Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của sông hàn lưu vực tiếp nhận nước thải trạm xử lý nước thải hòa cường

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

HÀ THỊ UYÊN THƯ


ii

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA SÔNG HÀN - LƯU
VỰC TIẾP NHẬN NƯỚC THẢI TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI HÒA CƯỜNG
Học viên: Hà Thị Uyên Thư
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 60.52.03.20 Khóa: 31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Công tác cấp phép xả nước thải vào nguồn nước đang được các cấp, các ngành
quan tâm, tuy nhiên rất ít các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này và chưa có công trình nghiên cứu
đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải trên lưu vực tiếp nhận nước thải của Trạm XLNT Hòa
Cường nên việc nghiên cứu ứng dụng mô hình mô phỏng chất lượng nước làm cơ sở cho đánh
giá khả năng tiếp nhận nước thải tại lưu vực này là rất cần thiết. Luận văn đã xác định bộ
thông số mô hình thực đo (với hệ số phân hủy chất hữu cơ ứng với từng loại mẫu nước khác
nhau kd = 0,117÷0,131 ngày-1; hệ số phân tán dọc Ex = 167.9 m2/s ứng với đoạn sông nghiên
cứu) phục vụ cho quá trình mô phỏng chất lượng nước tại lưu vực tiếp nhận nước thải Trạm
XLNT Hòa Cường. Các kết quả chạy mô phỏng kịch bản giả định cho thấy độ nhạy của mô
hình đối với ảnh hưởng của các yếu tố như hiệu suất xử lý của các trạm xử lý, các yếu tố phát
triển kinh tế - xã hội trong tương lai khi sử dụng mô hình toán 1 chiều này để đánh giá khả
năng tiếp nhận của nguồn nước tại lưu vực nghiên cứu.

Từ khóa - đánh giá khả năng tiếp nhận; Sông Hàn; mô hình chất lượng nước; hệ số phân hủy
chất hữu cơ; hệ số phân tán dọc.

RESEARCH ON ASSESSMENT TO THE CAPABILITY OF HAN RIVERS BASIN WATER RECEIPT OF HOA CUONG WASTEWATER TREATMENT
STATION
Abstract: The licensing of discharge of waste water into water resources is of interest to all
levels and sectors, but very few studies in this area have been conducted and there has not
been a study to assess the potential for receiving wastewater in the next basin. Receiving
wastewater from Hoa Cuong Wastewater Treatment Station, the study on the application of
water quality simulation model as a basis for assessment of wastewater receiving capacity in
this basin is very necessary. The dissertation has defined the set of parameters of the actual
model (with the coefficient of decomposition of organic material for different types of water
samples kd = 0.117 ÷ 0.131 day-1, the vertical dispersion coefficient Ex = 167.9 m2/ s
corresponding to the river section research) for water quality simulation in the catchment area
of wastewater treatment plant Hoa Cuong Wastewater Treatment Station. The simulation run
results assume that the sensitivity of the model to the influence of factors such as the
processing power of the treatment stations, the elements of socio-economic development in
the future when Use this one-dimensional mathematical model to assess the acceptability of
water resources in the study basin.
Keywords: evaluate capacity of receiving wastewater; Han river; water quality model;
coefficient of decomposed organic matter; vertical dispersion coefficient.


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .........................................................................................................i
MỤC LỤC..................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................vi
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................viii

MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài.....................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................1
a) Mục tiêu tổng quát...................................................................................................1
b) Mục tiêu cụ thể........................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................................2
a) Đối tượng nghiên cứu..............................................................................................2
b) Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài..................................................................3
a) Ý nghĩa khoa học.....................................................................................................3
b) Ý nghĩa thực tiễn .....................................................................................................3
6. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................5
1.1. Nguồn nước ........................................................................................................5
1.1.1. Nguồn nước và phân loại nguồn nước ...............................................................5
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành nguồn nước........................................5
1.1.3. Sự xáo trộn và biến đổi của nước thải trong sông ..............................................6
1.1.4. Sự chuyển hóa các chất trong dòng chảy ...........................................................9
1.1.5. Chất lượng nguồn nước và đánh giá chất lượng nguồn nước ........................... 13
1.2. Mô hình chất lượng nước .................................................................................. 15
1.2.1. Khái niệm .......................................................................................................15
1.2.2. Phân loại và phạm vi ứng dụng MHCLN ........................................................ 16
1.2.3. Các phương pháp đánh giá, dự báo chất lượng nước và khả năng tiếp nhận ....16
1.2.4. Ứng dụng MHCLN trong đánh giá, dự báo chất lượng nước và khả năng tiếp
nhận ........................................................................................................................ 17
1.2.5. Phương pháp đánh giá theo bảo toàn khối lượng theo chất ô nhiễm................. 21
1.2.6. Mô hình toán 1 chiều....................................................................................... 24
1.2.7. Mô hình MIKE................................................................................................ 28
1.3. Tổng quan về lưu vực sông Vu Gia - Hàn.......................................................... 33

