Đồ án Nghiên cứu xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc dòng chảy ngang kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc dòng chảy ngang kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC DÒNG CHẢY NGANG KẾT HỢP CANH TÁC RAU SẠCH QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : Th.S Lâm Vĩnh Sơn Sinh viên thực hiện : Nguyễn Vy Khanh MSSV: 1411090142 Lớp: 14DMT01 TP. Hồ Chí Minh, 2018
2. LỜI CAM ĐOAN Xin cam đoan đây là đồ án của riêng tôi, những kết quả được sử dụng và các số liệu trong bài làm là kết quả và số liệu thực tế thu được từ việc làm thí nghiệm và mô hình nghiên cứu. Tôi xin cam kết về tính trung thực của những vấn đề được nêu trong đồ án này. TP.HCM , ngày 30 tháng 07 năm 2018 (SV ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Vy Khanh
3. LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, nhờ có sự động viên giúp đỡ, sự chia sẻ của các Gia đình, Thầy cô và bạn bè đã giúp đỡ tôi trang bị thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm sống quý báu cho hành trang tương lai sắp tới của mình. Với sự trân trọng và lòng biết ơn, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Trước tiên con xin gửi lời đến Cha Mẹ đã nuôi con ăn học và làm chỗ dựa vững chắc cho con đến ngày hôm nay trong suốt bước đường học tập. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban chủ nhiệm Viện Khoa học Ứng dụng, quý thầy cô ngành Môi trường Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua. Tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Lâm Vĩnh Sơn đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, giảng dạy, chỉ bảo và quan tâm trong suốt quá trình thưc hiện luận văn tốt nghiệp. Cảm ơn tập thể 14DMT và các bạn cùng làm đồ án tốt nghiệp, những người bạn đã cùng tôi chia sẻ và giúp đỡ mình rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tuy nhiên do thời gian tìm hiểu, nghiên cứu có hạn, vốn kiến thức còn hạn chế cũng như những kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên luận văn tốt nghiệp của tôi không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô để báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực hiện Nguyễn Vy Khanh
4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 2. MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 2.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 2.3.1. Phương pháp luận 3 2.3.2. Phương pháp cụ thê 5 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5 3.1. ĐỐI TƯỢNG 5 3.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5 4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 6 4.1. ÝNGHI ̃A KHOA HỌC 6 4.2. ÝNGHI ̃A THỰC TIỄN 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7 1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 7 1.2. THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI SINH HOẠT 7 1.3. CÁC THÔNG SỐ Ô NHIỄM ĐĂC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI 8 1.3.1. THÔNG SỐ VẬT LÝ 8 1.3.2. THÔNG SỐ HÓA HỌC 9 1.3.3. THÔNG SỐ VI SINH VẬT HỌC 12 1.4. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC 14 1.4.1. KHÁI NIỆM 14 1.4.2. PHÂN LOẠI BÃI LỌC TRỒNG CÂY 15 1.4.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 20 1.4.4. CƠ CHẾ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÃI LỌC TRỒNG CÂY 21 i
5. Đồ án tốt nghiệp 1.4.5. VAI TRÒ CỦA THỰC VẬT TRONG BÃI LỌC 24 1.4.6. SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOẠI CÂY TRONG BÃI LỌC 25 1.5. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ HỆ THỐNG THỦY CANH 30 1.5.1. KHÁI NIỆM VỀ RAU SẠCH 30 1.5.2. VAI TRÒ VÀ GIÁ TRỊ CỦA RAU 30 1.5.3. KHÁI NIỆM VỀ THỦY CANH 35 1.5.4. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT THỦY CANH 36 1.5.5. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KĨ THUẬT THỦY CANH 37 1.5.6. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG THỦY CANH 37 1.5.7. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THỦY CANH 38 1.5.8. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THỦY CANH 39 1.5.9. CHẤT DINH DƯỠNG CẦN THIẾT CHO HỆ THỐNG THỦY CANH 41 1.5.10. MÔI TRƯỜNG NUÔI TRỒNG THỦY CANH 42 1.5.11. CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ SINH TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN 45 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 46 2.1. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 46 2.1.1. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 46 2.1.2. BỐ TRÍ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 49 2.1.3. PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC NGHIÊN CỨU 51 2.2. SƠ ĐỒ THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 53 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 54 3.1. XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH CỦA MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY DÒNG CHẢY NGANG CÓ TRỒNG CÂY THUỶ TRÚC, TRỒNG CÂY LƯỠI MÁC VÀ BÃI LỌC KHÔNG TRỒNG CÂY 54 3.1.1. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc không trồngcây (NTĐC) 55 ii
6. Đồ án tốt nghiệp 3.1.2. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây LưỡiMác (NT1) 64 3.1.3. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây ThuỷTrúc (NT2) 73 3.1.4. So sánh hiệu quả xử lý giữa 3 mô hình 81 3.1.5. Xác định bãi lọc tối ưu cấp nước cho mô hình thuỷ canh 89 3.2. XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NƯỚC THẢI HỘ GIA ĐÌNH SAU XỬ LÝ Ở BÃI LỌC CHO MỤC ĐÍCH TRỒNG CÂY THUỶ CANH 90 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 iii
7. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD: (Biochemical oxygen Demand) – nhu cầu oxy sinh hóa BOD5: lượng oxy cần thiết để oxy hết các chất hữu cơ và sinh hóa dovi khuẩn với thời gian xử lí là 5 ngày CF: Conductivity factor COD: (Chemical oxygen Demand) nhu cầu oxy hóa học EC: Electro – conductivity FAO: (Food and Agriculture Organization of the United Nations) – tổ chức Lương thực và nông nghiệp Liên Hiệp Quốc NT1: Mô hình bãi lọc trồng cây Lưỡi Mác NT1’: Mô hình thuỷ canh sử dụng nước cấp là nước sau bãi lọc trồngcây Lưỡi Mác NT2: Mô hình bãi lọc trồng cây Thuỷ Trúc NTĐC: Mô hình bãi lọc không trồng cây NTĐC’: Mô hình thuỷ canh sử dụng nước cấp là nước sạch QCVN 14-MT:2012/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 8-2:2011/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ônhiễm kim loại nặng trong thực phẩm QCVN 8-3:2012/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với ô nhiễm vi sinh vật trong thực phẩm SS: (Suspended solids) – chất rắn lơ lửng TDS: (Total dissolved solids) – tổng lượng chất rắn hòa tan TDS: Total dissolved salts iv
8. Đồ án tốt nghiệp Viện KHCNVN: Viện khoa học công nghệ Việt Nam VSV: Vi sinh vật v
9. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tóm tắt các vai trò cơ bản của thực vật trong bãi lọc trồngcây Bảng 1.2. Thị trường xuất khẩu rau quả tháng 4 và 4 tháng trong năm 2005 Bảng 1.3. So sánh chi phí sản xuất và tổng thu nhập từ rau và lúa ở ĐàiLoan Bảng 3.1. Kết quả đo pH của NTĐC Bảng 3.2. Kết quả xử lý SS của NTĐC Bảng 3.3. Kết quả xử lý COD của NTĐC Bảng 3.4. Kết quả xử lý BOD5 của NTĐC Bảng 3.5. Kết quả đo Tổng-P của NTĐC Bảng 3.6. Kết quả đo Tổng-N của NTĐC Bảng 3.7. Kết quả đo pH của NT1 Bảng 3.8. Kết quả xử lý SS của NT1 Bảng 3.9. Kết quả xử lý COD của NT1 Bảng 3.10. Kết quả xử lý BOD5 của NT1 Bảng 3.11. Kết quả đo Tổng-P của NT1 Bảng 3.12. Kết quả đo Tổng-N của NT1 Bảng 3.13. Kết quả đo pH của NT2 Bảng 3.14. Kết quả xử lý SS của NT2 Bảng 3.15. Kết quả xử lý COD của NT2 Bảng 3.16. Kết quả xử lý BOD5 của NT2 Bảng 3.17. Kết quả đo Tổng-P của NT2 Bảng 3.18. Kết quả đo Tổng-N của NTĐC Bảng 3.19. So sánh khả năng xử lý hàm lượng SS của 3 nghiệm thức vi
10. Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.20. So sánh khả năng xử lý hàm lượng COD của 3 nghiệm thức Bảng 3.21. So sánh khả năng xử lý hàm lượng BOD5 của 3 nghiệm thức Bảng 3.22. So sánh hàm lượng Tổng-P của 3 nghiệm thức Bảng 3.23. So sánh khả năng xử lý hàm lượng Tổng-N của 3 nghiệm thức Bảng 3.24. Bảng thống kê chiều cao rau muống và rau cải mầm qua từng ngàyở NTĐC’ Bảng 3.25. Bảng thống kê chiều cao rau muống và rau cải mầm qua từng ngàyở NT1’ Bảng 3.26. Bảng tổng hợp so sánh sự phát triển về chiều cao cây rau giữa 2nghiệm thức vii
11. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Mô hình bãi lọc có dòng chảy bề mặt (SFW) (Vymazal, 2007) Hình 1.2. Mô hình bãi lọc với dòng chảy ngang dưới mặt đất (HSF) (Vymazal, 2007) Hình 1.3. Mô hình bãi lọc với dòng chảy thẳng đứng (VSF) (Cooper, 1996) Hình 1.4. Tình hình nghiên cứu công nghệ Thủy canh trên thế giới (từ năm 1966 đến nay) Hình 2.1. Mặt cắt ngang bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang Hình 2.2. Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang Hình 2.3. Cây thuỷ trúc Hình 2.4. Cây Lưỡi Mác Hình 2.5. Hệ thống thuỷ canh Hình 2.6. Máy Bơm AP3500 Hình 2.7. Rọ nhựa trồng rau thuỷ canh Hình 2.8. Khu vực bố trí mô hình nghiên cứu Hình 2.9. Sơ đồ nghiên cứu mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang Hình 2.10. Sơ đồ nghiên cứu mô hình thuỷ canh động kín Hình 2.11. Sơ đồ các bước làm việc Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn biến thiên của pH đầu vào và đầu ra củaNTĐC Hình 3.2. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu vào và đầu ra củaNTĐC Hình 3.3. Đồ thị so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra củaNTĐC Hình 3.4. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra củaNTĐC Hình 3.5. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P đầu vào và đầu ra củaNTĐC Hình 3.6. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N đầu vào và đầu ra củaNTĐC viii
12. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn biến thiên của pH đầu vào và đầu ra củaNT1 Hình 3.8. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu vào và đầu racủaNT1 Hình 3.9. Đồ thị so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra củaNT1 Hình 3.10. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra củaNT1 Hình 3.11. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P đầu vào và đầu ra củaNT1 Hình 3.12. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N đầu vào và đầu ra củaNT1 Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn biến thiên của pH đầu vào và đầu ra củaNT2 Hình 3.14. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu vào và đầu racủaNT2 Hình 3.15. Đồ thị so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra củaNT2 Hình 3.16. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra củaNT2 Hình 3.17. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P đầu vào và đầu ra củaNT2 Hình 3.18. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N đầu vào và đầu ra củaNT2 Hình 3.19. Đồ thị diễn biến biến thiên nồng độ pH sau 3 nghiệm thức Hình 3.20. Đồ thị so sánh hàm lượng SS nước thải đầu ra và đầu vào của 3nghiệm thức Hình 3.21. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý SS của 3 nghiệm thức Hình 3.22. Đồ thị so sánh hàm lượng COD nước thải đầu ra và đầu vàocủa3 nghiệm thức Hình 3.23. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý COD của 3 nghiệm thức Hình 3.24. Đồ thị so sánh hàm lượng BOD5 nước thải đầu ra và đầu vàocủa3 nghiệm thức Hình 3.25. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý BOD5 của 3 nghiệm thức Hình 3.26. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-P nước thải đầu ra và đầu vàocủa3 nghiệm thức ix
13. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.27. Đồ thị so sánh hàm lượng Tổng-N nước thải đầu ra và đầu vàocủa3 nghiệm thức Hình 3.28. Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý Tổng-N của 3 nghiệm thức Hình 3.29. Đồ thị biểu diễn thay đổi độ cao rau muống theo từng ngày ởNTĐC’ Hình 3.30. Đồ thị biểu diễn thay đổi độ cao rau cải mầm theo từng ngày ởNTĐC’ Hình 3.31. Đồ thị diễn biến thay đổi độ cao rau muống theo từng ngày ởNT1’ Hình 3.32. Đồ thị diễn biến thay đổi độ cao rau cải mầm theo từng ngày ởNT1’ Hình 3.33. Đồ thị so sánh tốc độ tăng trưởng của cây rau muống giữa 2nghiệm thức Hình 3.34. Đồ thị so sánh tốc độ tăng trưởng của cây rau cải mầm giữa 2nghiệm thức x
14. Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ô nhiễm môi trường nước là một vấn đề lớn mà Việt Nam đang phải đốimặt. Hầu hết nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp không được xửlýmà được thải trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đếnsứckhỏe cộng đồng. Xử lý nước thải bằng bãi lọc ngầm đã và đang được áp dụng tại nhiều nơitrên thế giới với ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ônhiễmcao. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện vớimôi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tănggiá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương. Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự pháttriển của các loại thực vật thủy sinh. Ngoài ra, trong quá trình chuyển đổi cơ cấu kinh tế, người nông dân chỉchú trọng đến năng suất, thâm canh tăng vụ chạy theo lợi nhuận. Nên đã trồng rautheo cách bón cho rau một cách bừa bãi những loại thuốc kích thích tăng trưởng thựcvật không đảm vệ sinh an toàn thực phẩm. Phun thuốc trừ sâu một cách không cógiới hạn, thậm chí là các loại thuốc kích thích sinh trưởng không được phép sửdụng Từ đó dẫn đến mỗi năm có hàng nghìn ca ngộ độc thực phẩm, do sử dụngcácsản phẩm rau tươi có chứa dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật vượt xamức độ cho phép. Thực tế hiện nay, việc hàng ngày ăn phải những loại rau không đảmbảo tiêu chuẩn là mầm mống gây nên nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, ngộ độc thần kinh, rối loạn chức năng thận Nếu ăn phải rau nhiễm kim loại nặng nhưkẽm sẽ dẫn đến tích tụ kẽm trong gan có thể gây ngộ độc hệ thần kinh, ung thư độtbiến và một loạt các chứng bệnh nguy hiểm khác. 1
15. Đồ án tốt nghiệp Rau mầm được coi là kim chỉ nam của vấn đề sản xuất rau tươi an toàn cung cấp cho con người, đáp ứng được vệ sinh an toàn thực phẩm, đảm bảo được cácyếu tố. Không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không sử dụng chất kích thíchsinh trưởng, không tưới nước bẩn, không sử dụng phân bón hóa học nên đảm bảosức khỏe cho người sử dụng. Rau mầm là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng caogấp 5 lần so với những loại rau thường, hơn nữa rau mầm không chứa mầm bệnh vàvi sinh vật gây hại cho sức khỏe của con người. Trồng rau mầm tại nhà là một cách giải quyết nhu cầu rau xanh tại chỗ,rất tiện lợi đối với dân cư ở đô thị. Có thể sử dụng hiên nhà, sân thượng hay hànhlang để trồng rau mầm. Chỉ cần tranh thủ thời gian ngoài giờ chăm sóc chúng hàngngày là đủ và có rau an toàn tại chỗ để đảm bảo sức khỏe gia đình khi sử dụng, vừatươi lại vừa ngon. Từ hai lý do trên việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải hộ gia đình bằng công nghệ bãi lọc dòng chảy ngang kết hợp canh tác rau sạch quy mô hộ gia đình” là hết sức cấp thiết. 2. MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu xây dựng hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngangxử lý nước thải hộ gia đình có thể tái sử dụng nguồn nước vào trồng cây thuỷcanh. Xây dựng được quy trình sản xuất rau cải mầm và rau muống bằng hệthống thủy canh sử dụng nguồn nước cấp từ bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang,có thể áp dụng vào thực tế nhằm thúc đẩy sản xuất rau sạch ngay tạinhà. 2.2. Nội dung nghiên cứu Lựa chọn công thức vật liệu lọc để sử dụng trong mô hình bãi lọc ngầmtrồng cây dòng chảy ngang từ đó đánh giá khả năng xử lý nước thải của mô hình. Xây dựng, vận hành của mô hình bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang. 2
16. Đồ án tốt nghiệp Theo dõi sự phát triển của rau ở từng thời điểm. Nghiên cứu chế tạo mô hình sản xuất thủy canh từ những vật liệu cósẵn. Hoàn thiện quy trình sản xuất rau thủy canh tại nhà. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1.Phương pháp luận Đề tài dựa trên phương pháp thu thập thông tin khoa học từ các tài liệu, đềtài nghiên cứu, các báo cáo và bài báo trong và ngoài nước thông qua các phương tiện thông tin. Trên cơ sở đó, đề tài lập ra khung nghiên cứu cho phương pháp luận như sau: 3
17. Đồ án tốt nghiệp Tình hình ứng dụng bãi lọc, thủy canh Các chỉ tiêu của nước Thu thập dữ liệu Các biện pháp xử ly Phân tích số liệu, lựa chọn phương pháp Xử ly bằng bãi lọc ngầm dòng chảy ngầm xử ly Vật liêu lọc: cát, sỏi, đất trồng cây, xơ dừa Thu gom nguyên liệu Phương pháp quang pH, BOD5, COD, TSS, N- Phương pháp máy đo TOC tổng, P-tổng Mẫu nước thải Phương pháp chuẩn độ FAS Thành phần, tính chất nước thải NT1: BLN trồng Lưỡi Mác Vận hành mô hình Xác định khả Xử ly nguyên liệu bãi lọc NT2: BLN trồng Thuỷ Trúc năng xử ly trồng cây nước thải của dòng chảy từng bãi lọc ngang NTĐC: BLN không trồng cây Mẫu nước sau xử ly Xác định khả năng NT1’: Nước sau bãi lọc sử dụng nước thải Trồng rau sau xử ly ở bãi lọc Mẫu tối ưu muống, cải mầm cho mục đích thuỷ NTĐC’: Nước sạch canh Xét nghiệm các chỉ tiêu Đánh giá tính khả thi khi xử ly nước thải hộ gia đình bằng bãi lọc Sự tăng trưởng của 2 loại rau Kiểm tra về an toàn thực phẩm 4
18. Đồ án tốt nghiệp 2.3.2.Phương pháp cụ thê Phương pháp kế thừa: biên hội, tổng hợp các tài liệu liên quan làm cơ sởluận cho đề tài, các nghiên cứu cơ bản trong và ngoài nước trong lĩnh vực bãi lọctrồng cây, khoa học cây trồng và kỹ thuật thủy canh. Phương pháp lấy mẫu: số lượng mẫu, vị trí lấy mẫu, phương pháp lấymẫu. Phương pháp phân tích mẫu: áp dụng các kỹ thuật phân tích thực vật đểđánh giá các chỉ tiêu chất lượng rau khi sử dụng các loại giá thể và tỉ lệ dinh dưỡngkhác nhau và các mẫu nước thải với nước sạch. Phương pháp phân tích tại phòng thí nghiệm: phân tích các chỉ tiêu COD, BOD5, pH, SS, Tổng N, Tổng P. Phương pháp thực nghiệm: bố trí các mô hình thí nghiệm nhằm khảo sáthiệu quả xử lý nước thải cho năng suất và chất lượng rau tốt nhất. Phương pháp thống kê: thống kê tốc độ tăng trưởng về kích thước của câyở từng giai đoạn. Phương pháp đánh giá: đánh giá hiệu quả của quá trình lọc qua mô hìnhbãi lọc trồng cây và đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của cây qua mô hìnhthủy canh. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng Khả năng xử lý nước thải của mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngangđối với nước thải hộ gia đình. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu khả năng xử lý nước thải hộ gia đình của môhình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang, giải pháp tái sử dụng nước thải vào tướicâycho hệ thống thủy canh với quy mô hộ gia đình. 5
19. Đồ án tốt nghiệp 6
20. Đồ án tốt nghiệp 4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 4.1. Ý nghĩa khoa học Bổ sung phương pháp xử lý nước thải hộ gia đình làm cung cấp nước chohệ thống thủy canh. → Tính mới của đề tài 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở cho những nghiên cứu sâu hơn vềlĩnh vực sản xuất rau thủy canh. Giúp sinh viên nghiên cứu hiểu sâu sắc hơn về công nghệ xử lý nước thảivới chi phí thấp, thân thiện với môi trường. Bổ sung kiến thức và kĩ năng thực hành trong phòng thí nghiệm. Chế tạo được hệ thống xử lý nước bằng công nghệ bãi lọc, trồng raubằng mô hình thuỷ canh hoàn chỉnh, an toàn, phù hợp với quy mô hộ gia đình. Từ đógiải quyết được vấn đề rau sạch (có thể tự trồng các loại rau sạch bệnh tại nhà,vừaan toàn lại vừa tiết kiệm chi phí) và phần nào vấn đề nướcthải. 7
21. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mụcđích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các côngtrình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vàodân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩncấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước củacác nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường cótiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đólượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thànhthịvà nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệthống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn dokhông có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào cácaohồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm. 1.2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòngvệ sinh Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp,các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phátsinh nước thải này đều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớncác loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy. Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữucơ trên thành CO2, N2, H2O, CH4 Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị phân hủy hiếu khí bởi vi sinh vật chính là chỉ sốBOD5. 8
22. Đồ án tốt nghiệp Chỉ số này biểu diễn lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật phải tiêu thụ đểphân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải. Như vậy chỉ sốBOD 5 càng cao cho thấy chất hữu cơ có trong nước thải càng lớn, oxi hòa tan trong nước thải ban đầu bịtiêu thụ nhiều hơn, mức độ ô nhiễm của nước thải cao hơn. 1.3. Các thông số ô nhiễm đăc trưng của nước thải 1.3.1. Thông số vật lý  Hàm lượng chất rắn lơ lửng: Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – SS) có thể có bản chất là: Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn,hạt sét); Các chất hữu cơ không tan; Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh ). Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóachất trong quá trình xử lý.  Mùi: Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất làH2S mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cảH2S.  Độ màu: Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ.Đơnvị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co). Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể đượcsử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. 9
23. Đồ án tốt nghiệp 10
