Kiểm soát hạn ngạch phát thải BOD5 và COD trong nước thải: Một số vấn đề lý thuyết và ứng dụng pps

Kiểm soát hạn ngạch phát thải BOD5 và
COD trong nước thải: Một số vấn đề lý
thuyết và ứng dụng
Thời gian gần đây, các quy chuẩn nhà nước của Việt Nam về nước thải đã có sự
chuyển biến theo hướng từng bước kiểm soát cả về lượng và chất của nước thải khi xả
ra môi trường. Cụ thể, các quy chuẩn mới ra đời như QCVN 08:2008 (áp dụng cho
nước mặt), QCVN 24:2009 (áp dụng cho nước thải công nghiệp) đã đưa ra những quy
định chi tiết hơn về mặt quản lý chất lượng nước, với các hệ số điều chỉnh xả nước
thải xét theo lưu lượng thải và theo lưu lượng hay dung tích của nguồn nước, nơi tiếp
nhận nước thải.
Theo đó, các thông số phổ biến phản ánh ô nhiễm như BOD
5
(nhu cầu oxy sinh hóa)
và COD (nhu cầu oxy hóa học) cũng được quy định kiểm soát mức độ phát thải vào
nguồn nước. Tuy nhiên, các quy chuẩn hiện còn dừng lại ở quy định kiểm soát về mặt
hàm lượng hay nồng độ của BOD
5
và COD (tính theo đơn vị mg/l), chưa quy định cụ
thể về tải lượng ô nhiễm phải kiểm soát thông qua BOD
5
và COD (tính theo kg/ngày
hay tấn/ngày), và nhất là chưa tính toán cụ thể khả năng (tối đa) của các nguồn tiếp
nhận nước thải. Nói khác đi, việc kiểm soát hạn ngạch phát thải các chất ô nhiễm
trong nước thải vẫn còn nhiều hạn chế nhất định, chưa gắn kết chặt chẽ với việc theo
dõi đồng bộ về diễn biến chất lượng nước của các nguồn tiếp nhận.
Về lý thuyết, trị số BOD
5
(hay COD, mg/l) biểu thị hàm lượng oxy hòa tan (DO, mg/l)
cần có để phân hủy các chất bẩn trong môi trường nước. Từ đó, dựa trên mối quan hệ
giữa DO và BOD
5

(hay COD), có thể theo dõi DO để gián tiếp kiểm soát phát thải
BOD
5
(hay COD) và ngược lại. Lượng oxy hòa tan chịu tác động và biến thiên phụ
thuộc vào các chất bẩn (xét theo BOD
5
và COD) đưa vào nguồn nước, được minh họa
như hình 1 bên dưới:

Vấn đề đặt ra là
cần kiểm soát hạn mức (hạn ngạch/quota) phát thải BOD
5
hay COD vào nguồn nước
xét theo tải lượng/thải lượng và theo các vị trí phát thải khác nhau, sao cho vẫn duy trì
được trị số Dc (hàm lượng oxy hòa tan tối thiểu, mg/l) đạt mức giá trị quy định theo
quy chuẩn về chất lượng nước. Để xử lý vấn đề này, các mô hình toán và công cụ
quan trắc có thể được sử dụng. Thông qua tính toán bằng mô hình và quan trắc đối
chứng, nếu phát hiện trị số Dc suy giảm dần theo chiều hướng xấu (tức vi phạm quy
chuẩn chất lượng nước), các nhà quản lý có thể điều chỉnh tiết giảm, thay đổi vị trí
phát thải hay thậm chí tạm dừng các hoạt động làm phát sinh thêm BOD
5
và COD vào
nguồn nước. Hiệu quả kiểm soát hạn ngạch phát thải BOD
5
hay COD có thể đánh giá
thông qua 2 tiêu chí: tỷ số phân phối tải lượng BOD
5
(hay COD); và kết quả quan trắc
đối chứng. Trong đó, tỷ số phân phối tải lượng (WLAs - Wasteload Allocations) được
xác định:

Trong đó, nếu WLAs > 1, cho thấy việc kiểm soát phát thải tốt, cho phép tiếp nhận
thêm nguồn phát thải BOD
5
(và COD); nếu WLAs < 1, việc kiểm soát phát thải BOD-
5
(và COD) chưa tốt, cần tiết giảm hay điều chỉnh việc phát thải BOD
5
(và COD). Dữ
liệu về tải lượng cần thu thập qua điều tra, thống kê nhiều năm và cập nhật theo tình
hình thực tế.
Để góp phần làm rõ vấn đề nghiên cứu nêu trên, mô hình mô phỏng chất lượng nước
QUAL2E (do Cơ quan quản lý môi trường Hoa Kỳ - US.EPA phổ biến) được chọn áp
dụng cho đoạn sông Đồng Nai chảy ngang qua TP Biên Hòa (Đồng Nai) như một
nghiên cứu thí điểm. Xét trong lưu vực hệ thống sông Đồng Nai nói chung hay đối với
riêng sông Đồng Nai trên địa bàn tỉnh Đồng Nai, đây là nguồn nước có vai trò hết sức
quan trọng cho chiến lược phát triển. Đoạn sông này hiện là nguồn cấp nước sinh hoạt
cho TP Hồ Chí Minh (thông qua trạm bơm Hóa An, đưa nước về nhà máy nước Thủ
Đức), cấp nước sinh hoạt cho thành phố Biên Hòa (thông qua nhà máy nước Biên
Hòa) và một số vùng phụ cận. Đồng thời, đây cũng là nguồn nước phục vụ tưới tiêu
nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, du lịch, giao thông thủy và cũng là nguồn tiếp
nhận nước thải chưa qua xử lý của TP Biên Hòa (khu công nghiệp Amata, Loteco,
Biên Hòa 1, Biên Hòa 2 trên địa bàn tỉnh Đồng Nai. Kết quả chạy mô hình theo các
kịch bản được chỉ ra như hình 2).

Kết quả tính toán bằng mô hình cho thấy, có thể cải thiện chất lượng nước sông theo
mục tiêu mong muốn thông qua việc xử lý nước thải cục bộ, đồng thời sắp xếp hợp lý
các nguồn phát thải. Nói cách khác, có thể rà soát điều chỉnh quy hoạch để xác định
hay tái cấu trúc lại các hạn ngạch/quota phát thải sao cho phù hợp với sức chịu tải của
môi trường tự nhiên trên thực tế.

Như vậy, có thể sử dụng các công cụ kỹ thuật để kiểm soát hạn ngạch phát thải ô
nhiễm, cụ thể trường hợp đang xét thông qua BOD
5
hay COD. Để việc kiểm soát ô
nhiễm đạt hiệu quả tốt, cần thiết tiến hành thu thập cơ sở dữ liệu một cách chi tiết và
tổng hợp đầy đủ nhiều yếu tố khác nhau như: quy hoạch sử dụng đất, điều tra nguồn
thải, kết quả quan trắc môi trường Đây là việc cần làm thường xuyên, có xử lý và
cập nhật định kỳ, tiến đến hình thành bộ dữ liệu về “tổng tải lượng ngày tối đa -
TMDLs”. Dựa vào TMDLs, cho phép theo dõi toàn diện và đồng bộ các diễn biến về
khả năng tự làm sạch của các nguồn tiếp nhận trong toàn vùng (ví dụ như trong toàn
lưu vực sông), từ đó làm cơ sở để phân phối, điều chỉnh cân đối các nguồn thải phù
hợp với sức chịu tải để không làm phá vỡ chất lượng nguồn nước. Bằng cách này, cơ
quan quản lý môi trường sẽ kịp thời phát hiện và ngăn chặn các diễn biến ô nhiễm bất
lợi, thực hiện quản lý và phân phối hạn ngạch phát thải ô nhiễm một cách hợp lý (gắn
với thẩm định và phê chuẩn đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư), nhằm đảm
bảo mục tiêu hài hòa giữa phát triển kinh tế và BVMT. Hy vọng trong thời gian tới,
phương pháp này sẽ được tiếp cận và ứng dụng ngày càng nhiều hơn trong kiểm soát
ô nhiễm và quản lý môi trường tại các tỉnh, TP trong cả nước.