Đất ngập nước nhân tạo

Chính phủ phân công sẽ thực hiện việc quản lý theo lĩnh vực từng ngành bao gồm cả đối tượng ĐNN. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chịu trách nhiệm về ĐNN trong phạm vi đất canh tác lúa nước, các khu rừng là vườn quốc gia hay khu bảo tồn thiên nhiên ĐNN, các công trình thủy lợi, các hồ chứa. Bộ Thủy sản chịu trách nhiệm về ĐNN trong phạm vi diện tích mặt nước nuôi trồng thủy sản và vùng ven bờ biển. Bộ Tài nguyên và Môi trường chịu trách nhiệm về ĐNN trong phạm vi các dòng sông, là cơ quan điều phối các hoạt động chung của quốc gia về ĐNN, nhất là các hoạt động liên quan đến Công ước Ramsar. Các cơ quan khác liên quan đến sử dụng ĐNN như giao thông thủy, du lịch, thủy điện... Một đặc điểm cơ bản là các vùng ĐNN ở Việt Nam là nơi sinh sống của các cộng đồng dân cư từ thế hệ này sang thế hệ khác, đã hình thành những giá trị văn hóa, tập quán canh tác đặc thù, vì vậy mà việc quản lý ĐNN không thể tách biệt chuyên ngành và với việc phát triển cộng đồng. Tuy vậy, vấn đề tồn tại là sự thiếu đồng bộ trong quy hoạch phát triển một vùng ĐNN, thiếu sự phối hợp giữa các ngành trong quản lý tổng hợp ĐNN. Việc quản lý và sử dụng khôn khéo đòi hỏi phải có chính sách và biện pháp đồng bộ và tổng hợp. Quản lý đất ngập nước ở cấp tỉnh: Việt Nam có 64 tỉnh và thành phố trực thuộc trung ương, ủy ban nhân dân các tỉnh là một cơ quan hành chính cao nhất của tỉnh, dưới ủy ban nhân dân tỉnh có các cơ quan cấp sở được tổ chức theo hệ thống ngành dọc từ cấp trung ương. Vì vậy, tình hình quản lý ĐNN ở cấp tỉnh cũng tương tự như ở cấp trung ương, nghĩa là mỗi sở, ngành sẽ chịu trách nhiệm quản lý nhà nước về lĩnh vực của mình trong đó có vấn đề liên quan ĐNN theo quy định của pháp luật và sự phân công của ủy ban nhân dân tỉnh. Hiện nay, sự hiểu biết về ĐNN ở các cơ quan cấp tỉnh còn rất hạn chế, vì vậy sự tuyên truyền, giáo dục người dân địa phương về ĐNN cũng là một tồn tại chưa thể khắc phục được. 2.2. Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm ở ĐNN nhân tạo Các chất ô nhiễm có thể xử lí bằng ĐNN là tổng chất rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD), chất dinh dưỡng (nitơ và phôtpho), các hợp chất hữu cơ, các thành phần vô cơ. Các quá trình xảy ra trong ĐNN bao gồm các quá trình vật lí, hóa học và sinh học (vi sinh vật, thực vật), hiệu quả của chúng phụ thuộc vào đặc tính chất thải, địa điểm, vận tốc và lưu lượng dòng thải... a. Quá trình vật lí, hóa học: Các quá trình này giúp xử lý được cả các hợp chất vô cơ và hữu cơ, bao gồm : Lắng xuống, đóng cặn: loại bỏ chất hạt và chất rắn lơ lửng. Thấm hút bề mặt: bao gồm các quá trình hấp thụ và hấp phụ, xảy ra trên bề mặt của các loài thực vật, chất nền, trầm tích, rác rưởi . Ôxi hóa, khử và kết tủa hóa học: chuyển biến kim loại dưới tác dụng của dòng chảy, thông qua sự tiếp xúc của nước với chất nền và rác thành dạng chất rắn không tan và lắng xuống, đây là một biện pháp hữu hiệu hạn chế tác hại của các kim loại có tính độc trong ĐNN. Sự quang phân, ôxi hóa: phân hủy, ôxi hóa các hợp chất dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Sự bay hơi: xảy ra khi có áp suất đủ lớn, hợp chất sẽ chuyển sang thể khí. b. Quá trình sinh học: Các chất hữu cơ hòa tan được phân hủy bởi các vi sinh vật đáy và vi sinh vật bám dính trên thực vật. Có sự nitrat hóa và phản nitrat hóa do tác động của vi sinh vật; Dưới các điều kiện thích hợp, một khối lượng đáng kể các chất ô nhiễm sẽ được thực vật hấp thụ; Sự phân hủy tự nhiên của các chất hữu cơ trong môi trường. - Các loại thực vật trong hệ thống đất ngập nước có rễ bám vào lớp đất ở đáy và thân vươn cao lên trên mặt nước. Thực vật thủy sinh là một thành phần không thể thiếu được của các hệ sinh thái này. Một số bộ phận thực vật đóng vai trò quan trọng trong các quá trình xử lý nước thải như: + Phần thực vật tiếp xúc với không khí: Bóng cây làm suy giảm ánh sáng dẫn đến giảm sự sinh trưởng của thực vật phù du; tạo vi khí hậu, cách nhiệt trong mùa đông; giảm tốc độ gió; tạo chất dinh dưỡng thông qua quá trình quang hợp. + Phần thực vật tiếp xúc với nước: Có các hiệu quả lọc (lọc qua các mô xốp); giảm tốc độ dòng chảy, tăng tỷ lệ trầm tích; cung cấp diện tích bề mặt cho vi sinh vật bám dính; tạo O2 bởi quang hợp, tăng sự phân hủy hiếu khí; hấp thụ chất dinh dưỡng. + Rễ và đới rễ trong lớp trầm tích: Giúp ổn định bề mặt lắng đọng, giảm xói mòn; ngăn chặn sự tắc nghẽn lớp lọc trong hệ thống dòng thẳng đứng; sinh O2 làm tăng sự phân hủy hiếu khí và sự nitrat hóa; hấp thụ chất dinh dưỡng Nhöõng thöïc vaät ñöôïc söû duïng thöôøng xuyeân trong ĐNN nhaân taïo laø ñuoâi meøo(cattail), saäy (reed), coû chæ (bulrush) vaø caây laùch (sedge). Taát caû caùc loaøi thöïc vaät naøy coù maëtôû khaép nôi vaø thích öùng toát vôùi ñieàu kieän laïnh. Caùc ñaëc tính quan troïng cuûa thöïc vaät coù lieân quan ñeán vieäc thieát keá cuûa heä thoáng, ñoä saâu toái öu cuûa nöôùc ñoái vôùi heä thoáng FWS vaø ñoä thaâm nhaäp cuûa reã vaøo trong ñaát ñoái vôùi heä thoáng SFS. - Ñuoâi meøo coù khuynh höôùng chieám öu theá ôû ñoä saâu nöôùc lôùn hôn 0.15m. Coû chæ phaùt trieån toát ôû ñoä saâu 0.05-0.25m. Saäy phaùt trieån doïc theo meùp bôø vôùi ñoä saâu 1.5m, nhöng laïi caïnh tranh keùm trong nöôùc caïn. - Caây laùch thöôøng coù maët ôû caùc vuøng nöôùc ven bôø vaø vuøng nöôùc thaáp hôn coû chæ. - Heä thoáng reã ñuoâi meøolan xuoáng saâu trong ñaát khoaûng chöøng 0.3m, traùi laïi saäy ñaâm saâu hôn 0.6m vaø coû chæ hôn 0.76m. Saäy vaø coû chæ thöôøng ñöôïc choïn cho heä thoáng SFS bôûi vì ñoä saâu thaâm nhaäp cuûa reãcho pheùp vieäc söû duïng caùc ao saâu hôn. - Vieäc thu hoaïch thöïc vaät trong ñaát ngaäp nöôùc noùi chung ñoøi hoûi ñaëc bieät ñoái vôùi heä thoáng SFS. Tuy nhieân, coû khoâ cuûa heä thoáng FWS phaûi ñöôïc ñoát theo muøa ñeå duy trì ñieàu kieän chaûy töï do cuûa doøng nöôùc ñoàng thôøi ngaên caûn söï taïo thaønh caùc keânh cuûa doøng chaûy. Vieäc thu sinh khoái thöïc vaät cho muïc ñích loaïi thaûi chaát dinh döôõng thöôøng khoâng thieát thöïc.[8,12] 2.3 Các quá trình xử lý chất ô nhiễm trong ĐNN nhân tạo Quá trình xử lí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học: Trong các bãi lọc, sự phân hủy sinh học đóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học (BOD) trong nước thải. BOD còn lại cùng các chất rắn lắng được sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng. Phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan được mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những phần vật liệu lọc xung quanh, nhờ quá trình khuyếch tán. Quá trình tách các chất rắn: Các chất rắn lắng được loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì các hệ thống này có thời gian lưu nước dài. Chất rắn không lắng được, chất keo có thể được loại bỏ thông qua các cơ chế lọc. Các cơ chế xử lí trong hệ thống phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và tính chất của các chất rắn có trong nước thải và các dạng vật liệu lọc được sử dụng. Thực vật trong bãi lọc không đóng vai trò đáng kể trong loại bỏ các chất rắn. Quá trình khử Nitơ: Trong các bãi lọc, sự chuyển hóa của N2 xảy ra trong các tầng oxi hóa khử của đất, bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, phần ngập nước của thực vật có thân nhô lên mặt đất. N2 được loại bỏ trong các bãi lọc nhờ 3 cơ chế sau: Nitrat hóa / khử nitrat Sự bay hơi của NH3 Sự hấp thụ của thực vật Quá trình khử Photpho: Vai trò của thực vật trong việc loại bỏ P vẫn còn vấn đề tranh cãi nhưng dù sao đây cũng là cơ chế duy nhất đưa hẳn P ra khỏi hệ thống bãi lọc. Các qúa trình hấp phụ, kết tủa và lắng chỉ đưa được P vào đất hay vật liệu lọc. Khi lượng P trong lớp vật liệu vượt quá khả năng chứa thì phần vật liệu hay lớp trầm tích đó phải được nạo vét và xả bỏ. Cơ chế loại bỏ P trong các bãi lọc gồm có: Sự hấp thụ của thực vật Các quá trình đồng hóa của vi khuẩn Sự hấp thụ lên đất, vật liệu lọc và các chất hữu cơ Kết tủa lắng cùng các ion Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+. Quá trình xử lí kim loại nặng: Các loài thực vật khác nhau có khả năng hấp thu kim loại mạnh rất khác nhau. Bên cạnh đó, thực vật đầm lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh hưởng đến chế độ thủy lực, cơ chế hóa học lớp trầm tích và hoạt động của vi sinh vật. Các vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu các kim loại nặng. Các cơ chế loại bỏ chúng gồm có: Kết tủa và lắng ở dạng hydroxit không tan trong vùng hiếu khí, ở dạng sunfit kim loại trong vùng kị khí của lớp vật liệu. Hấp phụ lên các kết tủa oxyhidroxit sắt, mangan trong vùng hiếu khí Kết hợp lẫn thực vật và đất - Hấp phụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong bãi lọc trồng cây. Quá trình xử lí các hợp chất hữu cơ: Các hợp chất hữu cơ được loại bỏ trong các hệ thống chủ yếu nhờ cơ chế bay hơi, hấp phụ, phân hủy bởi các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm) và hấp phụ của thực vật. Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ các chất hữu cơ nhờ quá trình bay hơi là hàm số phụ thuộc của trọng lượng phân tử chất gây ô nhiễm. Các chất bẩn hữu cơ chính còn có thể loại bỏ nhờ quá trình hút bám vật lí lên bề mặt các chất lắng được và sau đó là quá trình lắng. Quá trình này thường xảy ra ở phần đầu bãi lọc. Các chất hữu cơ cũng bị thực vật hấp thụ (Polprasert và Dan, 1994), tuy nhiên cơ chế này còn chưa được hiểu rõ và còn phụ thuộc nhiều vào loại thực vật được trồng, cũng như đặc tính của chất bẩn. Quá trình xử lí vi khuẩn và virut: Về bản chất cũng giống như quá trình loại bỏ các vi sinh trong hồ sinh học. Vi khuẩn và virut có trong nước thải được loại bỏ nhờ: Các quá trình vật lí như lắng, dính kết, lọc, hấp phụ Bị tiêu diệt do điều kiện môi trường không thuận lợi trong một thời gian dài Tác động của các yếu tố lí hóa môi trường tới mức độ diệt khuẩn đã được công bố trong nhiều tài liệu: nhiệt độ ( Mara và Silva,1979), pH ( Parhad và Rao, 1974, Hirn và nnk, 1980, Pearson và nnk, 1987)….Các yếu tố sinh học bao gồm: thiếu chất dinh dưỡng (Wu và Klein, 1976), do các sinh vật khác ăn (Ellis, 1983).[24] PHẦN 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO Dựa trên những cơ sở đó, việc ứng dụng ĐNN trong xử lý, loại bỏ các chất thải độc hại trong môi trường nước là phương pháp mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí, không gây ảnh hưởng lại đối với môi trường, có khả năng thay thế các phương pháp hoá lí truyền thống. Đó là phương pháp xây dựng mô hình ĐNN nhân tạo ( constructed wetlwand). 1. Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng hệ thống ĐNN nhân tạo để xử lí nước thải: 1.1. Những thuận lợi Thân thiện với sinh thái Trực quan rất hấp dẫn. Thân thiện với môi trường, phòng chống ô nhiễm Tiết kiệm chi phí vận hành (không có hóa chất để hoạt động, do đó giữ gìn và bảo trì và các chi phí đầu vào đến mức tối thiểu, hạn chế về máy móc, phụ tùng thay thế, lượng lớn về lao động kỹ thuật cần thiết). Nguồn nước sau khi xử lí nếu đạt tiêu chuẩn cho phép thì hoàn toàn an toàn cho các mục đích sử dụng khác như sử dụng cho các công trình thủy lợi, rửa ráy, vệ sinh… Lợi ích kinh tế có thể được bắt nguồn từ nuôi trồng cá, sản xuất sinh khối, phân bón, tiềm năng về Giáo dục và giải trí (thực hành nghiên cứu khoa học, câu cá, săn bắn các loài chim nước). Những khó khăn: Chủ yếu liên quan đến tính khả dụng của các diện tích đất cần thiết, vốn đầu tư cho các công trình xây dựng quản lý của các hệ sinh thái có ảnh hưởng đến hoạt động của nó Các diện tích đất cần thiết cho các hệ thống (FWS) có thể là lớn, đặc biệt là nếu trong yêu cầu loại bỏ về nitơ hay phospho. Các loại bỏ BOD, COD, và nitơ được quá trình sinh học và cơ bản liên tục tái tạo. Các phospho, kim loại, và một số chất hữu cơ được loại bỏ của hệ thống bị ràng buộc trong trầm tích và tích luỹ qua thời gian. Trong mùa đông lạnh, khí hậu nhiệt độ thấp làm giảm tỷ lệ cho loại bỏ đối với BOD và tăng phản ứng sinh học Nitrat hóa, phản nitrat hóaMuỗi và côn trùng khác có thể trở thành một vấn đề cần quan tâm . Ñaát ngaäp nöôùc, ñaëc bieät laø heä thoáng FWS, cung caáp nôi ôû lyù töôûng cho muoãi. Ñaùnh giaù vieäc kieåm soaùt caùc maàm beänh coù leõ laø nhaân toá cản trở trong vieäc xaùc ñònh söï khaû thi cuûa vieäc söû duïng ñaát ngaäp nöôùc. Gia cầm và các động vật hoang dã trong các hệ thống có thể là nguồn cung cấp thêm fecal coliforms. Yêu cầu bao gồm cả thủy lực và kiểm soát về độ sâu của mực nước, dòng vào, dòng ra, cơ cấu làm sạch, loại bỏ cỏ, quản lý thực vật, muỗi và côn trùng. Caùc keá hoaïch kieåm soaùt sinh hoïc ñoái vôùi muoãi ñöôïc theå hieän qua vieäc söû duïng caù aên muoãi (Gambusia afinis) hôn laø vieäc söû duïng hoùa chaát trong kieåm soaùt maàm beänh laø caàn thieát phaûi bao goàm trong vieäc thieát keá. DO treân 1mg/l laø caàn thieát ñeå duy trì quaàn theå caù. Thöïc vaät vôùi maät ñoä thöa coù leõ cuõng caàn thieát ñeå traùnh hình thaønh nhöõng tuùi nöôùc maø caù khoâng theå vaøo ñöôïc. Mực nước trong đầm lầy có thể cần điều chỉnh trên cơ sở theo mùa đòi hỏi phải kiểm soát, tùy thuộc vào điều kiện của địa phương và yêu cầu cụ thể. Thanh tra hoạt động về tốc độ tăng trưởng thực vật, hoạt động hệ thống thoát nước, cấu trúc và thiệt hại, bay hơi, rò rỉ, tích lũy trầm tích, mật độ của thực vật. Thanh tra kiểm tra hàng năm đối với các thiệt hại cho cấu trúc đầu vào và đầu ra. Lưu ý dấu hiệu của sự xuất hiện hydrocarbon như dầu nổi trên mặt nước. Thay thế thảm thực vật đầm lầy phải duy trì ít nhất 50% diện tích mặt đầm lầy trong phạm vi tiến hành trồng cây mùa thứ 2, thu hoạch các loài thực vật, nếu thực vật trở nên quá dày. Điều này sẽ giúp bảo tồn các loài thực vật và cho phép các đầm lầy phục hồi việc làm sạch nhanh hơn Thường xuyên giám sát chất lượng nước. Định kỳ mẫu sẽ được lấy và thử nghiệm để cung cấp cho các nhà điều hành một sự hiểu biết về đầm lầy để hoạt động của hệ thống đạt hiệu suất tốt hơn và có một cơ sở để điều chỉnh, nếu cần thiết.[4] 2. Các mô hình ĐNN nhân tạo: Các mô hình ĐNN nhân tạo ứng dụng trong xử lý nước được thiết kế theo hệ thống các dòng chảy của nước. Được chia theo 3 hệ thống như sau: Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS) Các hệ thống dòng chảy ngang dưới mặt đất (Horizontal subsurface flow –HSF) Các hệ thống với dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow - VSF). a) Các hệ thống chảy trên bề mặt (Free water surface - FWS): Những hệ thống này thường là lưu vực chứa nước hoặc các kênh dẫn nước, với lớp lót bên dưới để ngăn sự rò rỉ nước, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho thực vật nổi. Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm, sự có mặt của thân cây quyết định dòng chảy và đặc biệt trong các mương dài và hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ (Reed và cộng sự, 1998). b) Các 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 vào và chảy chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt của nền trên một đường ngang cho tới khi nó tới được nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian này, nước thải sẽ tiếp xúc với một mạng lưới hoạt động của các đới hiếu khí, hiếm khí và kị khí. Các đới hiếu khí ở 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 trình hóa sinh. Loại thực vật sử dụng phổ biến trong các hệ thống HSF là cây sậy. c) Các 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 sẽ chảy xuống dưới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dưới đáy có ống thu nước đă xử lý để đưa ra ngoài. Các hệ thống VSF thường xuyên được sử dụng để xử lý lần 2 cho nước thải đã qua xử lý lần 1. Thực nghiệm đă chỉ ra là nó phụ thuộc vào xử lý sơ bộ như bể lắng, bể tự hoại. Hệ thống đất ngập nước cũng có thể được áp dụng như một giai đoạn của xử lý sinh học. Tuy nhiên, trên thực tế mô hình ĐNN nhân tạo được xây dựng theo hai hệ thống: Bãi lọc trồng cây ngập nước (FWS); Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm hay Bãi lọc ngầm trồng cây, với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứng (SSF). Cách thức phân chia các hệ thống khác nhau nhưng chúng hoạt động theo cùng một cơ chế. Cấu trúc SSF kiểu dòng chảy đứng điển hình Các đặc điểm chung của bãi lọc trồng cây ngập nước (FWS) và bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm: Nhu cầu năng lượng thấp (lấy từ năng lượng mặt trời) Cần diện tích lớn hơn so với hệ thống thông thường Dễ xây dựng và bảo dưỡng Có thể sử dụng nguyên vật liệu địa phương Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp Chịu được thay đổi tải trọng Có giá trị thẩm mĩ và sinh học Có thể áp dụng để xử lý nước thải, nước xám, nước thải công nghiệp hay nước mưa Lựa chọn giữa FWS và SSF Yêu cầu FWS SSF Diện tích 10 -20 m2/người 2- 5 m2/người Dễ xây dựng, chủ yếu là đào lấp đất Có thể cần thêm đất Xử lí sơ bộ Trong hồ lắng, bể tự hoại hay bể lắng 2 vỏ Trong bể tự hoại hay bể lắng 2 vỏ Vệ sinh Vi khuẩn, muỗi Rủi ro về mặt vệ sinh thấp Phải làm sạch ống phân phối thường xuyên Từ đó, có thể rút ra nên lựa chọn hệ thống để phù hợp với điều kiện cho phép Nên chọn lựa SSF khi diện tích đất hạn chế Để xử lý nước xám nên dùng SSF, lượng bốc hơi ít hơn Khi yêu cầu mức độ xử lý cao hơn nên sử dụng hệ thống kết hợp (với dòng chảy thẳng đứng) Để xử lý bậc 3, nên chọn FWS (Rủi ro từ muỗi, hạn chế xử lý bậc 2 ở đô thị) RSo sánh quá trình xử lý nước thải mỏ bằng ĐNN tự nhiên và nhân tạo a. Xử lý nước thải mỏ bằng ĐNN tự nhiên Các vùng ĐNN tự nhiên thường phát triển loại thực vật bổ sung lớp nền hữu cơ tạo điều kiện cho phát triển các loài vi khuẩn làm trung gian cho các phản ứng hóa học trong một số điều kiện môi trường nhất định, tạo thuận lợi cho quá trình loại bỏ kim loại khỏi môi trường nước. Các hệ thống ĐNN tự nhiên có khả năng tự làm sạch mà không cần phải duy trì, bảo dưỡng. Các ĐNN tự nhiên thường có tốc độ dòng chảy bề mặt thấp. + Một số hạn chế và thuận lợi khi sử dụng ĐNN tự nhiên, bao gồm: -  ĐNN tự nhiên cần phải gần kề với khu vực cần xử lý nước thải; -  Tốc độ dòng chảy và chất lượng nước của ĐNN tự nhiên là những vấn đề có thể hạn chế việc ứng dụng ĐNN cụ thể cho xử lý nước thải mỏ do khó kiểm soát; -  Phải có chiến lược kiểm soát chế độ lũ thường xuyên để đảm bảo tính ổn định lâu dài của các vùng ĐNN tự nhiên; -  Các vùng ĐNN tự nhiên vốn dĩ là nơi cư ngụ của các loài động-thực vật hoang dã; -  Do ĐNN tự nhiên không được thiết kế nên khó đánh giá định lượng về tính hiệu quả của xử lý nước thải. b. Xử lý nước thải mỏ bằng ĐNN nhân tạo ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải mỏ được hình thành từ các khu vực trước đây không ngập nước hoặc hình thành từ các khu vực ĐNN hiện tại. ĐNN nhân tạo được thiết kế gần với ĐNN tự nhiên. Mục đích của các ĐNN tự nhiên là lợi dụng các quá trình tự nhiên để xử lý nước thải. Các quá trình làm sạch kim loại trong nước của ĐNN nhân tạo là do hút bám trực tiếp của kim loại lên động - thực vật hoặc rễ thực vật đóng vai trò chủ đạo trong quá trình hút bám của kim loại lên rễ cây. Đối với ĐNN nhân tạo, thiết kế cần tính đến ví dụ thời gian lưu nước trung bình khoảng 7 ngày, độ sâu trung bình của hệ thống 0.3m, chất lượng nước BOD5 mg/L. Hệ thống ĐNN tốt hoạt động với tốc độ dòng chảy >4-13 m3/ngày. Hệ thống ĐNN nhân tạo có thể có hiệu quả hơn ĐNN tự nhiên do chế độ thủy lực được kiểm soát và chúng được thiết kế và vận hành với hiệu quả tối đa. Công nghệ về thiết kế ĐNN nhân tạo vẫn còn trong giai đoạn phát triển và cải thiện. Một số vấn đề đối với ĐNN nhân tạo bao gồm: -  Việc thiết kế chế độ thủy lực khó đạt được hiệu quả tối ưu; -  Với khối lượng nước thải axit mỏ chứa hàm lượng kim loại cao thì xử lý bằng ĐNN nhân tạo cũng gặp khó khăn; -  Tuổi thọ của loại ĐNN nhân tạo dùng xử lý nước thải mỏ vẫn cần thời gian để đánh giá; -  Sự tích tụ chất ô nhiễm trong ĐNN có thể mang tính không ổn định về lâu dài.[7] ä Duy tu, bảo dưỡng hoạt động của hệ thống ĐNN nhân tạo - Đánh dấu vị trí các bồn chứa. việc này sẽ giúp ngăn chặn các hoạt động đó có thể gây tổn hại các bồn chứa, như một người lái xe trên một chiếc xe các bồn chứa. - Bảo tồn nước, duy trì trong thời gian hoạt động là điều quan trọng. Đưa vào quá nhiều nước sẽ không cho phép đủ thời gian cho các chất rắn lắng xuống, tách riêng biệt - Hạn chế sử dụng các bồn chứa phụ - Giảm thiểu hoặc loại bỏ việc sử dụng các sản phẩm tạo rác vào hệ thống. Thức ăn chất thải giấy khăn, báo chí, nhựa, dầu mỡ, dầu nấu ăn, thuốc lá, bã cà phê …đựơc xả vào hệ thống sẽ dẫn đến nhu cầu phải bơm thường xuyên hơn. Ngoài ra các vi sinh vật trong hệ thống cũng không có khả năng phân hủy các nguyên vật liệu kiểu này - Không phun ra chất độc hại như: thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng, axit, thuốc men, sơn, vani, xăng dầu…. - Giảm thiểu việc sử dụng các chất nguy hại chẳng hạn như chất tẩy và chất làm sạch. Những chất này có thể ảnh hưởng hoặc gây chết đối với vi sinh vật trong hệ thống - Không dẫn nước từ hồ bơi,bình nước nóng vào hệ thống, đặc biệt là nếu các nước chứa chlorinated - Không kết nối mái cống; tầng hầm hoặc ống cống vào hệ thống. - Trước khi trồng cây, luôn luôn rũ sạch đất quanh các gốc cây. Nếu đất còn lại trên gốc của nó có thể tích lũy giữa những viên sỏi và chặn dòng chảy của nước. - Thử nghiệm với các giống khác nhau với màu sắc có thể trong một vườn hoa. Cây sẽ được sử dụng trong các đầm lầy nên được được lựa chọn cẩn thận, không chỉ cho các chức năng của hệ thống trong xử lí mà còn đảm bảo tính mỹ quan - Không bao giờ sử dụng sỏi đá vôi trong các đầm lầy. Việc sử dụng chúng sẽ ngăn cản tốc độ tăng trưởng cây trồng trong các hệ thống.[2] 3. ĐNN nhân tạo trong quản lí nước chảy tràn Mục tiêu xây dựng Wetland quản lý nước chảy tràn Gồm có 2 mục đích chính + Hạn chế lũ lụt và kiểm soát dòng chảy + Cải thiện chất lượng nước Tuy nhiên sau khi được xây dựng wetland sẽ cung cấp các chức năng về sinh thái và xã hội: Thiết kế cảnh quan, tạo môi trường sống, khu giải trí công cộng, giáo dục cộng đồng, tái sử dụng nước. Thiết kế Thiết kế wetland cho việc quản lý nước chảy tràn phụ thuộc vào mục tiêu và những kết quả đúng theo yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng nước trong việc bảo vệ sông và hệ sinh thái thủy vực. Rõ ràng kỹ thuật tốt nhất hiện nay cho việc kiểm soát chất lơ lửng ( và chất dinh dưỡng) có thể được triển khai để giảm thiểu lượng nước chảy tràn xâm nhập vào wetland. Tuy nhiên ở đây chỉ đề cập đến vai trò của wetland nhân tạo trong việc chứa đựng nước chảy tràn, loại bỏ cặn lắng, chất dinh dưỡng. Những phần trước đã mô tả sự quan trọng của thực vật wetland và quá trình hóa sinh học, vật lý, hóa học tham gia trong việc cải thiện chất lượng nước. Xuyên suốt quá trình chuyển hóa vật lý diễn ra dễ dàng nhờ thực vật cỡ lớn, chúng có vai trò quan trọng nhất trong việc cải thiện chất lượng nước. Quá trình sinh học và hóa học diễn ra lâu hơn nhưng cũng bị ảnh hưởng bởi phạm vi ngập nước và mức độ thường xuyên của chu kỳ làm khô làm ướt. Thiết kế wetland phải thúc đẩy quá trình này. Hiệu quả xử lý của hệ thống wetland đòi hỏi một sự cân bằng giữa khả năng chịu tải và thời gian nước lưu. Wetland nhân tạo xử lý nước thải đầu vào có mức độ tải nước và tải ô nhiễm với thời gian nước lưu hiệu quả nhất trong việc loại bỏ các chất lắng lơ lửng và chất dinh dưỡng ở queenslands trong vòng 7 ngày. 3.1 Điều kiện thủy học Kích cỡ (diện tích và khối lượng) phụ thuộc vào quy mô và khối lượng dòng chảy, đặc điểm các chất ô nhiễm trong dòng chảy, mức độ xử lý chất lượng nước và quy mô của 1 wetland đóng vai trò như một bể chứa. Theo Halcrow Environmental Services, ở Mỹ cho rằng thiết kế thuận lợi nhất nên giữ lượng nước trong thời gian nhỏ nhất là 3-5 giờ và có thể lên đến 10-15 giờ sẽ cho hiệu quả xử lý tốt nhất, với một bề mặt wetland khoảng 0.5-5.0% vùng dẫn nước. Theo Wong& Somes (1995), sử dụng dữ liệu từ hệ thống nước chảy tràn để sản xuất một sơ đồ thiết kế tổng lượng hiệu suất thủy học của một wetland, dựa trên cơ sở tương ứng giữa kích cỡ wetland (khối lượng lưu trữ như tỉ lệ phần trăm của khối lượng nước hàng năm) và thời gian nước lưu. Kết quả của họ cho thấy rằng tăng khối lượng lưu trữ (từ 0.5-5.0%) dẫn đến việc tăng hiệu suất thủy lực với hiệu quả 90% . Trên máy tính mô phỏng cũng chỉ ra rằng tại thời gian lưu trữ ít hơn lưu trữ sau đó 3%, tăng thời gian nước lưu từ 24 giờ- 3 ngày, giảm hiệu suất thủy học của wetland. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng, một wetland thiết kế với không đủ dung lượng (<3%), sẽ dẫn đến việc nước chảy tràn qua, đặc biệt, nếu wetland đã đầy nước trước cơn mưa. Tuy nhiên, đối với hiệu suất thủy học, chỉ là một tham số ảnh hưởng đến kết quả xử lý, và việc loại bỏ các chất lơ lửng và chất dinh dưỡng, cuối cùng cũng phụ thuộc vào tính hiệu quả của các quá trình vật lý, hóa học, sinh học trong wetland và lượng nước ô nhiễm. Thiết kế wetland đòi hỏi phải có một sự cân bằng giữa khu vực thích hợp và thời gian nước lưu, điều này chịu ảnh hưởng nhiều của lượng nước chảy qua và sự thay đổi khí hậu. Vì vậy, thiết kế wetland cho những vùng nhiệt đới và vùng ven biển cận nhiệt đới sẽ khác nhau từ các khu vực khí hậu. Đất có sẵn có thể là một mối lo lớn đối với kích cỡ wetland, tuy nhiên, trong phần này có thể tạo được nếu có một diện tích sâu , và vùng nước mở, kết hợp với một khu vực thực vật nông. 3.2. Cách bố trí Wetland Zones - Một wetland quản lý nước chảy tràn được đầu tư xây dựng gồm vùng mở nước sâu và vùng cạn có thực vật. Vùng đi vào thường ngập nước sâu (1,5-2m) như ao với lưu lượng tối đa và và cho phép kích cỡ trung bình của wetland. Tổ chức ô nhiễm TRAP cho rằng “ song chắn rác “ sẽ được đặt trước khi nước chảy vào vùng wetland. Vùng nước sâu có tác dụng loại bỏ các cặn lắng nên cần được xem xét. Vùng nước sâu hơn có tác dụng kiểm soát dòng chảy vào khu có thực vật thủy sinh. - Vùng có thực vật thủy sinh nên thiết kế từ 10 – 25 cm, với độ sâu lớn nhất là 50cm mặc dù mực nước có tăng lên do những cơn mưa. Vùng này có kết quả cao trong việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, các chất dinh dưỡng thông qua việc kết hợp giữa các quá trình hóa học. sinh học, vật lý đã được nói ở phần 2.4. Vùng đi ra có thể là sự kết hợp giữa thực vật cạn và một cái ao sâu hay cái hố rộng đa chức năng. Tùy vào kích cỡ của wetland, khả năng giữ và xử lý nước chảy tràn mà nước vào các kênh nhằm khắc phục những lúc dòng chảy có cường độ cao trong những cơn mưa. Vùng có thực vật và thủy triều Như đã thảo luận ở phần 2.4 thì tiềm năng lưu giữ là quan trọng để các vấn đề liên quan đến thủy học đạt hiệu quả và chính điều này cùng với các hiệu quả về xử lý đã tạo nên một hiệu suất tổng thể của wetland. Do vậy điều này rất quan trọng trong việc thiết kế một wetland nhân tạo xử lý nước chảy tràn. Do vậy, vùng có thực vật thủy sinh có thể được thiết kế được hỗ trợ như là một loài thực vật ở wetland nhằm thủy phân các chất cụ thể. “ Vùng đất ngập nước định kỳ”, vùng mà trong wetland tự nhiên được xem như là một cái hồ, nó có thể được tạo ra ở một địa điểm hay một vị trí mới, nơi mà chỉ ngập nước vào mùa ẩm ướt. Vùng này có thể gồm vùng mở nước sâu hay vùng can có thực vật thủy sinh, hay cũng có thể là vùng hoàn toàn khô ráo “Vùng đất ngập nước cạn”, nên thiết kế để duy trì mực nước sâu ít nhất là 10cm trong suốt mùa khô và lên tơi 50cm ở điều kiện bình thường. Trong khi “Đất ngập nước sâu” cần duy trì mực nước sâu ít nhất là 20cm trong mùa khô. Một vài ý kiến (1996) cho rằng 5 vùng đất ngập nước (vùng đầm lầy có thực vật thủy sinh như lau sậy cạn, vùng đầm lầy có thực vật thủy sinh, vùng đầm lầy có thực vật thủy sinh sâu, vùng mở nước). Các vùng này có thể kết hợp để đưa vào thiết kế một wetland nhân tạo. Một vài ý kiến cho rằng ảnh hưởng của vùng đi ra trong hiệu suất xử lý, điều chỉnh thủy triều vào tạo tính bền vững cho các loại cây trồng ở mỗi vùng. Các khu vực đa chức năng (vai trò đa chức năng của các khu vực) - Wetland nhân tạo với sự đa dạng của nhiều loài thực vật và vùng thực vật thủy sinh phụ thuộc vào hệ thống làm ướt và khô, tốt như các vùng nước mở đạt tối đa trong việc xử lý các vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nước. Nó sẽ tạo nên sự đa dạng của thực vật thủy sinh. - Vùng nước sâu có chức năng như là môi trường sống cho các thực vật thủy sinh trong suốt mùa khô và cho phép ngập nước nhanh chóng của vùng mới bão hòa. Vùng có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát khả năng phát sinh muỗi khi có các loài thiên địch của trứng muỗi xuất hiện. - Sự đa dạng của vùng thực vật thủy sinh có thể hỗ trở nâng cao giá trị về đời sống hoang dã của wetland, đóng vai trò như một cảnh quan - Cảnh quan và giải trí đóng vai trò rất quan trọng trong đô thị wetland xử lý nước chảy tràn. Hồ hay đầm của vùng có thực vật thủy sinh có thể nhằm duy trì các ao. Đảo có thể được bổ sung nhằm bảo vệ động vật hoang dã 3.3 Thiét lập và bảo trì Wetland quản lý nước chảy tràn 3.3.1. Thiết lập hệ thống thực vật Xây dựng hệ thống song chắn rác, bể chứa, cấu trúc đầu vào và đầu ra không chỉ là lý thuyết để quản lý nước chảy tràn, tuy nhiên việc thiết lập hệ thống chức năng Wetland và hiểu biết về những loài thực vật và sự tăng trưởng của chúng là cần thiết. Các loài được chọn lọc theo chiều sâu của khu đất ngập nước. Nếu cơ sở của Wetland là đất sét hay lớp đá dễ thấm qua thì tối thiểu cách mặt đất 15cm mới gắn vào để cho rễ phát triển ; từ 20-30cm là cần thiết cho những khu vực mà tiềm tàng vận tốc nước cao, vào thời điểm trồng cây thì lớp dưới phải được ẩm nhưng không nhất thiết phải ngập. Trong thực tế thì mực nước phải được kiểm soát trong giai đoạn đầu thành lập cây trồng để đảm bảo rằng độ sâu của nước không vượt quá chiều cao của cây giống. Ở Queensland, trồng cây nên được triển khai sớm vào đầu mùa xuân để đảm bảo cho cây giống phát triển hệ rễ tốt trước khi có bão mùa hè. 3.3.2. Bảo trì Sau khi thiết lập hệ thực vật, vấn đề bảo trì sẽ tập trung vào việc loại bỏ rác, đặc biệt sau những cơn mưa lớn và việc loại bỏ những loài cỏ dại có thể xâm chiếm Wetland. Các công nhân vận hành và bảo trì nên hiểu biết về hệ thực vật trong Wetland và thấy được sự thay đổi trong sự đa dạng của các loài thực vật và sự phân phối sẽ xảy ra trong suốt thời gian. Việc thu hoạch không được xem như là nguyên nhân gây ra sự xáo trộn cặn lắng và sự mất đi những vật chất còn lại trong Wetland. 3.3.3. Kiểm soát muỗi Sự phát sinh muỗi là vấn đề quan tâm thường xuyên của cộng đồng địa phương và các nhà nghiên cứu côn trùng. Tuy nhiên dưới cái nhìn tổng quát của các nhà nghiên cứu về 2 lĩnh vực wetland tự nhiên và wetland nhân tạo đã chỉ ra rằng thành công của việc kiểm soát được sự phát sinh của muỗi là do sự có mặt của các loài thiên địch như: động vật giáp xác nhỏ, nhộng, ấu trùng bọ cứng… và chúng luôn luôn có mặt trong hệ sinh thái Wetland. Vấn đề mấu chốt để kiểm soát muỗi là đảm bảo sự cân bằng trong hệ sinh thái hỗ trợ cho sự đa dạng của những sinh vật thủy sinh. Địa thế của Wetland nên đảm bảo là vực nước nhỏ nhưng không cô lập với dòng chảy. 3.4 Một số Wetland nhân tạo đã được xây dựng trên thực tế Vào năm 1997, một nhà trẻ ở Monrovia Growers, Cairo đã ứng dụng mô hình ĐNN nhân tạo để xử lý lượng chất dinh dưỡng và thuốc trừ sâu dư thừa ra khỏi nước chảy tràn bề mặt của họ. Hệ thống đầm lầy này được thiết kế để xử lý nước cho 120 khu vực sản xuất mẫu Anh.[1] Tiếp theo là quá trình xây dựng một ĐNN nhân tạo để xử lí nước mưa chảy tràn ở tại Hillandale Golf Course. Tháng 5/2000, quốc gia này bắt đầu cho xây dựng mô hình ĐNN nhân tạo. Mô hình này tận dụng nhánh một con sông. Hình 1: Nhánh sông ban đầu, Hình 2: Cơi nới, mở rộng diện tích nhánh sông; Hình 3: Hệ thống thực vật, động vật phát triển à Hình thành nên ĐNN nhân tạo có khả năng xử lý nước mưa chảy tràn.[3] 4. Ứng dụng ĐNN nhân tạo trong xử lý trước thải Có rất nhiều công nghệ sử dụng các cơ chế lí, hóa và sinh học đã và đang được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải như phương pháp đông, keo tụ, phương pháp hiếu khí, yếm khí sinh học, phương pháp lọc, lắng v.v. Với những ưu thế hơn hẳn, biện pháp mới rất có triển vọng và thân thiện môi trường cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng trong xử lí nước thải, đó là sử dụng Wetland hay Đất ngập nước nhân tạo ( ĐNN). Phương pháp này đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới cách đây khoảng vài chục năm. Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo được xây dựng để xử lý nước thải phỏng theo các quá trình sinh học, hóa và lý học của các vùng đất ngập nước tự nhiên. Các vùng đất ngập nước có thể loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải hoặc chuyển chúng thành các dạng vật chất ít ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường. Nhiều quan tâm đã phát triển trong những năm gần đây trong xây dựng, sử dụng đất ngập nước để loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải ra từ các thành phố hoặc cá nhân, hộ gia đình, từ các hệ thống chất thải, nước thải công nghiệp hoặc nông nghiệp, hoặc thoát nước axit từ khai thác mỏ. Một ĐNN nhân tạo hoàn toàn có thể loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, N, P, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút. Các chất ô nhiễm trên được loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời như lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật…Thuận lợi chính của việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải là quá trình xử lý được thực hiện liên tục trong điều kiện tự nhiên và với một giá thành rẻ vì chi phí xây dựng và bảo quản thấp, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường của địa phương. Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý từ bãi lọc trồng cây còn có giá trị kinh tế. 4.1 Trên Thế giới Vieäc söû duïng caùc heä thoáng xöû lyù töï nhieân baèng ñaát ñai ôû US ñaõ hình thaønh töø nhöõng thaäp nieân 1880. ÔÛ chaâu AÂu, caùnh ñoàng thaûi (ñöôïc söû duïng sôùm hôn) ñaõ trôû neân phoå bieán nhö laø moät böôùc tieán ñeå kieåm soaùt oâ nhieãm nöôùc. Trong nöûa ñaàu cuûa theá kyû 20, nhöõng heä thoáng naøy nhìn chung ñaõ ñöôïc thay theá bôûi hoaëc laø heä thoáng xöû lyù baèng thöïc vaät hoaëc baèng caùc caùnh ñoàng ñöôïc quaûn lyù nôi maø nöôùc thaûi ñaõ qua xöû lyù ñöôïc söû duïng cho vieäc saûn xuaát noâng saûn, vuøng töôùi tieâu hoaëc khu vöïc laøm saïch nöôùc ngaàm. Nhöõng heä thoáng xöû lyù môùi baèng ñaát ñai naøy ñaõ coù khuynh höôùng phaùt trieån chieám öu theá ôû phía Taây US, nôi maø giaù trò cuûa nöôùc thaûi ñöôïc xem nhö laø moät lôïi theá. Soá löôïng nhöõng vuøng ôû US ñang söû duïng vieäc xöû lyù töï nhieân gia taêng töø 304 naêm 1940 ñeán 571 (phuïc vuï cho 6.6 trieäu daân) naêm 1972, nhöng toång soá naøy chæ cho thaáy moät phaàn traêm nhoû trong 15.000 vuøng daân cö söû duïng heä thoáng xöû lyù naøy. Theo Clean Water Act vaøo naêm 1972, vieäc ñaàu tö vaøo caùc heä thoáng xöû lyù baèng ñaát ñai ñaõ ñöôïc laøm soáng laïi nhö laø moät keát quaû nhaán maïnh raèng nhöõng khu xöû lyù naøy ñöôïc ñaët laøm nôi söû duïng laïi nöôùc thaûi, quay voøng chaát dinh döôõng vaø söû duïng nöôùc thaûi cho phaùt trieån noâng nghieäp. Söï hoã trôï taøi chính bôûi Act ñaõ thuùc ñaåy nhöõng nghieân cöùu roäng raõi vaø phaùt trieån coâng ngheä heä thoáng xöû lyù töï nhieân, daãn ñeán söï chaáp nhaän noù trong caùc laõnh vöïc cuûa kyõ thuaät xöû lyù nöôùc thaûi nhö laø moät kyõ thuaät quaûn lyù seõ ñöôïc xem laø töông ñöông vôùi baát kyø hình thöùc xöû lyù naøo. Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý nước thải đô thị với mục đích chính là khử nitơ, mặc dù hiệu quả xử lý tổng Phốtpho và BOD cũng khá cao. Năm 1991, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt đầu tiên đã được xây dựng ở Na Uy. Ngày nay, tại những vùng nông thôn ở Na Uy, phương pháp này đã trở nên rất phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt, nhờ các bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùa đông và yêu cầu bảo dưỡng thấp. Có thể xây dựng bãi lọc trong bất kỳ điều kiện nào về vị trí. Mô hình quy mô nhỏ được áp dụng phổ biến ở Na Uy là hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp đó là bể lọc sinh học hiếu khí dòng chảy thẳng đứng và một bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang. Bể lọc sinh học hiếu khí trước bãi lọc ngầm để loại bỏ BOD và thực hiện quá trình nitrat hóa trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật "ngủ" vào mùa đông. Tại Đan Mạch, Hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt đã được Bộ Môi trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn. Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95% và nitrat hóa đạt 90%. Hệ thống này bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách Phốtpho trong bể phản ứng -lắng, cho phép loại bỏ 90% Phốtpho. Ngoài các công năng như đã kể trên, các nghiên cứu khác tại Đức, Thái Lan, Thụy Sỹ, Bồ Đào Nha còn cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị; xử lý phân bùn 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 ăn cho gia súc, phân bón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu cho sản xuất đồ thủ công mỹ nghệ và là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường.[13] Nhà máy Xử lý nước thải khu vực Columbia đã được hoàn thành vào năm 1983 Tổng chi phí xây dựng cho hệ thống xử lí nước thải này lên đến 21 triệu USD. Có thêm 30 triệu USD đã được đầu tư vào xây dựng các công trình mới để truyền tải nước thải vào khu xử lí, hệ thống đã được thiết kế với công suất 13 triệu gallon mỗi ngày. 75 cơ sở xử lí nước thải trên toàn Columbia đã được loại bỏ khi hệ thống xử lí trên đi vào hoạt động. năm 1990, để đáp ứng nhu cầu phát triển ngày một tăng của cộng đồng và tiếp tục các nỗ lực của thành phố nhằm bảo vệ các dòng suối và hệ thống nước ngầm, khu xử lí này đã được nâng cấp để gia tăng năng lực xử lí với công suất khoảng 20 triệu gallon mỗi ngày. Nước thải sau khi đã được xử lí sơ cấp sẽ được dẫn chảy qua hệ thống đất ngập nước và cuối cùng được đổ vào khu vực trên sông Missouri.[2] Ở Mỹ có gần 200 hệ thống đất ngập nước đã được xây dựng để xử lý nước thải đã chứng minh hiệu quả hơn rất nhiều trong việc loại bỏ ô nhiễm ô nhiễm phospho, nitrates trong trầm tích, từ các nông trại và khu vực đất đai, cũng như trong nước uống. Trong một số trường hợp, hiệu quả xử lí có thể tăng 30 lần. Lý do là chúng có thể được thiết kế để nước chảy qua chúng chậm hơn, cho nhiều thời gian hơn cho việc lọc ô nhiễm. Tại Des Plaines River Bắc Chicago, hệ thống này đã cho hiệu quả loại bỏ 90% trầm tích từ các nước đi qua, trong khi đó ở hồ Heron một cách tự nhiên đầm lầy ở phía nam tiểu bang Illinois, hiệu quả này chỉ đạt khoảng ba phần trăm. Các đầm lầy tự nhiên cũng giữ lại khoảng 4,5% của phospho từ nước lũ đi qua. Des Plaines, một hệ thống đất ngập nước nhân tạo khác giữ từ 60% đến hơn 90% số phospho.[5] Một hệ thống ĐNN nhân tạo đã được tạo ra trong những năm 1989/1990 trên Đảo Danube tại Viên được gọi là Tritonwasser, hệ thống này đã được quy hoạch và thiết kế theo yêu cầu về sinh thái của loài lưỡng cư dragonflies, trồng trọt và các biện pháp kiểm soát lượng du khách, đặc biệt là các hoạt động vui chơi giải trí của du khách tại đảo Donaube để đảm bảo một sự phát triển tốt nhất có thể cho các loài sinh vật thủy sinh tại đây. Sau khoảng thời gian 3 năm (1990-1992) kể từ sau khi xây dựng, hệ thống các Tritonwasser này đã mang lại thành công trong việc tạo ra nơi cư trú cho các loài có nguy cơ, bị đe dọa ngay cả trong các khu vực đô thị cao bên cạnh hiệu quả chính mang lại trong xử lí nước thải trong các hoạt động trên đảo.[16] Một dự án dọc theo sông James được tiến hành đã tạo ra nơi cư trú cho nhiều loài động vật.... nguồn nước thải đầu tiên được xử lý chảy vào trong hệ thống đất ngập nước này vào tháng ba và hơn 15 loài cây trồng như khoai tây bullrush đã được sử dụng trồng trong thời gian ngắn sau, cả một số động vật như vịt được thả vào, sau đó hơn 70 loại động vật đã đến và đi tùy theo các mùa ... Gần 1,8 triệu gallon nước thải (từ nhà máy sản xuất thuốc lá, giấy..) được xử lý một ngày di chuyển thông qua một loạt các ao hồ với các loại cây và shrubs. Cây sống và thu vi chất dinh dưỡng như nitơ và phosphorous trước khi nước chảy đổ đến con sông ... Toàn bộ quá trình mất khoảng 14 ngày, từ năm 2001 đến năm 2006 nguồn nito tổng số trong nước đã giảm 46% trước khi đổ ra sông. Các hệ thống mới được dự kiến sẽ làm giảm mức độ của nitơ thêm 13 phần trăm và phospho là 34 phần trăm, dự án này là một trong một số ít trong cả nước, trong đó đất ngập nước được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp[17]. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Missouri-Rolla đã xây dựng một đầm lầy với hệ thống thực vật gần một mỏ khai thác chì (Pb) ở miền Đông Nam Missouri để giúp loại bỏ chì và các chất độc từ các nguồn cung cấp nước mỏ. Hệ thống đã tỏ ra có hiệu quả là một cách để giữ và gỡ bỏ chì và các chất độc từ các nước, vì các phản ứng hóa học xảy trong những vật liệu tự nhiên mà tạo thành một hệ thống. Các đầm lầy này như một bộ lọc, cho phép các nước và chì, kẽm và các chất độc được loại bỏ ra phía sau. Một đầm lầy được khởi công xây dựng một cách chính xác có thể hiệu quả cho hơn 30 năm. Xây dựng đầm lầy bao gồm 50% vật liệu chính, 20% sỏi, cát 15%, và một số lượng rơm, bùn cống và phân. Trong đó, bùn cống và phân không gây ô nhiễm cho đầm lầy mà nhằm cung cấp các vi khuẩn cần thiết để làm cho toàn bộ quá trình làm việc. Đây là một cách rất rẻ tiền của loại bỏ các thành phần của nước thải độc hại, đặc biệt là nước thải từ việc khai thác mỏ.[15] Trong năm 1998, các Sở Nông nghiệp và Thuỷ sản và Hiệp hội du khách Hồng Kông đã tiến hành xây dựng một điểm thu hút khách du lịch tại Tin Shui Wai. Công viên gắn nhiều tầm quan trọng để bảo vệ môi trường. Ngoài việc đảm bảo các chức năng sinh thái, bây giờ các khu đầm lầy đã trở thành một nhà bảo tồn thiên nhiên với giá trị giáo dục và du lịch.[19] Hệ thống ĐNN Putrajaya: Đây là lần đầu tiên một ứng dụng mô hình ĐNN được thực hiện tại Malaysia. Công việc xây dựng bắt đầu từ tháng ba / 1997 và đã được hoàn thành trong năm 1998. Hệ thống đất ngập nước đã được xây dựng bằng cách sử dụng các nguồn lực của chính địa phương. Trên 90% số nguyên vật liệu được sử dụng ở địa phương đã được sử dụng. Sự thành công của việc triển khai thực hiện dự án là một bước quan trọng đối mục tiêu của quốc gia trong thiết kế mô hình đất ngập nước cho Putrajaya để kiểm soát ô nhiễm nước lũ.[9]  4.2 Tại Việt Nam Ở nước ta, công nghệ này còn là rất mới mẻ. Tuy nhiên việc sử dụng các hệ thống tự nhiên nói chung và hệ thống đất ngập nước nhân tạo nói riêng đã bắt đầu được sử dụng, như hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê ở Khe Sanh, hệ thống đất ngập nước ở Thành phố Việt Trì.Các đề tài nghiên cứu mới đây nhất về áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật 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 hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì" của Trường Đại học Quốc gia Hà Nội... đã cho thấy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này trong điều kiện của Việt Nam. Theo Gs.TSKH. Nguyễn Nghĩa Thìn (Bộ môn Thực vật, 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 môi trường nước. Các loài cây này hoàn toàn dễ kiếm tìm ngoài tự nhiên và chúng cũng có sức sống khá mạnh mẽ. Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo này được sử dụng cho việc xử lý các loại nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ như nước thải nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, bia rượu, chế biến cà phê, cơ sở giết mổ... Thời gian gần đây, trên phạm vi toàn quốc, triển khai nhiều dự án lớn về cải thiện môi trường nhằm giải quyết việc thoát nước mưa, xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải. Nhờ thế, hệ thống thoát nước tại các đô thị lớn tăng khoảng 50-60%, đô thị nhỏ tăng từ 20-40%. Nhiều đô thị đã và đang xây dựng các nhà máy xử lý nước thải như Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hạ Long, Đà Nẵng, Đà Lạt, Buôn Mê Thuột, Vùng Tàu...Kết hợp với các mô hình ĐNN nhân tạo đã ứng dụng thành công trong xử lí nước thải tại nhiều nơi như quận 9, thành phố Hồ Chí Minh, hay mô hình tại Đồng Nai …với các loài thực vật chủ yếu như Lục Bình, cỏ Vetiver.[12,14,18,20] Theo VIWASE, đối với đô thị nước ta hiện nay có 6 loại công nghệ xử lý nước thải tập trung công suất  từ 2.000 tới 10.000m3/ngày thích hợp: chuỗi hồ sinh học (tự nhiên và cưỡng bức), bể lọc sinh học (cao tải, thấp tải), mương ô xy hóa (truyền thống và tăng cường), xử lý sinh học bùn hoạt tính truyền thống (truyền thống và tăng cường), xử lý sinh học bùn hoạt tính kiểu mẻ và xử lý bằng hóa chất. Theo nghiên cứu của VIWASE kết hợp với nghiên cứu của WB, đối với đô thị có quy hoạch bố trí diện tích đất đủ lớn nên ưu tiên lựa chọn công nghệ xử lý mương ô xy hóa và chuỗi hồ sinh học. Còn đối với các đô thị hạn chế về diện tích đất sử dụng, nên áp dụng công nghệ xử lý bằng hóa chất, bể lọc sinh học và xử lý sinh học bùn hoạt tính kiểu mẻ. Đối với công nghệ thoát thoát và xử lý nước thải phân tán, quy mô từ 50-500m3/ ngày, VIWASE cho rằng các loại công nghệ chi phí thấp như hào thấm, cánh đồng ngập nước, bãi lọc ngầm trồng cây, trạm xử lý nước thải hợp khối AFSB là hết sức cần thiết. Việc lựa chọn các công nghệ này phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên và điều kiện xã hội cụ thể tại địa phương[18]. Từ năm 2005, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã và đang nghiên cứu, triển khai áp dụng công nghệ đầm sinh học (wetlands) kết hợp mương đá vôi yếm khí cho khu vực Hạ lưu suối Tràng Khê – Công ty than Hồng Thái bước đầu đã có những cơ sở khoa học và kinh nghiệm thực tiễn. Wetlands là thuật ngữ chung chỉ vùng bao phủ lầy lội, đầm lầy, đồng cỏ ngập nước và đơn giản là khu ngập nước hay đầm sinh học. Dùng đầm sinh học để cải thiện nước thải mỏ được phát triển từ nhiều nghiên cứu về sự tương tác của đầm sinh học tự nhiên với nước thải mỏ. Chất lượng nước thải mỏ sau khi đi qua đầm sinh học cho thấy đã cải thiện một cách đáng kể lượng Fe, Mn, Ca, Mg, SO42- và tăng pH từ giữa 2,5-3,5 tới 4-6. Điều đó cho thấy, đầm sinh học có thể phù hợp cho xử lí các chất ô nhiễm trong nước thải mỏ. Dựa vào đầm sinh học tự nhiên để xây dựng đầm sinh học nhân tạo (constructed wetlands) nhằm xử lí nước thải mỏ cũng đã được nghiên cứu và áp dụng đem lại kết quả khả quan [6]. Mô hình ao tôm sinh thái (do GS. Lê Diên Dực thiết kế và đã được Nhà nước công nhận Giải pháp hữu ích) là một phương thức nuôi tôm mới bền vững về kinh tế và sinh thái có thể được sử dụng để phục hồi đất ngập nước bị suy thoái do nuôi tôm không bền vững (phá rừng ngập mặn để nuôi tôm). Mô hình ao tôm sinh thái nếu được nhân rộng sẽ góp phần phục hồi nhiều diện tích đất ngập nước và rừng ngập mặn đã bị suy thoái của Việt Nam, tạo thu nhập bền vững cho người nông dân từ nuôi tôm, bảo vệ môi trường và nguồn lợi thủy sản.  Nguồn: Hàn Tuyết Mai. CRES  Mô hình được triển khai tại xã Giao Thiện vừa qua được đánh giá là đáp ứng đúng với thiết kế ban đầu.[11] Tại Tp Đà Nẵng, những mô hình áp dụng ĐNN nhân tạo cũng đã mang lại những thành công đáng kể. Điển hình như việc làm sạch nước hồ Đầm Rong, hồ Thạc Gián bằng bèo Lục Bình. Đây là nơi tập trung nước thải của cả khu vực dân cư rộng khoảng 50ha, mật độ từ 200 - 300 người/ha. Ngoài ra, hồ Thạc Gián - Vĩnh Trung còn làm nhiệm vụ điều hoà nước vào mùa mưa để giảm ngập lụt cho các tuyến đường Nguyễn Văn Linh, Nguyễn Hoàng, Hàm Nghi, khu dân cư các phường Nam Dương, Vĩnh Trung, Thạc Gián... Công ty Môi trường đô thị Đà Nẵng cũng đã thiết kế các ô chứa lục bình giữa hồ, bố trí thành các hình hoa văn để vừa có tính thẩm mỹ, vừa xử lý được mùi hôi do tác dụng của lục bình, tạo sự thông thoáng cho mặt hồ. Hay theo công trình đạt giải nhất tại cuộc thi Sony Xanh tổ chức (2007), những sinh viên Trường ĐH Bách Khoa đã thành công trong việc góp phần xử lí, làm sạch hồ 29/3 bằng hệ thống thực vật nổi trên mặt nước vừa đảm bảo chức năng môi trường và tạo thêm giá trị thẩm mỹ cho “Lá phổi Xanh” của Tp. 5. Tiềm năng ứng dụng Wetland trong xử lí nước thải ở Việt Nam ĐNN Việt Nam rất đa dạng và phong phú về kiểu loại phân bố rộng khắp các vùng sinh thái, có giá trị và vai trò to lớn đối với phát triển kinh tế, xã hội, bảo vệ đất nước, xóa đói giảm nghèo, duy trì và phát triển văn hóa, hạn chế tai biến, bảo vệ môi trường, duy trì và phát triển đa dạng sinh học. Phương pháp sử dụng đất ngập nước xử lý nước thải là một phương pháp có nhiều ưu điểm, đặc biệt nó rất phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay do chi phí xây dựng và vận hành thấp. Các hệ thống đất ngập nước nhân tạo được xây dựng để xử lý nước thải trong nông nghiệp, công nghiệp hoặc phục vụ cho nuôi trồng thủy sản, được phỏng theo các quá trình sinh học, hóa và lý học của các vùng đất ngập nước tự nhiên. Các vùng đất ngập nước có thể loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải hoặc chuyển chúng thành các dạng vật chất ít ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường. Sử dụng ĐNN tự nhiên để xử lý nước thải có hàm lượng BOD thấp. Ngoài ra sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải là quá trình xử lý được thực hiện liên tục trong điều kiện tự nhiên và với một giá thành rẻ vì chi phí xây dựng và bảo quản thấp. Do vậy cần được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất gây ô nhiễm. Đồng thời có thể áp dụng để nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hơn về đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải, đặc biệt là đối với các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải nhà máy chế biến cà phê, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, các cơ sở giết mổ…[8] KẾT LUẬN Xử lý nước thải bằng mô hình ĐNN nhân tạo là một phương pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường sinh thái và con người. Trên thế giới mô hình này đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều mang kết quả tốt. Tuy nhiên, lĩnh vực này còn khá mới mẻ ở Việt Nam, cần có những nghiên cứu sâu hơn để ứng dụng nhằm phục vụ sản xuất và sinh hoạt.uyễn Hoàng, Hàm Nghi, khu dân cư các phường Nam Dương, Vĩnh Trung, Thạc Gián... Công ty Môi trường đô thị Đà Nẵng cũng đã thiết kế các ô chứa lục bình giữa hồ, bố trí thành các hình hoa văn để vừa có tính thẩm mỹ, vừa xử lý được mùi hôi do tác dụng của lục bình, tạo sự thông thoáng cho mặt hồ.