Nghiên cứu cơ sở khoa học đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước, phục vụ công tác cấp pháp xả nước thải

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CỤC QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
$$$







BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ KHẢ
NĂNG TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI CỦA NGUỒN NƯỚC
PHỤC VỤ CÔNG TÁC CẤP PHÉP XẢ NƯỚC THẢI






CỤC QUẢN LÝ CHỦ NHIỆM
TÀI NGUYÊN NƯỚC

Nguyễn Chí Công





7349
14/5/2009




HÀ NỘI, 2007


Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 1 / 94

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 5
Đặt vấn đề 5
Mục tiêu, phạm vi, mức độ và đối tượng nghiên cứu 5
Nội dung nghiên cứu chủ yếu 6
Các hoạt động nghiên cứu 6
1. CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN 8
1.1 Khái niệm khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước 8
1.1.1 Xuất xứ 8
1.1.2 Một số khái niệm liên quan 8

1.1.3 Các định nghĩa 9
1.2 Sự xáo trộn và biến đổi của nước thải trong sông 10
1.2.1 Xáo trộn của nước thải theo độ rộng sông 10
1.2.2 Xáo trộn của nước thải theo độ sâu sông 11
1.2.3 Biến đổi nồng độ chất ô nhiễm của nước thải vào nước sông 12
1.2.4 Mức độ xáo trộn 13
1.3 Cơ sở và căn cứ đánh giá khả năng tiếp nhận 13
1.3.1 Vấn đề đánh giá KNTN 13
1.3.2 Mục đích sử dụng nước và tiêu chuẩn chất lượng nước mặt 14
1.3.3 Đặc điểm của nguồn nước tiếp nhận 16
1.3.4 Đặc điểm của nguồn nước thải 17
1.3.5 Các yếu tố về thời tiết, khí tượng 18
1.3.6 Tiêu chuẩn xả thải và cấp phép xả nướ
c thải 18
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN 20
2.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 20
2.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 20
2.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 21
2.2 Đánh giá KNTN trong điều kiện xáo trộn hoàn toàn 22
2.2.1 Yêu cầu thực tế 22
2.2.2 Các điều kiện áp dụng (hay các giải thiết) 23
2.2.3 Yêu cầu về số liệu 23
2.2.4 Cơ sở lý thuyết 24
2.2.5 Áp dụng bài toán thực tế 25
2.2.6 Hệ số hiệu chỉnh KNTN 26
2.2.7 Tính khoảng cách xáo trộn trong sông 27
2.2.8 Xác định hệ số khuếch tán Dy bằng đo đạc 29
2.3 Đánh giá KNTN trong điều kiện xáo trộn không hoàn toàn 30
2.3.1 Các trường hợp nước thải không xáo trộn hoàn toàn với nước sông 30
2.3.2 Xác định khoảng cách xáo trộn 31

2.3.3 Công thức và kết quả tính hệ số Chezy 31
2.3.4 Kiểm tra mức độ xáo trộn của nước thải với nước sông 32
2.3.5 Đánh giá KNTN 32
2.4 Một số mô hình toán điển hình 33
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 2 / 94

3. ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KNTN 39
3.1 Trình tự và nội dung các bước đánh giá KNTN 39
3.2 Các yêu cầu khi đánh giá KNTN 40
3.2.1 Các trường hợp cần đánh giá KNTN 40
3.2.1 Yêu cầu về số liệu, tài liệu 40
3.3 Đánh giá KNTN cho sông Cầu và KCN Gang thép Thái Nguyên 41
3.2.1 Nước thải 41
3.2.2 Nguồn tiếp nhận 41
3.2.3 Kết quả tính toán 41
3.4 Sông Thương và Nhà máy Phân đạm Hà Bắc 44
3.4.1 Đặc điểm nguồn nước 44
3.4.2 Đặc điểm các nguồn xả 46
3.4.3 Đo thủy văn, lấy mẫu và phân tích chất lượng nước 48
3.5 Đánh giá chất lượng nước Sông Thương 54
3.5.1 Sông Thương và các hoạt động KT-XH liên quan 54
3.5.2 Diễn biến chất lượng nước trên đoạn sông Thương nghiên cứu 54
3.5.3 So sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước 55
3.5.4 Đánh giá khả năng tiếp nhận của đoạn sông nghiên cứu 56
3.6 Ứng dụng mô hình MIKE 11 cho Sông Thương khu vực NM Đạm 56
3.6.1 Đánh giá khả năng xáo trộn của các chất ô nhiễm 56
3.6.2 Sơ đồ mô phỏng mạng lưới sông 56
3.6.3 Số liệu, tài liệu sử dụng trong mô hình 59

3.6.4 Hiệu chỉnh mô hình và các phương án mô phỏng 59
3.6.5 Kết quả mô phỏng và nhận xét 60
3.7 Đề xuất các phương án xả thải cho khu vực nghiên cứu 63
3.7.1 Phương án xử lý nước thải 63
3.7.2 Thời gian xả, Quy trình xả nước thải 63
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
4.1 Kết luận 65
4.2 Kiến nghị 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
PHỤ LỤC 69
A. Kết quả đợt đo năm 2004 69
B. Kết quả đợt đo năm 2005 82
C. Cơ sở lý thuyết và khả năng của một số mô hình chất lượng nước 91

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 3 / 94


LIỆT KÊ CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sự xáo trộn của nước thải theo chiều rộng sông 10
Hình 1.2. Nước thải chỉ xáo trộn trên một phần mặt cắt ngang sông 10
Hình 1.3. Nước thải chỉ xáo trộn trên một phần sông 11
Hình 1.4. Sự xáo trộn của nước thải theo chiều sâu và chiều rộng sông 11
Hình 1.5. Nồng độ chất ô nhiễm thay đổi theo chiều ngang sông 12
Hình 1.6 Nồng độ các chất ô nhiễm suy giảm theo chiều dọc sông 12
Hình 2.1 Nước thải hòa trộn đều vớ
i nước sông 23
Hình 2.2 Mô tả khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của nước sông 27

Hình 2.3 Các đặc trưng trong tính khoảng cách xáo trộn 28
Hình 2.4 Xác định hệ số khuếch tán Dy bằng đo đạc 29
Hình 2.5 Đoạn sông tiếp nhận nước thải xáo trộn không hoàn toàn 30
Hình 2.6. Nước thải chỉ lan truyền theo một phần mặt cắt ngang sông 30
Hình 3.1 Hệ thống sông Thương, sông Lục Nam, sông Cầu 45
Hình 3.2 Sông Thương khu vực nghiên cứu và Trạm Thủy vă
n Phủ Lạng Thương 45
Hình 3.3 Cửa xả nước thải Nhà máy Phân đạm Hà Bắc 47
Hình 3.4 Điểm xả nước thải Nhà máy Phân đạm Hà Bắc 47
Hình 3.5 Kết quả đo lưu lượng, mực nước năm 2004 tại P.L.Thương 50
Hình 3.6 Kết quả đo mực nước năm 2005 tại P.L.Thương 50
Hình 3.7 Kết quả đo lưu lượng nước năm 2005 tại P.L.Thương 50
Hình 3.8 Sơ đồ lấy mẫu ch
ất lượng nước 53
Hình 3.9 Sơ đồ tính toán mạng sông Thương 57
Hình 3.10 Quá trình biến đổi DO trên dọc đoạn sông tính toán 61
Hình 3.11 Quá trình biến đổi BOD
5
trên dọc đoạn sông tính toán 61
Hình 3.12 Quá trình biến đổi NH
4
+
trên dọc đoạn sông tính toán 61
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 4 / 94


LIỆT KÊ CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các mức độ xáo trộn chất ô nhiễm trong sông 13

Bảng 1.2 Khả năng tiếp nhận ô nhiễm của nguồn cấp nước sinh hoạt 15
Bảng 1.3 Khả năng tiếp nhận của nguồn nước bảo vệ đời sống thủy sinh 16
Bảng 1.4 So sánh chất lượng nước sông với các Tiêu chuẩn chất lượng nước 19
Bảng 2.1 Giá trị của Hệ số hiệu chỉnh Fs 26
Bảng 2.2. Tính giá trị
của hệ số Chezy cho một số loại đoạn sông 32
Bảng 2.3 Các thông số có thể mô phỏng trong MIKE 11-WQ 36
Bảng 2.4 So sánh các tính năng và đặc điểm của các mô hình 38
Bảng 3.1 Tính khả năng tiếp nhận của sông Cầu đối với nước thải của KCN Gang
thép Thái Nguyên 42
Bảng 3.2. Mực nước cao nhất và thấp nhất thời kỳ quan trắc 44
Bảng 3.3: Đánh giá khả năng xáo trộn của các chất ô nhiễm trên
đoạn sông Thương
nghiên cứu 58

