Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của sông hàn lưu vực tiếp nhận nước thải trạm xử lý nước thải hòa cường

Bên cạnh đó, chất lượng nước thải sau xử lý từTrạm XLNT Hòa Cường xử lý chưa tốt, chưa được quản lý chặt chẽ.Do đó, rất cần đánh giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận nướcthải của

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



HÀ THỊ UYÊN THƯ

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA SÔNG HÀN LƯU VỰC TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI HÒA CƯỜNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 60.52.03.20

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đà Nẵng – Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS TRẦN VĂN QUANG

Phản biện 1: TS NGUYỄN ĐÌNH ANH

Phản biện 2: TS LÊ THỊ XUÂN THÙY

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật môi trường tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 02 tháng

10 năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa

 Thư viện Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Trong tương lai cùng với sự gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóanhanh sẽ làm cho lượng nước thải về Trạm XLNT Hòa Cường giatăng nhanh chóng Bên cạnh đó, chất lượng nước thải sau xử lý từTrạm XLNT Hòa Cường xử lý chưa tốt, chưa được quản lý chặt chẽ.

Do đó, rất cần đánh giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận nướcthải của trạm này

Đã ban hành Thông tư 02/2009/TT-BTNMT nhằm hướng dẫncho cơ sở xin cấp phép xả thải Tuy nhiên, việc đánh giá theo Thông

tư này còn chung chung và phải có đủ số liệu thì mới đảm bảo độ tincậy để phục vụ cho công tác cấp phép xả thải và quản lý bảo vệnguồn nước tiếp nhận

Trong khi đó, đã có công trình nghiên cứu ứng dụng Mike đánhgiá khả năng tiếp nhận nước thải trên toàn bộ Sông Hàn, tuy nhiên,chưa có công trình cụ thể nào nghiên cứu riêng cho lưu vực tiếpnhận Do đó, việc nghiên cứu và tìm ra phương pháp tối ưu để đánhgiá khả năng chịu tải tại lưu vực tiếp nhận, làm rõ ảnh hưởng củaTrạm XLNT Hòa Cường đến lưu vực tiếp nhận là rất cần thiết Trên

cơ sở đó, tác giả đề xuất đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả năng

ch ịu tải của Sông Hàn lưu vực tiếp nhận nước thải Trạm xử lý

nước thải Hòa Cường” nhằm góp phần xây dựng công cụ hữu hiệu

trong việc đánh giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận

2 Mục tiêu nghiên cứu

a) M ục tiêu tổng quát

- Sử dụng công cụ hiệu quả, phù hợp với công tác đánh giákhả năng chịu tải và diễn biến chất lượng nước tại các lưu vực tiếpnhận nước thải

- Sử dụng kết quả để các cơ quan nhà nước quản lý, giámsát và bảo vệ chất lượng nguồn nước sông Hàn, hướng đến mụctiêu phát triển bền vững của thành phố Đà Nẵng, xây dựng Đà Nẵng– Thành phố Môi trường

b) M ục tiêu cụ thể

- Đánh giá hiện tại và dự báo khả năng chịu tải của sông Hànlưu vực tiếp nhận nước thải sau xử lý Trạm xử lý nước thải HòaCường theo các phương pháp khác nhau để có biện pháp quản lý,bảo vệ nguồn nước sông Hàn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a) Đối tượng nghiên cứu

- Trạm xử lý nước thải Hòa Cường (công nghệ, công suất, chấtlượng nước sau xử lý của Trạm…);

- Chất lượng nước Sông Hàn - Lưu vực tiếp nhận nước thảicủa Trạm xử lý nước thải Hòa Cường;

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê

- Phương pháp quan trắc và phân tích

- Phương pháp mô hình toán học

b) Ý ngh ĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu là nguồn tư liệu tham khảo, góp phần cungcấp bộ thông số để chạy mô hình chất lượng nước Đây là tài liệutham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo Từ kết quả của

