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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


HÀ THỊ UYÊN THƯ

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

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 60.52.03.20

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. TRẦN VĂN QUANG
Phản biện 1: TS. NGUYỄN ĐÌNH ANH
Phản biện 2: TS. LÊ THỊ XUÂN THÙY

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật môi trường
tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 02 tháng
10 năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại
Trường Đại học Bách khoa
 Thư viện Khoa Môi trường, Trường Đại học
Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Sông Hàn có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự phát triển kinh tế
- xã hội của thành phố Đà Nẵng.
Bên cạnh đó, sông Hàn cũng là nguồn tiếp nhận các nguồn xả
thải nhân tạo, trong đó có nước thải sau xử lý của Trạm xử lý nước
thải Hòa Cường. Tuy nhiên, về lâu dài, sông Hàn không có khả năng
chịu đủ tải do các hoạt động phát triển của thành phố trong thời gian
đến.
Trong tương lai cùng với sự gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa
nhanh sẽ làm cho lượng nước thải về Trạm XLNT Hòa Cường gia
tăng nhanh chóng. Bên cạnh đó, chất lượng nước thải sau xử lý từ
Trạm XLNT Hòa Cường xử lý chưa tốt, chưa được quản lý chặt chẽ.
Do đó, rất cần đánh giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận nước
thải của trạm này.
Đã ban hành Thông tư 02/2009/TT-BTNMT nhằm hướng dẫn
cho cơ sở xin cấp phép xả thải. Tuy nhiên, việc đánh giá theo Thông
tư này còn chung chung và phải có đủ số liệu thì mới đảm bảo độ tin
cậy để phục vụ cho công tác cấp phép xả thải và quản lý bảo vệ
nguồn nước tiếp nhận.
Trong khi đó, đã có công trình nghiên cứu ứng dụng Mike đánh
giá khả năng tiếp nhận nước thải trên toàn bộ Sông Hàn, tuy nhiên,

chưa có công trình cụ thể nào nghiên cứu riêng cho lưu vực tiếp
nhận. Do đó, việc nghiên cứu và tìm ra phương pháp tối ưu để đánh
giá khả năng chịu tải tại lưu vực tiếp nhận, làm rõ ảnh hưởng của
Trạm XLNT Hòa Cường đến lưu vực tiếp nhận là rất cần thiết. Trên
cơ sở đó, tác giả đề xuất đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả năng
chịu tải của Sông Hàn lưu vực tiếp nhận nước thải Trạm xử lý


2
nước thải Hòa Cường” nhằm góp phần xây dựng công cụ hữu hiệu
trong việc đánh giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận.
2. Mục tiêu nghiên cứu
a)

Mục tiêu tổng quát
- Sử dụng công cụ hiệu quả, phù hợp với công tác đánh giá

khả năng chịu tải và diễn biến chất lượng nước tại các lưu vực tiếp
nhận nước thải.
- Sử dụng kết quả để các cơ quan nhà nước quản lý, giám
sát và bảo vệ chất lượng nguồn nước sông Hàn, hướng đến mục
tiêu phát triển bền vững của thành phố Đà Nẵng, xây dựng Đà Nẵng
– Thành phố Môi trường.
b)

Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá hiện tại và dự báo khả năng chịu tải của sông Hàn

lưu vực tiếp nhận nước thải sau xử lý Trạm xử lý nước thải Hòa
Cường theo các phương pháp khác nhau để có biện pháp quản lý,

bảo vệ nguồn nước sông Hàn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a)

Đối tượng nghiên cứu
- Trạm xử lý nước thải Hòa Cường (công nghệ, công suất, chất

lượng nước sau xử lý của Trạm…);
- Chất lượng nước Sông Hàn - Lưu vực tiếp nhận nước thải
của Trạm xử lý nước thải Hòa Cường;
- Sử dụng các mô hình
b)

Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là

Sông Hàn - lưu vực tiếp nhận Trạm xử lý nước thải Hòa Cường.
- Khoảng thời gian nghiên cứu: mùa khô.


3
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê
- Phương pháp quan trắc và phân tích
- Phương pháp mô hình toán học
- Phương pháp đánh giá
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a)

Ý nghĩa khoa học

Đóng góp sử dụng các phương pháp đánh giá – công cụ hữu ích.

Kết quả nghiên cứu có thể góp phần hỗ trợ xây dựng cơ sở lý luận
cho công tác quản lý về tài nguyên nước.
b)

Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu là nguồn tư liệu tham khảo, góp phần cung

cấp bộ thông số để chạy mô hình chất lượng nước. Đây là tài liệu
tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo. Từ kết quả của
đề tài, chúng ta có thể áp dụng để nghiên cứu ở những lưu vực có
tính chất tương đồng.
6. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu
Chương I. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
Chương II. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương III. Kết quả nghiên cứu
Kết luận và kiến nghị