BẢNG VIẾT TẮT
KNTN Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước
Q
sông Lưu lựơng nước sông
Q
xả Lưu lượng nước thải được xả ra sông
C
sông Nồng độ của một chất ô nhiễm có sẵn trong nước sông
C
xả Nồng độ của một chất ô nhiễm có trong nước thải xả ra
C
tc Nồng độ cho phép của chất ô nhiễm theo TCVN
L
sông Tải lượng của 1 chất ô nhiễm có trong nước sông
L

xả Tải lượng của 1 chất ô nhiễm có trong nước thải
L
tc Tải lượng tối đa chất ô nhiễm cho phép có trong nguồn nước
V Lưu tốc trung bình của nước sông
Y Khoảng
cách theo chiều ngang sông chịu ảnh hưởng nước thải
L
y Khoảng cách dọc sông kể từ điểm xả đến vị trí mặt cắt Y
F
s Hệ số hiệu chỉnh khả năng tiếp nhận

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 5 / 94

MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Hiện nay, nước thải của nhiều cơ sở sản xuất, các khu công nghiệp, khu đô thị,
làng nghề được đổ vào sông, suối gây ô nhiễm nguồn nước, tác hại đến các sinh vật
sống dưới nước, đồng thời ảnh hưởng đến việc lấy nước sông dùng cho các mục đích
sử dụng khác nhau. Một trong những biện pháp phòng, chống ô nhiễm nguồn nước là
cấp phép xả nước thải vào ngu
ồn nước. Nhà nước đã ban hành Nghị định
149/2004/NĐ-CP và Thông tư 02/2005/TT-BTNMT quy định và hướng dẫn việc cấp
phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước và xả nước thải vào nguồn nước. Do
vậy, công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước đang được Bộ TNMT và các Sở
TNMT khẩn trương triển khai thực hiện.
Việc cấp phép xả nước thải vào nguồn nước là loại công việc hoàn toàn mới m
ẻ ở
nước ta. Để thực hiện được công tác cấp phép đó, cần phải có những cơ sở khoa học

và thực tiễn xác đáng cùng với các phương pháp và những công cụ thích hợp để đánh
giá được khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước trong các điều kiện thực tế về
nguồn lực và khả năng quản lý ở các địa phươ
ng. Cho đến nay, ở nước ta hầu như còn
rất ít các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này. Do vậy, việc nghiên cứu đánh giá khả năng
tiếp nhận nước thải của nguồn nước, phục vụ công tác cấp phép xả nước thải cần thiết
và có ý nghĩa thực tiễn.
Mục tiêu, phạm vi, mức độ và đối tượng nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của Đề tài là cung cấp cơ sở và tiêu chí để:
a) Xác định khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước;
b) Đề xuất phương pháp và công cụ đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của
nguồn nước nhằm hỗ trợ công tác cấp phép xả nước thải.
Phạm vi nghiên cứu
: Giới hạn về phạm vi nghiên cứu của Đề tài là đánh giá khả
năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước sông.
Mức độ nghiên cứu
: Lý thuyết về sự lan truyền, pha loãng, phân hủy, xáo trộn,
khuếch tán chất ô nhiễm trong nguồn nước sông rất rộng, liên quan đến nhiều lĩnh vực
và đã được nghiên cứu khá nhiều cả ở trong và ngoài nước. Đề tài này không đi sâu
vào việc nghiên cứu phân tích tất cả các cơ sở lý thuyết đó, mà chỉ tập trung vào việc
rà sóat các phương pháp tính toán pha loãng, xáo trộn, khuếch tán chất ô nhiễm có
trong nước thải vào trong nước sông; xem xét các cơ sở
thực tiễn, tiêu chí và căn cứ để
đánh giá khả năng tiếp nhận; rà soát các mô hình toán. Từ đó, Đề tài lựa chọn và kiến
nghị áp dụng một số phương pháp, một số mô hình toán thích hợp cho việc đánh giá
khả năng tiếp nhận nước thải của các nguồn nước sông trong các điều kiện phù hợp về
trình độ và năng lực quản lý tài nguyên nước ở các địa phương củ
a Việt Nam, phục vụ
trực tiếp cho công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước.
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 6 / 94

Đối tượng nghiên cứu: Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là một đoạn sông
thuộc phần hạ lưu sông Thương gần thành phố Bắc Giang. Đọan sông này nhận nước
thải chủ yếu từ Nhà máy Phân đạm Hà Bắc. Nguồn nước thải của Nhà máy cùng với
đoạn sông nhận nước thải là đối tượng chủ yếu của Đề tài nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu chủ yếu
Các nội dung chủ yếu của Đề tài nghiên cứu này gồm:
• Xem xét cơ sở và tiêu chí đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn
nước sông trong các trường hợp xáo trộn khác nhau;
• Nghiên cứu, lựa chọn, đề xuất phương pháp hợp lý để đánh giá khả năng tiếp
nhận nước thải của nguồn nước trong các trường hợp xáo trộn khác nhau;
• Rà soát các mô hình toán mô phỏng lan truyền, khuyếch tán chất ô nhiễm;
• Thu thập các tài liệu, đánh giá hiện trạng nguồn nước của đoạn sông nghiên
cứu; Khảo sát, điều tra, thống kê và đánh giá các nguồn gây ô nhiễm; Đo đạc
thuỷ văn, lấy và phân tích các mẫu nước; Phân tích tổng hợp tình hình chất
lượng nước của vị trí nghiên cứu; ứng dụng mô hình MIKE 11 mô phỏng lan
truyền, khuyếch tán chất ô nhiễm;
• Nghiên cứu, đề xuất các phương án xả nước thải cho khu vực nghiên cứu.
Các hoạt động nghiên cứu
Các hoạt động của Đề tài đã được triển khai thực hiện theo các nội dung nghiên
cứu trong Đề cương được phê duyệt. Trước hết, các thông tin về các nghiên cứu ở
trong và ngoài nước có liên quan đến các nội dung nghiên cứu của Đề tài đã tổng hợp.
Tiếp đến, việc tổ chức các đợt điều tra, khảo sát thực tế khu vực nghiên cứu đã được
tiến hành để nắm thông tin về:
Đặc điểm đoạn sông nghiên cứu, các nhập lưu, phân
lưu lân cận; Các công trình điều tiết trên sông có tác động đến dòng chảy như hệ thống
Hồ-Đập Cầu Sơn; Các trạm đo đạc thủy văn như trạm Phủ Lạng Thương, trạm Cầu
Sơn; Các điểm xả nước thải xung quanh khu vực; Tình hình sản xuất ở khu vực nghiên

cứu và các tác động đế
n đoạn sông Thương nghiên cứu.
Việc lập kế hoạch, thiết kế đo đạc thủy văn, chất lượng nước đã được thực hiện
trên cơ sở kết quả điều tra, khảo sát thực tế cùng với những thông tin khác về điều kiện
thủy văn của hệ thống sông Thương. Hai đợt đo thủy văn, lấy mẫu và phân tích nướ
c
sông, nước thải đã được triển khai vào tháng 12/2004 và tháng 11/2005. Việc đo đạc
thủy văn, lấy mẫu và phân tích chất lượng nước được thực hiện bởi các cơ quan
chuyên môn và phòng thí nghiệm có đủ năng lực và kinh nghiệm trong các lĩnh vực
này là Trung tâm Nghiên cứu Môi trường thuộc Viện Khí tượng-Thủy văn và Môi
trường và Trung tâm Mạng lưới Khí tượng-Thủy văn và Môi trường thuộc Bộ TNMT.
Đề tài đã nghiên cứu, tổng hợ
p và trình bày các yêu cầu về thông tin, tài liệu, tiêu
chuẩn cần thiết cho việc đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước sông.
Đó là các Tiêu chuẩn Việt nam quy định về chất lượng nước nguồn nước mặt, chất
lượng nước thải và các thông tin cần thiết bao gồm: Mục đích sử dụng của nguồn
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 7 / 94