1.3.1. Giới thiệu lưu vực sông Vu Gia - Hàn ............................................................. 33
1.3.2. Các nguồn gây ô nhiễm trên lưu vực sông Vu Gia - Hàn .................................35
1.3.3. Nguồn thải tại lưu vực nghiên cứu...................................................................37
1.3.4. Diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Vu Gia - Hàn ...................................39


iv
1.3.5. Đánh giá chung ............................................................................................... 41
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 43
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................43
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 43
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................... 44
2.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 45
2.2.1. Thu thập tài liệu, số liệu liên quan...................................................................45
2.2.2. Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường ..................................................................48
2.2.3. Đánh giá chất lượng nước sông và xác định các thông số cho lưu vực nghiên
cứu ........................................................................................................................ 49
2.2.4. Thiết lập các mô hình chất lượng nước nghiên cứu .........................................54
2.2.5. Đề xuất dự báo chất lượng nước theo các kịch bản..........................................56
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 57
2.3.1. Phương pháp thống kê..................................................................................... 57
2.3.2. Phương pháp quan trắc và phân tích chất lượng nước......................................57
2.3.3. Phương pháp mô hình toán học .......................................................................58
2.3.4. Phương pháp đánh giá ..................................................................................... 59
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU................................................................. 60
3.1. Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường ....................................................................60
3.1.1. Hiện trạng Trạm XLNT Hòa Cường................................................................ 60
3.1.2. Chất lượng nước thải trước và sau khi xử lý của Trạm XLNT Hòa Cường ......62
3.1.3. Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường ..................................................................64
3.2. Đánh giá chất lượng nước sông và kết quả xác định các thông số mô hình cho lưu

vực nghiên cứu ..........................................................................................................65
3.2.1. Đánh giá chất lượng nước sông lưu vực nghiên cứu ........................................65
3.2.3. Kết quả xác định các thông số mô hình chất lượng nước .................................70
3.4. Kết quả mô phỏng từ các mô hình .....................................................................72
3.4.1. Kết quả mô phỏng đánh giá khả năng tiếp nhận theo mô hình Thông tư
02:2009/TT-BTNMT.................................................................................................72
3.4.2. Kết quả mô phỏng, đánh giá khả năng tiếp nhận theo mô hình toán 1 chiều ....76
3.4.3. So sánh kết quả mô phỏng từ các mô hình....................................................... 77
3.5. Đề xuất mô phỏng chất lượng nước theo các kịch bản .......................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 80
1. KẾT LUẬN........................................................................................................... 80
2. KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 82
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (bản sao)


v

BOD
BTNMT
COD
CP
CSDL
DHI
DO
HD
KB
KCN
KDC

KNTN
KNTNNT
KT-XH
MHCLN
NĐ
QCVN
QCCP
QĐ
TCVN
TNXLNT
TT
XLNT
WQI

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Nhu cầu oxi sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)
Bộ Tài nguyên và Môi trường
Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand)
Chính phủ
Cơ sở dữ liệu
Viện Thuỷ lực Đan Mạch
Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)
Thủy động lực (Hydro Dynamic)
Kịch bản
Khu công nghiệp
Khu dân cư
Khả năng tiếp nhận
Khả năng tiếp nhận nước thải
Kinh tế - xã hội
Mô hình chất lượng nước

Nghị định
Quy chuẩn Việt Nam
Quy chuẩn cho phép
Quyết định
Tiêu chuẩn Việt Nam
Thoát nước xử lý nước thải
Thông tư
Xử lý nước thải
Chỉ số chất lượng nước


vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15

1.16
1.17
1.18
1.19
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14

Tên hình

Trang

Sự xáo trộn của nước thải theo chiều rộng sông
Sự xáo trộn của nước thải theo chiều sâu và chiều rộng sông
Nồng độ chất ô nhiễm thay đổi theo chiều ngang sông
Nồng độ các chất ô nhiễm suy giảm theo chiều dọc sông
Sơ đồ các quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ trong dòng chảy
Chu trình Nito trong nguồn nước
Sơ đồ cấu trúc sự thay đổi BOD trong dòng chảy

Sơ đồ cân bằng oxy trong nguồn nước
Sơ đồ mô tả phương trình liên tục
Sơ đồ dòng chảy giữa hai mặt cắt tính toán
Bản đồ địa hình và mạng lưới sông TP Đà Nẵng
Hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn
Thủy điện sông Bung 5
Vị trí đường ống xả thải ra sông Hàn của trạm XLNT Hòa Cường
Sự cố năm 2010 tại chân cầu Hòa Xuân
Bọt xuất hiện tại thời điểm khảo sát
Vùng nước tù tại khu vực tiếp nhận
Hàm lượng TSS trong nước sông Vu Gia – Hàn
Kết quả quan trắc độ mặn tại các vị trí
Bản đồ lưu vực nghiên cứu của đề tài
Đoạn sông nghiên cứu
Vị trí các mặt cắt trên hệ thống sông Hàn
Mặt cắt tại khu vực nghiên cứu trên sông Cẩm Lệ (tại cầu Hòa
Xuân)
Bản đồ lưu vực sông Vu Gia - Hàn
Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của Trạm XLNT Hòa Cường
Vị trí các điểm lấy mẫu khi sông có dòng chảy tại lưu vực tiếp
nhận
Vị trí các điểm lấy mẫu theo khoảng cách và biên khi sông có dòng
chảy
Mẫu nước sông tại các vị trí theo chiều dọc sông khi có dòng chảy
Khảo sát và lấy mẫu thực địa
Vị trí các điểm lấy mẫu khi triều đứng tại lưu vực tiếp nhận
Vị trí các điểm lấy mẫu biên khi triều đứng
Mẫu nước sông tại các vị trí theo chiều ngang sông khi triều đứng
Mặt cắt vị trí lấy mẫu khi sông có dòng chảy

7
7
8
8
9
10
11
12
28
29
33
35
36
38
38
38
39
39
41
43
44
46
46
47
48
49
50
50
50
51

51
51
52


vii
Số hiệu
Tên hình
hình
2.15
Mặt cắt vị trí lấy mẫu khi triều đứng
Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo Thông tư
2.16
02:2009/TT-BTNMT
2.17
Sơ đồ quá trình mô phỏng chất lượng nước
Sơ đồ thiết lập và mô phỏng chất lượng nước theo mô hình toán 1
2.18
chiều
3.1
Kết quả quan trắc pH và độ kiềm trong nước thải
3.2
Kết quả quan trắc TSS trong nước thải
3.3
Kết quả quan trắc BOD5 và COD trong nước thải
3.4
Kết quả quan trắc Tổng N và NH4+ trong nước thải
3.5
Kết quả quan trắc Tổng P và Coliform trong nước thải
3.6

