo cảnh quan và bảo vệ nguồn nước.

4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc kết hợp hệ thống ĐHDC và BLTC trong việc xử lý nước thải và cải thiện chất lượng nước hồ. Đây là cơ sở quan trọng để phát triển các giải pháp xử lý nước thân thiện với môi trường.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Giải pháp này có thể áp dụng rộng rãi tại các hồ đô thị ở Việt Nam, đặc biệt là những nơi có hệ thống thu gom và xử lý nước thải chưa hoàn thiện. Việc triển khai sẽ góp phần bảo vệ nguồn nước và cải thiện môi trường sống cho cộng đồng.