Nghiên cứu đề xuất các giải pháp đảm bảo chất lượng nước của hồ Quan Sơn_unprotected

LỜI CAM ĐOAN
Tên tác giả

: Đồng Quang Huy

Học viên cao học

: Lớp 22Q11

Người hướng dẫn khoa học

: TS Nguyễn Thị Hằng Nga
PGS.TS Trần Viết Ổn

Tên đề tài Luận văn “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp đảm bảo chất lượng nước của
hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Thành Phố Hà Nội phục vụ đa mục tiêu”.
Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu
thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của cơ quan nhà nước, xí nghiệp,
được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để đưa ra một số đề xuất giải
pháp. Tác giả không sao chép bất kỳ một Luận văn hoặc một đề tài nghiên cứu nào
trước đó.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả

Đồng Quang Huy

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp đảm bảo chất lượng nước của hồ
Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Thành phố Hà Nội phục vụ đa mục tiêu” được hoàn thành
tại khoa Kỹ thuật tài nguyên nước – trường Đại học Thủy Lợi, tháng 8 năm 2016 với
sự hướng dẫn của TS Nguyễn Thị Hằng Nga và PGS.TS Trần Viết Ổn, Trường Đại
học Thủy Lợi.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn cô Nguyễn Thị Hằng Nga và thầy Trần Viết Ổnđã tận
tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật và quản lý
tưới, khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, khoa sau Đại học trường Đại học Thủy Lợi đã
giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Cuối cùng tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tác
giả rất nhiều trong quá trình học tập nghiên cứu.
Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót,
tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô và những độc giả quan
tâm đến đề tài.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả

Đồng Quang Huy

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .................................................................. 2
4.1 Cách tiếp cận ............................................................................................................. 2
4.2 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 4
1.1 Tổng quan về chất lượng nước hồ ............................................................................. 4
1.1.1 Khái niệm về chất lượng nước (CLN) .................................................................... 4
1.1.2 Khái niệm ô nhiễm nước và tổng quan các nguyên nhân gây ô nhiễm nước hồ
Quan Sơn........................................................................................................................ 4
1.1.3 Hiện tượng phú dưỡng ............................................................................................ 6
1.2 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) và cách tính toán ............................... 8
1.3 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến chất lượng nước hồ Quan Sơn ................. 9
1.4 Tổng quan về xử lý nước thải (XLNT) ................................................................... 11
1.5 Các công trình xử lý nước thải hiện nay ................................................................. 13
1.5.1 Xử lý nước thải bằng hồ sinh học ......................................................................... 13
1.5.2 Xử lý nước thải bằng kênh oxy hóa..................................................................... 14
1.5.4 Xử lý nước thải bằng công nghệ C-Tech ............................................................. 19
1.5.5 Xử lý nước thải bằng công nghệ MBBR .............................................................. 20
1.6 Tổng quan khu vực nghiên cứu ............................................................................... 26
1.6.1 Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu ..................................................................... 26
1.6.1.1 Vị trí địa lý......................................................................................................... 26
1.6.1.2 Đặc điểm khí hậu ............................................................................................... 26
1.6.1.3 Địa hình ............................................................................................................. 27

1.6.1.4 Đặc điểm nguồn nước........................................................................................ 27
1.6.2 Dân sinh kinh tế và các hướng phát triển kinh tế của khu vực............................. 29
1.6.2.1 Hiện trạng dân số ............................................................................................... 29
1.6.2.2 Xu hướng phát triển dân số ............................................................................... 30
1.6.2.3 Hiện trạng kinh tế-xã hội ................................................................................... 30
iii


1.6.2.4 Định hướng phát triển kinh tế- xã hội của khu vực........................................... 31
1.7 Tổng quan về hồ Quan Sơn ..................................................................................... 33
1.7.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của hồ Quan Sơn ................................................... 33
1.7.2 Chức năng nhiệm vụ của hồ Quan Sơn ................................................................ 36
1.7.3 Sự thay đổi chức năng nhiệm vụ của hồ Quan Sơn trong quá trình phát triển đa
mục tiêu ......................................................................................................................... 40
1.8 Nhận xét và kết luận chương 1 ................................................................................ 44
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 45
2.1 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 45
2.2 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 45
2.2.1Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu ................................................................... 45
2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa và phân tích mẫu ................................... 45
2.3 Tính toán chỉ số chất lượng nước từ các thông số quan trắc chất lượng nước ....... 47
2.3.1 Phương pháp tính toán chỉ số WQI do tổng cục môi trường ban hành ................ 48
2.3.2 Phương pháp tính chỉ số WQI đưa ra bởi TS Tôn Thất Lãng (phương pháp
Delphi)............. .............................................................................................................. 52
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NGUỒN NƯỚC, CHẤT LƯỢNG NƯỚC
CỦA HỒ QUAN SƠN CHO PHÁT TRIỂN ĐA MỤC TIÊU ..................................... 54
3.1 Hiện trạng nguồn nước hồ Quan Sơn ................................................................... 54
3.1.1 Mực nước hồ Quan Sơn ..................................................................................... 54
3.1.2 Chất lượng nước hồ Quan Sơn ............................................................................. 56
3.2 Kết quả tính toán chỉ số chất lượng nước WQI....................................................... 64

3.2.1 Tính toán theo phương pháp của tổng cục Môi trường ........................................ 64
3.2.2 Tính toán theo phương pháp Delphi..................................................................... 65
3.3 Phân tích các nguồn có nguy cơ làm suy giảm chất lượng nước hồ Quan Sơn ..... 65
CHƯƠNG 4. CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ VÀ BẢO VỆ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ
QUAN SƠN .................................................................................................................. 69
4.1 Đề xuất lựa chọn công nghệ để xử lý nước thải khu nhà hàng, du lịch .................. 69
4.2 Các giải pháp công trình xử lý nguồn gây ô nhiễm ................................................ 70
4.2.1 Kiểm soát và xử lý nước thải từ nhà hàng, khu du lịch ....................................... 70
4.2.1.1 Bể điều hòa ........................................................................................................ 71
4.2.1.2 Bể giá thể di động MBBR ................................................................................. 71
iv


