Xử lý nước thải công nghiệp chế biến tinh bột khoai mỳ và quản lý tổng hợp ô nhiễm nước trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam

Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú* Nguyễn Văn Phước PGS, TS Nguyễn Văn Phước Quản lý dự án phía VN Long TS Nguyễn Hồng Quân Xây dựng hệ thống quản lý chất lượng

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI/DỰ ÁN

“XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

CHẾ BIẾN TINH BỘT KHOAI MÌ VÀ QUẢN LÝ TỔNG HỢP

Ô NHIỄM NƯỚC TRONG VÙNG KINH TẾ

TRỌNG ĐIỂM PHÍA NAM”

Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì đề tài/dự án:

(ký tên) (ký tên và đóng dấu)

PGS TS Nguyễn Văn Phước

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

(ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)

- Chương trình (tên, mã số chương trình):

- Dự án khoa học và công nghệ (tên dự án):

- Độc lập (tên lĩnh vực KHCN):

- Thuộc Nghị định thư với (nước): CHLB Đức Khóa họp ngày 11 tháng 10 năm 2005 tại Hà Nội

2 Chủ nhiệm đề tài/dự án:

Họ và tên: Nguyễn Văn Phước

Ngày, tháng, năm sinh: 20/05/1960 Nam/ Nữ: Nam

Học hàm, học vị: Phó giáo sư, Tiến sĩ

Chức danh khoa học: Chức vụ: Viện trưởng

Điện thoại: Tổ chức: 38651132 Nhà riêng: 62805465 Mobile: 0903.803.524

Fax: 38655670 E-mail: nvphuoc196@gmail.com

Tên tổ chức đang công tác: Viện Môi trường và Tài nguyên

Địa chỉ tổ chức: 142 Tô Hiến Thành, P14, Q10, TPHCM

Địa chỉ nhà riêng: Số 28, Đường 21, KDC Khang Điền, Phường Phước Long B,

Quận 9, TpHCM

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Môi trường và Tài nguyên

Điện thoại: 38651132 Fax: 38655670

E-mail: ier@hcmier.edu.vn

Số tài khoản: 934.01.10.00002

Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Quận 10, TPHCM

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Đại học Quốc gia HCM

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 01/ năm 2010 đến tháng 03/ năm 2012

- Thực tế thực hiện: từ tháng 01/ năm 2010 đến tháng 06/ năm 2012

- Được gia hạn (nếu có):

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú

(Số đề nghị quyết toán)

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

khác khác

Tổng cộng 2.200 2.200 2.142,383 2.142,383

- Lý do thay đổi (nếu có): kinh phí thực tế chi không hết so với kinh phí được cấp, lý do

là không có đủ số lượt công tác trong nước (vé máy bay) của các cán bộ theo nội dung

1 Thiết bị, máy móc mua mới

2 Nhà xưởng xây dựng mới,

cải tạo

3 Kinh phí hỗ trợ công nghệ

5 Nguyên vật liệu, năng lượng

7 Khác

Tổng cộng

- Lý do thay đổi (nếu có):

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn,

phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn

bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban

2 Công văn số 941/

BKHCN-KHTN ngày

Gia hạn thời gian thực hiện nhiệm vị HTQT theo Nghị định thư với CHLB Đức

TT đăng ký theo Thuyết minh đã tham gia thực hiện tham gia chủ yếu chủ yếu đạt được Ghi chú*

Trường và Tài

Nguyên

Viện Môi Trường và Tài Nguyên

- Quản lí dự án phía Việt Nam

- Thu thập dữ liệu cho

mô hình toán: số liệu

về khí tượng, thủy văn, mặt cắt kênh Tây Ninh

- Quan trắc lưu lượng

và chất lượng nước kênh Tây Ninh: đo lưu lượng, mực nước, lấy mẫu và phân tích chất lượng nước

- Vận chuyển, lắp đặt

mô hình xử lý nước thải tại Công ty Thanh Vinh; vận hành, nghiên cứu tối

ưu hóa qui trình công nghệ Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu

ô nhiễm trong nước thải phục vụ vận hành hệ thống xử lý

- Nghiên cứu lựa chọn cây trồng thích hợp cho OKA: môi trường ngập nước, sinh khối lớn, có giá trị kinh tế…

- Tổ chức hội thảo, các khóa đào tạo và hợp tác với các đối tác trong dự án quốc gia Bảo vệ môi trường lưu vực sông Đồng Nai cho đến năm

2020

- Số liệu về khí tượng, thủy văn, mặt cắt kênh Tây Ninh

- Kết quả quan trắc chất lượng nước kênh Tây Ninh

- Kết quả phân tích nước thải

- Giới thiệu, nhân rộng

xử lý nước thải sản xuất tinh bột khoai

mì

- Tổ chức hội thảo, các khóa đào tạo ngắn hạn, góp phần

tư vấn hỗ trợ công nghệ cho các nhà máy, các

cơ sở chế biến tinh bột mì tại Tây Ninh, Đồng Nai, Bình

Dương, Bình

2 Sở Tài Nguyên

Môi trường tỉnh

Tây Ninh

Sở Tài Nguyên Môi trường tỉnh Tây Ninh

- Cung cấp và hỗ trợ thu thập dữ liệu về khí tượng, thủy văn lưu vực kênh Tây Ninh,

- Tiếp nhận mô hình và đưa vào sử dụng trong công tác quản

lý môi trường nước của Tỉnh

- Tiếp nhận

mô hình và đưa vào sử dụng trong công tác quản lý môi trường nước của Tỉnh

Vinh

Công ty Thành Vinh

- Tham gia đầu tư mặt bằng cho hệ thống pilot,

- Tiếp thu công nghệ

và triển khai thực tiển

hệ thống xử lý nước thải

- Tiếp nhận công nghệ

và triển khai thực tiển hệ thống xử lý nước thải

nghệ môi

trường

Trung tâm công nghệ môi trường

- Xây dựng Wetland - Các hệ

thống Wetland

và bảo vệ nguồn nước thuộc viện nghiên cứu thuỷ lợi Leichtweiss (LWI) (Prof

Dr G Meon)

- Thu thập và phân tích các dữ liệu cần thiết phục vụ mô hình hóa chất lượng nước

- Lắp đặt trạm đo và tiến hành đo đạc lưu lượng, mực nước và chất lượng nước kênh Tây Ninh

- Phát triển hệ thống

mô hình toán quản lí tổng hợp và bền vững nguồn tài nguyên nước (WPCM)