4
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nguồn nước
1.1.1. Nguồn nước và phân loại nguồn nước
1.1.1.1. Nguồn nước
Nước là yếu tố chủ yếu của hệ sinh thái, là nhu cầu cơ bản của
mọi sự sống trên trái đất và cần thiết cho các hoạt động kinh tế-xã
hội của loài người.
Nguồn nước bao gồm nước trong khí quyển, nước mặt, nước

dưới đất, nước biển và đại dương.
1.1.1.2. Phân loại nguồn nước
- Theo mục đích sử dụng
- Theo độ mặn
- Theo vị trí nguồn nước
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành nguồn nước
1.1.3. Sự xáo trộn và biến đổi của nước thải trong sông
1.1.4. Sự chuyển hóa các chất trong dòng chảy
Sự chuyển hóa các chất trong dòng chảy là tổng hợp các quá
trình thuỷ động học, thuỷ hoá, sinh học ...diễn ra trong nguồn nước.
1.1.5. Chất lượng nguồn nước và đánh giá chất lượng nguồn
nước
1.1.5.1. Chất lượng nguồn nước
1.1.5.2. Đánh giá chất lượng nguồn nước
Chất lượng nguồn nước được đánh giá thông qua nồng độ hoặc
hàm lượng các tác nhân vật lý, hóa học, sinh học có trong nước qua
các quy chuẩn quy định cho từng mục đích sử dụng.
1.1.5.3. Đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước
Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng của
nguồn nước có thể tiếp nhận thêm một tải lượng chất ô nhiễm nhất


5
định mà vẫn đảm bảo nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước
không vượt quá giá trị giới hạn được quy định trong các quy chuẩn,
tiêu chuẩn chất lượng nước cho mục đích sử dụng của nguồn nước
tiếp nhận.
1.2.

Mô hình chất lượng nước

1.2.1.

Khái niệm

Mô hình chất lượng nước là tập hợp các thuật toán, phương
trình toán học, các công cụ tính toán các chỉ tiêu phản ánh chất lượng
nguồn nước.
1.2.2.

Phân loại và phạm vi ứng dụng MHCLN

Có 2 loại MHCLN:
- Mô hình tính toán sự lan truyền, phân bố các chất ô nhiễm
trong dòng chảy; mô phỏng sự biến đổi các chỉ tiêu chất lượng nước
theo thời gian trong không gian của dòng chảy.
- Mô hình mô phỏng sự hình thành chất lượng nguồn nước, các
nguồn gây ô nhiễm (các nguồn thải và tải lượng các chất thải) và sự
thay đổi chất lượng nước theo thời gian và không gian.
1.2.3.

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

khả năng tiếp nhận
Có nhiều phương pháp để đánh giá, dự báo chất lượng nước và
khả năng tiếp nhận của nguồn nước như:
- Phương pháp đánh giá trực tiếp dựa vào các số liệu quan trắc
- Phương pháp đánh giá và dự báo theo các số liệu thống kê của
hiện tại và quá khứ
- Phương pháp đánh giá thông quan chỉ số chất lượng nước

Tuy nhiên, các phương pháp này rất tốn kém về mặt thời gian,
công sức và phạm vi lấy mẫu giới hạn.
- Phương pháp mô hình


6
1.2.4.

Ứng dụng MHCLN trong đánh giá, dự báo chất lượng

nước và khả năng tiếp nhận
1.2.4.1. Thế giới
Tùy thuộc vào đối tượng và mục đích nghiên cứu, việc áp dụng
các loại mô hình tính toán cũng khác nhau.
1.2.4.2. Việt Nam
Tình hình nghiên cứu ứng dụng các mô hình chất lượng

a)
nước

Ở nước ta, trong những năm gần đây, hướng nghiên cứu, xây
dựng và sử dụng mô hình trong nghiên cứu thủy động lực – môi
trường đang rất được quan tâm.
Tuy nhiên, các nghiên cứu trên đây thường đánh giá trên toàn
bộ lưu vực rộng lớn, chưa có nghiên cứu nào cụ thể đánh giá khả
năng tiếp nhận riêng cho một lưu vực nhỏ.
b)

Thực trạng sử dụng công cụ đánh giá khả năng tiếp nhận

của nguồn nước hiện nay
Hiện nay, Bộ TN&MT và các tỉnh đã tiến hành thực hiện cấp
phép xả nước thải vào nguồn nước cho một số các cơ sở sản xuất,
kinh doanh dịch vụ dựa trên thông tư 02/2009/TT- BTNMT để tính
toán, đánh giá khả năng tiếp nhận.
1.2.5. Phương pháp đánh giá theo bảo toàn khối lượng theo chất
ô nhiễm
1.2.5.1. Lý thuyết
Phương pháp này xây dựng khi giả thiết rằng các chất ô nhiễm
sau khi đi vào nguồn nước tiếp nhận sẽ không tham gia vào các quá
trình biến đổi chất trong nguồn nước.