Hiệu suất xử lý của Trạm XLNT Hòa Cường
3.7
Giá trị pH trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
3.8
Hàm lượng TSS trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
3.9
Hàm lượng BOD5 trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
3.10
Hàm lượng coliform trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
3.11
Hàm lượng NO3- trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
3.12
Hàm lượng NH4+ trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
3.13
Hàm lượng PO43- trong nước sông Hàn tại lưu vực tiếp nhận
Kết quả quan trắc chất lượng nước sông tại các vị trí khi có dòng
3.14
chảy
3.15
Kết quả quan trắc chất lượng nước sông tại các vị trí khi triều đứng
Đồ thị thể hiện tốc độ phân hủy chất hữu cơ theo từng loại mẫu
3.16
nước
3.17
Sơ đồ đơn giản đánh giá khả năng tiếp nhận
Đồ thị thể hiện kết quả tính toán khả năng tiếp nhận tại lưu vực
3.18
nghiên cứu
3.19
Sơ đồ đánh giá khả năng tiếp nhận chi tiết

Nồng độ BOD5 theo khoảng cách x từ nguồn thải về phía hạ lưu
3.20
1000m
Nồng độ BOD5 theo khoảng cách x từ nguồn thải về phía hạ lưu
3.21
150m
3.22
Kết quả so sánh nồng độ BOD5 thực đo và mô phỏng mô hình
Nồng độ BOD5 theo khoảng cách x từ nguồn thải về phía hạ lưu
3.23
1000m ứng với mỗi kịch bản
Nồng độ BOD5 theo khoảng cách x từ nguồn thải về phía hạ lưu
3.24
150m ứng với mỗi kịch bản

Trang
52
54
55
56
62
62
63
63
63
64
65
66
66
66

67
67
67
68
69
71
72
74
75
76
76
77
78
79


viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1
1.2
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6

Tên bảng
Các mức độ xáo trộn chất ô nhiễm trong sông
Ô nhiễm coliform ở một số vị trí hạ lưu sông Vu Gia - Hàn
Một số phương pháp sử dụng trong quá trình nghiên cứu
Một số thiết bị được sử dụng trong quá trình nghiên cứu
Kích thước các thông số của hồ kỵ khí
Các thông số đánh giá hiệu quả xử lý nước thải theo công nghệ
kỵ khí
Bảng giá Ex của 1 số dòng chảy
Kết quả tính toán hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ
Các số liệu đầu vào để tính toán theo mô hình
Kết quả tính toán tải lượng ô nhiễm

Trang
9
40
56
57
60
6465
70
70
73
73


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, ngoài việc giữ vai trò tạo cảnh quan đô thị, phát triển du lịch đặc
trưng cho thành phố, Sông Hàn còn là nơi cung cấp nước quan trọng cho các hoạt
động sinh hoạt, sản xuất của toàn khu vực.
Bên cạnh đó, sông Hàn cũng là nguồn tiếp nhận các nguồn xả thải nhân tạo sinh
ra từ các vùng lân cận phân bố dọc theo dòng sông bao gồm nước thải từ khu xử lý tập
trung, từ các cơ sở kinh doanh, dịch vụ vừa và nhỏ… 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.
Hiện tại, các Trạm xử lý nước thải tập trung của thành phố nói chung và Trạm
XLNT Hòa Cường nói riêng đang đứng trước nhiều nguy cơ và thách thức. 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
nên khi xả ra lưu vực tiếp nhận còn mùi hôi, nhiều bọt, ít nhiều sẽ gây ô nhiễm đến
chất lượng nước Sông Hàn đặc biệt tại lưu vực tiếp nhận. Do đó, rất cần đánh giá khả
năng chịu tải của lưu vực tiếp nhận nước thải.
Trong những năm gần đây, Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đã ban hành
Thông tư 02/2009/TT-BTNMT Quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của
nguồn nước 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 trong vấn đề quản lý chất
lượng nguồn nước và giám sát nguồn ô nhiễm theo định hướng phát triển của thành
phố Đà Nẵng - thành phố Môi trường. 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 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.


2
- Sử dụng kết quả đánh giá khả năng chịu tải 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 (mô hình theo Thông tư 02:2009/TT-BTNMT và tính
toán bằng phương trình lan truyền chất ô nhiễm) để đánh giá khả năng chịu tải của
sông Hàn, lưu vực tiếp nhận nước thải của Trạm xử lý nước thải Hòa Cường;
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 (trong phạm vị cách nguồn thải với
bán kính 1km về phía thượng lưu và hạ lưu).
- Khoảng thời gian nghiên cứu: Xem xét đánh giá chất lượng nguồn nước và

khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước tại lưu vực nghiên cứu vào mùa khô.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê: thu thập các thông tin tư liệu liên quan đến nội dung
của đề tài: điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng chất lượng môi trường nước
mặt, hiện trạng và chất lượng nước Trạm XLNT Hòa Cường; các số liệu thủy văn
dòng chảy, các loại bản đồ có liên quan,... từ các Báo cáo của địa phương, các công
trình nghiên cứu về sông Hàn trong một số nghiên cứu trước đây.
- Phương pháp quan trắc và phân tích: tiến hành lấy mẫu thực tế đánh giá chất
lượng nước tại Trạm XLNT Hòa Cường, tại các vị trí trong phạm vi lưu vực nghiên
cứu và phân tích trong phòng thí nghiệm. Bên cạnh đó, để có các hệ số áp dụng cho
mô hình cũng cần phải lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm.
- Phương pháp mô hình toán học: áp dụng Mô hình toán 1 chiều và mô hình
theo Thông tư 02:2009/TT-BTNMT để mô phỏng chất lượng nước mặt khu vực
nghiên cứu, trong đó mô hình theo Thông tư 02:2009/TT-BTNMT tính toán theo định
luật bảo toàn khối lượng và còn mô hình toán 1 chiều tính toán theo phương trình lan
truyền chất ô nhiễm cho dòng chảy sông.
- Phương pháp đánh giá: So sánh các chỉ tiêu chất lượng nước với các quy
chuẩn Việt Nam hiện hành nhằm đánh giá chất lượng nước qua các chỉ tiêu môi


