Tổng quan luận án

Vấn đề quản lý và xử lý nước thải đô thị (NTĐT) đang là thách thức môi trường lớn tại Việt Nam. Theo các số liệu thống kê được tác giả tổng hợp, chỉ có khoảng 10% (tương đương 700.000 m³/ngày) lượng NTĐT tại Việt Nam được thu gom và xử lý tại các nhà máy tập trung, trong khi 90% lượng nước thải còn lại bị xả trực tiếp ra môi trường tự nhiên, gây suy thoái chất lượng nguồn nước mặt và nước ngầm. Tại thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị, tổng lưu lượng nước thải phát sinh ước tính khoảng 6.248 m³/ngày và chưa qua xử lý đồng bộ, xả thẳng vào hạ lưu sông Hiếu, các hồ nội thành và khu vực ngoại thành.

Đối với các đô thị vừa và nhỏ có tiềm lực tài chính hạn chế như thành phố Đông Hà, việc đầu tư xây dựng các nhà máy xử lý nước thải tập trung sử dụng công nghệ truyền thống (như bùn hoạt tính) gặp nhiều khó khăn do chi phí đầu tư xây dựng ban đầu cao, quy trình vận hành phức tạp, tiêu thụ nhiều năng lượng, phát sinh khối lượng bùn lớn và phụ thuộc chủ yếu vào nguồn vốn vay ODA. Trong bối cảnh đó, hệ thống đất ngập nước nhân tạo (Constructed Wetland - CW) với chi phí đầu tư chỉ bằng 1/2 đến 1/3 công nghệ truyền thống, kỹ thuật vận hành đơn giản và nhu cầu điện năng thấp được xem là giải pháp thay thế phù hợp. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý của CW chịu chi phối mạnh mẽ bởi các yếu tố địa phương như khí hậu, nhiệt độ, chế độ thủy lực, cấu trúc vật liệu lọc và đặc tính sinh trưởng của các loài thực vật. Luận án được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống này tại thành phố Đông Hà.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 2 nội dung cụ thể:

  1. Đánh giá được khả năng xử lý nước thải đô thị ở thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị bằng hệ thống đất ngập nước nhân tạo.
  2. Đưa ra được mô hình đất ngập nước nhân tạo, xử lý nước thải đô thị ở thành phố Đông Hà đạt yêu cầu xả thải theo Cột B, QCVN 14:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt – áp dụng đối với khu vực tiếp nhận nước thải không sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt).

Để đạt được mục tiêu trên, luận án tập trung trả lời 3 câu hỏi nghiên cứu:

  1. Ứng dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo nào có hiệu suất xử lý tốt hơn?
  2. Cây trồng nào thích nghi tốt đối với nước thải đô thị và đạt hiệu suất xử lý cao trong môi trường đất ngập nước nhân tạo?
  3. Các thông số vận hành ảnh hưởng như thế nào đến hiệu quả xử lý và giá trị phù hợp cho việc thiết kế và vận hành hệ thống đất ngập nước nhân tạo để đáp ứng quy chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B)?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải đô thị tại thành phố Đông Hà; các mô hình CW đơn và tích hợp (chảy bề mặt, chảy ngang, chảy đứng) quy mô phòng thí nghiệm và thực địa; các loài thực vật bản địa và địa phương gồm chuối hoa (Canna indica), môn nước (Colocasia esculenta), môn đốm (Caladium bicolor), phát lộc (Dracaena sanderiana) và hoa súng (Nymphaea pubescens).
  • Phạm vi không gian: Hệ thống cống thoát nước, các điểm tiếp nhận nước thải và địa điểm đặt mô hình thực nghiệm tại thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị.
  • Phạm vi thời gian: Khảo sát thực trạng số liệu chất lượng nước thải các đợt tháng 6/2010, giai đoạn tháng 1 - 3/2013 và các chuỗi thực nghiệm phòng thí nghiệm, thực địa được triển khai hoàn thành năm 2018.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Công nghệ đất ngập nước nhân tạo bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1953 tại Đức bởi Käthe Seidel và bước vào giai đoạn ứng dụng thực tế trên diện rộng từ những năm 1970 - 1980. Hệ thống CW dòng chảy ngang (HF) quy mô thực địa đầu tiên được xây dựng tại Liebenburg-Othfresen (Đức) năm 1974 với diện tích 22 ha để xử lý NTĐT. Đến năm 1987, Đan Mạch đã vận hành 87 hệ thống HF. Tại Vương quốc Anh, theo thống kê của Hiệp hội Đất ngập nước nhân tạo (CWA) đến năm 2013, có hơn 1.000 công trình CW được xây dựng, trong đó 874 hệ thống dùng cho NTĐT và 698 mô hình ứng dụng cho xử lý bậc ba. Tại Bồ Đào Nha, hệ thống CW dòng chảy ngầm quy mô 773 m² (gồm 2 bể HF trồng Phragmites australis) tại Cova da Beira phục vụ xử lý nước thải cho 800 dân số tương đương (PE) đạt hiệu suất xử lý BOD5 trung bình 94,8%. Đến cuối năm 2014, ước tính toàn Châu Âu có khoảng 50.000 công trình CW đang hoạt động.

