Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp sục khí cưỡng bức đến khả năng xử lý chất hữu cơ trong nước sông tô lịch

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

Nguyễn Việt Hoàng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP SỤC KHÍ CƯỠNG BỨC
ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – Năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

Nguyễn Việt Hoàng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP SỤC KHÍ CƯỠNG BỨC
ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH

Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số:

60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. TSKH. Nguyễn Xuân Hải

Hà Nội – Năm 2016


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thiện được nội dung của luận văn thạc sĩ khoa học, ngoài sự nỗ lực
không ngừng của bản thân, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới quý
thầy cô bộ môn Thổ nhưỡng nói riêng và toàn thể thầy cô Khoa Môi trường, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung đã luôn quan tâm và
tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích và vô cùng quý báu cho tôi trong
suốt thời gian theo học tại trường.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới PGS.TSKH. Nguyễn
Xuân Hải, người đã trực tiếp hướng dẫn, luôn luôn sát sao, động viên, nhắc nhở kịp thời
và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu
phục vụ cho luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Hữu Huấn cùng các cán bộ thuộc Phòng
Thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN đã hỗ
trợ và giúp đỡ tôi hết sức nhiệt tình trong quá trình phân tích và vận hành thiết bị thực
nghiệm để tôi có thể thuận lợi hoàn thành luận văn của cá nhân mình.
Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng
nghiệp, những người vẫn luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi và đồng thời cũng là
chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời
gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sĩ khoa học vừa qua.

TÁC GIẢ

Nguyễn Việt Hoàng

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................3
1.1. Tổng quan về sông Tô Lịch....................................................................................3
1.1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình..........................................................................3
1.1.2. Hệ thống thoát nước thải lưu vực sông Tô Lịch ...............................................4
1.1.3. Thực trạng ô nhiễm nguồn nước sông Tô Lịch .................................................6
1.2. Tổng quan về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông ..........................12
1.2.1. Phân loại các hợp chất hữu cơ .......................................................................12
1.2.2. Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông ............................................................15
1.3. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ trong nước sông ......................................17
1.3.1. Phương pháp sinh học.....................................................................................17
1.3.2. Phương pháp hóa lý ........................................................................................17
1.3.3. Công nghệ ứng dụng trong xử lý chất hữu cơ trong nước thải ......................18
1.3.4. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước mặt ...................................................20
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................25
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................28
2.1. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................28
2.1.1. Chất lượng nguồn nước sông Tô Lịch ............................................................28
2.1.2. Hệ thiết bị sục khí ............................................................................................29
2.2. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................30
2.3. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................30
2.3.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ........................................................32
2.3.2. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm ......................................................34
2.3.3. Phương pháp thực nghiệm ..............................................................................35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................38
3.1. Chất lượng nguồn nước sông Tô Lịch ................................................................38
3.1.1. Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa khô ............................38
3.1.2. Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa mưa ...........................42
3.2. Ảnh hưởng của độ sâu sục khí đến nồng độ oxy hòa tan trong nước ..............48

3.2.1. Mô đun 1 – sục khí ở độ sâu 0,25 m................................................................48
3.2.2. Mô đun 2 – sục khí ở độ sâu 2 m.....................................................................50


3.2.3. Mô đun 3 – sục khí ở độ sâu 4 m.....................................................................52
3.2.4. Diễn biến của nồng độ oxy hòa tan trong nước theo thời gian ......................53
3.3. Ảnh hưởng của phương pháp sục khí đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ ...........58
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ..........................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................66
PHỤ LỤC .....................................................................................................................71


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Thông tin chính về các sông thuộc khu vực trung tâm TPHN ...................................... 4
Bảng 2. Lưu lượng xả nước thải khu vực trung tâm TPHN ....................................................... 8
Bảng 3. Phân vùng các tiểu KTT nước dọc theo sông Tô Lịch ................................................ 10
Bảng 4. Hàm lượng và thải lượng một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô Lịch ....................... 11
Bảng 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ cao đến nồng độ oxy hòa tan trong nước .................. 23
Bảng 6. Độ bão hòa oxy trong nước (độ muối 0 ppt) ............................................................... 25
Bảng 7. Vị trí quan trắc và lấy mẫu nước khu vực sông Tô Lịch ............................................. 32
Bảng 8. So sánh kết quả phân tích chất lượng nước mùa khô ................................................. 42
Bảng 9. So sánh kết quả phân tích chất lượng nước mùa mưa ................................................ 47
Bảng 10. Chất lượng nước sông Tô Lịch trong hai mùa khô và mùa mưa .............................. 48


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Sông Tô Lịch, đoạn chảy qua Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội ................................ 3
Hình 2. Các khu tiêu thoát và sông thoát nước thải khu vực trung tâm TPHN ......................... 5
Hình 3. Cống xả thải từ các hộ sinh hoạt vào lưu vực sông Tô Lịch ......................................... 7
Hình 4. Tỷ lệ xả NTSH của khu vực trung tâm TPHN vào các KTT .......................................... 9

