Khi đất ngập nước kiến tạo được thiết kế để vận hành cùng tự nhiên

Dương Thị Minh Phượng

Đại học Tôn Đức Thắng, Việt Nam

23-07-2026

© Wix

Mỗi năm, thế giới tạo ra khoảng 259,5 tỷ mét khối nước thải. Tuy nhiên, chỉ khoảng 63% lượng nước thải này được thu gom và chỉ gần một nửa được xử lý (Jones et al., 2021). Phần còn lại có thể mang theo dưỡng chất, mầm bệnh, kim loại, dược phẩm và nhiều chất ô nhiễm khác vào sông ngòi, đất và nguồn nước ngầm.

Một giải pháp đầy triển vọng là xây dựng các hệ thống xử lý vận hành tương tự như những hệ sinh thái tự nhiên.

Đất ngập nước kiến tạo là những hệ thống được thiết kế gồm nước, thực vật, vật liệu nền xốp và các quần xã vi sinh vật. Khi nước thải di chuyển qua hệ thống, các hạt rắn lắng xuống, chất ô nhiễm bám vào đất hoặc sỏi, vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ, còn thực vật hỗ trợ các quá trình hóa học và sinh học diễn ra quanh vùng rễ. So với nhiều nhà máy xử lý nước thải thông thường, các hệ thống này có thể vận hành với mức tiêu thụ năng lượng và hóa chất tương đối thấp, đồng thời tạo ra không gian xanh và hỗ trợ đa dạng sinh học (Waly et al., 2022).

Tuy nhiên, vẻ ngoài đơn giản của chúng không đồng nghĩa với sự trì trệ về công nghệ.

Các hệ thống đất ngập nước sinh thái hiện đại ngày càng kết hợp các quá trình tự nhiên với những cải tiến kỹ thuật có mục tiêu. Hệ thống dòng chảy đứng có thể tăng cường cung cấp ôxy và hỗ trợ quá trình nitrat hóa, trong khi các bể dòng chảy ngang dưới bề mặt tạo ra điều kiện thiếu ôxy thuận lợi cho quá trình khử nitrat. Khi được bố trí nối tiếp, hai loại hệ thống này có thể loại bỏ những chất ô nhiễm mà từng đơn vị riêng lẻ khó xử lý hiệu quả. Một số mô hình đất ngập nước lai đã đạt hiệu suất loại bỏ trên 90% đối với ô nhiễm hữu cơ, đồng thời làm giảm đáng kể hàm lượng dưỡng chất và mầm bệnh (Remmas et al., 2026).

Các vật liệu nền mới cũng đang góp phần cải thiện hiệu quả xử lý. Than sinh học có thể hấp phụ dưỡng chất, kim loại và các chất ô nhiễm hữu cơ, trong khi bê tông tái chế có khả năng liên kết với phốt pho. Zeolit có thể loại bỏ amoni, còn than hoạt tính có thể giữ lại các chất ô nhiễm vi lượng (Fernandez et al., 2022). Trong một nghiên cứu, việc kết hợp nhiều vật liệu hấp phụ đã giúp loại bỏ khoảng 91% nhu cầu ôxy hóa học và hơn 90% lượng đồng, niken và kẽm.

Tuy nhiên, đổi mới công nghệ cũng đặt ra một bài toán cân bằng khó khăn.

Việc bổ sung máy bơm, hệ thống sục khí, chất xúc tác quang, điện cực, hạt nano hoặc các vật liệu phản ứng có thể giúp đất ngập nước trở nên nhỏ gọn và hiệu quả hơn. Nhưng mỗi cải tiến cũng kéo theo nhu cầu năng lượng, chi phí bảo trì, gánh nặng tài chính và những rủi ro môi trường tiềm ẩn. Một hệ thống vốn được thiết kế để mô phỏng tự nhiên có thể dần trở thành một nhà máy cơ khí phức tạp chỉ được trang trí bằng những bụi sậy.

Điều này đặc biệt quan trọng vì các quyết định về cơ sở hạ tầng thường rất khó đảo ngược (Vuong, 2026). Khi một địa phương đã đầu tư vào một thiết kế nhất định, đào tạo nhân lực, thiết lập quy định và xây dựng chuỗi cung ứng xoay quanh hệ thống đó, chính cấu trúc này sẽ bắt đầu tự củng cố. Ngay cả khi những giải pháp tốt hơn xuất hiện sau này, việc thay thế phương án đã được thiết lập vẫn có thể khó khăn hơn nhiều so với việc tránh lựa chọn một thiết kế không phù hợp ngay từ đầu.

Do đó, thách thức không nằm ở việc lựa chọn tuyệt đối giữa xử lý “tự nhiên” và xử lý “kỹ thuật”. Vấn đề cốt lõi là xác định mức độ can thiệp cần thiết đối với từng loại nước thải, điều kiện khí hậu, hạn chế về diện tích đất và tiêu chuẩn xả thải cụ thể.

Một cộng đồng nông thôn xử lý nước thải sinh hoạt có thể phù hợp với hệ thống đất ngập nước đơn giản sử dụng thực vật bản địa và sỏi tại chỗ. Ngược lại, một cơ sở công nghiệp phải đáp ứng các giới hạn nghiêm ngặt về chất ô nhiễm có thể cần nhiều giai đoạn xử lý lai và vật liệu nền chuyên dụng. Tại các khu vực có khí hậu lạnh, việc bổ sung vi sinh vật hoặc sục khí có mục tiêu có thể là cần thiết, nhưng không nhất thiết phải duy trì liên tục một hệ thống tiêu tốn nhiều năng lượng.

Đất ngập nước kiến tạo phát huy tiềm năng lớn nhất khi các giải pháp kỹ thuật củng cố, thay vì thay thế, các quá trình sinh thái. Tương lai của công nghệ này phụ thuộc vào khả năng thiết kế những hệ thống vừa thích ứng linh hoạt, phù hợp với điều kiện địa phương, vừa nhận thức đầy đủ về những quỹ đạo dài hạn được tạo ra từ các lựa chọn kỹ thuật hôm nay (Vuong & Nguyen, 2026).

References

Fernandez-Gatell, M., et al. (2022). Microbial activity enhancement in constructed wetlands operated as bioelectrochemical systems. Chemosphere, 287, 132383. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132383

Jones, E. R., et al. (2021). Country-level and gridded estimates of wastewater production, collection, treatment and reuse. Earth System Science Data, 13, 237-254. https://doi.org/10.5194/essd-13-237-2021

Overton, O. C., et al. (2023). Wetland removal mechanisms for emerging contaminants. Land, 12, 472. https://doi.org/10.3390/land12020472

Remmas, N., et al. (2026). Eco-engineered wetlands: exploring nature-based innovations for sustainable effluent treatment. Current Opinion in Environmental Sustainability, 83, 101669. https://doi.org/10.1016/j.cosust.2026.101669

Waly, M. M., et al. (2022). Thomson Constructed wetland for sustainable and low-cost wastewater treatment. Land, 11, 1388. https://doi.org/10.3390/land11091388

Vuong, Q. H. (2026). Once the Door Swings Shut. http://books.google.com/books/about?id=Qur0EQAAQBAJ 

Vuong, Q. H., and Nguyen, M. H. (2026). The Sage's Empty Purse: An Entropy-Based Theory of Value Formation. https://books.google.com/books/about?id=mRv1EQAAQBAJ