Luận văn: Phân tích chất lượng nước Sông Tô Lịch và đề xuất giải pháp xử lý

Luận văn phân tích, đánh giá thực trạng chất lượng nước Sông Tô Lịch. Đề xuất các giải pháp xử lý ô nhiễm dựa trên số liệu nghiên cứu khoa học.

• Tác giả: Vũ Thị Hiền
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Hồng Côn
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Phân tích đánh giá chất lượng nước của sông Tô Lịch và đề xuất giải pháp xử lý
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ Khoa học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Hiện Trạng Chất Lượng Nước Sông Tô Lịch

Sông Tô Lịch là một trong những con sông quan trọng chảy qua thành phố Hà Nội, đóng vai trò thiết yếu trong đời sống người dân và mỹ quan đô thị. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, chất lượng nước sông Tô Lịch đã bị ô nhiễm nghiêm trọng do ảnh hưởng từ các hoạt động công nghiệp, sinh hoạt và xây dựng hạ tầng. Các nghiên cứu về đánh giá chất lượng nước cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm như COD, amoni, nitrit vượt quá giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn nước mặt hiện hành. Vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến sinh thái mà còn gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng, đòi hỏi các biện pháp xử lý nước thải toàn diện và kịp thời.

1.1. Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Sông Tô Lịch

Ô nhiễm sông Tô Lịch phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Các hoạt động công nghiệp ở khu vực Thượng Đình xả nước thải chứa nhiều chất độc hại. Nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư, quán ăn và bệnh viện không được xử lý hoàn toàn. Chất thải rắn lơ lửng (TSS) từ hoạt động xây dựng làm đục nước sông. Các chất dinh dưỡng như phosphate (PO₄³⁻) và nitrat gây phú dưỡng hóa nước, tạo điều kiện cho tảo phát triển không kiểm soát.

1.2. Các Thông Số Chất Lượng Nước Chính

Để đánh giá chất lượng nước sông, các chuyên gia phân tích nhiều thông số quan trọng. COD (Chemical Oxygen Demand) cho biết lượng vật chất hữu cơ, TSS đo độ đục nước, amoni (NH₄⁺) và nitrit (NO₂⁻) liên quan đến nitrogen. Phosphate (PO₄³⁻) là chỉ số phosphorus, Coliforms phản ánh ô nhiễm vi sinh vật. Tất cả các thông số này phải nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn QCVN 08:2015.

II. Phương Pháp Phân Tích Và Đánh Giá Chất Lượng Nước

Để thực hiện đánh giá chất lượng nước sông Tô Lịch một cách khoa học, cần áp dụng các phương pháp phân tích tiên tiến và chính xác. Các mẫu nước được lấy tại nhiều vị trí khác nhau dọc theo dòng sông trong các mùa khác nhau để đảm bảo tính đại diện. Phòng thí nghiệm sử dụng các thiết bị hiện đại như ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), quang phổ UV-VIS và các phương pháp so màu tiêu chuẩn. Việc bảo quản mẫu đúng cách và thực hiện kiểm soát chất lượng là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả phân tích và hỗ trợ việc xử lý nước thải hiệu quả.

2.1. Các Phương Pháp Phân Tích Chính

Phương pháp quang phổ UV-VIS được sử dụng để xác định COD, hàm lượng nitrit và nitrat bằng so màu với thuốc thử tiêu chuẩn. Phương pháp ICP-MS cho phép đo nồng độ các nguyên tố kim loại với độ chính xác cao. Phương pháp xác định amoni dùng thuốc thử Nessler, nitrit dùng Griss, phosphate dùng amoni molipdat. Phương pháp MPN xác định Coliforms để đánh giá ô nhiễm vi sinh.

2.2. Quy Trình Lấy Mẫu Và Xử Lý Dữ Liệu

Lấy mẫu nước sông phải được thực hiện tại các điểm chuẩn được xác định trước, đảm bảo đại diện cho toàn bộ dòng chảy. Mẫu phải được bảo quản đúng cách ở nhiệt độ thích hợp để tránh ô nhiễm thêm hoặc biến đổi thành phần. Dữ liệu phân tích chất lượng nước được xử lý bằng các phương pháp thống kê, loại bỏ giá trị bất thường và đánh giá độ chính xác của các thiết bị đo lường.

III. Giải Pháp Xử Lý Nước Sông Tô Lịch

Để cải thiện chất lượng nước sông Tô Lịch, cần áp dụng các giải pháp xử lý nước thải phù hợp. Theo các nghiên cứu, xử lý bằng keo tụ PAC (Polyaluminum Chloride) là phương pháp hiệu quả để giảm TSS, COD, amoni, phosphate và Coliforms. Các phương pháp sinh học như lắng đọng tự nhiên, sử dụng thực vật thủy sinh cũng góp phần cải thiện chất lượng nước. Kết hợp phương pháp hóa lý (lọc, ngưng tụ) và phương pháp hóa học (khử trùng, oxy hóa) tạo thành hệ thống xử lý nước thải toàn diện. Các biện pháp này cần được triển khai song song với việc kiểm soát nguồn thải để đạt kết quả đánh giá chất lượng nước tốt nhất.

3.1. Phương Pháp Keo Tụ Và Ứng Dụng PAC

PAC (Polyaluminum Chloride) là chất keo tụ hiệu quả dùng để xử lý nước sông. Khi thêm hàm lượng PAC phù hợp, nó gây ra quá trình keo tụ làm cho các hạt TSS và chất ô nhiễm tạo thành cục lớn có thể lắng đọng. Các thử nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý COD đạt 40-60%, xử lý amoni đạt 30-50%, xử lý Coliforms đạt 70-80% tùy vào nồng độ PAC sử dụng.

3.2. Các Phương Pháp Xử Lý Bổ Sung

Phương pháp sinh học như sử dụng các hệ thống lắng đọc tự nhiên và kênh rạch nhân tạo trồng thực vật có thể giảm dinh dưỡng thặng dư. Phương pháp hóa lý bao gồm lọc qua cát hoạt tính và sử dụng vật liệu hấp phụ để xử lý nước thải. Khử trùng bằng tia UV hoặc ozone là giải pháp xử lý vi sinh vật. Kết hợp nhiều phương pháp sẽ mang lại chất lượng nước sông cao nhất.

IV. Khuyến Nghị Và Triển Khai Giải Pháp

Dựa trên kết quả đánh giá chất lượng nước sông Tô Lịch, cần có chiến lược xử lý nước thải dài hạn và toàn diện. Trước tiên, cần kiểm soát chặt chẽ các nguồn thải từ công nghiệp, sinh hoạt và xây dựng. Đồng thời, cần xây dựng các công trình xử lý nước thải tập trung để cải thiện chất lượng nước sông. Các biện pháp xử lý nước bằng PAC hoặc các phương pháp khác phải được đánh giá hiệu quả trước khi triển khai rộng rãi. Cần theo dõi liên tục chất lượng nước bằng các phương pháp phân tích khoa học để đánh giá hiệu quả của các giải pháp đã triển khai và điều chỉnh kế hoạch kịp thời.

4.1. Chiến Lược Quản Lý Và Kiểm Soát Nguồn Thải

Kiểm soát nguồn thải là bước đầu tiên trong cải thiện chất lượng nước sông. Cần gia cường giám sát các công xưởng công nghiệp, bắt buộc xử lý nước thải trước khi xả ra sông. Xây dựng hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt từ dân cư để xử lý tập trung. Cấm xả rác trực tiếp vào sông. Cần có quy định pháp luật nghiêm khắc và phạt nặng những vi phạm để bảo vệ sông Tô Lịch.

4.2. Theo Dõi Và Đánh Giá Hiệu Quả Lâu Dài

Cần lập chương trình giám sát định kỳ chất lượng nước sông Tô Lịch hàng tháng, hàng quý. Sử dụng các phương pháp phân tích tiêu chuẩn để đánh giá nồng độ COD, TSS, amoni, phosphate, Coliforms. So sánh kết quả với giới hạn cho phép theo QCVN 08:2015. Công bố kết quả đánh giá công khai để nâng cao nhận thức cộng đồng. Điều chỉnh giải pháp xử lý nước dựa trên dữ liệu phân tích để đạt chất lượng nước tối ưu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trường đã và đang là một trong những vấn đề nhận được sự quan tâm hàng đầu không chỉ trong nước mà trên cả thế giới. Chúng ta dễ dàng bắt gặp những hình ảnh thực về ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí… Đặc biệt ở những thành phố đông dân cư, đông nhà máy, xí nghiệp như Hà Nội thì vấn đề này càng nóng bỏng hơn. Việc xả rác, xả nước thải chưa qua xử lý ra các con sông vẫn diễn ra hàng ngày gây lên tình trạng báo động về ô nhiễm các con sông, một trong số đó phải kể đến là sông Tô Lịch. Trên báo đài thời gian qua đã phản ánh rất nhiều về tình trạng ô nhiễm nước sông Tô Lịch, đứng trước tình hình đó nhà nước cũng đã nhanh chóng vào cuộc, phát động các phong trào vì một môi trường không ô nhiễm và chú ý hơn đầu tư vào lạo vét sông, đắp bờ, kê bờ.

Thêm vào đó việc xử phạt nghiêm ngặt của cơ quan quản lý môi trường với những đối tượng gây ô nhiễm nên việc xả thải trực tiếp có phần giảm thiểu đi. Tuy nhiên, chúng ta vẫn băn khoăn liệu nhờ vào những giải pháp đó thì chất lượng nước sông đã được cải thiện hay chưa. Nhìn qua thì nước sông vẫn đen ngòm và có mùi hôi nhưng các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước có nằm trong hay vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép. Để có được câu trả lời chính xác nhất không có cách nào ngoài việc phân tích chất lượng nước.

Xuất phát từ mục đích trên, tôi thực hiện đề tài “Phân tích, đánh giá chất lượng nước của sông Tô Lịch và đề xuất giải pháp xử lý” như một việc làm giúp mọi người có cái nhìn cụ thể hơn về chất lượng nước sông Tô Lịch hiện nay. 1 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN 1. Ảnh hƣởng của sông Tô Lịch đến đời sống ngƣời dân và mỹ quan đô thị. Xưa kia, sông Tô Lịch vốn là một con sông khá rộng, nước trong xanh và thuyền bè có thể qua lại được.

Vậy mà ngày nay, lòng sông cứ ngày càng bị thu hẹp dần, nước chảy lờ đờ chẳng khác nào con mương và được người dân gọi là con sông chết. Ở bất kỳ đoạn nào cũng thấy dòng nước đen ngòm, bốc mùi hôi thối vô cùng khó chịu. Những khu dân cư giáp bờ sông hầu như không thể đón gió từ sông thổi vào nhất là vào mùa khô, còn vào mùa mưa những ngày nước dâng cao, ngập bờ sông là nỗi ám ảnh của người dân bởi nước sông mang theo hàng nghìn, hàng triệu loại rác thải, chất bẩn tràn vào nhà, ảnh hưởng nghiêm trọng tới cuộc sống sinh hoạt người dân. Việc sử dụng nước sông cho hoạt động sinh hoạt như rửa tay chân, rửa xe, rửa sân nhà… là điều không thể.

Tuy nhiên nước sông còn ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe người dân thông qua hoạt động sản xuất nông nghiệp. Tại một số vùng, người dân vẫn sử dụng nước sông để tưới rau, hoa màu. Điều này làm tích tụ kim loại nặng, vi khuẩn trong rau gây lên một số bệnh như ung thư, tiêu chảy, bệnh ngoài da… Hệ động thực vật dưới sông cũng thưa thớt dần. Mặc dù các cơ quan quản lý đã chỉ huy trồng các hệ thống cây thủy sinh lọc nước nhưng hầu như ta không hề thấy sự tồn tại của đời sống thủy sinh dưới lòng sông, cá tôm không còn tung tăng bơi lội như xưa.

Đó cũng là lý do chính vì sao người dân coi đây là một con sông chết. Trước đây, hai bên bờ sông Tô Lịch đoạn từ ngã tư Lê Văn Lương – Láng và Láng Hạ đến cầu Cống Mọc (thuộc địa phận quận Đống Đa) là những thảm cỏ và tiểu cảnh chay dọc ven sông nhưng gần đây đã mọc lên một dãy nhà tôn để làm chợ tạm bợ cho người dân buôn bán kinh doanh. Họ không chỉ dừng ở mục đích kinh 2 doanh mà còn cơi nới, cải tạo thành nhà cho dân tứ xứ đến thuê. Khu nhà này không có hệ thống công trình phụ, nên nước và rác thải sinh hoạt xả thẳng xuống sông, khiến tình trạng ô nhiễm ngày càng trầm trọng và gây mất mỹ quan đô thị.

Hàng ngày đi dọc bờ sông thấy nước sông đen ngòm và bốc mùi khó chịu. Thử hỏi giữa thủ đô đã có hơn 1000 năm lịch sử lại có những con sông đã bị ô nhiễm nghiêm trọng vậy thì mọi người suy nghĩ ra sao đây? 1. Nguyên nhân gây ô nhiễm sông Tô Lịch Sông Tô Lịch bị ô nhiễm nặng nề là hậu quả của tốc độ tăng dân cư quá nhanh, nhiều nhà máy, xí nghiệp đã xả nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp xuống sông. Theo thống kê của Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, sông Tô Lịch có hơn 10 cửa xả lớn thu gom nước thải, khoảng 200 cống tròn đường kính từ 300 – 1.800 mm và hàng ngàn cống nhỏ dân sinh đổ ra sông.

Trung bình một ngày đêm, sông Tô Lịch tiếp nhận trên 100.000 m 3 nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Trong đó, có đến khoảng 1/3 là nước thải công nghiệp chưa qua xử lý. Tổng lượng nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất công nghiệp ở khu vực nội thành Hà Nội khoảng 500. Toàn bộ lượng nước thải này đều tiêu thoát qua hệ thống cống và 4 con sông tiêu chính là sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và sông Kim Ngưu, song sông Tô Lịch lại là sông mẹ của ba con sông còn lại.

Đó là lí do vì sao sông Tô Lịch bị ô nhiễm nặng nề nhất. Nước thải từ hoạt động sản xuất, bệnh viện và cơ sở dịch vụ chứa nhiều chất gây ô nhiễm chưa được xử lý, chiếm tới 90% tổng lượng nước thải công nghiệp và dịch vụ trên toàn thành phố xả thẳng vào nguồn nước mặt. Bên cạnh đó việc vứt rác bừa bãi do người dân sống hai bên bờ sông cũng là nguyên nhân làm cho chất lượng nước sông bị ô nhiễm. Ngoài nước thải, còn rất nhiều các chất thải rắn khác được người dân xả xuống.

Chỉ với đoạn sông dài 7km từ đường Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới (khu vực Ngã Tư Sở, quận Thanh Xuân), 3 xí nghiệp thoát nước số 1 thuộc Công ty Thoát nước Hà Nội đã phải bố trí 22 công nhân suốt ngày thu gom rác thải trên sông. Lượng rác thu về trung bình mỗi ngày khoảng 2,5 tấn. Thử nhân con số 2,5 tấn/ngày với 365 ngày trong năm, ta không thể tưởng tượng được con sông Tô Lịch đã phải chứa đựng lượng rác thải khổng lồ như thế nào. Mặc dù đã có những tấm biển nhắc nhở người dân không vứt rác, nhưng ý thức của một bộ phận dân cư trong việc giữ gìn môi trường đô thị còn rất kém.

Nhiều người dân thường đổ phế thải xây dựng và tống đủ các loại rác thải sinh hoạt xuống sông khiến lòng sông bị đầy ứ vì rác, nước sông bị ô nhiễm nặng nề. Cấp hàm lƣợng cho phép với chất lƣợng nƣớc mặt [6] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08:2008 BTNMT) đã quy định về giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt dùng để đánh giá và kiểm soát chất lượng của nguồn nước mặt, làm căn cứ cho việc bảo vệ và sử dụng nước một cách phù hợp.1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt TT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B A1 A2 B1 B2 1 pH - 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9 2 Oxy hòa tan (DO) mg/L ≥6 ≥5 ≥4 ≥2 3 Tổng chất rắn lơ mg/L 20 30 50 100 lửng (TSS) 4 COD mg/L 10 15 30 50 5 BOD5 (20oC) mg/L 4 6 15 25 6 Amoni (NH4+) tính mg/L 0,1 0,2 0,5 1 theo N 7 Clorua (Cl-) mg/L 250 400 600 - 8 Florua (F-) mg/L 1 1,5 1,5 2 9 Nitrit (NO2-) tính mg/L 0,01 0,02 0,04 0,05 theo N 10 Nitrat (NO3-) tính mg/L 2 5 10 15 theo N 4 11 Phosphat (PO43-) tính mg/L 0,1 0,2 0,3 0,5 theo P 12 Asen (As) mg/L 0,01 0,02 0,05 0,1 13 Cadimi (Cd) mg/L 0,005 0,005 0,01 0,01 14 Chì (Pb) mg/L 0,02 0,02 0,05 0,05 15 Crom III (Cr3+) mg/L 0,05 0,1 0,5 1 16 Crom VI (Cr6+) mg/L 0,01 0,02 0,04 0,05 17 Đồng (Cu) mg/L 0,1 0,2 0,5 1 18 Kẽm (Zn) mg/L 0,5 1,0 1,5 2 19 Niken (Ni) mg/L 0,1 0,1 0,1 0,1 20 Sắt (Fe) mg/L 0,5 1 1,5 2 21 Thủy ngân (Hg) mg/L 0,001 0,001 0,001 0,002 22 Coliform MPN/100ml 2500 5000 7500 10000 1. Một số nghiên cứu về chất lƣợng nƣớc sông Tô Lịch thời gian qua. Chất lượng nước sông Tô Lịch là một trong những vấn đề nhức nhối thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu.

Nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và cộng sự cho thấy giá trị BOD5, COD của nước sông Tô Lịch cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Giá trị TSS của nước sông đo được dao động từ 448 đến 553mg/L, giá trị này vượt quá tiêu chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cho phép nhiều lần (từ 4 đến 6 lần). Đặc biệt, giá trị NH4+ của nước sông dao động từ 13,5 đến 28,4 mg/l vượt quá tiêu chuẩn từ 14 đến 28 lần. Giá trị này biến đổi theo từng vị trí lấy mẫu có thể do sông Tô Lịch có nhiều cửa xả lớn và là điểm hội tụ của các mương nhánh.[2] Nguyễn Quang Trung với luận án “Xác định mô hình điều khiển hệ thống thủy nông xử lý ô nhiễm nước (thuộc hệ thống thủy nông sông Nhuệ), 2001” đã chỉ ra nước sông Tô Lịch bị ô nhiễm nặng nề.

Hàm lượng BOD 5 lớn gấp 3÷5 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Hàm lượng H2S lên tới 29,75mg/L. Tại cửa xả khu công nghiệp Thượng Đình, hàm lượng BOD5 lên từ 176÷712 mg/L. Đặc biệt nước thải 5 của nhà máy bóng đèn phích nước Rạng Đông có hàm lượng độc tố xianua lên tới 224mg/L [9].

Phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm như bảng 1.2: Tính chất nước sông Tô Lịch đoạn chảy qua khu công nghiệp Thượng Đình Chỉ tiêu Tại Cầu Mới Tại Kim Ngưu pH 7,7-8,2 7,5 TSS (mg/L) 230-570 545 COD (mg/L) 183-328 242 BOD5 (mg/L) 21-120 17-25 NO2- (mg/L) 0,39 0,66 NH4+ (mg/L) 5,2-17,4 9,7 DO (mg/L) 2-2,6 3 H2S (mg/L) 3,2 29,75 Đào Thị Hồng Vân với luận án “Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật bản địa nhằm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị Hà Nội, 2012” đã chỉ ra kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm trong năm 2009-2010.3: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm trong năm 2009-2010.