3
trường. Đồng thời so sánh các kết quả mô phỏng từ các mô hình nghiên cứu với nhau
để tìm ra mô hình tối ưu để mô phỏng các kịch bản nhằm đánh giá khả năng tiếp nhận
các chất ô nhiễm trong tương lai.
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 trong việc đánh
giá khả năng tiếp nhận nước thải của các công trình kinh tế - xã hội đối với nguồn tiếp
nhận.
Kết quả nghiên cứu đề tài có thể góp phần hỗ trợ xây dựng cơ sở lý luận cho

công tác quản lý về tài nguyên nước cụ thể là vấn đề cấp giấy phép xả thải đồng thời
việc nghiên cứu dự báo chất lượng nước và đánh giá khả năng tiếp nhận dưới sự trợ
giúp của mô hình toán 1 chiều để tính toán lan truyền chất ô nhiễm trong dòng chảy
sông là rất hiệu quả và cần thiết trong công tác quy hoạch KT - XH như hiện nay.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài là nguồn tư liệu tham khảo, góp phần cung cấp
bộ thông số để chạy mô hình chất lượng nước. Kết quả của đề tài sẽ cung cấp cho địa
phương một công cụ có thể giám sát, đánh giá theo dõi sự thay đổi của nguồn xả thải
có tác động như thế nào đến chất lượng nguồn nước; góp phần phục vụ sự phát triển
bền vững kinh tế-xã hội trên lưu vực.
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
1. Lý do chọn đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6. Cấu trúc của luận văn
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nguồn nước
1.2. Mô hình chất lượng nước
1.3. Hiện trạng lưu vực sông Hàn
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.3. Phương pháp nghiên cứu

4
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Kết quả dữ liệu số liệu thu thập được
3.2. Đánh giá Trạm XLNT Hòa Cường
3.3. Kết quả mô phỏng từ các mô hình
3.4. Đề xuất các kịch bản mô hình
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


5
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. Các nguồn nước hầu hết là tài nguyên tái tạo, nằm trong chu trình
tuần hoàn của nước, dưới các dạng: mây, mưa, trong các vật thể chứa nước: sông, suối,
đầm, ao, hồ,… nước dưới đất có áp và không có áp ở tầng nông hay tầng sâu của đất
đá và nước ở các vùng biển và đại dương thế giới.
1.1.1.2. Phân loại nguồn nước
- Theo mục đích sử dụng được chia thành các loai nguồn nước: cấp cho sinh
hoạt, và các mục đích khác như giải trí, tiếp xúc với nguồn nước và nuôi trồng các loại
thuỷ sản.
- Theo độ mặn thường theo nồng độ muối trong nguồn nước được chia thành
nước ngọt, nước lợ và nước mặn.
- Theo vị trí nguồn nước chia thành các nguồn nước mặt (sông, suối, ao, hồ...),

nước ngầm.
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành nguồn nước
Các yếu tố ảnh hướng đến sự hình thành nguồn nước bao gồm hai nhóm: các
yếu tố tác động trực tiếp, gián tiếp và các yếu tố điều khiển các quá trình hình thành
chất lượng nước diễn ra trong dòng chảy.
1.1.2.1. Các yếu tố tác động trực tiếp và gián tiếp
Các yếu tố tác động trực tiếp và gián tiếp bao gồm: Khoáng vật, thổ nhưỡng,
sinh vật và con người. Các yếu tố này tác động làm cho nồng độ các chất trong nước
tăng lên và giảm đi.
a) Khoáng vật:
- Quá trình khoáng vật hoá: diễn ra rất phức tạp, phụ thuộc vào đặc điểm của
thành phần khoáng vật: nhan thạch hiếu nước, kỵ nước và ngậm nước. Các loại muối:
NaCl, CaCO3, CaSO4...
- Khoáng vật phong hoá: allluminoSilicat (nhôm silic) chiếm phần lớn trong
lớn vỏ trái đất phong hoá chuyển vào nước.
- Khoáng vật sét: thành phần chính của nhan thạch.
b) Thổ nhưỡng (đất trồng)
Khác với thành phần khoáng vật, thổ nhưỡng ngoài các thành phần vô cơ (9095%) trong đất trồng còn có các thành phần hữu cơ và hữu cơ khoáng vật. Thành phần
hữu cơ có nguồn gốc: sản phẩm phân huỷ gốc động vật, thực vật và sản phẩm của các


6
quá trình sinh hoá trong đất. Sự xâm nhập vào môi trường nước phụ thuộc vào các yếu
tố khí tượng thuỷ văn, địa hình, lượng mưa và cường độ mưa.
c) Sinh vật và con người
Các sinh vật có vai trò rất đa dạng và rộng rãi. Thực hiện các chu trình sinh -địa
- hoá: điều chỉnh cân bằng sinh thái, tạo năng suất sinh học sơ cấp (tảo, phù du...) và
các chất hữu cơ ban đầu (vi khuẩn cố định đạm)...
Các hoạt động phát triển gây ô nhiễm nguồn nước.
1.1.2.2. Các yếu tố điều khiển

