MỞ ĐẦU Nước giữ vai trò thiết yếu trong sinh hoạt, sản xuất, đồng thời tham gia trực tiếp vào tất cả các quá trình sống, từ đơn giản đến phức tạp. Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của các ngành nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ, mỗi ngày con người đã đưa hàng trăm triệu tấn chất thải vào môi trường nói chung, môi trường nước nói riêng. Đó chính là nguyên nhân làm cho chất lượng nguồn nước bị xuống cấp trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người. Vấn đề ô nhiễm môi trường nước đang là thách thức đối với sự tồn vong và phát triển của xã hội loài người, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển, trong đó có Việt Nam.
Công nghệ xử lý nước thải hiện nay còn sử dụng nhiều năng lượng, hóa chất nhằm tiếp cận mục tiêu kiểm soát môi trường, trong khi đó ít để ý tới sự phát triển bền vững của hệ sinh thái tổng thể. Tình trạng đó gây khó khăn rất lớn cho việc đảm bảo quá trình phát triển bền vững của quốc gia trong quá trình thực hiện công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Trong số các phương pháp xử lý thân thiện với môi trường được phát triển trong thời gian gần đây thì phương pháp xử lý nước thải bằng thảm thực vật, cụ thể bãi lọc trồng các loại thực vật sống trong nước đã và đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới. Với những ưu điểm nổi bật là rẻ tiền, dễ vận hành, đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao, loại bỏ được vi sinh vật gây bệnh.
Phương pháp bãi lọc trồng cây cũng đặc biệt thích hợp để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng và các loại chất ô nhiễm khác. Bãi lọc trồng cây ngập nước được xem là một phương pháp sinh học hữu hiệu sử dụng cả hệ vi sinh vật và hệ thực vật trong xử lý nước thải. Tuy nhiên, vì là 2 giới hoàn toàn khác nhau nên khả năng thích ứng khác nhau, nhu cầu dinh dưỡng khác nhau và khả năng chuyển hóa các chất cũng khác nhau. Vi sinh vật thiên về vô cơ hóa các chất hữu cơ, ngược lại thực vật lại thiên về hữu cơ hóa các chất vô cơ.
Do khả năng thích ứng của thực vật đối với môi trường thường 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com kém hơn vi sinh vật nên khả năng duy trì sự phát triển ổn định khó khăn hơn, ngược lại vi sinh vật có khả năng thích ứng cao hơn, có khả năng tự biến đổi, thích ứng với điều kiện môi trường Nước ta có vùng biển rộng lớn (thềm lục địa có diện tích gấp 3 lần diện tích đất liền), lại có nhiều sông ngòi nên sản lượng thủy sản hàng năm rất lớn. Ngành chế biến thủy sản ở nước ta vì vậy mà ngày càng phát triển và đang dần trở thành một trong những ngành mũi nhọn của nền kinh tế Việt Nam; mỗi năm đóng góp vào ngân sách nhà nước khoảng 4,2 tỷ USD nhưng bên cạnh lợi ích đó cũng sinh ra rất nhiều vấn đề về môi trường. Quá trình chế biến thủy sản đòi hỏi một lượng nước lớn, ước tính để chế biến 1 tấn thủy sản cần đến trên 10m3 nước. Nước thải trong quá trình chế biến thủy sản chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, ngoài ra còn có các chất kháng sinh, sát trùng và tẩy rửa, do đó cần phải xử lý triệt để nhằm loại bỏ các tác nhân gây ô nhiễm môi trường.
Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải thuỷ sản bằng phương pháp bãi lọc trồng cây” nhằm tìm hiểu sự chuyển hóa các chất trong đó chủ yếu là amoni trong môi trường bãi lọc ngập nước có trồng cây cói trên bề mặt của bãi lọc nhằm ứng dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản [2]. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Hiện trạng ô nhiễm và sự cần thiết phải xử lý các hợp chất nitơ trong nƣớc 1. Tình hình ô nhiễm các nguồn nước hiện nay Hiện nay, ở Việt Nam mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước vẫn là một vấn đề rất đáng lo ngại.
Với tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa khá nhanh, sự gia tăng về dân số đã gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công ngiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước do các hoạt động sản xuất công nghiệp là rất nghiêm trọng.
Tình trạng ô nhiễm nước thấy rõ nhất là ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp đổ ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương). Mặt khác còn rất nhiều các cơ sở sản xuất, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải, cũng như một lượng lớn chất thải rắn trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn đáng kể gây ô nhiễm môi trường nước. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất cao.
Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 300.000 m3/ngày, hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lý nước thải, lượng nước thải sinh hoạt chưa được thu gom khoảng 1.200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven hồ, kênh, mương trong nội thành. Chỉ số BOD, oxy hòa tan, các chất NH4+, NO2-, NO3- ở các sông, mương nội thành đều vượt quá quy 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com định cho phép. Ở thành phố Hồ Chí Minh, lượng rác thải lên tới gần 4000 tấn/ngày, chỉ có 24/142 cơ sở y tế lớn là có xử lý nước thải, 3.000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm thuộc diện phải di dời [9]. Không chỉ ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mà tại các thành phố khác như Hải Phòng, Nam Định, Hải Dương, Đà Nẵng… nước thải sinh hoạt cũng không được xử lý, độ ô nhiễm nguồn nước nơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn, nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Trong sản xuất nông nghiệp do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sức khỏe của nhân dân. Theo thống kê của Bộ Thủy sản, tổng diện tích nước mặt sử dụng cho nuôi trồng thủy sản đến năm 2010 của cả nước là 1,1 triệu ha. Do nuôi trồng thủy sản ồ ạt, thiếu quy hoạch, không tuân theo quy trình kĩ thuật nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trường nước.
Ngoài ra, với việc sử dụng nhiều và không đúng cách các loại hóa chất trong nuôi trồng thủy sản, các thức ăn dư thừa lắng xuống đáy ao, hồ, lòng sông đang làm cho môi trường nước bị ô nhiễm các chất hữu cơ, làm phát triển một số loài sinh vật gây bệnh và làm xuất hiện một số loại tảo độc, thậm chí đã có dấu hiệu xuất hiện thủy triều đỏ ở một số vùng ven biển Việt Nam. Như vậy, có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước như: sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân còn nhiều hạn chế… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động quản lý, bảo vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cấp chính quyền, cơ quan quản lý, tổ chức và cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và đầy đủ. Cơ chế phân công giữa các cơ quan, các ngành chưa đồng bộ, 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com chưa quy định trách nhiệm rõ ràng… 1.
Hiện trạng ô nhiễm các hợp chất nitơ trong nước Hiện nay, do thực trạng hệ thống cấp – thoát nước, xử lí nước cấp và nước thải, chất thải rắn chưa đồng bộ, cộng thêm đó là sự phát triển của các ngành công – nông nghiệp ngày một tăng trong thời gian gần đây, chưa kể đến các quá trình diễn ra trong tự nhiên, ở điều kiện địa chất – thủy văn phức tạp ở vùng châu thổ sông Hồng, đã gây cho nguồn cấp nước duy nhất hiện nay – nguồn nước ngầm, nguy cơ ô nhiễm ngày càng cao, trong đó có ô nhiễm các hợp chất chứa nitơ. Theo khảo sát của các nhà khoa học, phần lớn nước ngầm ở vùng đồng bằng Bắc Bộ như Hà Nội, Ninh Bình, Hải Dương … đều bị nhiễm amoni NH4+rất nặng, vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Tại Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình, xác xuất các nguồn nước ngầm nhiễm amoni ở nồng độ cao hơn tiêu chuẩn là khoảng 70 – 80%. Ngoài amoni, không ít nguồn còn chứa khá nhiều hợp chất hữu cơ.
Như vậy tình trạng nhiễm bẩn amoni và hợp chất hữa cơ trong nước ngầm ở Đồng bằng Bắc Bộ đã đến mức báo động và khả năng tác động của amoni lên cơ thể con người là chắc chắn. Kết quả khảo sát mới đây của Liên đoàn địa chất thủy văn – địa chất công trình miền Bắc cho thấy, hàm lượng amoni, nitrat, nitrit, … trong nước ngầm ở Hà Nội đã vượt nhiều lần chỉ tiêu cho phép, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người. Theo tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống dựa trên Quyết định 1329 của Bộ Y tế, nước sinh hoạt đạt chuẩn ở mức hàm lượng amoni: 1,5mg/l. Trên thực tế, kết quả phân tích các mẫu nước đều vượt quá chỉ tiêu cho phép, nhiều nơi cao hơn từ 20 đến 30 lần.
Tầng nước ngầm trên (cách mặt đất từ 25m đến 40m) – nơi người dân khai thác bằng đào giếng khoan – đã ô nhiễm nặng ở nhiều nơi. Điển hình là xã Pháp Vân có hàm lượng amoni là 31,6 mg/l.