khả năng tự làm sạch hst lưu vực sông đồng nai

Khi xả nước thải vào sông thì trong dòng sông có cơ chế tự làm sạch qua quá trình lắng đọng, dòng chảy, vi sinh vật trong sông sẽ phân hủy chất thải.. 1.4 Hiện trạng ô nhiễm môi trường v

VIỆN KHCN VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

TP.HCM, tháng 6, năm 2009

LỜI NÓI ĐẦU

Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam với tổng diện tích khoảng 44.612 km2 Với những thuận lợi về điều kiện tự nhiên và vị trí phân bố lãnh thổ, vùng này đang được xem như một vùng kinh tế giàu tiềm năng, vùng kinh tế động lực mạnh hàng đầu của Việt Nam Đô thị hóa, công nghiệp hóa và sự hình thành ngày càng nhiều các làng cá trên sông là nguyên nhân chủ yếu của việc ô nhiễm môi trường nước Khả năng khử được các chất ô nhiễm của nguồn nước được gọi là khả năng "tự làm sạch" (self purification) của nguồn nước

Khi xả nước thải vào sông thì trong dòng sông có cơ chế tự làm sạch qua quá trình lắng đọng, dòng chảy, vi sinh vật trong sông sẽ phân hủy chất thải Nếu như thải trong khả năng tự làm sạch thì nước sông sẽ không bị ô nhiễm Nếu thải vượt quá khả năng tự làm sạch hay còn gọi là sức chịu tải thì nước sông sẽ bị ô nhiễm.Nghĩa là nước thải được pha loãng với nước nguồn tiếp nhận đến một khoảng nào

đó thì được xáo trộn hoàn toàn với nước nguồn ở những điều kiện bình thường, trong nguồn nước sẽ diễn ra một chu trình kín sự cân bằng giữa sự sống của các loài động thực vật và vi sinh vật Sự sống của chúng có quan hệ tương hỗ lẫn nhau Khi nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt và công nghiệp, sẽ tạo thành một lượng dư chất gây phá vỡ chu trình Sự ô nhiễm quá mức sẽ làm cho nhiều chất hữu cơ trở nên không ổn định, làm cho cơ chế cân bằng của sinh vật, sự cung cấp ôxy diễn ra không bình thường Tuy nhiên, tiếp theo một khoảng cách nào đó về hạ nguồn, tuỳ thuộc lượng các chất gây ô nhiễm, lưu lượng nước nguồn, các điều kiện thuỷ động của dòng chảy , những chu trình bình thường sẽ được phục hồi trở lại

Trong quá trình thực hiện tiểu luận, vì điều kiện thời gian và kiến thức càng hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Mong thầy có những nhận xét và ý kiến để bài tiểu luận hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

1 Tổng quan về lưu vực sông Đồng Nai:

1.1 Định nghĩa lưu vực:

Lưu vực sông (Cachment hay Basin hay Watershed) là một vùng địa lý được giới hạn bởi đường ranh giới (Contour) phân thủy ; mà trong phạm vi đó, nước mặt chảy tràn lên mặt đất, rồi đổ ra hệ thống sông ngòi và cuối cùng đổ vào nơi tích nước (hồ, đầm, biển) Các thành phần trong lưu vực có liên quan chặt chẻ với nhau theo qui luật hệ sinh thái môi trường

1.2 Vị trí địa lý của lưu vực sông Đồng Nai:

Lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai có hình nan quạt kéo dài từ cuối sườn Tây của dãy Trường Sơn thuộc Nam Trung Bộ, qua hết vùng Đông Nam Bộ đến giáp vùng Đồng Tháp Mười thuộc Đồng bằng sông Cửu Long Toàn bộ chiều dài sông Đồng Nai đến cửa Soi Rạp ước khoảng 586km Và diện tích lưu vực cho đến ngã ba Lòng Tàu là 29.520 km2 Độ dốc trung bình của lưu vực là 0,064 Mật độ lưới sông thay đổi từ 0,64 km/km2 đến xấp xỉ 2 km/km2