Bảng số liệu tổng hợp ứng dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo tại Anh Quốc:

STT Loại nước thải tiếp nhận Số lượng hệ thống CW
1 Nước thải đô thị 874
2 Nước thải khai khoáng 50
3 Nước rỉ rác 24
4 Nước thải công nghiệp 19
5 Nước chảy tràn 45

Các nghiên cứu cải thiện hiệu suất CW trên thế giới tập trung vào:

  • Cấp khí chủ động và bị động: Green và cộng sự (1998, 2006) phát triển cơ chế cấp khí tự nhiên qua ống hút khí kết hợp xiphon xả tràn định kỳ. Redmond và cộng sự (2014) áp dụng cấp khí nhân tạo ngắt quãng chu kỳ 6 giờ cho bể HF, nâng hiệu quả khử NH4-N từ 57% lên 95% và TN từ 38% lên 84%. Foladori và cộng sự (2013) thử nghiệm cấp khí gián đoạn kết hợp hồi lưu cho bể VF giúp nâng hiệu suất loại bỏ COD từ 80% lên 88% và TN từ 29% lên 49%.
  • Tuần hoàn nước thải: Lian-sheng và cộng sự (2006) thử nghiệm các tỷ lệ hồi lưu 25%, 50%, 100% và 125% trong bể HF, ghi nhận hiệu suất xử lý tăng từ 35,6% lên 61,7% đối với NH4-N. Lavrova và Koumanova (2010) ghi nhận tỷ lệ hồi lưu 1/3 cho hiệu quả loại bỏ đạt 96% COD, 92% BOD5, 100% NH4-N và TP.
  • Cấp nước gián đoạn/theo mẻ: Wu và cộng sự (2011), Sun và cộng sự (2006) chứng minh việc cấp nước gián đoạn tạo ra chu kỳ làm đầy - khô xen kẽ môi trường hiếu khí, thiếu khí và kị khí, thúc đẩy phân hủy hữu cơ và chuyển hóa nitơ.
  • Thiết kế xếp tầng và tích hợp: Sklarz và cộng sự (2010), Kantawanichkul và Somprasert (2005), Ye và Li (2009) phát triển các mô hình CW 2-3 tầng xếp chồng nhằm giảm diện tích chiếm đất xuống mức 1,2 - 1,3 m²/PE.
  • Tuyển chọn thực vật: Cui và cộng sự (2010), Sharma và Priya (2014), Wang và cộng sự (2016) nghiên cứu cây chuối hoa (Canna indica); Sayood và cộng sự (2010), Yao và cộng sự (2011) nghiên cứu cây phát lộc (Dracaena sanderiana).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết là đánh giá tính thích nghi và hiệu quả xử lý của các loài thực vật địa phương chưa được nghiên cứu sâu (môn nước, môn đốm, phát lộc), so sánh các cấu hình hệ thống CW tích hợp nhiều giai đoạn (HF-VF-FWS và VF-HF-FWS) ở quy mô phòng thí nghiệm và kiểm chứng hệ thống VF-HF 2 giai đoạn tại cống thải thực địa trong điều kiện tự nhiên của miền Trung Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và cơ chế chuyển hóa

Hệ thống đất ngập nước nhân tạo được phân chia theo chế độ thủy lực gồm 3 kiểu cơ bản:

  • Đất ngập nước dòng chảy tự do bề mặt (Free Water Surface - FWS): Mực nước sâu từ 5 - 90 cm (thông thường 30 - 40 cm), dòng nước chảy trên mặt lớp giá thể.
  • Đất ngập nước dòng chảy ngang ngầm (Horizontal Flow - HF): Nước chảy theo phương ngang qua lớp vật liệu lọc bão hòa nước có độ sâu 30 - 80 cm; hiệu quả xử lý BOD5 và SS cao nhưng bị hạn chế oxy cho quá trình nitrat hóa.
  • Đất ngập nước dòng chảy đứng ngầm (Vertical Flow - VF): Nước được cấp ngắt quãng từ bề mặt theo phương thẳng đứng và thu gom ở đáy; môi trường giàu oxy, thuận lợi cho quá trình oxy hóa amoni.
  • Hệ thống CW tích hợp: Kết hợp giữa VF, HF và FWS nhằm tận dụng ưu điểm của từng cấu hình, tối ưu hóa quá trình loại bỏ đồng thời chất hữu cơ và các hợp chất nitơ, photpho.