- Vận hành thử nghiệm

và tối ưu hóa hệ thống WPCM tại lưu vực Tây Ninh

- Đề xuất mở rộng hệ thống WPCM cho lưu vực sông Sài Gòn

- Tổ chức các khóa đào tạo và hội thảo

- Kết quả đo đạc lưu lượng, mực nước và chất lượng nước kênh Tây Ninh

- Tối ưu hóa

hệ thống WPCM tại lưu vực Tây Ninh

xử lí nước thải, đại học Ostwestfalen-Lippe (giáo

sư J Fettig, giáo sư U

Austermann-Haun)

- Thiết kế và lắp đặt trạm xử lý nước thải qui mô pilot tại Công

- Kết nối hệ thống xử

lý vào hệ thống mô hình quản lí nguồn nước WPCM

- Nhân rộng mô hình

xử lý nước thải

- Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo và trao đổi kinh nghiệm giữa với các đối tác

- Trạm xử lý nước thải qui mô pilot tại Công ty Thanh

Vinh

- Mô hình hóa trạm pilot

7 Công ty

Blumberg,

Bovend

Công ty Blumberg, Bovend

- Hướng dẫn tối ưu hóa các quy trình xử lý nước thải bằng kỹ thuật sinh thái

- Kết quả tối

ưu hóa các quy trình

xử lý nước thải bằng

kỹ thuật sinh thái

8 Công ty Hager

& Elsässer,

Stuttgart

Công ty Hager &

Elsässer, Stuttgart

- Đảm nhận việc thiết

kế, sản xuất, lắp đặt

và đưa vào vận hành

hệ thống xử lý kị khí (UASB)

- Hệ thống

xử lý kị khí (UASB)

9 Công ty

Enviplan,

Lichtenau

Công ty Enviplan, Lichtenau

- Chịu trách nhiệm thiết kế, xây dựng và lắp đặt, cung cấp vật liệu cho thiết bị vi tuyển nổi microflotation

- Thiết bị vi tuyển nổi microflotati

on

- Lý do thay đổi (nếu có):

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Nguyễn Văn

Phước

PGS, TS Nguyễn Văn

Phước

Quản lý dự án phía VN

Long

TS Nguyễn Hồng Quân

Xây dựng hệ thống quản lý chất lượng nước tiểu lưu vực kênh Tây Ninh

Phần mềm quản lý tổng hợp chất lượng nước tiểu lưu vực kênh Tây Ninh

Hoàng

ThS Nguyễn Hoàng

Tiếp nhận mô hình và đưa vào sử dụng trong công tác quản lý môi trường nước của Tỉnh

4 Trần Thanh

Vinh

Trần Thanh Vinh

Tiếp thu công nghệ và triển khai thực tiển

hệ thống xử lý nước thải

Công nghệ

và mô hình

xử lý nước thải tinh bột khoai mì

5 NCS Nguyễn

Thị Thanh

Phượng

NCS Nguyễn Thị Thanh Phượng

Nghiên cứu công nghệ xử

lý nước thải tinh bột khoai

mì

Quy trình công nghệ

xử lý nước thải tinh bột khoai mì phù hợp điều kiện VN

6 GS, TS Günter

Meon

GS, TS Günter Meon

Quản lý dự án phía Đức

7 GS J Fettig GS J Fettig Mô hình hóa

trạm pilot Tối ưu hóa toàn bộ trạm

xử lý

Kết quả tối

ưu hóa trạm

xử lý

- Lý do thay đổi (nếu có): TS Nguyễn Hồng Quân là NCS thuộc dự án hợp tác giữa VN

và Bộ môn thuỷ văn, quản lý và bảo vệ nguồn nước thuộc viện nghiên cứu thuỷ lợi Leichtweiss (LWI), nên đồng thời trực tiếp tham gia Dự án

6 Tình hình hợp tác quốc tế:

Số

TT

Theo kế hoạch

(Nội dung, thời gian, kinh phí,

địa điểm, tên tổ chức hợp tác,

số đoàn, số lượng người tham

1

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

(Nội dung, thời gian,

kinh phí, địa điểm )

Ghi chú*

1 Hội thảo về mô hình quản lý chất

lượng nước lưu vực sông

Hội thảo về mô hình quản

lý chất lượng nước lưu vực sông

2 Hội thảo về công nghệ xử lý

- Lý do thay đổi (nếu có):

ưu hóa các quy trình xử lý nước thải bằng

kỹ thuật sinh thái

10 Dipl-Ing

Michale

Wunsch

Dipl-Ing Michale Wunsch

Thiết kế, vận hành hệ thống

xử lý kị khí (UASB)

trong nước và nước ngoài)

Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Người,

cơ quan thực hiện

1 Quan trắc chất lượng nước sông

và nước thải tiểu lưu vực kênh

Tây Ninh

12/2010 10/2010 Viện Môi

trường và Tài nguyên

2 Nghiên cứu và xây dựng trạm

pilot xử lý nước thải tinh bột

khoai mì

07/2010 Đối tác Đức

3 Đào tạo tại Đức 5 – 10/2010 8 – 9/2010 Viện Môi

trường và Tài nguyên

4 Đào tạo tại VN 5 – 12/2010 05/2012 Viện Môi

trường và Tài nguyên

6 Vận hành và tối ưu hóa trạm

pilot xử lý nước thải tinh bột

khoai mì

02/2012 09/2012 Viện Môi

trường và Tài nguyên + Đối tác Đức

7 Tổng kết nghiệm thu dự án 02/2012 09/2012 Viện Môi

trường và Tài nguyên

- Lý do thay đổi (nếu có): Vận hành trạm pilot xử lý nước thải cần thêm thời gian để đảm bảo tối ưu hóa các quá trình xử lý Do đó các số liệu thí nghiệm chưa hoàn thiện

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Đạt 100% theo kế hoạch

Nước sau xử lý bảo đảm đạt tiêu chuẩn VN qui định, hiệu quả xử

1 Mô hình quản lý chất

lượng nước sông cho tiểu

lưu vực

2 Công nghệ xử lý nước

thải tinh bột khoai mì

thuận cho công

Số lượng, nơi công bố

(Tạp chí, nhà

xuất bản)

1 Phần mềm phục vụ quản

lí chất lượng nước tiểu

lưu vực – kênh Tây Ninh

Mô hình có độ chính xác cao,

có cơ sở khoa học, được chấp nhận áp dụng trong công tác quản lý môi trường của địa phương

Mô hình được chấp nhận áp dụng trong công tác quản

lý môi trường của địa phương

2 Báo cáo tổng hợp kết quả

thực hiện Nhiệm vụ

Đầy đủ, khoa học, được HĐKH nghiệm thu

Đầy đủ, khoa học

- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

ngành đào tạo Theo kế hoạch Thực tế đạt

được

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

TT đăng ký Theo

kế hoạch

Thực tế đạt được

(Thời gian kết thúc)