đề tài, chúng ta có thể áp dụng để nghiên cứu ở những lưu vực cótính chất tương đồng

6 Cấu trúc của luận văn

Mở đầu

Chương I Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

Chương II Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương III Kết quả nghiên cứu

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nguồn nước

1.1.1 Ngu ồn nước và phân loại nguồn nước

1.1.1.1 Ngu ồn nước

Nước là yếu tố chủ yếu của hệ sinh thái, là nhu cầu cơ bản củamọi sự sống trên trái đất và cần thiết cho các hoạt động kinh tế-xãhội của loài người

Nguồn nước bao gồm nước trong khí quyển, nước mặt, nướcdưới đất, nước biển và đại dương

1.1.1.2 Phân lo ại nguồn nước

- Theo mục đích sử dụng

- Theo độ mặn

- Theo vị trí nguồn nước

1.1.2 Các y ếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành nguồn nước

1.1.3 S ự xáo trộn và biến đổi của nước thải trong sông

1.1.4 S ự chuyển hóa các chất trong dòng chảy

Sự chuyển hóa các chất trong dòng chảy là tổng hợp các quátrình thuỷ động học, thuỷ hoá, sinh học diễn ra trong nguồn nước

1.1.5 Ch ất lượng nguồn nước và đánh giá chất lượng nguồn nước

1.1.5.1 Ch ất lượng nguồn nước

1.1.5.2 Đánh giá chất lượng nguồn nước

Chất lượng nguồn nước được đánh giá thông qua nồng độ hoặchàm lượng các tác nhân vật lý, hóa học, sinh học có trong nước quacác quy chuẩn quy định cho từng mục đích sử dụng

1.1.5.3 Đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước

Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng củanguồn nước có thể tiếp nhận thêm một tải lượng chất ô nhiễm nhất

định mà vẫn đảm bảo nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn nướckhông vượt quá giá trị giới hạn được quy định trong các quy chuẩn,tiêu chuẩn chất lượng nước cho mục đích sử dụng của nguồn nướctiếp nhận.

1.2 Mô hình chất lượng nước

1.2.1 Khái ni ệm

Mô hình chất lượng nước là tập hợp các thuật toán, phươngtrình toán học, các công cụ tính toán các chỉ tiêu phản ánh chất lượngnguồn nước

1.2.2 Phân lo ại và phạm vi ứng dụng MHCLN

Có 2 loại MHCLN:

- Mô hình tính toán sự lan truyền, phân bố các chất ô nhiễmtrong dòng chảy; mô phỏng sự biến đổi các chỉ tiêu chất lượng nướctheo thời gian trong không gian của dòng chảy

- Mô hình mô phỏng sự hình thành chất lượng nguồn nước, cácnguồn gây ô nhiễm (các nguồn thải và tải lượng các chất thải) và sựthay đổi chất lượng nước theo thời gian và không gian

1.2.3 Các phương pháp đánh giá, dự báo chất lượng nước và

kh ả năng tiếp nhận

Có nhiều phương pháp để đánh giá, dự báo chất lượng nước vàkhả năng tiếp nhận của nguồn nước như:

- Phương pháp đánh giá trực tiếp dựa vào các số liệu quan trắc

- Phương pháp đánh giá và dự báo theo các số liệu thống kê củahiện tại và quá khứ

- Phương pháp đánh giá thông quan chỉ số chất lượng nướcTuy nhiên, các phương pháp này rất tốn kém về mặt thời gian,công sức và phạm vi lấy mẫu giới hạn

- Phương pháp mô hình

1.2.4 Ứng dụng MHCLN trong đánh giá, dự báo chất lượng nước và khả năng tiếp nhận

Tuy nhiên, các nghiên cứu trên đây thường đánh giá trên toàn

bộ lưu vực rộng lớn, chưa có nghiên cứu nào cụ thể đánh giá khảnăng tiếp nhận riêng cho một lưu vực nhỏ

b) Th ực trạng sử dụng công cụ đánh giá khả năng tiếp nhận

c ủa nguồn nước hiện nay

Hiện nay, Bộ TN&MT và các tỉnh đã tiến hành thực hiện cấpphép xả nước thải vào nguồn nước cho một số các cơ sở sản xuất,kinh doanh dịch vụ dựa trên thông tư 02/2009/TT- BTNMT để tínhtoán, đánh giá khả năng tiếp nhận

1.2.5 Phương pháp đánh giá theo bảo toàn khối lượng theo chất

ô nhi ễm

1.2.5.1 Lý thuy ết

Phương pháp này xây dựng khi giả thiết rằng các chất ô nhiễmsau khi đi vào nguồn nước tiếp nhận sẽ không tham gia vào các quátrình biến đổi chất trong nguồn nước

1.2.5.2 Tính toán

Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước đối với chất ônhiễm đang đánh giá được tính toán theo phương trình dưới đây:

1.2.5.3 Xác định hệ số an toàn cho mô hình

Hệ số an toàn Fscó giá trị trong khoảng 0,3 < Fs< 0,7

1.2.5.4 Ưu điểm và nhược điểm của mô hình

- Kết quả tính toán cho độ tin cậy thấp

1.2.6 Mô hình toán 1 chi ều

Phương trình cơ bản mô tả sự lan truyền và phân bố vật chấttrong dòng chảy được thể hiện qua phương trình 3 chiều với giả thiết

bỏ qua sự tải do vận tốc dòng chảy, quá trình khuếch tán theo cácphương Oy, Oz từ phương trình

1.2.6.1 Phương trình cổ điển Streeter – Phelps

1.2.6.2 Các nghiên c ứu phát triển trên cơ sở phương trình Streeter –

Tải lượng ô nhiễm tối

đa của chất ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm sẵn

có trong nguồn nước của chất ô nhiễm

-Cần xác định các hệ số cho mô hình (bao gồm hệ số phân tándọc Exvà hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ kd) để mô phỏng trongđiều kiện thực tế của lưu vực tiếp nhận nước thải.

1.2.6.4 Ưu điểm và nhược điểm của mô hình

Ưu điểm:

- Cho kết quả nhanh về sự lan truyền, phân bố các chất từ cácnguồn thải đến chất lượng nước

- Độ tin cậy cao, dễ sử dụng do đòi hỏi ít các số liệu đầu vào

- Áp dụng rộng rãi trong việc đánh giá tác động của các hoạtđộng phát triển, dự báo xu thế biến đổi chất lượng nguồn nước

1.2.7.3 Xác định các thông số của mô hình

Việc xác định các thông số cho mô hình này cũng tương tự như

mô hình toán 1 chiều Do đó, việc mô phỏng chất lượng nước củacùng lưu vực nghiên cứu giữa các mô hình là như nhau

1.2.7.4 Ưu điểm và nhược điểm của mô hình

Ưu điểm:

- Mô tả một cách tổng quát và toàn diện về thủy động học vàchất lượng nguồn nước cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến các chỉtiêu chất lượng nước

- Áp dụng đánh giá khả năng tiếp nhận trên lưu vực rộng lớn

và có thể mô phỏng trong thời gian dài

1.3 Tổng quan về lưu vực sông Vu Gia - Hàn

1.3.1 Gi ới thiệu lưu vực sông Vu Gia - Hàn

Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên không lớn, nhưng cómạng lưới sông rất phức tạp Hầu hết các sông ở Đà Nẵng đều ngắn

và dốc Mạng lưới sông của thành phố Đà Nẵng phần lớn thuộc hạlưu của hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn

Các sông thuộc hạ lưu sông Vu Gia bao gồm: Sông Yên, sông

La Thọ, sông Vĩnh Điện, sông Hàn, sông Tuý Loan và sông Cu Đê

1.3.2 Các ngu ồn gây ô nhiễm trên lưu vực sông Vu Gia – Hàn

1.3.2.1 H ệ thống thủy điện

1.3.2.2 Nhi ễm mặn

1.3.2.3 Nước thải từ sinh hoạt, dịch vụ, thương mại

1.3.2.4 Nước thải từ khu công nghiệp

1.3.2.5 Ch ất thải từ hoạt động tàu thuyền

1.3.3 Ngu ồn thải tại lưu vực nghiên cứu

Trạm Xử lý nước thải Hòa Cường là đơn vị trực thuộc Công tyThoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng, thu gom nước thải sinhhoạt của cả quận Hải Châu (Đà Nẵng) về xử lý đạt chất lượng tiêuchuẩn trước khi xả ra sông Cẩm Lệ (dưới chân cầu Hòa Xuân)

Trạm XLNT Hòa Cường áp dụng công nghệ xử lý là hồ kỵ khí nên

thỉnh thoảng vẫn phát sinh bọt và có mùi hôi và tạo ra vùng nước tù

tại lưu vực nghiên cứu

1.3.4 Di ễn biến chất lượng nước lưu vực sông Vu Gia - Hàn

Theo Báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Đà Nẵng giai

đoạn 2011 – 2014, trừ vị trí cầu Đỏ, còn lại chưa xảy ra tình trạng ô

nhiễm chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, phenol và kim loại nặng trên hệ

thống sông Vu Gia - Hàn Kết quả cho thấy, lượng oxy cần thiết đảm

bảo cho nhu cầu oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước

1.3.5 Đánh giá chung

Như vậy, mức độ nhiễm bẩn trên Sông Vu Gia - Hàn đều ở mức

độ thấp, tuy nhiên vẫn có những nguy cơ về thành phần ô nhiễm chất

hữu cơ, vi sinh vật và đặc biệt là nguy cơ xâm nhập mặn vùng hạ

lưu Bên cạnh đó, thiếu các kết quả để đánh giá chất lượng nước tại

khu vực tiếp nhận nước thải trạm XLNT Hòa Cường Đồng thời,

trong quy hoạch phát triển thành phố Đà Nẵng đến năm 2030, sẽ có

thêm nhiều các vùng dân cư mới cũng như các hoạt động phát triển

kèm theo, do vậy lượng nước thải dẫn về Trạm XLNT Hòa Cường

cũng như thải ra lưu vực tiếp nhận sẽ tăng lên đáng kể cùng với

những nguy cơ về suy giảm chất lượng nước vùng tiếp nhận Do vậy,

cần phải nghiên cứu xây dựng phương pháp mô hình hữu hiệu đánh

giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận nước thải trong các điều

kiện thực tế, từ đó sẽ nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý nguồn

nước - quản lý nguồn thải và cũng có cơ sở và hỗ trợ công tác đánh

giá chất lượng nguồn nước tiếp nhận trước khi cấp phép xả thải

Thực đo

Mô phỏng Thực đo

Mô phỏng

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Nguồn thải chính trong khu vực này chính là Trạm XLNT HòaCường (về công nghệ xử lý, công suất, cũng như chất lượng nướctrước và sau khi xử lý…)

2.1.1.2 Ch ất lượng nước sông tại lưu vực nghiên cứu

Khảo sát, quan trắc hiện trạng chất lượng nước mặt (gồm cácchỉ tiêu DO, BOD5và COD) theo các khoảng cách khi có dòng chảy

và khi triều đứng tại khu vực tiếp nhận nước thải của Trạm XLNTHòa Cường

2.1.1.3 S ử dụng các mô hình chất lượng nước

Tiến hành tính toán, mô phỏng chất lượng nước lưu vực nghiêncứu dựa vào mô hình toán 1 chiều và phương pháp đánh giá theoThông tư 02:2009/TT-BTNMT thông qua chỉ tiêu chất hữu cơ(BOD5)

2.1.2 Ph ạm vi nghiên cứu

2.1.2.1 Ph ạm vi không gian

Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là Sông Hàn - lưu vực tiếpnhận Trạm xử lý nước thải Hòa Cường (trong phạm vị cách nguồnthải với bán kính 1km về phía thượng lưu và hạ lưu)

2.1.2.2 Kho ảng thời gian nghiên cứu

Mùa khô

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Thu th ập tài liệu, số liệu liên quan

2.2.1.1 Thu th ập tài liệu, số liệu về trạm XLNT Hòa Cường

Tác giả tiến hành thu thập các tài liệu, số liệu, thông tin

2.2.1.2 S ố liệu địa hình và mặt cắt sông Hàn

Số liệu địa hình, lòng dẫn được kế thừa

2.2.1.3 S ố liệu thủy văn

Số liệu thủy văn (như lưu lượng, mực nước, vận tốc dòng chảy,

độ dốc đáy…) được kế thừa

2.2.1.4 D ữ liệu về chất lượng nước sông Hàn và lưu vực nghiên cứu

Số liệu quan trắc chất lượng nước sông Vu Gia - Hàn được kế

thừa từ Báo cáo hi ện trạng môi trường thành phố Đà Nẵng giai đoạn

2011 – 2015 Số liệu quan trắc chất lượng nước tại lưu vực nghiên

cứu được kế thừa từ số liệu quan trắc của Công ty Thoát nước và xử

lý nước thải

2.2.2 Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường

Tiến hành khảo sát thực địa Trạm XLNT Hòa Cường dựa trênnhững thông tin, dữ liệu thu thập được để đối chứng và lấy mẫu tại vịtrí đầu vào và vị trí đầu ra của Trạm XLNT Hòa Cường

Tần suất lấy mẫu: 1 ngày/lần, trong thời gian từ ngày 17/7/2017đến ngày 19/7/2017

Các thông số khảo sát:

+ Đo nhanh tại hiện trường các thông số pH và DO

+ Các thông số độ kiềm, TSS, BOD5, COD, N-NH4+, TổngPhospho, Tổng Nitơ được tiến hành lấy mẫu theo tiêu chuẩn và phântích tại phòng thí nghiệm EPRC

2.2.3 Đánh giá chất lượng nước sông và xác định các thông số cho lưu vực nghiên cứu

2.2.3.1 Đánh giá chất lượng nước sông tại lưu vực nghiên cứu

Tiến hành khảo sát thực địa tại thời điểm nghiên cứu khi sông

có dòng chảy và khi triều đứng, vẽ bán kính phạm vi ảnh hưởngtrong 2 trường hợp nghiên cứu như trên và xác định các điểm biêntrong khu vực nghiên cứu để làm mẫu nền

Vị trí các điểm lấy mẫu được thể hiện trong hình 2.7, hình 2.8,hình 2.11 và hình 2.12

Thời gian tiến hành lấy mẫu từ ngày 15/7/2017 đến ngày19/7/2017

Các thông số khảo sát:

+ Đo nhanh tại hiện trường thông số DO

+ Các thông số BOD5, COD được tiến hành lấy mẫu theo tiêu

chuẩn và phân tích tại phòng thí nghiệm EPRC.

2.2.3.2 Xác định các hệ số cho lưu vực nghiên cứu

Dựa vào công thức để tìm ra được hệ số kd ứng với từng mẫunước

2.2.4 Thi ết lập các mô hình chất lượng nước nghiên cứu

2.2.4.1 Thi ết lập mô hình theo Thông tư 02:2009/TT-BTNMT

Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo Thông tư02:2009/TT-BTNMT

Hình 2.1 Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo Thông

tư 02:2009/TT-BTNMT

2.2.4.2 Thi ết lập mô hình toán 1 chiều

Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo mô hình toán

1 chiều để đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nướcnhư hình 2.17

Đánh giá theo sơ đồ đơn giản

Số liệu đầu vào

- Nguồn tiếp nhận (lưu lượng, chất

lượng nước theo COD, BOD)

- Nguồn thải (lưu lượng, chất lượng

nước theo COD, BOD)

Tính toán theo phương pháp bảo toàn

khối lượng theo chất ô nhiễm (L tn )

L

tn ≤ O

Đạt