4.2.1.3 Bể lắng ............................................................................................................... 76
4.2.1.4 Bể khử trùng ...................................................................................................... 76
4.2.1.5 Hố chứa bùn và nén bùn .................................................................................... 77
4.2.2 Kiểm soát nguồn ô nhiễm từ chăn nuôi thủy sản ................................................. 79
4.2.3 Kiểm soát từ các khu lò gạch................................................................................ 80
4.2.4 Kiểm soát từ các hoạt động nông nghiệp qua hệ thống kênh tưới, tiêu ............... 82
4.3Giải pháp phi công trình ........................................................................................... 84
4.3.1 Điều tiết trong mùa lũ ........................................................................................... 85
4.3.2 Vận hành điều tiết trong mùa kiệt ........................................................................ 86
4.4 Giải pháp quản lý..................................................................................................... 87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 90
I. Kết Luận ..................................................................................................................... 90
II. Kiến nghị ................................................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 92
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 94

v

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cơ chế hoạt động của quá trình XLNT trong hồ sinh học ............................. 13
Hình 1.2 Mô hình XLNT sử dụng biện pháp hồ sinh học............................................. 14
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của kênh oxy hóa tuần hoàn ............................. 15
Hình 1.4 Sơ đồ phân bố oxy hòa tan trong kênh oxy hóa tuần hoàn ............................ 16
Hình 1.5 Nhà máy xử lý nước thải đô thị Quy Nhơn 2A dùng kênh oxy hóa tuần hoàn ... 16

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ XLNT sử dụng bể SBR ...................................................... 17
Hình 1.7 Các giai đoạn hoạt động trong một chu kỳ của bể SBR................................. 18
Hình 1.8 Sơ đồ XLNT bằng bể C-Tech ........................................................................ 19
Hình 1.9 Sơ đồ XLNT bằng công nghệ MBBR ........................................................... 21
Hình 1.10 Giá thể trong điều kiện môi trường hiếu khí ................................................ 22
Hình 1.11 Giá thể trong điều kiện thiếu khí .................................................................. 22
Hình 1.12 Tổng lượng mưa năm của 3 trạm đo quanh khu vực ................................... 28
Hình 1.13 Hồ Quan Sơn cạn kiệt nước vào tháng 6 năm 2015 ..................................... 29
Hình 1.14 Hiện trạng còn sót lại của việc khai thác tài nguyên quanh khu vực ........... 31
Hình 1.15 Tràn chính Cầu Dậm kết hợp đường giao thông .......................................... 35
Hình 1.16 Cống kết hợp tràn bên và đường giao thông – Thông Bình Lạng, xã Hồng Sơn ... 38

Hình 1.17 Cống lấy nước đầu kênh chính - thôn Bình Lạng, xã Hồng Sơn ................. 38
Hình 1.18 Cống lấy nước qua kè mái lát đá hộc – thôn Gò Mái, xã Hợp Tiến ............ 39
Hình 3.1 Mực nước đo trung bình năm tại trạm Quan Sơn từ năm 2005 đến 2015 ..... 55
Hình 3.2 Mực nước đo trung bình năm tại trạm Vĩnh An từ năm 2005 đến 2015 ....... 55
Hình 3.3 Mực nước đo trung bình năm tại trạm Tuy Lai từ năm 2005 đến 2015 ......... 56
Hình 3.4 Vị trí lấy mẫu QS1, QS2, QS3, QS4 và QS5 ................................................. 57
Hình 3.4 Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu DO, BOD và COD tại Hồ Quan Sơn ................ 59
Hình 3.5 Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu N-NH4, P-PO4 tại Hồ Quan Sơn ..................... 59
Hình 3.6 Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu TSS và độ đục tại Hồ Quan Sơn ....................... 60

Hình 3.7 Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu DO, N-NH 4 và P-PO 4 , tại nguồn tác động ....... 63
Hình 3.8 Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu BOD và COD tại nguồn tác động .................... 63
Hình 3.9 Biểu đồ so sánh chỉ tiêu TSS vàĐộ đục tại nguồn tác động .......................... 64
Hình 3.10 WQI tại các vị trí đo tác động đến chất lượng nước hồ Quan Sơn .............. 66
Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ XLNT theo phương pháp MBBR ....................................... 70
vi


Hình 4.2 Bể giá thể di động MBBR ..............................................................................72
Hình 4.3 Sơ đồ ao nuôi thủy sản ...................................................................................79
Hình 4.4 Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi trước khi vào nuôi trồng thủy sản .........80
Hình 4.5 Sơ đồ xử lý nước thải ao nuôi cá ....................................................................80
Hình 4.6 Sơ đồ lò gạch thủ công ...................................................................................81
Hình 4.7 Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải lò hơi ............................................................82
Hình 4.8 Sơ đồ bộ máy tổ chức công ty TNHH MTV ĐT&PT thủy lợi sông Đáy ......85

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sau các bậc xử lý ....................... 12
Bảng 1.2 Thông số một số loại giá thể phổ biến hiện nay ............................................ 22
Bảng 1.3 Thông số thiết kế đặc trưng của bể MBBR ................................................... 23
Bảng 1.4 So sánh hệ thống MBBR và hệ thống bể sinh học hiếu khí .......................... 25
Bảng 1.5 So sánh thông số thiết kế của MBBR với các công nghệ khác ..................... 25
Bảng 1.6 So sánh công nghê xử lý bằng màng MBR với MBBR................................. 25
Bảng 1.7 Dân số trung bình của 4 xã quanh khu vực hồ Quan Sơn ............................. 29
Bảng 1.8 Các thông số cơ bản hệ thống liên hồ Quan Sơn- Vĩnh An- Tuy Lai ........... 34
Bảng 1.9 Tổng hợp năng lực cung cấp nước tưới của hồ Quan Sơn ............................ 37
Bảng 1.10 Thông số kỹ thuật chính của các cống lấy nước quanh hồ Quan Sơn ......... 39

Bảng 2.1 Phương pháp phân tích và thiết bị sử dụng.................................................... 47
Bảng 2.2 Bảng quy định các giá trị q i , BP i ................................................................... 49
Bảng 2.3 Quy định các giá trị BP i và q i đối với DO %bãohòa .......................................... 50
Bảng 2.4 Quy định các giá trị BP i và q i đối với thông số pH ....................................... 50
Bảng 2.5 Mức đánh giá chất lượng WQI ...................................................................... 51
Bảng 2.6 Trọng số tính theo phương pháp Delphi ........................................................ 52
Bảng 2.7 Mức đánh giá chất lượng nước tính theo phương pháp Delphi ..................... 53
Bảng 3.1 Mực nước trung bình năm 2015 của 3 trạm đo Quan Sơn, Vĩnh An và Tuy Lai 56