24. Đồ án tốt nghiệp 1.3.2. Thông số hóa học  Độ pH của nước: pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ionH+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tantrong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. ĐộpHcóảnh hưởng đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậyrất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường  Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD): Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóacác chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxyhóa mạnh), về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượngcác chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinhvật. Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hànhoxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lạithực hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tấttrong thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằmcó được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rấtngắn. COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữucơnói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủysinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phùhợp.  Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD): Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vikhuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxyhòatan sau 5 ngày. Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữucơ 11
25. Đồ án tốt nghiệp có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủysinh học (Carbonhydrat, protein, lipid ) BOD là một thông số quan trọng: Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năngphân huỷ sinh học trong nước và nước thải; Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào cácthuỷ vực thiên nhiên; Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồnnước phục vụ công tác quản lý môi trường.  Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO): Tất cả các sinh vật sông đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạngkhác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quátrình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con ngườicũng như các thủy sinh vật khác. Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quátrình hóa sinh học trong nước: 2+ 2+ 2- Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe , Mn , S , NH3 Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình nàylà nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trìnhtự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng củamột số vi sinh vật hiếu khí trong nước. Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan. Như đã đề cập, khả năng hòatan của Oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làmsạch của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượngoxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nướcmặt. 12
26. Đồ án tốt nghiệp 13
27. Đồ án tốt nghiệp  Nitơ và các hợp chất chứa nitơ: Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên bề mặt TráiĐất. Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như cácacid amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống củachúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi trườngvới lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, khoánghóa + – – trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH4 , NO2 , NO3 và có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí. Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nitơ: từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như cácion Nitơ vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kểtrên. Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải vànướctự nhiên giàu protein. Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng hòa tan bao gồm cả Nitơ hữu cơ và Nitơvôcơ + – – (NH4 , NO3 , NO2 ). Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nitơ tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nitơlàmột chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinhvật.  Phospho và các hợp chất chứa phospho: Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóacác chất thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lânsửdụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụngtrong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước. Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate. Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ. Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triểncủa sinh vật. Việc xác định P-tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng đểđảmbảo 14
28. Đồ án tốt nghiệp quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xửlýchất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1). Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thíchsựphát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam.  Chất hoạt động bề mặt: Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nướcvàưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạoracác chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt vàtrong một số ngành công nghiệp. 1.3.3. Thông số vi sinh vật học Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gâybệnh cho người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống kýsinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời giankhá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút,giun sán.  Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩn Salmonella typhosa  Vi rút: Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạnhệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan Thông thường sự khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được virút. 15
29. Đồ án tốt nghiệp  Giun sán (helminths): Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiềuđộng vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải củangườivà động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương pháp xử lýnước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩnE.Coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả nănglớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vàomứcđộ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.Coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vikhuẩnE.Coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xácđịnh mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định sốlượngE.Coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặctrưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. Tác hại đến môi trường Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tạitrong nước thải gây ra. COD, BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đếnhệ sinh thái môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí cóthể hình thành. Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩmnhư H2S, NH3, CH4, làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH củamôi trường. SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí. 16
30. Đồ án tốt nghiệp Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống của thuỷ sinh vật nước. Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng dạ, Amonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá (sự pháttriển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấpvào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra). Màu: mất mỹ quan Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt 1.4. Tổng quan về phương pháp bãi lọc 1.4.1. Khái niệm Bãi lọc trồng cây chính là mô hình đất ngập nước nhân tạo và nó đượcđịnh nghĩa như sau: “Hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngậpnước nhưng việc xử lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thểquảnlý được quá trình vận hành ở mức đơn giản”. Đất ngập nước nhân tạo hay đất ngập nước kiến tạo hay bãi lọc trồng câylà công trình mang đầy đủ các đặc điểm chức năng, vai trò và ý nghĩa của đấtngập nước tự nhiên thông thường. Việc thiết kế và xây dựng một mô hình đất ngậpnước nhân tạo nhằm phục vụ công tác quản lý và sử dụng hiệu quả hơn. Trong xửlýmôi trường, việc sử dụng mô hình đất ngập nước nhân tạo là chủ yếu và đemlạihiệu quả cao hơn, cả về mặt môi trường và kinh tế. Đất ngập nước nhân tạo hay bãi lọc trồng cây chính là công nghệ xử lýsinh thái mới, được xây dựng nhằm khắc phục những nhược điểm của bãi đất ngậpnước tự nhiên mà vẫn có được những ưu điểm của đất ngập nước tự nhiên. Cácnghiên cứu cho thấy, bãi lọc nhân tạo trồng cây hoạt động tốt hơn so với đất ngập nướctự 17
31. Đồ án tốt nghiệp nhiên cùng diện tích, nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có độ dốc hợp lý và chếđộthủy lực được kiểm soát. Độ tin cậy trong hoạt động của bãi lọc nhân tạo cũng đượcnâng cao do thực vật và các thành phần khác trong bãi lọc nhân tạo có thể quản lýđược như mong muốn. Bãi lọc trồng cây gần đây đã được biết đến trên thế giới như một giảipháp công nghệ mới, xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên với hiệu suất cao, chiphí thấp và ổn định, ngày càng được áp dụng rộng rãi. Ở Việt Nam, công nghệ trênthực chất còn rất mới. Bãi lọc trồng cây dùng để xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên. Vớicác thông số làm việc khác nhau, bãi lọc trồng cây được sử dụng rộng rãi trongxửlý nhiều loại nước thải. Khác với bãi đất ngập nước tự nhiên, thường là nơi tiếpnhận nước thải sau khi xử lý, với chất lượng đã đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn và chúngchỉ làm nhiệm vụ xử lý bậc cao hơn, bãi lọc trồng cây là một thành phần trong hệthống các công trình xử lý nước thải sau bể tự hoại hay sau xử lý bậchai. 1.4.2. Phân loại bãi lọc trồng cây Bãi lọc trồng cây có thể được phân loại theo hình thức nuôi trồng điểnhình của các loại thực vật như: hệ thống thực vật nổi, hệ thống rễ chùm nổi và hệthống thực vật chìm [Brix và Schierup, 1989]. Hầu hết các hệ thống đều sử dụng cácloại cây rễ chùm, tuy nhiên có thể phân loại theo dạng vật liệu sử dụng và chế độdòng chảy trong hệ thống. Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy:Loại dòng chảy tự do trên mặt đất (Free surface flow) và loại chảy ngầm trong đất (Subsurface flow).  Bãi lọc trồng cây có dòng chảy bề mặt (Surface flow wetland - SFW): Hệ thống này mô phỏng một đầm lầy hay đất ngập nước trong điều kiệntự nhiên. Dưới đáy bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc rảimộtlớp vải nhựa chống thấm. Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu phù hợp chosựphát 18