nước; Đặc điểm nguồn nước tiếp nhận; Đặc điểm nguồn nước thải; Yếu tố về thời tiết,
khí hậu.
Đề tài đã tiến hành phân tích các điều kiện xáo trộn thường xảy ra trong thưc tế
của nước thải với nước sông. Trên cơ sở đó, Đề tài đã đề xuất các phương pháp đánh
giá khả năng tiếp nhậ
n nước thải trong các điều kiện xáo trộn hoàn toàn và xáo trộn
không hoàn toàn với những ví dụ cụ thể để minh họa.
Tiếp theo, Đề tài đã tiến hành rà sóat một số mô hình toán điển hình từ đơn giản
đến phức tạp và khả năng ứng dụng trong thực tế của những mô hình này để tính toán,
phân tích sự lan truyền, khuếch tán chất ô nhiễm; đồng thời chỉ rõ các điều kiện áp

d
ụng, yêu cầu về số liệu đo đạc và những ưu điểm và hạn chế khi áp dụng từng mô
hình trong điều kiện thực tế.
Đề tài đã áp dụng mô hình MIKE 11 để đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải
của nguồn nước cho đọan sông Thương được nghiên cứu với điểm xả chủ yếu là Nhà
máy Phân đạm Hà Bắc. Từ kết quả phân tích,
đánh giá, mô phỏng diễn biến chất lượng
nước khu vực nghiên cứu, Đề tài đã đề xuất các phương án xả, thời gian xả và quy
trình xả nước thải thích hợp cho Nhà máy Phân đạm nhằm giảm thiểu mức độ ô nhiễm
nguồn nước và tận dụng khả năng pha loãng, tự làm sạch của nguồn nước sông
Thương.

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 8 / 94

1. CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN

1.1 Khái niệm khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước
1.1.1 Xuất xứ
Khái niệm “Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước” (KNTN) có lẽ có xuất
xứ ở đâu đó trong các báo cáo hội thảo, các sách giáo khoa trong và ngoài nước. Trong
các văn bản quy phạm pháp luật của Việt Nam, Luật Tài nguyên nước (1998) có quy
định tại Điều 18, Khoản 2 là: “Việc cấp phép xả nước thải vào nguồn nước phải căn cứ
vào khả năng tiế
p nhận nước thải của nguồn nước”. Tuy nhiên, Luật Tài nguyên nước
và các văn bản dưới Luật đều không giải thích cụ thể về cụm từ này. Đến nay, vẫn chưa
có một định nghĩa chung và thống nhất về khái niệm Khả năng tiếp nhận nước thải của
nguồn nước.
1.1.2 Một số khái niệm liên quan

Do chưa có một định nghĩa chung và th
ống nhất về khái niệm Khả năng tiếp nhận
nước thải của nguồn nước, vì thế chúng ta hãy xem xét một số khái niệm tương tự hoặc
có liên quan dưới đây.
Luật Bảo vệ Môi trường (2005) có giải thích từ cụm từ “Sức chịu tải của môi
trường” là giới hạn cho phép mà môi trường có thể tiếp nhận và hấp thụ các chất gây ô
nhiễm.
Từ điển Thuật ngữ kỹ thuật chuyên ngành thủy lợi Anh –Việt (Nhà Xuất bản Xây
dựng, Hà Nội, 2002) [3] có giải thích một số khái niệm sau:
- Khả năng tiếp nhận (Acceptance Capacity) (tại trang 975) là: Lượng chất gây ô
nhiễm mà một nguồn nước/thủy vực có thể chấp nhận mà độ ô nhiễm không
vượt quá một mức nhất định;
- Sự đồng hóa (Assimilation) (tại trang 976) là: Khả
năng tự làm sạch của một
nguồn nước/thủy vực khỏi các chất gây ô nhiễm;
- Khả năng đồng hóa (Assimilative Capacity) (tại trang 961) là lượng các các
chất gây ô nhiễm mà một thủy vực/nguồn nước hay một vùng đất có thể hấp
thụ và trung hòa trước khi chúng bắt đầu gây ra sự suy giảm đáng kể tính đa
dạng sinh học và/hoặc chất lượng môi trường.
Trong các sách giáo khoa về môi trường, khái ni
ệm khả năng tiếp nhận nước thải
gắn liền với sự đồng hóa hay khả năng tự làm sạch của nguồn nước.
Trong những khái niệm và định nghĩa nêu trên, có khái niệm Khả năng tiếp nhận
(Acceptance Capacity) gần giống với khái niệm khả năng tiếp nhận nước thải của
nguồn nước mà Đề tài này đang xem xét và có phần nào gần đúng v
ới thực tế của công
tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước của chúng ta hiện nay.

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 9 / 94

1.1.3 Các định nghĩa
Hiện nay, trong công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước, các cơ quan cấp
phép của Việt Nam phải xem xét nguồn nước tiếp nhận nước thải đang được sử dụng
hoặc được quy định sử dụng với mục đích gì. Với mỗi mục đích sử dụng nguồn nước
thì có Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt tương ứng. Các tiêu chu
ẩn chất lượng nước mặt
do Nhà nước ban hành (TCVN) với mỗi giá trị giới hạn chỉ có thể áp dụng cho một lọai
mục đích sử dụng cụ thể. Ví dụ, các giá trị giới hạn trong cột A của TCVN 5942-1995
áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh họat, trong khi các giá
trị giới hạn trong cột B của Tiêu chuẩn đó thì được áp dụng đối vớ
i nước mặt dùng cho
các mục đích khác.
Khi chất lượng nước của một đoạn sông, suối nào đó đã đạt đến giới hạn quy định
theo mục đích sử dụng của nguồn nước đó thì có thể coi là đoạn sông, suối đó không
còn khả năng tiếp nhận nước thải nữa. Như vậy, có thể hiểu Khả năng tiếp nhận nướ
c
thải của nguồn nước là khả năng của nguồn nước tiếp nhận nước thải đến một mức cho
phép nhất định. Tại mức cho phép đó, nồng độ các thông số ô nhiễm có trong nước
nguồn không được vượt quá giới hạn được quy định theo mục đích sử dụng của nguồn
nước. Cách làm này đã được áp dụng tại Cục Quản lý tài nguyên nước trong công tác
c
ấp phép xả nước thải vào nguồn nước hiện nay.
Trên cơ sở đó, tác giả xin đề xuất một định nghĩa về khả năng tiếp nhận nước thải
của nguồn nước như dưới đây.
Định nghĩa
: Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước (KNTN) là khả năng của
nguồn nước có thể tiếp nhận lượng nước thải bị ô nhiễm được đặc trưng bởi thông số ô
nhiễm mà không làm nguồn nước bị ô nhiễm theo quy chuẩn, tiêu chuẩn quy định.

Định nghĩa nêu trên về Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước sẽ được
dùng làm cơ sở cho các phương pháp đánh giá KNTN sẽ trình bày trong Báo cáo này.
Cùng với khái niệm KNTN đã được định nghĩa, có một khái niệm khác là Hệ số
hiệu chỉnh KNTN sẽ được sử dụng như một công cụ hỗ trợ trong các phương pháp
đánh giá KNTN. Hệ số này sẽ được trình bày chi tiết t
ại Mục 2.2 của Báo cáo. Tuy
nhiên, để thuận tiện cho người đọc theo dõi các phần nội dung của Báo cáo, tác giả xin
trình bày định nghĩa về Hệ số này như dưới đây.
Định nghĩa
: Hệ số hiệu chỉnh khả năng tiếp nhận (Fs) là hệ số được dùng để “hiệu
chỉnh” kết quả tính toán KNTN nước thải khi các điều kiện đưa vào tính toán không
hoàn toàn đúng với các điều kiện thực tế ở đoạn sông. Giá trị lớn nhất của Fs bằng một
(1,0) khi các điều kiện giả thiết để tính toán phù hợp với điề
u kiện thực tế ở đoạn sông.
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 10 / 94