Bảng 3.2 Tổng hợp chung kết quả đo đạc và phân tích chất lượng nước hồ Quan Sơn
(lấy trung bình 4 đợt quan trắc) ..................................................................................... 58
Bảng 3.3 Tổng hợp kết quả đo đạc và phân tích chất lượng nước các nguồn tác động
đến CLN hồ Quan Sơn (lấy trung bình 4 đợt quan trắc) ............................................... 60
Bảng3.4 Chất lượng nước WQI tính theo phương pháp của Tổng cục môi trường...... 64
Bảng 3.5 Chất lượng nước hồ Quan Sơn tính theo phương pháp Delphi ..................... 65
Bảng 3.6 Kết quả phân tích mẫu nước thải tại cửa xả khu dịch vụ du lịch................... 68

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Giải thích

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BVTV

Bảo vệ thực vật

CLN

Chất lượng nước

ĐTVKL

Độc tố vi khuẩn lam

HTXNN

Hợp tác xã nông nghiệp

HTX

Hợp tác xã

HT

Hệ thống

KTCTTL

Khai thác công trình thủy lợi

MTV

Một thành viên

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

SL

Sản lượng

PTNT

Phát triển nông thôn

VKL

Vi khuẩn lam

QCVN

Quy chuẩn việt nam

XLNT

Xử lý nước thải

ix



`

1. Tính cấp thiết của đề tài

MỞ ĐẦU

Hồ Quan Sơn là một hồ chứa thủy lợi nhân tạo, được hình thành từ năm 1960. Hồ có diện
tích lưu vực khoảng 92,2 Km2, dung tích thiết kế là 12.000.000m3 ứng với mực nước
dâng bình thường là +5,5m. Nhiệm vụ chính là cấp nước tưới nông nghiệp khoảng
2.675,7 ha diện tích canh tác, chủ yếu cho các xã: Thượng Lâm, Tuy Lai, An Mỹ, Hồng
Sơn, Hợp Tiến, Hợp Thanh. Ngoài ra, do có điều kiện địa hình là những dãy núi đá vôi
chạy dọc theo sườn Tây, tạo nên những cảnh đẹp hoang sơ, thuận lợi cho du lịch và phát
triển lĩnh vực chăn nuôi thủy sản. Theo số liệu thống kê năm 2015 có khoảng 10.000 lượt
khách tham quan, dự kiến đến 2020 tăng khoảng 14.000 lượt khách, dịch vụ du lịch cũng
vì thế mà ngày một phát triển, nhà hàng, khách sạn mọc lên ngay cạnh hồ ngày một nhiều.
Tuy nhiên, do không được giám sát chặt chẽ của các cơ quan chức năng, dẫn đến tình
trạng xả thải bừa bãi, không qua xử lý xuống trực tiếp nước hồ, gây nên tình trạng ô
nhiễm chất lượng nước, ảnh hưởng đến các hoạt động kinh tế khác trong khu vực. Theo
báo cáo của Công ty cổ phần thủy sản và du lịch Quan Sơn (2014) thì tổng lượng nước
thải chưa qua xử lý là khoảng 14m3/ngày đêm. Qua phân tích mẫu nước cho thấy chỉ tiêu
BOD, COD, N, P đều vượt ngưỡng cho phép.
Ngoài ra, việc xuất hiện các lò gạch thủ công từ hàng chục năm nay, dẫn đến tình trạng ô
nhiễm không khí và nước mặt. Hiện tại, trong khu vực có khoảng 13 lò gạch thủ công,
lượng nước thải này sau khi thải ra hồ sẽ tích tụ lâu dần và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các
sinh vật thủy sinh như cá, tôm, ốc..., đồng thời cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hàng ngàn ha
diện tích nông nghiệp của các xã, do nguồn nước được lấy trực tiếp. Tìm ra các giải pháp
đảm bảo chất lượng nước hồ cho phát triển đa mục tiêu là nhiệm vụ quan trọng.
Từ thực tiễn đó, tác giả tiến hàng nghiên cứu đề tài: “Đề xuất các giải pháp khả thi có cơ
sở khoa học nhằm đảm bảo chất lượng nước của hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, TP. Hà
Nội phục vụ phát triển đa mục tiêu”
2. Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng chất lượng nước hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Hà Nội nhằm
đưa ra các kết luận có cơ sở khoa học về chất lượng nước hiện tại, các nguồn gây ô
nhiễm nước và tải lượng ô nhiễm vào hồ

1


`

- Từ đó đề xuất các giải pháp đảm bảo chất lượng nước hồ Quan Sơn đạt tiêu chuẩn
chất lượng nước cho các mục đích sử dụng (tưới tiêu, thủy sản, du lịch...).
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nước mặt trênhệ thống hồ chứa Quan Sơn, huyện Mỹ Đức,
Hà Nội và nước tại các nguồn tác động chảy vào hồ.
- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực hồ Quan Sơn. Các xã trực tiếp tiếp nhận nguồn nước
từ hồ Quan Sơn: Thượng Lâm, Tuy Lai, An Mỹ, Hồng Sơn, Hợp Tiến. Hệ thống kênh
mương, cống lấy nước, tràn bên, tràn xả lũ thuộc công trình đầu mối hồ Quan Sơn.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1 Cách tiếp cận
- Tiếp cận kế thừa có bổ sung: Dựa vào số liệu đo đạc mực nước, lượng mưa, các tài
liệu liên quan đến tình hình phát triển kinh tế – xã hội của khu vực hồ Quan Sơn trong
những năm trước. Từ đó định hướng xem các mục tiêu trong tương lai có phù hợp với
điều kiện phát triển của khu vực hay không.
- Tiếp cận theo hướng đa ngành, đa mục tiêu: Xem xét các đối tượng nghiên cứu trong
một hệ thống quan hệ phức tạp vì thế đề cập đến rất nhiều đối tượng khác nhau như
nông nghiệp, thủy sản, du lịch,...
- Tiếp cận đáp ứng nhu cầu: Là cách tiếp cận dựa trên nhu cầu sử dụng nước hoặc định
mức sử dụng nước của các đối tượng dùng nước, qua đó xây dựng các giải pháp cấp
nước tối ưu cho các đối tượng dùng nước.
- Tiếp cận bền vững: Là cách tiếp cận hướng tới sự phát triển hài hòa giữa các đối

tượng dùng nước dựa trên quy hoạch phát triển, sự bình đẳng, sự tôn trọng những giá
trị lịch sử, truyền thống của các đối tượng dùng nước trong cùng một hệ thống.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Điều tra, thu thập và xử lý số liệu: Từ các số liệu thô thu thập được từ công ty thủy
lợi sông Đáy, xí nghiệp thủy lợi Mỹ Đức, UBND huyện Mỹ Đức,… tiến hành phân
tích và xử lý số liệu cho phù hợp với nghiên cứu trong luận văn.
- Phương pháp khảo sát, lấy mẫu và phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm;
2


