ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO NGHIỆM THU
( .HCM
05 năm 2013)

HÁI “
P.HCM CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
(Ký tên)
BÁO CÁO NGHIỆM THU
.HCM
05 năm 2014)

HÁI “
C
P.HCM
1
3.2
Sản phẩm
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
3
1.1
3
1.1.1 Sự hình thành thảm thực vật nổi tự nhiên
5
1.1.2 Các loài thực vật trên các đảo nổi tự nhiên
6
1.1.3 Ưu – nhược điểm của đảo nổi tự nhiên
7
1.1.4 Đảo nổi nhân tạo
7
1.1.5 Vật liệu chế tạo đảo nổi nhân tạo
8
1.1.6 Thảm thực vật của đảo nổi nhân tạo
10
1.1.7 Các ưu điểm của đảo nổi nhân tạo
11
1.2 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MVFI ĐIỂN HÌNH
TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
12
1.2.1 Một số kết quả N/c ngoài nước
12
1.2.2 Một số kết quả N/c trong nước
14
CHƯƠNG II: NỘI DUNG

3.1.1 - - -
21
3.1.2 Loại thực vật dùng trong nghiên cứu
22
3.2. .
26
3.2.1 Hiệu quả xử lý COD, TN, TP, NH
+
4
-N, NO
-
3
-N
26
3.2.2 Nhận xét chung
33
3.3 Nội dung 3
36
3.3.1. Hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng trong nước Ao
37
3.3.2 Nhận xét chung
41
3.3.3 c tế
42
2
43
3.4.1. .)
44
3.4.2. .)
49


VIẾT TẮT
THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT
BOD
Nhu cầu oxy sinh h
COD
Nhu cầu oxy hóa học
SS
Chất rắn lơ lửng
KLN
Kim loại nặng
MVFI
Multifuctional Vegetable Floating Island
TBVTV
Thuốc bảo vệ thực vật
PCBs
Polychlorinated Biphenyl
QCVN
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
VSV
Vi sinh vật
TV
Thực Vật
TT

CH

CD

CV


21
3.2.
Mô tả hợp phần đưa vào mô hình thí nghiệm
22
3.3
Quá trình theo dõi sự phát triển của cây
26
3.4.
.
27
3.5
BOD
53.6
4
+ - .
28
3.7
3
- .
29
3.8
.
31
3.9
.
32

v DANH SÁCH HÌNH
SỐ
TÊN HÌNH ẢNH
Trang
1.1
Sơ đồ miêu tả chức năng của MVFI
4
1.2
Đảo nổi với thực vật nước tại công viên gần Seul – Korea
4
1.3
Bảng chỉ dẫn giới thiệu đảo nổi (giáo dục cộng đồng) - công viên
gần Seul – Korea
4
1.4
Đảo nổi nhân tạo xử lý nước kênh bị ô nhiễm (Nguồn: Floating
Island International, Inc.)
5
1.5
Đảo nổi nhân tạo của công ty BlueWing - USA
9
1.6
Ứng dụng đảo nổi nhân tạo của công ty BlueWing - USA
10
1.7
Đảo nổi nhân tạo của công ty Shingang Hi-Tech - Korea
10

Tây, xã Hưng Long, huyện Bình Chánh, Tp.HCM)
21
3.2

23
3.3.
Câ
23
3.4.

24
3.5

24
3.6

25
3.7

25
3.8
-
27
3.9
Biến đổi NH
4
- -
30
3.10
Biến đổi NO

Đồ thị so sánh giá trị NH
4
+
-N trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
39
3.19
Đồ thị so sánh giá trị NO
3
-
-N trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
40
3.20
Đồ thị so sánh Tổng N trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
40
3.21
Đồ thị so sánh giá trị Tổng P trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
40
3.22
Mô hình vật liệu bằng PE
42
3.23
Mô hình đảo nổi thực vật sau 4 tuần phát triển
42
3.24
Mô hình đảo nổi thực vật sau 8 tuần phát triển
42
3.25