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

Nước thải sau xử

lý đã được Sở TNMT kiểm tra đạt kết quả tốt

2

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ so với khu vực và thế giới…)

cơ cao

sản phẩm phụ độc hại

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)

- Tạo công cụ quản lý chất lượng nước lưu vực sông khoa học và hiệu quả cho các nhà quản lý môi trường

- Tạo điều kiện cho các cơ sở chế biến tinh bột khoai mì thực hiện nghĩa vụ xử lý nước thải với chi phí thấp, góp phần bảo vệ môi trường của địa phương

TT Nội dung thực hiện (Tóm tắt kết quả, kết luận

chính, người chủ trì…)

I Báo cáo định kỳ

Lần 1 03/2011 + Thực hiện đúng tiến độ

dự kiến, các sản phẩm KH&CN có chất lượng tốt, tính khoa học cao + Đoàn chuyên gia Đức sang công tác, kiểm tra tiến độ và chất lượng công trình triển khai thực tế tại Tây Ninh Kết quả công trình được đánh giá là đạt chất lượng tốt

được khoảng 80% các nội dung theo tiến độ đã đăng ký

+ Các sản phẩm trung gian: báo cáo chuyên

đề, các hợp phần của phần mềm quản lý tổng hợp chất lượng nước tiểu lưu vực kênh Tây Ninh, kết quả vận hành trạm pilot xử lý nước thải tại Tây Ninh, … đạt chất lượng tốt

+ Đã tổ chức hội thảo và các khóa đào tào ngắn hạn

+ Sản phẩm của đề tài đã được triển khai ứng dụng vào thực tế (Tây Ninh)

+ Các bài báo khoa học được đăng trên các tạp chí và hội nghị có uy tin, góp phần phổ biến rộng rãi kết quả nghiên

02 hợp phần: mô hình quản lý chất lượng nước cho tiểu lưu vực kênh Tây Ninh, công nghệ xử

lý nước thải tinh bột khoai mì

Chủ nhiệm đề tài

(Họ tên, chữ ký)

Thủ trưởng tổ chức chủ trì

(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 MỤC TIÊU 3

2 ĐỐI TƯỢNG 5

3 NỘI DUNG 5

4 TÍNH CẤP THIẾT 12

5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 15

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 16

CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT KHOAI MÌ CÓ NỒNG ĐỘ CHẤT HỮU CƠ CAO, ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SINH THÁI 17

1.1 TỔNG QUAN 17

1.1.1 Tổng quan về sản xuất tinh bột mì và công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì trên địa bàn tỉnh Tây Ninh 17

1.1.2 Tổng quan về công nghệ xử lý 34

1.1.3 Lựa chọn công nghệ 82

1.2 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ 86

1.2.1 Nội dung – Đối tượng nghiên cứu 86

1.2.2 Mô hình và phương pháp nghiên cứu 89

1.2.3 Mô hình nghiên cứu 91

1.2.4 Phương pháp phân tích 103

1.3 KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 103

1.3.1 Kết quả nghiên cứu trên các mô hình 103

1.3.2 Đề xuất quy trình xử lý nước thải tinh bột khoai mì 161

1.4 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 162

1.4.1 Kết luận 162

1.4.2 Kiến nghị 166

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC RẠCH TÂY NINH VÀ KHU VỰC LÂN CẬN 167

2.1 GIỚI THIỆU 167

2.1.1 Giới thiệu 167

2.1.2 Công cụ mô hình hỗ trợ quản lý chất lượng nước 169

2.2 CƠ SỞ KHOA HỌC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM 171

2.2.1 Quá trình thủy văn lưu vực 172

2.2.2 Xói mòn đất 181

2.2.3 Mô hình hóa các chất ô nhiễm 199

2.2.4 Diễn biến chất lượng nước sông 207

2.2.5 Mô hình hóa chất lượng nước cho các hồ 219

2.2.6 Những cách tiếp cận mô hình chất lượng nước 220

2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM LƯU

VỰC RẠCH TÂY NINH 227

2.3.1 Mô hình áp dụng 227

2.3.2 Dữ liệu thu thập phục vụ tính toán mô hình lan truyền ô nhiễm 227

2.3.3 Mô hình SWAT 229

2.3.4 Mô hình HEC – RAS 240

2.3.5 Mô hình HSPF 248

2.4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN 258

2.4.1 Bộ số liệu mô hình (Thượng và hạ lưu hồ Dầu Tiếng) 258

2.4.2 Mô hình SWAT 260

2.4.3 Mô hình CE – QUAL W2 265

2.5 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 282

2.5.1 Kết luận 282

2.5.2 Kiến nghị 284

TÀI LIỆU THAM KHẢO 285

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EGSB Expanded Granular Sludge Bed Bể kỵ khí bùn hạt giản nở

VSS Volatile Suspended Solid Chất rắn lơ lửng bay hơi

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket Bể kỵ khí ngược dòng

Từ viết tắt Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt

USBF Upflow Sludge Blanket Filtration Bể hybrid UASB kết hợp lọc

sinh học kỵ khí

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Danh sách một số công ty sản xuất tinh bột mì điển hình 18 Bảng 1.2 Lưu lượng nước thải sản xuất tinh bột mì 20 Bảng 1.3 Thành phần và tính chất nước thải sản xuất tinh bột mì 21 Bảng 1.4 Thành phần, tính chất nước thải sản xuất tinh bột mì 23 Bảng 1.5 Một số quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột mì trong nước 30 Bảng 1.6 Số liệu được công bố theo điều tra (Frankin, 2001) 42 Bảng 1.7 Các loại hình sản xuất công nghiệp theo điều tra (Frankin, 2001) 43 Bảng 1.8 Sự hiện diện của một số hợp chất hóa học có khả năng gây độc, ảnh hưởng đến quá trình metan hóa 45 Bảng 1.9 Các axit béo mạch dài gây độc cho quá trình metan hóa 48 Bảng 1.10 Sự hiện diện của một số axit béo bay hơi thông thường trong hệ thống sinh học kỵ khí 49 Bảng 1.11 Thế oxi hóa và hoạt động của vi khuẩn trong quá trình phân hủy kỵ khí 51 Bảng 1.12 Thời gian lưu bùn cần thiết cho quá trình sinh học trong bể phân hủy

kỵ khí 52 Bảng 1.13 So sánh ưu và nhược điểm của các phương pháp ĐNN kiến tạo 60 Bảng 1.14 Vai trò của thực vật trong hệ Wetland (Lee, 2004) [58] 71 Bảng 1.15 Liệt kê một số kết quả nghiên cứu trên hệ thống hybrid kỵ khí (USBF) 74 Bảng 1.16 Tính chất nước thải tinh bột khoai mì 87

Bảng 1.17 Kích thước của từng ô đất ngập nước như sau: 96 Bảng 1.18 Suất đầu tư 160

Bảng 2.1 Ví dụ về các thiệt hại on-site và off-site liên kết với nước xói mòn và bồi lắng 182 Bảng 2.2 Ví dụ về các thiệt hại on-site và off-site liên kết với nước xói mòn và bồi lắng Kích thước và trọng lượng riêng thành phần các hạt phân tách 198 Bảng 2.3 Lưu lượng và tải lượng các chất ô nhiễm đối với một số 233 Bảng 2.4 Kết quả hiệu chỉnh chỉ tiêu chất lơ lửng và các chỉ tiêu 234 Bảng 2.5 Cơ sở dữ liệu xây dựng mô hình SWAT 261 Bảng 2.6 Các thông số quan trọng của mô hình CE-QUAL-W2 để mô phỏng nhiệt độ và chất lượng nước hồ Dầu Tiếng (DT) 275

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình sản xuất tinh bột mì tại nhà máy Tân Hoàng Minh 19 Hình 1.2 Cơ chế tuyển nổi 34 Hình 1.3 Cấu tạo đặc trưng EGSB 37 Hình 1.4 Các quá trình xảy ra trong phân hủy kỵ khí 39 Hình 1.5 Mô hình đất ngập nước FWS với thực vật đáy 54 Hình 1.6 Mô hình đất ngập nước FWS với thực vật nửa ngập nước 54 Hình 1.7 Mô hình đất ngập nước FWS với thực vật nổi 55 Hình 1.8 Mô hình đất ngập nước FWS với thực vật lá nổi 55 Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo mô hình đất ngập nước SFS 56 Hình 1.10 Mô hình đất ngập nước HF 56 Hình 1.11 Mô hình đất ngập nước VF 57 Hình 1.12 Nhóm thực vật ngập nước (Sainty and Jacobs, 1981) [56] 57 Hình 1.13 Nhóm thực vật nổi tự do (Sainty and Jacobs, 1981) [56] 58 Hình 1.14 Nhóm thực vật nổi có hệ rễ bám vào đất (Sainty và Jacobs, 1981) [56] 59 Hình 1.14 Nhóm thực vật nửa ngập nước (Sainty and Jacobs, 1981) [56] 59 Hình 1.16 Các cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm 63 Hình 1.17 Một số loại thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước thải 70 Hình 1.18 Mô hình USBF (UASB kết hợp lọc sinh học) 72 Hình 1.19 Mô hình hybrid USBF xử lý nước thải luộc gỗ 73 Hình 1.20 Sơ đồ kết hợp hệ sinh khối lơ lửng và bám dính 80

Hình 1.21 Mô hình Bio 2 Sludge 81 Hình 1.22 Công nghệ xử lý được đề xuất 86 Hình 1.23 Mô hình Microflotation 92 Hình 1.24 Mô hình EGSB 93 Hình 1.25 Sơ đồ quá trình xử lý của hệ thống lọc qua đất theo chiều dọc 95 Hình 1.26 Kết cấu của các mô hình đất ngập nước 96 Hình 1.27 Cấu tạo mô hình USBF + Bio 2 Sludge 101 Hình 1.28 Sự biến thiên của pH và độ kiềm trong bể tuyển nổi Microflotation 105 Hình 1.29 Hiệu suất loại bỏ SS của bể tuyển nổi vi bọt 106 Hình 1.30 Hiệu quả xử lý COD, TN, TP và CN- của bể tuyển nổi 108 Hình 1.31 Sự biến thiên tỉ lệ COD/SS trong bể tuyển nổi vi bọt 109

Hình 1.32 Sự biến thiên tỉ lệ T-N/SS trong bể tuyển nổi vi bọt 109

Hình 1.33 Đồ thị biến thiên pH, VFA, độ kiềm trong bể EGSB 111 Hình 1.34 Đồ thị biến thiên nồng độ COD và hiệu quả xử lý trong bể EGSB 113 Hình 1.35 Đồ thị biến thiên nồng độ SS và hiệu quả loại bỏ SS trong bể EGSB 114 Hình 1.36 Đồ thị biến thiên nồng độ TN và hiệu quả xử lý trong bể EGSB 115 Hình 1.37 Đồ thị biến thiên nồng độ CN- và hiệu quả xử lý trong bể EGSB 116 Hình 1.38 Hiệu quả sinh khí Methane trong bể EGSB 117 Hình 1.39 Hiệu quả xử lý COD sau bể OKA1 121 Hình 1.40 Tương quan giữa tải trọng hữu cơ và hiệu suất xử lý OKA1 122

Hình 1.41 Hiệu suất xử lý N-tổng sau bể OKA1 123 Hình 1.42 Hiệu suất xử lý P-tổng sau bể OKA1 126 Hình 1.43 Hiệu suất xử lý CN- sau bể OKA1 127 Hình 1.44 Hiệu suất xử lý TSS sau bể OKA1 128 Hình 1.45 Hiệu suất xử lý COD sau bể OKA2 130 Hình 1.46 Tương quan giữa tải trọng hữu cơ và hiệu suất xử lý OKA2 131 Hình 1.47 Hiệu suất xử lý TN sau bể OKA2 132 Hình 1.48 Hiệu suất xử lý TP sau bể OKA2 133 Hình 1.49 Hiệu suất xử lý CN- sau bể OKA2 134 Hình 1.50 Hiệu suất xử lý SS sau bể OKA2 135 Hình 1.51 Hiệu suất xử lý COD sau bể OKA3 136 Hình 1.52 Tương quan giữa tải trọng hữu cơ và hiệu suất xử lý OKA3 137 Hình 1.53 Hiệu suất xử lý TN sau bể OKA3 138 Hình 1.54 Hiệu suất xử lý TP sau bể OKA3 139 Hình 1.55 Hiệu suất xử lý CN- sau bể OKA3 139 Hình 1.56 Hiệu suất xử lý SS sau bể OKA3 140 Hình 1.57 Sự biến thiên pH; COD; độ kiềm, N theo thời gian 141 Hình 1.58 Sự biến thiên pH; COD, độ kiềm; N theo thời gian, 144 Hình 1.59 Sự biến thiên pH; COD, độ kiềm; N theo thời gian, hệ số tuần hoàn α=2 146 Hình 1.60 Sự biến thiên COD, SS, TN, TP và CN- trong bể Biogas 150 Hình 1.61 Sự biến thiên COD, SS, TN, TP và CN- trong OKA2 154

Hình 1.62 Sự biến thiên COD, SS, TN, TP và CN- trong OKA3 157

Hình 2.1 Chu trình vật lý liên quan đến dòng chảy tràn 172 Hình 2.2 Sơ đồ các quá trình chủ yếu trong chu trình thủy văn lưu vực sông 174 Hình 2.3 Sơ đồ minh họa khả năng phát sinh dòng chảy bề mặt trong mối quan

hệ với các yếu tố khác 176 Hình 2.4 BASINS 4.0 – Tổng quan về hệ thống 226 Hình 2.5 Sơ đồ vị trí rạch Tây Ninh (hình trái) và phân bố sử dụng đất, các nguồn thải điểm (màu đỏ) và vị trí các điểm quan trắc thủy văn, chất lượng nước (màu xanh lá cây) trên lưu vực rạch Tây Ninh (hình phải) 233 Hình 2.6 Kết quả mô phỏng chất lơ lững (SS) cầu Suối Núc (hình trên) và cầu Gió (hình dưới) 236 Hình 2.7 Kết quả mô phỏng a-mô-ni-um (NH4-N) tại cầu Suối Núc (hình trên)

và cầu Gió (hình dưới) 237 Hình 2.8 Kết quả mô phỏng phốt – phát (PO4-P) tại cầu Suối Núc (hình trên) và cầu Gió (hình dưới) 238 Hình 2.9 Kết quả mô phỏng BOD tại cầu Suối Núc (hình trên) và cầu Gió (hình dưới) 239 Hình 2.10 Sơ đồ tính hợp kết quả mô hình SWAT vào mô hình HEC-RAS (W = mực nước, Q = lưu lượng, C = nồng độ) 241 Hình 2.11 Đường quan hê mực nước (phương ngang) và lưu lượng (trục đứng) tại trạm cầu Nổi, hình vuông là số liệu đo đặc vào mùa khô, hình tròn là số liệu

đo đạc vào mùa khô 242

Hình 2.12 Kết quả mô phỏng và đo đạc sự thay đổi mực nước tại a) Cầu Suối Núc, b) Cầu Gió, c) cầu Sắt, và d) cầu Nổi 244 Hình 2.13 So sánh kết quả mô phỏng lưu lượng tại các trạm a) cầu Suối Núc, b) Cầu Gió và c) cầu Nổi sử dụng mô hình SWAT với trường hợp tích hợp mô hình SWAT và HEC-RAS 246 Hình 2.14 Kết quả mô phỏng nhiệt độ cho dòng chính rạch Tây Ninh tại trạm Cầu Nổi 246 Hình 2.15 Kết quả mô phỏng a-mô-ni-um (NH4-N) tại trạm Cầu Nổi 247 Hình 2.16 Kết quả mô phỏng phốt-phát (PO4-P) tại trạm Cầu Nổi 247 Hình 2.17 Kết quả mô phỏng BOD tại trạm Cầu Nổi 248 Hình 2.18 Khung mô hình mô phỏng dòng chảy và chất ô nhiễm trong mô hình 250 Hình 2.19 Sơ đồ vị trí lưu vực suối Trà Phí trong mối quan hệ với lưu vực rạch Tây Ninh 252 Hình 2.20 Kết quả mô phỏng lưu lượng và thực tế (21/7/2008 – 20/8/2008) 254 Hình 2.21 Kết quả mô phỏng TSS và thực tế (21/7/2008 – 20/8/2008) 254 Hình 2.22 Kết quả mô phỏng P-PO4 và thực tế (21/7/2008 – 20/8/2008) 255 Hình 2.23 Kết quả mô phỏng P-PO4 và thực tế (25/7/2008 – 27/7/2008) 256 Hình 2.24 Kết quả mô phỏng P-PO4 và thực tế (7/8/2008 – 9/8/2008) 256 Hình 2.25 Kết quả mô phỏng P-PO4 và thực tế (14/8/2008 – 15/8/2008) 257 Hình 2.26 Sơ đồ ranh giới các lưu vực thượng và hạ lưu hồ Dầu Tiếng của hệ thống sông Sài Gòn 260 Hình 2.27 Kết quả mô phỏng (hiệu chỉnh và kiểm định) lưu lượng dòng chảy đến hồ Dầu Tiếng 263

Hình 2.28 Kết quả mô phỏng (hiệu chỉnh và kiểm định) lưu lượng dòng chảy cho trạm Tống Lê Chân 263 Hình 2.29 Kết quả mô phỏng và hiệu chỉnh vật liệu lơ lửng đến hồ Dầu Tiếng 264 Hình 2.30 Kết quả mô phỏng và hiệu chỉnh phốt phát (PO4-P) đến hồ Dầu Tiếng 264 Hình 2.31 Kết quả mô phỏng và hiệu chỉnh ni trát (NO3-N) đến hồ Dầu Tiếng 265 Hình 2.32 Lưới tính toán theo chiều dọc và chiều sâu cho sông, hồ 266 Hình 2.33 Phân chia không gian cho mô hình thủy lực, chất lượng nước CE-QUAL-W2 khu vực hồ Dầu Tiếng và hạ lưu sông Sài Gòn 270 Hình 2.34 Mô hình số độ cao địa hình đáy hồ Dầu Tiếng 271 Hình 2.35 Các dòng chảy vào/ra mô hình thủy lực, chất lượng nước CE-QUAL-W2 khu vực hồ Dầu Tiếng và hạ lưu sông Sài Gòn Dòng chảy vào (mũi tên mày xanh) được tính toán từ mô hình SWAT, lượng nước tưới theo các kênh Đông, kênh Tây, kênh Tân Hưng là các dòng chảy ra (mũi tên màu hồng) 272 Hình 2.36 Kết quả mô phỏng giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực (mực nước hồ Dầu Tiếng) 273 Hình 2.37 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mực nước hồ Dầu Tiếng 274 Hình 2.38 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mực nước tại trạm Dầu Tiếng 274 Hình 2.39 Kết quả mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại trạm Thủ Dầu Một trong khoảng thời gian từ ngày 02/25/2005 đến ngày 27/02/2005 và từ ngày 09/16/2008 đến ngày 09/18/2008 275

Hình 2.40 Kết quả mô phỏng và thực đo của mô hình đối với chỉ tiêu nhiệt độ tại trạm DT4 277 Hình 2.41 Kết quả mô phỏng và thực đo của mô hình đối với chỉ tiêu Oxy hòa tan tại trạm DT4 277 Hình 2.42 Kết quả mô phỏng và thực đo của mô hình đối với chỉ tiêu ammonium tại trạm DT4 278 Hình 2.43 Kết quả mô phỏng và thực đo của mô hình đối với chỉ tiêu ni trát và nitric tại trạm DT4 278 Hình 2.44 Kết quả mô phỏng và thực đo của mô hình đối với chỉ tiêu chlorophyll a tại trạm DT4 279 Hình 2.45 Kết quả mô phỏng các chỉ tiêu (A) nhiệt độ, (B) DO (C) phốt phát, (D) nitrate + nitrite và (E) ammonium tại trạm DT4 vào ngày 2/7/2005 282

MỞ ĐẦU

Tinh bột mì đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu có triển vọng được chính phủ và các địa phương quan tâm Chúng được sử dụng làm nguyên liệu

cho nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, mỹ phẩm, dệt nhuôm, giấy,

chế biến thức ăn gia súc, sản xuất bao plastic tự hoại, vỏ xe, ván ép, bột giặt… Tỉnh Tây Ninh là nơi trồng cây khoai mì với mật độ cao tại miền Nam Năm

2009, diện tích trồng cây khoai mì của tỉnh Tây Ninh đạt khoảng 46.034 ha, cho sản lượng hơn 1,2 triệu tấn củ Toàn tỉnh có hơn 80 cơ sở sản xuất hằng năm chế biến khoảng 1 triệu tấn củ khoai mì và thải ra hơn 5 triệu m3 nước thải (Nguyen Hoang, 2007) Nước thải từ các nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì đóng vai trò chính trong việc gây ô nhiễm nguồn nước mặt cũng như nước ngầm tại đây Nước thải có pH thấp, chứa hàm lượng cặn cao, chất hữu cơ khó phân hủy, bốc mùi chua nồng ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Nguồn nước này thường không được xử lý triệt để, có nơi còn không xử lý mà xả trực tiếp ra môi trường hoặc ra cống thoát nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Sự ô nhiễm môi trường không chỉ ảnh hưởng đến điều kiện sinh hoạt, sức khỏe của người dân mà còn ảnh hưởng đến các hoạt động sản xuất khác như trồng trọt, chăn nuôi

Hiện nay, nhiều công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột mì đã được áp dụng

ở nước ta như: bể ABR, bể ABR kết hợp với kết hợp lọc sinh học kỵ khí – hiếu khí (công nghệ hybrid), phương pháp sinh học kỵ khí (UASB), phương pháp hoá

lý (keo tụ) kết hợp phương pháp sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính), hồ sinh học (kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí) Tuy nhiên, thực tế cho thấy công nghệ trên hoạt động chưa hiệu quả và khá phức tạp Do vậy, cần thiết phải xác định một công nghệ xử lý đảm bảo hiệu quả về môi trường và đáp ứng về mặt kinh tế, phù hợp

với điều kiện sản xuất trong nước, đồng thời đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành sản xuất tinh bột mì

Ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống con người và các

hệ sinh thái liên quan Vấn đề ô nhiễm nguồn nước có thể dẫn đến nhiều vấn đề khác như hạn chế nguồn nước cấp, suy thoái hệ sinh thái động thực vật, đặc biệt nếu nguồn nước ô nhiễm khi đi vào các chuỗi thức ăn có thể gây ra những căn bệnh nghiêm trọng cho con người ví dụ như ung thư (Novotny 2002 [51]; Loague and Corwin 2005 [43])

Tại nhiều lưu vực sông ở Việt Nam, nhiều người còn chưa tiếp cận được nguồn nước an toàn và đầy đủ để đáp ứng những nhu cầu cơ bản nhất của họ Tài nguyên nước đang bị đe dọa bởi các chất thải ô nhiễm từ các hoạt động sản xuất

và sinh hoạt, bởi việc khai thác sử dụng kém hiệu quả, bởi sự thay đổi mục đích

và cơ cấu sử dụng đất, thay đổi khí hậu, sự cố môi trường và nhiều yếu tố khác,… Dù rằng nước là một dạng tài nguyên có khả năng tái tạo, song khả năng

tự tái tạo của tài nguyên nước đang ngày càng bị hạn chế và khó có thể kiểm soát được do khai thác quá mức cộng với tình trạng ô nhiễm môi trường nước ngày một gia tăng và những thay đổi bất thường của khí hậu thời tiết, vì thế nhiều lưu vực sông đang đứng trước những nguy cơ về thiếu hụt nước cho sản xuất và sinh hoạt, từ đó nảy sinh những mâu thuẫn, tranh chấp trong việc khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước, và đặt ra những thách thức lớn lao cho sự phát triển bền vững (UN, 2003; World Bank, 1996; Lâm Minh Triết và nnk, 2004; Cục Môi Trường, 2005)

Mặc dù cách tiếp cận “Quản lý thống nhất và tổng hợp” đã được giới thiệu và đề cập trong một số tài liệu pháp lý, nhưng việc triển khai vẫn còn hạn chế nhất định (Global Water Partnership 2003 [27]; Hansen and Do 2005 [29]) Lý do phổ biến là việc gặp khó khăn trong quản lý các nguồn thải Bên cạnh việc khó khăn trong quản lý các nguồn thải điểm (point sources), nguồn phân tán (diffuse

sources) thì không được quan tâm trong hầu kết các kế hoạch, chương trình quản

lý chất lượng nước Hơn thế nữa, việc thiếu nhân lực, dữ liệu cũng là những nguyên nhân dẫn đến các khó khăn trên Do vậy, bên cạnh việc khắc phục các khó khăn vừa nêu, việc chọn lựa một công cụ mạnh góp phần hỗ trợ công tác quản lý cũng hết sức cần thiết

Dùng mô hình chất lượng nước đã cho thấy có những hiệu quả nhất định trong công tác quản lý chất lượng nước Mô hình toán đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, ví dụ trong chương trình “Tổng Tải lượng Tối Đa Ngày – Total Maximum Daily Load (TMDL)” tại Hoa Kỳ (NRC 2001 [53]) hoặc trong

“Khung chỉ thị về nước - Water Framework Directive” tại Châu Âu (Hattermann and Kundzewicz 2009 [32]) Các quá trình hóa lý, sinh học xảy ra trong môi trường nước cũng như các tác động nhân sinh (ví dụ: xả thải) có thể được tích hợp trong mô hình Khi sử dụng mô hình nhiều phương án quản lý chất lượng nước có thể được thể nghiệm, đánh giá và thực hiện Từ đó, mô hình có thể hỗ

trợ các nhà quản lý để đưa ra những quyết định nhằm bảo vệ nguồn nước

1 MỤC TIÊU

Mục tiêu tổng quát

- Xác định công nghệ xử lý nước thải tinh bột khoai mì phù hợp, áp dụng

công nghệ tiên tiến và kỹ thuật sinh thái

- Xây dựng mô hình toán quản lý chất lượng nước tiểu lưu vực kênh Tây Ninh, trên cơ sở hoàn thiện một số mô hình đã có: mô hình cân bằng nước,

mô hình vận chuyển chất vào nguồn nước và mô hình diễn biến chất lượng

nước trong sông

Mục tiêu cụ thể

Mục tiêu cụ thể của hợp phần xử lý nước thải tinh bột khoai mì bao gồm:

- Phát triển các công nghệ tiên tiến và kỹ thuật sinh thái cho xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng cao: tuyển nổi vi bọt; hệ kị khí đệm giãn nở; đất ngập nước

- Nghiên cứu, xác định chế độ vận hành cho các công trình đơn vị theo nhiều phương án lựa chọn:

ƒ Phương án 1: xử lý hóa lý (tách cặn) kết hợp sinh học kị khí và đất ngập nước

ƒ Phương án 2: xử lý hóa lý (tách cặn) , sau đó xử lý nối tiếp qua hệ đất ngập nước (OKA2 và OKA3)

ƒ Phương án 3: xử lý sinh học kị khí (hệ hybrid) kết hợp sinh học hiếu khí (hybrid)

ƒ Phương án 4: Xử lý sinh học kị khí (biogas), sau đó xử lý nối tiếp qua hệ đất ngập nước (OKA2 và OKA3)

- Thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ xử lý sinh học đất ngập nước, áp dụng trên các loại thực vật bản địa Đánh giá khả năng thích nghi và sức chịu tải đối với nước thải tinh bột mì

- Xem xét, đánh giá hiệu quả về mặt xử lý, kinh tế của các phương án đưa ra

Từ đó, đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột mì phù hợp, là cơ

sở áp dụng triển khai thực tế tại địa bàn tỉnh Tây Ninh cũng như các địa bàn khác trong cả nước

Mục tiêu của hợp phần mô hình hóa là xây dựng bộ công cụ quản lý chất lượng nước lưu vực rạch Tây Ninh và khu vực lân cận trên cơ sở áp dụng mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm Trong đó bao gồm :

- Tổng hợp dữ liệu, hệ thống hóa cơ sở khoa học xây dựng mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm từ các nguồn thải điểm và nguồn thải phân tán trên phạm

vi lưu vực và trong hệ thống sông, hồ

- Thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm nguồn nước cho lưu vực rạch Tây Ninh và lưu vực sông Sài

Đối với chủ đề 1 “Xử lý nước thải công nghiệp chế biến tinh bột mì, ứng

dụng công nghệ tiên tiến và kỹ thuật sinh thái”, đối tượng nghiên cứu là nước

thải công nghiệp sản xuất tinh bột khoai mì tại Tỉnh Tây Ninh

Đối với chủ đề 2 “Xây dựng mô hình toán quản lý chất lượng nước tiểu lưu vực kênh Tây Ninh, trên cơ sở hoàn thiện một số mô hình: mô hình cân bằng nước,

mô hình vận chuyển chất vào nguồn nước và mô hình diễn biến chất lượng nước trong sông”, đối tượng nghiên cứu là nước mặt lấy tại lưu vực rạch Tây Ninh và sông Sài Gòn

3 NỘI DUNG

Nội dung chính

Nội dung chính của nhiệm vụ hợp tác Việt Nam – Đức về Khoa học và Công nghệ theo nghị định thư là là nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp chế biến tinh bột mì (quy mô pilot và trong điều kiện PTN) và xây dựng các mô hình toán quản lý lưu vực kênh Tây Ninh theo các dữ liệu nước sau xử lý và các nguồn

thải trong khu vực Từ đó phát triển mô hình quản lý nước bền vững cho kênh Tây Ninh và lưu vực sông Sài Gòn

Mô hình xử lý nước thải sản xuất tinh bột khoai mì có nồng độ chất hữu cơ cao

đã được nghiên cứu và thử nghiệm ở quy mô pilot tại công ty Thanh Vinh Hệ thống tách cặn bằng mô hình vi bọt lần đầu được nghiên cứu tại Việt Nam với

ưu điểm tạo được bọt mịn, kích thước khoảng 20 – 30 µm cho phép loại bỏ hiệu quả hàm lượng bột trong thành phần nước thải Việc sử dụng lớp bùn hạt trong

bể EGSB giúp tăng cường hiệu quả xử lý, giảm lượng hóa chất sử dụng cho quá trình nâng pH Đồng thời, hiệu quả xử lý tại bể EGSB ổn định, có thể hoạt động gián đoạn và bùn dễ hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động Wetland sử dụng thực vật bản địa, công nghệ đơn giản, dễ vận hành, đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan, phù hợp với điều kiện môi trường trong khu vực và giảm thiểu ô nhiễm nước thải

Mô hình quản lý nước tính toán lan truyền ô nhiễm từ các nguồn thải điểm và nguồn thải phân tán trên phạm vi lưu vực và trong hệ thống sông, hồ Các mô hình toán được áp dụng cho lưu vực rạch Tây Ninh bao gồm: mô hình SWAT,

mô hình HEC-RAS, mô hình HSPF Trong đó, mô hình SWAT nhằm đánh giá

và dự đoán các tác động của thực tiễn quản lý đất đai đến nguồn nước, lượng bùn, và lượng hóa chất trong nông nghiệp sinh ra trên một lưu vực rộng lớn và phức tạp với sự không ổn định về các yếu tố như đất, sử dụng đất và điều kiện quản lý trong một thời gian dài Mô hình HEC-RAS là hệ thống phần mềm tổng hợp, được thiết kế để sử dụng trong môi trường có các mô đun quan hệ với nhau bao gồm: mô đun tính toán thủy lực, vận chuyển trầm tích và mô đun tính toán lan truyền ô nhiễm trong sông Mô hình HEC-RAS là mô hình thủy động lực chất lượng nước một chiều HSPF mô phỏng các quá trình dòng chảy và chất lượng nước trên bề mặt, dòng chảy ngầm đồng thời kết hợp với các quá trình

trong dòng sông, hồ chứa Việc mô phỏng chất lượng nước lưu vực sông Sài Gòn sử dụng mô hình SWAT và mô hình CE-QUAL-W2

Nội dung cụ thể: Bao gồm hai chủ đề

Chủ đề 1: Xử lý nước thải công nghiệp chế biến tinh bột mì, ứng dụng công nghệ tiên tiến và kỹ thuật sinh thái

Tỉnh Tây Ninh là nơi trồng cây khoai mì với mật độ cao tại miền Nam Năm

2010, diện tích trồng cây khoai mì của tỉnh Tây Ninh ước đạt khoảng 40.000ha, cho sản lượng gần 1,2 triệu tấn củ Toàn tỉnh có hơn 80 cơ sở sản xuất hằng năm chế biến khoảng 1 triệu tấn củ khoai mì và thải ra hơn 5 triệu m3 nước thải (Nguyễn Hoàng, 2007) Nước thải từ các nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì đóng vai trò chính trong việc gây ô nhiễm nguồn nước mặt cũng như nước ngầm

Đặc trưng chủ yếu của nước thải sản xuất tinh bột mì là pH thấp, hàm lượng COD cao có thể lên đến 20.000 mg/L, SS, N, P, CN- đều vượt tiêu chuẩn đến 5 –

20 lần Hơn nữa tỉ lệ BOD/COD cao, dao động khoảng 0,6 – 0,8 Do vậy, định hướng công nghệ nên áp dụng kết hợp quá trình sinh học kỵ khí, hiếu khí và ứng dụng kỹ thuật sinh thái để xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm

Quy trình xử lý nước thải tinh bột khoai mì:

Công nghệ xử lý được đề xuất theo chương trình hợp tác giữa VN và đối tác Đức với tiêu chí ứng dụng công nghệ sinh học, tái sử dụng năng lượng (thu hồi khí sinh học) và xử lý hiệu quả các thành phần ô nhiễm, đặc biệt là xử lý triệt để hàm lượng dinh dưỡng

Công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì gồm các công đoạn: xử lý sơ bộ, xử lý sinh học và xử lý bậc cao (áp dụng kỹ thuật sinh thái)

Xử lý sơ bộ: Tuyển nổi vi bọt

Công đoạn này gồm lắng hoặc tuyển nổi nhằm tách cặn, xử lý một phần hàm lượng hữu cơ, dinh dưỡng và Cyanua Các bọt khí li ti (kích thước 20 – 30 µm)

sẽ liên kết với các hạt mịn trong nước và nâng các hạt này nổi lên bề mặt nước tạo thành một lớp bùn nổi và được loại bỏ bởi dàn gạt cặn phía trên

Sau khi tách các cặn, nước thải sẽ được trung hòa, nâng pH, thích hợp cho xử lý sinh học ở công đoạn kế tiếp

Xử lý sinh học: gồm bốn phương án

1 EGSB + OKA1

Mục đích: Xác định khả năng xử lý ô nhiễm trên mô hình EGSB và OKA1

Trong quy trình này, nước thải sau khi tách căn tinh bột mì mịn từ bể tuyển nổi

vi bọt sẽ được bơm vào bể EGSB để tiếp tục xử lý các thành phần ô nhiễm Với tính năng vượt trội hơn so với các bể kỵ khí khác, bể EGSB hoạt động ở tại trọng hữu cơ cao, chịu được sốc tải, ổn định trong điều kiện hoạt động gián đoạn với tầng bùn hạt xáo trộn tốt, mật độ vi sinh cao Ngoài ra, bể còn có dòng tuần hoàn làm tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và nước thải Tuần hoàn còn giúp pha loãng nước vào, làm tăng pH, giảm lượng hóa chất cần trung hòa Do

đó, bể EGSB được thiết kế ít tốn diện tích, tiết kiệm chi phí, mang lại hiệu quả kinh tế cao

Điểm nhấn của quy trình này là áp dụng kỹ thuật sinh thái (OKA), sử dụng hệ thống đất ngâp nước sau EGSB nhằm xử lý triệt để thành phần hữu cơ và dinh dưỡng Hệ đất ngập nước OKA1 chịu được biến động cao của tải lượng ô nhiễm nhờ hoạt động của hệ vi sinh trong đất và lý tốt hàm lượng N và hoạt động với thời gian lưu nước dài nên đòi hỏi diện tích lớn nhưng chi phí năng lượng thấp,

dễ vận hành và tạo được cảnh quan cho khu vực

2 OKA2 + OKA3 (ĐNN kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương đứng

Mục đích: Xác định hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm bằng hệ thống đất ngập

nước OKA2, OKA3

Trong quy trình này nước thải sau tuyển nổi vi bọt được đưa đến hệ thống đất ngập nước (OKA2 + OKA3)

Bể OKA2 được thiết kế với dòng chảy ngầm theo phương thẳng đứng để tăng cường quá trình nitrat hóa xử lý chất dinh dưỡng, loại bỏ hàm lượng chất hữu cơ dưới tác dụng của hệ vi sinh vật tồn tại trong rễ lẫn trong đất nền phân hủy…

Bể OKA3 được thiết kế nhằm xử lý triệt để hàm lượng chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và các thành phần ô nhiễm còn lại sau khi xử lý qua OKA2

3 Hybrid kỵ khí kết hợp hiếu khí (USBF và Bio 2 Sludge)

Mục đích: Xác định khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải tinh bột

mì bằng công nghệ sinh học, kết hợp hệ hybrid kỵ khí (USBF) và hệ hybrid hiếu khí (bio2sludge)

Hệ hybrid USBF kết hợp Bio 2 Sludge có khả năng xử lý tốt các thành phần ô nhiễm trong nước thải tinh bột mì với các ưu điểm sau:

• Tính ổn định và khả năng chịu sốc tải cao

• Hiệu quả xử lý cao và nhu cầu năng lượng thấp

• Khả năng chọn lọc hệ vi sinh cao

• Có khả năng xử lý các chất dinh dưỡng: N; P

4 Biogas kết hợp xử lý bằng thực vật (OKA2, OKA3)

Mục đích: Xác định khả năng xử lý các thành phần ô nhiễm trong nước thải

bằng công nghệ biogas (sẵn có) kết hợp với hệ thống đất ngập nước (OKA2 + OKA3)

Công nghệ trên cho phép thu hồi hiệu quả khí sinh học phục vụ cho sản xuất và phát điện Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư trung bình nhưng chi phí vận hành thấp nhất (không cần hóa chất nâng pH và năng lượng điện tiêu thụ là thấp nhất)

và không đòi hỏi trình độ vận hành

Mặt khác, áp dụng kĩ thuật sinh thái vừa tăng mỹ quan tại địa phương vừa tận dụng sinh khối thực vật để làm nguyên liệu cho nông nghiệp, đem lại hiệu quả lâu dài

Chủ đề 2: Xây dựng mô hình toán quản lý chất lượng nước tiểu lưu vực kênh Tây Ninh, trên cơ sở hoàn thiện một số mô hình đã có: mô hình cân bằng nước, mô hình vận chuyển chất vào nguồn nước và mô hình diễn biến chất lượng nước trong sông

− Xây dựng được tổng quan về cơ sở khoa học xây dựng mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm từ các nguồn thải điểm và nguồn thải phân tán trên phạm vi lưu vực và trong hệ thống sông, hồ

− Lan truyền ô nhiễm nguồn nước cho lưu vực rạch Tây Ninh và lưu vực sông Sài Gòn

− Đề xuất ứng dụng mô hình tính toán lan truyền ô nhiễm như công cụ thiết yếu cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường nước trên địa bàn tỉnh Tây Ninh

và khu vực lân cận