`

- Đánh giá chất lượng nước theo chỉ số chất lượng nước WQI (Water Quality Index);
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia về chất lượng nước nước và
các giải pháp bảo đảm chất lượng nước hồ;

3


`

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về chất lượng nước hồ
1.1.1 Khái niệm về chất lượng nước (CLN)
Theo định nghĩa của tổ chức môi trường Mỹ EOA [1], chất lượng nước là một khái
niệm mô tả các điều kiện lý, hóa, sinh học trong nước có liên quan đến các mục đích
sử dụng cụ thể bao gồm ăn uống sinh hoạt, các hoạt động giải trí, tưới cây, bảo vệ đời
sống thủy sinh.
Chất lượng nước được đo bởi một số yếu tố, chẳng hạn như nồng độ oxy hòa tan,
nồng độ vi khuẩn, lượng muối (hoặc độ mặn), tổng chất lơ lửng trong nước (độ đục).

Ngoài ra, các thông số khác như nồng độ vi tảo, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, kim loại
nặng và các chất bẩn khác cũng được đo để xác định chất lượng nước. Các thông số
CLN thường được gắn kết với mục đích sử dụng. Các kết quả đo đạc không phản ánh
được chất lượng nước tốt hay xấu, mà cần phải gắn với mục đích sử dụng. Chất lượng
nước có thể phù hợp với mục đích này nhưng có thể không phù hợp với mục đích
khác.
1.1.2 Khái niệm ô nhiễm nước và tổng quan các nguyên nhân gây ô nhiễm nước hồ
Quan Sơn
Ô nhiễm nước, theo định nghĩa của tổ chức Y tế Thế giới WHO [2], là sự giảm tính
phù hợp của nước tự nhiên đối với mục đích sử dụng đã định. Như vậy, ô nhiễm nước
là sự thay đổi chất lượng nước nguồn theo hướng tiêu cực do các tác nhân khác nhau.
Hiện nay, trong hệ sinh thái nước, người ta đã xác định được trên 1,500 tác nhân ô
nhiễm khác nhau như các chất hữu cơ không bền vững, các chất hữu cơ bền vững, dầu
mỡ, các kim loại nặng… Khi tác nhân ô nhiễm được đưa vào môi trường, chúng sẽ bị
biến đổi dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (ánh sáng, nhiệt độ, chế độ thủy
văn, sinh vật…) sau đó tiếp xúc với đối tượng nhận (con người, sinh vật, vật liệu).
Hiện tượng phú dưỡng tại các thuỷ vực nội địa dưới tác động của các yếu tố tự nhiên
(hiện tượng xói mòn, rửa trôi...) hoặc do các hoạt động của con người (sự phát triển
công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ sản, quá trình đô thị hoá…) đang là mối quan tâm bức
thiết trong công tác quản lý môi trường nước tại nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là
tại các nước đang phát triển. Một nghiên cứu mới đây của ILEC/Viện nghiên cứu hồ
4


`

Biwa cho thấy tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương, 54% hồ hoặc hồ chứa bị phú
dưỡng. Tỷ lệ này tại châu Âu, châu Phi, Bắc và Nam Mỹ là 53, 28, 48 và 41 % tương
ứng (Chorus, Bartram 1999) [3]. Nguồn thải từ các đô thị (công nghiệp, sinh hoạt) đã
đóng góp một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng đổ vào hệ thống các sông hồ.Nước

thải công nghiệp ở các ngành sản xuất khác nhau với thể tích nước thải và mức độ xử
lý nước thải khác nhau là nguồn dinh dưỡng cho các thủy vực.
Sự ô nhiễm dinh dưỡng ngày càng nghiêm trọng tại các thuỷ vực nước ngọt luôn đi
kèm với hiện tượng nở hoa nước (water blooms) mà bản chất là sự phát triển ồ ạt của
thực vật nổi, chủ yếu là các vi khuẩn lam (VKL). Phần lớn (50÷75%) các VKL gây nở
hoa nước có khả năng sản ra độc tố, gọi là độc tố VKL (ĐTVKL).ĐTVKL được xếp
vào loại các hợp chất độc nhất có nguồn gốc sinh học. Các chất độc này ảnh hưởng
đến sức khoẻ con người, thuỷ sản, vật nuôi, huỷ hoại nguồn nước mặt và các hoạt
động du lịch, thể thao dưới nước
Nguyên nhân dẫn đến sự nở hoa của nước bao gồm: nồng độ các chất dinh dưỡng
trong thuỷ vực cao, đặc biệt là các muối đa lượng Nitơ và Phốt pho như nồng độ
amonium nitrogen cao; nhiệt độ nước ấm; cường độ chiếu sáng, pH cao, hàm lượng
CO 2 thấp. Tuy nhiên nhiệt độ cao và hàm lượng các chất dinh dưỡng cao trong các
thủy vực được coi là những yếu tố môi trường quan trọng nhất quyết định sự phát triển
lấn át của VKL trong thủy vực, trong đó tỷ lệ T-N/T-P thấp (< 29) là yếu tố chủ đạo
kích thích sự phát triển của VKL trong khi tỷ lệ N-NO. 3 / T-P thấp (< 5) được coi là
yếu tố đáng tin cậy để dự báo sự nở rộ của VKL (Rapala, 1998) [4]. Trong khi ảnh
hưởng của các yếu tố dinh dưỡng như N & P đối với sự phát triển của VKL đã được
công bố nhiều thì còn rất ít nghiên cứu về ảnh hưởng của những yếu tố kim loại đến sự
nở rộ VKL. Một số nghiên cứu của Rapala (1998) cho thấy Mo, Fe và Zn là những
yếu tố kích thích sự phát triển của VKL.Khả năng sản sinh độc tố của VKL cũng chịu
ảnh hưởng rất mạnh mẽ của các yếu tố môi trường.Phản ứng của các loài VKL với các
yếu tố môi trường khác nhau cũng rất khác nhau. Một số VKL tăng cao khả năng sản
độc tố ở những điều kiện stress, tuy nhiên tuyệt đại đa số VKL sản ra nhiều độc tố ở
những điều kiện sinh trưởng tối ưu. Chẳng hạn nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của một số
chủng VKL thuộc các chi Microcystis, Aphanizomenon và Oscillatorialà 25oC. Hàm
lượng độc tố cũng như độc tính cao nhất thường đạt ở nhiệt độ từ 20-25oC. Ở nhiệt độ
5

