ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** NGUYỄN THỊ NHƯ QUYÊN NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHỤC VỤ QUY HOẠCH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SƠNG TƠ LỊCH ĐOẠN TỪ HỒNG QUỐC VIỆT ĐẾN NGÃ TƯ SỞ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** NGUYỄN THỊ NHƯ QUYÊN NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHỤC VỤ QUY HOẠCH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SÔNG TÔ LỊCH ĐOẠN TỪ HOÀNG QUỐC VIỆT ĐẾN NGÃ TƯ SỞ Mã ngành: Sử dụng Bảo vệ Tài nguyên Môi trường Mã số: 60 85 15 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TSKH NGUYỄN XUÂN NGUYÊN HÀ NỘI - 2012 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ MỞ ĐẦU CHƯƠNG - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu sơng Tơ Lịch 10 1.2 Tổng quan nước sông 12 1.2.1 Các đặc tính nước sơng 12 1.2.2 Quá trình pha lỗng nước thải 14 1.2.3 Khả tự làm hóa sinh nước sơng 17 1.3 Quan điểm nghiên cứu 20 1.3.1 Quan điểm hệ thống 20 1.3.2 Quan điểm lãnh thổ 20 1.3.3 Quan điểm phát triển bền vững 20 1.4 Phương pháp nghiên cứu 21 1.4.1 Phương pháp thu thập thông tin 21 1.4.2 Phương pháp quan trắc đánh giá chất lượng môi trường 21 1.4.3 Phương pháp phân tích tổng hợp 21 1.4.4 Phương pháp mô hình hóa 22 1.4.5 Ngôn ngữ xây dựng phần mềm tính tốn 22 CHƯƠNG - HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH 23 2.1 Tổng quan sông Tô Lịch 23 2.2 Hiện trạng môi trường nước 27 2.2.1 Hiện trạng môi trường nước thượng nguồn sông Tô Lịch 27 2.2.2 Các nguồn nguyên nhân gây ô nhiễm 36 2.3 Xây dựng mơ hình thống kê phân bố ô nhiễm nước sông Tô Lịch 38 2.3.1 Cơ sở thông tin để xây dựng mô hình thống kê 38 2.3.2 Lý thuyết thống kê phục vụ xây dựng mô hình thống kê 38 2.3.3 Xây dựng mơ hình thống kê phân bố nhiễm 43 CHƯƠNG - QUY HOẠCH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG 46 3.1 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sông Tô Lịch 46 3.2 Quy hoạch định hướng xử lý nước thải 57 3.2.1 Tính tốn định hướng quy hoạch trạm xử lý nước thải tập trung 57 3.2.2 Công nghệ xử lý nước thải trạm tập trung 60 3.2.3 Các biện pháp tổng hợp ngăn ngừa ô nhiễm 66 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Một số sông nội đô thành phố Hà Nội 23 Bảng 2.2: Các kênh mương cống xả 27 Bảng 2.3: Kết đo lưu lượng sông Tô Lịch mùa khô 28 Bảng 2.4 Kết quan trắc phân tích chất lượng nước sơng Tơ Lịch mùa khô 30 Bảng 2.5 Kết quan trắc phân tích chất lượng nước sơng Tơ Lịch mùa mưa 31 Bảng 2.6 Kết phân tích bùn sơng Tơ Lịch 33 Bảng 2.7: Tỷ lệ biến đổi chất ô nhiễm từ nguồn đến sông 35 Bảng 2.8: Các thơng số đầu vào mơ hình 44 Bảng 3.1: Các q trình phát triển cơng nghệ bùn hoạt tính 47 Bảng 3.2: So sánh số công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học 51 Bảng 3.3: Một số đặc trưng công nghệ xử lý 56 Bảng 3.4: Tính tốn chi phí trạm xử lý nước thải tập trung 59 Bảng 3.5: Các thông số kỹ thuật xử lý sơ trạm xử lý tập trung 62 Bảng 3.6: Các thông số kỹ thuật xử lý AO 63 Bảng 3.7: Các thông số kỹ thuật lắng thứ cấp 64 Bảng 3.8: Các thông số kỹ thuật cô đặc bùn 65 Bảng 3.9: Các thiết bị hỗ trợ dùng trạm xử lý nước thải tập trung 65 Bảng 3.10: Các tiêu ô nhiễm qua bậc xử lý AO 66 DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 2.1: Lưu vực hệ thống sơng Tơ Lịch 25 Hình 1.2: Vị trí khu vực nghiên cứu 26 Hình 2.3: Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước thải đoạn đầu sơng Tơ Lịch 29 Hình 3.1: Vị trí quy hoạch hệ thống thu gom xử lý nước thải 58 Sơ đồ 3.1 Q trình chuyển hóa nitơ nước thải nhờ vi sinh vật 48 Sơ đồ 3.2 Quá trình loại bỏ N sinh học cao 49 Sơ đồ 3.3: Các bước xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng cho đoạn đầu sông 60 Sơ đồ 3.4: Công nghệ xử lý nước thải tập trung sông Tô Lịch 61 Sơ đồ 3.5: Sơ đồ tổng hợp biện pháp kỹ thuật bảo vệ nguồn nước 67 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hà Nội thủ đô Việt Nam, trung tâm trị, kinh tế, văn hóa nước với diện tích tự nhiên lớn thứ hai dân số Tuy nhiên, q trình thị hóa mạnh mẽ, phần lớn sơng hồ Hà Nội rơi vào tình trạng nhiễm nghiêm trọng Lưu vực sông Tô Lịch trục tiêu nước thải thành phố có tổng diện tích 77,5 km2 tồn chiều dài sơng 14,6 km Theo khảo sát Sở TNMT, nay, toàn tuyến có 200 cửa xả lớn nhỏ, nhiên toàn tuyến chưa xây dựng hệ thống thu gom tách nước thải nước mưa Theo Chi cục Bảo vệ môi trường (Sở Tài nguyên Môi trường Hà Nội), với đặc điểm gần không bổ cập nước từ đầu nguồn, nên mùa khơ, tồn lượng nước sơng Tơ Lịch nước thải có tốc độ dịng chảy nhỏ Nước bị tù đọng gây nhiễm nặng tồn tuyến Sơng Tơ Lịch trục tiêu thoát nước thải chung thành phố, coi ô nhiễm nặng sơng nước khu vực nội thành Đã có nhiều dự án triển khai vấn đề giảm thiểu ô nhiễm tuyến sông chưa giải triệt để Để giảm thiểu, ngăn ngừa ô nhiễm khơi phục sơng Tơ Lịch, cần có biện pháp mang tính tổng hợp đồng Nhằm góp phần vào mục tiêu nói trên, tác giả luận văn đề xuất triển khai đề tài: “Nghiên cứu trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch hệ thống xử lý nước thải sông Tô Lịch - Đoạn từ Hoàng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở” Mục tiêu nghiên cứu - Tập hợp hệ thống hóa số liệu khảo sát thực khảo sát bổ sung số liệu ô nhiễm nước bùn sông Tơ Lịch - Xây dựng mơ hình thống kê phụ thuộc thông số ô nhiễm theo chiều dài sơng Tơ Lịch đoạn từ Hồng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở - Đề xuất biện pháp thu gom tính tốn quy hoạch trạm xử lý nước thải tập trung cho đoạn sông từ Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới số biện pháp tổng hợp nhằm nâng cao khả tự làm sông Tô Lịch Nhiệm vụ nghiên cứu - Điều tra, thu thập thông tin môi trường nước sơng Tơ Lịch hệ thống hóa số liệu tiêu chất lượng nước bùn sơng Tơ Lịch - Xây dựng mơ hình thống kê miêu tả phụ thuộc thông số nước sông Tô Lịch phân bố thông số theo chiều dài sơng đoạn từ Hồng Quốc Việt đến cầu Mới - Ngã Tư Sở - Đề suất lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thông qua mô hình tính tốn chi phí đầu tư vận hành trạm xử lý tập trung cho đoạn sông Tô Lịch - Đề xuất biện pháp thu gom, xử lý nước thải biện pháp tổng hợp cho việc nâng cao chất lượng nước sông CHƯƠNG - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC THẢI 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu sông Tô Lịch Những năm đầu thập kỷ 90 kỷ XX, sơng Tơ Lịch bắt đầu có tượng ô nhiễm Từ năm 1997, Công ty cấp thoát nước Hà Nội điều tra xây dựng phương án xử lý ô nhiễm môi trường hệ thống sông Tô Lịch [9] Từ năm 1999 đến 2003, Viện hoá học hợp chất thiên nhiên nghiên cứu chất lượng nước hệ thống sông Nhuệ sông Tô Lịch cách tiến hành quan trắc theo tháng số tiêu DO, độ đục, NO3-, PO42-, NH4-N, P-T [12] Sở Tài nguyên & Môi trường Hà Nội tiến hành quan trắc lưu vực sông Tô Lịch vào mùa khô mùa mưa hàng năm Theo đó, chất lượng nước sơng ngày nhiễm nghiêm trọng Từ năm 2003, sông Tô Lịch bắt đầu nạo vét kè bên bờ theo dự án thoát nước thành phố Hà Nội (giai đoạn 1) nên chất lượng nước sông cải thiện phần Tuy thành phố Hà Nội tâm kêu gọi tham gia nhiều đơn vị nghiên cứu khoa học đến chưa tìm giải pháp tối ưu thích