Dòng chính sông Đồng Nai phân bố theo trục Đông Bắc - Tây Nam và các nhánh sông lớn quan trọng cùng đổ nước vào dòng chính là sông La Ngà (nằm bên trái dòng chính theo hướng từ thượng nguồn ra cửa sông), sông Bé, sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ (nằm bên phải) Toàn bộ hệ thống các sông suối trong lưu vực tập trung về các cửa chính là Gành Rái và Soài Rạp Điều kiện địa hình cũng hình thành nên các lưu vực sông ven biển khá độc lập

Lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận ven biển nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có lưu vực tích thuỷ đi từ vùng cao nguyên Tây Nguyên đến hết đồng bằng miền Đông Nam Bộ với dân số năm 2004: 17.420.000 người Tổng diện tích

tự nhiên khoảng 43.450 km2 (không kể phần diện tích thuộc lãnh thổ Campuchia) nằm trải ra trên toàn bộ địa giới hành chính của các tỉnh Lâm Đồng, Bình Phước, Bình Dương, Tây Ninh, Đồng Nai, Thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Ninh Thuận, Bình Thuận và một phần địa giới hành chính của các tỉnh Đăk Lăk và Long An, ở vào vị trí địa lý: từ 105030'21'' đến 109001'20" kinh độ Đông và từ

10019'55" đến 12020'38" vĩ độ Bắc

1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội lưu vực sông Đồng Nai:

1.3.1 Tài nguyên đất,nước, sinh vật, khí hậu của lưu vực sông Đồng Nai:

Đại bộ phận lưu vực này là đất phong hóa từ đá bazan có độ phì cao và có khả năng giữ độ ẩm đủ cho cây trồng trong mùa khô Đây là vùng trồng cao su rất thích hợp và có diện tích trồng cao su lớn nhất của nước ta Trên lưu vực cũng có những nông trường lớn trồng chè, cà phê, những trung tâm công nghiệp, khu nghỉ mát, v.v

Nguồn tài nguyên nước phong phú Lưu vực sông Đồng Nai có lượng mưa tương đối phong phú với trung tâm mưa lớn nhất tại Bảo Lộc trên cao nguyên Di Linh Lượng mưa đạt tới 2.876 mm mỗi năm Ở thượng nguồn lưu vực phía nam cao nguyên Lang Biang, lượng mưa vào loại trung bình: 1.300 mm đến 1.800 mm Sau cao nguyên Di Linh, lượng mưa có giảm, nhưng vẫn còn phong phú từ 2.000 đến 2.300 mm

Tính trung bình, hằng năm trên lưu vực lượng mưa đạt xấp xỉ 2.300 mm Mùa mưa trên lưu vực bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng XI Có một số vùng mùa mưa bắt đầu sớm hơn, từ tháng IV, như Đà Lạt, Liên Khương, Di Linh, Bảo Lộc Tháng có lượng mưa lớn nhất thay đổi theo vùng, có nơi là tháng VII tháng VIII, có nơi là tháng X Trong biến trình lượng mưa tháng trong năm có một số vùng thể hiện thêm một cực đại vào tháng V, nhất là ở vùng phía nam cao nguyên Lang Biang Lượng mưa phong phú đã cung cấp một lượng nước mặt phong phú Hằng năm, lưu vực sông Đồng Nai, không kể hai sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ, tải ra biển khoảng trên 22 tỷ m3 nước, ứng với môđun dòng chảy khoảng 30

l/s.km2 Tuy nhiên, dòng chảy phân bố trên lưu vực rất khác nhau Lưu vực sông

La Ngà có dòng chảy phong phú nhất, đạt xấp xỉ 40 l/s.km2 Lưu vực sông Bé có dòng chảy trung bình, đạt xấp xỉ 30 l/s.km2 Vùng thượng nguồn sông Bé, sông Đồng Nai có dòng chảy nhỏ hơn hết, chỉ đạt 20 - 15 l/s.km2 Cá biệt có nơi như lưu vực Đa Quyn dòng chảy năm chỉ đạt xấp xỉ 18 l/s.km2 Mùa lũ trên lưu vực sông Đồng Nai thường là từ tháng VII đến tháng X hoặc XI và có lượng nước

chiếm 80-85% tổng lượng nước cả năm Tháng có lượng nước lớn nhất trong năm thường là tháng IX, có nơi tháng X, và có thể đạt từ 25 - 30% lượng nước năm