Các yếu tố điều khiển bao gồm: khí hậu, địa hình, chế độ thuỷ văn, sự phát triển
của hệ thực vật thuỷ sinh.
Khí hậu: ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng và nồng độ các chất, nhiệt độ ảnh
hưởng đến các phản ứng hoá học, sinh học...
Địa hình: ảnh hưởng gián tiếp đến các quá trình khoáng hoá, xói mòn và rửa
trôi bề mặt.
Chế độ thuỷ văn: thành phần của nước, nồng độ các chất hoá học trong nước
phụ thuộc vào dòng chảy. Chiều dài dòng chảy, diện tích lưu vực.
1.1.2.3. Các quá trình hình thành chất lượng nước
Quá trình khuếch tán: là quá trình dịch chuyển các chất hoà tan, phân tán trong
nước do ảnh hưởng của gradient nồng độ. Tuân thủ theo định luật Fick
Quá trình chuyển khối do khuếch tán đối lưu. Vận chuyển (tải các chất trong
dòng chảy, sự xáo trộn).
 Các quá trình vận chuyển các chất vào trong nguồn nước:
Thuỷ phân: phản ứng trao đổi giữa nước và các loại khoáng chất.
Hoà tan: phá huỷ cấu trúc mạng tính thể của các loại muối và phân ly thành các
dạng ion.
 Các quá trình tách các vật chất khỏi nguồn nước
Bao gồm các Quá trình lắng: do tỷ trọng, nồng độ vượt giới hạn bảo hoà, quá
trình hấp phụ, quá trình keo tụ, các quá trình phản ứng giữa các hợp chất và các quá
trình sinh thái chất lượng nước.
1.1.3. Sự xáo trộn và biến đổi của nước thải trong sông
Để có cơ sở và căn cứ đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước,
trước hết chúng ta cần xem xét các hiện tượng xảy ra khi có một nguồn nước thải đổ
vào một đoạn sông nào đó. Sau khi nước thải được xả vào sông sẽ có đồng thời 2 quá
trình xảy ra là:
- Quá trình xáo trộn vật lý giữa nước thải vào nước sông;
- Quá trình khoáng hóa các chất bẩn hữu cơ trong nước sông.
1.1.3.1. Sự xáo trộn nước thải theo độ rộng sông
Trên một đoạn sông, có một nguồn nước thải đổ vào tại một bên bờ phải của

sông (Hình 1.1). Nếu kể từ điểm xả thì phải đến một khoảng cách nhất định (Ly) nào


7
đó, nước thải mới có thể hòa trộn với nước sông đạt đến một độ rộng nhất định (Y).
Khi độ rộng xáo trộn Y bằng độ rộng Bsông là lúc nước thải đã xáo trộn trên cả bề rộng
sông.

Điểm xả Qxả, Cxả

Hình 1.1. Sự xáo trộn của nước thải theo chiều rộng sông
Tuy nhiên, trong thực tế cũng có nhiều trường hợp xảy ra khi nguồn xả có lưu
lượng nhỏ và sông rộng có lượng lớn thì nước thải chỉ có thể xáo trộn với nước sông
và lan truyền ở một phần của mặt cắt ngang sông và chỉ đạt đến mức tối đa với chiều
rộng là Y’.
Như vậy, trong trường hợp thứ nhất khi độ rộng xáo trộn Y bằng độ rộng Bsông
là lúc nước thải đã xáo trộn trên cả bề rộng sông, thì việc tính toán đánh giá khả năng
tiếp nhận nước thải của sông được tính toán cho cả bề rộng sông.
Nhưng trong trường hợp thứ hai, phần sông có chiều rộng bên trái là (Bsông-Y’)
không tham gia vào việc tiếp nhận nước thải, nên khả năng tiếp nhận nước thải của
sông chỉ có thể được tính toán trên chiều rộng là Y’, tức là phần sông bên phải có nước
thải xáo trộn với nước sông.
1.1.3.2. Sự xáo trộn của nước thải theo độ sâu sông
Nếu được xả trên mặt và tại giữa sông (Hình 1.2), thì phải đến một khoảng cách
nào đó, nước thải mới có thể hòa trộn với nước sông đạt đến một độ sâu nhất định (Z).
Khi nước thải đã hòa trộn với nước sông ở đáy sông thì có thể coi là nước thải
đã xáo trộn trên toàn bộ chiều sâu của sông.
Trong trường hợp nước thải được “xả ngầm”, thì quá trình xáo trộn của nước
thải vào nước sông theo chiều thẳng đứng bao gồm cả hai quá trình xáo trộn từ vị trí
miệng ống xả đến mặt nước và xáo trộn từ vị trí miệng ống xả xuống đến đáy sông.

Điểm xả A(x, y, z)

Hình 1.2. Sự xáo trộn của nước thải theo chiều sâu và chiều rộng sông


8
1.1.3.3. Biến đổi nồng độ chất ô nhiễm của nước thải vào nước sông
Khi nước thải hòa trộn với nước sông, nồng độ chất ô nhiễm có trong nước thải
(Cxả) sẽ biến đổi theo không gian và thời gian. Trên một mặt cắt ngang sông (Hình
1.3), trong vùng chịu ảnh hưởng của nước thải, nồng độ chất ô nhiễm là C1, C2; trong
vùng chưa bị ảnh hưởng nước thải, nồng độ chất ô nhiễm là C3 (là nồng độ chất ô
nhiễm có sẵn trong sông, hay Csông).
Qsông v
Csông

Điểm xả Qxả, Cxả

Hình 1.3. Nồng độ chất ô nhiễm thay đổi theo chiều ngang sông
Nồng độ các chất ô nhiễm thường bị suy giảm theo chiều dọc sông vì một số lý
do như bị phân hủy, biến đổi, lắng đọng... Đây chính là quá trình tự làm sạch của sông.
Khi nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống có nghĩa là khả năng tiếp nhận nước thải của
sông tăng lên.