hợp để giải triệt để tình trạng nhiễm sơng Tô Lịch Năm 2005, Viện Địa lý thực đề tài “Xây dựng sở khoa học cho giải pháp bổ sung nước mặt nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông Hà Nội” Trên sở nguồn phạm vi cấp nước bổ sung cho sông Hà Nội, đề tài ứng dụng mơ hình tính tốn tải lượng dự báo lan truyền sông hệ thống sông Tô Lịch theo phương án cấp nước bổ sung Kết tính tốn cho thấy, với mức cấp theo khả tối đa 17,5 m3/s từ sông Hồng qua cống Liên Mạc vào sông Tô Lịch, lượng nước cấp từ sông Hồng cho sông Kim Ngưu 15 m3/s chất thành phần nước hệ thống sơng Tô Lịch đạt xấp xỉ mức B Tiêu chuẩn cho phép nước mặt [13] Dòng chảy tự nhiên sông Tô Lịch 0,5 m3/s Với lưu tốc dịng chảy vậy, sơng Tơ Lịch khơng có khả tự rửa trơi, làm dịng sông Năm 2007, báo cáo cuối chương trình phát triển Đơ thị tổng thể Thủ Hà Nội (HAIDEP), đoàn nghiên cứu Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (JICA) đưa đề xuất phương án lấy nước từ sông Hồng vào hồ Tây với lưu lượng 10 7m3/s sau đưa nước vào hồ sơng Tơ Lịch Kim Ngưu, đưa trực tiếp sông Hồng vào sông thành phố [10] Tuy nhiên, theo Chi cục bảo vệ môi trường Hà Nội, nước sông Hồng mang nhiều phù sa, lấy nước trực tiếp từ sông vào gây bồi lắng cho sơng Tơ Lịch nên phía đầu sơng Nhuệ phải thiết kế hồ lắng để để giảm lượng phù sa Nước sơng Hồng gây tác động phụ cho hệ thống sông Tô Lịch như: Làm thay đổi môi sinh động, thực vật sống sông Tơ Lịch, từ dẫn tới cảnh quan, sinh thái tài nguyên nước mặt hệ thống sông bị thay đổi Thêm nữa, thực tế kênh mương bị ngắt qng khơng cịn quy hoạch nên cần phải có nghiên cứu điều chỉnh quy hoạch để dùy trì hệ thống kênh mương Mặt khác, phương án dùng nước để tẩy rửa, cải thiện tài nguyên nước mặt cho hệ thống sông Tô Lịch tương đối tốn Nước lấy qua cửa thu nước Liên Mạc dùng mương thủy lợi có kết hợp với việc xây dựng trạm bơm với công suất 3,5m3/s Như trước bơm nước vào sơng Tơ Lịch phải có bể lắng với dung tích khoảng 302.000 m3 Phương án có ưu điểm xây dựng thêm hệ thống dẫn mới, phí tới 10 triệu USD, chưa kể chi phí vận hành hàng năm [10] Viện Nghiên cứu Hỗ trợ Phát triển Nông thôn (IRARD) kiến nghị UBND thành phố Hà Nội cho thực thí điểm việc dùng hóa chất mà nhóm nghiên cứu thành cơng có tên dung dịch HQ1, HQ2, HQ3 làm nước sông Tô Lịch Dung dịch phun toàn mương hở, màu nước, mùi hôi giảm, nước trở lại sau 1-2 ngày giữ tình trạng vịng tháng Hay giải pháp khác sử dụng hoạt chất LTH- 100 Công ty Cổ phần Công nghệ Xanh thực Triển khai nghiên cứu từ nhiều năm Tuy nhiên, hoạt chất LTH- 100 nhánh nhỏ tổng thể công nghệ áp dụng Việc sử dụng hóa chất thường thích hợp với thủy vực tĩnh đặc điểm sông Tô Lịch nước thải bổ cập liên tục không ngừng suốt dọc bờ sơng nên dùng hóa chất khó có tính khả thi Cơng nghệ tàu hút bùn cơng nghệ khí nén Viện Nghiên cứu khí đưa vào thử nghiệm sông Tô Lịch công nghệ dừng lại 11 ... khai đề tài: ? ?Nghiên cứu trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch hệ thống xử lý nước thải sông Tơ Lịch - Đoạn từ Hồng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở? ?? Mục tiêu nghiên cứu - Tập hợp hệ thống hóa số liệu... CHƯƠNG - HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH 23 2.1 Tổng quan sông Tô Lịch 23 2.2 Hiện trạng môi trường nước 27 2.2.1 Hiện trạng môi trường nước thượng nguồn sông Tô Lịch. .. HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** NGUYỄN THỊ NHƯ QUY? ?N NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHỤC VỤ QUY HOẠCH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SƠNG TƠ LỊCH ĐOẠN TỪ HỒNG QUỐC