1.3.2 Các hoạt động phát triển công nghiệp, giao thông vận tải trong lưu vực:

Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam và giữ vai trò vô cùng quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Hệ thống lưu vực sông Đồng Nai có tầm quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội hiện nay

và cả trong tương lai của 12 tỉnh, thành phố trên lưu vực sông Là vùng tập trung phát triển công nghiệp, thương mại, dịch vụ và đô thị hoá mạnh nhất trong số các vùng kinh tế lớn của Việt Nam mà trọng tâm là vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (bao gồm thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương và Bà Rịa - Vũng Tàu).Lưu vực sông Đồng Nai có tiềm năng kinh tế lớn, có điều kiện thuận lợi về phát triển thủy lợi Nguồn thủy năng tiềm tàng tính đến Trị An có thể đạt tới trên 31 tỷ kW/h, ứng với lưu lượng nước bình quân năm khoảng 553m3/s Còn sông Bé có lưu lượng nước bình quân năm khoảng 389m3/s cho một nguồn thủy năng tiềm tàng trên 9 tỷ kWh

1.4 Hiện trạng ô nhiễm môi trường và suy thoái tài nguyên tại lưu vực:

Cùng với sự tăng trưởng về kinh tế trong khu vực, các hoạt động khai thác các dòng sông cho mục đích kinh tế - xã hội ngày càng gia tăng làm cho chất lượng nước sông cũng như đa dạng sinh học trong lưu vực ngày càng suy giảm

Trong xu thế phát triển kinh tế - xã hội của khu vực này đang và sẽ nảy sinh hàng loạt các vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước của hai con sông chính và quan trọng là sông Đồng Nai và sông Sài Gòn Các khu đô thị, khu dân cư và khu công nghiệp tập trung được hình thành và phát triển mạnh mẽ dọc theo 2 con sông này từ thượng nguồn (Lâm Đồng, Bình Thuận, Bình Phước, Tây Ninh) đến trung lưu (Đồng Nai, Bình Dương) và hạ lưu (Thành phố Hồ Chí Minh,

Bà Rịa - Vũng Tàu) đã, đang và sẽ là nguồn gây ô nhiễm nước cho 2 con sông này Nếu không có các biện pháp hữu hiệu để sớm quản lý và giám sát các hoạt động dân sinh và sản xuất công nghiệp dọc theo lưu vực 2 con sông này thì trong tương lai không xa, nguồn nước của 2 con sông này sẽ bị ô nhiễm nặng với nhiều

loại chất độc hại khác nhau, không thể sử dụng được (hoặc nếu sử dụng được phải tốn một khoản chi phí rất lớn cho việc xử lý nước), đe dọa sự sống của hơn 10 triệu dân trên lưu vực này khi không còn có nước sạch để ăn uống, sinh hoạt.

Bên cạnh các nguồn ô nhiễm nước do các hoạt động dân sinh và công nghiệp, các hoạt động khai thác cát dưới lòng sông, giao thông vận tải thuỷ và các hoạt động khác như nông nghiệp, ngư nghiệp cũng góp phần không nhỏ vào việc ô nhiễm nguồn nước 2 con sông này với nhiều lại chất thải hữu cơ, dầu mỡ, kim loại nặng, thuốc trừ sâu rất nguy hại đối với sức khoẻ con người khi sử dụng nước để ăn uống, sinh hoạt

Do 2 con sông này chảy qua nhiều tỉnh khác nhau, cho nên đến nay vẫn chưa thống nhất được mục đích sử dụng và bảo vệ nguồn nước Trong nhiều trường hợp, phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh này làm ảnh hưởng đến môi trường (cả không khí lẫn nguồn nước) trong phạm vi của tỉnh kia Đặc biệt các tỉnh đầu

nguồn như Lâm Đồng, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh, Long An nếu gây ô nhiễm thì khu vực hạ lưu như thành phố Hồ Chí Minh, Bà Rịa - Vũng Tàu, kể cả Đồng Nai phải gánh chịu hậu quả