Các cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm cơ bản trong hệ sinh thái CW:

  • Chất rắn lơ lửng (SS): Lắng trọng lực, lọc cơ học qua khe hở vật liệu lọc và bám dính vào màng sinh học.
  • Hợp chất hữu cơ (BOD5, COD): Lắng, lọc vật lý và phân hủy sinh học hiếu khí (tầng mặt, $Eh \ge 300\text{ mV}$), tùy nghi (tầng giữa, $Eh = -100 \div 300\text{ mV}$) và kị khí (tầng đáy, $Eh = -300 \div 100\text{ mV}$).
  • Hợp chất nitơ: Khoáng hóa nitơ hữu cơ thành amoni ($NH_4^+$), nitrat hóa amoni thành nitrit ($NO_2^-$) và nitrat ($NO_3^-$) trong điều kiện hiếu khí, tiếp theo là khử nitrat thành khí $N_2$ trong điều kiện thiếu khí với sự tham gia của nguồn cacbon hữu cơ; quá trình Anammox; bay hơi $NH_3$ và thực vật hấp thụ.
  • Hợp chất photpho: Lắng cặn hữu cơ, kết tủa hóa học và hấp phụ vào các ion Ca, Fe, Al có trong vật liệu lọc, cùng một phần nhỏ được vi sinh vật và thực vật hấp thụ.
  • Vi sinh vật gây bệnh (Coliform): Lọc giữ lại qua lớp giá thể, màng sinh học bám dính, tiêu diệt bởi bức xạ tia UV mặt trời và cơ chế đối kháng sinh học.

Bảng tổng hợp đặc tính và thành phần kim loại trong một số vật liệu lọc:

Loại vật liệu Độ rỗng (%) Độ dẫn điện (µS/cm) Fe (mg/g) Ca (mg/g) Al (mg/g) Mg (mg/g)
Sỏi tự nhiên 30 – 43 481 – 590 0,14 – 0,45 2,79 – 8,47 0,61 – 4,18 0,18 – 2,28
Khoáng $CaCO_3$ nhân tạo 42 2.350 1,25 240 3,49 3,59
Đá cẩm thạch xay nhân tạo 39 514 0,39 389 0,94 2,57
Khoáng Vermiculite 42 540 43,6 2,2 43,1 125

Các mô hình động học loại bỏ ô nhiễm

Luận án áp dụng các phương trình mô hình động học để xác định hằng số tốc độ phản ứng và mô phỏng hiệu quả xử lý:

  • Mô hình bậc 1 dòng chảy đẩy (Plug Flow Reactor - PFR): $$J = k \cdot C$$ $$\ln\left(\frac{C_o}{C_i}\right) = -\frac{k_A}{HLR}$$
  • Mô hình bậc 1 có tính đến nồng độ nền $C^$ kết hợp PFR: $$\ln\left(\frac{C_i - C^}{C_o - C^*}\right) = \frac{k}{HLR}$$
  • Mô hình bậc 1 kết hợp dòng chảy rối liên tục (Continuously Stirred Tank Reactor - CSTR): $$(C_i - C_o) = \frac{k \cdot C_o}{HLR}$$
  • Mô hình Monod kết hợp CSTR: $$(C_i - C_o)(C_h + C_o) = \frac{k \cdot C_o}{HLR}$$

Trong đó: $C_i$ và $C_o$ là nồng độ chất ô nhiễm đầu vào và đầu ra (mg/L); $HLR$ là tải trọng thủy lực (m/ngày); $k$ là hằng số tốc độ loại bỏ; $C^*$ là nồng độ nền của hệ thống (mg/L); $C_h$ là hằng số bán bão hòa (mg/L).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu kết hợp khảo sát thực địa, thực nghiệm mô hình và phân tích thống kê:

  • Khảo sát, thu thập dữ liệu: Đánh giá hiện trạng thoát nước, lưu lượng và chất lượng nước thải đô thị TP Đông Hà qua các đợt quan trắc.
  • Nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm: Thiết lập 2 hệ thống tích hợp chính gồm Hệ thống I (chuỗi HF - VF - FWS) và Hệ thống II (chuỗi VF - HF - FWS), bố trí các bể đơn lẻ và bể đối chứng không trồng cây. Thử nghiệm khả năng chịu tải và sinh trưởng của 5 loài thực vật: chuối hoa (Canna indica), môn nước (Colocasia esculenta), môn đốm (Caladium bicolor), phát lộc (Dracaena sanderiana) và hoa súng (Nymphaea pubescens).
  • Nghiên cứu quy mô thực địa: Lắp đặt hệ thống CW tích hợp 2 giai đoạn (VF kết hợp HF) kết nối trực tiếp với nguồn nước thải tại cống thải đô thị TP Đông Hà, vận hành ở các mức tải trọng thủy lực $HLR$ khác nhau, lấy và phân tích chuỗi 23 mẫu nước thải ($n = 23$).
  • Phương pháp phân tích chất lượng nước: Đo đạc các thông số pH, DO, TSS, BOD5, COD, NH4-N, NO3-N, TN, PO4-P, TP, Total Coliform theo Standard Methods và Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN).
  • Xử lý số liệu: Sử dụng các phương pháp thống kê toán học, xác định độ lệch chuẩn (SD), phân tích hồi quy tương quan ($R^2$) và kiểm định giá trị $P$ để so sánh sai khác có ý nghĩa thống kê giữa các mô hình.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1 - Tổng quan

Chương 1 tổng hợp các cơ sở lý luận về nước thải đô thị, công nghệ xử lý và hiện trạng quản lý nước thải tại Việt Nam. Văn bản trình bày bảng phân cấp mức độ ô nhiễm NTĐT và bảng so sánh đặc tính nước thải đầu vào tại các nhà máy xử lý nước thải tập trung trên toàn quốc.

Bảng đặc tính nước thải đầu vào một số nhà máy xử lý nước thải ở Việt Nam:

Nhà máy / Địa phương $BOD_5$ (mg/L) COD (mg/L) TSS (mg/L) $NH_4\text{-}N$ (mg/L) TN (mg/L)
Hà Nội 73 156,7 71,3 23 40,3
TP Hồ Chí Minh 60,3 169 76 18 11
Đà Nẵng 60,3 108,7 50,5 - 21,5
Quảng Ninh 40,5 74 118 1,2 0,15
Đà Lạt 380 604 792 68 95
Buôn Ma Thuột 336 564 285 36 93
QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) 50 100 100 10 -

Về thực trạng quản lý: 77% hộ gia đình tại đô thị có bể tự hoại xử lý sơ bộ, trong đó 55% đấu nối với cống thoát nước công cộng và 22% tự thấm ra môi trường; chỉ 4% lượng bùn thải phát sinh được xử lý theo quy chuẩn. Chương này cũng phân tích cấu tạo, cơ chế động học xử lý, vai trò của các lớp vật liệu lọc, vi sinh vật và 5 loài thực vật địa phương, cùng các công trình nghiên cứu CW điển hình tại Châu Âu và Châu Á.

Chương 2 - Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết đối tượng nghiên cứu là nước thải đô thị TP Đông Hà và các mô hình CW thực nghiệm.

  • Địa điểm nghiên cứu: Vị trí lấy mẫu và trạm thí nghiệm thực địa đặt tại cống thải thuộc thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị.
  • Bố trí mô hình phòng thí nghiệm: Thiết kế chi tiết kích thước các bể HF, VF và FWS; cấu trúc phân lớp vật liệu lọc (sỏi cỡ hạt 8 - 16 mm, độ rỗng 0,3 - 0,5); quy trình ươm và trồng các loài cây thí nghiệm (chuối hoa, môn nước, môn đốm, phát lộc, hoa súng); quy chế cấp nước và chế độ bổ sung nước bốc thoát hơi.
  • Bố trí mô hình thực địa: Thiết kế hệ thống CW tích hợp 2 giai đoạn VF - HF kết nối nguồn cống thải, quy trình vận hành thay đổi các dải $HLR$.
  • Phương pháp kiểm nghiệm: Quy chuẩn kỹ thuật thu thập mẫu, kỹ thuật bảo quản mẫu, thiết bị phân tích các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh và công thức toán học ứng dụng cho việc tính toán hằng số động học $k$.