`

cao hơn, độc tính có thể giảm đi 6 lần (Rapala, 1998). Thông thường độc tính gan và
độc tính thần kinh của các chủng VKL thường cao nhất ở ánh sáng tối ưu hoặc dưới
tối ưu một chút. Khi bị hạn chế ánh sáng độc tố gan của Microcystis aeruginosa và
hàm lượng nodularin của Nodularia spumigena giảm đi đáng kể, pH môi trường cũng
có tác động lên khả năng sản độc tố. Độc tính của Microcystis aeruginosa giảm mạnh
ở pH kiềm hoặc axit nhẹ. Các yếu tố dinh dưỡng như N, P đều có tác động lên sự sản
độc tố của VKL. Hàm lượng độc tố microcystins (MCs) tăng tỷ lệ thuận với hàm
lượng T-P và P hoà tan (Wang và cộng sự, 2003) [5]. Hàm lượng MCs trong
Oscillatoria agardhii tăng lên 2 lần trong các tế bào sinh trưởng trên môi trường có
hàm lượng P cao (5,5 mg P,L-1) so với tế bào sinh trưởng trên môi trường ít P (0,01
P,L-1). Hàm lượng MCs của Microcystis aeruginosa và Oscillatoria agardhii tăng lên
2-3 lần trong môi trường giàu N trong khi hàm lượng nodularin của Nodularia
spumigena (là VKL có khả năng cố định Nitơ) lại cao nhất trong môi trường không
chứa hoặc chứa rất ít nitơ vô cơ. Ngoài ra, sự nở hoa nước chịu ảnh hưởng mạnh mẽ
và đồng thời không chỉ của các điều kiện ngoại cảnh như các các yếu tố dinh dưỡng,
tính chất thuỷ lý, thuỷ hoá của cột nước, điều kiện thời tiết, mà còn cơ chế bên trong tế
bào của các loài gây nở hoa đảm bảo cho khả năng phát triển chiếm ưu thế trong
những điều kiện stress. Đối với tảo silic - nhóm tảo có nhiều loài thường được sử dụng
làm các chỉ thị sinh học cho ô nhiễm môi trường nước, ngoài các thông số như nitơ
(N), phốtpho (P), silic (Si), các tỷ số Si/N và Si/P cũng rất được quan tâm. Trong các
thủy vực bị phú dưỡng (giàu hàm lượng P và N), hàm lượng silic sẽ bị giảm mạnh
trong suốt quá trình phát triển mạnh mẽ của tảo. Khi tỉ số N/P trong thuỷ vực lớn hơn
16 và các tỉ số (Si/N; Si/P) nhỏ hơn 1 thì silic sẽ trở thành yếu tố giới hạn sự phát triển
của tảo, khi đó tảo silic (sử dụng silic cho sự phát triển của chúng) sẽ không phát triển
được và thay vào đó là sự phát triển của các loài tảo khác, chủ yếu là VKL tạo nên
hiện tượng nở rộ VKL (Cyanobacterial blooms), trong đó có nhiều loài có khả năng
sản ra độc tố.
1.1.3 Hiện tượng phú dưỡng

Phú dưỡng là một quá trình tự nhiên xảy ra ở mọi nơi, mọi lúc mà hồ tồn tại, có thể
ảnh hưởng lớn do các hoạt động của con người.
Sự phú dưỡng tự nhiên có khuynh hướng xảy ra đều đặn nhưng rất chậm, thường là
6


`

qua một giai đoạn hàng trăm năm. Những hoạt động của con người thường gây ra sự
phú dưỡng nhanh chóng do các chất thải sinh hoạt, hệ thống thoát nước nông nghiệp
và các chất thải công nghiệp thực phẩm hoặc sự phân hủy các sản phẩm của chúng
được đổ vào các hồ và hồ chứa.
Hiện tượng phú dưỡng chỉ thực sự rõ ràng trong khoảng 30 năm trở lại đây, với sự
bùng nổ mạnh mẽ của tảo, sự xuất hiện những “tấm thảm tảo” dày trên bề mặt hồ
cùng với sự sinh trưởng của một số loài thực vật bậc cao khác.
Theo quan điểm khoa học, hồ phú dưỡng có đặc điểm là thường nông và có một vùng
bờ rộng lớn với sự sinh trưởng mạnh mẽ của các loài thực vật. Hàm lượng các chất
dinh dưỡng cơ bản trong hồ cao, hàm lượng trung bình hàng năm của các dạng nitơ vô
cơ lớn hơn 0,3mg/l, photpho vô cơ lớn hơn 0,015mg/l. Độ kiềm thay đổi từ
50÷100mg/l, nước có độ cứng vừa. Các hồ này là môi trường sống lí tưởng của rất
nhiều loại thực vật nổi, một số loài có thể nở hoa phổ biến và thường xuyên trong mùa
sinh trưởng. Nhìn chung, tổng sản lượng sơ cấp trong những hồ phú dưỡng dao động
từ 0,5÷5,0g chất hữu cơ khô/m2/ngày trong mùa sinh trưởng thuận lợi nhất, trong khi
sản lượng sơ cấp của cacbon hữu cơ là 480 tấn/km2/năm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ làm giàu chất dinh dưỡng (sự phú dưỡng) của hồ
gồm có các yếu tố tự nhiên và nhân tạo.Các yếu tố tự nhiên gồm đặc điểm địa hóa của
thủy vực, kiểu đất, kích thước của thủy vực, thời gian lưu giữ nước trong hồ, thành
phần nước ngầm và các điều kiện khí hậu. Các yếu tố nhân tạo gồm nước thải sinh
hoạt, các dòng nước chảy qua các vùng canh tác nông nghiệp, các hoạt động khai thác
mỏ, các chất thải công nghiệp, các dòng thải ở vùng đô thị, các chất dinh dưỡng dò rỉ

từ các hệ thống cống rãnh và từ các bãi rác, nước từ nhà máy xử lý nước thải các hợp
chất chính của nitơ và photpho, đặc biệt là PO 4 3- thường được coi là những nguyên
nhân chính gây ra sự phú dưỡng của hồ. Các chất này có thể thâm nhập vào nước
thông qua các quá trình tự nhiên như các dòng nước lũ chảy qua rừng, đầm lầy, sự xói
mòn đất, các chất thải của chim và bò sát sống quanh hồ, lá rụng vào hồ, sự cố định
nitơ của các sinh vật... Tuy nhiên phần lớn các chất này có nguồn gốc từ các hoạt động
của con người. Các nguồn nước thải sinh hoạt, nước thải từ các khu sản xuất nông
nghiệp, các chất thải của các động vật ở các trang trại, hệ thống cống rãnh của đô thị,
7


`

các bể tự phân hủy, nước thải và chất thải công nghiệp, các nhà máy xử lý nước thải ...
được đổ vào hồ, sông, suối làm cho lượng photpho và nitơ trong hồ quá dư thừa, dẫn
đến sự phú dưỡng của hồ. Những chất này kích thích sự tăng trưởng của một số loài
thực vật có rễ ở nước, các thực vật thủy sinh khác và đặc biệt là tảo. Một số tảo sống ở
tầng nước mặt có khả năng phát triển số lượng cá thể rất nhanh ở những khoảng thời
gian nhất định tạo thành dạng kết tự xốp có thể nhìn thấy được gọi là “nở hoa” và có
thể bao phủ trên một vùng diện tích rất lớn của hồ và hồ chứa, thậm chí ở trong suối.
1.2 Tổng quan về chỉ số chất lượng nước (WQI) và cách tính toán
Chỉ số chất lượng nước WQI (Water Quality Index) là một chỉ số tổ hợp được tính
toán từ các thông số chất lượng nước xác định thông qua một công thức toán học.WQI
dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và được biểu diễn qua một thang
điểm.Việc sử dụng sinh vật trong nước làm chỉ thị cho mức độ sạch ở Đức từ năm
1850 được coi là nghiên cứu đầu tiên về WQI. Chỉ số Horton (1965) là chỉ số WQI
đầu tiên được xây dựng trên thang số.Hiện nay có rất nhiều quốc gia/địa phương xây
dựng và áp dụng chỉ số WQI. Thông qua một mô hình tính toán, từ các thông số khác
nhau ta thu được một chỉ số duy nhất. Sau đó chất lượng nước có thể được so sánh với
nhau thông qua chỉ số đó. Đây là phương pháp đơn giản so với việc phân tích một loạt

các thông số.
Các ứng dụng chủ yếu của WQI bao gồm:
- Phục vụ quá trình ra quyết định: WQI có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc ra
các quyết định phân bổ tài chính và xác định các vấn đề ưu tiên.
- Phân vùng chất lượng nước.
- Thực thi tiêu chuẩn: WQI có thể đánh giá được mức độ đáp ứng/không đáp ứng của
chất lượng nước đối với tiêu chuẩn hiện hành.
- Phân tích diễn biến chất lượng nước theo không gian và thời gian.
- Công bố thông tin cho cộng đồng.
Tại Việt Nam WQI chưa được triển khai chính thức, chỉ có một số nghiên cứu điển
hình như:
- Nghiên cứu của TS Tôn Thất Lãng, TS Lê Trình. Đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất
8


`

lượng nước theo các chỉ số chất lượng nước (WQI) và đánh giá khả năng sử dụng các
nguồn nước sông, kênh rạch ở vùng thànhphố Hồ Chí Minh”;
- TS Phạm Thị Minh Hạnh, tính toán WQI cho lưu vực sông Nhuệ Đáy với cách tiếp
cận cải tiến từ WQI – NSF;
- Phương pháp WQI đưa ra bởi Ủy ban sông Mê Kông: “Tính toán tổng hợp. Đánh giá
chất lượng nước mặt dựa theo Sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước
(WQI) do Tổng cục Môi trường ban hành theo Quyết định số 879 /QĐ-TCMT ngày
01/7/2011”;
1.3 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến chất lượng nước hồ Quan Sơn
Hồ Quan Sơn là một cảnh quan tự nhiên nổi tiếng và đặc trưng của tỉnh Hà Tây cũ nay
là thủ đô Hà Nội với nhiều ý nghĩa về mặt sinh thái, môi trường và kinh tế - xã hội.
Các nghiên cứu về hồ chứa Quan Sơn hiện có chưa nhiều và cũng rất mới trong thời
gian gần đây. Các nghiên cứu này chỉ dừng ở mức điều tra cơ bản về đa dạng sinh học,

báo cáo hiện trạng môi trường và nghiên cứu về nguồn lợi thủy sản.... những nghiên
cứu trên chưa đi sâu và đánh giá về chất lượng nước của hồ chứa từ đó có những biện
pháp khai thác tài nguyên từ hồ có hiệu quả mà vẫn bảo vệ được môi trường. Một số
công trình nghiên cứu về hồ chứa Quan Sơn có thể kể đến như sau:
1. Trịnh Thị Hoa (2010). “Hiện trạng nguồn lợi thủy sản và định hướng nuôi trồng
thủy sản bền vững ở vùng hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội”, Luận văn
thạc sỹ khoa học, trường Đại học khoa hoc tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
2. Phạm Văn Mạch (2010). “Báo cáo chuyên đề hiện trạng chất lượng môi trường
nước và đa dạng các nhóm sinh vật nổi, sinh vật đáy hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức,
thành phố Hà Nội” (Tài liệu lưu hành nội bộ).
3. Đào Thị Nga (2010). “Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất
lượng môi trường nước ở vùng hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội”,
Luận văn thạc sỹ khoa học, trường Đại học khoa hoc tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà
Nội.
4. Sở Khoa học công nghệ và môi trường Hà Tây (2001).“Điều tra hiện trạng và đề
xuất giải pháp bảo vệ tài nguyên môi trường vùng hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức – Hà
Tây”, Báo cáo tổng kết đề tài.
9


`

Ngoài ra năm 2010 UBND thành phố Hà Nội cũng đã có các phương án quy hoạch –
kế hoạch sử dụng và khai thác hồ chứa Quan Sơn như sau: Tổng thể khu du lịch được
phân chia thành 2 khu chức năng:
Khu vực I: Khu vực Quan Sơn (xã Hợp Tiến)
Khu vực II: Vĩnh An (xã Hồng Sơn)
1. Khu vực Quan Sơn:
Diện tích khoảng 361,24 ha, bao gồm:
Văn phòng Công ty thuỷ sản và dịch vụ: 5,3 ha