Hình 1.4. Nồng độ các chất ô nhiễm suy giảm theo chiều dọc sông
1.1.3.4. Mức độ xáo trộn
Trong thực tế, có một câu hỏi được đặt ra là khi nào thì một chất ô nhiễm có
trong nước thải được coi là đã xáo trộn hòan toàn với nước sông. Như vậy, cần phải có
tiêu chí nào đó về sự khác biệt của nồng độ chât ô nhiễm để đánh giá mức độ xáo trộn.
Các nhà khoa học đã đưa ra một số phương pháp khác nhau để đánh giá mức độ
xáo trộn. Trong số đó, cách đơn giản và tiện lợi nhất là dùng tỷ số giữa sự khác biệt về

nồng độ (C) tại các vị trí khác nhau trên một mặt cắt ngang sông (kể cả theo chiều
ngang và theo chiều sâu của sông) so với giá trị trung bình của nồng độ chất ô nhiễm
(Ctb) trên mặt cắt ngang sông đó. Đó là tỷ số C/Ctb. Tác giả đã tổng hợp thông tin từ
nhiều tài liệu khác nhau và trình bày trong bảng dưới đây các mức độ xáo trộn của chất
ô nhiễm trong sông được đánh giá theo tỷ số C/Ctb.


9
Bảng 1.1. Các mức độ xáo trộn chất ô nhiễm trong sông
Giá trị của tỷ số C/Ctb

Mức độ xáo trộn

< 0,10

Hoàn toàn

0,10 - 0,30

Khá

0,30 - 0,50

Trung bình

> 0,50

Kém

Khi phạm vi lan truyền và xáo trộn của nước thải vào nước sông chỉ diễn ra ở

một phần mặt cắt ngang sông và đạt mức tối đa đến một độ rộng là Y thì có thể coi
phạm vi xáo trộn đó đặc trưng bởi tỷ số Y/B. Đây là một yếu tố quan trọng trong việc
đánh giá KNTN của sông khi nước thải không xáo trộn hoàn toàn với nước sông.[7]
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. Dưới góc độ sinh thái, đây là khả
năng đảm bảo sự tự ổn định của hệ sinh thái khi có tác động từ bên ngoài. Quá trình
chuyển hóa - phân huỷ các chất hữu cơ nhờ các loại vi sinh vật...
Sự chuyển hóa các chất trong dòng chảy có liên quan đến tất cả các quá trình
sinh thái trong hệ sinh thái dòng chảy sông. Các quá trình sinh thái, mối quan hệ giữa
các quá trình diễn ra trong dòng chảy khi tiếp nhận các chất thải từ các nguồn bên
ngoài được mô tả hình 1.5.

Hình 1.5. Sơ đồ các quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ trong dòng chảy
Từ sơ đồ ở hình 1.5 cho thấy sự thay đổi nồng độ các chất hữu cơ dễ phân hủy
trong dòng chảy có liên quan đến các quá trình: vật lý, hóa học và sinh học diễn ra


10
trong dòng chảy. Các quá trình phân hủy sinh học, chuyển hóa đều có liên quan đến
các quá trình sinh thái diễn ra trong dòng chảy: sự phát triển của thực vật nước, và các
quá trình có liên quan khác ...
1.1.4.1. Chu trình nitơ trong nguồn nước và quá trình nitrat hóa
Chu trình tuần hoàn nitơ
Nitơ cùng với phốt pho và các bon là các thành phần dinh dưỡng chủ yếu ảnh
hưởng đến sự sản xuất trong thủy vực nước. Tồn tại trong nước dưới một số dạng như
Nitơ hữu cơ, nitơ amôn, nitơrit, nitrat...Chu trình nitơ trong nước được mô tả trong
hình 1.6.
Quá trình nitrat hóa
Quá trình amôn hóa các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, như urê CO(NH2)2,

nhóm amin...do từ các nguồn thải đưa vào dòng chảy được thực hiện bởi các vi sinh
vật gây thối rửa theo các phản ứng thủy phân sau.
CO  NH 2  2  2 H 2 O

 NH 4  2 CO3

 NH 4  2 CO3

2NH 3  CO2  H 2O

Sau đó trong nước xảy ra quá trình nitrat hóa, chuyển hóa amomonia thành
nitrat. Đây là quá trình hai giai đoạn được thực hiện bởi các vi sinh vật tự dưỡng, ở đó
chúng sử dụng các bon vô cơ (CO2) là nguồn cácbon.
Nguồn thải
Nitơ hữu cơ

Nitơ hữu cơ

Chết

Nguồn thải
NH4+

Thủy
phân

NH4-N

oxy

Nitrosomona

Nitơ thực vật
Nitơ động vật

N2

NO2-N

oxy

Nitrobacter

Nguồn thải
NO3-

N03-N

Khử Nitrat

Hình 1.6. Chu trình Nito trong nguồn nước
Các phản ứng đặc trưng cho quá trình này được biểu thị bằng các phương trình
sau:
NH 4  O2

NO2  H   H 2O

NO2  O2

NO3

Quá trình oxy hóa nitrit thành nitrat thường diễn ra rất nhanh hơn nhiều so với
quá trình nitrat hóa. Phản ứng của quá trình có thể được viết lại là
NH 4  O2