1.2 Sự xáo trộn và biến đổi của nước thải trong sông
Để có cơ sở và căn cứ đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước,
trước hết chúng ta cần xem xét các hiện tượng xảy ra khi có một nguồn nước thải đổ
vào một đoạn sông nào đó. Sau khi nước thải được xả vào sông sẽ có đồng thời 2 quá
trình xảy ra là: a)- Quá trình xáo trộn vật lý giữa nước thải vào nước sông; b)- Quá
trình khoáng hóa các chất bẩn hữu cơ trong nướ
c sông. Tuy nhiên, phạm vi của Đề tài
này chỉ tập trung nghiên cứu quá trình xáo trộn vật lý giữa nước thải với nước sông.
1.2.1 Xáo trộn của nước thải theo độ rộng sông
Trên một đoạn sông, có một nguồn nước thải đổ vào tại một bên bờ phải của sông
(Hình 1.1). Nếu kể từ điểm xả thì phải đến một khoảng cách nhất định (Ly) nào đó,
nước thả

i mới có thể hòa trộn với nước sông đạt đến một độ rộng nhất định (Y). Khi độ
rộng xáo trộn Y bằng độ rộng Bsông là lúc nước thải đã xáo trộn trên cả bề rộng sông.
Hình 1.1 Sự xáo trộn của nước thải theo chiều rộng sông
Tuy nhiên, trong thực tế cũng có nhiều trường hợp xảy ra khi nguồn xả có lưu
lượng nhỏ và sông rộng có lượng lớn thì nước th
ải chỉ có thể xáo trộn với nước sông và
lan truyền ở một phần của mặt cắt ngang sông và chỉ đạt đến mức tối đa với chiều rộng
là Y (Hình 1.2).

Hình 1.2. Nước thải chỉ xáo trộn trên một phần mặt cắt ngang sông
Nhận xét
: Như vậy, trong trường hợp thứ nhất (Hình 1.1) khi độ rộng xáo trộn Y
bằng độ rộng Bsông là lúc nước thải đã xáo trộn trên cả bề rộng sông, thì việc tính toán
đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của sông được tính toán cho cả bề rộng sông.
Qs
Bsông
Y
Ly
Điểm xả
Điểm xả
Ly
Y
Qs
Bsông
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 11 / 94

Nhưng trong trường hợp thứ hai (Hình 1.2), phần sông có chiều rộng bên trái là
(Bsông-Y) không tham gia vào việc tiếp nhận nước thải, nên khả năng tiếp nhận nước

thải của sông chỉ có thể được tính toán trên chiều rộng là Y, tức là phần sông bên phải
có nước thải xáo trộn với nước sông.

Hình 1.3. Nước thải chỉ xáo trộn trên một phần sông
1.2.2 Xáo trộn của nước thải theo độ sâu sông
Nếu được xả trên mặt và tại giữa sông (Hình 1.4), thì phải đến một khoảng cách
nào đó, nước thải mới có thể hòa trộn với nước sông đạt đến một độ sâu nhất định (Z).

Hình 1.4. Sự xáo trộn của nước thải theo chiều sâu và chiều rộng sông
Khi nước thải đ
ã hòa trộn với nước sông ở đáy sông thì có thể coi là nước thải đã
xáo trộn trên toàn bộ chiều sâu của sông.
Trong trường hợp nước thải được “xả ngầm”, tức là miệng ống xả được đặt chìm
dưới mặt nước, thì quá trình xáo trộn của nước thải vào nước sông theo chiều thẳng
đứng bao gồm cả 2 quá trình xáo trộn từ vị trí miệng ống xả đến mặt nước và xáo trộ
n
x
y
z
x
Điểm xả A(x, y, z)
V
y
z
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 12 / 94

từ vị trí miệng ống xả xuống đến đáy sông.
1.2.3 Biến đổi nồng độ chất ô nhiễm của nước thải vào nước sông

Khi nước thải hòa trộn với nước sông, nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải
(Cxả) sẽ biến đổi theo không gian và thời gian. Trên một mặt cắt ngang sông (Hình
1.5), trong vùng chịu ảnh hưởng của nước thải, nồng độ chất ô nhiễm là C1, C2; trong
vùng chưa bị ảnh hưởng nước thải, nồng độ chất ô nhiễm là C3 (là nồng độ chất ô
nhiễm có sẵn trong sông, hay Csông).

Hình 1.5. Nồng độ chất ô nhiễm thay đổi theo chiều ngang sông
Nồng độ các chất ô nhiễm thường bị suy giảm theo chiều dọc sông vì một số lý
do như bị phân hủy, biến đổi, lắng đọng Đây chính là quá trình tự làm sạch của
sông. Khi nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống có nghĩa là khả năng tiếp nhận nước thải
của sông tăng lên.

Hình 1.6 Nồng độ các chất ô nhiễm suy giảm theo chiều dọc sông
Điểm xả nước
thải tập trung
Quá trình tự làm sạch của sông
làm giảm nồng độ chất ô nhiễm
Vùng ảnh hưởng
Điểm xả
Qxả, Cxả
Ly
Y
V
* C2
* C1
* C3
Qsông
Csông
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 13 / 94

1.2.4 Mức độ xáo trộn
Trong thực tế, có một câu hỏi được đặt ra là khi nào thì một chất ô nhiễm có
trong nước thải được coi là đã xáo trộn hòan toàn với nước sông. Như vậy, cần phải có
tiêu chí nào đó về sự khác biệt của nồng độ chât ô nhiễm để đánh giá mức độ xáo trộn.
Các nhà khoa học đã đưa ra một số phương pháp khác nhau để đánh giá mức độ
xáo trộ
n. Trong số đó, cách đơn giản và tiện lợi nhất là dùng tỷ số giữa sự khác biệt về
nồng độ (∆C) tại các vị trí khác nhau trên một mặt cắt ngang sông (kể cả theo chiều
ngang và theo chiều sâu của sông) so với giá trị trung bình của nồng độ chất ô nhiễm
(Ctb) trên mặt cắt ngang sông đó. Đó là tỷ số ∆C/Ctb. Tác giả đã tổng hợp thông tin
từ nhiều tài liệu khác nhau và trình bày trong bảng d
ưới đây các mức độ xáo trộn của
chất ô nhiễm trong sông được đánh giá theo tỷ số ∆C/Ctb.
Bảng 1.1: Các mức độ xáo trộn chất ô nhiễm trong sông
Giá trị của tỷ số ∆C/Ctb
Mức độ xáo trộn
< 0,10 Hoàn toàn
0,10 - 0,30 Khá
0,30 - 0,50 Trung bình
> 0,50 Kém

Khi phạm vi lan truyền và xáo trộn của nước thải vào nước sông chỉ diễn ra ở
một phần mặt cắt ngang sông và đạt mức tối đa đến một độ rộng là Y thì có thể coi
phạm vi xáo trộn đó đặc trưng bởi tỷ số Y/B. Đây là một yếu tố quan trọng trong việc
đánh giá KNTN của sông khi nước thải không xáo trộn hoàn toàn với nước sông.
1.3 Cơ sở và căn cứ đánh giá khả năng tiếp nhận
1.3.1 Vấn đề đánh giá KNTN
Từ những khái niệm nêu trên và từ những đặc điểm của sự xáo trộn, biến đổi của

nước thải trong sông (như đã trình bày ở mục trước), thì để đánh giá KNTN, có một
loạt các vấn đề được đặt ra là: Vị trí nào trên sông và thời điểm nào thích hợp cho việc
đánh giá KNTN; Những yếu tố, điều kiện gì ảnh hưởng đế
n KNTN; Cơ sở nào, tiêu chí
gì, phương pháp, cách thức nào để đánh giá được KNTN đó; Những tiêu chuẩn nào
được dùng cho việc quy định giới hạn cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm. Phần
dưới đây sẽ đề cập đến các vấn đề đó.
Việc đánh giá KNTN của một nguồn nước nào đó, trước hết phụ thuộc vào mục
đích sử dụng của nguồn nước và tiêu chuẩ
n chất lượng nước mặt cho mục đích sử dụng
đó; tiếp đến là phụ thuộc vào các yếu tố tác động đến chất lượng của nguồn nước đó,
bao gồm: Đặc điểm nguồn nước tiếp nhận; Đặc điểm nguồn nước thải; Các yếu tố về
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 14 / 94

thời tiết, khí hậu; Các mục dưới đây sẽ xem xét cụ thể về mục đích sử dụng của
nguồn nước, tiêu chuẩn chất lượng nước và từng lọai yếu tố tác động đến chất lượng
của nguồn nước với các quá trình xáo trộn của nước thải vào nước sông.
1.3.2 Mục đích sử dụng nước và tiêu chuẩn chất lượng nước mặ
t
Mục đích sử dụng của nguồn nước và tiêu chuẩn chất lượng nước mặt là 2 loại
thông tin cần biết trước hết trong việc đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn
nước. Nguồn nước được sử dụng cho mục đích gì thì tương ứng cần có tiêu chuẩn chất
lượng nước thích hợp.
Mục đích sử dụng nướ
c
Mỗi nguồn nước, mỗi đọan sông thường được dùng với một số mục đích khác
nhau hoặc được khai thác sử dụng tổng hợp, chẳng hạn như cấp nước cho sinh hoạt,
cấp nước cho nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, giải trí, du lịch,

Hiện nay đã có một số địa phương có quy định cụ thể về phân vùng khai thác, sử
dụng nguồn nước cho các sông suố
i trên địa bàn của địa phương mình. Tuy nhiên, hầu
hết các địa phương trên toàn quốc đều chưa có quy định về phân vùng mục đích sử
dụng cho các nguồn nước. Việc phân vùng mục đích sử dụng nước sẽ được tiến hành
trong các quy hoạch tài nguyên nước cho các lưu vực sông để bảo đảm sự thống nhất
trong việc khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước.
Trong những trường hợp chư
a có quy định về mục đích sử dụng nước thì việc
đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải cho một nguồn nước, một đoạn sông nào đó cần
phải dựa vào tình hình thực tế đang khai thác sử dụng nguồn nước đó. Chẳng hạn, tại
đoạn sông nào đó có nhà máy nước đang lấy nước sông để cấp nước sinh hoạt cho nhân
dân thì mục đích s
ử dụng nước của đoạn sông đó phải được coi là cấp nước sinh hoạt.
• Mục đích sử dụng nguồn nước được xác định trên cơ sở các quy định, quy hoạch của
địa phương hoặc thực tế nguồn nước ở đoạn sông đang được sử dụng vào mục đích
cụ thể như cấp nước cho sinh hoạt, cấp nướ
c cho nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản,
giao thông thủy, giải trí, du lịch, .
• Mục đích sử dụng nguồn nước là căn cứ xác định Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt
thích hợp, là cơ sở để xem xét trong đánh giá KNTN. Trong trường hợp nguồn nước
được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau thì tiêu chuẩn chất lượng nước mặt
được dùng để đánh giá KNTN là tiêu chuẩn cho mục đích sử
dụng nước cao nhất
(nước sạch nhất).
• Mục đích sử dụng nguồn nước phải được UBND cấp tỉnh quy định cụ thể cho địa
phương mình, hoặc được xác định trong các quy hoạch tài nguyên nước được cấp có
thẩm quyền phê duyệt. Trong những trường hợp khác (chưa có quy định hoặc chưa
có quy hoạch), thì mục đích sử dụng nguồn nước phải că
n cứ vào tình hình thực tế

sử dụng nguồn nước ở đoạn sông.

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 15 / 94

Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt
Các tiêu chuẩn chất lượng nước mặt do Nhà nước ban hành với các giá trị giới
hạn khác nhau và mỗi giá trị giới hạn chỉ có thể áp dụng đối với nước mặt dùng cho
một lọai mục đích sử dụng cụ thể. Ví dụ, các giá trị giới hạn trong cột A của TCVN
5942-1995 áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh họat, trong
khi các giá trị giới hạ
n trong cột B của Tiêu chuẩn đó thì được áp dụng đối với nước
mặt dùng cho các mục đích khác. Nhà nước đã ban hành một số tiêu chuẩn nước mặt
dùng cho các mục đích sử dụng khác nhau, đó là:
- TCVN 5942-1995 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt;
- TCVN 6774-2000 Chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thủy sinh;
- TCVN 6773-2000 Chất lượng nước dùng cho thủy lợi.
Khi xem xét liệu một đoạn sông nào
đó đã bị vượt quá khả năng tiếp nhận nước
thải hay chưa thì cần phải xem xét chất lượng nước của đoạn sông đó đã vượt quá tiêu
chuẩn nước mặt thích hợp cho mục đích sử dụng nước của đoạn sông đó hay chưa.
Nếu một nguồn nước sông hay một đọan sông nào đó được dùng để cấp nước cho
sinh hoạt thì yêu cầ
u về chất lượng nước của đoạn sông đó phải đạt tiêu chuẩn về nước
mặt loại A của TCVN 5942-1995. Khi chất lượng nước sông đã vượt quá TCVN 5942-
1995 loại A có nghĩa là đọan sông đó không còn khả năng tiếp nhận nước thải nữa. Tuy
nhiên, nếu nguồn nước của đoạn sông đó không được dùng để cấp nước cho sinh hoạt
mà chỉ cần bảo đảm cho
đời sống thủy sinh thì chỉ khi nào chất lượng nước sông vượt

quá TCVN 6774-2000 thì đoạn sông đó mới được coi là không còn khả năng tiếp nhận
nước thải nữa.
Bảng 1.2 trình bày khả năng tiếp nhận nước thải của 2 nguồn nước sông cấp nước
cho sinh hoạt. Chất lượng nước sông thực tế được so sánh với Tiêu chuẩn chất lượng
nước mặt TCVN 5942-1995. Có thể thấy rằng khi n
ồng độ BOD5 của nước sông vượt
quá giới hạn giá trị 4 mg/l thì nước sông được coi như không còn khả năng tiếp nhận
chất ô nhiễm BOD5 nữa. Ví dụ trong Bảng 1.3 cho thấy khả năng tiếp nhận của nguồn
nước sông có mục đích sử dụng là bảo vệ đời sống thủy sinh, do vậy tiêu chuẩn chất
lượng nước mặt được dùng để xem xét là
TCVN 6774-2000.

Bảng 1.2 Khả năng tiếp nhận ô nhiễm của nguồn cấp nước sinh hoạt
Trường
hợp
Thông
số ô
nhiễm
Đơn vị
Tiêu chuẩn chất lượng nước
mặt cấp cho sinh hoạt
TCVN 5942-1995, loại A
Chất lượng
nước sông
thực tế
Khả năng tiếp
nhận của nước
sông
1 BOD
5

mg/l 4 2 Còn
2 BOD
5
mg/l 4 6 Hết
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 16 / 94


Bảng 1.3 Khả năng tiếp nhận của nguồn nước bảo vệ đời sống thủy sinh
Trường
hợp
Thông
số ô
nhiễm
Đơn vị
Tiêu chuẩn chất lượng nước
ngọt bảo vệ đời sống thủy
sinh TCVN 6774-2000
Chất lượng
nước sông
thực tế
Khả năng tiếp
nhận của nước
sông
1 BOD
5
mg/l 10 2 Còn
2 BOD
5

mg/l 10 6 Còn
Từ số liệu trong 2 bảng trên cho thấy, với trường hợp thứ 2, nước sông có nồng
độ BOD
5
là 6 mg/l. Nếu nguồn nước sông đó được dùng cấp nước sinh hoạt (Bảng 1.2)
thì sông không còn khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm BOD
5
nữa. Nhưng nếu nguồn
nước sông chỉ có mục đích bảo vệ đời sống thủy sinh (Bảng 1.3) thì sông vẫn còn khả
năng tiếp nhận chất ô nhiễm BOD
5
.
Một điều đáng lưu ý nữa là Nhà nước cũng có quy định về vùng bảo hộ vệ sinh
khu vực lấy nước cấp cho sinh hoạt. Trong Luật Tài nguyên nước (1998), Điều 14 có
quy định rõ: ”Cấm xả nước thải, đưa các chất thải gây ô nhiễm vào vùng bảo hộ vệ sinh
của khu vực lấy nước sinh hoạt”. Như vậy, nếu một đoạn sông nào đó đã được quy
định là vùng bảo hộ vệ sinh khu vực lấy nước sinh hoạt, thì không được phép xả nước
thải vào đoạn sông đó bất kể nước thải đó có đạt tiêu chuẩn gì. Hay nói cách khác,
đoạn sông đó không còn khả năng tiếp nhận nước thải nữa.
1.3.3 Đặc điểm của nguồn nước tiếp nhận
Lưu lượng nguồn nước, chế độ dòng chảy

Hiển nhiên là trong cùng một con sông với cùng các điều kiện khác về dòng
chảy thì khi lưu lượng của sông càng lớn, khả năng pha loãng và tự làm sạch các chất ô
nhiễm của nguồn nước cũng càng lớn.
Tuy nhiên, trong cùng một con sông với cùng một giá trị lưu lượng thì dòng
chảy có chế độ không ổn định (chẳng hạn do ảnh hưởng của thủy triều) thì khả năng
xáo trộn của dòng chảy sẽ
tăng lên nhiều so với dòng chảy ổn định. Ở những đoạn
sông chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều, mực nước và dòng chảy trong sông

thay đổi nhiều nên khả năng xáo trộn chất ô nhiễm cũng tăng nhiều hơn so với những
thủy vực ảnh hưởng của chế độ nhật triều.
Hình thái địa hình lòng dẫn

Sông quanh co, địa hình đáy sông gồ ghề sẽ tạo điều kiện cho dòng nước hình
thành ra nhiều các dòng chảy ngang, dòng chảy xoáy cục bộ trong sông và tác động
đến khả năng xáo trộn, khuếch tán các chất ô nhiễm có trong nước. Dòng nước có
nhiều xoáy cũng sẽ tạo điều kiện cho ôxy trong không khí hòa tan vào nước, tác động
đến quá trình sinh hóa diễn ra trong nước.
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 17 / 94


Thành phần, nồng độ thông số ô nhiễm có trong nước sông

Không có nguồn nước sông nào là sạch tuyệt đối. Trong nguồn nước sông có thể
có sẵn một số các chất ô nhiễm với các nồng độ khác nhau. Nếu nồng độ của các thông
số ô nhiễm có sẵn trong nguồn nước càng cao thì càng hạn chế khả năng tiếp nhận
nước thải của nguồn nước đối với các chất ô nhiễm đó. Ngoài ra trong nguồn nước
sông luôn có sẵn một số các chất hóa họ
c nhất định. Nguồn gốc của các chất hóa học
này là từ nước mưa rửa trôi trên mặt đất hoặc từ nước ngầm chảy chảy qua các tầng đất
rồi chảy ra sông.
Đặc điểm của hệ sinh thái thuỷ sinh

Trong nguồn nước ở những điều kiện bình thường, sẽ diễn ra chu trình kín và sự
cân bằng giữa sự sống của các loài động, thực vật và vi sinh vật. Các chất hữu cơ được
vi khuẩn ôxy hóa phân hủy thành các chất đơn giản, giải phóng ra CO
2

. Quá trình
quang hợp của các loài thực vật dưới nước lại sử dụng CO
2
và sản sinh ra ôxy. Ôxy lại
rất cần cho các loài động vật như tôm, cá, ốc, hến, Các loại cây cỏ thủy sinh cũng có
tác động trực tiếp về mặt vật lý đến vận tốc dòng chảy như tạo ra các dòng rối làm tăng
sự xáo trộn chất ô nhiễm trong nước. Tuy nhiên, nếu cỏ cây quá nhiều sẽ làm cản trở
dòng chảy, dẫn đến nguồn nước bị tù đọng và có tác động xấu đế kh
ả năng tiêu thoát
chất ô nhiễm.
Do vậy, hệ sinh thái thuỷ sinh là yếu tố tác động quan trọng đến khả năng xáo
trộn, phân hủy, tự làm sạch của nguồn nước đối với các chất ô nhiễm. Thông thường,
hệ sinh thái thủy sinh càng phong phú thì khả năng tự làm sạch của nguồn nước càng
lớn. Nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ sinh thái của các đầm lầy, các khu đất ng
ập
nước để xử lý nước thải.
1.3.4 Đặc điểm của nguồn nước thải
Thành phần, nồng độ thông số ô nhiễm có trong nước thải

Nước thải gồm nhiều loại với rất nhiều thành phần khác nhau và làm ô nhiễm
nguồn nước theo các cách khác nhau. Dưới đây là một số chất điển hình.
Chất hữu cơ,
chủ yếu từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm, phân súc
vật. Lượng
chất hữu cơ có thể phân huỷ bằng phương pháp sinh học đựoc đo bằng các
thông số như: Nhu cầu ô xy sinh-hoá (BOD); nhu cầu ô xy hoá học (COD), tổng cac
bon hữu cơ (TOC) và tổng nhu cầu ô xy.
Kim loại nặng
: Thông thường, kim loại nặng có xuất xứ từ các ngành công
nghiệp khác

nhau và một phần nhỏ từ thiên nhiên. Những kim loại nặng chính là đồng,
crôm, catmi, kẽm, chì, niken và thuỷ ngân
Muối hoà tan
: Có nhiều loại muối có nguồn gốc từ việc khai thác mỏ hoặc một
số ngành công nghiệp khác như công nghiệp thực phẩm, hoá chất v v…
Các loại vi sinh vật
: Mặc dầu vi sinh vật có mặt một cách tự nhiên trong mọi
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 18 / 94

loại nước, nước thải xả trực tiếp từ các nhà máy xử lý nước thải, bệnh viện, chuồng trại
cũng có thể đưa các vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước và gây bệnh cho người và gia
súc. Thông số đặc trưng cho loại ô nhiễm này là coliform.
Các đặc tính vật lý như nhiệt độ, độ đục, mầu nước, cũng đóng những vai trò
quan trọng do tác động tới các thông số khác.
Nếu xét theo khả nă
ng tiếp nhận nước thải của nguồn nước thì có thể phân
nhóm các chất ô nhiễm thành các nhóm chính sau:
• Nhóm chất dễ phân hủy, suy giảm theo thời gian: BOD, COD, N, P,
• Nhóm chất khó phân hủy: TSS, Kim lọai nặng, dung môi hữu cơ
Với đặc điểm của từng nhóm đó, việc tính khả năng tiếp nhận sẽ khác nhau. Với
các chất khó phân hủy thì trong tính toán, nồng độ các chất đó được coi như không
biến đổi theo thời gian. Với những chất dễ phân hủy, suy giảm theo thời gian thì trong
tính toán có thêm các phương trình của nồng độ biến đổi theo thời gian.
Lưu lượng xả
, phương thức xả, chế độ xả, vị trí xả
Lưu lượng nước thải có liên quan trực tiếp đến chế độ thủy lực và khả năng pha
loãng của sông; do vậy, tác động trực tiếp đến khả năng tiếp nhận nước thải của sông.
Các phương thức xả khác nhau (xả trên mặt, xả ngầm, xả đáy, xả ven bờ, xả giữa

sông, ) và chế độ xả khác nhau (liên tục hay gián đoạn) đều có tác động đến kh
ả
năng pha loãng, khuếch tán, phân hủy chất ô nhiễm; do vậy, tác động đến khả năng
tiếp nhận nước thải của sông. Chẳng hạn, nếu nước thải được xả ngầm vào giữa sông
thì các chất ô nhiễm sẽ được khuếch tán nhanh hơn nhiều so với phương thức xả tràn
nước thải ngay ven bờ sông đó.
1.3.5 Các yếu tố về thời tiết, khí tượng
Nhiệ
t độ, gió, độ ẩm không khí, áp suất khí quyển, bức xạ mặt trời là các yếu tố
tác động đến: lượng ôxy hòa tan trong nước; sự phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật;
sự quang hợp của các loài thực vật dưới nước, Do vậy, các yếu tố về thời tiết, khi
tượng là các yếu tố tác động không nhỏ đến khả năng phân hủy, tự làm sạch của nguồn
n
ước đối với các chất ô nhiễm.
1.3.6 Tiêu chuẩn xả thải và cấp phép xả nước thải
Nhà nước đã ban hành tiêu chuẩn xả thải cho một số loại nước thải. Chẳng hạn
TCVN 5945-2005 là Tiêu chuẩn Việt Nam áp dụng cho nước thải công nghiệp. Theo
quy định, chất lượng nước thải công nghiệp khi chưa vượt quá TCVN 5945-2005, loại
A có thể đổ vào các vực nước thường được dùng làm nguồn nước cho m
ục đích sinh
hoạt. Tuy nhiên, trong thực tế, nếu chất lượng nước sông đã ô nhiễm đến mức không
còn khả năng tiếp nhận nữa như trong trường hợp 2 ở Bảng 1.4, thì dù nước thải có đạt
tiêu chuẩn cho phép vẫn gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến mục đích sử dụng
của nguồn nước.

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 19 / 94

Bảng 1.4 So sánh chất lượng nước sông với các Tiêu chuẩn chất lượng nước

Trường
hợp
Thông
số ô
nhiễm
Đơn
vị
Tiêu chuẩn chất lượng
nước mặt cấp cho sinh hoạt
TCVN 5942-1995, loại A
Chất lượng
nước sông
thực tế
Tiêu chuẩn chất lượng
nước thải CNghiệp
TCVN 5945-2005,loại A
1 BOD
5
mg/l 4 2 30
2 BOD
5
mg/l 4 6 30
Do vậy, trong công tác cấp phép xả nước thải, cần phải xem xét đánh giá khả
năng tiếp nhận của nguồn nước trên cơ sở của các điều kiện thực tế của nguồn nước đó
kết hợp với các tiêu chuẩn chất lượng nước mặt (theo mục đích sử dụng của nguồn
nước) và tiêu chuẩn chất lượng nước thải để quyế
t định việc cấp phép xả nước thải vào
nguồn nước.

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 20 / 94

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN
Trên cơ sở mức độ xáo trộn của chất ô nhiễm vào nước sông, các phương pháp
đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước được phân thành:
a) Phương pháp đánh giá KNTN trong điều kiện xáo trộn hoàn toàn;
b) Phương pháp đánh giá KNTN trong điều kiện xáo trộn không hoàn toàn;
c) Các phương pháp dùng mô hình toán.
Trong thực tế, để đánh giá KNTN của một con sông hay một đoạn sông nào đó,
thì việ
c lựa chọn phương pháp nào thích hợp sẽ phụ thuộc vào các điều kiện về dòng
chảy, về số liệu khảo sát đo đạc, và về các công cụ mô hình toán mà người dùng có thể
có được.
Trước khi xem xét các phương pháp đánh giá KNTN, tình hình nghiên cứu
trong và ngoài nước về lĩnh vực này được rà soát và tổng hợp ở mục dưới đây, trong
đó chủ yếu là 2 lĩnh vục có ảnh hưởng và tác độn trực tiếp
đến việc đánh giá KNTN là
sự xáo trộn của vật chất trong môi trường nước và những lý thuyết, mô hình toán diễn
tả quá trình lan truyền chất, quá trình biến đổi hóa sinh hóa trong nước và các tác động
đến hệ sinh thái thủy sinh.
2.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt nam cho đến nay có lẽ chưa có một nghiên cứu nào đầy đủ và toàn diện
về vấn đề đánh giá khả năng tiếp nhận nước th
ải của nguồn nước; tuy nhiên, cũng đã
có khá nhiều các nghiên cứu về các khía cạnh có liên quan, đó là các nghiên cứu về:
Đánh giá sự xáo trộn của vật chất trong nguồn nước và tính toán các hệ số khuếch tán;
Mô hình toán mô phỏng sự lan truyền chất; Các quá trình biến đổi sinh hóa các chất ô
nhiễm trong nguồn nước,

i) Về đánh giá sự xáo trộn và hệ số khuyếch tán
:
Trong Dự án Nghiên cứu xâm nhập mặn Đồng bằng Sông Cửu long, Giai đoạn
2 (1985-1987) các tác giả Ngô Thế Khải và Nguyễn Chí Công đã có một nghiên cứu
về Đánh giá Hệ số khuếch tán mặn tại một số vị trí trên dòng chính Mê kông [6]; và
tiếp đến, trong Giai đoạn 3 (1990-1993) tác giả Nguyễn Chí Công đã có nghiên cứu về
Đánh giá các điều kiện xáo trộn của hệ thống sông Mêkông [7] và nghiên cứu Một số
y
ếu tố ảnh hưởng đến phân bố mặn trên mặt cắt ngang [8]. Dựa trên việc phân tích
các kết quả đo đạc chi tiết về phân bố độ mặn trên các mặt cắt ngang sông và kết hợp
với việc mô phỏng các kết quả đó, các nghiên cứu này đã chỉ ra được mối quan hệ
giữa các yếu tố thủy lực và sự phân bố độ mặn theo không gian, đồng thời đánh giá hệ

số khuyếch mặn với các điều kiện xáo trộn khác nhau ở hệ thống sông kênh Đồng
bằng sông Cửu long. Những kết quả nghiên cứu này có thể tham khảo trong việc đánh
giá xáo trộn trong nguồn nước của các chất khó phân hủy như kim loại nặng, TSS, độ
mặn, đặc biệt trong những điều kiện xảy ra hiện tượng xáo trộn không đều hoặc phân
tầng về nồ
ng độ chất ô nhiễm trong nguồn nước.
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 21 / 94

ii) Về xây dựng và ứng dụng mô hình toán mô phỏng sự lan truyền chất:
Từ những năm 1980, PGS Nguyễn Như Khuê là một trong những người đầu
tiên ở Việt Nam xây dựng mô hình thủy lực VRSAP, sau đó đã đưa bài toán tính xâm
nhập mặn vào mô hình này. Mô hình VRSAP đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn
quốc, phục vụ công tác quy hoạch nguồn nước và các nghiên cứu khác.
Mô hình SAL do Nguyễn Tất Đắc xây dựng nhằm tính toán dòng chảy 1 chiều
không ổn định trong hệ thống sông kênh, có những ưu điểm về

mô phỏng lan truyền
chất và chất lượng nước. Các phiên bản của SAL đã được sử dụng tính dòng chảy,
mặn, phèn trong Qui hoạch tổng thể ĐBSCL; tính qui hoạch lũ cho Đồng bằng, đặc
biệt là dự án thoát lũ biển Tây và Qui hoạch lũ Đồng Tháp Mười. Chương trình
SALBOD được xây dựng từ những năm cuối thập niên 90, là phiên bản gần đây nhất
của SAL, đã mô phỏng lan truyền mặ
n và chỉ tiêu BOD và DO và dưỡng chất.
Từ đó đến nay, cũng đã có khá nhiều tác giả Việt Nam phát triển lý thuyết và
xây dựng các mô hình toán để mô phỏng bài toán diễn biến chất lượng nước trong
sông. Gần đây, tác giả Trần Đức Hạ có một nghiên cứu là: Mô hình hóa quá trình tự
làm sạch nguồn nước sông, hồ đô thị trông điều kiện Việt Nam [19]. Một nghiên cứu
nữa là Nghiên cứu xây dựng mô hình chất l
ượng nước sông Hương theo chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học [20] của tác giả Trần Văn Quang xây dựng nhằm đánh giá diễn
biến chất lượng nước sông Hương và dự báo các xu thế biến đổi. Trong nghiên cứu
này, một số đặc trưng cơ bản của quá trình lan truyền chất bao gồm: hệ số khuyếch
tán, hệ số tốc độ chuyển hóa các chất hữu cơ
đã được xác định bằng thực nghiệm.
Về lĩnh vực ứng dụng mô hình toán
, đã có rất nhiều các cơ quan, đơn vị tư vấn
và các cá nhân sử dụng các phần mềm thương mại của thế giới để mô phỏng, đánh giá
chất lượng nước cho các nghiên cứu, dự án khác nhau. Các phần mềm về chất lượng
nước đã và đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam bao gồm: MIKE 11, ISIS,
DUFLOW, WASP, QUAL2E, và các phần mềm mô phỏng quá trình sinh hóa môi
trường nước cùng hệ sinh thái thủ
y sinh là AquaSoft, Aquatox,
2.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới, việc nghiên cứu các điều kiện xáo trộn trong nguồn nước đã có từ
lâu. Tài liệu điển hình tổng hợp các kiến thức về vấn đề Xáo trộn trong sông, hồ và
vùng ven biển (Mixing in inLands and Coastal Waters) của tác giả Fisher và đồng

nghiệp [5] đã tổng hợp khá đầy đủ cơ sở lý thuyết và các trường hợp xáo trộn của vật
chất trong các loại nguồn nước mặt.
Trong tài liệu của tác giả Sanders và đồng nghiệp về Thiết kế mạng quan trắc
chất lượng nước (Design of Networks for Monitoring Water Quality) [2], có giới thiệu
cơ sở lý thuyết và công thức của một số phương pháp đơn giản xác định mức độ và
phạm vi lan truyền chất ô nhiễm trong sông đối với dòng ổn định. Trong Chương trình
hỗ trợ ngành nước WaterSPS của Chính phủ
Đan Mạch giúp đỡ Viêt Nam, các chuyên
gia Đan Mạch có giới thiệu một phương pháp đơn giản để đánh giá KNTN cho dòng
ổn định, một chiều trong sông. Phương pháp đơn giản này sử dụng các thông số lưu
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 22 / 94