2 Lý thuyết chung về khả năng tự làm sạch của hệ sinh thái lưu vực sông: 2.1 Dấu hiệu lưu vực sông bị ô nhiễm:

Những dấu hiệu khi lưu vực sông bắt đầu bị ô nhiễm xuất hiện với việc giảm nồng

độ oxy hòa tan trong nước, các thực vật thủy sinh bản địa suy giảm, các tính chất vật lý thông thường của nước biến đổi, như biến đổi màu, độ đục tăng, có mùi vị

lạ, bắt đầu xuất hiện các loại động thực vật ưa ô nhiễm như cỏ dại, rêu, v.v Ở các mức độ cao hơn, xảy ra hiện tượng chết hoặc di cư hàng loạt các loài động vật bậc cao, hàm lượng vi sinh vật gia tăng, xuất hiện các loài nấm và vi khuẩn, đặc biệt là

vi khuẩn yếm khí, rêu tảo phát triển mạnh, độ đục, độ màu của nước tăng đáng kể, cuối cùng, xảy ra các hiện tượng lên men, thối rữa, hàm lượng ô xy hòa tan tiến tới

0, nhiều loài sinh vật bản địa biến mất

Về mặt tự nhiên, môi trường nước có khả năng tự làm sạch thông qua một loạt các quá trình biến đổi lý – hóa – sinh học như lắng, lọc, tạo keo, hấp phụ, phân tán,

biến đổi có hoặc không xúc tác hóa học, sinh học, oxy hóa khử, phân ly, polyme hóa hay các quá trình trao đổi chất, và sau một thời gian bị ô nhiễm, nước có thể trở về trạng thái ban đầu Cơ sở để quá trình này đạt hiệu quả cao phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng oxy hòa tan, và do vậy, quá trình tự làm sạch trong môi trường nước động (sông, suối) dễ thực hiện hơn so với môi trường nước tĩnh (hồ, ao) do quá trình đối lưu và khuếch tán oxy của khí quyển vào nước xảy ra dễ dàng hơn Ngoài ra, nó cũng phụ thuộc vào hàm lượng tảo, vi tảo và các thực vật thủy sinh khác, đóng vai trò quyết định trong việc cung cấp oxy trong nước thông qua các phản ứng quang hợp Khi các chất ô nhiễm được đưa vào nước quá nhiều, vượt quá giới hạn của quá trình tự làm sạch thì kết quả là nước sẽ bị ô nhiễm lâu dài

2.2 Khái niệm khả năng tự làm sạch của HST lưu vực:

Khả năng tự làm sạch là khả năng tự điều tiết trong hoạt động của môi trường thông qua một số cơ chế đặc biệt để giảm thấp ô nhiễm từ bên ngoài vào hoặc làm cho chất độc thành chất không độc Tự làm sạch nguồn nước là quá trình phục hồi lại trạng thái chất lượng nước ban đầu nhờ các quá trình thuỷ động học, vật lý, hoá học, sinh hoá… diễn ra trong môi trường nước

2.3 Các công thức tính toán của các quá trình tự làm sạch xảy ra của nguồn nước:

Nguồn nước bị nhiễm bẩn là ở đó đã mất sự cân bằng sinh thái tự nhiên Để có sự cân bằng như ban đầu, trong nguồn nước xảy ra một quá trình tái lập tự nhiên Theo thời gian qua nhiều sự biến đổi sinh hóa, lí hóa và hóa học của nguồn nước, chất bẩn do nước thải mang vào tuần tự được giảm dần Khả năng của nguồn nước

tự giải phóng những chất nhiễm bẩn và biến đổi thao qui luật oxy hóa tự nhiên gọi

là khả năng tự làm sạch nguồn nước, và diễn biến của nó được gọi là quá trình tự làm sạch

Quá trình tự làm sạch của nguồn nước có thể xảy ra 2 giai đoạn:Xáo trộn và tự làm sạch

