Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch hệ thống xử lý nước thải sông tô lịch đoạn từ hoàng quốc việt đến ngã tư sở

2 Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch Hệ thống xử lý nước thải sông Tô Lịch - Đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở Nguyễn Thị Như Quyên Trường Đại học Khoa học

2

Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước phục

vụ quy hoạch Hệ thống xử lý nước thải sông

Tô Lịch - Đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến Ngã

Tư Sở

Nguyễn Thị Như Quyên

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường

Mã số: 60 85 15 Người hướng dẫn: PGS TSKH Nguyễn Xuân Nguyên

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Điều tra, thu thập các thông tin về môi trường nước sông Tô

Lịch và hệ thống hóa các số liệu về các chỉ tiêu chất lượng nước và bùn trên sông Tô Lịch Xây dựng mô hình thống kê miêu tả sự phụ thuộc các thông số nước sông Tô Lịch và phân bố các thông số theo chiều dài sông đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến cầu Mới - Ngã Tư Sở Đề suất lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thông qua mô hình tính toán chi phí đầu tư và vận hành trạm xử lý tập trung cho các đoạn của sông Tô Lịch và đề xuất các biện pháp thu gom, xử lý nước thải và biện pháp tổng hợp cho việc

nâng cao chất lượng nước sông

Keywords: Ô nhiễm môi trường; Môi trường nước; Xử lý nước thải; Bảo

vệ môi trường; Sông Tô Lịch Content

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Hà Nội là thủ đô của Việt Nam , là trung tâm chính trị , kinh tế, văn hóa của cả nước với diện tích tự nhiên lớn nhất và thứ hai về dân số Tuy nhiên, do quá trình đô thị hóa mạnh mẽ, phần lớn các sông hồ Hà Nội đều rơi vào tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng

Lưu vực sông Tô Lịch là trục tiêu thoát nước thải chính của thành phố có tổng diện tích 77,5 km2

toàn bộ chiều dài sông 14,6 km Theo khảo sát của Sở TN-MT, hiện nay, toàn tuyến có trên 200 cửa xả lớn nhỏ tuy nhiên, toàn tuyến chưa xây dựng hệ thống thu gom tách nước thải và nước mưa

3

Theo Chi cục Bảo vệ môi trường (Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội), với đặc điểm gần như không được bổ cập nước từ đầu nguồn, nên về mùa khô, toàn bộ lượng nước trên sông Tô Lịch là nước thải có tốc độ dòng chảy nhỏ Nước bị tù đọng gây ô nhiễm nặng trên toàn tuyến

Sông Tô Lịch là trục tiêu thoát nước thải chung của thành phố, do vậy được coi

là ô nhiễm nặng nhất trong 4 con sông thoát nước trong khu vực nội thành Đã có nhiều dự án được triển khai nhưng vấn đề giảm thiểu ô nhiễm tuyến sông này vẫn chưa được giải quyết triệt để Để giảm thiểu , ngăn ngừa ô nhiễm và khôi phục sông Tô Lịch, cần

có các biê ̣n pháp mang tính tổng hợp và đồng bô ̣ Nhằm góp phần vào mu ̣c tiêu nói trên, tác giả luận văn đề xuất và triển khai đề tài : “Nghiên cứu hiê ̣n tra ̣ng môi trường nước phục vụ quy hoa ̣ch Hê ̣ thống xử lý nước thải sông Tô Li ̣ch - Đoa ̣n từ Hoàng Quốc Viê ̣t đến Ngã Tư Sở”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tập hợp và hệ thống hóa các số liệu khảo sát và thực hiện khảo sát bổ sung các

số liệu ô nhiễm nước và bùn sông Tô Lịch

- Xây dựng mô hình th ống kê sự phụ thuộc của các thông số ô nhiễm theo chiều dài sông Tô Li ̣ch đoa ̣n từ Hoàng Quốc Viê ̣t đến Ngã Tư Sở

- Đề xuất các biê ̣n pháp thu gom và tính toán quy hoạch các trạm xử lý nước thải

tâ ̣p trung cho các đoạn sông từ Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới và một số biện pháp tổng hợp nhằm nâng cao khả năng tự làm sa ̣ch của sông Tô Li ̣ch

3 Nhiê ̣m vu ̣ nghiên cứu

- Điều tra, thu thập các thông tin về môi trường nước sông Tô Li ̣ch và h ệ thống hóa các số liệu về các chỉ tiêu chất lượng nước và bùn trên sông Tô Lịch

- Xây dựng mô hình thống kê miêu tả sự phụ thuộc các thông số nước sông Tô Lịch và phân bố các thông số theo chiều dài sông đoa ̣n từ Hoàng Quốc Viê ̣t đến cầu Mới - Ngã Tư Sở

- Đề suất lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thông qua mô hình tính toán chi phí đầu tư và vận hành trạm xử lý tập trung cho các đoạn của sông Tô Lịch

- Đề xuất các biện pháp thu gom, xử lý nước thải và biện pháp tổng hợp cho viê ̣c nâng cao chất lượng nướ c sông

4

NỘI DUNG TÓM TẮT

1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu sông Tô Lịch

Những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ 20, sông Tô Lịch bắt đầu có hiện tượng ô nhiễm Từ năm 1997, Công ty cấp thoát nước Hà Nội đã điều tra và xây dựng phương

án xử lý ô nhiễm môi trường hệ thống sông Tô Lịch Từ năm 1999 đến 2003, Viện hoá học các hợp chất thiên nhiên đã nghiên cứu chất lượng nước hệ thống sông Nhuệ và sông Tô Lịch bằng cách tiến hành quan trắc theo từng tháng một số chỉ tiêu về DO, độ đục, NO3

-, PO42-, NH4-N, P-T Sở Tài nguyên & Môi trường Hà Nô ̣i cũng đã tiến hành quan trắc lưu vực sông Tô Li ̣ch vào mùa khô và mùa mưa hàng năm Theo đó, chất lượng nước sông ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng

Từ năm 2003, sông Tô Lịch đã bắt đầu được nạo vét và kè 2 bên bờ theo dự án thoát nước thành phố Hà Nội (giai đoạn 1) nên chất lượng nước sông cũng được cải thiện một phần

Năm 2005, Viện Địa lý đã thực hiện đề tài “Xây dựng cơ sở khoa học cho giải pháp bổ sung nước mặt nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước các sông Hà Nội”

Năm 2007, trong báo cáo cuối cùng về chương trình phát triển Đô thị tổng thể Thủ đô Hà Nội (HAIDEP), đoàn nghiên cứu của Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (JICA) đã đưa ra đề xuất các phương án lấy nước từ sông Hồng vào hồ Tây với lưu lượng 7m3/s sau đó đưa nước vào các hồ chính cũng như sông Tô Lịch và Kim Ngưu, hoặc đưa trực tiếp sông Hồng vào các con sông trong thành phố

Viện Nghiên cứu Hỗ trợ Phát triển Nông thôn (IRARD) đã kiến nghị UBND thành phố Hà Nội cho thực hiện thí điểm việc dùng hóa chất mà nhóm nghiên cứu thành công có tên là dung dịch HQ1, HQ2, HQ3 làm sạch nước sông Tô Lịch

Một giải pháp khác là sử dụng hoạt chất LTH- 100 do công ty cổ phần công nghệ Xanh thực hiện Triển khai nghiên cứu từ nhiều năm Việc sử dụng hóa chất thường thích hợp với những thủy vực tĩnh do đặc điểm của sông Tô Lịch là nước thải

bổ cập liên tục không ngừng suốt dọc 2 bờ sông nên dùng hóa chất khó có tính khả thi

Công nghệ tàu hút bùn công nghệ khí nén của Viện Nghiên cứu cơ khí đã được đưa vào thử nghiệm tại sông Tô Lịch nhưng công nghệ này mới chỉ dừng lại nghiệm thu ở mức cơ sở còn việc nhân rộng và triển khai trên quy mô lớn thì vẫn còn chưa được đánh giá

5

Để xử lý triệt để nguồn nước ô nhiễm, điều quan trọng và tiên quyết là phải ngăn chặn dứt điểm nguồn gây ô nhiễm và chỉ cần xử lý triệt để nguồn nước đầu nguồn thì tự khắc dòng sông sẽ điều chỉnh làm sạch theo cơ chế tự nhiên của nó Do đó, Tác giả đề

xuất đề tài: “Nghiên cứu hiê ̣n trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch Hê ̣ thố ng xử lý nước thải sông Tô Li ̣ch - Đoạn từ Hoàng Quốc Viê ̣t đến Ngã Tư Sở”

2 Tổng quan về sông Tô Li ̣ch

Sông Tô Lịch là một trong những phân lưu nhỏ của hệ thống sông Hồng có tuổi Holocen không phân chia (từ 10.000 năm trở lại đây) Hiện nay sông Tô Lịch là một trong bốn con sông nội đô: Tô Lịch, Lừ, Sét và Kim Ngưu đã được kè bờ, đảm nhận chức năng tiêu thoát nước chính cho thủ đô

Nguồn nước cấp chủ yếu cho hệ thống sông Tô Lịch là nước mưa và nước thải

do sinh hoạt và sản xuất Theo khảo sát của Sở Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội, hiện nay, toàn tuyến có trên 200 cửa xả lớn nhỏ Hầu hết là cống tròn đường kính 100 mm đến 1.800 mm và một số cống hộp lớn kích thước 1.200x1.200 mm đến 5.500x5.000

mm Do đó chế độ thủy văn trở nên phức tạp Mùa mưa, dòng chảy biến động mạnh mẽ theo thời gian và không gian

Bảng 1: Các kênh mương và cống xả chính vào sông Tô Lịch đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới – Ngã Tư Sở

(m 3 /s)

(Nguồn: VESDI)[11 ]

6

Hình 2.1: Lưu vực hệ thống sông Tô Lịch [23,10]

7

Nước sông Tô Lịch trong khoảng thời gian từ năm 1990 đến năm 1998 bắt đầu

có hiện tượng ô nhiễm dần dần Đặc biệt từ năm 1998 cho đến nay thì tình trạng ô nhiễm đã trở nên trầm trọng Dòng nước có màu đen lẫn nhiều loại rác thải rắn, vào những lúc nắng to gây ra mùi hôi thối nồng nặc

Bảng 2: Kết quả đo lưu lượng trên sông Tô Lịch mùa khô

(m 3 /ngày đêm) Kinh độ Vĩ độ

1 Cống đường Hoàng Quốc Việt 583668 2327486 9,920.58

2 Cầu đường Nguyễn Khánh Toàn 583623 2326205 29,897.16

Nguồn: Chi cục Bảo vệ môi trường Hà Nội, 2010

Bảng 3 Kết quả phân tích bùn sông Tô Lịch

(Nguồn: Liên hiệp Khoa học Sản xuất Công nghệ Hóa học (UCE), tháng 3/2011)

Ghi chú: B1: Cống Bưởi; B2: Cầu Dịch Vọng; B3: Cầu Giấy ; B4: Cầu Cót;

B5: Cầu Trung Hòa ; B6: Cống Mọc; B7: Cầu Mới;

9

Bảng 5 Kết quả quan trắc và phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa mưa

(Nguồn: Liên hiệp Khoa học Sản xuất Công nghệ Hóa học (UCE, tháng 9/2011)) QCVN 08: 2008 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt

Ghi chú : HQV: Đầu đường Hoàng Quốc Việt; C.DV: Cầu Dịch Vọng; C.G: Cầu Giấy ; C.C: Cầu Cót ; C.TH: Cầu Trung Hòa ; C’.M: Cống Mọc; C.M: Cầu Mới;

10

Kết quả quan trắc tiêu biểu trong các bảng trên cho thấy nước sông Tô Lịch ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng thể hiện ở sự tăng quá cao nồng độ COD, BOD5, lượng Nitơ tổng, photpho tổng, … và hàm lượng rất thấp oxy hòa tan Lượng kim loại nặng cũng khá lớn nhưng chủ yếu tập trung ở trong bùn thải nên hàm lượng trong nước vẫn đang nằm trong ngưỡng chịu tải

* Các nguồn và nguyên nhân gây ô nhiễm

- Nguyên nhân từ hoạt động của các các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất nhỏ lẻ

- Nguyên nhân từ các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh và khu dân cư