Chương 3 – Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các dữ liệu thực nghiệm thu được từ cả hai quy mô phòng thí nghiệm và thực địa:

  • Đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải TP Đông Hà: Kết quả khảo sát các đợt tháng 6/2010 và tháng 1 - 3/2013 cho thấy nồng độ ô nhiễm biến động theo thời gian, nhiều thông số vượt giới hạn quy chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT.
  • Kết quả quy mô phòng thí nghiệm:
    • So sánh Hệ thống I (HF-VF-FWS) và Hệ thống II (VF-HF-FWS): Cả hai hệ thống đều đạt hiệu quả cao trong việc xử lý TSS, BOD5 và Coliform. Tuy nhiên, Hệ thống II với bể dòng chảy đứng (VF) bố trí ở giai đoạn đầu cho khả năng nitrat hóa vượt trội nhờ cung cấp đủ oxy, sau đó bể dòng chảy ngang (HF) tiếp tục thực hiện quá trình khử nitrat trong điều kiện thiếu khí.
    • Đánh giá 5 loài thực vật: Cả 5 loài thực vật đều có khả năng thích nghi và sinh trưởng trong môi trường nước thải đô thị. Trong đó, môn nước (Colocasia esculenta), môn đốm (Caladium bicolor) và phát lộc (Dracaena sanderiana) thể hiện tỷ lệ sống cao, bộ rễ phát triển mạnh, góp phần cố định màng sinh học và nâng cao hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ, chất dinh dưỡng tương đương hoặc vượt trội so với chuối hoa và hoa súng.
    • Giá trị kiểm định thống kê $P$ khẳng định sự khác biệt có ý nghĩa về nồng độ đầu ra của TSS, BOD5, NH4-N giữa các mô hình có trồng cây và mô hình đối chứng không trồng cây.
  • Kết quả quy mô thực địa:
    • Hệ thống VF-HF thực địa vận hành ổn định qua 23 đợt quan trắc ($n = 23$).
    • Nồng độ các thông số ô nhiễm đầu ra (TSS, BOD5, COD, NH4-N, Total Coliform) giảm mạnh qua từng bể xử lý và đạt yêu cầu xả thải theo Cột B của QCVN 14:2008/BTNMT ở các dải tải trọng thủy lực $HLR$ vận hành hợp lý.
    • Xây dựng phương trình tương quan tuyến tính giữa $HLR$, nồng độ đầu vào và đầu ra đối với từng chỉ tiêu ô nhiễm.
    • Xác định hằng số tốc độ phản ứng $k$ theo các mô hình động học bậc 1 và Monod kết hợp PFR, CSTR, làm cơ sở dữ liệu tính toán công trình.
  • Đề xuất mô hình xử lý nước thải cho thành phố Đông Hà:
    • Tính toán thông số kỹ thuật chi tiết (diện tích bề mặt, độ sâu, $HLR$, $HRT$, loại vật liệu lọc và thực vật) cho từng phân vùng thoát nước đô thị của thành phố Đông Hà dựa trên mô hình CW tích hợp.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn:

  1. Đóng góp khoa học:
    • Xác định được khả năng loại bỏ chất ô nhiễm và mức độ thích nghi sinh thái của 03 loài thực vật địa phương chưa được nghiên cứu nhiều trong công nghệ đất ngập nước nhân tạo: môn nước (Colocasia esculenta), môn đốm (Caladium bicolor) và phát lộc (Dracaena sanderiana) trong điều kiện xử lý nước thải đô thị tại Việt Nam.
    • Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm về thông số động học phản ứng loại bỏ các chất ô nhiễm (TSS, BOD5, COD, nitơ, photpho, Coliform) của hệ thống CW tích hợp trong điều kiện tự nhiên và khí hậu thực tế của miền Trung.
  2. Đóng góp thực tiễn:
    • Kiểm chứng thành công hiệu quả xử lý và độ bền vận hành của hệ thống CW 2 giai đoạn (VF kết hợp HF) xử lý trực tiếp nước thải đô thị tại cống thải thực địa thành phố Đông Hà.
    • Đề xuất mô hình thiết kế CW tích hợp phân tán kèm theo các thông số tính toán cụ thể cho từng khu vực thoát nước của thành phố Đông Hà, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B), mở ra giải pháp xử lý nước thải có chi phí đầu tư và vận hành thấp cho các đô thị vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Phạm vi nghiên cứu thực địa tập trung vào nguồn nước thải đô thị hỗn hợp tại thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị với chuỗi dữ liệu thực địa gồm 23 đợt quan trắc mẫu ($n = 23$).
  • Chưa theo dõi dài hạn nguy cơ tắc nghẽn vật liệu lọc (clogging) qua chu kỳ vận hành nhiều năm liên tục trong điều kiện tải lượng biến động lớn giữa mùa mưa và mùa khô.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Tiếp tục theo dõi diễn biến bồi lắng cặn và đánh giá chu kỳ bảo dưỡng, hoàn nguyên vật liệu lọc trên các công trình đất ngập nước nhân tạo thực địa vận hành dài hạn.
  • Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình thu hoạch sinh khối thực vật định kỳ để tận dụng cho mục đích nông nghiệp hoặc tạo cảnh quan đô thị, kết hợp nghiên cứu các giải pháp khử trùng bổ sung nhằm tái sử dụng nước sau xử lý cho tưới cây công viên và rửa đường.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên và giảng viên thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường đất và nước: Cung cấp cơ sở lý thuyết toàn diện, phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm và các mô hình động học tính toán hệ thống CW.
  • Các cơ quan quản lý nhà nước (Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Quản lý Đô thị), các công ty cấp thoát nước và đơn vị tư vấn thiết kế công trình môi trường: Cung cấp cơ sở dữ liệu kỹ thuật thực tế để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phân tán, chi phí thấp, thân thiện với hệ sinh thái cho các đô thị loại III, loại IV và các khu dân cư nông thôn.

Câu hỏi thường gặp

1. Ba loài thực vật mới nào được tác giả đánh giá chi tiết về khả năng thích nghi và xử lý nước thải trong luận án?
Đó là môn nước (Colocasia esculenta), môn đốm (Caladium bicolor) và phát lộc (Dracaena sanderiana). Cả ba loài này đều thể hiện khả năng thích nghi tốt, sinh trưởng ổn định và đạt hiệu suất xử lý chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cao trong môi trường nước thải đô thị.

2. Hai cấu hình hệ thống tích hợp nào được so sánh ở quy mô phòng thí nghiệm?
Luận án đã thiết lập và so sánh hai chuỗi công nghệ tích hợp gồm: Hệ thống I (chuỗi HF - VF - FWS: Dòng chảy ngang - Dòng chảy đứng - Chảy tự do bề mặt) và Hệ thống II (chuỗi VF - HF - FWS: Dòng chảy đứng - Dòng chảy ngang - Chảy tự do bề mặt). Kết quả cho thấy Hệ thống II có ưu thế vượt trội trong quá trình nitrat hóa và khử nitrat kết hợp.

3. Mục tiêu chất lượng nước thải sau xử lý của mô hình đề xuất căn cứ theo tiêu chuẩn nào?
Mô hình đề xuất hướng tới mục tiêu xử lý nước thải đạt Cột B của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT (áp dụng cho vùng tiếp nhận không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt).

4. Những mô hình động học nào được tác giả áp dụng để mô phỏng quá trình loại bỏ chất ô nhiễm?
Luận án áp dụng các mô hình động học gồm: Mô hình bậc 0, mô hình bậc 1 dòng chảy đẩy (PFR), mô hình Monod, mô hình chuỗi bể khuấy (P.C* / TIS), mô hình bậc 1 có tính đến nồng độ nền $C^*$ kết hợp PFR, mô hình bậc 1 với CSTR và mô hình Monod kết hợp CSTR.

5. Lưu lượng nước thải đô thị tại thành phố Đông Hà được ghi nhận tại thời điểm nghiên cứu là bao nhiêu?
Tổng lưu lượng nước thải phát sinh tại thành phố Đông Hà được xác định là khoảng 6.248 m³/ngày, hiện đang xả trực tiếp ra hạ lưu sông Hiếu, các hồ nội thành và khu vực ngoại vi thành phố.

Kết luận

Luận án của tác giả Nguyễn Xuân Cường đã chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật và môi trường của việc ứng dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo trong xử lý nước thải đô thị tại thành phố Đông Hà, tỉnh Quảng Trị. Nghiên cứu đã xác lập dữ liệu thực nghiệm về khả năng thích nghi và hiệu quả xử lý của các loài thực vật địa phương (chuối hoa, môn nước, môn đốm, phát lộc, hoa súng) cùng chuỗi công nghệ tích hợp VF - HF. Kết quả nghiên cứu cung cấp bộ thông số động học loại bỏ chất ô nhiễm và đề xuất mô hình thiết kế CW phân tán đạt chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B), đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn cho công tác quản lý nước thải tại các đô thị vừa và nhỏ ở Việt Nam.