Yếu tố đảm bảo khả năng tự làm sạch của nước mặt là tương quan giữa lưu lượng nước nguồn và lưu lượng nước thải Xác định mức độ cần thiết để xử lý nước thải

có tính đến tương quan lưu lượng sẽ cho phép đạt hiệu quả kinh tế và xử lý

Tương quan lưu lượng là hệ số pha trộn n:

n=

ng gh

ng

C C

C C q

Q: Lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn, m3/s

q : Lưu lượng nước thải xả vào nguồn, m3/s

C : Hàm lượng chất bẩn của nước thải, mg/l

Cng : Hàm lượng chất bẩn của nước nguồn, mg/l

Cgh : Hàm lượng giới hạn của hỗn hợp nước thải với nước nguồn sau khi đã xáo trộn kĩ, mg/l

Thực tế, thì không phải lưu lượng nước nguồn tham gia vào quá trình xáo trộn mà chỉ có một phần nào đó mà thôi Phần nước nguồn tham gia vào quá trình được đặc trưng bởi hệ sổ pha trộn Công thức (1.1) viết lại thành:

Với ϕ: Hệ số cong- tính bằng tỉ số giữa khoảng cách theo chiều dòng sông L và khoảng cách theo đường thẳng L1

(1.6)Trong đó : g : Gia tốc rơi tự do, m/s2

Vtb : tốc độ trung bình của dòng chảy, m/s

Htb : Độ sâu trung bình của dòng chảy, m

m : Tỉ số giữa tốc độ dòng chảy của nước trong nguồn và nước thải qua miệng xả

c : Nồng độ bẩn của nước nguồn

ζ: Hệ số bằng 1 khi cửa xả đặt gần bờ, bằng 1,5 khi cửa xả đặt xa bờ

Từ công thức (1.3) thấy hệ số γ tiến tới 1 khi khoảng cách dài vô hạn Trong thực

tế , một khoảng cách như thế là không thế có Chính vì vậy, người ta chỉ xác định một khoảng cách nào đó để nguồn nước có thể tham gia được 70-80% lưu lượng vào quá trình xáo trộn đối với nguồn nước mặt công suất nhỏ và 25-30% đối với nguồn nước mặt cở trung bình và lớn

Bảng xác định vị trí xáo trộn toàn phần, khoảng cách L:

Tỉ lệ giữa lưu lượng

nước nguồn và nước

Khoảng cách (km) từ cửa xả nước thải tới mặt cắt xáo trộn Hoàn toàn với lưu lượng nước nguồn , m3/h

0,96153570

1,3592050100

Sự xáo trộn khuếch tán chủ yếu là do lực gió, sóng, đuổi về mọi hướng và do chênh lệch áp suất, nhiệt độ, ở các lớp nước tạo nên

Để quá trình tự làm sạch diễn ra bình thường cần đảm bảo các điều kiện sau: Sau khi xả nước thải vào nguồn, nước hỗn hợp còn lượng oxi dự trữ

Trong nước nguồn xảy ra cùng lúc 2 quá trình: Tiêu thụ oxi và hòa tan oxi

Quá trình tiêu thụ oxi hay oxy hóa chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật diễn

ra 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa cacbon tạo CO2 và H2O

• Giai đoạn 2: oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa nito, ban đầu thành nitrit sau dó là nitrat

Nếu lượng oxy đầy đủ, thì giai đoạn 1 tuân theo qui luật “ tốc độ tiêu thụ oxy (tốc

độ oxy hóa) ở nhiệt độ không đối, tại một thời điểm cho trước tỉ lệ lượng chất hữu

cơ có trong nước thải “

Từ đó có thể thiết lập phương trình đặc trưng cho quá trình tiêu thụ oxy Kí hiệu S0

là nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa lúc ban đầu ; S là lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ sau thời gian t Ta có công thức:

Vì BOD thường được xác định trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 200C nê n biểu thức (1.9) có thể viết thành :

k1(T2) = k1(T1)θ (T2-T1)

trong đó θ nằm trong khoảng 1,056÷1,135

Các giá trị k1 đối với nước thải sinh hoạt lấy theo nhiệt độ, và căn cứ vào bản sau :Nhiệt độ nước

Tuy nhiên, oxy cũng như các khí khác đều có thể hòa tan vào trong nước tới giá trị bão hòa, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha khí và nước Nếu lượng oxy hòa tan trong nước nguồn nước nhỏ hơn lượng oxy ứng với độ bão hòa hoàn toàn ở nhiệt độ cho trước thì trong nguồn nước bị thiếu oxy

Nếu kí hiệu Da là độ thiếu hụt oxy lúc ban đầu , Dt là độ thiếu hụt sau thời gian t, thì quá trình hòa tan oxy có thể được biểu diễn bởi công thức sau:

Dt = Da 10 –k

2t (1.10)

Với k2 là hệ số tốc độ hòa tan, phụ thuộc vào bản chất không khí, nhiệt độ môi trường, trạnh thái bề mặt tiếp xúc và điều kiện khuấy trộn không khí với nước , tham khảo bảng sau

Đặc điểm nguồn nước Giá trị k2 khi nhiệt độ của nước nguồn

dòng chảy hoặc chảy

Nếu đề cập quá trình tiêu thụ oxy xảy ra đồng thời với quá trình hòa tan oxy, thì

độ thiếu hụt oxy sau thời gian t sẽ là:

t k t

10 10

Xét về khả năng tự làm sạch của dòng sông, về mặc cơ học sự biến đổi của 2 yếu

tố BOD và DO- ô nhiễm hữu cơ dòng chảy được mô tả bởi những công thức sau:

 Với BOD có nồng độ B:

q

B A

q B K K B A

q x

B E x

2

δ

δδ

) (

2 2

2

N N A f Dq A

q B K D Ds K D A

q x

B E x

−

− +

δ

δ

δ

Trong đó:

Bq,Dq tương đương là nồng độ BOD và DO trong dòng gia nhập với lưu lượng q

Ds là độ bão hòa oxy

K1 hằng số giảm BOD

K2 hằng số thấm khí

K3 hằng số biến đổi BOD do lắng đọng

U vận tốc trung bình của dòng chảy

F(At, N1, N2) là hàm số phụ thuộc sinh khối tảo, nồng độ amoni N1va nitonitrit

E hệ số phân tán không đều của vận tốc trên mặt cắt ngang so với vận tốc trung bình

Ds là hàm số nhiệt độ Nhiệt độ dòng chảy cao thì nhiệt độ bão hòa oxy giảmChúng ta có các hệ số thực nghiệm sau:

K2 = 5,344U0,67 d-1,85 đối với 0,12<d<3,3 và 0,03<U<1,5m/s

K2 = 5,15Ud-1,33

K2 = 3,95U0,5d-1,5

2.4 Cơ chế tự làm sạch của HST lưu vực sông :

2.4.1 Các quá trình tự làm sạch:

2.4.1.1 Sự pha loãng, bốc hơi, phân tán:

Quá trình xáo trộn (pha loãng ) thuần tuý lý học giữa nước thải với nguồn nước Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nguồn nước Do hai quá trình trên nồng độ các chất ô nhiễm đưa vào nguồn nước sau một thời gian sẽ giảm xuống đén một mức nào đó Đối với nguồn nước có dòng chảy (sông) nước thải được pha loãng với nguồn nước và theo dòng chảy đổ ra biển hay một nơi nào đó.Quá trình xáo trộn nước thải với nước nguồn: Khi xác định mức độ xáo trộn giữa nước thải với nước sông không lấy toàn bộ lưu lượng nước sông để tính vì ở khía cạnh cống xả quá trình xáo trộn chưa thể đạt hoàn toàn chỉ đạt mà chỉ đạt hoàn toàn ở một khoảng cách nào đó xa cống xả Mặc khác, tỉ lệ giữa lưu lượng nước thải và lưu lượng nước nguồn càng lớn thì khoảng cách từ cống xả đến điểm tính toán (là nơi đã thực hiện quá trình xáo trộn hoàn toàn) sẽ càng lớn

2.4.1.2 Sự phân hủy chất hữu cơ:

Sự phân huỷ chất bẩn có ý nghĩa lớn nhất trong quá trình tự làm sạch của nguồn nước là sự sinh chuyển hoá chất bẩn Khi chất ô nhiễm xuất hiện, 70-80 % bị lên men, oxi hóa tạo cacbonic, nước, và ammoniac

Cơ chế: vi khuẩn là nhân tố chính trong quá trình sinh hoá bình thường trong

nguồn nước thiên nhiên Chúng biến các chất hữu cơ hoà tan thành tế bào của mình và các chất vô cơ Các chất vô cơ lại được tảo sử dụng Động vật hạ đẳng, vi khuẩn làm thức ăn cho cá bé, rồi cá lớn Cá lại là nguồn thức ăn cho con người Vi khuẩn và nấm phân huỷ chất hữu cơ để giải phóng CO2 , H2O và một số muối khoáng Trong quá trình này chúng sử dụng một lượng oxy rất lớn nên thường gây

ra hiện tượng thiếu hụt oxy ngay sau khi xả nước thải vào sông hồ Qúa trình này diễn ra càng mạnh thì hiệu quả tự làm sạch nguồn nước càng cao

Vi khuẩn đóng vai trò chính trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong thiên nhiên và được coi là tác nhân thu gom có hiệu quả chất hữu cơ trong dung dịch loãng Vi khuẩn oxy hoá chất hữu cơ để tự cung cấp đủ năng lượng nhằm tổng hợp các phân tử hữu cơ phức tạp cần cho sự hình thành các tế bào mới Sự hấp thụ thức

ăn của vi khuẩn diễn ra trên toàn bộ bề mặt của nó

Lượng vi khuẩn và nấm trong nước tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố Trong nước sạch thường không đủ chất hữu cơ (chất dinh dưỡng) cho các loại hoại sinh Khi các chất hữu cơ lẫn vào nước nguồn thì các vi sinh vật phát triển nhảy vọt Trong quá trình sinh trưởng phát triển các vi sinh vật tiêu thụ càng nhiều oxy Kết quả nồng

độ oxy trong nước giảm, thậm chí bị tiêu thụ hoàn toàn, tạo điều kiện yếm khí trong môi trường

Thực vật phù du: là thực vật sống trôi nổi trong nước, có thể tự dưỡng qua quá trình quang hợp góp phần phân giải chất hữu cơ hạn chế ô nhiễm nước.Nó làm giàu oxy trong nước, oxy rất cần cho quá trình phân huỷ chất hữu cơ, làm giảm các nguyên tố dinh dưỡng trong nước Nó là nguồn thức ăn cho các loại sinh vật

ăn thực vật Tuy nhiên, thực vật phù du phát triên quá mạnh thì lại làm nguồn nước biến đổi lần thứ hai

Bèo hoa dâu, bèo tây, bèo tấm… bộ rễ phát triển lơ lửng trong nước và hút các chất ô nhiễm làm thức ăn trong quá trình sinh trưởng

Những loài thực vật lớn cũng làm giàu oxy trong nước và làm giảm lượng các chất dinh dưỡng; tham gia tích cực vào việc khử các sản phẩm dầu, các chất độc; dễ tách khỏi bùn nước Ở những nơi ít nước, chúng sẽ biến hồ thành đầm lầy

Lau sậy, cỏ năng… không những hút các chất hữu cơ có trong đất trong nước mà còn hấp thu cả kim loại nặng làm giảm bớt ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng; cây tràm có cấu tạo sinh lý đặc biệt không những có khả năng sống ở trong độ phèn cao giảm lân cho đất mà còn giảm phèn cho nước.

Có thể tách các chất lơ lửng và làm cho nước trong Chúng làm giảm lượng oxy trong nước do hô hấp cũng như do chúng ăn động vật phù du; làm xáo trộn nước

và hấp thu các vi sinh vật gây bệnh, có thể dùng khử trùng trong nước

Các loại động vật phù du lớn ăn thực vật phù du, tham gia quá trình phân huỷ chất hữu cơ, ở mức độ nào đó cũng ảnh hưởng tới chế độ oxy trong nước.Những loài cá

ăn thực vật sẽ làm cản trở hiện tượng “nở hoa” trong nguồn nước

2.4.1.3 Sự trầm tích:

Là sự tách rời các chất rắn trong nước thải dưới dạng cặn bùn

Khả năng tự làm sạch còn có sự giúp đỡ của sự tách rời các chất rắn xác định trong nước thải ở dạng bùn lắng Có thể nêu ra 4 dạng chất rắn trong nước thải đó là: Dạng lơ lửng, dạng keo tụ, dang bị phân hủy, và dạng lắng xuống Đây là những loại ổn định và dễ tách

Đối với những nước bị phèn sự tương tác giữa các hạt keo sắt (keo âm) trong phù

sa lơ lửng trong nước gặp các cation Al3+, Fe3+ chúng tạo ra phức dạng càng cua lắng tụ xuống, vừa làm sạch nước,giảm phèn, vừa tăng phù sa màu mỡ cho đất

2.4.1.4 Quá trình hấp thụ sinh học:

Là hiện tượng nhiều loài sinh vật (thực vật thủy sinh, tảo, nấm, vi khuẩn ) có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận vào bên trong các tế bào của cơ thể chúng các kim loại nặng tồn tại trong đất và nước (hiện tượng hấp thu sinh học-

biosorption)

Sự hấp thu sinh học các kim loại nặng có thể được biểu diễn bằng các đường đẳng nhiệt Freundlich hoặc Langmuir thể hiện một mối tương quan theo cân bằng tuyến tính giữa nồng độ kim loại nặng trong dung dịch và nồng độ kim loại nặng liên kết với bề mặt tế bào ở tảo có nhiều vị trí liên kết tiềm tàng nằm trên thành tế bào và

các khuôn ngoại bào do chúng được cấu tạo từ polysaccharid, celluose, acid uronic

và các protein Cả hai loại liên kết ion và cộng hóa trị đều tham gia vào việc hấp thu sinh học lên các protein và các polysaccharid quan trọng Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hấp thu sinh học có thể bị ảnh hưởng của các cation khác, bởi pH, bởi mật độ tế bào Tuy nhiên, độc tính và sự chết của tế bào có thể dẫn đến sự hấp thu nội bào không đặc hiệu Tỷ lệ hấp thu sinh học trên hấp thu toàn phần và năng lực hấp thu có thể dao động giữa các loài tảo rất khác nhau ở Ankistrodesmus braunii

và Chlorella vulgaris, sự liên kết Cd lên thành tế bào có thể chiếm tới 80% hấp thu toàn phần Tuy nhiên ở Eremosphaera viridis sự hấp thu nội bào lại chiếm phần lớn trong hấp thu toàn phần

2.4.1.5 Sự tác động của ánh sáng mặt trời:

Một trong hai khía cạnh: Hóa học và sinh học có thích hợp cho sự thủy phân chất hữu cơ Các sinh vật yếm khí hóa lỏng, chia nhỏ thành phần các hợp chất hữu cơ

Đó là sự hữu dụng trong khả năng tự làm sạch thông qua sự ổn định tẩy tráng trên

vi khuẩn và xuyên qua tác động sinh học của các vi sinh vật, nguồn năng lượng từ mặt trời, chúng tự chuyển đổi thành chất dinh dưỡng cho các loại hình sóng khác nhau Hấp thụ oxi và thải CO2 quá trình này được biết như sự quang hợp

2.4.2 Các vùng biến đổi của chất thải:

• Vùng phân rã:Vùng này xảy ra ở nơi thấp hơn của cống, khi lượng nước chảy vào sông Tiêu biểu của vùng này là nước trở nên đậm và đục với sự hình thành các cặn lắng Hàm lượng oxy hòa tan giảm xuống 40%, hàm lượng CO2 tăng lên, xảy ra sự thông khí trở lại nhưng chậm hơn khử oxit Tình trạng này không thuận lợi cho sự phát triển của thủy sinh vật Nấm phát triển ở những điểm cao hơn, vi khuẩn phát triển ở những điểm thấp hơn, sinh ra những côn trùng nhỏ chiếm ưu thế sống ổn định trong nước cống