32. Đồ án tốt nghiệp triển của thực vật có thân nhô lên khỏi mặt nước. Dòng nước thải chảy ngangtrên bề mặt lớp vật liệu lọc. Hình dạng bãi lọc này thường là kênh dài hẹp, vậntốcdòng chảy chậm, thân cây trồng nhô lên trong bãi lọc là những điều kiện cần thiết đểtạo nên chế độ thuỷ kiểu dòng chảy đẩy (plug-flow). Hệ thống dòng chảy bề mặt là hệ thống được thiết kế có lớp nước bề mặttiếp xúc với không khí. Trong hệ thống dòng chảy ngầm, mực nước được cố địnhthấp hơn so với bề mặt vật liệu. Đối với hệ thống dòng chảy ngầm ngang, lớp vậtliệu luôn được giữ trong trạng thái bão hoà nước; đối với hệ thống dòng chảy đứng,lớp vật liệu không ở trạng thái bão hoà vì nước được cấp không liên tục màtheocác khoảng thời gian nhất định và được thấm qua lớp vật liệu (tương tự như tronghệ thống lọc cát gián đoạn). Tất cả các dạng bãi lọc ngập nước đều được cấy trồng ít nhất là mộtloạithực vật có rễ trong một loại vật liệu nào đó (thường là đất, sỏi hoặccát). Các chất ô nhiễm được khử nhờ sự phối hợp của các quá trình hóa học, lý học, sinh học,lắng, kết tủa và hấp thụ vào đất, quá trình đồng hóa bởi thực vật và các sự chuyểnhóabởi các vi khuẩn [Brix, 1993; Vymazal và các cộng sự, 1998]. Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy bề mặt thường có diện tích từvàitrăm đến vài chục nghìn mét vuông. Thông thường, tải lượng thủy lực trong các bãilọc tự nhiên thường nhỏ hơn so với các bãi lọc nhân tạo do không được thiết kếcho mục đích xử lý nước thải [Kadlec and Knight, 1996]. Các hệ thống được thiếtkế cho mục đích xử lý nước thải có nồng độ nitơ và phôtpho thấp (hoặc lưu giữhoàn toàn) thường có tải lượng bề mặt rất thấp, ngược lại đối với các hệ thống đượcthiết kế để xử lý các chất hữu cơ (BOD) và chất lơ lửng thường có tải lượng bềmặtcao hơn. Chiều sâu mực nước trong hệ thống khoảng 5 đến 90 cm, thông thường là30 đến 40 cm. Hệ thống dòng chảy bề mặt thường được sử dụng để xử lý bổsungvà được bố trí sau các loại hồ sinh học tuỳ tiện hoặc hồ hiếu khí trong dây chuyềnxử lý nước thải. 19
33. Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1. Mô hình bãi lọc có dòng chảy bề mặt (SFW) (Vymazal, 2007)  Bãi lọc trồng cây có dòng chảy ngầm (Subsurface flow constructed wetland - SSF): Bãi lọc trồng cây có dòng chảy ngầm còn được gọi là bãi lọc ngầmtrồng cây. Ở châu Âu, các hệ thống bãi lọc dòng chảy ngầm qua đất và sỏi đã đượcứng dụng và xây dựng rất phổ biến. Sậy (Phragmites australis) là loại thực vật đượccấy trồng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống, một số hệ thống có trồng thêmcác loại thực vật khác. Đất hoặc sỏi thường được dùng làm vật liệu trong các bãilọcvì chúng có khả năng duy trì dòng chảy ngầm. Các hệ thống sử dụng đất thườnggặp các vấn đề về dòng chảy tràn bề mặt, đối với các hệ thống sử dụng sỏithườnggặp các hiện tượng tắc dòng. Hệ thống dòng chảy ngầm thường có diện tích bềmặtnhỏ (<0,5 ha) và tải lượng thủy lực lớn hơn so với hệ thống dòng chảy bềmặt. Ở châu Âu, các hệ thống dòng chảy ngầm thường được sử dụng để xửlýbậc hai đối với nước thải sinh hoạt từ các khu vực nông thôn có dân số khoảng 4400 dân. Ở Bắc Mỹ, hệ thống này được sử dụng để xử lý bậc ba đối với nước thảisinh hoạt từ các khu vực có dân số lớn hơn. Hệ thống này chỉ mới xuất hiện gần đây và được biết đến với các têngọikhác nhau như lọc ngầm trồng cây (Vegetated submerged bed - VBS), hệ thống xử lý với vùng rễ (Root zone system), bể lọc với vật liệu sỏi trồng sậy (Rock reed filter) hay bể lọc vi sinh và vật liệu (Microbial rock filter). Cấu tạo của bãi lọc ngầm trồngcây 20
34. Đồ án tốt nghiệp về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như bãi lọc trồng cây ngậpnước nhưng nước thải chảy ngầm trong phần lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vậtphát triển trên đó, thường gồm có đất, cát, sỏi, đá dăm và được xếp theo thứ tựtừtrên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dướilên, trên xuống dưới hoặc chảy theo phương nằm ngang. Dòng chảy phổ biến nhất ởbãi lọc ngầm là dòng chảy ngang. Hầu hết các hệ thống được thiết kế với độdốc1% hoặc hơn. Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc vớibềmặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùngngậpnước thường thiếu oxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng oxyđáng kể tới hệ thống rễ tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ, cũng cómộtvùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và khôngkhí. Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang có khả năng xử lý chất hữu cơvàrắn lơ lửng tốt, nhưng khả năng xử lý các chất dinh dưỡng lại thấp, do điều kiệnthiếu oxy, kị khí trong các bãi lọc không cho phép nitrat hoá amoni nên khả năng xửlý nitơ bị hạn chế. Xử lý photpho cũng bị hạn chế do các vật liệu lọc đượcsửdụng (sỏi, đá dăm) có khả năng hấp phụ kém. Loại này bao gồm cả các loại bãi lọc có dòng chảy nằm ngang hay dòngchảy thẳng đứng từ dưới lên, từ trên xuống. . Hệ thống với dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow - HSF): Hệ thống này được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được đưa vàovàchảy chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt của nền trên một đường ngang cho tới khinótới được nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian này, nước thải sẽ tiếp xúc vớimột mạng lưới hoạt động của các đới hiếu khí, hiếm khí và kị khí. Các đớihiếukhíở xung quanh rễ và bầu rễ, nơi lọc O2 vào trong bề mặt. Khi nước thải chảy qua đới rễ, nó được làm sạch bởi sự phân hủy sinh học của vi sinh vật bởi các quá trìnhhóa sinh. Loại thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là câysậy. 21
35. Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2. Mô hình bãi lọc với dòng chảy ngang dưới mặt đất (HSF) (Vymazal, 2007) . Hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF): Nước thải được đưa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt. Nước sẽchảy xuống dưới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dưới đáy có ống thu nước đã xử lýđểđưa ra ngoài. Các hệ thống VSF thường xuyên được sử dụng để xử lý lần 2chonước thải đã qua xử lý lần 1. Thực nghiệm đã chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử lýsơbộnhư bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống đất ngập nước cũng có thể được áp dụng nhưmộtgiai đoạn của xử lý sinh học. Hình 1.3. Mô hình bãi lọc với dòng chảy thẳng đứng (VSF) (Cooper, 1996) 22
36. Đồ án tốt nghiệp 1.4.3. Tình hình nghiên cứu về phương pháp bãi lọc ở trong và ngoài nước  Ngoài nước: Trên thế giới bãi lọc trồng cây được sử dụng như một giải pháp hữu hiệuđểxử lý nước thải phân tán như sinh hoạt, chăn nuôi, công sở, bệnh viện trong tự nhiên thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định đồng thờilàm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường. Các nghiên cứu kháctại Đức, Thái Lan, Thụy Sỹ, Bồ Đào Nha còn cho thấy bãi lọc trồng cây có thểloạibỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị; xử lý phânbùn bể phốt và xử lý nước thải công nghiệp, nước rò rỉ bãi rác Không những thế,thực vật nước từ bãi lọc trồng cây còn có thể được chế biến, sử dụng để thức ănchogia súc, phân bón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu cho sản xuất đồ thủ côngmỹ nghệ và là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường.  Trong nước: Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bằng các bãi lọc ngầm trồngcây còn khá mới mẻ, bước đầu đang được một số trung tâm công nghệ môi trườngvà trường đại học áp dụng thử nghiệm. Các đề tài nghiên cứu mới đây nhất vềápdụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọcngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹthuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); "Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạttạicác xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì" của Trường Đại học Quốc gia Hà Nội đãcho thấy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này trong điều kiện của Việt Nam.Theo GS.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) thì Việt Nam có đến 34 loại cây có thể sử dụng để làm sạch môitrường nước. Các loài cây này hoàn toàn dễ kiếm tìm ngoài tự nhiên và chúng cũngcósức sống khá mạnh mẽ. 23
37. Đồ án tốt nghiệp PGS. TS Nguyễn Việt Anh, Chủ nhiệm Đề tài hợp tác nghiên cứu giữa Trường Đại học Tổng hợp Linkoeping (Thụy Điển) và Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp về "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây"cho biết: "Chúng tôi đang tiến hành thử nghiệm Bãi lọc ngầm trồng cây có dòngchảy thẳng đứng sử dụng các vật liệu sỏi, gạch để xử lý nước thải sau bể tựhoại,trồng các loại thực vật dễ kiếm, phổ biến ở nước ta như Cỏ nến, Thủy trúc, Sậy, Phátlộc, Mai nước Kết quả rất khả quan, nước thải ra đạt tiêu chuẩn xả ra môi trường hay tái sử dụng lại. Công nghệ này rất phù hợp với điều kiện của Việt Nam, nhấtlàcho quy mô hộ, nhóm hộ gia đình, các điểm du lịch, dịch vụ, các trang trại, làng nghề ". Tại trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, tháng 6 năm 2010 sinh viên Trần Quốc Việt dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn đã thực hiện đềtài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải tinh bột mì bằng bãi lọc ngầm trồng câydòng chảy đứng” và kết luận được rằng “Các kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu suấtxửlý nước thải trong bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng là rất tốt. Hệ thống làm việcrấtổn định, dao động chất lượng nước đầu ra không lớn Mô hình trồng Sậy chophép đạt hiệu suất xử lý cao hơn nhiều so với mô hình không trồng Sậy.” 1.4.4. Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm bằng phương pháp bãi lọc trồng cây Các chất ô nhiễm được loại bỏ khỏi nước thải trực tiếp hoặc gián tiếpthông qua các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. a. Quá trình vật lý: nhờ cơ chế lắng do trọng lực, các hạt được lọccơ học khi nước chảy qua lớp lọc, qua tầng rễ, lực hấp dẫn giữa các phần tử,sựbay hơi. b. Quá trình hóa học: tạo thành các hợp chất, hấp phụ trên bề mặtlớp lọc và bề mặt thực vật, phân hủy hoặc biến đổi của các lớp chất kém bền bởicáctác nhân như tia tử ngoại, oxy hóa. c. Quá trình sinh học: trong hệ thống, vi sinh vật phân ra làm 3 dạng, tùy thuộc vào vị trí của tầng đất nó sinh sống. Ở lớp đất bề mặt có độ rỗngcao,tươi 24
38. Đồ án tốt nghiệp xốp, nhiều mùn, tiếp xúc không khí tốt sẽ tồn tại chủ yếu là vi khuẩn hiếukhí,ở tầng đất giữa với điều kiện hiếu khí không thường xuyên đặc biệt là lúc cónướcthì tồn tại những loại vi khuẩn thiếu khí, tùy nghi và ở lớp đất cuối cùng khôngkhí không lọt tới thì chủ yếu là vi khuẩn kị khí. Cả 3 dạng này đều có những chứcnăng riêng biệt trong quá trình phân hủy các chất trong nước thải. Nhờ các quá trình trên, hệ thống bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ đượcnhiều chất gây ô nhiễm trong nước thải bao gồm: các chất hữu cơ có khả năng phânhủy sinh học, chất rắn lơ lửng, nitơ, photpho, kim loại nặng và các vi sinh vật gây bệnh.  Đối với chất rắn: Các chất rắn được loại bỏ nhờ cơ chế lắng trọng lực vì hệ thống cóthờigian lưu nước dài. Chất rắn không lắng được, chất rắn ở dạng keo thì được loạibỏqua cơ chế lọc, phân hủy sinh học, dính bám, hấp phụ nhờ lực Vander Wals.  Đối với chất hữu cơ (CHC) có khả năng phân hủy sinh học: Các chất hữu cơ này thường ở dạng hòa tan hay dạng keo. Phân hủy sinhhọc xảy ra khi các CHC hòa tan tiếp xúc trên lớp mạng vi sinh bám trên phần ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những phần vật liệu xung quanh nhờ quá trìnhkhuếch tán.  Đối với Nitơ và các hợp chất của Nitơ: Việc loại bỏ chúng là nhờ có 3 cơ chế chủ yếu là nitrat hóa hay khử nitrat,bay hơi amoniac và hấp thụ của thực vật. Sự chuyển hóa nitơ xảy ra ở tầng oxyhóa– khử của đất và nước, bề mặt tiếp xúc giữa rễ vàđất. Quá trình nitrat hóa diễn ra ở vùng rễ hiếu khí, được thực hiện bởi vikhuẩn - - Nitrobacter, chúng có khả năng oxy hóa NO2 thành NO3 và tạo năng lượng. Năng - lượng này dùng để đồng hóa CO2, bicacbonate, cacbonate thành đường. Phần NO3 không được cây trồng hấp thụ sẽ khuếch tán vào vùng thiếu khí, bị khửthànhN2 và N2O do quá trình khử nitrat. Lượng amoniac trong vùng rễ được bổ sung nhờ nguồn + NH4 từ vùng thiếu khí khuếch tán vào. 25