44
3.26

3.33
Đồ thị so sánh NH
4
+

51
3.34
Đồ thị so sánh NO
3
-

52
3.35

53
3.36

54
3.37

55
3.38
Đồ thị so sánh BOD
5

55
3.39
Đồ thị so sánh NH
4
+

3.1
Nội dung thực hiện giai đoạn 1
1
3.2
Sản phẩm
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
3
1.1
3
1.1.1 Sự hình thành thảm thực vật nổi tự nhiên
5
1.1.2 Các loài thực vật trên các đảo nổi tự nhiên
6
1.1.3 Ưu – nhược điểm của đảo nổi tự nhiên
7
1.1.4 Đảo nổi nhân tạo
7
1.1.5 Vật liệu chế tạo đảo nổi nhân tạo
8
1.1.6 Thảm thực vật của đảo nổi nhân tạo
10
1.1.7 Các ưu điểm của đảo nổi nhân tạo
11
1.2 MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MVFI ĐIỂN HÌNH
TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
12
1.2.1 Một số kết quả N/c ngoài nước
12
1.2.2 Một số kết quả N/c trong nước


21
3.1.1 - - -
21
3.1.2 Loại thực vật dùng trong nghiên cứu
22
3.2. .
26
3.2.1 Hiệu quả xử lý COD, TN, TP, NH
+
4
-N, NO
-
3
-N
26
3.2.2 Nhận xét chung
33
3.3 Nội dung 3
36
3.3.1. Hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng trong nước Ao
37
3.3.2 Nhận xét chung
41
3.3.3 c tế
42
2
43
3.4.1. .)
44

VIẾT TẮT
THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT
BOD
Nhu cầu oxy sinh h
COD
Nhu cầu oxy hóa học
SS
Chất rắn lơ lửng
KLN
Kim loại nặng
MVFI
Multifuctional Vegetable Floating Island
TBVTV
Thuốc bảo vệ thực vật
PCBs
Polychlorinated Biphenyl
QCVN
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
VSV
Vi sinh vật
TV
Thực Vật
TT

CH

CD

18
3.1.

21
3.2.
Mô tả hợp phần đưa vào mô hình thí nghiệm
22
3.3
Quá trình theo dõi sự phát triển của cây
26
3.4.
.
27
3.5
BOD
53.6
4
+ - .
28
3.7
3
- .
29
3.8
.
31
3.9


43
v DANH SÁCH HÌNH
SỐ
TÊN HÌNH ẢNH
Trang
1.1
Sơ đồ miêu tả chức năng của MVFI
4
1.2
Đảo nổi với thực vật nước tại công viên gần Seul – Korea
4
1.3
Bảng chỉ dẫn giới thiệu đảo nổi (giáo dục cộng đồng) - công viên
gần Seul – Korea
4
1.4
Đảo nổi nhân tạo xử lý nước kênh bị ô nhiễm (Nguồn: Floating
Island International, Inc.)
5
1.5
Đảo nổi nhân tạo của công ty BlueWing - USA
9
1.6
Ứng dụng đảo nổi nhân tạo của công ty BlueWing - USA
10
1.7

3.1
Địa điểm tiến hành nghiên cứu (cà phê Đất Mới – thôn An Phú
Tây, xã Hưng Long, huyện Bình Chánh, Tp.HCM)
21
3.2

23
3.3.
Câ
23
3.4.

24
3.5

24
3.6

25
3.7

25
3.8
-
27
3.9
Biến đổi NH
4
- -
30

39
3.18
Đồ thị so sánh giá trị NH
4
+
-N trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
39
3.19
Đồ thị so sánh giá trị NO
3
-
-N trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
40
3.20
Đồ thị so sánh Tổng N trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
40
3.21
Đồ thị so sánh giá trị Tổng P trước và sau khi thả đảo nổi thực vật
40
3.22
Mô hình vật liệu bằng PE
42
3.23
Mô hình đảo nổi thực vật sau 4 tuần phát triển
42
3.24
Mô hình đảo nổi thực vật sau 8 tuần phát triển
42
3.25



51
3.33
Đồ thị so sánh NH
4
+

51
3.34
Đồ thị so sánh NO
3
-

52
3.35

53
3.36

54
3.37

55
3.38
Đồ thị so sánh BOD
5

55
3.39
Đồ thị so sánh NH

2. Xác định những loài thực vật và cách tổ hợp tối ưu các loài này dể phục hồi hiệu
quả môi trường nước bị ô nhiễm.
3. Nội dung:
3.1. Nội dung nghiên cứu của đề tài 01
1
Công việc dự kiến
Công việc đã thực hiện
− Khảo sát lựa chọn khu vực nghiên cứu để
thiết lập mô hình pilot: quy mô diện tích
pilot dao động từ 500 – 1000 m
2
(dự kiến
hồ/ao ô nhiễm thuộc huyện Bình Chánh,
Q.2, Thủ Đức). Tổng quan tài liệu và thiết
lập phương án xây dựng mô hình thích
nghi thực vật
− Thiết kế kỹ thuật mô hình – lựa chọn loài
thực vật (thực vật nước ngọt cho c
cho các khu vực ngoại thành bị nhiễm mặn)
− Triển khai xây dựng mô hình - Lắp đặt
thiết bị. Thiết lập chương trình vận hành
mô hình với các phương án, tải trọng khác
nhau:
− Lựa chọn loại thực vật thích nghi tốt nhất
để trồng trên thảm nổi/đảo nổi: thực vật có
− Khảo sát lựa chọn khu vực nghiên cứu để
thiết lập mô hình pilot: quy mô diện tích
pilot dao động từ 500 – 1000 m
2
(dự kiến

− Theo dõi sự phát triển của thực vật cũng
như các thông số chất lượng nước (SS,
COD, màu, coliform, vv) và cảm quan ;
1 2
Công việc dự kiến
Công việc đã thực hiện
− Thiết lập chương trình vận hành mô hình
với các phương án tải trọng khác nhau
− Hội thảo – đánh giá nhận xét ;
− Kế hoạch triển khai nhân rộng mô hình ;

− , CH, CN theo 03

− 02
: COD,BOD
5
, NH
4
+- N, NO
3
- N
−
− 01
 -


 -

chuỗi dinh dưỡng. Các chất hữu cơ lơ lửng dính bám vào màng sinh học và bị phân hủy,
trở thành thức ăn cho các động vật phiêu sinh, ấu trùng và cá. Chất rắn lơ lửng vô cơ như
KLN ở dạng lơ lửng bị kết tủa. MVFI cũng có khả năng tích trữ CO
2
, cho phép loại bỏ và
chuyển hóa nitrat và amoniac thành Nitơ.

Tóm lại, chức năng chính của MVFI là:

 Kiểm soát hệ sinh thái và bảo vệ thủy sinh: thảm thực vật nổi cung cấp nơi trú ngụ và
làm tổ cho phiêu sinh động vật và phiêu sinh thực vật, cùng với nó là hệ VSV dính bám
trên rễ thực vật và rễ nhân tạo có bề mặt tiếp xúc lớn. Do vậy tạo điều kiện cho hệ sinh
thái kiểm soát sự bùng nổ của tảo bằng kiểm soát trên – dưới (top-down control) bằng
phiêu sinh động vật và lọc ánh sáng mặt trời bằng lớp thực vật.

 Loại bỏ các muối sinh dƣỡng và các chất ô nhiễm bằng thực vật: Các enzyme của
các VSV dính bám trên hệ rễ thực vật và rễ nhân tạo chuyển đổi nhanh các hợp chất N
hữu cơ và P hữu cơ thành các muối vô cơ dễ dàng cho thực vật hấp thụ, tránh sự bùng nổ
của tảo trong nước – kiểm soát phú dưỡng. Ngoài ra, tùy thuộc vào các thực vật chọn lọc
trồng trên MVFI còn có khả năng hấp thụ một số KLN, các chất ô nhiễm vi lượng hữu cơ
khó phân hủy (PCBs, TBVTV, )

 Tăng cƣờng chất lƣợng nƣớc bằng hệ VSV dính bám: các VSV trong ao/hồ tù đọng
có xu hướng bám dính trên hệ rễ thực vật và rễ nhân tạo của MVFI, chúng phân hủy các
hợp chất hữu cơ tạo thành CO
2
và nước – làm giảm ô nhiễm thông qua việc giảm BOD
5
,
COD (tăng cường oxy hòa tan), và giảm các chất ô nhiễm khác.


Thời gian phục hồi các ao, hồ bị ô nhiễm phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như diện tích
mặt nước, thể tích nước, chất lượng nguồn nước, kích thước chiếm chỗ của MVFI, sự phát
triển của thực vật và VSV cũng như nhiều yếu tố môi trường khác. Tuy nhiên thực tế đối
với các nguồn nước bị ô nhiễm cần phục hồi nhanh thì diện tích MVFI cần thiết phải cao
gấp 10 - 20 lần tức là chiếm từ 5 – 10% diện tích mặt thoáng.
Tốc độ hấp thu các chất ô nhiễm của MVFI thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1.3. Tốc độ hấp thu trung bình của MVFI
Chất ô nhiễm
Tốc độ hấp thu trung bình
(kg/ha - year)
Hiệu quả loại trừ
(%)
Tổng Ni tơ (TN)
1,012
68.3
Tổng Phospho (TP)
0,1185
65.6
TSS
0,55
78.6
BOD
5

4,7
69.2
Đồng
0,0004
58

cho thực vật phát triển, hơn nữa lớp bên trên bao gồm sinh khối chết và trầm tích được
liên kết với nhau bởi hệ rễ và thân rễ thực vật. Khí trong bản thân thực vật sống hoặc chết
tạo thành các phao nổi cho đảo. Các đảo nổi tự nhiên thường có lớp hữu cơ dày 40-60 cm
giúp cho thực vật phát triển, nhưng có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau. Các đảo nổi
rất đa dạng và thay đổi tùy theo thuỷ văn, chất nền, và thảm thực vật. Đảo nổi tự nhiên
chia thành các lớp khác nhau: VD 20-30 cm đầu bao gồm các gốc/rễ thực vật sống và
chết; 30-50 cm tiếp theo là các phần đã phân hủy được như than bùn. Sau khi hình thành
các thảm nổi do các liên kết rễ thực vật, các loài thực vật thứ cấp có thể nảy mầm và phát
triển trên các thảm nổi này – đó là con đường mà các loài thực vật có rễ có thể phát triển
tại các vùng nước sâu, nơi mà chúng trước đó không có cơ hội sống sót.

1.1.2 Các loài thực vật trên các đảo nổi tự nhiên

Các loài thực vật trên các đảo nổi tự nhiên rất đa dạng, tuy nhiên thông thường chúng là
các loài thực vật bản địa tìm thấy trong khu vực vì đa số các đảo nổi tự nhiên hình thành
từ các thực vật địa phương. Các loài thực vật trên đảo nổi tự nhiên sẽ thay đổi tùy thuộc
vào sự hình thành chúng và sự phát triển nối tiếp. Các loài thực vật ban đầu của đảo nổi tự
nhiên là các loài thực vật nổi hoặc nhúng chìm trong nước như Eichhornia crassipies (lục
bình) và Achyranthes philoxeroides (cỏ gai). Tiếp theo các loài thực vật thứ cấp là các loài
cỏ có rễ như Phragmites communis (sậy) và Leersia hexandra (lúa dại sáu nhị - cỏ môi),
Hymenachne amplexicaulis (cỏ đầm lầy Tây Ấn) và Paspalum paspaloides ) và các
thực vật nổi khác như Ludwigia spp. (rau mương - hoa anh thảo liễu), Scirpus spp. (cói),
và Typha spp. (bồn bôn). Các loài thực vật có rễ khác có khả năng tạo thảm thực vật nổi
bao gồm Carex spp. (cói), Cladium spp. (môn kiểng), Cyperus spp. (cỏ lác), và Vossia
spp. (cỏ nước).

7

1.1.3 Ưu – Nhược điểm của đảo nổi tự nhiên


TM
, Beemats
LLC
và đảo đất ngập nước nổi Aquagreen
TM
(Headley và Tanner, 2006). Đảo nổi nhân tạo đầu tiên được xây dựng năm 1980 tạo môi
trường cho thủy cầm làm tổ và được gọi là 'schwimmkampen' - tạm dịch là ―thành phố
nổi‖ (Hoeger, 1988). Gần đây, công nghệ đảo nổi nhân tạo cho phép tối ưu hóa thực vật
đất ngập nước bằng cách cho chúng phát triển trên các vùng nước sâu (Kerr-Upal et al,
2000; Visser et al, 2006). Từ đó gia tăng môi trường sống của động vật hoang dã và cải
tạo chất lượng môi trường nước thông qua việc loại bỏ dư thừa chất dinh dưỡng và các
chất ô nhiễm khác (Tanner, 1996; Stewart et al, 2008). Đảo nổi nhân tạo - MVFI có bốn
chức năng chính: 1)Lọc nước, 2) Cải thiện môi trường sống, 3) Bảo vệ xói mòn, và 4) Tạo
cảnh quan đẹp (Nakamura & Mueller, 2008).

8

1.1.5 Vật liệu chế tạo đảo nổi nhân tạo

Các MVFI được tạo thành từ các loại thực vật tự nhiên bản địa thông qua việc hình thành
thảm nổi cho chúng phát triển. MVFI được làm từ các vật liệu khác nhau như mút xốp
(styrofoam), kim loại, nhựa, thân thực vật, hoặc thậm chí từ bùn đáy hồ (Headley &
Tanner, 2006, Kelly & Southwood, 2006; Nahlik & Mitsch, 2006; Visser et al, 2006;. Li et
al, 2007; Nakamura & Mueller, 2008, Stewart et al, 2008; Hu et al, 2010; Li et al, 2010.;
Medcalf & Rothenburg, 2010). Tuy chúng có kích thước khác nhau, tuy nhiên yêu cầu
chung là phải bền vững, hoạt động tốt, không gây ảnh hưởng đến môi trường, nổi, dễ dàng
neo và không được quá nặng (Kerr-Upal et al, 2000). Có thể làm bằng bất cứ nguyên liệu
gì, nhưng nếu không đạt các yêu cầu nêu trên thì MVFI có thể không đạt được mục tiêu
phục hồi môi trường nước dự kiến.
Vật liệu làm MVFI rất đa dạng, quan trọng là vật liệu phải nhẹ, xốp để có thể nổi trên mặt

9
thuộc ĐH bang Louisiana (LSU), các MVFI được thử nghiệm trong hồ bên ngoài. Nhiều
loại vật liệu được sử dụng làm khung và chất nền cho MVFI, bao gồm gỗ, PVC, tre, mút
xốp, bao tải, sợi dừa, lông gà và đay. Tất cả các đảo được trồng ban đầu với Panicum
hemitomon (cỏ đầm lầy). Kết quả cho thấy khung bằng PVC và tre có tính nổi tốt nhất và
kết quả dẫn đến đa dạng loài lớn hơn so với loại MVFI làm bằng vật liệu khác. Nếu khung
MVFI không giữ nổi thì bề mặt MVGFI dễ tan rã. Tương tự, Kelly và Southwood (2006)
thiết kế 174 MVFI từ ống PVC có đường kính 20 cm, bên trong là lưới mạ kẽm và các
tấm xơ dửa làm chất nền cho các thực vật phát triển.
− Một loại vật liệu rất sáng tạo được sử dụng làm MVFI là các trầm tích nạo vét. Thảm
bùn sinh thái nổi (ESFI – Ecological Sludge Floating Bed) được Hu và cộng sự (2010)
nghiên cứu sử dùng làm vật liệu cho MVFI. Trầm tích nạo vét kết hợp với xỉ thép lò điện
tạo thành lớp thảm nổi cho thực vật phát triển, kích thước của MVFI là 80 cm × 80 cm × 5
cm.
− MVFI của công ty BlueWing (USA): được cấu tạo 2 lớp, lớp phía trên làm bằng các sợi
từ chai PET tái chế (đã thử nghiệm không gây độc cho cá) và lớp phía dưới từ bọt
polyurethane xốp có độ nổi rất lớn. Các tấm MVFI được liên kết bằng khung từ các ống
PVC hoặc bằng dây cáp. Các tấm MVFI có thể có hình dạng và kích thước tùy ý (theo
thiết kế: vuông, tròn, ô van,…): kích thước cơ sở từ 8 – 400 ft2 (khoảng 2 – 36 m
2
); chiều
dày thông thường là 8 inch (20 cm) và độ nâng là 9 lb/ft2 (45 kg/m
2
). Các tấm MVFI
đưuợc khoét lỗ tròn đường kính 2.5 – 4 inch. Với kích thước đủ lớn, các tấm MVFI của
công ty BlueWing cho phép người có thể đứng và đi lại trên bề mặt.
− MVFI của công ty Shingang Hi-Tech (Korea): được cấu tạo từ 3 lớp, lớp trên làm bằng
sợi bông PE dày 6 cm, lớp dưới bằng mút xốp FELT (xốp EVA tương tự dép xốp) dầy 3
cm, lớp dưới cùng bằng sợi vải coton hoặc PE dày 10 mm. Hai lớp trên được khoét lỗ tròn
đường kính 5 cm. Dưới cùng MVFI là khung lưới bằng inox để giữ hình dàng cho tấm