7
1.2.5.2. Tính toán
Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước đối với chất ô
nhiễm đang đánh giá được tính toán theo phương trình dưới đây:
Khả năng tiếp nhận
của nguồn nước đối

Tải lượng ô nhiễm tối
≈

đa của chất ô nhiễm

với chất ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm sẵn
-

có trong nguồn nước
của chất ô nhiễm

1.2.5.3. Xác định hệ số an toàn cho mô hình
Hệ số an toàn Fs có giá trị trong khoảng 0,3 < Fs < 0,7.
1.2.5.4. Ưu điểm và nhược điểm của mô hình
Ưu điểm:
- Đây là phương pháp đơn giản, dễ tính toán dựa trên phương
pháp cân bằng tải lượng chất ô nhiễm.
Nhược điểm:
- Không xét cân bằng tải lượng chất ô nhiễm trong đoạn
sông mà “chỉ xét cân bằng tải lượng chất ô nhiễm tại một điểm ngay
sau cửa xả nước thải”.
- Kết quả tính toán cho độ tin cậy thấp
1.2.6. Mô hình toán 1 chiều
Phương trình cơ bản mô tả sự lan truyền và phân bố vật chất
trong dòng chảy được thể hiện qua phương trình 3 chiều với giả thiết
bỏ qua sự tải do vận tốc dòng chảy, quá trình khuếch tán theo các
phương Oy, Oz từ phương trình.
1.2.6.1. Phương trình cổ điển Streeter – Phelps
1.2.6.2. Các nghiên cứu phát triển trên cơ sở phương trình Streeter –
Phelps
1.2.6.3. Các hệ số cần xác định của mô hình


8
Cần xác định các hệ số cho mô hình (bao gồm hệ số phân tán
dọc Ex và hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ kd) để mô phỏng trong
điều kiện thực tế của lưu vực tiếp nhận nước thải.
1.2.6.4. Ưu điểm và nhược điểm của mô hình

Ưu điểm:
- Cho kết quả nhanh về sự lan truyền, phân bố các chất từ các
nguồn thải đến chất lượng nước.
- Độ tin cậy cao, dễ sử dụng do đòi hỏi ít các số liệu đầu vào.
- Áp dụng rộng rãi trong việc đánh giá tác động của các hoạt
động phát triển, dự báo xu thế biến đổi chất lượng nguồn nước.
Nhược điểm:
- Loại mô hình này chưa xem xét đến các yếu tố hình thành
chất lượng nguồn nước.
1.2.7. Mô hình MIKE
Trong những năm 1990, viện thủy lực Đan mạch đã thiết lập hệ
thống mô hình chất lượng nước cho kênh, sông.
1.2.7.1. Mô hình MIKE 11
1.2.7.2. Mô hình MIKE 21
1.2.7.3. Xác định các thông số của mô hình
Việc xác định các thông số cho mô hình này cũng tương tự như
mô hình toán 1 chiều. Do đó, việc mô phỏng chất lượng nước của
cùng lưu vực nghiên cứu giữa các mô hình là như nhau.
1.2.7.4. Ưu điểm và nhược điểm của mô hình
Ưu điểm:
- Mô tả một cách tổng quát và toàn diện về thủy động học và
chất lượng nguồn nước cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ
tiêu chất lượng nước.


9
- Áp dụng đánh giá khả năng tiếp nhận trên lưu vực rộng lớn
và có thể mô phỏng trong thời gian dài.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi một lượng rất lớn và đồng bộ các thông tin ban

đầu và khối lượng tính toán rất lớn và phức tạp.
- Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình cũng như chuẩn hoá các hệ
số... gặp nhiều khó khăn trong thực tế và đòi hỏi một khoảng thời
gian dài do việc dự báo các thông tin ban đầu có độ tin cậy thấp.
1.3.

Tổng quan về lưu vực sông Vu Gia - Hàn

1.3.1. Giới thiệu lưu vực sông Vu Gia - Hàn
Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên không lớn, nhưng có
mạng lưới sông rất phức tạp. Hầu hết các sông ở Đà Nẵng đều ngắn
và dốc. Mạng lưới sông của thành phố Đà Nẵng phần lớn thuộc hạ
lưu của hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn.
Các sông thuộc hạ lưu sông Vu Gia bao gồm: Sông Yên, sông
La Thọ, sông Vĩnh Điện, sông Hàn, sông Tuý Loan và sông Cu Đê.
1.3.2. Các nguồn gây ô nhiễm trên lưu vực sông Vu Gia – Hàn
1.3.2.1. Hệ thống thủy điện
1.3.2.2. Nhiễm mặn
1.3.2.3. Nước thải từ sinh hoạt, dịch vụ, thương mại
1.3.2.4. Nước thải từ khu công nghiệp
1.3.2.5. Chất thải từ hoạt động tàu thuyền
1.3.3. Nguồn thải tại lưu vực nghiên cứu
Trạm Xử lý nước thải Hòa Cường là đơn vị trực thuộc Công ty
Thoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng, thu gom nước thải sinh
hoạt của cả quận Hải Châu (Đà Nẵng) về xử lý đạt chất lượng tiêu
chuẩn trước khi xả ra sông Cẩm Lệ (dưới chân cầu Hòa Xuân).


10
Trạm XLNT Hòa Cường áp dụng công nghệ xử lý là hồ kỵ khí nên

thỉnh thoảng vẫn phát sinh bọt và có mùi hôi và tạo ra vùng nước tù
tại lưu vực nghiên cứu.
1.3.4. Diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Vu Gia - Hàn
Theo Báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Đà Nẵng giai
đoạn 2011 – 2014, trừ vị trí cầu Đỏ, còn lại chưa xảy ra tình trạng ô
nhiễm chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, phenol và kim loại nặng trên hệ
thống sông Vu Gia - Hàn. Kết quả cho thấy, lượng oxy cần thiết đảm
bảo cho nhu cầu oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước.
1.3.5. Đánh giá chung
Như vậy, mức độ nhiễm bẩn trên Sông Vu Gia - Hàn đều ở mức
độ thấp, tuy nhiên vẫn có những nguy cơ về thành phần ô nhiễm chất
hữu cơ, vi sinh vật và đặc biệt là nguy cơ xâm nhập mặn vùng hạ
lưu. Bên cạnh đó, thiếu các kết quả để đánh giá chất lượng nước tại
khu vực tiếp nhận nước thải trạm XLNT Hòa Cường. Đồng thời,
trong quy hoạch phát triển thành phố Đà Nẵng đến năm 2030, sẽ có
thêm nhiều các vùng dân cư mới cũng như các hoạt động phát triển
kèm theo, do vậy lượng nước thải dẫn về Trạm XLNT Hòa Cường
cũng như thải ra lưu vực tiếp nhận sẽ tăng lên đáng kể cùng với
những nguy cơ về suy giảm chất lượng nước vùng tiếp nhận. Do vậy,
cần phải nghiên cứu xây dựng phương pháp mô hình hữu hiệu đánh
giá khả năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận nước thải trong các điều
kiện thực tế, từ đó sẽ nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý nguồn
nước - quản lý nguồn thải và cũng có cơ sở và hỗ trợ công tác đánh
giá chất lượng nguồn nước tiếp nhận trước khi cấp phép xả thải.


11
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1.1. Trạm XLNT Hòa Cường
Nguồn thải chính trong khu vực này chính là Trạm XLNT Hòa
Cường (về công nghệ xử lý, công suất, cũng như chất lượng nước
trước và sau khi xử lý…)
2.1.1.2. Chất lượng nước sông tại lưu vực nghiên cứu
Khảo sát, quan trắc hiện trạng chất lượng nước mặt (gồm các
chỉ tiêu DO, BOD5 và COD) theo các khoảng cách khi có dòng chảy
và khi triều đứng tại khu vực tiếp nhận nước thải của Trạm XLNT
Hòa Cường.
2.1.1.3. Sử dụng các mô hình chất lượng nước
Tiến hành tính toán, mô phỏng chất lượng nước lưu vực nghiên
cứu dựa vào mô hình toán 1 chiều và phương pháp đánh giá theo
Thông tư 02:2009/TT-BTNMT thông qua chỉ tiêu chất hữu cơ
(BOD5).
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
2.1.2.1. Phạm vi không gian
Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là Sông Hàn - lưu vực tiếp
nhận Trạm xử lý nước thải Hòa Cường (trong phạm vị cách nguồn
thải với bán kính 1km về phía thượng lưu và hạ lưu).
2.1.2.2. Khoảng thời gian nghiên cứu
Mùa khô.
2.2.

Nội dung nghiên cứu

2.2.1. Thu thập tài liệu, số liệu liên quan

12
2.2.1.1. Thu thập tài liệu, số liệu về trạm XLNT Hòa Cường
Tác giả tiến hành thu thập các tài liệu, số liệu, thông tin.
2.2.1.2. Số liệu địa hình và mặt cắt sông Hàn
Số liệu địa hình, lòng dẫn được kế thừa.
2.2.1.3. Số liệu thủy văn
Số liệu thủy văn (như lưu lượng, mực nước, vận tốc dòng chảy,
độ dốc đáy…) được kế thừa.
2.2.1.4. Dữ liệu về chất lượng nước sông Hàn và lưu vực nghiên cứu
Số liệu quan trắc chất lượng nước sông Vu Gia - Hàn được kế
thừa từ Báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Đà Nẵng giai đoạn
2011 – 2015. Số liệu quan trắc chất lượng nước tại lưu vực nghiên
cứu được kế thừa từ số liệu quan trắc của Công ty Thoát nước và xử
lý nước thải.
2.2.2. Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường
Tiến hành khảo sát thực địa Trạm XLNT Hòa Cường dựa trên
những thông tin, dữ liệu thu thập được để đối chứng và lấy mẫu tại vị
trí đầu vào và vị trí đầu ra của Trạm XLNT Hòa Cường.
Tần suất lấy mẫu: 1 ngày/lần, trong thời gian từ ngày 17/7/2017
đến ngày 19/7/2017.
Các thông số khảo sát:
+ Đo nhanh tại hiện trường các thông số pH và DO.
+ Các thông số độ kiềm, TSS, BOD5, COD, N-NH4+, Tổng
Phospho, Tổng Nitơ được tiến hành lấy mẫu theo tiêu chuẩn và phân
tích tại phòng thí nghiệm EPRC.


13

2.2.3. Đánh giá chất lượng nước sông và xác định các thông số
cho lưu vực nghiên cứu
2.2.3.1. Đánh giá chất lượng nước sông tại lưu vực nghiên cứu
Tiến hành khảo sát thực địa tại thời điểm nghiên cứu khi sông
có dòng chảy và khi triều đứng, vẽ bán kính phạm vi ảnh hưởng
trong 2 trường hợp nghiên cứu như trên và xác định các điểm biên
trong khu vực nghiên cứu để làm mẫu nền.
Vị trí các điểm lấy mẫu được thể hiện trong hình 2.7, hình 2.8,
hình 2.11 và hình 2.12.
Thời gian tiến hành lấy mẫu từ ngày 15/7/2017 đến ngày
19/7/2017.
Các thông số khảo sát:
+ Đo nhanh tại hiện trường thông số DO.
+ Các thông số BOD5, COD được tiến hành lấy mẫu theo tiêu
chuẩn và phân tích tại phòng thí nghiệm EPRC.
2.2.3.2. Xác định các hệ số cho lưu vực nghiên cứu
a)

Hệ số phân tán dọc dòng chảy (Ex)
Tiến hành tính toán hệ số phân tán dọc bằng công thức thực

nghiệm Fisher theo các thông số đã xác định cho lưu vực nghiên cứu.
Hệ số tốc độ phân hủy (kd)

b)

Tiến hành lấy mẫu, pha loãng và phân tích lượng chất hữu cơ
tính theo BOD trong từng loại mẫu nước để xác định các hệ số tốc độ
phân hủy chất hữu cơ kd. Thời gian lấy mẫu: 17/7/2017.
Dựa vào công thức để tìm ra được hệ số kd ứng với từng mẫu

nước.


14
2.2.4. Thiết lập các mô hình chất lượng nước nghiên cứu
2.2.4.1. Thiết lập mô hình theo Thông tư 02:2009/TT-BTNMT
Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo Thông tư
02:2009/TT-BTNMT.
Số liệu đầu vào
- Nguồn tiếp nhận (lưu lượng, chất
lượng nước theo COD, BOD)
- Nguồn thải (lưu lượng, chất lượng
nước theo COD, BOD)
- Hệ số an toàn F
s

Đánh giá theo sơ đồ
đơn giản
Đạt

Tính toán theo phương pháp bảo toàn
khối lượng theo chất ô nhiễm (Ltn)

Đánh giá theo sơ đồ
chi tiết

Kiểm tra giá trị L

tn

L ≤O

L >O
tn

tn

Nguồn nước không
còn khả năng tiếp
nhận đối với chất ô
nhiễm đang đánh giá

Nguồn nước còn khả
nắng tiếp nhận đối
với chất ô nhiễm
đang đánh giá

Hình 2.1. Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo Thông
tư 02:2009/TT-BTNMT
2.2.4.2. Thiết lập mô hình toán 1 chiều
Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo mô hình toán
1 chiều để đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước
như hình 2.17.


15
Khảo sát thực địa
- Xác định vùng ảnh hưởng,
thời gian khi triều đứng và khi
có dòng chảy

- Vẽ bán kính ảnh hưởng và các
biên không ảnh hưởng

Số liệu đầu vào
- Thông số thủy lực vùng tiếp
nhận (lưu lượng, vận tốc, độ
dốc đáy, chiều sâu mực nước)
- Các hệ số mô hình đã xác
định được (Ex và kd)

Quan trắc, lấy mẫu chất lượng
nước

Mô hình toán 1 chiều

Số liệu thực đo về hiện trạng
chất lượng nước vùng nghiên
cứu

So sánh kết quả

So sánh với kết
quả mô hình theo
thông tư 02:2009

Đánh giá và kết
quả dự báo

Hình 2.2. Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo mô hình
toán 1 chiều

2.2.5. Đề xuất dự báo chất lượng nước theo các kịch bản
Chạy các mô hình chất lượng nước với các kịch bản:
Kịch bản 1: Trạm xử lý nước thải Hòa Cường hoạt động bình
thường ở thời điểm hiện tại;
Kịch bản 2: Trạm xử lý nước thải Hòa Cường sự cố không xử
lý được mà thải thẳng ra môi trường
Kịch bản 3: Trạm xử lý nước thải Hòa Cường có hiệu suất xử
lý đạt 50% hiệu suất xử lý hiện tại.


16
2.3.

Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp thống kê
Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở kế thừa, phân tích
và tổng hợp các nguồn tài liệu, tư liệu, số liệu thông tin có liên quan
một cách có chọn lọc.
2.3.2. Phương pháp quan trắc và phân tích chất lượng nước
Các phương pháp được sử dụng trong quá trình lấy mẫu và bảo
quản mẫu nước sông, nước thải; đo đạc thành phần, phân tích các
thông số ô nhiễm theo hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam.
2.3.3. Phương pháp mô hình toán học
Tiến hành mô phỏng theo các mô hình nghiên cứu.
Bên cạnh đó, để mô phỏng theo mô hình toán 1 chiều, cần xác
định các hệ số cho mô hình.
2.3.4. Phương pháp đánh giá
Dựa trên kết quả quan trắc chất lượng nước sông so sánh với
quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08-MT:2015/BTNMT.

Dựa trên kết quả quan trắc chất lượng nước thải đầu vào và đầu
ra của Trạm XLNT Hòa Cường so sánh các với quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT.
Tác giả sẽ so sánh các phương pháp với nhau dựa trên kết quả
mô phỏng để tìm ra phương pháp tối ưu sử dụng trong việc đánh giá
khả năng tiếp nhận nước thải của lưu vực nghiên cứu.


17
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1.

Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường

3.1.1. Hiện trạng Trạm XLNT Hòa Cường
3.1.1.1. Hiện trạng hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt tại Trạm
XLNT Hòa Cường
3.1.1.2. Hiện trạng xử lý nước thải tại Trạm XLNT Hòa Cường
 Công suất thiết kế, công suất xử lý hiện tại
Đơn vị
Công suất
Thời gian lưu

m3/ngàyđêm
ngày

Theo
thiết kế
36.400
3,04

Năm
2015
40.500
2,74

Năm
2016
33.000
3,36

Năm
2017
35.661
3,11

 Nguyên tắc hoạt động của Trạm XLNT Hòa Cường
 Công tác vận hành
 Kích thước hồ kỵ khí và thể tích chứa của trạm
3.1.2. Chất lượng nước thải trước và sau khi xử lý của Trạm
XLNT Hòa Cường
Theo kết quả quan trắc của Phòng Công nghệ môi trường nước
thải, các giá trị TSS,BOD, COD, Nitơ tổng hầu hết đều đạt quy
chuẩn cho phép QCVN 40-2011/BTNMT (cột B). Riêng chỉ tiêu
Amoni, Photpho tổng, Coliform kết quả vượt quy chuẩn cho phép.
Hiệu suất xử lý Nito tổng, BOD, COD thấp; không ổn định qua các
tháng trong năm 2016.
Kết quả quan trắc tại thời điểm hiện tại (trong khoảng từ ngày
17/7 đến ngày 19/7) cũng có mức dao động cao. Chất lượng nước
thải sau xử lý có xu hướng ngày càng tăng, đặc biệt là hàm lượng

chất hữu cơ (theo BOD5) và chất dinh dưỡng (theo Tổng P và
Amoni) trong nước thải sau xử lý đều vượt quy chuẩn cho phép.
3.1.3. Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường


18
3.1.3.1. Hiệu suất xử lý
Hiệu suất xử lý (%)
70.0
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0

Quý
I/2016

Quý
II/2016

Quý
III/2016

Quý
IV/2016

Quý

I/2017

TSS

17.0

22.4

58.4

30.7

61.6

31.7

26.6

33.9

BOD

20.1

29.9

25.3

54.1

40.5

27.8

26.4

29.1

COD

20.1

17.3

36.6

43.4

56.1

26.8

26.3

31.2

Tổng N

23.2

17.7

26.0

23.5

5.6

19.0

28.4

15.2

Tổng P

32.8

27.4

45.8

44.7

22.2

32.0

24.3

25.0

17/7/2017 18/7/2017 19/7/2017

Hình 3.1. Hiệu suất xử lý của Trạm XLNT Hòa Cường
Ghi chú: Hiệu suất Xử lý(%) = (Đầu vào - Đầu ra) x 100% /(Đầu
vào)
Nhận xét: Bằng công nghệ xử lý kỵ khí hiện nay của trạm
XLNT Hòa Cường, với công suất hoạt động năm 2016 và đầu năm
2017, ta thấy hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm trong quá trình xử lý
rất thấp và không ổn định qua từng thời kỳ.
3.1.3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của Trạm XLNT Hòa Cường
Nhận xét:
Với các giá trị của các thông số yêu cầu của hồ kỵ khí, hầu hết
các giá trị đều thấp hơn rất nhiều so với giá trị yêu cầu. Hiệu suất xử
lý hiệu suất thực tế là rất thấp. Điều đó hoàn toàn đúng bởi nồng độ
các chất ô nhiễm đầu vào và các thông số yêu cầu thực tế đều thấp
hơn rất nhiều lần.
3.2.

Đánh giá chất lượng nước sông và kết quả xác định các

thông số mô hình cho lưu vực nghiên cứu
3.2.1. Đánh giá chất lượng nước sông lưu vực nghiên cứu
3.2.1.1. Hiện trạng chất lượng nước sông lưu vực nghiên cứu


19
Qua kết quả quan trắc chất lượng nước sông tại lưu vực tiếp
nhận nước thải của Trạm XLNT Hòa Cường của Công ty Thoát nước

và xử lý nước thải Đà Nẵng cho thấy, chất lượng nước sông có mức
độ ô nhiễm nhẹ. Phần lớn trong thời gian quan trắc cho thấy, chủ yếu
ô nhiễm chất dinh dưỡng (NH4+, PO43-), Coliform.
3.2.1.2. Kết quả quan trắc chất lượng nước thực đo tại vùng nghiên
cứu
Khi sông có dòng chảy nồng độ chất ô nhiễm có xu hướng di
chuyển từ nguồn thải và lan truyền theo phương dọc dòng sông về
hướng hạ lưu. Nồng độ chất ô nhiễm giảm dần từ nguồn thải ra đến
phía hạ lưu và chất ô nhiễm càng cao về phía bờ. Tại các biên do
không bị ảnh hưởng của nguồn thải nên nồng độ các chất ô nhiễm có
giá trị gần xấp xỉ nhau.
Khi triều đứng, vận tốc dòng chảy tại khu vực rất bé nên nồng
độ chất ô nhiễm có xu hướng di chuyển từ nguồn thải và lan truyền
theo phương ngang của dòng sông. Nồng độ chất ô nhiễm giảm dần
từ nguồn thải. Tại các biên do không bị ảnh hưởng của nguồn thải
nên nồng độ các chất ô nhiễm có giá trị gần xấp xỉ nhau.
3.2.2. Kết quả xác định các thông số mô hình chất lượng nước
3.2.2.1. Hệ số phân tán dọc Ex
Ta tính được hệ số phân tán dọc tại khu vực nghiên cứu như
sau: Ex = 167,9 m2/s
3.2.2.2. Hệ số tốc độ phân hủy kd
Bảng 3.1. Kết quả tính toán hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ
Mẫu nước

Ký hiệu

kd (ngày-1)

Mẫu nước sông (khi có dòng chảy)
Mẫu nước sông (khi triều đứng)

H1
H2

0,117
0,124

Lo
(mg/l)
37,20
42,50


20
Mẫu nước

Ký hiệu

kd (ngày-1)

H3

0,104

Lo
(mg/l)
38,50

H4

0,131

39,70

Nước thải + nước sông (tỉ lệ 1/10)
Mẫu nước sông (khi bị xâm nhập
mặn, độ mặn 14‰)
3.3.

Kết quả mô phỏng từ các mô hình

3.3.1. Kết quả mô phỏng đánh giá khả năng tiếp nhận theo mô
hình Thông tư 02:2009/TT-BTNMT
3.3.1.1. Đánh giá theo sơ đồ đơn giản
Qua quá trình khảo sát thực địa và dựa vào Sơ đồ đơn giản, ta
nhận thấy rằng nguồn nước tại lưu vực tiếp nhận còn khả năng tiếp
nhận nước thải.
3.3.1.2. Kết quả tính toán
Với hệ số an toàn từ 0,3nhiễm của lưu vực tiếp nhận đối với chất ô nhiễm theo BOD5 và
COD đều có giá trị Ltn>0. Đối với chất ô nhiễm theo BOD5, biến
thiên trong khoảng từ 19.469< Ltn<45.428 (kg/ngày), còn đối với
COD biến thiên trong khoảng từ 40.683< Ltn<94.928 (kg/ngày).
3.3.1.3. Đánh giá theo sơ đồ chi tiết
3.3.1.4. Nhận xét
Dựa vào kết quả tính toán và sơ đồ đánh giá khả năng tiếp nhận
chi tiết, nguồn nước tại lưu vực tiếp nhận nước thải của Trạm XLNT
Hòa Cường vẫn còn khả năng tiếp nhận tải lượng chất ô nhiễm (theo
BOD5 và COD) từ nguồn thải trên. Tuy nhiên, phương pháp này có
độ tin cậy thấp, không đảm bảo độ chính xác để sử dụng.

3.3.2. Kết quả mô phỏng, đánh giá khả năng tiếp nhận theo mô
hình toán 1 chiều
3.3.2.1. Kết quả tính toán theo mô hình toán 1 chiều


21
Nhận xét:
Kết quả tính toán nồng độ BOD5 tại các vị trí rất thấp, độ chênh
lệch giữa các vị trí không đáng kể. Điều này hoàn toàn đúng bởi vì
so với nguồn tiếp nhận thì nguồn thải từ trạm Hòa Cường rất nhỏ,
khả năng pha loãng nước thải với nước sông là rất lớn.
3.3.2.2. Kết quả so sánh mô hình với số liệu thực đo
So sánh giữa kết quả nồng độ chất hữu cơ (BOD5) thực đo và
kết quả mô phỏng cho thấy kết quả khá tương đồng nhau trong
khoảng cách từ 100m đến 1000m. Vậy có thể sử dụng thông số kd=
0,117 ngày-1 và Ex = 167,9 m2/s để mô phỏng chất lượng nước cho
lưu vực nghiên cứu.
3.3.3. So sánh kết quả mô phỏng từ các mô hình
Dựa vào kết quả mô phỏng giữa 2 mô hình nghiên cứu có những
kết luận sau: Việc tính toán đánh giá KNTNNT của đoạn sông theo
phương pháp cân bằng tải lượng chất ô nhiễm như phương pháp đề
xuất trong Thông tư 02:2009/TT-BTNMT có độ chính xác bài toán,
độ tin cậy của mô hình này thấp hơn mô hình toán 1 chiều.
Với kết quả thu được ở trên, tác giả đề xuất sử dụng mô hình
toán 1 chiều để mô phỏng chất lượng nước sông cho lưu vực tiếp
nhận nước thải của Trạm XLNT Hòa Cường.
3.4.

Đề xuất mô phỏng chất lượng nước theo các kịch bản
Như vậy, mỗi kịch bản ứng với nguồn thải có tải lượng BOD5

khác nhau thì nồng độ BOD5 ban đầu tại các vị trí trên lưu vực
nghiên cứu ứng với mỗi kịch bản là khác nhau, tuy nhiên mức độ
chênh lệch giữa các kịch bản không nhiều, cụ thể kịch bản 1 là
2,885mg/l, kịch bản 2 là 2,895 mg/l, kịch bản 3 là 2,890 mg/l.
Mặc khác, tại khoảng cách x >100m, nồng độ BOD5 tại các kịch
bản gần như bằng nhau và xấp xỉ giá trị nền của sông.


22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Luận văn đã thực hiện được các nội dung cơ bản sau:
1. Với điều kiện phát triển kinh tế xã hội hiện nay (dân số, sự
phân bố các khu dân cư và các nguồn thải…), theo số liệu quan trắc
vào mùa khô thu thập được trong giai đoạn từ năm 2011-2015, chất
lượng nước vùng cửa sông Vu Gia- Hàn nói chung và theo số liệu
quan trắc thu thập được từ quý I/2016 đến quý I/2017, chất lượng
nước tại lưu vực nghiên cứu nói riêng chưa có dấu hiệu ô nhiễm
nghiêm trọng, phần lớn các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho
phép.
2. Qua quá trình khảo sát và kết quả quan trắc chất lượng nước
của Trạm XLNT Hòa Cường có mức độ ô nhiễm không cao. Hiệu
suất xử lý các chất ô nhiễm trong quá trình xử lý rất thấp và không
ổn định qua từng thời kỳ. Điều đó hoàn toàn đúng bởi nồng độ các
chất ô nhiễm đầu vào và các thông số yêu cầu thực tế đều thấp hơn
rất nhiều lần.
3. Đã phân tích, đo đạc và tính toán được các đặc trưng của quá
trình lan truyền chất đối với đoạn sông cụ thể trong nghiên cứu.
Trong trường hợp nghiên cứu đã tính toán xác định được hệ số phân

tán dọc theo dòng chảy (Ex = 167,9m2/s) và hệ số phân huỷ (kd) của
các mẫu nước thải (kd = 0,104 ngày-1), nước sông trong các trường
hợp như khi có dòng chảy (kd = 0,117 ngày-1), khi triều đứng (kd =
0,124 ngày-1) và khi bị xâm nhập mặn (kd = 0,131 ngày-1).
4. Việc mô phỏng bằng mô hình toán 1 chiều với các hệ số mô
hình được xác định bằng thực nghiệm (Ex = 167,9m2/s và kd = 0,117
ngày-1) đối với thông số BOD5 cho thấy kết quả mô phỏng chính xác


23
hơn việc mô phỏng bằng mô hình theo TT 02:2009/BTNMT. Bên
cạnh đó, hệ số mô hình toán 1 chiều là các số liệu thực đo do đó độ
tin cậy tương đối cao. Từ đó, đề xuất mô hình để mô phỏng chất
lượng nước sông lưu vực nghiên cứu, đồng thời cũng là công cụ hiệu
quả, có độ tin cậy cao để mô phỏng chất lượng nước cho việc đánh
giá khả năng tiếp nhận tại các lưu vực khác nhau.
5. Qua kết quả mô phỏng các kịch bản giả định theo hiệu suất
xử lý chất hữu cơ BOD5 của trạm XLNT Hòa Cường cho thấy năng
lực chịu tải của lưu vực nghiên cứu vẫn còn khả năng chịu tải được
vào mùa khô. Điều này hoàn toàn hợp lý với lưu lượng trạm xử lý
quá nhỏ so với lưu lượng nguồn tiếp nhận.
Như vậy, kết quả chạy mô phỏng của các kịch bản giả định cho
thấy xu thế biến đổi BOD5 trên lưu vực nghiên cứu và có thể dựa vào
kết quả này để đánh giá vùng nào sẽ bị ô nhiễm, vượt quá quy chuẩn
QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B2) ứng với mỗi kịch bản khác
nhau, làm tiền đề cho việc đánh giá khả năng tiếp nhận của lưu vực
cần xem xét.
2. KIẾN NGHỊ
Sau khi hoàn thành luận văn, tác giả có những kiến nghị đề xuất
sau:

1. Chỉ tiến hành mô phỏng chất lượng nước trong mùa khô nên
chưa thể đánh giá hết chất lượng nước của lưu vực sông, cần có
những số liệu đo đạc tính toán thực tế trong trường hợp mùa mưa.
Đây cũng là hướng đầu tư nghiên cứu tiếp theo cho các lưu vực
nghiên cứu cũng như các lưu vực khác trên sông Vu Gia – Hàn.
2. Luận văn chỉ mới đề cập tới tác động của hiệu suất xử lý của
trạm XLNT mà chưa mô phỏng đến các kịch bản khác như tác động