39. Đồ án tốt nghiệp - - NO2 + ½ O2 → NO3 + năng lượng Các vi khuẩn thực hiện quá trình này là các loài tự dưỡng hiếukhíNitrobacter agilis, Nitrobacter uinugradski và các vi khuẩn khác nhau nhưNitrospira, Nitrococus hoặc các vi khuẩn dị dưỡng hiếu khíPseudomonas, Corynebacteium. Quá trình phản nitrat: có 2 cơ chế song song quá trình khử nitrat đó là cơchế đồng hóa và cơ chế dị hóa. . Quá trình đồng hóa: trong quá trình này, nitrat được VSV và thực vật hấp thu chuyển chúng thành nitrit, sau đó là amoniac. Amoniac sẽ được dùng đểtổng hợp Protein và acid nucleic. Vi khuẩn đồng hóa làPseudomonas aeruginosa. Sự đồng hóa Nitơ là một quá trình sinh học chuyển từ dạng Nitơ vôcơsang hợp chất Nitơ hữu cơ cần thiết cho xây dựng tế bào và mô (Kadlec và night, 1996). . Quá trình dị hóa: đây là hô hấp hiếm khí trong đó nitrat đóng vai trò chất nhận điện tử cuối cùng, nitrat bị khử thành nitrousoxide (N2O) và N2, N2 là sản phẩm cuối cùng của quá trình. Các VSV tham gia trong quá trình này rấtđa dạng thuộc nhiều chi như Pseudomonas, Bacillus, Hyphomicrobium  Đối với virut và vi khuẩn: Cơ chế giống như loại bỏ VSV trong hồ sinh học. Chúng được loại bỏ nhờquá trình vật lý như kết dính, lắng, lọc, hấp phụ, bị tiêu diệt trong điều kiện môitrường không thuận lời trong thời gian dài. Cụ thể: nhiệt độ, pH, bức xạ mặt trời (Zdragas và cs, 2002), thiếu chất dinh dưỡng, do các vi sinh vật khác ăn.  Đối với photpho (P): Sự hấp thụ của thực vật, quá trình đồng hóa của vi khuẩn, sự hấp thụlênđất, vật liệu lọc và các chất hữu cơ, kết tủa và lắng cùngCa2+, Mg2+, Fe3+ và Mn2+ là nguyên nhân loại trừ P trong nước thải. Khi thời gian lưu nước dài, đất sử dụngcó cấu trúc mịn thì cơ chế loại bỏ P là hấp phụ và kếttủa.  Đối với kim loại nặng: 26
40. Đồ án tốt nghiệp Kết tủa và lắng dạng hydroxit không tan, hấp phụ lên các kết tủa hydroxit sắt và mangan trong vùng hiếu khí hay kết tủa dạng sunfit kim loại trong vùng kịkhí của lớp vật liệu. Đồng thời kim loại nặng cũng được hấp thụ vào rễ, thân vàlácủa thực vật trong hệ thống, các loài thực vật khác nhau hấp thụ kim loại nặngkhác nhau. Vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng. Trong cơ chế xử lý của hệ thống bãi lọc trồng cây vai trò của thực vậtvôcùng quan trọng. Vì vậy phải lựa chọn thực vật cho hệ thống phù hợp sẽ nâng caohiệu quả xử lý. 1.4.5. Vai trò của thực vật trong bãi lọc Vai trò quan trọng nhất của thực vật trong chức năng xử lý nước thải củabãi lọc là dựa trên các đặc tính vật lý của các mô thực vật như kiểm soát sóimòn,lọc nước, tạo nơi sống và hoạt động cho các VSV. Sự trao đổi chất của thực vật (sự hấp thu, thải khí oxy ) ảnh hưởng đếnviệc xử lý theo những cấp độ khác nhau tùy theo thiết kế. Thực vật còn có vaitròđáng quý khác như tạo cảnh quan, môi trường sống cho các loài thú hoang dã. Bảng 1.1. Tóm tắt các vai trò cơ bản của thực vật trong bãi lọc trồng cây Các bộ phận Vai trò trong xử lý của thực vật Giảm ánh sáng → giảm sự phát triển của các phiêu sinh vật. Ảnh hưởng đến khí hậu tại khu vực → các nhiệt vềmùa Những mô nổi đông. trên mặt nước Giảm sức gió → giảm nguy cơ sáo trộn. Tích tụ chất dinh dưỡng Có tác dụng lọc → lọc các vật thể trong dòng nước thải. Giảm tốc độ dòng chảy → tăng tốc độ lắng đọng, giảm nguy cơ sáo trộn. Những mô chìm Cung cấp bề mặt dính bám cho các màng sinh học. dưới nước Nhả khí oxy thông qua quá trình quang hợp → tăng cường quá trình phân hủy hiếu khí. Tiêu thụ chất dinh dưỡng. Rễ và thân rễ Gia cố bề mặt lớp bùn lắng đọng → ít sòi mòn. trong lớp bùn Chống tắc nghẽn trong hệ thống dòng chảy đứng. 27
41. Đồ án tốt nghiệp Nhả khí oxy làm tăng cường quá trình phân hủy hiếu khívà nitrat hóa. Tiêu thụ chất dinh dưỡng. Làm phát sinh các chất kháng sinh. (Nguồn: Brix, 1997) 1.4.6. Sơ lược về một số loại cây trong bãi lọc Cây trồng được sử dụng trong bãi lọc là những cây dễ tìm kiếm, có khảnăng sinh trưởng tốt trong nước, thích nghi tốt với điều kiện môi trường và tạo đượcvẻ đẹp cảnh quan. a. Cây Hoa Bóng Nước Tên thường gọi: Hoa Bóng Nước hay còn có tên khác là cây Hoa Móng Tay hay cây Nắc Nẻ. Tên khoa học: Impatiens balsamina L. Thuộc họ: bóng nước BALSAMINACEAE. Loài: I. Balsamina. Hoa bóng nước là một cây trồng làm cảnh với hoa đẹp nhiều màu sặcsỡ, trắng, hồng, đỏ, tím và vàng. Ngoài ra Hoa Bóng Nước được dùng trong Yhọccổ truyền với tên thuốc là Phượng tiên hoa, thu hái khi chưa có hoa, lá còn xanh chưa bị úa vàng. Dịch chiết từ lá bóng nước với thành phần hóa học chủ yếu làchấtaxit p-hydroxybenzoic đã được nghiên cứu dược lý thấy có tác dụng kháng khuẩnrất mạnh. b. Cây Mon Nước Tên thường gọi: Cây Mon Nước hay cây Khoai Nước. Tên khoa học: Colocasia esculenta. Thuộc họ: Ráy (Araceae). Đặc điểm: là một loại thực vật thuộc họ Ráy bản địa bao gồm vùng nhiệtđới châu Á và lan rộng đến miền đông bắc Úc. Đây là một loại cây mọc hoang cósức 28
42. Đồ án tốt nghiệp sống mãnh liệt hay mọc ở ruộng hay dựa vào bờ nước, có củ, lá cọng cao0,3-0,8 m, lá, phiến không thấm nước vì lông mịn như nhung. Lá có kích thước đến40× 24,8 cm, mọc từ củ (thân rễ), mặt trên màu xanh lục đậm, mặt dưới nhạt hơn,thông thường có hình oval – tam giác. Cuống lá cao 0,8 - 1,2 m. Cây mon nước được dùng làm thức ăn gia súc ngoài ra còn trồng làm rau ăn, dùng để chữa bệnh. c. Cây Chuối Hoa Tên thường gọi: Cây Chuối Hoa. Tên khoa học: Canna hybrids. Thuộc họ: Cannaceae Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ các nước Trung và Nam châu Mỹ, nayđược gây trồng làm cảnh rộng rãi ở hầu hết các nước nhiệt đới. Đặc điểm: Cây thân cỏ, có thân rễ ngầm, mọc bò dài phân nhánh, hàngnăm nảy chồi cho các thân nhẵn, mọc thẳng đứng cao từ 1 – 2 m. Lá to, mọc cách, dạng thuôn hài, màu xanh bóng, gân giữa to, gân phụ song song. Cụm hoa ở kẽ mộtmo chung, gần tròn, màu xanh, mang ít hoa lớn, xếp sát nhau. Hoa không đều, nhiều cành lớn, có màu sặc sỡ. Quả nang có nhiều gai mềm, hạt nhiều, màu đen.Câycó hoa gần như quanh năm, được gây trồng làm cảnh ở các bồn hoa trong công viên, vì cây dễ trồng bằng các đoạn thân rễ, mọc khỏe, chịu được khô nóng và trảinắng. Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Là cây ưa sáng, nhu cầu nước cao, sinh trưởng phát triển nhanh, ưa khí hậu mát ẩm, phù hợp với mô hình đất ướt, với cácđặcđiểm nổi bật so với các loại thực vật khác, có tiềm năng trong việc hấp thụ vàxửlýcác chất gây ô nhiễm nguồn nước. Hơn nữa, loại cây này mang lại mỹ quan cho đôthị, lại dễ chăm sóc và phát triển rất nhanh. 29
43. Đồ án tốt nghiệp d. Cây Phát Lộc (cây Phát Tài) Tên khoa học: Dracaena Sanderia. Là một loài cây cảnh được sử dụng trong phong thủy hiện đang rất đượcưa chuộng bởi nó là biểu tượng của sự may mắn và thành công. Cây Phát Lộclàloại cây có thể phù hợp và đáp ứng được đa dạng mục đích và nhu cầu của hầu hếttấtcả mọi người. Cây thích hợp để bày, trang trí trên bàn làm việc, bàn học hoặcphòng khách. Vừa có ý nghĩa mang lại may mắn, tài lộc, vừa tạo một không gian xanhvà cảm giác thiên nhiên ngay trong căn phòng của bạn, đặc biệt với những gia đìnhở nhà cao tầng, không đủ diện tích đất để trồng cây. Ưu điểm của cây phát lộc làloại cây chăm sóc rất dễ dàng, không cầu kì và không tốn nhiều thời gian. Câysống trong môi trường ẩm ướt, cây sinh trưởng phát triển khá nhanh mua về sau 2-3 tuần thì cây sẽ nảy lộc. e. Cây Trúc Mây (Mật Cật) Tên thông thường: Mật Cật (Trúc Mây). Tên khoa học: Rhapis excelsa. Họ: Arecaceae (Cau). Nguồn gốc xuất xứ: Trung Quốc. Là cây hạt kín được xếp vào cây 1 lá mầm còn được gọi là lá rộng LadyPalm là một loài của phân họ cọ trong các chi Rhapis, có nguồn gốc từ miền namTrung Quốc và Đài Loan. Đặc điểm hình thái: Thân, Tán, Lá: Cây bụi thưa, cao 1–2m, gốc có nhiều rễ phụ và chồi bên. Thân nhẵn, đốt đều đặn, mang nhiều bẹ khôdolá rụng để lại. Lá kép chân vịt, chia 5 - 10 lá phụ dạng dải, đầu nguyên hoặc chia2 thùy nông, màu xanh bóng đậm. Hoa, Quả, Hạt: Cụm hoa thẳng đứng cao 0,5 -0,7 m, mọc ở giữa đám lá. Hoa màu vàng đơn tính. Quả hình cầu mang 1hạt. Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Tốc độ sinh trưởng trung bình phù hợp với câyưa sáng hoặc chịu bóng bán phần thích hợp làm cây trồng nội thất, giai đoạncòn nhỏ đòi hỏi phải che bóng, đất thoát nước tốt. Nhân giống từ hạt hoặc tách bụi,mọc khỏe, nhu cầu nước trung bình. 30
44. Đồ án tốt nghiệp f. Cây Thiết Mộc Lan Tên thông thường: Thiết Mộc Lan hay còn gọi phất dụ thơm. Tên khoa học: Dracaena fragrans L. Tên tiếng anh: Cornstalk Plant, Dracaena odorant. Họ: Dracaenaceae. Nguồn gốc xuất xứ: Châu Phi nhiệt đới. Phân bố ở Việt Nam: Rộng khắp. Là một loài thực vật có hoa trong họ Tóc Tiên. Nó là loài bản địa củaTâyPhi, Tanzania và Zambia nhưng hiện nay được trồng làm cây cảnh ở nhiều nơi. Câycó các lá mọc thành hình nơ (hoa thị), bóng và sẫm màu, phiến lá có sọc rộngnhạtmàu hơn và ngả vàng ở phần trung tâm. Đặc điểm hình thái: Thân, Tán, Lá: cây thân cột, cao 2 – 5 m, đường kính 3– 4 cm. Lá hình giáo thuôn nhọn ở đỉnh, kéo bẹ ôm thân ở gốc, mọc tập trung ởđầu cành, màu xanh bóng đôi khi có các giải màu vàng kéo dài từ gốc tới ngọn.Hoa, Quả, Hạt: Cụm hoa chùm dài, cong ra ngoài đám lá. Hoa lớn màu trắng thơmhay vàng nhạt. Quả mọng màu đỏ. Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Tốc độ sinh trưởng trung bình, phù hợp vớicây chịu bóng bán phần thích hợp làm cây trang trí nội thất, nhu cầu nước trungbình. Nhân giống từ giâm cành, mọc khỏe. g. Cây Thủy Trúc Tên thường gọi Thủy Trúc. Tên khoa học Cyperus alternifolius Linn. Họ: Cyperaceae (Cói). Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ Madagasca (Châu Phi) 31