NO3  H 2O  H 


11
Sự chuyển hóa NH4+ thành NO3- đi kèm với việc tiêu thụ một lượng lớn oxy
hòa tan, vì vậy quá trình này có ảnh hưởng đến cân bằng oxy trong dòng chảy.
Trong dòng chảy sông ngoài ra còn một quá trình quan trọng nữa là quá trình
tương tác trao đổi giữa nitơ trong dòng chảy và nitơ ở trong các lớp bùn đáy.
1.1.4.2. Sự phân hủy các chất hữu cơ
Động học của quá trình phân hủy chất hữu cơ
Giả thiết tốc độ phân hủy các chất hữu cơ tuân theo quy luật của phản ứng bậc
một. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong dòng chảy được mô tả bằng phương
trình.
−

=

(1.1)

Trong đó:
kd - Hằng số tốc độ phân hủy các chất hữu cơ, ngày-1;
L - Nồng độ các chất hữu cơ theo BOD, mg/l.
Hằng số này thay đổi theo thành phần các chất hữu cơ. Hằng số có giá trị càng
lớn, tốc độ phân hủy càng nhanh.
Ảnh hưởng của dòng chảy đến sự thay đổi nồng độ các chất hữu cơ

Trong dòng chảy tự nhiên, sự thay đổi nồng độ các chất hữu cơ phụ thuộc vào
chế độ thủy lực của dòng chảy (vận tốc dòng chảy, chế độ xáo trộn khối nước thải với
nước sông) đã có ảnh hưởng của yếu tố dòng chảy đến sự thay đổi nồng độ các chất
hữu cơ trong dòng chảy. Do các quá trình như: thay đổi nồng độ do sự keo tụ, lắng các
chất hữu cơ dạng phân tán nhỏ.
Sơ đồ khối mô hình sự thay đổi nồng độ các chất hữu cơ theo BOD trong dòng
chảy:
Các nguồn thải
điểm, phân tán

Phân hủy
hiếu khí

BOD

Lắng
Hình 1.7. Sơ đồ cấu trúc sự thay đổi BOD trong dòng chảy
Động học của quá trình
Trong đó:

= −(

+

)

L - Nồng độ các chất hữu cơ theo BOD, mg/l;
kd - Hằng số tốc độ phân hủy các chất hữu cơ, ngày-1;
ks - Hệ số tốc độ giảm các chất hữu cơ do quá trình lắng, ngày-1.
Hệ số tốc độ chuyển hoá các chất hữu cơ trong dòng chảy (kr=kd+ks).

(1.2)


12
1.1.4.3. Cân bằng oxy trong dòng chảy
Cân bằng oxy hòa tan
Cân bằng oxy trong dòng chảy sông là khả năng chứa và quá trình hòa tan oxy
từ không khí qua bề mặt thoáng của dòng chảy.

Bổ sung do quá
trình quang hợp

Trao đổi oxy
tự nhiên

oxy hòa tan
Nhu cầu oxy
phân hủy sinh hóa

Nitrat hóa
Khử nitrat hóa
Nhu cầu oxy do
hô hấp

Nhu cầu oxy
của bùn đáy

Hình 1.8. Sơ đồ cân bằng oxy trong nguồn nước
Các quá trình ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan

Các quá trình tiêu thụ oxy trong dòng chảy bao gồm: quá trình nitrat hóa và khử
nitrat hóa, quá trình hô hấp của hệ thực vật nước, quá trình oxy hóa các chất ở lớp bùn
đáy và sự phân hủy các hợp chất hữu cơ.
Các quá trình bổ sung lượng oxy hòa tan bao gồm: quá trình hòa tan và khuếch
tán oxy từ môi trường không khí qua bề mặt thoáng, quá trình quang hợp của hệ thực
vật nước.
Quá trình khuếch tán oxy qua bề mặt thoáng
Quá trình hòa tan oxy từ không khí vào nước sông được biểu thị bằng hệ số ka.
Hệ số này phụ thuộc vào mức độ thiếu hụt oxy trong dòng chảy, tốc độ hòa tan theo
định luật Henry. Các yếu tố phụ thuộc bao gồm: áp suất, nhiệt độ, diện tích bề mặt
thoáng và độ mặn...
Trong dòng chảy sông, phụ thuộc vào sự chuyển động của khối dòng chảy,
nhiệt độ môi trường không khí, nhiệt độ nước và sự có mặt của các chất hoạt tính bề
mặt trong nguồn nước sông và được xác định bằng các công thức thực nghiệm đối với
dòng chảy có chế độ thủy lực khác nhau.
Các công thức thực nghiệm về hằng số tốc độ thông khí (reaeration) trong dòng
chảy thường được biểu thị theo tốc độ dòng chảy và chiều sâu cột nước hoặc sự phân
tán các chất và chiều sâu cột nước.
Các công thức thực nghiệm
Hàm của tốc độ dòng chảy và chiều sâu cột nước:


13
,

=

-

O’Connor và Dobbin’s:

-

Owen - Edwards - Gibbs:

-

Churchill - Elmore - Buckingham:

=

.

.
.

(1.3)
.

(1.4)
=

.

(1.5)

Hàm của tốc độ dòng chảy, sự phân tán và chiều sâu cột nước:
=

.

.

.

(1.6)

Trong đó:
ka - Hằng số tốc độ khuếch tán oxy qua bề mặt thoáng, ngày-1;
- Vận tốc trung bình dòng chảy, m/s;
H - Chiều sâu trung bình, m;
Q - Lưu lượng của dòng chảy, m3/s;
Ex - Hệ số phân tán dọc dòng chảy, m2/s.
1.1.5. Chất lượng nguồn nước và đánh giá chất lượng nguồn nước
1.1.5.1. Chất lượng nguồn nước
Nguồn nước của sông luôn có chứa một hàm lượng các loại vật chất nhất định,
bao gồm các chất vô cơ, chất hữu cơ, các vị khuẩn và vi sinh vât… Tất cả các loại vật
chất có trong nước sẽ tạo nên chất lượng của nguồn nước. Nhờ khả năng pha loãng,
khả năng tự làm sạch của nước trong quá trình chuyển vận các loại vật chất từ thượng
lưu xuống hạ lưu và ảnh hưởng của các điều kiên tự nhiên của dòng sông, mà nguồn
nước của sông tại mỗi đoạn sông cụ thể đều có thể tiếp nhận một lượng các chất ô
nhiễm nhất định mà nước sông vẫn không bị ô nhiễm. Đó là khả năng tiếp nhận các
chất ô nhiễm hay chất thải của đoạn sông.
Trong một đoạn sông luôn diễn ra các hoạt động phát triển KTXH hai bên bờ
sông. Điều đó cũng có nghĩa là đoạn sông luôn phải tiếp nhận các nguồn gây ô nhiễm
(tập trung và phân tán) bao gồm cả những nguồn gây ô nhiễm cũ và nguồn mới.
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.

* Các chỉ tiêu vật lý
- Độ màu
+ Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan
không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loại
thuỷ sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt
hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.
+ Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban (Pt-Co). Nước thiên nhiên
thường có độ màu thấp hơn 200Pt-Co.


14
- Mùi, vị
Mùi trong nước thường do các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá
trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể mùi đất, mùi tanh, mùi thối.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan mà nước có vị: mặn,
ngọt, chát, đắng.
- Độ đục
Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị độ đục thường là
mgSiO2/l, NTU, FTU. Nước mặt thường có độ đục 20-100 NTU, mùa lũ có khi cao
đến 500-600 NTU. Nước cấp cho ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tươngquan đến độ đục của nước.
- Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu.
Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ.
Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường.
* Các chỉ tiêu hóa học
- Khí hoà tan
Các loại khí hoà tan thường thấy trong nước thiên nhiên là khí cacbonic (CO 2),
khí oxy (O2) và sunfua huyđro (H2S). Trong nước mặt, sự có mặt của khí H2S trong
các nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn và có thừa chất hữu cơ

chưa phân huỷ, tích tụ ở đáy các vực nước.
- Độ oxy hoá
Độ oxy hoá là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn
nước. Đó là lượng oxy cần có để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ trong nước. Chất
oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là pemanganat kali (KMNO4).
- Các chất nitơ
Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tạo ra amoniac (NH4+), nitrit (NO2-) và
nitrat (NO3-). Do đó các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để
nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu
có giá trị cao như độ oxy hoá, amoniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat. Sau
một thời gian NH4+, NO2- bị oxy hoá thành NO3-.
- Các hợp chất phốt pho (PO43-)
Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat. Photphat không thuộc loại
hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao
trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng.
2-

- Sunphat (SO4 )
Ion sunphat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc
hữu cơ. Với hàm lượng sunphat cao hơn 400mg/l, có thể gây mất nước trong cơ thể.


15
- Chất hoạt động bề mặt
Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, … đang được xả vào
các nguồn nước. Đây là những hợp chất khó phân huỷ sinh học nên ngày càng tích tụ
nước đến mức có thể gây hại cho cơ thể con người khi sử dụng.
* Các chỉ tiêu sinh học
- Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và
các đơn bào, trong đó có một số vi sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nước

trước khi sử dụng.
- Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại vi sinh vật gây bệnh qua
đường nước vì phức tạp và tốn thời gian. Do vậy có thể dùng vài vi sinh chỉ thị ô
nhiễm để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật.
+ Fecal coliform (Coliform phân): được dùng rộng rãi làm chỉ thị của việc ô
nhiễm phân, đặc trưng bởi khả năng lên men lactose trong môi trường cấy ở 35 – 370
C với sự tạo thành axit aldehyd và khí trong vòng 48h.
+ Escherichia Coli (E.Coli): thường sống trong ruột người và một số động vật.
E.Coli đặc hiệu cho nguồn gốc phân, hiện diện trong phân của người và động vật,
chim với số lượng lớn.
1.1.5.3. Đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước
Khái niệm khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước đã được chỉ rõ trong
Thông tư 02/2009/TT-BTNMT, trong đó “KNTNNT là khả năng của nguồn nước có
thể tiếp nhận thêm một tải lượng chất ô nhiễm nhất 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” [3]. Đây là khái niệm chung của KNTNNT dựa trên việc so sánh giữa tải lượng
chất ô nhiễm cho phép (tính theo tiêu chuẩn/quy chuẩn chất lượng nước hiện hành) và
lượng chất ô nhiễm thực tế của các nguồn gây ô nhiễm chảy vào trong nguồn nước.
Do KNTNNT phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như là điều kiện của nguồn thải
(lưu lượng, nồng độ chất ô nhiễm); điều kiện dòng chảy (vận tốc dòng chảy, lưu lượng
nước sông) và chất lượng nước sông; điều kiện tự nhiên của lòng sông .. mà các yếu tố
này lại biến đổi theo thời gian nên KNTNNT của đoạn sông cũng luôn biến đổi.
1.2. Mô hình chất lượng nước
1.2.1. Khái niệm
Mô hình chất lượng nước (MHCLN) là tập hợp các thuật toán, phương trình
toán học, các công cụ tính toán các chỉ tiêu phản ánh chất lượng nguồn nước. Các chỉ
tiêu bao gồm: các chỉ tiêu vật lý, hoá học và thành phần sinh học của nguồn nước trên
cơ sở giải các phương trình toán học mô tả mối quan hệ giữa các chỉ tiêu phản ánh
chất lượng nước cũng như các quá trình có liên quan đến nó.

Trong đó, cơ sở là hệ phương trình vi phân mô tả quá trình lan truyền, xáo trộn
và chuyển hóa vật chất trong lòng dẫn như sau: