quản lý tài nguyên nước

Bảo vệ nguồn nước
Giới thiệu
Yếu tố cố định

Yếu tố tăng

Nguồn nước
Nguồn đất




Dân số
kinh tế
ô nhiễm

nhu cầu tăng trong điều kiện
giới hạn của các nguồn

Môi trường huỷ hoại

Mâu thuẫn

Vùng

Quốc gia

Các nước

1

Chương I :
Sự phân bố nước trong tự nhiên
1.1. Nguồn nước
1.1.1. Nguồn nước dưới đất
ý nghĩa
- Cho cấp nước trong sinh hoạt , xây dựng , nó tương đối ít bị ô nhiễm ,
sạch , hầu hết các nguồn cấp đều lấy nước ngầm, phù hợp ở những ,vùng
xa vùng nước mặt.
- Làm ổn định địa tầng.
Sự hình thành
- Mưa thấm xuống, được giữ lại tại các tầng đất xốp.
- Bổ cập của sông, hồ
Mưa

Q

Q
Thổ nhưỡng

Nước ngầm không áp

Cát
Sét

Nước ngầm có áp

Cát, sỏi
sét

Các dạng tồn tại của nước dưới đất
- Nước ở thể hơi
- Nước ở thể bám chặt
- Nước ở thể màng mỏng
- Nước mao dẫn
- Nước trọng lực: Nước tạo dòng chảy có áp ; Nước tạo dòng chảy không
áp.
Chất lượng nước dưới đất (NDĐ)
- Phụ thuộc vào sự hình thành và dạng tồn tại. Chất lượng ndđ có liên
quan mật thiết với cấu trúc và thành phần hoá học của tầng chứa nước.
- Hàm lượng khoáng cao, càng sâu hàm lượng khoáng càng cao.
- Nghèo chất dinh dưỡng và chất hữu cơ, giảm dần theo chiều sâu .
- Xâm nhập của vi khuẩn ít
Trữ lượng nước dưới đất :
2


Bảng 1.1. Trữ lượng nước toàn cầu được xét qua bảng sau
Phạm vi

Khối lượng 103 km3 Độ khoáng hoá g/l

<1000 m

4000

Nước ngọt TDS <1

1000- 6000 m

Khoáng 5000

Nước mặn

Khả năng sử dụng
Phù hợp cho nhu cầu
sinh hoạt ,tưới tiêu ,SXCN
Phần lớn dùng cho CN
hoá học ,nước khoáng

TDS =30 - 40
Tổng các loại nước
dưới đất khác

60.000

1.1.2. Nguồn nước mặt
Sự hình thành
- Do mưa rơi xuống mặt khác do cấu trúc bề mặt trái đất do đó dòng
chảy được hình thành và được lưu giữ laị.
- Nước ngầm bổ cập


Dạng tồn tại : Sông; suối; hồ



Lượng nước mặt trong tự nhiên
- Nước sông 21,1 .103 km3
- Hồ nước ngọt 91.103 km 3

- Hồ nước mặn 85,4.103 km3



Chất lượng nước mặt
- Bị tác động bởi điều kiện khí hậu, địa hình: nhiệt độ ..
- Chất lượng nước thay đổi theo thời gian và theo không gian.
- Hàm lượng chất hữu cơ và vi khuẩn tương đối cao
- Dễ bị ô nhiễm do nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo

1.1.3. Nước đại dương
- 70,5 % bề mặt trái đất được bao phủ bởi đại dương
- Nước đại dương đóng vai trò tạo sự cân bằng vật chất trong tự nhiên
- Là nguồn dự trữ trong chu trình thuỷ văn toàn cầu
- Tổng hợp khối lượng nước 1.338 x 105 km3 chiếm 96,5 % lượng nước
trên toàn bộ hành tinh
- Độ mặn lớn, trong đó lượng NaCl chiếm 77,8%
1.2. Sự tuần hoàn và cân bằng nước trong tự nhiên
1.2.1. Sự tuần hoàn nước trong tự nhiên :


Quá trình tuần hoàn nước trong tự nhiên :
3


Bốc hơi bề mặt

ngưng tụ tạo mây

Mưa

Dòng chảy

Thấm

- Đảm bảo cho sự phân bố tương đối đều và ổn định sự sống trên trái đất đóng vai trò vĩ đại nhất.
-

Động lực đảm bảo cho sự tuần hoàn này là năng lượng mặt trời



Chu trình thuỷ văn toàn cầu hàng năm

40.103 Km3

Mưa lục địa
110.000 Km 3

Mây
Mưa trên đại dương
390.103 Km3

Bốc hơi
Dòng chảy
lục địa
( mặt và ngầm)
70.103 Km3
40.000 Km3

Bốc hơi từ
đại dương
430.103 Km3

Đại dương 1.938.106 Km3

-

Trên thực tế, hiện nay trên thế giới mới chỉ khai thác 9.000 km3
(mạch + ngầm là 40.000 km3 - chưa được 1/4)

- Mưa là giai đoạn bắt đầu trên chu trình thuỷ văn trên mặt đất, ảnh hưởng
rất lớn đến cuộc sống con người. Mưa phâm bố không đều phụ thuộc vào:
+ Vị trí của từng khu vực đó
+ Đặc điểm địa hình, khí hậu (đồi núi xa mạc ,....)
+ Đặc điểm của thảm thực vật
1.2.2. Sự cân bằng nước trong tự nhiên :
Yếu tố luân chuyển

Lượng nước bổ cập

Lượng nước mất đi

Thể tích

Thể tích

(km3 )

Lớp nước

(mm)

lớp nước (mms)

(km3)

Lục địa ( F =148.628.000 km2)

4


Mưa, tuyết (Pl)

108.400

720

Dòng chảy (Rl)