45. Đồ án tốt nghiệp Đặc điểm: Có dáng đặc sắc, mọc thành bụi dày, thẳng như cây dừa, cautíhon. Cây có thân tròn màu xanh đậm, lá giảm thành các bẹ ở gốc, thay vào đó cáclábắc ở đỉnh lại lớn, xếp vòng xoè ra, dài, cong xuống, khá đẹp. Cuống chung của hoadài thẳng, xếp toả ra nổi trên đám lá bắc, hoa lúc non màu trắng sau chuyển sangnâu. Cây mọc khoẻ, chịu được đất úng, nước, nên được gây trồng làm cảnh ở vườn,trên hòn non bộ. Mô tả: Thân thảo mọc đứng thành cụm, dạng thô, cao 0,7 - 1,5 m,có cạnh và có nhiều đường vân dọc, phía gần gốc có những bẹ lá màu nâukhôngcó phiến. Lá nhiều, mọc tập trung ở đỉnh thân thành vòng dày đặc, xếp theo dạngxoắn ốc và xoè rộng ra, dài có thể tới 20 cm. Cụm hoa tán ở nách lá, nhiều. Bôngnhỏ hình bầu dục hoặc hình bầu dục ngắn, dẹp, dài chừng 8 mm, thông thường khôngcó cuống, hợp thành cụm hoa đầu ở đỉnh các nhánh hoa, ra hoa tháng 1-2. h. Cây Xương Bồ Tên thường gọi: Cây Xương Bồ. Tên khoa học: Rhizoma Acori. Thuộc họ: Xương Bồ (Acoraceae). Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc Bắc Mĩ và khu vực bắc, đôngChâuÁ. Đặc điểm: Cây mọc hoang trong rừng núi ẩm ướt, ven bờ suối, trên các triền đá,các vùng đầm lầy. Có màu xanh giống như cỏ, cây có cao khoảng từ 40 - 80 cm, cáclá với gân lá song song có chứa các tinh dầu dạng ête, tạo ra hương thơm. Hoacủa Xương Bồ các hoa nhỏ, không dễ thấy sắp xếp trên các bông mo. Không giống như ở các loài ráy, chúng không có mo (lá bắc lớn, bao bọc lấy bông mo). Bông modài 4 - 10 cm, được bao bọc trong tán lá. Lá bắc có thể dài gấp 10 lần bông mo.Cáclá thẳng với mép lá nhẵn. i. Cây lưỡi mác Tên thường gọi: Cây lưỡi mác, bách thủy tiên. Tên khoa học: Echinodorus Amazonicus. Thuộc họ: Từ cô (Alismataceae) Nguồn gốc: Cây có nguồn gốc từ miền bắc Nam Mỹ hoặc BắcMỹ. 32
46. Đồ án tốt nghiệp Đặc điểm: Cây lưỡi mác thuộc loại cây thân thảo, nhiều cành nhánh, sốnglâu năm, thân mập mạp, chiều cao khoảng 0,3-0,6m. Lá lưỡi mác có hình oval hơi tròn, đỉnh nhọn hình lưỡi mác, đáy hình tim, dài khoảng 10-12cm, rộng 7-9 cm,màu xanh sáng bóng quanh năm, lá to và tròn hơn khi chìm dưới nước. Mặt dưới lá màu nhạt hơn và có nhiều gân nổi rõ. Lá mọc trên cuống dài tạo thành bẹ rẻ quạt.Hoa lưỡi mác nhỏ xinh, có màu trắng mịn, có 3 cánh rời, mọc theo đốt thân, trên mỗiđốt có vài bông hoa trông xa như những cánh bướm dập dờn trên cành. Chùm hoauốn cong rủ xuống rất mềm mại, đặc biệt trên đài hoa có các gai thịt nhỏ. Nhịhoamàu vàng ở giữa thu hút côn trùng đến khám phá. 1.5. Tổng quan tài liệu về hệ thống thủy canh 1.5.1. Khái niệm về rau sạch Rau sạch hay còn gọi là rau hữu cơ được hiểu là loại rau canh tác trong điều kiện hoàn toàn tự nhiên. Rau sạch là rau phải hội tụ 3 sạch gồm: đất sạch, phânbón sạch và thuốc bảo vệ thực vật cũng sạch. Cụ thể là không phân bón hóa học,không phun thuốc bảo vệ thực vật hóa học, không sử dụng thuốc trừ sâu và khôngphun thuốc kích thích sinh trường, phân bón hoàn toàn là phân hữu cơ (bón gốc vàbón qua lá), không dùng hóa chất bảo quản. Mùi vị của rau sạch đậm đà, tự nhiên hơn do khả năng tích lũy dinh dưỡng trong một thời gian đủ dài. Tuy nhiên màu sắc của rau sạch không được đẹpmắt cũng như không được đồng đều. Vẻ bề ngoài của rau sạch thường không bóngbẩy láng mướt như những loại vẫn được phun thuốc kích thích. Lá và thân hơi cứng,ít có vẻ mơn mởn. 1.5.2. Vai trò và giá trị của rau a. Về mặt dinh dưỡng  Rau là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể con người Rau cung cấp cho cơ thể con người các chất dinh dưỡng quan trọng như các loại vitamin, muối khoáng, axit hữu cơ, các hợp chất thơm, cũng như protein, lipit, 33
47. Đồ án tốt nghiệp chất xơ, v.v Trong rau xanh hàm lượng nước chiếm 85-95%, chỉ có 5-15% là chất khô. Trong chất khô lượng cacbon rất cao (cải bắp 60%, dưa chuột 74-75%, cà chua 75-78%, dưa hấu 92%). Giá trị dinh dưỡng cao nhất ở rau là hàm lượng đường (chủ yếu đường đơn) chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần cacbon. Nhờ khả năng hoàtan cao, chúng làm tăng sự hấp thu và lưu thông của máu, tăng tính hoạt hoá trongquá trình ôxy hoá năng lượng của các mô tế bào. Một số loại rau như khoai tây,đậu (nhất là đậu ăn hạt như đậu Hà Lan, đậu Tây), nấm, tỏi cung cấp 70 – 312 calo/100g nhờ các chất chứa năng lượng như protit, gluxit.  Rau là nguồn cung cấp vitamin phong phú và rẻ tiền Rau có chứa các loại vitamin A (tiền vitamin A), B1, B2, C, E và PP vv Trong khẩu phần ăn của nhân dân ta, rau cung cấp khoảng 95-99% nguồn vitamin A, 60-70% nguồn vitamin B (B1, B2, B6, B12) và gần 100% nguồn vitamin C. Vitamin có tác dụng làm cho cơ thể phát triển cân đối, điều hòa, cáchoạt động sinh lý của cơ thể tiến hành bình thường. Thiếu một loại vitamin nào đósẽlàm cho cơ thể phát triển không bình thường và phát sinh ra bệnh tật. Nếu ăn uốnglâu ngày thiếu rau xanh ta thường thấy xuất hiện các triệu chứng như da khô, mắtmờ, quáng gà do thiếu vitamin A; bệnh chảy máu chân răng, tay chân mỏi mệt, suy nhược do thiếu vitamin C; miệng lưỡi lở loét, viêm ngứa chủ yếu do thiếu vitamin PP; tê phù do thiếu vitamin B (chủ yếu là B1) Ngoài ra thiếu vitamin làm giảm sức dẻo dai, hiệu suất làm việc kém, dễ phát sinh nhiều bệnh tật, khi mắc bệnhchữa cũng lâu lành. Trong lao động, công tác, học tập sinh hoạt hàng ngày mỗi ngườiđều cần một lượng vitamin nhất định, nhu cầu vitamin hàng ngày mỗi người cần100mg C trong đó 90% lấy từ rau quả.  Rau là nguồn cung cấp chất khoáng cho cơ thể Rau chứa các chất khoáng chủ yếu như Ca, P, Fe, là thành phần cấu tạocủa xương và máu. Những chất khoáng có tác dụng trung hòa độ chua do dạ dày tiếtra khi tiêu hóa các loại thức ăn như thịt, các loại ngũ cốc. Hàm lượng Ca rất caotrong các loại rau cần, rau dền, rau muống, nấm hương, mộc nhĩ (100-357 mg%). 34
48. Đồ án tốt nghiệp 35
49. Đồ án tốt nghiệp  Rau là nguồn cung cấp các dinh dưỡng khác Rau cung cấp cho cơ thể các axit hữu cơ, các hợp chất thơm, các vi lượng, các xellulo (chất xơ) giúp cơ thể tiêu hoá thức ăn dễ dàng, phòng ngừa các bệnh vềtim mạch áp huyết cao. Ngoài ra nhiều loại rau còn chứa các kháng sinh thực vậtnhư Linunen, Carvon, Pinen ở cần tây, allixin ở tỏi, hành có tác dụng như một dược liệu đối với cơ thể. Bởi vậy nhu cầu ăn rau ngày càng cao ở tất cả mọi người. Theotính toán của các nhà dinh dưỡng học thì mức tiêu dùng rau tối thiểu cho mỗi ngườicần 90-110kg/năm tức 250-300g/người/ngày. Liên hệ với các nước phát triển cóđời sống cao đã vượt quá xa mức quy định này: Nam Triều Tiên:141,1kg; Newzealands: 136,7kg. Hà Lan lên tới 202kg/người/năm. Ở Canada mức tiêu thụ rau bình quân hiện nay là 227kg/người/năm. Xu hướng các nước phát triển là đểcải thiện đời sống nhân dân cần tăng tỷ lệ thịt, trứng, sữa, rau, quả. Ở nước ta,dođời sống chưa cao, nhu cầu về rau ngày càng tăng nhưng so với các nước thì sản lượng bình quân trên đầu người vẫn còn thấp. Tiêu thụ rau nhiều chủ yếu ở các thànhphố lớn nhưng năm 2000 trở lại đây mức tiêu thụ tăng lên xấp xỉ nhu cầu bình quâncủa thế giới: Năm 2005 cả nước có dân số 88 triệu người, phấn đấu bình quân nhucầu tiêu thụ 96,3kg/người/năm, tức khoảng 263,8g/người/ngày. Phấn đấu đến năm2010 mức tiêu thụ 105,9kg/người/năm tức 290,1g/người/ngày với dân số chừng 95,8 triệu người. b. Về giá trị kinh tế  Rau là một trong những mặt hàng xuất khẩu giá trị và có ý nghĩachiến lược Rau là cây trồng đem lại nhiều lợi nhuận góp phần phát triển kinh tế quốcdân đáng kể, ngoài ra rau còn là mặt hàng xuất khẩu có giá trị cao. Trong nhữngnăm gần đây thị trường xuất khẩu rau được mở rộng, năm 2001 tổng kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam là 329.972 ngàn USD. Các loại rau chính xuất khẩu của Việt Nam hiện nay là dưa chuột, cà chua,cà rốt, hành, ngô rau, đậu rau, ớt cay, nấm trong đó dưa chuột và cà chua cónhiều 36
50. Đồ án tốt nghiệp triển vọng và chúng có thị trường xuất khẩu tương đối ổn định. Thị trườngxuất khẩu rau chủ yếu của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Australia, Singapore, Hàn Quốc, Mỹ và các nước châu Âu. Hàng năm lượng rau được xuất khẩu rất nhiều cả dạng rau tươi và qua chế biến như rau đóng hộp, rau gia vị,rau muối trong đó rau tươi là hơn trên 200.000 tấn/năm. Bảng 1.2. Thị trường xuất khẩu rau quả tháng 4 và 4 tháng trong năm 2005 Thời gian Tháng 4 năm 2005 4 tháng trong năm 2005 Thị trường (USD) (USD) Trung Quốc 5.208.971 15.359.231 Nhật Bản 2.905.127 10.741.899 Đài Loan 2.055.040 6.824.588 Nga 1.316.290 4.772.691 Indonesia 1.178.316 4.233.744 Mỹ 998.720 4.112.364 Hàn Quốc 786.192 2.598.249 Hà Lan 656.111 2.170.692 Pháp 500.743 2.048.384 Singapore 489.692 1.785.933 Malaysia 466.616 1.538.967 Đức 308.694 1.426.445 Brazin 245.157 1.331.510 Arập Thống Nhất 303.166 1.136.787  Rau là nguyên liệu của ngành công nghiệp thực phẩm Những loại rau được sử dụng trong công nghiệp chế biến xuất khẩu dướidạng tươi, muối, làm tương, sấy khô, xay bột công nghệ đồ hộp (dưa chuột, cà chua, ngô rau, măng tây, nấm ), công nghiệp bánh kẹo (bí xanh, cà rốt, khoai tây, cà chua ), công nghiệp sản xuất nước giải khát (cà chua, cà rốt ), công nghiệp chế biến thuốc dược liệu (tỏi, hành, rau gia vị), làm hương liệu (hạt ngò (hạt mùi),ớt, tiêu ). Đồng thời cũng là loại rau dự trữ được sử dụng trong nộiđịa. 37
51. Đồ án tốt nghiệp  Rau là nguồn thức ăn cho gia súc Với chăn nuôi gia súc, gia cầm, rau giữ vai trò khá quan trọng: 1 đầu lợn tiêu thụ 1 ngày 2 – 3kg rau, trong đó có 50 – 60% loại rau dùng cho người: rau muống, bắp cải, su hào, dền, mồng tơi, rau ngót, rau đậu, lang. Trung bình 9kg rau xanh thì cho 1 đơn vị thức ăn và 100g đạm tiêu hóa được. Rau thường chiếm 1/3 – 1/2 trong tổng số đơn vị thức ăn giành cho chăn nuôi, vậy muốn đưa chăn nuôi lên ngành sản xuất chính phải tính toán vấn đề sản xuất rau và các loại rau có giá trị dinhdưỡng cao.  Trồng rau sẽ phát huy thế mạnh của vùng, tăng thu nhập hơn so vớimột số loại cây trồng khác Cây rau dễ trồng, lại có thời gian sinh trưởng ngắn nhưng cho năng suất cao, có thể gieo trồng nhiều vụ trong năm, tận dụng được đất đai, thời tiết khí hậu,công lao động nông nhàn, quay vòng đồng vốn nhanh, có thể chuyển đổi cơ cấucây trồng, mang lại lợi nhuận cao so với một số cây trồng khác cũng trồng trên chânđất ấy. Sản xuất rau là ngành mang lại hiệu quả kinh tế cao. Giá trị sản xuất 1harau gấp 2 – 3 lần một ha lúa. Từ 2003 đến nay, ngành nông nghiệp phấn đấu thunhập 50 triệu/ha/năm, thì cây rau có thể thu được giá trị sản xuất 70–100triệu đồng/ha/năm. Tại vùng chuyên canh rau Hà Nội (2002-2004) theo mô hình trồng rau ngoài đồng 4 vụ thu nhập bình quân 76 – 83 triệu đồng/ha/năm, trong nhà lưới 124 – 153 triệu là mức có thu nhập cao so với 26,8 triệu/ha bình quân của ngành trồng trọt. Nông dân trồng rau có xu hướng tạo thu nhập cao hơn nông dân trồng cây khác vì năng suất và giá trị của cây rau cao hơn một cách đáng kể. Vì vậyđâylà điều kiện thuận lợi để người nông dân đầu tư mở rộng diện tích trồngrau. 38
52. Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.3. So sánh chi phí sản xuất và tổng thu nhập từ rau và lúa ở Đài Loan ST Chi phí sản xuất Năng suất Tổng thu nhập Cây trồng T (USD/ha) (tạ/ha) (USD/ha) 1 Lúa 7.63 5,6 399 2 Cà chua 16.199 60,1 4.860 3 Khoai tây 3.876 23,9 1.104 4 Cải canh 2.426 39,7 1.016 5 Súp lơ 4.411 23,9 1.836 6 Hành 6.421 59,5 4.196 7 Tỏi 6.834 9,5 5.677 c. Về giá trị làm thuốc Một số loại rau còn được sử dụng để làm thuốc, được truyền miệng từđờinày qua đời khác, đặc biệt cây tỏi được xem là dược liệu quý trong nền y học cổtruyền của nhiều nước như Ai Cập, Trung Quốc, Việt Nam Dùng nhánh tỏi để chữabệnh huyết áp cao và bệnh thấp khớp. Một số loại rau có tính trừ sâu như xà lách,mộtsố loại rau lại có giá trị cho giá trị thẩm mỹ như ớt đỏ, dưa leo, cà chua, mướp đắng d. Ý nghĩa về mặt xã hội Vị trí cây rau trong đời sống - xã hội ngày càng được coi trọng nên diệntích gieo trồng và sản lượng rau ngày càng tăng. Ngành sản xuất rau phát triển sẽgóp phần tăng thu nhập, sử dụng lao động hợp lý, mở rộng ngành nghề, giải quyếtcông ăn việc làm cho hàng ngàn người lao động ở các vùng nông thôn, ngoại thànhvà các lĩnh vực kinh doanh khác như marketting, chế biến và vận chuyển. Ngoài ra ngành sản xuất rau còn thúc đẩy các ngành khác trong nông nghiệp phát triểnnhư cung cấp thức ăn cho chăn nuôi, nguyên liệu cho công nghiệp chế biến 1.5.3. Khái niệm về thủy canh Thủy canh (Hydroponics), là hình thức canh tác không sử dụng đất. Cây được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch và tủy theo từng kĩ thuật mà bộ rễ cây có thể ngâmhoặc treo lơ lửng trong môi trường không khí bão hòa dinh dưỡng. Trồng cây không sử 39
53. Đồ án tốt nghiệp dụng đất đã được đề xuất từ lâu bởi các nhà khoa học như Knop, Kimusa Những năm gần đây phương pháp này tiếp tục được nghiên cứu hoàn thiện và sử dụngrộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. 1.5.4. Cơ sở khoa học của kỹ thuật thủy canh Nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống sinh vật nói chungvà thực vật nói riêng. Có thể nói “ở đâu có nước là ở đó có sự sống”. Nướclàmột trong những thành phần cấu tạo nên keo nguyên sinh, thành phần của vật chất tươi trong cây bao gồm 80 – 95% nước, mọi quá trình trao đổi chất trong cơ thể đềucần có nước tham gia. Nước là môi trường vận chuyển các chất và tham gia vàocác phản ứng hóa sinh để tạo chất khử mang năng lượng lớn dùng đểkhử CO2 trong cơ thể thực vật. Bên cạnh đó nước còn ảnh hưởng gián tiếp đến quá trình quanghợp như làm giảm nhiệt độ mặt lá, đóng mở khí khổng, Tuy nhiên nhu cầu nước của cây nhiều hay ít còn phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển củacây. Cùng với nước thì các chất khoáng cũng có vai trò quan trọng không kémđối với hoạt động sống của cây. Khi nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng của cây từnăm 1849 đến 1856 thì Salm-Horstmar đã chứng minh được rằng cây lúa mạch muốn sinh trưởng và phát triển bình thường phải cần đến những nguyên tố như N, P,S,K, Ca, Mg, Si, Fe, Mn. Đến năm 1938 hai nhà sinh lý học thực vật người Đức là Sachs và Knop đã phát hiện rằng để cây trồng sinh trưởng và phát triển bình thườngphải cấn đến 16 nguyên tố cơ bản là: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Bo, Cl. Từ đó các ông đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch. Như vậy, cơ sở khoa học của kỹ thuật thủy canh là dựa vào một số yếutốquan trọng như nước, muối khoáng, ánh sáng, sự lưu thông không khí mà không cần dùng đất, chỉ cần đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên. 40
54. Đồ án tốt nghiệp 1.5.5. Sơ lược về lịch sử phát triên của kĩ thuật thủy canh Người đầu tiên nghiên cứu về kỹ thuật thủy canh là Boyle (1666) đã thử trồng cây trong lọ con chỉ chứa nước. Tiếp theo là John Woodward (1699) trồng cây bạc hà trong nước có độ tinh khiết khác nhau. Năm 1804 Desaussure đã đề xuất rằng: cây hấp thụ các nguyên tố hóa họctừ nước, đất và không khí. Cuối thế kỉ 19 hai nhà khoa học người Đức là Sachs và Knop đã đề raphương pháp trồng cây trong dung dịch nước có chứa các chất khoáng mà câycần. Dung dịch trồng cây đầu tiên do Knop sản xuất có thành phần đơn giản chỉ gồm 6 loại muối vô cơ trong đó chứa các nguyên tố đa lượng và trung lượng, qua gần 70 năm nghiên cứu và cải tiến, đến đầu những năm 1930 W.F.Gericke ở trường đại học California (Mỹ) đã tiến hành các thí nghiệm trồng câytrong dung dịch dinh dưỡng có chứa thành phần các nguyên tố khóa theo tỷ lệnhất định mà cây cần. Đến năm 1943 trước khi chiến tranh thế giới thứ II kết thúc, rau mới được chính thức đưa vào sản xuất hàng loạt bằng công nghệ không dùng đất. Nhà trồng (hay nhà lưới, nhà kính) đã du nhập vào Châu Âu và ChâuÁtừ thập niên 50 – 60 của thế kỉ 20. Các hệ thống thủy canh lớn đã được pháttriển tại sa mạc ở California, Arizona, Abu Dhabi, Iran từ những năm 1970 (Fontes, 1973; Jensen and Teran, 1971). Hiện nay công nghệ trồng cây không dùng đất đã được phát triển rộng rãitrên toàn thế giới, từ đơn giản cho đến tinh vi phức tạp, từ sản xuất nhỏ lẻchođến sản xuất công nghiệp. 1.5.6. Phân loại hệ thống thủy canh 41
55. Đồ án tốt nghiệp Theo FAO (1992), căn cứ vào đặc điểm dung dịch dinh dưỡng có thể chiahệ thống thủy canh ra làm 2 loại: thủy canh động (thủy canh hồi lưu) và thủy canhtĩnh (thủy canh không hồi lưu). Hệ thống thủy canh tĩnh (trồng rau thủy canh bằng thùng xốp): Dung dịch dinh dưỡng không chuyển động trong quá trình trồng cây. Rễ cây được nhúng một phần hay hoàn toàn trong dung dịch dinh dưỡng. Hệ thống này có ưu điểmlà chi phí đầu tư thấp vì không cần hệ thống làm chuyển động dung dịch nhưng hạn chế là thường thiếu oxy và pH thường giảm gây ngộ độc chocây. Hệ thống thủy canh động (thủy canh tuần hoàn): Dung dịch có chuyển động trong quá trình trồng cây. Hệ thống này chi phí cao hơn nhưng rễ cây không bị thiếu oxy. Các hệ thống thủy canh được hoạt động trên nguyên lý thủy triều, sục khí và tưới nhỏ giọt. Hệ thống này được chia làm 2loại: Hệ thống thủy canh mở: Dung dịch dinh dưỡng không có sự tuần hoàn trở lại, gây lãng phí. Hệ thống thủy canh kín: Dung dịch dinh dưỡng có sự tuần hoàn trởlại nhờ hệ thống bơm hút dung dịch dinh dưỡng từ bể chứa. 1.5.7. Ưu nhược điêm của hệ thống thủy canh a. Ưu điêm: Có thể triển khai ở những vùng đất như hải đảo, vùng núi xa xôi, khu đôthị Có thể chủ động điều chỉnh dinh dưỡng cho cây, các loại dinh dưỡng được cung cấp theo yêu cầu của từng loại rau, có thể loại bỏ các chất gây hạicho cây và không có các chất tồn dư từ vụ trước. Tiết kiệm nước do cây sử dụng trực tiếp nước trong dụng cụ đựng dungdịch nên nước không bị thất thoát do ngấm vào đất hoặc bốc hơi. Giảm chi phí công lao động do không phải làm một số khâu như làm đất, làm cỏ, vun xới và tưới. 42
56. Đồ án tốt nghiệp Dễ thanh trùng vì chỉ cần rửa bằng formaldehyt loãng và nước lãsạch. Hạn chế sử dụng thuốc bảo thực vật và điều chỉnh được hàm lượngdinh dưỡng nên tạo ra sản phẩm rau an toàn đối với người sử dụng. Trồng được rau trái vụ do điều khiển được các yếu tố môi trường. Nâng cao năng suất và chất lượng rau: Năng suất rau có thể tăng từ 25 –50% (Lê Đình Lương, 1995). b. Nhược điêm: Giá thành cao do đầu tư ban đầu lớn. Điều này rất khó mở rộng sản xuấtvì điều kiện kinh tế của người dân còn nhiều khó khăn nên không có điều kiện đầu tư cho sản xuất. Mặt khác, giá thành cao nên tiêu thụ khó khăn. Yêu cầu kỹ thuật cao: Khi sử dụng kỹ thuật thủy canh yêu cầu người trồng phải có kiến thức về sinh lý cây trồng, về hóa học và kỹ thuật trồng trọtcao hơn vì tính đệm hóa trong dung dịch dinh dưỡng thấp hơn trong đất nên việc sử dụng quá liều một chất dinh dưỡng nào đó có thể gây hại cho cây, thậmchí dẫn đến chết (FAO, 1992); Runia W.T (1998). Mặt khác mỗi loại rau yêu cầu một chế độ dinh dưỡng khác nhau nên việc pha chế dinh dưỡng phù hợpvới từng loại thì không đơn giản. Sự lan truyền bệnh nhanh: Mặc dù đã hạn chế được nhiều sâu bệnh hạinhưng trong không khí luôn có mầm bệnh, khi xuất hiện thì một thời gian ngắn chúng có mặt trên toàn bộ hệ thống, đặc biệt là hệ thống thủy canh tuầnhoàn Midmore D.J (1993). Mặt khác độ ẩm cao, nhiệt độ ổn định trong hệ thốnglà điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây bệnh. Cây trồng trong hệthống thủy canh thường tiếp xúc với ánh sáng tán xạ nên mô cơ giới kém phát triển, cây mềm yếu, hàm lượng nước cao nên dễ xuất hiện vết thương tạo điềukiện cho vi sinh vật xâm nhập (Nguyễn Khắc Thái Sơn,1996). 43
57. Đồ án tốt nghiệp Đòi hỏi nguồn nước đảm bảo tiêu chuẩn nhất định: Theo Midmore thì độmặn trong nước cần được xem xét kỹ khi sử dụng cho trồng rau thủy canh, tốtnhất là nhỏ hơn 2.500 ppm (Midmore D.J và cs., 1995). 1.5.8. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thủy canh Điểm qua việc nghiên cứu trồng rau thủy canh, chúng ta thấy, từ năm 1966 đến nay đã có trên 500 sáng chế về kỹ thuật trồng cây thủy canh. Nhật Bản lànước vượt lên dẫn đầu với khoảng 260 sáng chế, chiếm 47%. Theo sau đó là HànQuốc với 103 sáng chế chiếm 19%, Mỹ với 46 sáng chế chiếm 9% Hình 1.4. Tình hình nghiên cứu công nghệ Thủy canh trên thế giới (từ năm 1966 đến nay) Tại Việt Nam, năm 1997 Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ trồng cây thủy canh “Việt hóa” cho phù hợp với điều kiệncủa nước ta. Trung tâm Đào tạo, Tư vấn và Chuyển giao công nghệ, Viện KHCNVN phối hợp với Công ty Sài Gòn Thủy canh đã có những nghiên cứu hoàn thiện vàứng dụng công nghệ này vào thị trường trong một vài năm gần đây. Tại các kỳhộichợ Techmart ở Hải Phòng, TP.HCM, cũng như Techmart Hà Nội 2012 những thành 44
58. Đồ án tốt nghiệp công bước đầu của cây Cà chua, Dưa leo, Xà lách trồng theo công nghệ Thủy canh hoàn toàn “xanh, sạch” đã được giới thiệu và nhận được sự chào đón,chấp nhận của nhiều người dân trong cả nước. Tại trường Đại học Công nghệ Tp.HCM, tháng 8 năm 2016 sinh viên Nguyễn Thị Minh Phú được sự hướng dẫn của Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn đã thực hiện đềtài “Nghiên cứu tận dụng rơm rạ khô làm giá thể trồng thuỷ canh và tái sử dụngnước thải giặt rửa trong sinh hoạt cung cấp nước cho hệ thống”. Kết luận rằng“Qua kiểm chứng thực tế, việc trồng cây rau bằng phương pháp thủy canh động kín với hailoại nước sạch và nước thải máy giặt đều cho kết quả tương đương nhau vì trongnước thải giặt các thông số SS, BOD, COD và độ màu cao. Những yếu tố này khôngảnh hưởng gì nhiều đến sự phát triển của cây vì hàm lượng vẫn còn nằm trong khảnăng thích ứng của cây. Ngoài ra, khi xét nghiệm mẫu cây rau về một số tiêu chuẩn như: kim loại nặng (Asen và Chì), E.Coli và Salmonella đều đạt QCVN 8-2 và8- 3:2012/BYT.” 1.5.9. Chất dinh dưỡng cần thiết cho hệ thống thủy canh Những nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển thích hợp củahệ thống cây trồng thủy canh là C, H, O, S, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Bo, Mo. Một số nguyên tố chỉ cần với số lượng rất ít, tuy nhiên một trong số các nguyên tố đócóthể trở thành một nhân tố giới hạn đối với sự lành mạnh của cây. Nhiều nguyên tốđược tìm thấy trong các enzyme và co-enzyme, trong khi những chất khác thì quan trọng đối với sự tích trữ thức ăn. Sự thiếu hụt bất kì một nguyên tố nào đó đều thểhiệnra với những triệu chứng và đặc thù riêng, có thể cho ta biết là cây đang thiếuloại nguyên tố nào. Cacbon và oxy được cung cấp bởi không khí ở dạng CO2 . Khí CO2 được xâm nhập vào cơ thể thực vật qua quang hợp hay hòa tan trong nước. Nguyên tố: 45
59. Đồ án tốt nghiệp Oxy ( O2¿ đóng vai trò quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển củacây, do chức năng tham gia vào quá trình hô hấp. Chức năng sống có thể bịngừng lại nếu không có quá trình hô hấp. Hydro ( H 2 ) rất quan trọng vì chất béo và cacbohydrat đều có thành phần chính là H, cùng với O và C. Cây hấp thụ hydro hầu hết từ nước, thôngqua quá trình thẩm thấu ở rễ. 46