Hình 5. Tỷ lệ các loại nước thải của khu vực trung tâm TPHN ............................................... 10
Hình 6. Tỷ lệ đóng góp thải lượng theo nguồn thải của một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô
Lịch ........................................................................................................................................... 12
Hình 7. Ảnh hưởng của ô nhiễm do các chất hữu cơ tới chất lượng dòng sông ...................... 22
Hình 8. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ sâu đến hàm lượng oxy hòa tan.................................. 24
Hình 9. Mô hình hệ thiết bị sục khí........................................................................................... 29
Hình 10. Sơ đồ trình tự, phương pháp nghiên cứu ................................................................... 31
Hình 11. Vị trí lấy mẫu quan trắc sông Tô Lịch ....................................................................... 33
Hình 12. Thiết bị lấy mẫu tầng nước kiểu ngang ..................................................................... 34
Hình 13. Sơ đồ hệ thiết bị sục khí ............................................................................................. 36
Hình 14. Giá trị pH và DO của các mẫu quan trắc sông Tô Lịch trong mùa khô ................... 38
Hình 15. Giá trị COD của các mẫu quan trắc sông Tô Lịch trong mùa khô ........................... 39
Hình 16. Nồng độ một số chỉ tiêu ô nhiễm N tại các điểm quan trắc trên sông Tô Lịch trong
mùa khô .................................................................................................................................... 41
Hình 17. Nồng độ PO43- và Pts tại các điểm quan trắc trên sông Tô Lịch mùa khô................. 42
Hình 18. pH và DO các mẫu nước quan trắc sông Tô Lịch trong mùa mưa ........................... 43
Hình 19. Giá trị COD của các mẫu quan trắc sông Tô Lịch vào mùa mưa ............................. 44
Hình 20. Nồng độ của một số chỉ tiêu ô nhiễm N tại các điểm quan trắc sông Tô Lịch trong mùa
khô ............................................................................................................................................ 45
Hình 21. Nồng độ PO43- và Pts tại các điểm quan trắc sông Tô Lịch mùa mưa ....................... 46
Hình 22. Mô đun 1 - Ảnh hưởng của chiều sâu sục khí đến DO trong nước ........................... 49
Hình 23. Mô đun 2 - Ảnh hưởng của chiều sâu sục khí đến DO trong nước ........................... 50
Hình 24. Mô đun 3 - Ảnh hưởng của áp suất sục khí đến DO trong nước ............................... 52
Hình 25. Xu thế biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 1 .................................... 54
Hình 26. Xu thế biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 2 .................................... 55
Hình 27. Xu thế biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 3 .................................... 55
Hình 28. Xu thế biến đổi DO tầng mặt của hệ sục khí ............................................................. 56
Hình 29. Xu thế biến đổi DO tầng đáy của hệ sục khí ............................................................. 57

Hình 30. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô đun 1........................ 58
Hình 31. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô đun 2........................ 59
Hình 32. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô đun 3........................ 60
Hình 33. Diễn biến giá trị COD tầng mặt theo thời gian của hệ sục khí ................................. 61
Hình 34. Diễn biến giá trị COD tầng đáy theo thời gian của hệ sục khí ................................. 62


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Từ viết tắt
BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Oxy hòa tan

HTTN

Hệ thống thoát nước

KTT

Khu tiêu thoát

NTBV

Nước thải bệnh viện

NTSH

Nước thải sinh hoạt

NTSX

Nước thải sản xuất

TPHN

Thành phố Hà Nội


MỞ ĐẦU
Ngày nay, trong thời kỳ mà quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn một cách
nhanh chóng và mạnh mẽ hơn theo từng ngày, song song với đó là quá trình đô thị hóa
trên toàn lãnh thổ Việt Nam nói chung và mở rộng phát triển TPHN nói riêng, nhu cầu
về sử dụng nước cho các hộ dân sinh, tổ chức, doanh nghiệp, cơ sở sản xuất…ngày một
gia tăng, kéo theo đó là mức xả nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và các loại nước
thải dịch vụ khác cũng tăng lên. Chính bởi lẽ đó mà chất lượng môi trường nước đang
ngày càng bị suy thoái một cách nghiêm trọng, đặc biệt là các nguồn nước mặt, nơi trực
tiếp tiếp nhận các dòng ô nhiễm thải vào. Những nguồn gây ô nhiễm trực tiếp trên các
hệ thống thoát nước đang ngày càng xuất hiện nhiều, đa dạng về nguồn gốc và khó kiểm
soát [15; 16; 32].
Nằm trong khu vực trung tâm TPHN, bốn con sông đóng vai trò như là hệ thống

kênh cấp I cho hệ thống thoát nước gồm có: sông Tô Lịch, Sông Lừ, sông Sét và sông
Kim Ngưu. Theo đánh giá chung, tất cả các dòng sông này đều đang bị ô nhiễm nặng
do tải lượng lớn từ các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật… Các con sông trong khu vực
trung tâm TPHN đều có mầu đen đặc (do hàm lượng chất hữu cơ cao trong nước), bốc
mùi hôi thối (mùi khí hyđrosunfua – H2S) và gây ảnh hưởng trực tiếp tới vệ sinh môi
trường, cảnh quan đô thị cũng như sức khoẻ của người dân sinh sống quanh khu vực và
trên toàn địa bàn TPHN [5; 8; 15; 16; 27; 28; 35].
Nước sông Tô Lịch trước đây do có hàm lượng dinh dưỡng đối với cây trồng cao
nên vẫn thường được tái sử dụng trong sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, chất lượng
nước sông Tô Lịch trong thời gian gần đây đã thể hiện tính ô nhiễm nặng cả về phương
diện chất hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vật [22; 29; 31]. Chất lượng nước trên sông
Tô Lịch không đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước tưới về phương diện ô nhiễm
kim loại nặng theo tiêu chuẩn nước tưới của WHO và có thể gây ô nhiễm đất, tích lũy
trong sản phẩm nông nghiệp [30]; về phương diện các chất hữu cơ tồn dư như DDT
(Dichloro Diphenyl Trichloroethane), PCB (Poly Chlorinated Biphenyl) cũng có dấu
hiệu ảnh hưởng đến sự tích lũy của chúng trong chuỗi thức ăn.

1


Hiện nay, xử lý nước thải với các đặc tính ô nhiễm chất hữu cơ bằng biện pháp
sinh học được coi là phương pháp thân thiện với môi trường và được ứng dụng nhiều ở
các nước trên thế giới. Đây là công nghệ xử lý nước thải dựa trên hoạt động của vi sinh
vật để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải mang lại hiệu quả cao, chi phí hợp
lý, dễ dàng vận hành. Khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ điển hình trong nước phụ
thuộc rất nhiều vào đặc trưng hoạt động cũng như cơ chế sử dụng chất hữu cơ như một
nguồn dinh dưỡng của các chủng vi sinh vật mà điển hình là các vi khuẩn hiếu khí và kị
khí.
Nhóm vi khuẩn hiếu khí sử dụng oxy hòa tan trong nước để phân hủy các hợp chất
hữu cơ về dạng vô cơ chủ yếu là khí cacbonic, cùng với đó là năng lượng tạo thành và

sự phát triển về sinh khối, do vậy việc đảm bảo nguồn oxy trong nước dồi dào để tạo
thuận lợi cho quá trình sinh trưởng của các vi sinh vật là điều hết sức quan trọng. Phương
pháp điển hình để đưa oxy từ khí quyển vào trong nước có thể kể đến là phương pháp
sục khí sử dụng máy thổi hoặc máy nén không khí. Tuy nhiên, nồng độ oxy hòa tan
trong nước bị chi phối bởi các yếu tố điển hình là nhiệt độ và áp suất, trong đó yếu tố
nhiệt độ là yếu tố rất khó kiểm soát trong các hệ hở. Vì vậy, trong trường hợp muốn cải
thiện hiệu suất của quá trình hòa tan oxy vào nước thường có thể lựa chọn phương án
thay đổi áp suất sục khí, đạt được khi tiến hành sục khí ở các độ sâu khác nhau so với
bề mặt của khối nước.
Xuất phát từ những thực tiễn trên, với mục đích nghiên cứu khả năng ứng dụng
phương pháp xử lý sinh học mà cụ thể là phương pháp sục khí ứng dụng trong xử lý
thành phần hữu cơ trong nước sông đô thị, đề tài luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của
phương pháp sục khí cưỡng bức đến khả năng xử lý chất hữu cơ trong nước sông Tô
Lịch” đã được tiến hành. Đề tài tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau:
 Đánh giá thực trạng ô nhiễm và chất lượng nguồn nước sông Tô Lịch.
 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ sâu sục khí đến khả năng hòa tan oxy vào nước.
 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ sâu sục khí đến khả năng xử lý chất hữu cơ trong
nước sông Tô Lịch.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về sông Tô Lịch
1.1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình
Sông Tô Lịch là một con sông nhỏ chảy trong địa phận thủ đô Hà Nội; dòng chính
sông Tô Lịch khi chảy qua các quận huyện như Thanh Xuân, Hoàng Mai và Thanh Trì
còn được gọi là Kim Giang. Sông Tô Lịch là một đường bao của kinh đô Thăng Long
xưa và là một cạnh của tứ giác nước Thăng Long. Tô Lịch vốn từng là một phân lưu của
sông Hồng, đưa nước từ thượng lưu ở sông Hồng sang sông Nhuệ; đến đoạn trung lưu

nó gặp hồ Tây (là dấu tích của đoạn sông Hồng cũ, nằm cạnh Quán Thánh) và một phần
nước từ hồ Tây được cung cấp cho đoạn sông từ đó đến hạ lưu.

Hình 1. Sông Tô Lịch, đoạn chảy qua Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng trong đời sống xã hội cùng với đó là các

3


chính sách quy hoạch của nhà nước, đoạn sông từ Cầu Gỗ đến Bưởi của sông Tô Lịch
nay đã bị lấp, chỉ còn lại một vài dấu tích như ở Thụy Khuê và do đó, Tô Lịch không
còn thông với sông Hồng nữa. Dòng chảy của đoạn sông đã bị lấp này theo lộ trình từ
bên cạnh phố Cầu Gỗ ngược lên phía Tây Bắc tới Hàng Lược, men theo phía dưới đường
Phan Đình Phùng rồi chảy dọc theo hai phố Thụy Khuê và Hoàng Hoa Thám ngày nay
ra đến đầu đường Bưởi nằm ở phía Nam Hoàng Quốc Việt. Đoạn sông còn lộ thiên ở
Thụy Khuê đó còn được gọi là mương Thụy Khuê, nối từ cống Đõ chạy tới cống ngầm
dưới lòng chợ Bưởi rồi đổ ra sông Tô Lịch ngày nay. Đoạn mương Thụy Khuê đó đã
được bắt đầu cống hóa từ năm 2011.
Ngày nay, sông Tô Lịch bắt đầu từ phường Nghĩa Đô thuộc quận Cầu Giấy (phía
Nam đường Hoàng Quốc Việt), chảy cùng hướng với đường Bưởi, đường Láng, đường
Khương Đình và đường Kim Giang về phía Nam, Tây Nam rồi ngoặt sang phía Đông
Nam và đổ ra sông Nhuệ ở đối diện làng Hữu Từ thuộc xã Hữu Hòa, huyện Thanh Trì.
1.1.2. Hệ thống thoát nước thải lưu vực sông Tô Lịch
Hệ thống lưu vực sông Tô Lịch bao gồm khu vực thượng nguồn nằm ở phía Tây
và Tây Bắc của trung tâm TPHN, khu vực trung lưu nằm trong trung tâm và khu vực hạ
nguồn nằm ở phía Nam và Đông Nam của TPHN, diện tích lưu vực là khoảng 77,5 km2
[15].
Bảng 1. Thông tin chính về các sông thuộc khu vực trung tâm TPHN

Tên sông

Chiều dài Chiều rộng Độ sâu
(km)
(m)
(m)

Diện tích
khu tiêu thoát
(ha)

Tô Lịch

13,5

30 – 45

3–4

6.820

Kim Ngưu

12,2

25 – 30

3–4

1.800

Sét

6,7

10 – 30

3–4

580

Lừ

5,8

20 – 25

2–4

560

Lưu lượng
(×103 m3/ngày)

660 – 710

Nguồn: Ủy ban Nhân dân TPHN, 2005 [15]

4

Hình 2. Các khu tiêu thoát và sông thoát nước thải khu vực trung tâm TPHN

5


Lưu vực thoát nước sông Tô Lịch được phân chia thành 8 khu tiêu thoát nước nhỏ,
trong đó có 4 con sông thoát nước chính đóng vai trò như là mạng lưới kênh thoát nước
thải cấp I là các sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và sông Kim Ngưu với tổng chiều dài
các sông là 38,2 km, chiều rộng trung bình từ 10 – 45 m [15].
Các sông thoát nước thải trong lưu vực sông Tô Lịch hiện nay có nhiệm vụ dẫn
nước thải và nước mưa của khu vực trung tâm TPHN tiêu thoát theo hai hướng: thoát
nước vào sông Hồng và thoát nước vào sông Nhuệ.

 Thoát nước vào sông Hồng
Sông Hồng nhận hầu hết lượng tiêu thoát nước của lưu vực sông Tô Lịch thông
qua cụm công trình đầu mối Yên Sở với trạm bơm Yên Sở có công suất thiết kế 90 m3/s.

 Thoát nước vào sông Nhuệ
Hiện nay, Công ty thoát nước Hà Nội vẫn đang khai thác vận hành Đập Thanh
Liệt, duy trì mức xả tối đa với công suất là 30 m3/s (khi mực nước sông Nhuệ thấp dưới
3,5m). Do mực nước sông Nhuệ thường phải duy trì ở mức nước khá cao để phục vụ
mục đích tưới tiêu trong nông nghiệp nên về lâu dài hướng tiêu thoát nước này chỉ được
coi là hướng tiêu thoát phụ [15].
1.1.3. Thực trạng ô nhiễm nguồn nước sông Tô Lịch
Từ nhiều năm nay, dưới sức ép của quá trình đô thị hóa, quy hoạch xây dựng không
đồng bộ cùng với sự thiếu ý thức của người dân sống ven sông đã làm cho diện tích sông
Tô Lịch bị thu hẹp, hành lang bảo vệ bị lấn chiếm ở nhiều đoạn, chất lượng nước sông
bị ô nhiễm nghiêm trọng do mỗi ngày có khoảng 382.000 m³ nước thải sinh hoạt và
nước thải công nghiệp [4] xả vào sông.
Qua khảo sát trong năm 2015 của Viện Nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường,

Công ty Cổ phần Tiến bộ Quốc tế và Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội tại 15 điểm
xả cho thấy, nước thải từ các cống xả nhỏ có BOD5 dao động từ 90 mg/L – 179 mg/L,
giá trị trung bình là 128 mg/L; hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) dao động từ 53 mg/L
– 110,5 mg/L và trung bình là 86 mg/L; nitơ amoni (N-NH4+) dao động từ 30,8 mg/L –

6


41,2 mg/L và trung bình là 37 mg/L. Sự dao động này phụ thuộc vào đặc điểm nguồn
thải (chung cư, nhà hàng, công trình công cộng, nhà văn phòng…), cấu tạo tuyến cống
thoát nước, tình trạng hoạt động của bể tự hoại… Ngoài các thông số ô nhiễm nêu trên,
kết quả khảo sát còn cho thấy, nước thải có P-PO43- dao động trong khoảng 1,2 mg/L –
5 mg/L, COD từ 250 mg/L – 400 mg/L, tổng dầu mỡ trung bình là 4,1 mg/L và coliform
lớn hơn 1,1×105 MPN/100 mL.

Hình 3. Cống xả thải từ các hộ sinh hoạt vào lưu vực sông Tô Lịch
Năm 2002, lượng nước thải khu vực trung tâm TPHN xả vào sông Tô Lịch là
khoảng 290.000 m3/ngày, đến năm 2013 tăng lên khoảng 1,3 lần đạt 382.000 m3/ngày.
Tổng lượng nước thải của khu vực trung tâm TPHN xả vào hệ thống kênh thoát nước
cấp I trong năm 2002 là 429.000 m3/ngày, đến năm 2013 tăng lên khoảng 1,8 lần đạt
mức xấp xỉ 795.000 m3/ngày. Sở dĩ tổng lưu lượng nước thải của khu vực trung tâm
TPHN có mức độ gia tăng cao hơn so với lượng nước thải xả vào sông Tô Lịch là do
khu vực trung tâm TPHN trong giai đoạn này đang quy hoạch mở rộng phát triển về
phía Tây – Nam với việc mở rộng và nâng cấp quận Hoàng Mai không thuộc KTT vào

7


sông Tô Lịch (Bảng 2) [4].
Bảng 2. Lưu lượng xả nước thải khu vực trung tâm TPHN

Đơn vị: m3/ngày
Năm Lưu vực và KTT
2002
2004
2005
2008
2009

2013

KTT Tô Lịch
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
KTT Tô Lịch
KTT Lừ
KTT Sét
KTT Kim Ngưu
KTT Hoàng Liệt
Trung tâm TPHN

Nước thải Nước thải Nước thải
sinh hoạt sản xuất bệnh viện

187.780

261.060

9.160

140.003
8.643
37.005
92.983
12.529
291.163

236.049
14.572
62.392
156.772
21.125
490.910

5.959
368
1.575
3.958
533
12.393

Tổng
290.000
429.000
450.000
458.000
660.000 ÷ 710.000
750.000

382.011
23.583
100.972
253.712
34.187
794.466

Nguồn: Nguyễn Hữu Huấn, 2015 [4]
Tổng lưu lượng xả nước thải sinh hoạt năm 2013 của khu vực trung tâm TPHN là
khoảng 291.163 m3/ngày đêm, trong đó lưu lượng xả thải vào KTT sông Tô Lịch là
nhiều nhất, chiếm tới 48,1% so với tổng lưu lượng xả nước thải sinh hoạt của toàn khu
vực. Lượng xả nước thải sinh hoạt tương ứng vào sông Kim Ngưu là 31,9%, sông Sét là
12,7%, sông Lừ là 3,0% và KTT Hoàng Liệt là 4,3% (Hình 4) [4].
Tổng lượng nước thải của khu vực trung tâm TPHN năm 2013 xấp xỉ 795.000
m3/ngày, trong đó lượng nước thải sản xuất bao gồm nước thải công nghiệp và nước thải
kinh doanh dịch vụ là 490.410 m3/ngày. Lượng nước thải công nghiệp ước tính năm
2011 là 100.000m3/ngày và chỉ có khoảng 30% là được xử lý [32]. Ước tính trong năm
2013, lưu lượng xả nước thải công nghiệp của khu vực trung tâm TPHN là khoảng
117.774 m3/ngày và nước thải dịch vụ là 337.136 m3/ngày. Tỷ lệ đóng góp các loại hình
nước thải khu trung tâm TPHN được mô tả trong Hình 5, trong đó tỷ lệ nước thải dịch
vụ là cao nhất, chiếm tới 47%, sau đó là nước thải sản xuất chiếm 36,6%, nước thải công

8


nghiệp chỉ đóng góp 14,8 % và nước thải bệnh viện có tỷ lệ đóng góp thấp nhất chỉ là
1,6% so với tổng lưu lượng xả thải [4].

Hình 4. Tỷ lệ xả NTSH của khu vực trung tâm TPHN vào các KTT
Nguồn: Nguyễn Hữu Huấn, 2015 [4]

Sông Tô Lịch: KTT sông Tô Lịch được chia nhỏ thành 8 tiểu KTT và được xả vào
7 đoạn sông. Tổng lưu lượng nước thải xả vào sông Tô Lịch năm 2013 ước tính xấp xỉ
382.000 m3/ngày đêm, trong đó lượng NTSH là khoảng 140.000 m3/ngày đêm, NTSX
là khoảng 236.000 m3/ngày đêm và NTBV là khoảng 6.000 m3/ngày đêm (bao gồm cả
hướng thoát nước từ hạ lưu sông Lừ) (Bảng 2). Phân vùng và đặc điểm các tiểu KTT
nước của tiểu lưu vực sông Tô Lịch theo các đoạn sông được mô tả trong Bảng 3.
Sông Kim Ngưu: Tổng lưu lượng nước thải xả vào sông Kim Ngưu năm 2013 ước
tính xấp xỉ 254.000 m3/ngày đêm, trong đó lượng NTSH là khoảng 93.000 m3/ngày đêm,
NTSX là khoảng 157.000 và NTBV là khoảng 4.000 m3/ngày đêm (Bảng 2).
Sông Sét: Tổng lưu lượng nước thải xả vào sông Sét năm 2013 ước tính xấp xỉ
101.000 m3/ngày đêm, trong đó lượng NTSH là khoảng 37.000 m3/ngày đêm, NTSX là
khoảng 62.000 m3/ngày đêm và NTBV là khoảng 2.000 m3/ngày đêm (Bảng 2).

9


Sông Lừ: Tổng lưu lượng nước thải xả vào thượng lưu sông Lừ năm 2013 ước
tính xấp xỉ 24.000 m3/ngày đêm, trong đó lượng NTSH là khoảng 9.000 m3/ngày đêm,
NTSX là khoảng 14.500 m3/ngày đêm và NTBV là khoảng 500 m3/ngày đêm (Bảng 2).

Hình 5. Tỷ lệ các loại nước thải của khu vực trung tâm TPHN
Nguồn: Nguyễn Hữu Huấn, 2015 [4]
Bảng 3. Phân vùng các tiểu KTT nước dọc theo sông Tô Lịch

Đoạn sông

HQV - CGY
CGY - TDH
TDH - NTI
NTI - CKD

CKD - CLU
CLU - CDA
CDA - DTL
Tổng

Diện tích
(km2)

6,64
2,27
7,95
0,66
0,92
0,76
8,07
27,27

Dân số
(1.000
người)

202,123
60,473
290,727
178,16
246,69
205,57
170,742
787,108

Tỷ lệ tiêu thoát
Tải lượng Chiều
trên 1 km chiều dài sông
NTSH
dài
(1.000
(1.000
(1.000 m3) (km) (km2/km)
người/km) m3/km)
35,952
2
3,32
101,1
18,0
10,756
2,2
1,03
27,5
4,9
51,712
2,3
3,46
126,4
22,5
3,169
1,3
0,51
13,7
2,4
4,388

1,8
0,51
13,7
2,4
3,657
1,5
0,51
13,7
2,4
30,370
2,4
3,36
71,1
12,7
140,003
13,5
2,02
58,3
10,4

Nguồn: Nguyễn Hữu Huấn, 2015 [4]

10


Ghi chú:
HQV: Hoàng Quốc Việt

CGY: Cầu Giấy

TDH: Trần Duy Hưng

NTI: Nguyễn Trãi

CKD: Cầu Khương Đình

CLU: Cầu Lủ

CDA: Cầu Dậu

DTL: Đập Thanh Liệt

Nước trên sông Tô Lịch thực chất là loại nước thải hỗn hợp giữa NTSH, NTSX và
NTBV, chất lượng nước sông Tô Lịch hiện nay đã không đáp ứng được yêu cầu về chất
lượng cho nước tưới. Thêm vào đó, HTTN thải của khu vực trung tâm TPHN là HTTN
kết hợp tiêu thoát cho cả NTSH, NTSX, NTBV và nước mưa, do vậy chất lượng nước
trên sông Tô Lịch không chỉ phụ thuộc vào lưu lượng nước thải, tính chất và thành phần
của nước thải mà còn có sự phụ thuộc theo mùa [4].
Chất lượng nước trên sông Tô Lịch bị ô nhiễm chủ yếu là do nguồn NTSX, ngoại
trừ thông số Pts bị chi phối bởi nguồn NTSH. Tổng thải lượng COD của nước thải xả
vào sông Tô Lịch là 79 tấn/ngày, trong đó phát sinh do nguồn NTSX là 51 tấn/ngày và
do nguồn NTSH là 28 tấn/ngày. Tỷ lệ đóng góp thải lượng chất ô nhiễm của nguồn
NTSX chiếm từ 64,6% (đối với thông số thải lượng COD) đến 95,4 % (đối với thông số
thải lượng TSS) (Bảng 4; Hình 6) [4].
Bảng 4. Hàm lượng và thải lượng một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô Lịch
Thông Hàm lượng chất ô nhiễm (mg/L)
số
NTSH
NTSX
Tô Lịch

Thải lượng chất ô nhiễm (tấn/ngày)
NTSH

NTSX

Tô Lịch

BOD5

100

57,9

109,3

14,0

27,8

41,8

COD

200

115,7

206,8

28,0

51,0

79,0

TSS

50

28,9

396,1

7,0

144,3

151,3

Nts

20

11,6

28,7

2,8

8,2

11,0

Pts

4

2,3

1,8

0,56

0,14

0,7

Nguồn: Tổng hợp [4, 34]
Tổng thải lượng chất ô nhiễm tính theo COD trong sông Tô Lịch là 96,3 tấn/ngày,
trong đó phần lớn nằm trong nước sông là 79 tấn/ngày, phần năm trong lượng bùn trầm

11


tích là 17,3 tấn/ngày. Tổng thải lượng chất ô nhiễm tính theo BOD5 trong sông Tô Lịch
là 45,7 tấn/ngày, trong đó thải lượng BOD5 do nước sông là 41,8 tấn/ngày, do bùn trầm
tích chỉ là 3,9 tấn/ngày. Tổng thải lượng Nts trong sông Tô Lịch là 11,5 tấn/ngày, trong
đó do nước sông là 11 tấn/ngày và do bùn trầm tích là 0,5 tấn/ngày [4].
100%

Tỷ lệ đóng góp nguồn thải
NTSH và NTSX (%)

90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%

20%
10%
0%
BOD5

COD

TSS

NTSH

Nts

Pts

NTSX

Hình 6. Tỷ lệ đóng góp thải lượng theo nguồn thải

của một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô Lịch
Nguồn: Tổng hợp [4, 34]
1.2. Tổng quan về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông
1.2.1. Phân loại các hợp chất hữu cơ
Dựa vào khả năng có thể bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật, các chất hữu
cơ có trong môi trường nước thường được chia thành hai loại:
a) Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học
Đó là các hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo có nguồn gốc động vật và thực
vật. Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt (khoảng 60 –
80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân hủy sinh học), nước thải từ các xí nghiệp
chế biến thực phẩm. Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hòa tan trong nước

12


dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt. Có
thể biểu diễn quá trình phân hủy các chất hữu cơ thuộc loại này bằng sơ đồ chuyển hóa
dưới đây:

 Phân hủy hiếu khí:
vi sinh vật hiếu khí

Chất hữu cơ + O2 (hòa tan trong nước) →

CO2 + H2 O + năng lượng

Các vi sinh vật sử dụng oxy ở dạng hòa tan trong nước để phân hủy chất hữu cơ
và làm suy giảm hàm lượng oxy trong nước.

 Phân hủy kỵ khí:

vi sinh vật kỵ khí

Chất hữu cơ →

CH4 + axit hữu cơ

Chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học thường ảnh hưởng có hại đến các nguồn lợi
thủy sản bởi khi bị phân hủy, các chất hữu cơ này sẽ làm suy giảm hàm lượng oxy hòa
tan trong môi trường nước, qua đó ảnh hưởng tới quá trình sinh sống và dẫn đến hiện
tượng chết tôm, cá và các động vật thủy sinh.
b) Các chất hữu cơ bền vững
Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật
phân hủy trong môi trường. Một số chất hữu cơ có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi
trường và tích lũy sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có khả năng tích lũy sinh học nên
chúng có thể thâm nhập vào chuỗi thức ăn và qua đó đi vào trong cơ thể con người.
Các chất polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCBs), các hydrocacbon
đa vòng ngưng tụ (PAHs), các hợp chất dị vòng N hoặc O là các hợp chất hữu cơ bền
vững. Những chất này thường có trong nước thải công nghiệp, nước chảy tràn từ đồng
ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng…). Các hợp chất này
thường là các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ
trong môi trường.

 Nhóm hợp chất phenol:

13


Phenol và các dẫn xuất của phenol có trong nước thải của một số ngành công
nghiệp (lọc hóa dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm,…). Các hợp chất loại này làm cho nước
có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nước và sức khỏe con người, một số dẫn xuất phenol

có khả năng gây ung thư. QCVN 08:2015/BTNMT quy định nồng độ tối đa của các hợp
chất phenol trong nước bề mặt dùng cho mục đích sinh hoạt chỉ là 0,005 mg/L.

 Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ
Hiện nay có hàng trăm, thậm chí hàng ngàn các loại hóa chất bảo vệ thực vật đang
được sản xuất và sử dụng với mục đích diệt sâu, côn trùng, nấm, diệt cỏ. Trong số đó
phần lớn là các hợp chất hữu cơ và chúng có thể được chia thành các nhóm:
 Photpho hữu cơ (malthion, methyl parathion,…)
 Clo hữu cơ (lindane, aldrin, dieldrin, DDT, 2,4-D, 2,4,5-T,…)
 Cacbamat (carbaryl, cacbofuran,…)
 Phenoxyaxetic (2,4-D, 2,4,5-T,…)
 Pyrethroid tổng hợp (allethrin, fenvalerate,…)
Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với con người và động vật. Nhiều chất
trong số đó, đặc biệt là các clo hữu cơ bị phân hủy rất chậm trong môi trường, có khả
năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và con người. Nhiều loại trong số các hóa chất bảo
vệ thực vật có chứa tác nhân gây ung thư.

 Nhóm hợp chất dioxin
Dioxin là hai nhóm hợp chất tạp chất sinh ra trong quá trình sản xuất các hợp chất
hữu cơ clo hóa. Dioxin cũng được tạo thành khi đốt cháy các hợp chất clo hóa ở nhiệt
độ thấp (dưới 1000oC). Hai nhóm hợp chất này là polychlorinated dibenzo-p-dioxins
(PCDDs) và polychlorinated dibenzofurans (PCDFs). Nhóm PCDD có 75 chất, trong đó
có một hợp chất được gọi là dioxin, đó là hợp chất 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin
(2,3,7,8-TCDD); nhóm PCDF có 135 chất.
Độc tính của các hợp chất dioxin rất khác nhau, độc nhất trong nhóm các hợp chất

14


loại này chính là 2,3,7,8-TCDD. Các chất ít độc nhất là các chất chỉ có chứa từ một đến

ba nguyên tử clo thay thế. Tuy đã có các bằng chứng cho thấy dioxin là tác nhân gây ra
ung thư cho động vật nhưng các bằng chứng đối với con người lại chưa chắc chắn.

 Nhóm hợp chất polychlorinated biphenyl (PCBs)
PCB là nhóm hợp chất có từ 1 – 10 nguyên tử clo gắn vào các vị trí khác nhau của
phân tử biphenyl và có thể có đến 209 hợp chất thuộc loại này. Công nghiệp thường sản
xuất được các hỗn hợp chứa nhiều loại PCB khác nhau tùy thuộc vào điều kiện, trong
đó thông thường vẫn có một ít tạp chất dioxin. PCBs bền về mặt hóa học và có tính cách
điện tốt nên được dùng làm dầu biến thế và tụ điện, ngoài ra chúng còn được dùng làm
dầu bôi trơn, dầu thủy lực, tác nhân truyền nhiệt…
PCBs có thể làm giảm khả năng sinh sản, giảm khả năng học tập của trẻ em; chúng
cũng có thể là các tác nhân gây ung thư. Tuy vậy, cũng như dioxin, bằng chứng về tác
hại của PCBs cũng chưa rõ ràng do nồng độ của chúng trong môi trường rất nhỏ và tác
hại lại có xu hướng diễn ra sau một thời gian đủ dài.

 Nhóm hợp chất hydrocacbon đa vòng ngưng tụ (PAHs)
Các hợp chất PAH thường chứa hai hay nhiều vòng thơm. PAHs là sản phẩm phụ
của các quá trình cháy không hoàn toàn như cháy rừng, cháy thảo nguyên, núi lửa phun
trào (quá trình tự nhiên), động cơ xe máy, lò nung than cốc, sản xuất nhựa asphalt, sản
xuất thuốc lá,…
Các hợp chất PAH thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trong một thời
gian dài nhưng lại không gây hại đáng kể nếu chỉ dùng một liều lượng lớn trong duy
nhất một lần. Trong số các hợp chất PAH có 8 hợp chất được xem là các tác nhân gây
ung thư. Thông thường, thực phẩm hàng ngày là nguồn đưa PAHs chính vào cơ thể
(95%), ngoài ra thì thuốc lá, rau không rửa sạch, ngũ cốc chưa được tinh chế, thịt cá
xông khói là các nguồn khác cũng đưa một lượng đáng kể PAHs thâm nhập vào cơ thể.
1.2.2. Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông
Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông có thể do nguồn

15

gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Sự nhiễm bẩn tự nhiên là do mưa rơi xuống mặt đất, kéo
theo các chất bẩn xuống sông hồ hoặc do các sản phẩm sống, hoạt động phát triển của
sinh vật, vi sinh vật thậm chí cả xác chết của chúng.
Sự nhiễm bẩn nhân tạo chủ yếu do nước thải vùng dân cư đô thị, công nghiệp cũng
như tàu thuyền xả ra. Các tác nhân gây ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo điển hình có thể
kể đến như:
 Nước thải sinh hoạt: chứa rất nhiều vi sinh vật, giun sán, cả vi sinh vật gây
bệnh, nhất là vi sinh vật gây bệnh đường ruột. Chúng chiếm một khối lượng đáng
kể trong các chất hữu cơ trong nước thải.
 Nước thải sản xuất, công nghiệp: nhiều lĩnh vực công nghiệp tiêu thụ và thải ra
một lượng nước khổng lồ trong đó chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao, điển hình
có thể kể đến các loại hình nước thải như nước thải chăn nuôi, nước thải sản xuất
tinh bột sắn, nước thải sản xuất đường mía,…
Trong nước thiên nhiên và nước thải thường tồn tại nhiều tạp chất, hợp chất hữu
cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, điển hình như protein, hợp chất hữu cơ chứa
nitơ, các loại phụ gia thực phẩm, chất thải của người và động vật,… Các hợp chất hữu
cơ có thể tồn tại dưới các dạng hòa tan, keo, bay hơi hoặc không bay hơi, dễ phân hủy
hoặc khó phân hủy,… Phần lớn các hợp chất hữu cơ trong nước thường đóng vai trò là
cơ chất đối với các loại vi sinh vật, nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng và tạo năng
lượng cho vi sinh vật.
Hợp chất hữu cơ nói chung rất đa dạng về chủng loại, tuy nhiên việc xác định riêng
rẽ từng loại chất hữu cơ về cơ bản là công việc khá khó và tốn kém. Chính vì vậy mà ta
thường xác định tổng lượng chất hữu cơ và lấy đó làm thông số đại diện chung. Cụ thể,
một vài thông số thường được chọn trong phân tích chất hữu cơ gồm TOC, COD,
BOD5,… Trong nước thải đô thị và một số loại nước thải công nghiệp điển hình, các
chất hữu cơ chủ yếu đều là các cacbonhydrat ở dạng dễ phân hủy bởi hoạt động của vi
sinh vật. Đối với những loại nước thải có đặc tính như vậy thường xác định tổng các
hợp chất hữu cơ thông qua chỉ tiêu COD và BOD5. Hai đại lượng này có mối quan hệ

16