37.300

250

Bốc hơi (El)

71.100

470

Đại dương và biển ( Fb =361.455.000 km2 )

Mưa, tuyết (Pb)

411.600

1140

Dòng chảy (Rb)

37.300

100

Bốc hơi (Eb)
Tổng cộng

448.900
557.300

1240

557.300

Nguồn: Lvotvich , 1964
- Trên toàn bộ hành tinh P=E
- Trong từng khu vực Pi =Ei Ri
Ri : lưu lượng điều chỉnh chu trình tuần hoàn (điều chỉnh sự cân bằng khu
vực )
- Sự phân bố nước phụ thuộc thời gian và không gian
- Trên lục địa:
Kl =Rl / Pl gọi là hệ số dòng chảy

- Nếu chỉ tính dòng chảy mặt thì
Kl mặt =Rl mặt /Pl
Hệ số dòng chảy bề mặt có ý nghĩa quan trọng tính toán thuỷ văn và tính toán
thoát nước đồ thị và nó phụ thuộc vào:
`
+ Điều kiện địa lý
+ Đk địa chất
+ Đk thảm thực vật
+ Thay đổi theo không gian và thời gian.
Sự phân bố nước trên lục địa:
Bình quân đầu người :
- Châu á : 4600 m3 /người năm
-Việt Nam : 17.000 m3 /người năm
- Thế giới : 9.000 m3 /người năm
Sự phân phối không đều là vấn đề quan trọng, liên quan đến kinh tế, tranh
chấp lãnh thổ ..
Sự phân bố nước trên hành tinh


Loại nước

Diện tích
phân bố
3

2

10 km

Khối lượng

103 km3

% so với
khối lượng
toàn bộ

% so với
nước ngọt

5


-Biển và đại dương

361.300

1.338.000

96,50

----

-Nước ngầm

134.800

23.100 (TL)

0,76

30,1

10.530 (MD)
-Nước thổ nhưỡng

82.000

16,5

0,001

0,05

-Băng hà miền cực

16.227

24.064,1

1,74

68,7

-Băng ngâm dưới đất

21.000

300

0,022

0,86

-Hồ nước ngọt

1.236,4

91

0,007

0,26

-Hồ nước mặn

822,3

85,4

0,006

----

-Nước sông

148.800

21,1

0,0002

0,006

-Nước trong khí quyển

510.000

12,9

0,001

0,04

510.000

1.385.985

100

----

148.800

35.029

2,53

100

- Loại khác: đầm lầy,

sinh vật....
-Nước trong thuỷ
quyển
-Nước ngọt

1.3 Tài nguyên nước Việt Nam:
1.3.1 Các yếu tố hình thành và ảnh hưởng đến tài nguyên nước Việt Nam.
a)Yếu tố khí hậu :
-Nước ta là nước cận nhiệt đới , gần xích đạo khí hậu ẩm nhiệt đới gió mùa
. Do nhiệt độ cao , gần biển nên nắng lắm mưa nhiều , lượng mưa bình quân
1980mm/năm (634 tỉ m3 nước).
- Lượng nước phân bố không đều:
+ Miền Bắc: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80%-85% Q năm
+ Tây Nguyên, Nam Bộ: Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 90% Q năm.
- Khí hậu rất dễ gây thiên tai ( do bờ biển kéo dài ) nên chịu ảnh hưởng của 2
vịnh Bắc Bộ và Thái Lan
b) Địa hình :
- Nước ta có địa hình dốc, núi kéo dài từ Bắc tới Nam .Các vùng hạ lưu
sông lớn thấp. Hệ sinh thái khu vực Nam Bộ chưa thuần phục, vẫn chịu ảnh
hưởng của thuỷ triều ( Miền Bắc do có đê ổn định )
-

Miền trung bộ mật độ sông dày , dốc

c) Dòng chảy ngoại lai :
- Nguồn nước từ Trung Quốc , Lào ,.....
- Trung bình là 142 tỷ m3/năm qua hệ thống sông Hồng và sông Mêkông
chiếm 75% tổng lượng nước .
d) Kinh tế - xã hội :
6

- Nền văn minh nhân loại gắn liền với lưu vực các con sông lớn , nước ta văn
minh dân tộc gắn liền với sông Hồng.
1.3.2 Trữ lượng tài nguyên nước ta ở Việt Nam :
a) Dòng chảy mặt :
- Lượng mưa rơi xuống nước ta là 634 tỷ m3 , với hệ số dòng chảy bề mặt
K=0,5.
-Lượng nước hình thành dòng chảy mặt là 317 tỷ m3;
+ Tạo thành dòng chảy sông 34%.
+ Chảy tràn bề mặt là 66%.
- Dòng chảy sông phân thành 1 trong các lưu vực sông chính.
+ 2500 con sông dài trên 10 km
+ Tổng cộng 52000 km, trung bình dọc theo bờ biển 20 km có 1 cửa sông.
+ Mật độ sông: 0,5-2 km/km2
+ Lưu vực lưu vực sông Mêkông là lớn nhất:
Lượng nước hàng năm 551,3 Km3
Diện tích lưu vực là 810.000 Km2
b) Nước ngầm :
-

Khai thác chủ yếu ở tầng QA trong vùng kiến tạo Cacbonat và Bazan .

-

Phía Bắc khai thác ở độ sâu 50 đến 100 m , phía Nam là 100 đến 200 m .
Ví dụ: ở Hà Nội hiện nay k/t Q 500.000 m3 / ngày .
( Tổng công ty liên doanh nước sạch 330 đến 350 nghìn m3 / ngày ).

1.3.3 Chất lượng nước :

a) Dòng phù sa:
Sông suối của nước ta chịu ảnh hưởng của lượng phù sa nên độ đục lớn:
- TB hàng năm,tải ra biển 200 triệu tấn/năm riêng Sông Hồng 100 triệu tấn .
- Độ đục: 50-400g/m3, Sông Hồng: 1.000 g/m3.
b) Nước bị nhiễm mặn :
- Đất phèn ở khu vực phía Nam .
- Sông bị nhiễm mặn ở khu vực phía Bắc.
c) Mực nước dao động lớn :
Là nguyên nhân dẫn đến chất lượng nước không ổn định, gây khó khăn cho
việc thiết kế và xây dựng hệ thóng CTN .
d) Ô nhiễm nước :
- Do nước phải sinh hoạt , sản xuất .
7


- Do chất thải công nghiệp, do giao thông ( vận tải thuỷ ,...) ....
1.3.4. Các vấn đề về sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước :


Nguồn nước dồi dào: Trữ lượng nước lớn ~ 1 tỉ km3 nước.

Trung bình 17.000 m3/người năm, gấp 3 lần hệ số đảm bảo nước trên thế giới.


Các vấn đề bất cập:
- Quy hoạch sử dụng nước .
- Phòng chống thiên tai .
- Chống ô nhiễm nguồn nước .
- Nhiễm mặn nước mặn và ảnh hưởng dến nước ngầm .
- Thể chế chưa chặt chẽ, nghiêm minh:

Luật môi trường(1994); Tài nguyên nước (1998), văn bản dưới luật
- Năng lực quản lý còn yếu

8


Chương II :

Ô nhiễm nước
2.1 Sự hình thành nước trong tự nhiên :
2.1.1 Các yếu tố hình thành chất lượng nước tự nhiên :
Chia làm 2 nhóm :
Tác động trực tiếp
Tác động gián tiếp
( Hình thành chất lượng nước tự nhiên )
- Nham thạch
- Khí hậu
- Đất
- Địa hình
- Sinh vật (sinh vật sống )
- Chế độ thuỷ văn
- Con người
- Địa chất
a) Nham thạch ( Khoáng vật ):

-

Nhờ quá trình măcma hoá-nham thạch phun lên mặt, thành phần chủ yếu:
Muối : Cacbonat, Sunphát, Clorua
Khoáng vật sét

Khoáng vật phong hoá



Quá trình hoà tan khoáng vật đặc trưng bằng biểu thức :
dX/dt =K. S. (CS - Ct )
K: là hệ số hoà tan.
S:diện tích tiếp xúc giữa nước và khoáng vật
t: thời gian .
CS , CT: nồng độ bão hoà và nồng độ khoáng vật trong nước tại thời điểm t

Quá trình này quyết định thành phần khoáng của nước
( Ngoài ra còn có MN , SI , Al....)
b) Đất :
Đất trồng có nguồn gốc từ nham thạch, được hình thành thông qua quá trình
sinh - địa - hoá. Đất cung cấp chất hữu cơ và dinh dưỡng cho nước thiên nhiên
thông qua quá trình rửa trôi bề mặt(xác động thực vật).
C) Sinh vật
Đóng vai trò quan trong chuỗi thức ăn, phản ánh chất lượng nước.


Vi khuẩn :
+Chuyển hoá chất hữu cơ từ xác động vật, thực vật thành dạng đơn giản
+Các VK sắt , Mn , .... ( VK tích tụ kim loại)
+VK quang năng giải phóng O2 và tổng hợp sinh khối tạo chất .
Thực vật : Là nguồn cung cấp ôxy trong nước. Điều chỉnh CO2 và O2 trong
nước; Làm tăng hàm lượng chất hữu cơ.
9

d) Khí hậu :
-Xác định tính cân bằng động trong nước .
-Là điều kiện cho các quá trình pha loãng, hoà tan chất hữu cơ trong nước.
- ảnh hưởng đến quá trình sống của VSV, động thực vật trong nước.
- Hướng chuyển động của nước ngầm , nhiệt độ dòng chảy ...
e) Địa hình : Điều kiện địa hình ảnh hưởng rất lớn đến quá trình rửa trôi, xói
mòn (quyết định khả năng cuốn trôi muối, chất hữu cơ vào trong nước) , ảnh
hưởng đến chất lượng nước, tốc độ dòng chảy , thời gian tiếp xúc giữa nước và
đất , tốc độ thấm , tốc độ hình thành đầm lầy ,....
f) Chế độ thuỷ văn: Tác động đến trữ lượng nước, thành phần, tính chất nước
(Biến động theo mùa)
2.1.2.Các quá trình hình thành chất lượng nước :
a) Quá trình vật lý :
Khuyếch tán phân tử (khuyếch tán tĩnh): Do chênh lệch mật độ, các phân
tử từ khoáng vật , nham thạch , đất được vận động và vận chuyển vào nước
nhờ gradien nhiệt độ. Quá trình này được mô tả bằng hai định luật của Fix:

dC
dX
C 2C

t X 2

I D

I: Lượng vật chất chuyển qua một đơn vị diện tích
C:Nồng độ vật chất
t:Thời gian vận chuyển
D:Hệ số khuyếch tán = 10-6 đến 10-5 cm2/s
x: Chiều dài dịch chuyển

Khuyếch tán rối do dòng chảy rối : do chế độ thuỷ lực thay đổi, tạo thành
dòng chảy rối dẫn đến sự xáo trộn vật chất trong dòng chảy.
Phương trình KT rối cũng giống khuyếch tán phân tử, tuy nhiên hệ số D là hệ
số KT rối.
Quá trình khuếch tán đối lưu: cả khối vật chất chuyển động, hoà tan


Quá trình lắng đọng

b) Các quá trình hoá học (trao đổi vật chất):
- Thuỷ phân, ô xy hoá - khử, hấp thụ , trao đổi ion, kiềm hoá, keo tụ ....
- Quá trình thuỷ phân và ô xy hóa- khử có vai trò quan trọng quyết định chất
lượng nước.
c) Quá trình hấp thụ và tích tụ sinh học:
Sự tham gia của vi sinh vật trong chu trình thức ăn, các quá trình đông tụ sinh
học khác ,....
10


2.1.3 Đặc điểm chất lượng nước thiên nhiên :
a) ổn định về thành phần ion :
Ion (mg/l)
Cl Na+
SO42Mg2+
Ca2+
K+
HCO3-

nước biển
19.340

10.770
2.712
194
412
399
140

nước sông hồ
8
6
11
4
15
2
58

b) ổn định về chế độ khí : CO2 -O2
-Phần lớn nước thiên nhiên có oxi bão tuy nhiên tại một số thời điểm có thể dư
thừa hoặc thiếu hụt; Nguồn gốc: Quang hợp, thâm nhập từ bề mặt...
- CO2 : Nguồn gốc :Không khí; quá trình hô hấp của vi sinh vật; quá trình nitơ
Ngoài ra còn có 1 số khí khác như H2S, NH4 ...
c) Độ đục, độ màu : Mang tính chất thời điểm ; Thay đổi theo mùa
2.2 Sự nhiễm bẩn nước :
2.2.1 Nguồn gốc và các tác nhân gây ô nhiễm nước :

Ô nhiễm nước là sự biến đổi chất lượng nước so với trạng thái nước ban
đầu, không phù hợp với điều kiện sử dụng do các yếu tố tác động bên ngoài .
Các yếu tố tác động :
- Yếu tố tự nhiên :Khí hậu, thời thiết, thiên tai , các yếu tố địa hình , địa chất
, sự vận động của vỏ trái đất .

- Yếu tố nhân tạo ra con người :
* Xả chất thải vào nguồn nước: nước thải ,chất thải rắn .
* Do hoạt động kinh tế xã hội khác: Ngăn sông, đắp đập làm kìm hãm quá
trình tự làm sạch và phục hồi trạng thái chất lượng nước ban đầu.
a) Nước thải sinh hoạt :

Nước thải từ các ngôi nhà

Nước thải phân

Nước tiểu Nước tắm giặt Nước thải nhà bếp Loại khác
Nước thải

Nước (99,9%)

Các chất rắn (0,1%)

Chất hữu cơ (50-70%)
Protein
(65%)

Cacbonhydrat
(25%)

Chất béo
(10%)

Chất vô cơ ( 30-50%)
Cát

Muối

Kim loại
11




Đặc tính nước thải xả vào môi trường (Người / ngày đêm):

-Cặn lơ lửng (SS) :35-60 g/người - ngày đêm, Cặn hữu cơ chiếm 55-65 %
- Hàm lượng chất hữu cơ cao:
BOD5 chưa lắng: 30 35 g/người-ngđ, đã lắng: 25-30 g/ng.ngđ.
- Chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng:N, P, K...
N = 8g/ng,ngđ; P = 1.5 - 1.8 g/ng,ngđ
- Tiêu chuẩn thải nước:
+Các nước tiên tiến: 200 500 l/ng,ngđ
+Các đô thị Việt Nam: 100 200 l/ng,ngđ
+Nông thôn: 50 100 l/ng,ngđ


Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước cống:
BOD5

:150250 mg/l

Cặn lơ lửng

: 200 290 mg/l

Tổng Nitơ

: 35-100 mg/l

Tổng P

: 10-20mg/l

Coliform/100 ml: a 104 b 108 MPN/100 ml a,b=19.
b) Nước thải bệnh viện:Thành phần, tính chất gần giống nước thải sinh hoạt


Tính cho 1 giường bệnh:
SS :130 g/ng; BOD5:70 g/ng; Nitơ amoni:16g/ng; Clorua:18g/ng



Nồng độ nước thải:
Chỉ tiêu
min
pH
SS (mg/l)
BOD5 (mg/l)
COD
coliform, MPN/100ml

6,2
100
110
140

106

Nồng độ
trung bình
7,4
160
150
200
107

Max
8,1
220
250
300
109

C )Nước thải sản xuất công nghiệp: Nước thải khai khoáng ,luyện kim dầu ,
công nghiệp thực phẩm,dệt giấy cơ khí .. Chia làm 2 loại:
Nước thải sản xuất bẩn: Thành phần, tính chất phụ thuộc vào điều kiện
,lĩnh vực ,thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm. Thành phần nước thải CN
không ổn định, tính nguy hại cao.


Nước thải quy ước sạch: có thể dùng lại
12


c) Nước mưa:

các
yếu
tố
tác
độn
g

Nước mưa đợt đầu

Nước mưa

Loại đô thị, cấp đô thị, môi trường không khí

Thời gian giữa hai trận mưa, thời gian mưa
Cường độ mưa, điạ hình ...

Thành phần
và tính

- Nhìn chung trong nước mưa:
SS = 400 - 3000 mg/l
BOD5 = 8 - 180 mg/l
- Thay đổi theo vị trí :

BOD5

+Rơi qua mái

12 mg/l

+Rơi xuống sân

15 mg/l

+ Đường phố

35 69 mg/l

- Lượng chất bẩn tích tụ trong nước đợt đầu sau thời gian t được xác định theo
công thức:

M=MMAX (1- e-Kz.t )
Trong đó:
+ MMAX :lượng chất bẩn có thể tích tụ lớn nhất phụ thuộc vào cấp đô thị :
Đô thị cấp cao, mật độ dân số thấp MMAX = 10 20 kg/ha )
Khu hành chính thương mại Mmax = 100 140 kg/ha .
Khu công nghiệp với trục đường lớn MMAX =200 250 kg/ha
+ KZ :Hệ số động học tính luỹ chất bẩn, phụ thuộc vào cấp độ đô thị
KZ = 0,2 0,5 /ngày
+ t: Thời gian tích luỹ chất bẩn ,ngày.
d) Nước thải sản xuẩt nông nghiệp: chủ yếu là do chăn nuôi , trồng trọt
-Trồng trọt : Do bón phân, sử dụng hợp chất diệt sâu , cỏ
Nước chứa chất hữu cơ, dinh dưỡng (N, P) cao, hoá chất BVTN
- Chăn nuôi : Chất hữu cơ cao, chất dinh dưỡng: N, P cao
13


f) Giao thông đường thuỷ:

Sinh hoạt

Chất thải

Dầu mỡ

Tầu bè

Giao
thông
đường
thuỷ

Cảng

Tác động dòng chảy

Chế độ thuỷ văn

Tàu bè ra vào
Chất thải

Va chạm, tràn
Sinh hoạt,
dầu, mỡ

g) Xây dựng công trình thuỷ lợi:
Thuỷ điện, thuỷ lợi
- Mất nước do bay hơi, thấm
- Mất nước do hang hầm

-Tác động chế độ thuỷ động học,
thay đổi hệ sinh thái hạ lưu

2.2.2 Các quá trình gây ô nhiễm nguồn nước mặt:
Nước thải: - Vật

lý: nhiệt độ ,độ đục ,độ màu ,cặn...
- Hoá học: Chất hữu cơ, dinh dưỡng, các chất độc hại
- Sinh vật gây bệnh
Lắng cặn

Vùng pha loãng

Vùng phân huỷ chất hữu cơ

Vùng nở hoa

a) Các yếu tố vật lý

Vùng tái nhiễm bẩn

Cặn lắng :
+Làm tích tụ các chất từ đầu miệng xả, phân huỷ khị khí, thiếu hụt O2 ; gây
H2S có mùi và CH4 gây cháy
+Cản trở dòng chảy và quá trình thoát nước
+Gây chết cá .
Nhiệt độ : Tác động mạnh đến quá trình sinh hoá,
t0 tăng 100C tốc độ quá trình sinh hoá tăng 2 lần
ôxy hoá chất HC mạnh
- T o cao

Gây thiếu hụt ô xy
Khuyếch tán O2

-

to : Là yếu tố giới hạn:o nước thải 40o , t o nguồn 30o C
14


Độ màu , độ đục : Cản trở quá trình quang hợp
b)Các yếu tố chất hữu cơ: Đặc trưng COD, BOD
Vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ, tiêu thụ ô xy làm thiếu hụt O2 tác động đến
sự phát triển của các thành phần sinh vật khác trong nguồn nước.
c)Các yếu tố về chất dinh dưỡng :
Động vật phù du
Tảo, thực vật phù du

Cá bé (ăn cỏ)

N và P

Cá lớn (ăn thịt)

Mức ổn định
Mức Dư thừa

N và P dư thừa

Cá lớn (ăn thịt )

Tảo bùng nổ phát triển
Thực vật bậc cao phát triển

Hạn chế
dòng chảy

Động vật phù du

Gia tăng sinh khối

Mất cảnh quan

Tăng CHC
Giảm o2
Màu, mùi
Tảo tích
tụ(độc)

d) Các chất độc hại :
- Nhóm kim loại nặng :
+ Dễ xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Nhu cầu của sinh vật đối với kim loại
nặng rất nhỏ, nếu vượt quá yếu tố gây độc hại cho sinh vật .
+ảnh hưởng đến các quá trình hoá học .
+Con người rất dễ nhạy cảm với kim loại nặng.
- Chất hữu cơ bền vững: Hoá chất bảo vệ thực vật ; Phenol; Chất dioxin
Tích tụ lâu dài trong chuỗi thức ăn ảnh hưởng đến nút cuối cùng: con người .
- Các chất ảnh hưởng đến bề mặt :
+Phân tán nhanh, tạo thành màng trên mặt nước, cản trở quá trình trao đổi
chất, năng lượng giữa các pha khí và nước và quá trình quang hợp.

+Cản trở quá trình trao đổi chất của sinh vật
e)Các loại vi khuẩn gây bệnh (Sinh vật và vi sinh vật gây bệnh):
- Coliform: Sinh vật chỉ thị, chứng tỏ trong nước có vi khuẩn tả, lỵ, thương hàn
- Trứng giun sán .
- Động vật nguyên sinh gây bệnh .
Các loại vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào nước mang mầm bệnh cho người
15


2.2.3 Các quá trình ô nhiễm nước ở dưới đất
a) Từ nước bề mặt :
-

Ô nhiễm do nước thải Nước ngầm mạch nông Nước ngầm mạch sâu

-

Rác, bãi rác nước rác dò rỉ nước mặt, thấm vào đất .

-

Sản xuất nông nghiệp: Phân bùn thuốc trừ sâu .

b) Khai thác và sử dụng giếng khoan
- Khoan : (Khoan thăm dò, thi công giếng)
- Lấp giếng: Không tuân thủ kỹ thuật
- Khai thác nước :
+Công suất động cơ lớn rung phá vỡ nền G' nước mặt xâm nhập
+ ống vách nứt , dò rỉ .
c) Hệ thống thoát nước : Rò rỉ HTTN, Bể tự hoại ;Thấm lọc...

2.3 Các phương pháp đánh giá sự ô nhiễm nước :
2.3.1 Đánh giá trực tiếp :
Mục đích: Có được thông tin nhanh về nguồn gốc gây ô nhiễm thông qua các
chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng: Các chỉ tiêu vật lý, hoá học, sinh học......
a) Nhóm các chỉ tiêu vật lý :
- Độ đục; SS; TDS; CND Độ màu; Mùi vị; Nhiệt độ
b)Nhóm các chỉ tiêu sinh thái :
- pH
-DO
Chỉ tiêu này quan hệ mật thiết với H2S (S2- ) , CO2
c) Nhóm các chỉ tiêu hữu cơ :

CODK Cr O
2

2

7

COD K Mn O

4

BOD

5

Với mỗi loại nước khác nhau có tỷ lệ : COD K Cr O
2

BOD

5

là khác nhau.

2

7

và COD K Mn O

4

BOD

5

d) Nhóm các chỉ tiêu dinh dưỡng : N, P
e)Kim loại nặng : -Nước
-Bùn
16


Thường đánh theo nhómchỉ tiêu này thông qua các nguyên tố: Pb , Cd,Cr,Ni,
Hg,Zn,Cu,As .
f) Các chất độc hại khác:
- Phenol, CN - (xianua) (Nước thải công nghiệp luyện kim ,cơ khí hoá chất
,...sản xuất miến , cồn , rượu)
- Hoá chất bảo vệ thực vật.

g)Vi sinh vật gây bệnh :
-Coliorm :
-Trứng giun sán
-Vi khuẩn kị khí : Wellchi
2.3.2 Đánh giá tổng hợp :
Nguồn gây ô nhiễm làm thay đổi các quá trình sinh thái , thành phần sinh vật
,các yếu tố sinh hoá học ,..... Quá trình gây ô nhiễm có thể là quá trình lâu dài,
vì thế phải dùng biện pháp tổng hợp để đánh giá, qua phương pháp này ta
biết được nước có thể bị ô nhiễm không , có thể sử dụng được hay không .
* Hiện nay người ta có thể đánh giá tổng hợp nguồn nước thông qua các chỉ
tiêu hoá học tổng hợp. Từ đó phân loại chất lượng nước sử dụng: bẩn, rất bẩn,
rất sạch , sạch,
* Thông qua các chỉ tiêu thuỷ sinh vật chỉ thị:
Mỗi vùng có một loại thuỷ sinh vật riêng đặc trưng đó đánh giá mức độ ô
nhiễm từng vùng .
* Để đánh giá, cần căn cứ vào các chỉ số ô nhiễm đặc trưng (Chỉ thị ô
nhiễm).Từ đó xác định:
- Mức độ ô nhiễm .
- Khả năng tự làm sạch.
a)Các chỉ tiêu hoá học tổng hợp:
Trạng thái

NH4+
mg/l

NO3-mg/l

7 8

<0,05

7,58
6,09,
0

pH

chất lượng

Nước rất
sạch
Nước sạch
Nước hơi
bẩn
Nước bẩn
Nước bẩn
nặng

PO43mg/l

Độ bão

<0,1

<0,01

100

<2(6)

2

<0,4

<0,3

<0,05

100

<5(20)

<4

<1,5

<1.0

<0,1

5090

<10(50)

<6

<3,0

<4,0

<0,15

2050

<12(70)

<8

5,0

<8,0

<0,3

5 20

<15(10)

<10

COD mg/l

hoà oxy
(%)

BOD5
(mg/l)

5 9

17


Nước rất
bẩn

4,0
9,5

5

8

0,3

<5

15(10)

10

3,010
b)Theo thuỷ sinh vật chỉ thị:
Palixaplobe
(P)

-Mezoxaprobe
( -m )

-Olizoxaprobe

(O)

-Mezoxaprobe
( -m )
Cá Tôm
Mỗi vùng có đặc điểm sinh thái riêng

Theo số loài suất hiện và tần suất suất hiện của sinh vật chỉ thị đánh giá
được sự nhiễm bẩn .
c) Theo các chỉ số tự làm sạch :
I= Gvào /Gra
Hoặc đánh giá qua hệ số K = K1. K2 .K3..... Kn
(Ki: Hệ số chuyển hoá chất bẩn của từng chất)
Hoặc đánh giá qua nănt suất sinh học P,(bộ các chỉ tiêu chỉ thị - mỗi quốc gia
, mỗi vùng có 1 bộ chỉ tiêu riêng).

18


Chương 3
Tự làm sạch nguồn nước
3.1. Quy luật cơ bản của quá trình tự làm sạch nguồn nước
3.1.1 Khái niệm chung
a) Khái niệm
Tự làm sạch là tổ hợp các quá trình tự nhiên như các quá trình thuỷ động
lực, hoá học, vi sinh vật học, thuỷ sinh học, diễn ra trong nguồn nước mặt bị
nhiễm bẩn nhằm phục hồi lại trạng thái chất lượng nước ban đầu
b) Các vùng ô nhiễm và tự làm sạch nguồn nước
X
Co

C1Co
CntC1MaxC0

Cnt

I

C2MaxC0

II

C3TB
C0

III

IV

Y

- Vùng I:

Xáo trộn nước thải với nước nguồn nhờ quá trình khuếch tán
tạo tia.

- Vùng II:

Vùng pha loãng nước thải nhờ khuếch tán chất bẩn với nước
nguồn.

- Vùng III:

Vùng xáo trộn hoàn toàn nhờ khuếch tán.

- Vùng IV:

Vùng phân huỷ hoặc chuyển hoá chất bẩn. Phục hồi trạng
thái ban đầu (C4TB ~Co).

- Vùng V:

Vùng chất lượng nước được phục hồi.

Quá trình tự làm sạch bao gồm 2 quá trình:
Xáo trộn, pha loãng: Chủ yếu tại vùng I và II
Quá trình phân huỷ, chuyển hoá: Chủ yếu ở vùng III và IV
3.1.2 Quy luật lan truyền (mô hình toán ) của quá trình
Quá trình khuếch tán các chất bẩn trong dòng chảy được mô tả:

C
C
C
C
C
C
C
D Z
U X
U Y

U Z
DX
DY
F (c)

t
x
y
z x
x y
y z
z


-C,t
- UX Y,Z:

:

(1)

Nồng độ chất bẩn và thời gian .
Vận tốc dòng nhảy toàn phần theo các phương x,y,z ; Đặc
trưng quá trình vận chuyển vật chất nhờ đối lưu.
1


- DX ,Y, Z : Hệ số khuếch tán theo các phương x , y, z; đặc trưng quá trình
vận chuyển chất nhờ gradien nồng độ và sự chảy rối.
Một số trường hợp riêng:

a) UY,UZ << UX (đối với sông có dòng chảy lớn):Ux v; DY , DZ 0, DX= cosnt
b) Đối với sông rộng hoặc hồ (có dòng chảy chủ đạo): Khuếch tán tịnh tiến
theo phương x và khuyếch tán rối theo phương yUY, UZ << UX; Dy >> Dx, DZ
Sau khi nước thải và nước nguồn xáo trộn hoàn toàn thì các phương trình
trên viết dưới dạng: dC/dt =F(C)

C
C
v

t
x
C
C
v

t
x

D

X

2C
F (C )
x 2

D
y

2

C

y

2

(2)
(3)

F (C )

F(C): Lượng chất phát sinh từ nguồn thải và quá trình biến đổi hoặc chuyển
hoá trong nước.
(4)


F (C ) ri I

Trong đó: ri : lượng chất sinh ra trong quá trình biến đổi thứ i
I: Lượng chất được cung cấp từ nguồn nước thải
3.2 Quá trình pha loãng xáo trộn nước thải với nước nguồn
3.2.1 Quá trình pha loãng:
Đặc trưng của quá trình là số lần pha loãng n:

n

(5)

Q' NG QNT CNT Cng

QNT
C Cng

+ Q'NG = QNG : Lượng nước nguồn tham gia và quá trình pha loãng
+ = 0.85 - 0.9: tỷ lệ của nước nguồn tham gia pha loãng với nước thải
CNT : Nồng độ chất bẩn trong nước thải
CNG: Nồng độ chất bẩn trong nguồn trước khi pha loãng
C : Nồng độ chất bẩntrong nguồn tại thời điểm tính toán.
Nồng độ nước thải tại điểm tính toán:

C

QNT QNG QM
CNT QNT C NGQNG
1 exp
QNT QNG QM
W


Q QNG QM
C NG exp NT
W



t

t

2


QNT

: lượng nước thải vào .

QM :Tổng lượng nước mất đi trong quá trình xáo trộn (bay hơi, thấm...)
QNG : Tổng lượng nước nguồn.
W

: Dung tích sông, hồ .

t

: Thời gian dòng chảy từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t.

-Xáo trộn hoàn toàn, t= , Đối với sông QM 0

C

CNT QNT CNGQNG
QNT QNG

- Đối với hồ: do dòng chảy nhỏ nên đưa ra chu kỳ trao đổi nước (thời gian
nước lưu lại trong hồ). Nồng độ chất bẩn khi xáo trộnhoàn toàn:

1 Q NT Q NG QM


W

C XT

C NT Q NT C NG Q NG
Q NT Q NG



- Đối với biển: CXTCBIEN
Các giai đoạn pha loãng: 2 giai đoạn
- Giai đoạn 1 (giai đoạn đầu): nđ
Nhờ quá trình khuếch tán các tia nước thải từ miệng xả vào nguồn nước và sự
chênh lệch tỉ trọng giữa NT và nước nguồn.
nđ phụ thuộc TP, tính chất, VNT , QNT của nước thải và vị trí , cấu tạo miệng xả
- Giai đoạn 2 (Giai đoạn cuối): nc- nhờ chế độ thuỷ động học dòng chảy.
nc phụ thuộc QNG , VNG chiều sâu, rộng và độ khúc khuỷu của sông, hồ ....

n C C
C C
NTH

NG

1

1

NG

n2

C C
C C
1

NG

2

NG

n1 xn2

C
C

C C
NTH
2

Vậy: n = nđ x nc

NG

n

NG

3.2.2 Các hệ số xáo trộn và hệ số khuyếch tán
a) Hệ số xáo trộn :

Q'

Q



NG

1 exp( 3 L )
1

NG

Q
Q

NG

exp( 3 L )

NT

- L: Khoảng cách tính từ điểm xả nước thải đến điểm tính toán theo chiều
nước chảy.
-: Hệ số phụ thuộc chủ yếu của chế độ thuỷ động học của dòng chảy.

3

Dy
Q NT

3


-: Độ khúc khuỷu cuả dòng chảy, có thể xác định bằng công thức:
=Ldòng chảy/Lthẳng
- :đặc trưng cho vị trí của miệng xả nước thải
Dy: hệ số khuyếch tán rối của dòng chảy theo phương y
b) Hệ số khuyếch tán rối
Theo phương x:
Dx= a . R . v*
Trong đó:
a: hệ số phụ thuộc trạng thái thuỷ lực của dòng chảy (=8,7- 640 tuỳ thuộc
vào sông, suối)
R: bán kính thuỷ lực cuả dòng chảy
v*: vận tốc động học của dòng chảy(khác với v, vx có kể đến hệ số
nhám...của sông)

V * Vx


8

:hệ số nhám

Theo phương y:
- Công thức ơle đối với sông:
Dy=0,23(Hv*)

(m2/s)

- Công thức Bensal đối với sông, hồ:

Dy

HV X
1, 387

3524B / H

Trong đó:
H:chiều sâu trung bình của dòng chảy
B:chiều rộng trung bình của dòng chảy
vx:vận tốc dòng chảy của sông theo phương x
- Công thức của Popanov (Sông dài vô tận):
Dy=Hvx/200
3.2.3 ý nghĩa của quá trình pha loãng nước thải với nước nguồn trong
vấn đề bảo vệ nguồn nước:
Giảm nồng độ chất bẩn tại các điểm cục bộ, nhằm đáp ứng quá trình tự làm
sạch, hay điều chỉnh sinh thái (lắng cặn đều, khả năng tiếp xúc giữa SV với
chất bẩn tốt hơn...)
Dựa vào số lần pha loãng hay xáo trộn, đánh giá được chất lượng nước và
mức độ xử lý. (Xem các ví dụ trong sách HDA ĐALNT).
4

Phân bố, qui hoạch các điểm xả đáp ứng yêu cầu bảo vệ chất lượng nước
sông, hồ.
3.3 Quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nguồn nước
3.3.1 Các quá trình chính
* Quá trình oxi hoá sinh hoá chất hữu cơ, làm giảm BOD và COD
* Quá trình quang hợp, tăng DO, giảm BOD
* Các quá trình hoá học, hoá lý: Hấp thụ, keo tụ, kiềm hoá, lắng cặn, bay
hơi.... Các quá trình này sẽ làm giảm COD và SS trong nước
* Quá trình khuyếch tán ôxi qua bề mặt nước sông hồ=> BOD giảm, DO tăng
* Quá trình hô hấp của vùng cặn đáy => giảm DO, BOD, COD
* Quá trình lắng đọng của kim loại nặng=> giảm SS, giảm kim loại nặng.
Hiện nay, toàn bộ các quá trình này coi như nó diễn ra theo các phản ứng bậc
1 theo phương trình sau:
dC/dt= - KC
dC/dt=dC1/dt+dC2/dt+...+dCn/dt =- (k1+k2+k3+...+kn)C
Ct = Co exp{- (k1+k2+k3+...+kn)t}
Trong đó:
k1,k2,k3,kn: các hệ số tốc độ chuyển hoá chất bẩn theo các quá trình 1,2,3..n
Ct=C0exp (-(k1+k2+k3+...+kn)t)

5


Hô hấp

Q.hợp

Ôxy hoà tan

Chết

Lắngt

nitorit, nitorat hoá

Phản nitorat

Phân huỷ

Vẩn nổi

Q.hợp

Chết

Hợp chất nitơ

Hô hấp

Tảo

Hô hấp

Q.hợp

O2 bề
mặt

Bùn

đáy
Vi khuẩn chết

Sinh trtưởng

Nước
thải

Chết và phân huỷ

Thực vật bậc cao

Vẩn nổi

Chết

Vi khuẩn

Chết và phân huỷ

Chất hữu cơ

3.3.2 Quá trình ôxi hoá sinh hoá chất hữu cơ
Quá trình ô xy hoá sinh hóa diễn ra như sau:
CHC+O2 vi khuẩn hô hấp CO2 + H2O + năng lượng
Phương trình vi phân phản ứng bậc 1

dL/dt= -k1L
Lt=L0exp(-k1t)
Trong đó:

- k1: Hằng số tốc độ tiêu thụ ôxi trong điều kiện nhất định - đặc trưng cho tốc
độ phản ứng ( ngày -1)
k 1= f ( t0, pH, thành phần, tính chất nước, chế độ thuỷ động học)
Để đơn giản người ta chia k1ra 2 thành phần:
k1=k 1tĩnh . k1động
+ k1 tĩnh: Phụ thuộc vào nhiệt độ, thành phần, tính chất nước ...
6


ở điều kiện 200C, trong phòng TN , đối với nước thải sinh hoạt hoặc nước
thải có thành phần tương tự nước sinh hoạt :
k1tĩnh20oC= 0,1/ngày (cơ số logarit thập phân)
= 0,23/ngày(cơ số logarit tự nhiên)
Khi điều kiện T thay đổi
k1tĩnhT=k1tĩnh20oC T-20
Theo phelp-streder,Ratzenler

=1,047

khi 4
=1,135

khi T>200C

=1,056

Theo N/c khác:

+ k1động= Phụ thuộc vào chế độ dòng chảy ...

K1 động = k1 tĩnh. H- m. Vn
Trong đó: m, n là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào từng loại nguồn
m = f(H) = 0.1 - 1.5
n = f(V) = 0.5 - 2.5
- Bằng thực nghiệm, hệ số k1 tại Hà Nội được xác định như sau:
+Đối với hồ:
k1(25o) =0,229t-0,856

( ngày-1)

t: Thời gian nước lưu lại trong hồ
+ Đối với sông thoát nước Hà Nội : v 0,02 m/s
k1=0,0142+0,14 lg Lo

( ngày-1)

3.3.3 Qúa trình hoà tan oxy trong nước
Nồng độ ô xy hoà tan trong nước phụ thuộc vào các quá trình sau:
Bổ cập

Tiêu thụ (mất ôxi)

-Khuyếch tán bề mặt

-ôxi hoá sinh hoá chất hữu cơ trong
Phụ thuộc: To, pH, TP và tính nước; Nhân tố chính là vi khuẩn
chất nước, chế độ thuỷ động -Hô hấp bùn đáy
học, cường độ ánh sáng...
-Tiêu thụ ôxi trong quá trình nitrat và
-Quang hợp phù du thực vật và nitrat hóa

thực vật bậc cao: Đặc biệt quan -Động vật hô hấp
trọng với hồ tù.
-Thực vật hô hấp
-Bố cập ôxi từ thượng lưu(nguồn
-Bay hơi (quá bão hoà)
khác)
-ôxi hoá hoá học các chất bẩn khác
- Quá trình phản nitơrat
trong nước
7