Khu hồ Giang Nội: 83,9 ha
Khu hồ sông: diện tích mặt nước sử dụng 110 ha
Khu núi từ núi đá Bạc ven theo hồ Giang Nội đến Thung Voi, mặt nước cắt ngang
sang điểm gianh giới ba xã Hợp Tiến, Hồng Sơn - Cao Dương và Thung Mơ do xã
Hợp Tiến quản lý, diện tích núi đá 113 ha, diện tích trồng trọt 24 ha, diện tích đất
chuyên dùng 25 ha.
- Mục tiêu: Phát triển thành một trung tâm dịch vụ vui chơi giải trí mặt hồ, ven núi đá
và trên cạn trên cơ sở kết hợp với nuôi trồng thuỷ sản và cung cấp nước cho nông
nghiệp.
- Tổ chức không gian:
+ Phần diện tích văn phòng công ty thuỷ sản và dịch vụ du lịch dự kiến xây dựng các
công trình: Bến xe, cửa hàng dịch vụ, hội trường, văn phòng làm việc, nhà nghỉ
CBNV, khu công viên văn hoá, sân thể thao.
+ Phần diện tích hồ Giang Nội và hồ sông: Xây dựng âu thuyền, nhà thuyền, nhà thuỷ
toạ, trạm cứu nạn, khu vực thể thao nước, các hệ thống chiếu sáng mặt hồ và ven núi.
+ Khu vực núi Thung Mơ, núi rừng xã Hợp Tiến: Xây đựng cầu phà lối lên, lối xuống,
khu dịch vụ, khu thể thao, xây dựng các khuôn viên nhỏ (nhà nghỉ, vườn hoa...) và hệ
thống chiếu sáng.
2. Khu vực Vĩnh An:
10


`

- Diện tích khoảng 833 ha, bao gồm: Diện tích của công ty thuỷ sản và dịch vụ du
lịch: 7,7 ha; phần mở rộng khu núi mối Hồng Sơn 25 ha; Hồ Ngái 200 ha; khu vực
Thung Cống: 30 ha; Núi Đá: 427 ha; đất lâm nghiệp: 194 ha; đất chuyên dùng: 22ha;
Đất chưa sử dụng: 76ha.
- Mục tiêu: Phát triển khu vui chơi giải trí, nghỉ dưỡng, tham quan, nghiên cứu, trồng
rừng môi sinh, trồng dược liệu trên cơ sở kết hợp với nuôi trồng thuỷ sản và cung cấp

nước cho nông nghiệp.
- Tổ chức không gian: Phần diện tích công ty thuỷ sản và dịch vụ du lịch, diện tích núi
Mối dự kiến xây dựng bến xe, phòng chỉ dẫn, hội trường, văn phòng làm việc, nhà
nghỉ cán bộ công nhân viên, khu dịch vụ, công trình thể thao, hệ thống giao thông và
chiếu sáng. Phần diện tích mặt nước hồ Ngái: Xây dựng âu thuyền, cầu qua đập tràn,
công viên văn hoá, vườn dược liệu, rừng môi sinh, cáp trượt và hệ thống đường điện.
1.4 Tổng quan về xử lý nước thải (XLNT)
Xử lý nước thải là giai đoạn cuối cùng của hệ thống thoát nước thải. Xử lý nước thải là
quá trình công nghệ làm cho nước thải trở nên sạch hơn đủ tiêu chuẩn vệ sinh để xả
vào môi trường tiếp nhận.
Hệ thống thoát nước và XLNT có thể tổ chức thành hệ thống tập trung, hệ thống phân
tán hay xử lý nước thải tại chỗ. Nước thải sinh hoạt có thể xử lý tại chỗ trong các công
trình làm sạch sơ bộ (tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong nước đen ...), trong công
trình xử lý cục bộ đối với hệ thống thoát nước độc lập hoặc công trình xử lý tập trung
tại trạm xử lý khu vực xử lý nước thải tại chỗ sẽ làm giảm chi phí đầu tư xây dựng các
tuyến cống thoát nước.
Nước thải nói chung thường được xử lý theo 3 bước:
- Bước thứ nhất (xử lý bậc một hay xử lý sơ bộ ): Làm trong nước thải bằng phương
pháp cơ học để loại các chất rắn thô như rác, cát, xỉ... và bùn, cặn. Đây là mức độ bắt
buộc đối với tất cả các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải. Hàm lượng cặn lơ lừng
trong nước thải sau khi xử lý ở giai đoạn này phải thấp hơn 150 mg/1 nếu nước thải
được xử lý sinh học tiếp tục hoặc thấp hơn các quy định nêu trong các tiêu chuẩn môi
trường liên quan nếu xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt.
- Bước thứ hai (xử lý bậc hai hay xử lý sinh học): Xử lý nước thải bằng phương pháp
11


`

sinh học. Giai đoạn xử lý này được xác định trên cơsở tình trạng sử dụng và quá trình

tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận nước thải.Trong bước này chủ yếu là xừ lý các
chất hữu cơ dễ oxy hoá sinh hoá (BOD) để khi xả ra nguồn nước thải không gây ô
nhiễm hữu cơ và thiếu hụt oxy.
-Bước thư ba (xử lý bậc ba hay xử lý triệt để): Loại bỏ các hợp chất nitơ và phospho
khỏi nước thải. Giai đoạn này rất cần thiết đối với các nước khí hậu nhiệt đới, nơi mà
quá trình phú dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng nước mặt.
-Xử lý bùn cặn trong nước thải: Trong nước thải có các chất không hòa tan như rác,
cát, cặn lắng, dầu mỡ... Các loại cát (chủ yếu là thành phần vô cơ và tỷ trong lớn)
đươc phơi khô và đổ san nền, rác được nghiền nhỏ hoặcvận chuyển về bãi chôn lấp
rác. Cặn lắng được giữ lại trong các bể lắng đợt một (thường được gọi là cặn sơ cấp)
có hàm lượng hữu cơ lớn được kết với bùn thứ cấp (chủ yếu là sinh khối vi sinh vật
dư) hình thành trong quá trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theo các bước tách nước
sơ bộ, ổnđịnh sinh học trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí. Bùn cặn sau xử lý có
thể được sử dụng để làm phân bón.
- Giai đoạn khử trùng: sau quá trình làm sạch nước thái là yêu cầu bắt buộc đốivới
một số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý trong điểu kiện nhân
tạo.
Ngoài ra, khi trạm XLNT được bố trí gần khu vực dân cư hoặc các công trình công
cộng cần giữ một khoảng cách ly đảm bảo quy định và cần phải tính toán đến biện
pháp khử mùi hôi từ nước thải.
Bảng 1.1 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sau các bậc xử lý
Các biện pháp xử lý

Hàm lượng chất

BOD 5

lơ lửng (SS), mg/l

mg/l

Xử lý bậc một bằng biện pháp cơ học

Đến 80

-

Xử lý bậc hai bằng biện pháp sinh học

25-80

25-80

15-25

15-25

<15

<15

không hoàn toàn
Xử lý bậc hai bằng biện pháp sinh học
hoàn toàn
Xử lý bậc ba (triệt để)

12


`

1.5 Các công trình xử lý nước thải hiện nay
1.5.1 Xử lý nước thải bằng hồ sinh học
- Cơ chế hoạt động: Khi nước thải vào hồ với vận tốc nhỏ, các loại cặn được lắng
xuống đáy. Các chất bẩn hữu cơ còn lại trong nước sẽ được hấp phụ và hòa tan oxy
bởi các vi khuẩn. Nguồn oxy hòa tan được cung cấp cho quá trình oxy hóa lấy từ quá
trình khuếch tán oxy từ không khí vào nước và từ quang hợp của các loài tảo, ngoài ra
có thể tăng cường oxy hòa tan bằng các biện pháp nhân tạo như khuấy trộn bề mặt hay
bơm sục khí…
- Hiệu quả xử lý: Hồ sinh học có thể đạt hiêu quả xử lý là 80-90% TSS, 70-95% BOD,
tới 97% N,P và phần lớn các vi khuân gây bệnh.

Hình 1.1 Cơ chế hoạt động của quá trình XLNT trong hồ sinh học
Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác,
các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước. Như vậy, quá trình
làm sạch không phải thuần nhất là quá trình hiếu khí mà còn có cả quá trình tùy tiện và
kị khí. Theo quá trình sinh hóa người ta chia hồ sinh học ra làm 3 loại: hồ kỵ khí, hồ
13


`

hiếu khí và hồ tùy tiện. Các loại ao hồ sinh học có thể áp dụng thích hợp ở nước ta nếu
diện tích mặt bằng và các điều kiện khác cho phép. Các ao hồ có thể làm một bậc hoặc
nhiều bậc xử lý. Chiều sâu của hồ bậc sau thường sâu hơn bậc trước. Thiết bị đưa nước
vào hồ phải có cấu trúc thích hợp để phân phối đều hỗn hợp bùn nước trên toàn bộ
diện tích hồ.
Quá trình xử lý nước thải của hồ sinh học phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên. Hiện nay
chưa có chỉ tiêu thiết kế chung cho hồ sinh học. Hầu hết các hồ sinh học được thiết kế,
xây dựng trên cơ sở kinh nghiệm hoặc nghiên cứu thực nghiệm đối với các loại

nước thải cụ thể trong các điều kiện cụ thể.

Hình 1.2 Mô hình XLNT sử dụng biện pháp hồ sinh học
- Phạm vi sử dụng: Hồ sinh học đã được sử dụng từ rất lâu, chi phí đầu tư xây dựng và
quản lý rẻ hơn nhiều so với các công trình nhân tạo khác, vận hay đơn giả. Tuy nhiên
hồ sinh học có nhược điểm là yêu cầu diện tích lớn, khó điều khiển được quá trình xử
lý, nước hồ gây mùi khó chịu cho các khu vực xung quanh do đó chỉ thích hợp với các
vùng chưa có điều kiện kinh tế cao, quỹ đất rộng…
1.5.2 Xử lý nước thải bằng kênh oxy hóa
Trong những năm gần đây người ta sử dụng rộng rãi kênh oxy hóa để xử lý nước thải.
Có thể nói kênh oxy hóa là dạng cải tiến của bể aeroten khuấy trộn hoàn chỉnh, làm
thoáng kéo dài với bùn hoạt tính lơ lửng chuyển động tuần hoàn trong mương.
14


`

- Nguyên tắc hoạt động: Kênh ôxy hoá tuần hoàn hoạt động theo nguyên lý thổi khí
bùn hoạt tính kéo dài. Quá trình thổi khí đảm bảo cho việc khử BOD và ổn định bùn
nhờ hô hấp nội bào. Vì vậy, bùn hoạt tính dư khó gây hôi thối và giảm khối lượng
đáng kể.
Kênh ôxy hoá tuần hoàn có tải trọng chất hữu cơ thấp (0,05 g BOD 5 /g bùn/ngày); thời
gian nước lưu lại lớn lại lớn từ 18-30 giờ và bùn giữ lại trong hệ thống trung bình từ
10-33 ngày. Các chất hữu cơ trong công trình hầu như được ôxy hoá hoàn toàn, hiệu
quả khử BOD đạt 85-95%.

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của kênh oxy hóa tuần hoàn
- Cấu tạo kênh oxy hóa tuần hoàn: Kênh ôxy hoá tuần hoàn có cấu tạo hình ôvan trên
mặt bằng để dễ sứ dụng diện tích mặt thoáng. Mặt cắt ướt cùa kênh hình thang có độ
sâu trung bình lóp nước từ 1,2-1,8 m. Trong điều kiện cho phép, độ sâu cho phép cùa

kênh ôxy hoá tuần hoàn có thể tới 3,0 m. Vận tốc dòng cháy trong kênh từ 0,1 -0,4
m/s. Diện tích đất cần thiết để xây dựng kênh oxy hoá tuần hoàn là0,125 m2/người cho
vùng khi hậu nóng và 1,2 m2/người cho vùng khí hậu ôn đới.
-Ưu điểm: Lượng bùn dư thấp, được ổn định tương đối, hiệu quả khử BOD cao, các
chất dinh dưỡng như N, P được khử đáng kể, đạt 40-80%, quản lý vận hành không
phức tạp. Do thời gian lưu nước lớn nên công trình có tính đệm cao.
- Nhược điểm: Công trình xây dựng hở và diện tích chiếm đất lớn (dung tích cần thiết
của kênhoxy hoá tuần hoàn lớn gấp 3-10 lần so với Aeroten xử lý nước thải cùng mức
độ) là những yếu tố hạn chế sử dụng nó cho các trường họp xử lý nước thải quy mô
15