lượng sông, lưu lượng nước thải và nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải và có
trong nước sông để tính toán nồng độ chất ô nhiễm đã được pha trộn trong sông.
Cơ sở lý thuyết về hóa môi trường có thể tìm thấy và được giới thiệu đầy đủ
trong tài liệu Hóa học cho Kỹ thuật Môi trường (Chemistry for Environmental
Engineering) của tác giả Sawyer và đồng nghiệp [21].
Đối với mô hình thủy lực và mô hình chất l
ượng nước, những tài liệu điển hình
có thể kể đến là Thủy văn ứng dụng (Applied Hydrology) của tác giả Chow [13], Các
vấn đề thực hành về Thủy lực sông ngòi tính toán (Practical Aspects of Computational
River Hydraulics) của Cung [14], Dòng không ổn định trong lòng dẫn hở (Unsteady
Flow in Open Channels) của Mahmood và Yevjevich [22], Thủy lực lòng dẫn hở
(Open-Channel Hydraulics) của French [23],
Đối với các phầm mềm như MIKE 11, QUAL2E, DUFLOW đều có sách hướng
dẫn giới thiệu cơ
sở lý thuyết và cách sử dụng các mô hình này [15].
Ở Mỹ, việc đánh giá Khả năng đồng hóa (Assimilative Capacity) của nguồn

nước là cơ sở cho việc cấp các giấy phép xả nước thải cho các cơ sở xả nước thải, nhà
máy xử lý nước thải. Việc đánh giá khả năng đồng hóa nước thải của nguồn nước được
dựa trên kết quả tính tổng tải lượng chấ
t ô nhiễm cho phép mà nguồn nước có thể chấp
nhận trong một ngày. Trong các cách tính toán khả năng đồng hóa chất o nhiễm có kể
đến hệ số tự làm sạch của nguồn nước (Stream self purification factor). Hệ số tự làm
sạch này được xác định cho các lọai nguồn nước sông có vận tốc và lưu lượng dòng
chảy khác nhau. Việc đánh giá khả năng đồng hóa của nguồn nước còn phụ thuộc vào
loại chất ô nhiễm. V
ới các chất ô nhiễm khó phân hủy như kim loại nặng, TSS, pH, độ
mặn, việc đánh giá KNTN cần lựa chọn phương pháp đánh giá thích hợp [24].
2.2 Đánh giá KNTN trong điều kiện xáo trộn hoàn toàn
Trong thực tế, mức độ xáo trộn của chất ô nhiễm vào nước sông được coi là
hoàn toàn khi tỷ số giữa sự khác biệt về nồng độ (∆C) tại các vị trí khác nhau trên một
mặt cắt ngang sông so (kể cả theo chiều ngang và theo chiều sâu của sông) với giá trị
trung bình của nồng độ chất ô nhiễm (Ctb) trên mặt cắt ngang sông đó không vượt quá
10%. Tức là (∆C/Ctb) < 0.1. (xem Bảng 1.1).
2.2.1 Yêu cầu thực tế
Bài toán.
Có một đoạn sông tương đối thẳng, mặt cắt ngang tương đối đều, dòng
chảy ổn định (hầu như không thay đổi theo thời gian) có lưu lượng là Q
sông= 2 m
3
/s
với nồng độ của một chất ô nhiễm có trong nước nguồn là C
sông= 0,01 mg/l. Tại đoạn
sông, có một cơ sở sản xuất xả nước thải vào sông tại bờ phải (nhìn theo hướng dòng
chảy từ thượng lưu về) liên tục và ổn định với lưu lượng là Q
xả=5000 m
3

/ngày với
nồng độ của chất ô nhiễm đó có trong nước thải là C
xả = 1,5 mg/l. Mục đích sử dụng
nguồn nước của đoạn sông là bảo đảm bảo vệ đời sống thủy sinh. Hãy tính nồng độ
Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 23 / 94

chất ô nhiễm trong nước sông sau khi tiếp nhận nước thải và đánh giá khả năng tiếp
nhận nước thải của đoạn sông đó đối với chất ô nhiễm đã xác định.


Hình 2.1 Nước thải hòa trộn đều với nước sông
2.2.2 Các điều kiện áp dụng (hay các giải thiết)
Phương pháp đánh giá KNTN được trình bày dưới đây là phương pháp tính
toán pha loãng một cách đơn giản nhấ
t của nước thải hòa trộn với nước sông.
Vì vậy, cần thiết phải có những giả thiết để đơn giản hóa bài toán. Hay nói cách
khác, các giả thiết này chính là các điều kiện áp dụng của bài toán. Trong thực tế,
những giả thiết hay những điều kiện này vẫn có thể áp dụng với một mức độ chính xác
nhất định. Các điều kiện áp dụng (hay giải thiết) đó là:
• Nước thải được coi như xáo trộn hoàn toàn sau khi hòa trộn với nước sông.
• Đoạn sông thuộc vùng không bị ảnh hưởng của thủy triều, lưu lượng sông tương
đối ổn định trong thời kỳ tính toán;
• Đoạn sông gần như đồng nhất về độ sâu, độ rộng, độ nhám;
• Nồng độ chất ô nhiễm có sẵn trong nước sông từ thượng lưu chảy về (hay chất
lượng nước “nền” của nước sông) là đồng đều trên mỗi mặt cắt đoạn sông và
không thay đổi trong thời kỳ tính toán;
• Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải không thay đổi trong thời kỳ tính toán.
Thời kỳ tính toán ở đây là khoảng thời gian tính toán được chọn sao cho các

điều kiện trên đây được thảo mãn nhất; và thích hợp cho việc đánh giá KNTN. Trong
thực tế, thời kỳ tính toán có thể là 1 giờ, 1 ngày,
2.2.3 Yêu cầu về số liệu
Khi áp dụng phương pháp này, các số liệu yêu cầu tối thiểu như sau:
− Lư
u lượng trung bình của đoạn sông trong thời kỳ tính toán (Qsông);
− Lưu lượng trung bình của nước thải trong thời kỳ tính toán (Q
xả);
Điểm xả
Qxả
Cxả
Qsông + Qxả
C
phatrộn
Qsông
C
sôn
g

Nghiên cứu đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Báo cáo Tổng hợp

File: BC Tong hop Trang 24 / 94

− Nồng độ trung bình chất ô nhiễm có trong nước thải (Cxả).
− Nồng độ chất ô nhiễm trong nước sông khi không có nước thải (C
sông).

2.2.4 Cơ sở lý thuyết
Cơ sở lý thuyết và trình tự các bước của phương pháp đánh giá KNTN trong
điều kiện xáo trộn hoàn toàn được trình bày dưới đây.

1. Xác định tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải theo công thức:

Lxả = Qxả * Cxả * 86,4 (2.1)
Trong đó:
- L
xả là tải lượng chất ô nhiễm có trong nước thải (kg/ngày);
- Q
xả là lưu lượng nước thải (m
3
/s);
- C
xả là nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải (mg/l);
- 86,4 là hệ số chuyển đổi đơn vị từ mg/l sang kg/ngày.
2. Xác định tải lượng chất ô nhiễm trong nguồn nước sông theo công thức:
L
sông = Qsông * Csông* 86,4 (2.2)
Trong đó:
- L
sông là tải lượng chất ô nhiễm có trong nước sông trước khi tiếp nhận nước
thải (kg/ngày);
- Q
sông là lưu lượng nước sông (m
3
/s);
- C
sông là nồng độ chất ô nhiễm trong sông trước khi nhận nước thải (mg/l).
- 86,4 là hệ số chuyển đổi đơn vị từ mg/l sang kg/ngày.
3. Tải lượng tối đa các chất ô nhiễm cho phép có trong nguồn nước sông được xác
định theo công thức:
L

tc = (Qsông + Qxả) * Ctc * 86,4 (2.3)
Trong đó:
- L
tc là tải lượng chất ô nhiễm tối đa cho phép (kg/ngày);
- C
tc là nồng độ giới hạn chất ô nhiễm cho phép có trong nguồn nước sông,
được xác định theo tiêu chuẩn chất lượng nước mặt TCVN, tùy theo
mục đích sử dụng nguồn nước ở đoạn sông.
4. Xác định khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước sông theo công thức:
L
th = (Ltc – Lsông - Lxả)

(2.4)
Trong đó: