TỔNG QUAN VỀ HỒ NƯỚC
Sự hình thành hồ
Hồ ao trên lục địa là loại hình đất ngập nước, được định nghĩa theo Công ước Ramsar năm 1971 Theo đó, đất ngập nước bao gồm các vùng đầm lầy, sình lầy và than bùn, cũng như các vùng nước tự nhiên hoặc nhân tạo, có thể là nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn Những vùng nước này có thể là nước chảy hoặc nước tù, và bao gồm cả những vùng nước biển với độ sâu không quá 6m khi thủy triều thấp.
Các hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo.
Hồ tự nhiên được hình thành từ sự vận động của vỏ Trái Đất, tạo ra các vùng trũng chứa nước hoặc do sự thay đổi hướng dòng chảy của sông, dẫn đến việc bị lấp lại Hình dạng và độ sâu của các hồ này rất đa dạng, phụ thuộc vào điều kiện địa chất và quá trình hình thành của chúng.
Hồ phân bố tự nhiên không chỉ bị ảnh hưởng bởi con người mà còn bởi các hoạt động làm thay đổi các yếu tố tự nhiên như độ sâu, chất lượng nước và diện tích hồ Tại Hà Nội, các hồ được hình thành qua hàng vạn năm biến động địa chất của sông Hồng và sự chảy qua của những con sông khác trong khu vực.
Hồ nhân tạo được tạo ra bởi con người thông qua việc đào hoặc xây dựng đê đập để giữ nước, phục vụ cho các hoạt động kinh tế xã hội, điều tiết nước mưa và tạo khu vui chơi giải trí Trong lịch sử, hồ nhân tạo còn có vai trò bảo vệ thành phố và chính quyền đô thị trước các cuộc tấn công Khác với hồ tự nhiên phân bố ngẫu nhiên, hồ nhân tạo được quy hoạch một cách có chủ đích.
Chế độ thủy văn và chất lượng nước của hồ tự nhiên và hồ nhân tạo khác nhau, phụ thuộc vào cách khai thác và đặc điểm hệ sinh thái Hồ nước đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái đô thị, với mỗi hồ có đời sống sinh học riêng, cần ánh sáng, không khí, và sự hiện diện của động vật, thực vật, cùng vi sinh vật để duy trì quá trình tự làm sạch.
Phân loại hồ
Các hồ đô thị được phân loại theo 4 nhóm chức năng sau:
Nhóm 1 bao gồm các loại hồ phục vụ cho du lịch, thể thao dưới nước và điều tiết nước mưa trong khu vực xung quanh Những hồ này có chất lượng nước đạt loại A theo tiêu chuẩn môi trường QCVN 08-2015/BTNMT.
Nhóm 2 bao gồm các hồ được thiết kế cho mục đích vui chơi giải trí trên mặt nước và điều hòa dòng chảy trong lưu vực Những hồ này có thể kết hợp với hoạt động nuôi cá, đồng thời chất lượng nước của hồ được phân loại thuộc loại B theo quy chuẩn môi trường QCVN 08-2015/BTNMT.
Nhóm 3 bao gồm các hồ được thiết kế cho mục đích nghỉ ngơi và giải trí trong khu dân cư, đồng thời điều hòa nước mưa cho các lưu vực nhỏ Những hồ này cũng tiếp nhận một phần nước thải sau khi đã được xử lý đến mức độ nhất định và thường kết hợp với hoạt động nuôi cá Chất lượng nước của các hồ này được phân loại thuộc loại B theo quy chuẩn môi trường QCVN 08-2015/BTNMT.
- Nhóm 4: Các hồ chứa và điều tiết nước mưa cho lưu vực lớn hoặc nhiều khu vực đô thị
Hồ có khả năng tiếp nhận nước thải đô thị đã qua xử lý, kết hợp với việc nuôi cá và các loài thủy sản khác Thường thì hồ này nằm ở vị trí đầu mối của hệ thống thoát nước đô thị, có thể ở ngoại thành hoặc nội thành Chất lượng nước của hồ đạt loại B theo quy chuẩn môi trường QCVN 08-2015/BTNMT.
Các hồ nội thành Hà Nội không chỉ có chức năng tạo cảnh quan sinh thái mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nước mưa cho đô thị Mỗi hồ đều có những chức năng riêng biệt, tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu sử dụng Bảng 1.1 trình bày hình thái và thứ tự ưu tiên các chức năng của các hồ tại Hà Nội.
Bảng 1 1 Chức năng hồ đô thị
TT Hồ Diện tích(ha)
Thứ tự ưu tiên các chức năng
Đặc điểm, chức năng của hồ
Hệ sinh thái hồ là sự kết hợp giữa quần xã sinh vật và môi trường vật lý xung quanh Để duy trì sự ổn định của hệ sinh thái hồ, có năm thành tố quan trọng: hình thái hồ, số lượng nước, chất lượng nước, hệ thực vật (bao gồm cả thực vật trên bờ và thủy sinh) và hệ động vật (cả động vật có xương và không xương sống thủy sinh).
Hồ đô thị là loại hồ nông, có điều kiện quang hợp thuận lợi và khả năng phú dưỡng cao Dựa trên hàm lượng muối hòa tan, hồ có thể được phân loại thành ba loại: hồ nước mặn, hồ nước lợ và hồ nước ngọt.
Chất lượng nước hồ và khả năng sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất phụ thuộc vào nồng độ các chất dinh dưỡng Các hồ thường được phân loại theo mức độ dinh dưỡng khác nhau.
- Hồ nghèo dinh dưỡng (oligotrophic).
- Hồ dinh dưỡng trung bình (mezotrophic).
- Hồ giàu dinh dưỡng (eutrophic). a Sự phân từng nhiệt độ.
Hiện tượng này phụ thuộc chủ yếu vào quá trình thâm nhập nhiệt độ, khả năng xáo trộn nước trong hồ và được quyết định bởi 2 nhóm:
- Các yếu tố bên trong: gradient áp suất theo chiều sâu, đặc tính của nước (tỉ trọng,độ nhớt ), vận tốc dòng chảy (gió).
- Các yếu tố bên ngoài: lực hấp dãn, ứng suất trượt trên bề mặt
- Sự phân tầng thấy rõ ở hồ sâu Hồ thường chia làm 3 tầng:
- Tầng mặt (epilimnion), sâu vài centimet đến một mét.Nhiệt độ tròng nước trong tầng này phụ thuộc vào nhiệt độ khí quyển và thay đổi theo thời gian.
- Tầng giữa (metalimnion): phân cách giữa tầng mặt và tầng đáy, chiều dày thường trên 2 mét Trong tầng này, nhiệt độ thay đổi đột ngột theo chiểu sâu.
Tầng đáy (hypolimnion) của hồ là một lớp nước ổn định, không bị xáo trộn bởi gió, với nhiệt độ nước đạt khoảng 4 o C Sự phân bố các chất trong hồ thường chịu ảnh hưởng từ các yếu tố môi trường, tạo nên sự khác biệt giữa các tầng nước.
Sự phân bố vặt chất theo tầng nước trong hồ phụ thuộc và chiều sâu đáy ,diện tích bề mặt hồ
Hình dạng các đường đồng mức vật chất trong hồ thay đổi tùy thuộc vào hình thái của hồ Thông thường, nồng độ chất bẩn sẽ giảm dần từ khu vực ven bờ ra đến trung tâm hồ.
Thành phần thủy sinh vật trong hồ cũng thay đổi theo nguyên lí này.
Trong hồ có những xáo trộn mạnh do gió, do chênh lệch nhiệt độ tạo dòng chảy ngầm
Sự phân bố bùn lắng trong hồ chịu ảnh hưởng của trạng thái dòng chảy và chế độ thủy văn Ngoài ra, các yếu tố như nhiệt độ và cường độ bức xạ cũng có tác động đáng kể đến quá trình sinh hóa trong thủy vực.
Các chất lắng đọng trong trầm tích bao gồm các phần tử vô cơ và hữu cơ, được hình thành từ quá trình sinh hóa diễn ra trong hồ (autochthonous) cũng như từ các nguồn ngoại lai.
(allochthonous) vận chuyển vào hồ. c Chế độ ôxy
Chế độ ôxy phản ánh trạng thái chất lượng nước (mức độ dinh dưỡng ) và quá trình động học trong hồ.
Nồng độ oxy hòa tan (DO) là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hệ sinh thái hồ, và nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có quá trình khuyếch tán oxy qua bề mặt nước.
Quang hợp có ý nghĩa quan trọng trong quá trình bổ sung và làm giàu ôxy trong hồ.
Phương trình tổng quát của quá trình quang hợp như sau:
CO2 + 2H2O + quang hợp = (CH20)n + H2O + O2 + hóa năng
Trong hồ, hai quá trình chính liên quan đến chế độ ôxy là hô hấp (R) và quang hợp (P) Hô hấp tiêu thụ ôxy để ôxy hóa các chất hữu cơ, trong khi quang hợp từ thực vật bậc cao và tảo tạo ra ôxy tự do Ở tầng mặt nước, với cường độ ánh sáng cao và nước sâu, quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ.
Trong quá trình sinh dưỡng, tảo và thực vật bậc cao sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước làm thức ăn.
Gió ảnh hưởng đến bề mặt nước và khuếch tán vào dòng nước, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự chuyển động cho hồ nước và cung cấp ôxy cần thiết cho hệ sinh thái.
Lượng chất hữu cơ từ nước thải bổ sung vào hồ đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng giữa hô hấp (R) và quang hợp (P), từ đó ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan (DO) trong hồ.
Bảng 1 2 Tỉ lệ giữa quang hợp (P) và hô hấp (R) trong các hồ Đại lượng Hồ tiếp nhận nước thải Hồ không có nước thải
Hồ tiếp nhận nước thải có tỉ lệ P/Q cao hơn rất nhiều đối với hồ không có nước thải.
Khi nồng độ oxy hòa tan (DO) trong nước cao, điều này cho thấy sự hiện diện của tảo và phù du thực vật, chúng tham gia vào quá trình quang hợp và giải phóng oxy Ngược lại, nếu DO thấp, điều này chỉ ra rằng nước chứa nhiều chất bẩn hữu cơ, dẫn đến nhu cầu oxy sinh hóa cao.
Nói chung, DO thưởng giảm theo độ sâu và thường được chia làm 3 vùng:
- Vùng hiếu khí (oxy bão hòa 100%).
- Vùng hiếu khí (oxy bão hòa 30 ÷ 60%).
- Vùng yếm khí (oxy bão hòa < 30%).
Sự phân bố nồng độ ôxy hòa tan trong các hồ thay đổi rõ rệt theo vị trí, độ sâu của tầng nước, điều kiện khí hậu và thời gian lấy mẫu trong năm.
1.3.2 Chức năng của hồ Đối với mỗi vùng sinh thái, mỗi đô thị, các hồ có vai trò và chức năng khác nhau Tổng quan chung có 4 chức năng và vai trò của hồ đô thị như sau: a Tạo cảnh quan và điều hòa vi khí hậu
- Hồ nước là tài nguyên quý của đô thị bên cạnh vai trò cải thiện môi trường, vài trò là các hồ điều hòa, vai trò thẩm mỹ.
- Hồ tạo nên không gian mở là nơi nghỉ ngơi vui chơi giải trí, giao tiếp, sinh hoạt cộng đồng của đô thị.
Cảnh quan hồ nước bao gồm mặt nước, không gian ven bờ, cây xanh, đường dạo, tranh tượng và các trang thiết bị kỹ thuật, tạo nên bản sắc đô thị đặc sắc Những yếu tố này không chỉ góp phần nâng cao tính an sinh đô thị mà còn tạo cảm nhận sâu sắc về nơi chốn, từ đó làm phong phú thêm bản sắc văn hóa của con người.
Hiện trang hồ ô nhiễm tại Hà Nội
Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, ô nhiễm môi trường đang trở thành vấn đề nghiêm trọng và khó kiểm soát, đặc biệt là ô nhiễm tại các sông, hồ và ao, đang ở mức báo động.
Đến tháng 3/2017, Hà Nội có 122 hồ, nhưng tình trạng ô nhiễm vẫn nghiêm trọng ở cả nội thành và ngoại thành, như hồ Linh Quang, hồ Văn Chương, hồ Đầm Tròn, hồ Đầm Khê, sông Tô Lich, sông Sét và sông Kim Ngưu Nguyên nhân chính gây ô nhiễm là nước thải sinh hoạt từ cống nhỏ chảy thẳng ra các sông, hồ, cùng với rác thải do người dân vứt xuống Những ô nhiễm này làm tăng nồng độ chất hữu cơ, giảm khả năng tự làm sạch của nước, khiến cho các sông, ao, hồ trở nên bẩn đục.
Nguồn gốc ô nhiễm hồ
Ô nhiễm nguồn nước xảy ra khi có sự biến đổi về tính chất vật lý, hóa học và thành phần sinh học của nước, làm cho nó không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép Tình trạng này gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.
Dân số tăng nhanh đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể về lượng nước thải sinh hoạt, sản xuất và dịch vụ, phần lớn trong số đó chưa được xử lý và xả thẳng ra sông hồ Hành động này gây ra ô nhiễm nghiêm trọng, vượt quá khả năng tự làm sạch của nguồn nước.
Ô nhiễm hồ đô thị chủ yếu do nước thải sinh hoạt và rác thải từ hộ gia đình hoặc cộng đồng được thải xuống hồ một cách tùy tiện Trong quá trình sinh hoạt, con người thải ra một lượng chất bẩn nhất định, chủ yếu là cặn, chất hữu cơ và chất dinh dưỡng Đặc biệt, bột giặt là nguồn cung cấp chính, chiếm từ 18-65% tổng lượng phốt pho (P) trong nước thải Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 7957:2008, quy định về chất bẩn mà mỗi người dân đô thị thải ra trong một ngày được trình bày cụ thể trong bảng 1.3.
Chất thải sinh hoạt làm tăng nồng độ chất hữu cơ và dinh dưỡng trong hồ, vượt quá khả năng tự làm sạch, dẫn đến suy thoái chất lượng nước, thiếu oxy, và gia tăng trầm tích, khiến nước hồ trở nên đục và có màu đen Nước thải từ hộ gia đình và quán ăn không qua xử lý đã làm tăng phốt pho và nito, gây phú dưỡng cho thực vật nổi và tảo, khiến chúng phát triển nhanh chóng Khi tảo chết, chúng tích tụ dưới đáy hồ, giảm thể tích hồ và tiêu tốn oxy trong quá trình phân hủy, ảnh hưởng đến môi trường sống của động vật thủy sinh Hơn nữa, xác tảo chết tạo ra khí hôi thối, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của cư dân xung quanh hồ.
Bảng 1 3 Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào HTTN
1,Chất lơ lửng (SS) 2,BOD5 của nước thải chưa lắng 3,BOD5 của nước thải đã lắng 4,Nito-amon (N-NH4)
Việc lấn chiếm hồ để xây dựng đã làm thu hẹp diện tích hồ, trong khi rác thải xả xuống làm giảm độ sâu và thể tích chứa nước Hệ quả là khả năng điều tiết của hồ kém đi, đồng thời nồng độ các chất ô nhiễm ngày càng gia tăng.
Việc xả rác thải không kiểm soát đã dẫn đến tình trạng tích tụ nhiều loại rác dưới hồ, bao gồm nilong, giấy kẹo, và rác sinh hoạt từ các hộ gia đình Hệ quả là hồ trở nên bẩn thỉu, nước đọng lại, tạo điều kiện cho dịch bệnh phát sinh Thêm vào đó, hiện tượng đổ phế thải xây dựng và lấn chiếm hồ đã làm giảm diện tích mặt nước, khiến nhiều hồ có nguy cơ biến mất.
Nước mưa từ các khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp mang theo nhiều chất bẩn từ bề mặt đường, gây ô nhiễm cho sông, hồ khi chảy vào thủy vực Trong thời gian mưa, nước mưa thực hiện chức năng rửa sạch bề mặt đô thị, dẫn đến việc ô nhiễm nước mưa có thể ngang bằng hoặc thậm chí lớn hơn so với nước thải đô thị.
Nước mưa được chia thành hai loại: nước mưa đợt đầu và nước mưa đợt sau Nước mưa đợt đầu, tính từ khi bắt đầu hình thành dòng chảy trên bề mặt, kéo dài trong khoảng 15 đến 20 phút đầu tiên, có hàm lượng chất bẩn khác nhau tùy theo khu vực Giá trị BOD5 của nước mưa đợt đầu từ không trung là 8-12 ml/l, từ mái nhà là 122 ml/l, từ sân nhà là 15 ml/l, và từ đường phố là 35-70 ml/l Đặc biệt, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước mưa đợt đầu ở khu vực đô thị và khu công nghiệp dao động từ 400 đến 1800 mg/l.
Nước mưa cũng là một nguồn cung cấp dinh dưỡng như N, P cho các lưu vực:
- Nito: 1-20 (trung bình: 5 kg/ha.năm).
- Phốt pho: 0,1-10 (trung bình:1 kg/ha.năm).
Các chất ô nhiễm như trầm tích, dinh dưỡng, dầu mỡ, virus, chất hữu cơ và kim loại sẽ hòa trộn với nước mưa, chảy tràn vào các khu vực tiếp nhận như sông, hồ, suối và biển, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng cho các hệ sinh thái này.
Nguyên nhân gây ô nhiễm các hồ còn do trong quá trình phát triển, khiến lòng hồ bị phù sa, vô cơ bồi lắng.
Hầu hết các hồ có bồi lắng hữu cơ từ lá rụng nhưng không bị phú dưỡng nhờ vào các điều kiện khí tượng thủy văn thuận lợi Những điều kiện này tạo cơ hội cho vi sinh hiếu khí trên lớp dấy tiêu thụ các chất hữu cơ, bao gồm cả bùn.
Bồi lắng chất hữu cơ dưới đáy hồ dẫn đến tình trạng thiếu oxy và sự hình thành các khí độc hại Ô nhiễm hồ không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị cảnh quan thiên nhiên mà còn gia tăng chi phí xử lý các thiệt hại liên quan, bao gồm sức khỏe cộng đồng, chi phí cải tạo và xử lý mùi hôi.
Các nguồn nước kênh hồ, nơi tiếp nhận nước thải đều có giá trị các chỉ tiêu ô nhiễm vượt mức tiêu chuẩn cho phép từ 2 đến 70 lần.
Các hồ đang bị bẩn ở mức α và β-mezoxaprobe.
Bùn cặn chứa các chất hữu cơ, các kim loại nặng tích tụ, gây ô nhiễm và giảm dung tích chứa của các kênh hồ.
Tác nhân gây ô nhiễm hồ
Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như cacbohydrat, protein và chất béo là những chất ô nhiễm phổ biến trong nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, cơ sở dịch vụ và chế biến thực phẩm Các vi sinh vật thông qua quá trình thủy phân, phân hủy hiếu khí và kỵ khí sẽ làm giảm hàm lượng oxy hòa tan (DO) trong nước, dẫn đến mùi hôi khó chịu và giảm giá trị sử dụng của nguồn nước.
Các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như PCB, PCP và các hydrocacbon đa vòng ngưng tụ thường xuất hiện trong nước thải công nghiệp cũng như trong nước chảy tràn từ các khu vực nông - lâm nghiệp, nơi sử dụng nhiều thuốc trừ sâu và thuốc diệt.
Chất độc có tính độc cao, khó phân hủy sinh học và có khả năng tích lũy lâu dài trong môi trường, gây hại cho sinh vật và có thể xâm nhập vào cơ thể con người Ngoài ra, các chất dinh dưỡng như nitơ (N) và photpho (P) cũng đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái.
Các chất dinh dưỡng như N, P, K, Na, S, và Fe có trong hồ nước góp phần thúc đẩy sự phát triển của thực vật thủy sinh Nguồn gốc của các chất này chủ yếu từ hệ thống cống rãnh ở các khu đô thị, khu công nghiệp, và nước chảy tràn từ các vùng nông - lâm nghiệp, nơi sử dụng phân bón, dẫn đến hiện tượng rửa trôi và thải ra môi trường.
Khi hồ chứa nồng độ cao các chất dinh dưỡng, hiện tượng phú dưỡng xảy ra, dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của rong tảo và suy giảm chất lượng nước Điều này không chỉ làm mất mĩ quan mà còn gây cản trở cho các hoạt động du lịch và thể thao dưới nước Khi rong tảo chết, quá trình phân hủy yếm khí tạo ra mùi hôi và sản phẩm độc hại, ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái dưới nước.
Các chất rắn xuất phát từ quá trình xói mòn, rửa trôi, và dòng chảy nước từ đồng ruộng, đường phố và khu dân cư Chúng cũng có thể được hình thành từ bụi lắng đọng hoặc từ các cống nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Sự hiện diện của chất rắn trong nước hồ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước, làm nước trở nên đục và bẩn, giảm tầm nhìn cho động vật thủy sinh Điều này cũng hạn chế độ rọi của ánh sáng mặt trời, ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật dưới nước Hơn nữa, sự lắng đọng chất rắn dẫn đến việc các lòng hồ cần được nạo vét hàng năm, gây tốn kém cho công tác bảo trì Các kim loại nặng cũng là một vấn đề cần được chú ý trong việc quản lý chất lượng nước.
Các kim loại nặng như Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, và Mn là những nguyên tố gây độc hại cho sinh vật Ô nhiễm kim loại nặng thường xảy ra ở các hồ gần khu công nghiệp và khu khai thác khoáng sản, nơi tiếp nhận nước thải và chất thải từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người.
Ô nhiễm kim loại nặng trong hồ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sống và phát triển của sinh vật trong hệ sinh thái, làm tăng khả năng tích tụ chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật và trầm tích Điều này có thể gây hại cho sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn, đặc biệt là từ các vi sinh vật.
Bên cạnh vi sinh vật có lợi, còn tồn tại nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người và động vật, như ký sinh trùng gây bệnh tả, lỵ, giun đỏ và trứng giun Nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ nước thải sinh hoạt của khu dân cư, cùng với việc thải bỏ chất thải một cách vô ý thức và xác động vật chết từ một bộ phận cộng đồng xung quanh hồ.
Hồ bị ô nhiễm bởi vi sinh vật sẽ làm giảm khả năng sử dụng nguồn nước, gây bệnh cho động vật và dân cư xung quanh khu vực.
Các quá trình ô nhiễm và suy thoái hồ
Phú dưỡng hồ là hiện tượng ô nhiễm nguồn nước do nồng độ chất dinh dưỡng N và P cao, dẫn đến sự phát triển ồ ạt của tảo và thủy thực vật Các hồ đô thị thường biểu hiện phú dưỡng qua tỷ lệ P:N lớn, sự yếm khí ở lớp nước đáy, và hiện tượng nở hoa tảo Điều này gây ra sự giảm đa dạng sinh học, đặc biệt là ở các loài cá, cùng với màu nước xanh đen hoặc đen và mùi hôi thối do khí H2S.
Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng là sự thâm nhập một lượng lớn
N, P từ nước thải sinh hoạt của các khu đô thị, sự đóng kín và sự thiếu đầu ra của môi trường hồ Nguyên nhân khác nữa là do các dòng chảy tràn bề mặt cũng có khả năng mang về hồ rất nhiều dinh dưỡng, dần tích tụ nhiều chất hữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển các vi sinh vật dưới nước làm cho hồ trở nên giàu dinh dưỡng.
Hiện tượng phú dưỡng ở hồ đô thị gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động văn hóa của cư dân, làm biến đổi hệ sinh thái nước và gia tăng ô nhiễm Phú dưỡng dẫn đến nước hồ trở nên đục, có màu sắc và mùi tanh, đồng thời làm tăng BOD và COD theo KMnO4, gây ra tình trạng tái nhiễm bẩn Hồ nhanh chóng bị lão hóa do lắng đọng tảo và các hợp chất photpho, dẫn đến thiếu hụt oxy trong môi trường nước.
Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ DO được chia thành hai nhóm chính: nguồn sinh và nguồn tiêu thụ oxy Nguồn sinh bao gồm trao đổi tại bề mặt nước, quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh và các dòng chảy có hàm lượng oxy cao Trong khi đó, nguồn tiêu thụ oxy chủ yếu là hô hấp của vi sinh vật và thực vật, nhu cầu oxy của bùn đáy, cùng với các phản ứng oxy hóa Chất lượng nước và thành phần hệ sinh thái trong hồ phụ thuộc vào chế độ và nồng độ DO.
Nồng độ oxy hòa tan (DO) trong nước dao động giữa ngày và đêm, với DO tăng lên vào ban ngày nhờ quá trình quang hợp và giảm xuống vào ban đêm do các loài thủy sinh vật tiêu thụ oxy cho hô hấp Vào ban đêm hoặc những ngày mù, khi ánh sáng yếu, việc tiêu thụ oxy vượt quá khả năng sản xuất oxy, dẫn đến sự giảm dần nồng độ DO Sự không ổn định của chế độ oxy này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sống của thủy sinh vật, gây ra hiện tượng cá nổi đầu và chết khi sáng đến Nồng độ DO thường thấp vào mùa hè, khi sinh vật phù du phát triển mạnh và giá trị bão hòa oxy giảm Thêm vào đó, mưa lớn hoặc kéo dài có thể làm tăng lượng chất hữu cơ vào thủy vực, dẫn đến sự phân hủy nhanh chóng của chúng bởi vi sinh vật, làm tăng BOD và giảm DO.
Hồ đồ thị suy thoái do 2 quá trình: lắng động trầm tích trong hồ và san lấp lấn chiếm hồ.
Các biện pháp kỹ thuật xử lý ô nhiễm và cải thiên chất lượng nước hồ
a Giảm thiểu ô nhiễm và hạn chế nước thải vào hồ đô thị b Xử lý ô nhiễm tại hồ
Loại bỏ tảo và xử lý nước hồ bằng hóa chất dựa vào mật độ tảo và độ màu tương ứng của hồ
Chế phẩm Red-Oxy của Đức là một hợp chất hóa học đa tác dụng, có khả năng loại bỏ cation kim loại như Al, As, Cd, Cu, Pb và anion thông qua việc oxy hóa các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ Kết quả thử nghiệm tại các hồ Đống Đa, Hoàn Kiếm và Tây Hồ ở Hà Nội cho thấy chế phẩm này hiệu quả trong việc giảm pH, hàm lượng cặn lơ lửng, amoni, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và tổng số chất hữu cơ xuống mức cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT Đặc biệt, chế phẩm không ảnh hưởng đến thành phần thực vật nổi trong hồ, nhưng lại giúp giảm đáng kể mật độ thực vật nổi trong điều kiện phú dưỡng, đồng thời tăng cường quá trình tự làm sạch nước hồ.
Tự làm sạch là quá trình tự nhiên diễn ra trong các sông hồ bị ô nhiễm, bao gồm các yếu tố thủy động học, sinh học, hóa học và hóa lý nhằm phục hồi trạng thái ban đầu Quá trình này bao gồm hai giai đoạn chính: pha loãng, giúp giảm nồng độ chất bẩn khi nước thải được xả vào nguồn nước, và chuyển hóa, diễn ra theo thời gian để xử lý các chất ô nhiễm.
Các biện pháp tăng cường quá trình tự làm sạch d Làm giàu oxy cho hồ
Mục đích của việc làm giàu oxy cho hồ là tăng cường quá trình tự làm sạch bằng cách cung cấp oxy cưỡng bức, giúp oxy hóa các chất ô nhiễm hữu cơ Phương pháp này duy trì hàm lượng oxy hòa tan, đảm bảo sự ổn định của hệ sinh thái trong hồ và bảo vệ đời sống thủy sinh.
Các phương pháp làm giàu oxy trong hồ:
CƠ CHẾ VÀ NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA HỒ SINH HỌC
Hồ sinh học hoạt động nhờ vào sự cộng sinh phức tạp giữa nấm và tảo, điều này không chỉ giúp ổn định dòng nước mà còn giảm thiểu sự xuất hiện của các vi sinh vật gây bệnh.
Hồ sinh học là giải pháp hiệu quả để xử lý đa dạng loại nước thải, bao gồm nước thải công nghiệp và sinh hoạt phức tạp, phù hợp với nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.
Quá trình tự làm sạch trong ao, hồ sinh học tương tự như ở các sông hồ tự nhiên, với vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong việc xử lý chất thải hữu cơ.
2.1 Hệ động thực vật trong hồ sinh học
Hệ động thực vật của hồ sinh học bao gồm nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, nguyên sinh động vật, tảo, rêu và bèo Các vi sinh vật trong hồ có thể là kỵ khí, yếm khí, hiếu khí hoặc tuỳ tiện, bao gồm các loại như interobacterium, streptococcus, clostridium, achromobacter, cytophaga, micrococcus, pseudomonas, bacillus và lactobacillus.
Trong hồ sinh học, thực vật đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì chất lượng nước Chúng hấp thụ các chất dinh dưỡng như Nitơ (N) và Phốt pho (P), cũng như kim loại nặng như Đồng (Cu), Cadmium (Cd) và Thủy ngân (Hg), giúp cải thiện môi trường nước.
Kẽm (Zn) đóng vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa và phát triển sinh khối của vi khuẩn Để tồn tại trong các môi trường nước khác nhau, mỗi loại vi khuẩn cần có khả năng tiến hóa và thích nghi cao Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các nhóm thực vật thủy sinh được hình thành, trong đó chỉ một số loài có tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm.
Thực vật thuỷ sinh dùng để xử lý nước thải chia làm ba nhóm lớn:
Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước có đặc điểm quan trọng là tiến hành quang hợp hoàn toàn trong lòng nước, do đó chúng chỉ phát triển tốt ở độ sâu từ 50cm trở xuống, nơi ánh sáng mặt trời tác động hiệu quả nhất Tuy nhiên, nhóm thực vật này cũng gây ra một số tác hại như tăng độ đục của nước và cản trở khả năng khuếch tán ánh sáng, dẫn đến việc chúng không hiệu quả trong việc làm sạch chất thải.
Nhóm thực vật thủy sinh như rong Hydrilla Verticillata và Caratophyllum có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng và nguyên tố cần thiết qua thân và lớp vỏ của chúng Quá trình này diễn ra thông qua việc lọc và hấp thụ các chất hòa tan trong nước Hiệu quả thu hồi nitơ từ các loại thực vật này đạt từ 200 đến 1560 kg/ha.
Thực vật ngập nước bậc cao là nguồn cung cấp oxy quan trọng cho vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ Tuy nhiên, việc thu hồi thường xuyên thực vật nổi và thực vật ngập nước khỏi hồ là cần thiết để ngăn chặn ô nhiễm nước.
Nhóm thực vật trôi nổi :
Các loài thực vật thủy sinh phát triển trên bề mặt nước với hai phần chính: phần lá và phần thân mềm nổi, giúp nhận ánh sáng mặt trời Phần rễ chùm nằm dưới nước, hấp thụ chất dinh dưỡng và chuyển lên lá để thực hiện quá trình quang hợp.
Loài thực vật trôi nổi trên nước, di chuyển theo gió và dòng chảy, giúp rễ của chúng tiếp xúc và hấp thụ các chất dinh dưỡng từ môi trường Rễ cũng là nơi cư trú cho vi khuẩn, hỗ trợ phân hủy chất thải So với thực vật ngập nước, loài thực vật này có khả năng xử lý ô nhiễm vượt trội.
Nhóm bèo bao gồm các loại như Eichhorinia crassipes (bèo Nhật Bản, Lục bình), spirodella, lema, và Postia statiotes, có khả năng tăng sinh khối nhanh chóng, đạt đến 250 kg chất khô/ha sau chỉ sáu ngày nuôi cấy (Theo O’ Bien 1981) Trong nghiên cứu hồ sinh học, bộ rễ của bèo được phát hiện là nơi cư trú của nhiều loài vi khuẩn quan trọng cho quá trình chuyển hóa chất hữu cơ ở tầng bề mặt nước Hiệu quả xử lý BOD của bèo đạt 95%, cùng với khả năng khử N-NH3 và P lên đến 97% Ngoài bèo, hồ sinh học còn có các loại thực vật nổi khác như rau muống và họ sen súng, tất cả đều có khả năng chuyển hóa vật chất cao.
Thực vật nửa ngập nước :
CƠ CHẾ VÀ NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA HỒ SINH HỌC
Hệ động thực vật trong hồ sinh học
Hệ động thực vật của hồ sinh học bao gồm nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, nguyên sinh động vật, tảo, rêu và bèo Những vi sinh vật này có thể là kỵ khí, yếm khí, hiếu khí hoặc tuỳ tiện, ví dụ như interobacterium, streptococus, clostridium, achromobacter, cytophaga, micrococus, pseudomonas, bacillus và lactobacillus.
Trong hồ sinh học, thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng nước bằng cách hấp thụ các chất dinh dưỡng như nitơ (N) và photpho (P), cũng như kim loại nặng như đồng (Cu), cadmium (Cd) và thủy ngân (Hg).
Kẽm (Zn) đóng vai trò quan trọng trong sự đồng hóa và phát triển sinh khối của vi khuẩn Để tồn tại trong các môi trường nước khác nhau, vi khuẩn cần có khả năng tiến hóa và thích nghi cao Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các nhóm thực vật thủy sinh được hình thành, trong đó chỉ một số loại có tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm.
Thực vật thuỷ sinh dùng để xử lý nước thải chia làm ba nhóm lớn:
Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước có đặc điểm quan trọng là quá trình quang hợp và trao đổi chất diễn ra hoàn toàn trong lòng nước Chúng phát triển tốt ở độ sâu từ 50cm trở xuống, nơi ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt nhất Tuy nhiên, nhóm thực vật này cũng gây ra một số tác hại như làm tăng độ đục của nước và ngăn cản khả năng khuếch tán ánh sáng, do đó không hiệu quả trong việc làm sạch chất thải.
Nhóm thực vật này, bao gồm rong Hydrilla Verticillata và Caratophyllum, có khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng và các nguyên tố cần thiết qua thân và lớp vỏ, thực hiện quá trình lọc và hấp thụ các chất hòa tan Hiệu quả thu hồi nitơ từ các loại thực vật này đạt từ 200 đến 1560 kg/ha.
Thực vật ngập nước bậc cao rất quan trọng trong việc cung cấp oxy cho vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ Tuy nhiên, việc thường xuyên thu hồi thực vật nổi và thực vật ngập nước khỏi hồ là cần thiết để ngăn chặn ô nhiễm nước.
Nhóm thực vật trôi nổi :
Các loài thực vật thủy sinh có cấu trúc gồm hai phần chính: phần lá và phần thân mềm nổi trên mặt nước, nơi chúng hấp thụ ánh sáng mặt trời Phần rễ chùm phát triển dưới nước, giúp chúng thu nhận chất dinh dưỡng từ môi trường nước và chuyển hóa lên lá để thực hiện quá trình quang hợp.
Loài thực vật trôi nổi trên nước có khả năng di chuyển theo gió và dòng nước, giúp rễ của chúng tiếp xúc và hấp thụ các chất dinh dưỡng Rễ của loài thực vật này cũng tạo môi trường cho vi khuẩn phát triển, phân hủy chất thải hiệu quả So với các loài thực vật ngập nước, loài thực vật trôi nổi này có khả năng xử lý ô nhiễm vượt trội.
Nhóm bèo bao gồm các loại như Eichhorinia crassipes (bèo Nhật Bản, Lục bình), spirodella, lema và Postia statiotes, có khả năng sinh trưởng nhanh chóng trong điều kiện thuận lợi, với sinh khối đạt đến 250 kg chất khô/ha sau chỉ sáu ngày nuôi cấy (Theo O’ Bien 1981) Trong nghiên cứu về bèo trong hồ sinh học, các nhà khoa học phát hiện rằng bộ rễ của chúng là nơi cư trú của nhiều vi khuẩn quan trọng cho quá trình chuyển hóa chất hữu cơ ở tầng bề mặt nước Hiệu quả xử lý BOD đạt 95% và khả năng khử N-NH3, P lên đến 97% Ngoài bèo, hồ sinh học còn có các loại thực vật nổi khác như rau muống và họ sen súng, đều có khả năng chuyển hóa vật chất cao.
Thực vật nửa ngập nước :
Loại thực vật này có rễ bám vào đất ngập nước, giúp thu nhận chất dinh dưỡng và chuyển chúng lên phần thân và lá nổi trên mặt nước để thực hiện quang hợp Nhờ vào khả năng làm sạch môi trường, loài thực vật này đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất lắng đọng ở đáy lưu vực nước.
Bảng 2 1 Thống kê một số loại thực vật thủy sinh
Nhóm Tên thông thường Tên khoa học
Lục bình (water hyacinth) Eichhornia crassipes Bèo tấm (duck week) wolfia arrhiga
Bèo tai tượng Pistia stratiotes
Thực vật nửa ngập nước
Cỏ lõi bấc (bulrush) Scirpus spp
Quá trình xử lý nước tại hồ sinh học
Hồ sinh học thực hiện hai quá trình xử lý chính là lên men kỵ khí và oxy hóa hiếu khí, diễn ra qua nhiều giai đoạn khác nhau.
- Lên men kỵ khí gồm 2 giai đoạn:
Trong giai đoạn đầu tiên, quá trình lên men chất hữu cơ diễn ra, trong đó vi khuẩn sẽ tiến hành lên men để tạo ra một khối mới Quá trình này còn hình thành các sản phẩm trung gian khác, bao gồm axít hữu cơ.
Giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy là sự chuyển hóa các axit hữu cơ được hình thành từ giai đoạn một, nhờ vào các vi khuẩn tạo mêtan Quá trình này dẫn đến việc sản xuất khí mêtan cùng với các sản phẩm đơn giản khác.
- Oxy hóa hiếu khí có thể biểu diễn bằng các quá trình đoạn giản sau:
Quá trình quang hợp của tảo không chỉ cung cấp một lượng lớn oxy mà còn đóng góp đáng kể vào việc xử lý nước thải trong các hồ hiếu khí.
Yếu tố chính đảm bảo quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong hồ sinh học là oxy và nhiệt độ.
Vi sinh vật, tảo và thực vật trong hồ có mối quan hệ chặt chẽ thông qua oxy và các chất dinh dưỡng Oxy không chỉ hỗ trợ sự phát triển của sinh vật hiếu khí mà còn tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh Lượng oxy trong hồ thay đổi giữa ngày và đêm, với lượng oxy cao hơn vào ban đêm do quá trình quang hợp của tảo và thực vật Gần bề mặt nước, vi sinh vật hiếu khí nhận oxy từ không khí nhờ sóng và gió, tạo ra một nguồn cung ổn định, mặc dù không nhiều Oxy này thúc đẩy quá trình chuyển hóa hiếu khí của vi sinh vật, giúp phân hủy chất hữu cơ thành sinh khối và các muối nitrat, nitrit Trong khi đó, tảo sử dụng CO2 và hợp chất N, P trong quá trình quang hợp, giải phóng oxy và hỗ trợ quá trình oxy hóa chất hữu cơ của vi khuẩn Sự tương tác giữa vi khuẩn hiếu khí và tảo tạo nên một vòng khép kín trong quá trình chuyển hóa vật chất.
Quá trình quang hợp của tảo diễn ra ở phần gần ánh sáng mặt trời, nơi tảo phát triển mạnh và tạo ra oxy Trong khi đó, ở đáy hồ, các chất hữu cơ có tỷ trọng lớn lắng xuống, tạo môi trường thiếu oxy cho vi sinh vật yếm khí phát triển Những vi sinh vật này chuyển hóa chất hữu cơ thành acid hữu cơ và rượu, tiếp tục sản sinh khí CH4, CO2, H2S, và NH3 CO2 và NH3 đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ sự phát triển của tảo, trong khi oxy từ quá trình quang hợp lại không thuận lợi cho vi sinh vật yếm khí Khi tảo chết, xác của chúng trở thành chất dinh dưỡng cho vi sinh vật đáy hồ, cho thấy tảo không chỉ thúc đẩy quá trình quang hợp mà còn có tác động tích cực đến cả vi sinh vật hiếu khí và yếm khí.
Hình 2 2 Sơ đồ thể hiện Thuyết hỗ sinh về vi khuẩn và tảo
Một số tác dụng công nghệ sử lý nước thải bằng hồ sinh học
Bên cạnh xử lý nước thải, hồ sinh học còn sử dụng với nhiều mục đích khác :
Nuôi bèo hoặc thực vật nước :
Khi ứng dụng hồ sinh học ở Việt Nam, cần kết hợp xử lý nước thải với nuôi bèo, vì bèo có khả năng làm sạch nước và cung cấp thức ăn cho chăn nuôi cũng như nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ Tuy nhiên, cần lưu ý không để bèo phủ kín mặt nước, vì điều này sẽ cản trở ánh sáng và ảnh hưởng đến sự phát triển của các sinh vật dưới nước.
Nước thải giàu chất dinh dưỡng thúc đẩy sự phát triển của tảo và sinh vật khác, tạo ra oxy hòa tan cần thiết cho sự sống Sự phát triển mạnh mẽ của tảo trong hồ không chỉ làm tăng tốc độ phân hủy chất ô nhiễm mà còn chuyển hóa chúng thành sinh khối Sinh khối tảo này trở thành nguồn thức ăn quý giá cho chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản.
TỔNG QUÁT HỒ SINH HỌC
Các dạng hồ sinh học :
- Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước
3.1 Hồ sinh học kỵ khí
Hồ sinh học kỵ khí tiếp nhận nước thải với tải trọng BOD cao (tải trọng >
Hồ xử lý nước thải hoạt động hiệu quả trong điều kiện không cần oxy hòa tan, với nồng độ BOD5 đạt 100g/m³ Đây là một bể tự hoại kiểu hở, nơi cặn bẩn lắng xuống và được lên men kỵ khí ở nhiệt độ trên 15 độ C Hồ này phát huy tốt hiệu quả trong điều kiện khí hậu nóng ẩm.
Hiệu quả xử lý đạt khoảng 40% ở nhiệt độ 10°C hoặc thấp hơn, và có thể lên đến 60% khi nhiệt độ tăng lên 20°C Để ngăn chặn sự phát triển của côn trùng như ruồi và muỗi, cần định kỳ vớt lớp váng bề mặt hoặc phun nước.
Hình 3 1 Hồ sinh học kỵ khí Ưu điểm:
Trong quá trình lên men chất hữu cơ từ nước thải, biogas được sản xuất và có thể được tận dụng làm nhiên liệu cho sinh hoạt hoặc cung cấp năng lượng cho máy móc và thiết bị tại trạm xử lý Việc xử lý nước thải với quy mô lớn không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo hữu ích.
- Chuyển đổi vật chất từ dạng vật liệu hòa tan thành dạng vật chất lắng đọng như bùn đáy
- Hòa tan các dạng vật chất hữu cơ khác
- Phá vỡ quá trình phân hủy sinh học của các vật chất hữu cơ
- Chứa vật chất không hòa tan và không phân hủy như bùn đáy
- Chứa vật chất không hấp thụ và ở dạng vô định hình như bùn đáy
- Cho phép xử lý một phần dòng chảy đi qua.
Mùi hôi thường xuất hiện chủ yếu do H2S, nhưng có thể cải thiện bằng cách điều chỉnh độ pH Khi pH của bể được điều chỉnh đến khoảng 7,5, khoảng 75% trong nước sẽ là HS, giúp giảm thiểu mùi hôi khó chịu Bên cạnh đó, việc phủ kín bề mặt hồ bằng tấm PVC hoặc HDPE cũng là một giải pháp hiệu quả để thu khí biogas được hình thành trong quá trình lên men các chất hữu cơ từ nước thải.
3.2 Hồ sinh học tùy tiện
Hồ sinh học được thiết kế để xử lý BOD với tải trọng bề mặt nhỏ (100-400kg BOD/ha.ngày), nhằm phù hợp với sự phát triển của tảo.
Có 2 dạng hồ sinh học tùy tiện:
- Hồ sinh học tùy tiện sơ cấp thu nhận trực tiếp nước thải từ mạng lưới thoát nước.
Hồ sinh học tùy tiện thứ cấp là một phần quan trọng trong quy trình xử lý nước thải, tiếp nhận nước thải đã được xử lý sơ bộ, thường là từ hồ sinh học kỵ khí, bệ tự hoại, hồ sinh học tùy tiện sơ cấp và hệ thống kênh mương thoát nước.
Hình 3 1 Hồ sinh học tùy tiện Khi quá trình hoàn thành, hồ tùy tiện sẽ đáp ứng:
- Tăng cường xử lý dòng thải vào từ xử lý kỵ khí thông qua việc phân chia, phân hủy và tiêu hóa các vật chất hữu cơ
- Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết các dạng hữu cơ còn lại ở gần bề mặt hồ
- Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả năng gây bệnh.
3.3 Hồ sinh học hiếu khí
Hồ sinh học hiếu khí là giải pháp hiệu quả trong việc xử lý triệt để nước thải, giúp loại bỏ chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi khuẩn gây bệnh Để thiết kế hồ sinh học hiếu khí, cần đảm bảo môi trường có cường độ bức xạ cao, với nồng độ pH thường lớn hơn 9 nhờ vào quá trình quang hợp của tảo Mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, giữ ấm cho hồ và cung cấp năng lượng cần thiết để thúc đẩy quang hợp, từ đó tăng cường nồng độ oxy và cải thiện quá trình oxy hóa quang hóa.
Hình 3 2 Một số hồ hiếu khí tùy tiện
3.4 Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước
Hồ sinh học, hay còn gọi là hồ thực vật, là một phương pháp xử lý nước hiệu quả đã tồn tại hơn 3.000 năm, sử dụng thực vật nước để loại bỏ các chất hữu cơ, nitơ và phospho.
Việc áp dụng hồ thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng như tính chất nước thải, bao gồm BOD, dinh dưỡng, các chất độc hại và nhiệt độ Ngoài ra, điều kiện khí hậu và thời tiết như nhiệt độ và bức xạ cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của hồ thực vật Cuối cùng, tính chất của nguồn nước tiếp nhận, bao gồm hàm lượng muối, độ kiềm và độ cứng, cũng là những yếu tố cần xem xét khi thiết kế và vận hành hồ thực vật.
Thực vật nước có mặt trong các hồ sinh học chủ yếu là một số loại tảo, phiêu sinh thực vật và các thực vật nổi
Cơ chế hoạt động của hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước như sau:
Vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ tạo thành CO2 và H2O; acid hữu cơ trong điều kiện yếm khí;
Tảo sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời, CO2 và các chất vô cơ trong nước để tổng hợp nguyên sinh chất, giải phóng oxy;
Oxy cung cấp cho vi khuẩn các yếu tố bổ sung từ nước, bao gồm không khí và gió, giúp khuấy trộn nước hồ Nhiệt độ và hàm lượng muối cũng ảnh hưởng đến mức oxy hòa tan trong môi trường nước.
Hiện tượng lắng cặn cũng xảy ra trong hồ sinh học có tham gia của thực vật nước
Hình 3 3 Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước
3.5 Ứng dụng hồ sinh học
Hồ sinh học được dùng rộng rãi để xử lý nước thải Hiện có gần 5000 hồ tại Mỹ trên tổng số 12500 hồ trên thế giới.
Hồ kị khí là phương pháp hiệu quả trong xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, đặc biệt là nước thải công nghiệp với nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy cao Bên cạnh đó, hồ kị khí cũng được áp dụng để xử lý nước thải trong ngành chăn nuôi trước khi thải ra môi trường.
Hồ tùy tiện, trước đây chủ yếu được sử dụng cho nước thải công nghiệp và sinh hoạt, hiện nay đã trở thành phương pháp phổ biến trong xử lý nước chưa qua xử lý từ sinh hoạt, cũng như trong việc xử lý các dòng thải thứ cấp từ quá trình lọc, hồ hiếu khí và kị khí Trên thế giới, hồ tùy tiện thường được kết hợp với hồ hiếu khí hoặc kị khí trong quy trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, nhờ vào chi phí thấp và khả năng kiểm soát nhiều loại vi sinh vật gây hại.