60. Đồ án tốt nghiệp Nguyên tố đa lượng: Hiện diện vài phần nghìn đến vài phần trăm bao gồm: Nitơ (1 – 3%), Kali (2– 4%), Canxi (1 – 2%), Magie (0.1 – 0.7%), Lưu huỳnh (0.1 – 0.6%), Photpho (0.1 – 0.5%). Có thể xếp Clo, Natri và Silic vào nhóm nguyên tố đa lượng vì chúng cóhàm lượng rất thay đổi tùy thuộc vào loài thực vật. Nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng trong đời sống thực vật.Hàm lượng khoảng một phần nghìn đến một trăm phần nghìn. Các nguyên tố vilượng tham gia vào quá trình oxy-hóa khử, quang hợp, trao đổi Nitơ và gluxit của thực vật, tham gia vào các trung tâm hoạt tính của enzyme và vitamin, tăng tính chống chịu của cơ thể thực vật đối với các điều kiện môi trường bất lợi. Sự thiếuhụtcác nguyên tố vi lượng có thể gây ra nhiều bệnh và chết. Các nguyên tố vi lượng: Kẽm, Lưu huỳnh, Sắt, Đồng, Mangan, Silic, 1.5.10. Môi trường nuôi trồng thủy canh a. Pha chế dung dịch: Trong thủy canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sửdụng dưới dạng muối khoáng vô cơ được hòa tan trong dung dịch là nước. Nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng dưới dạng nước thì phải nắmrõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hóachất. Sự thành công hay thất bại của việc trồng thủy canh đều phụ thuộc vào việcxử lí chất dinh dưỡng, điều này có thể đạt được tùy thuộc vào độ pH, nhiệt độvà dẫn điện của môi trường. b. Độ pH: Trong môi trường dinh dưỡng thì độ pH rất quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây. Độ pH được tính dựa trên mức độ hoạt động của các nguyêntố 47
61. Đồ án tốt nghiệp khác nhau với cây trồng. Việc điều khiển độ pH của dung dịch rất quan trọngđể PO4 ¿ ngăn chặn pH tăng lên quá cao sẽ gây ra tình trạng kết tủa của ¿ , gây nghẹt Ca3¿ ống dẫn dung dịch và bám quanh bộ rễ của cây. Để ngăn chặn pH tăng caotasử dụng H 3 PO4 , HNO3 hoặc dùng NH3 . Nếu pH xuống dưới 5.5, KOH hay một vài chất thích hợp khác có thểthêm vào dung dịch để tăng pH lên. Sự thay đổi pH trong dung dịch dinh dưỡng thường xảy ra khá nhanh, phụ thuộc vào độ lớn của rễ và thể tích dinh dưỡng củamộtcây. Giá thể được sử dụng càng lâu thì những nhân tố hữu cơ đọng lại trong đócàng nhiều và cần nhiều sự điều chỉnh cần thiết để đạt được độ pH như mongmuốn. Trong thủy canh thì đa số các cây trồng thích hợp với môi trường có độpHtối ưu (hơi acid đến gần trung tính) từ 5.8 – 6.5. pH được cân bằng bởi hoạt động của cây. Nếu pH tăng, khi đó cây sẽ thải ra các muối acid vào môi trường, đó có thểlà nguyên nhân làm độc chất trong môi trường tăng lên và làm hạn chế sự dẫn nước. Nếu pH giảm thì cây sẽ thải ra các thành phần ion bazơ, có thể làm giới hạnviệc hấp thu các muối gốc acid, nên rễ cây không cần thiết hấp thu. Lưu ý: Thay đổi pH của môi trường dinh dưỡng có thể do các vi sinh vật gây ra. c. Nhiệt độ: Sự dao động về nhiệt độ trong môi trường dinh dưỡng ở hệ thống thủycanh không chỉ tác động đến pH mà còn ảnh hưởng tới độ hòa tan của các dưỡngchất khác. Nhiệt độ thích hợp của nước để hòa tan các khoáng chất là20–22oC. d. Bổ sung chất dinh dưỡng: Hai yếu tố cần được xem xét để nghiên cứu một dung dịch bổ sung là:thành phần dung dịch và nồng độ dung dịch. 48
62. Đồ án tốt nghiệp Trong thời gian sinh trưởng và phát triển, cây sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng theo nhu cầu đòi hỏi của chúng. Đối với loại cây có thời gian sinh trưởng tươngđối dài thì việc bổ sung dinh dưỡng là rất cần thiết. Trong nghiên cứu, người tacóthể dựa vào giá trị của độ dẫn điện (EC: electro – conductivity), sự phân hủy cácmuối khoáng (TDS: total dissolved salts) hoặc nhân tố hòa tan (CF: conductivity factor) của các máy đo để điều chỉnh bổ sung chất dinh dưỡng vào môi trường nuôitrồng thủy canh. e. Thành phần dung dịch (tỷ lệ chất dinh dưỡng khoáng): Được xác định bởi các chất mà cây đòi hỏi, cần thiết cho sự phát triểncủa chúng. Từ việc phân tích phiến lá cho thấy nồng độ dinh dưỡng khoáng trungbình trong toàn cây thường ít hơn nồng độ trong lá vì lá là nơi xảy ra quá trình quang hợp. Vì vậy mà một dung dịch bổ sung phải dựa trên nồng độ các chất cótrongmô lá mà chúng sẽ cung cấp cho thân, hạt và trái. f. Nồng độ ion trong dung dịch: Được xác định bởi tỉ lệ thoát hơi nước. Sự thoát hơi nước quyết định tỷlệtiêu thụ nước, sự phát triển quyết định tỷ lệ tiêu thụ chất dinh dưỡng khoáng. Ướclượng sự thoát hơi nước đối với sự phát triển của cây trong môi trường thủy canh là300– 400kg nước/1kg sinh khối khô. Tỉ lệ chính xác phụ thuộc vào độ ẩm không khí,độ ẩm khí thấp sẽ làm tăng sự thoát hơi nước nhưng không tăng sự phát triển. Lượng CO2 cao làm đóng khẩu và tăng quá trình quang hợp, chính vì vậy mà sựthoát hơi nước đến một tỉ lệ nào đó sẽ giảm xuống còn 200kg nước/1kg sinh khốikhô. Tổng nồng độ ion có thể được duy trì bằng cách điều chỉnh tính dẫn điện củadung dịch. Nếu tính dẫn điện gia tăng, cần làm loãng dung dịch bổ sung. Tính dẫnđiện không thay đổi nhanh nên chỉ cần theo dõi vài lần trong tuần. g. Sự vận chuyển của dinh dưỡng khoáng trong dung dịch: Các dinh dưỡng khoáng thiết yếu có thể được đặt theo 3 nhóm sau dựatrên cách mà chúng bị loại ra khỏi môi trường dinh dưỡng (do cây bị hấp thụ): 49
63. Đồ án tốt nghiệp Nhóm 1: NO3, NH4, P, K, Mn các chất này được hấp thu một cách chủ động nhờ rễ và bị loại khỏi môi trường trong vài giờ. Nhóm 2: Mg, S, Fe, Zn, Cu, Mo, C các chất này được hấp thu ở mức trung bình và bị loại khỏi môi trường nhanh hơn nước. Nhóm 3: Ca, B các chất này được hấp thụ một cách thụ động và thườngtích lũy trong dung dịch. Một trong những khó khăn trong việc theo dõi và điều chỉnh từng loại ionlà nồng độ nhóm 1 phải được giữ ở mức thấp nhất nhằm ngăn cản sự tích lũychấtđộc trong mô thực vật. Tuy nhiên, nồng độ thấp thì rất khó theo dõi và điều chỉnh. Nếu nồng độ chất dinh dưỡng cao thì điều này cho biết là cây cần thêmnước, do đó nước được thêm vào là cần thiết (nước được thêm vào bởi hoạt độngcủa cây). Khi nồng độ chất dinh dưỡng giảm hơn mức cho phép thì cây cần bổsung dưỡng chất nhiều hơn nước. Điều cần chú ý là việc bổ sung muối khoáng hay nước còn phụ thuộc vàomùa vụ gieo trồng. Vào những tháng mưa nhiều, ít nắng thì bổ sung nước vào làítcần thiết, vì nhu cầu nước cần thiết cho sự quang hợp và bốc hơi không quan trọng. Nếu chỉ bổ sung nước mà không chú ý bổ sung khoáng chất thì sẽ ảnh hưởng đếnchất lượng sản phẩm có thể làm giảm hương vị của rau. 1.5.11. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới sự sinh trường và phát triên Ảnh hưởng của sự thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng. Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệrễ. Ảnh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hưởng của ánh sáng. Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ các nguyên tố ở môi trường tới sự hútkhoáng. Ảnh hưởng của các giá thể nuôi trồng. 50
64. Đồ án tốt nghiệp 51
65. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Mô hình nghiên cứu 2.1.1. Mô hình nghiên cứu  Hệ thống bãi lọc trồng cây: Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang: gồm 3 chậu nhựa trồng cây kích thước 670mm × 230mm × 200mm 3 thùng chứa nước đầu ra kích thước ∅ 217mm (đáy dưới) × 281mm ×∅ 269mm (miệng trên) Hình 2.1. Mặt cắt ngang bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang Hình 2.2. Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang 52
66. Đồ án tốt nghiệp Vật liệu: Sỏi, cát, than hoạt tính, đất trồng cây được sắp xếp theo thứtựtừ trái sang phải là: Sỏi (5cm), cát (5cm), than (3cm), đất trồng cây (40cm), than (3cm), cát (5cm), sỏi (5cm). Cây trồng có tác dụng xử lý nước: cây thuỷ trúc và cây cây lưỡimác Hình 2.3. Cây thuỷ trúc Hình 2.4. Cây Lưỡi Mác  Hệ thống thuỷ canh động tuần hoàn: 53
67. Đồ án tốt nghiệp 8 ống ∅ 90 dài 1m được khoang 5 lỗ ∅ 55 và được chia thành 2 hệ thống nhỏ. 4 ống chạy nước thải sau xử lý ở bãi lọc 4 ống chạy nước sạch để đối chứng 40 rọ nhựa trồng cây có xẻ rãnh Hình 2.5. Hệ thống thuỷ canh 2 máy bơm AP3500 và 2 thùng chứa nước 20l. 54
68. Đồ án tốt nghiệp Hình 2.6. Máy Bơm AP3500 1 đồng hồ hẹn giờ điều chỉnh thời gian bơm. Các van nối, dây nối ∅ 10; 2 van điều chỉnh lưu lượng nước của bơm.  Thông số giàn: Cao 2m và được chia thành 4 tầng Mỗi tầng dài 1m Được bố trí theo dạng chữ A  Rọ nhựa trồng cây có xẻ rãnh: Màu đen Đường kính miệng 57mm Đường kính đáy 40mm Cao 68mm 55
69. Đồ án tốt nghiệp Hình 2.7. Rọ nhựa trồng rau thuỷ canh 2.1.2. Bố trí mô hình nghiên cứu Hình 2.8. Khu vực bố trí mô hình nghiên cứu Thí nghiệm được tiến hành từ ngày 01/04/2018 tại phòng Phòng thí nghiệm E3.03-12, trường ĐH Công nghệ TP.HCM, Q.9, TP.HCM. Nước thải được lấy tại địa chỉ 248/23/13/2 Nguyễn Thái Bình, P.12, Q.Tân Bình, Tp.HCM trước 1 đêm khi tiến hành thí nghiệm phân tích. Tp.HCM nằm trong khu vực có khí hậu ôn hòa, mang tính chất cận nhiệt đới gió mùa của vùng đồng bằng và chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa vàmùakhô. Chế độ mưa: lượng mưa trung bình của TPHCM đạt 1.949 mm/năm, trong đó năm 1908 đạt cao nhất với 2.718 mm, thấp nhất xuống còn 1.392 mm vàonăm 56
70. Đồ án tốt nghiệp 1958. Trung bình ở TPHCM có 159 ngày mưa/năm, tập trung nhiều từ tháng 5tới tháng 11. Trên phạm vi thành phố lượng mưa phân bố không đều, khuynh hướng tăng theo trục Tây Nam – Đông Bắc. Các quận nội thành và các huyện phía bắccó lượng mưa cao hơn khu vực còn lại. Lượng bốc hơi: lượng bốc hơi trung bình tại TPHCM là 1.169,4 mm, cao nhất là 1.223,3 mm (năm 1990) và nhỏ nhất là 1.336 mm (năm 1989). Thường thì lượng bốc hơi ở các tháng mùa khô cao từ 104,4 – 146,8 mm, trong khi ở các tháng mùa mưa lượng bốc hơi thấp từ 64,9 – 88,4 mm. Lượng bốc hơi trung bình 97,4 mm/tháng. Độ ẩm: độ ẩm không khí ở thành phố lên cao và mùa mưa (80%) vàxuống thấp vào mùa khô (khoảng 40%). Bình quân độ ẩm không khí đạt 79,5%/năm. Nhiệt độ: trung bình. TPHCM có 160 – 270 giờ nắng trên 1 tháng, nhiệt độ trung bình 270C, cao nhất lên tới 400C, thấp nhất 13,8270C. Hằng năm, thành phố có 330 ngày nhiệt độ trung bình 250C tới 280C. Bức xạ mặt trời: TPHCM có vĩ độ thấp, vị trí mặt trời luôn cao ít thayđổi qua các mùa, do vậy chế độ bức xạ rất ổn định. Tổng lượng bức xạ trong 1nămđạt từ 14,5 – 152 Kcal/cm2. Tháng có bức xạ cao nhất là tháng 3 trong khi các mùamưa có bức xạ thấp nhất. Gió: TPHCM chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính là gió mùa Tây– Nam và Bắc – Đông Bắc. Mùa mưa chịu ảnh hưởng của gió Tây – Tây Nam từẤn Độ Dương với tốc độ trung bình 3,6 m/s. Mùa khô chịu ảnh hưởng của gióBắc– Đông Bắc từ biển Đông với tốc độ trung bình 3,6 m/s. Mùa khô chịu ảnh hưởngcủa gió Bắc – Đông Bắc từ biển Đông với tốc độ trung bình 2,4 m/s. Ngoài racòncó gió Tín phong theo hướng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng 3 tới tháng 5, tốcđộ trung bình 3,7 m/s. 2.1.3. Phân tích mẫu nước nghiên cứu 57