- Nguyên nhân từ cơ sở hạ tầng còn yếu kém

- Công cụ pháp luật

- Quản lý của cơ quan chức năng

- Ý thức của người dân

3 Xây dư ̣ng mô hình thống kê phân bố ô nhiễm nước sông Tô Li ̣ch từ Hoàng Quốc Việt đến cầu Mới - Ngã Tư Sở

Thông tin để xây dựng mô hình thống kê phân bố ô nhiễm bao gồm các số liê ̣u quan trắc về chất lươ ̣ng nướ c dọc theo tuyến sông Bên ca ̣nh các chỉ tiêu về nước thải , còn sử dụng một số thông số vật lý của tuyến sông như : chiều dài, đô ̣ rô ̣ng, đô ̣ sâu, vâ ̣n tốc dòng chảy, hê ̣ số uốn khúc…

Việc xây dựng mô hình thống kê phân bố ô nhiễm bước đầu được thực hiê ̣n trên

mô ̣t số chỉ tiêu chính để làm nên cơ sở lý luâ ̣n của phương pháp Các chỉ tiêu bao gồm BOD, COD, SS, NH4

Khảo sát các loại mô hình và lựa chọn mô hình

Chúng ta xem xét hàm phụ thuộc của Y với các biến Xi sau:

Y = f(Xi) ; i 1 ,m Trong đó: m là số bâ ̣c của hàm toán (số biến số Xi)

Khi X1, X2, …, Xm không phụ thuô ̣c nhau (đô ̣c lâ ̣p nhau), tức là:

Không :  (Xi, Xi-1) = 0 ; i 1 ,m

11

Thì có thể sử dụng một trong hai da ̣ng mô hình sau để biểu diễn quan hê ̣ phu ̣ thuô ̣c của Y với Xi:

+ Mô hi ̀nh động (tính đến yếu tố thời gian)

Mô hình có da ̣ng sau:

+ Mô hi ̀nh tĩnh (không tính đến yếu tố thời gian)

Mô hình có da ̣ng sau:

1

) ( (B)

Trong trường hợp của sông Tô Lịch do các bất cập của số liệu tập hợp từ các thời gian khác nhau, không liên tục và đầy đủ nên mô hình dạng B là thích hợp hơn cả

vì nó cho phép tìm sự phụ thuộc biến đổi các yếu tố (nồng độ các chất) và các yếu tố không gian (chiều dài lấy mẫu)

Trường hợp này quan hê ̣ phu ̣ thuô ̣c giữa Y và Xi là sử dụng dạng hàm của f(Xi)

Vâ ̣y mô hình có da ̣ng: 



i

b i

i

X A Y

1

Mô hình trên là da ̣ng mô hình được sử du ̣ng trong luâ ̣n văn khi nghiên cứu xây dựng các mô hình biểu diễn mối quan hê ̣ giữa các thông số của nước thải trên sông Tô Lịch

Viê ̣c xác đi ̣nh mô hình thực nghiê ̣m thống kê mô tả quan hê ̣ các thông số đầu vào của mô hình rất có ý nghĩa, để có thể sử dụng những quan hệ đó trong việc mô hình hóa thiết bị công ngh ệ, tổng hơ ̣p và phân tích hê ̣ thống XLNT nhằm tiết kiê ̣m thời gian

và công sức trong quá trình triển khai vào thực tế

12

Bảng 6: Các thông số đầu vào của mô hình

Vị trí

Chiều dài (m)

BOD5 (mg/l)

COD (mg/l)

SS (mg/l)

NH4 (mg/l)

BOD5 (mg/l)

COD (mg/l)

SS (mg/l)

NH4 (mg/l)

BOD = 11,0874 SS0,5516 NH40,1138 L-0,0541 R = 0,79 Tương đối chặt

Các mô hình này cho phép miêu tả sự phụ thuộc các thông số ô nhiễm với nhau theo một số quy luật đặc trưng cho sông Tô Lịch Mục đích của việc mô hình hóa là để

13

tìm và xây dựng công thức tính toán các thông số chưa biết khi đo được hoặc biết được một số thông số khác

4 Định hướng quy hoạch hệ thống xử lý nước thải sông Tô Lịch

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau như phương pháp cơ học (lắng, lọc), phương pháp hóa lý (đông tụ, keo tụ, hấp thụ, trao đổi ion), phương pháp hóa học (trung hòa, oxy hóa khử) và các phương pháp sinh học Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt để và chi phí cho các biện pháp sinh học thường thấp hơn chi phí cho các biện pháp xử lý khác Bên cạnh đó chi phí quản lý cũng thấp do việc quản

lý đơn giản hơn Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên

Bảng 3.2: So sánh một số công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

- Diện tích chiếm đất cao;

- Chi phí năng lượng khá cao

- Công nghệ hở, phải có khoảng cách an toàn (>150 -

200 m đến khu vực nhà ở của dân và khu làm việc)

- TSS đầu ra thấp, hiệu quả khử nitrat, khử photpho, nitrat hóa cao

- Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí

- Công suất xử lý thấp (do hoạt động theo mẻ)

- Người vận hành phải có kỹ thuật cao

- Rút ngắn được thời gian xử lý

- Giảm việc trông coi

-Tiết kiệm năng lượng, không khí được cấp trong hầu hết thời gian lọc làm việc bằng cách lưu thông tự nhiên từ cửa thông gió đi vào qua lớp vật liệu

- Hiệu suất làm sạch nhỏ hơn với cùng một tải lượng khối

- Dễ bị tắc nghẽn

- Rất nhạy cảm với nhiệt độ

- Khó kiểm soát mùi

- Không cần phải rửa lọc

- Phù hợp với nước thải pha loãng

- Đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay cả sau 1 thời gian dừng làm việc kéo dài

- Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hoá

- Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thu hồi

- Tổn thất khí cấp cho quá trình, vì phải tăng lưu lượng khí không chỉ đáp ứng cho nhu cầu của VSV mà còn cho nhu cầu cho thuỷ lực

- Phun khí mạnh tạo nên dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyền phù

- Diện tích thiết bị thu nhỏ từ 8 - 10 lần

so với phương pháp Aeroten kéo dài

- Khử được gần hết các chất ô nhiễm hữu cơ kể cả nitơ, phốt pho

- Hiệu quả, phí vận hành thấp

- Thiết bị kín, ít gây mùi

- Bùn ít, khâu xử lý bùn không phải đầu

tư lớn

- Đòi hỏi được đào tạo kỹ thuật kỹ càng để vận hành đúng

- Vẫn cần chi phí để khử trùng nước thải

Để xử lý triệt để ô nhiễm sông Tô Lịch và nước thải ra đạt QCVN 14:2008 (mức A) thì công nghệ được lựa chọn cho phép đưa ra giải pháp tổng hợp với mặt bằng phù hợp với mặt bằng hiện trạng và đáp ứng được quy hoạch phát triển, có chi phí đầu tư và chi phí vận hành phù hợp với nguồn đầu tư và ngân sách hoạt động của thành phố Chủng loại vật tư, thiết bị trong dây chuyền công nghệ phải là loại phổ thông để thuận tiện cho việc cung cấp cũng như bảo dưỡng và thay thế sau này

Trong nước thải, nitơ và photpho cùng BOD là các chất dinh dưỡng cho vi sinh

vâ ̣t xây dựng tế bào và cùng với nguồn cacbon là CO 2 là thức ăn thích hợp cho các loại tảo hoặc thực vật thủy sinh khác (như bèo tấm, bèo cái, bèo tây, rau muống…) Sau xử

lý sinh học, tổng nitơ và lượng photpho sẽ giảm xuống Nhưng nếu trong nước thải có hàm lượng N > 30 - 60mg/l và hàm lượng P từ 4 – 8 mg/l sẽ là môi trường quá giàu dinh dưỡng (phú dưỡng) rất thích hợp cho rêu tảo và thực vâ ̣t thủy sinh phát triển Vâ ̣y khi còn la ̣i hàm lượng N và P quá ngưỡng cho phép chỉ cần xử lý bổ sung Để xử lý triệt để nước thải tại sông Tô Lịch cần sử dụng phương pháp yếm khí , thiếu khí và hiếu khí (AAO)

Do hệ thống thu gom nước thải và nước mưa trong khu vực vẫn chưa được tách riêng nên phải cải tạo phân tách riêng biệt hệ thống thu gom nước thải theo lộ trình từng bước Để cải thiện tình trạng ô nhiễm cấp bách hiện nay thì sẽ xây dựng hệ thống hào thu nước bố trí dọc theo hai bờ sông để thu gom nước rồi được bơm về trạm xử lý tập