Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt tại một số phường trung tâm trên địa bàn thành phố thái nguyên

Luận văn thạc sĩ đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt tại các phường trung tâm thành phố Thái Nguyên, phân tích hiện trạng và đề xuất giải pháp cải thiện.

• Tác giả: Mai Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Dư Ngọc Thành
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt tại một số phường trung tâm trên địa bàn thành phố Thái Nguyên
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Cơ sở khoa học
• 1.1.1. Một số khái niệm
• 1.1.2. Thành phần và đặc tính của nước thải
• 1.1.3. Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt
• 1.2. Tình hình nghiên cứu về nước thải sinh hoạt tại Việt Nam và trên thế giới
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.3. Cơ sở pháp lý của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu, thời gian và đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
• 2.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thành phố Thái Nguyên ảnh huởng đến nứoc thải sinh hoạt tại thành phố Thái Nguyên
• 2.2.2. Thực trạng xả nước thải tại thành phố Thái Nguyên
• 2.2.3. Đánh giá thực trạng chất lượng nước thải trên địa bàn một số phuờng trung tâm thành phố Thái Nguyên
• 2.3. Phương pháp tiếp cận
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu và tài liệu thứ cấp
• 2.4.2. Phương pháp quan trắc và phân tích môi trường
• 2.4.3. Phương pháp tổng hợp và so sánh
• 2.4.4. Phương pháp thu thập số liệu từ thực địa
• 2.4.5. Phương pháp đánh giá nhanh, phỏng vấn người dân trực tiếp về hiện trạng môi trường
• 2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.4.7. Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của TP Thái Nguyên ảnh huởng đến nứoc thải
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội
• 3.2. Thực trạng xả nước thải sinh hoạt tại một số phuờng trung tâm thành phố Thái Nguyên
• 3.2.1. Hệ thống thoát nước trên địa bàn trung tâm thành phố Thái Nguyên
• 3.2.2. Thực trạng khối luợng nứoc thải sinh hoạt trên địa bàn một số phuờng trung tâm thành phố Thái Nguyên
• 3.2.3. Các nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt khu vực thành phố Thái Nguyên
• 3.3. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn một số phuờng trung tâm thành phố Thái Nguyên
• 3.3.1. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên thông qua các chỉ tiêu phân tích
• 3.3.2. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt qua phỏng vấn ý kiến người dân
• 3.4. Đề xuất giải pháp thu gom xử lý nước thải sinh hoạt trên khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên
• 3.4.1. Những thuận lợi và khó khăn trong việc thu gom nước thải đô thị tại khu vực nghiên cứu
• 3.4.2. Mục tiêu cần đạt khi đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải khu vực trung tâm phố Thái Nguyên
• 3.4.3. Thiết kế mạng lưới thu gom và xử lý nước thải khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên theo phương án lựa chọn
• 3.4.4. Phân tích và lựa chọn phương án xử lý phù hợp
• 3.4.5. Các giải pháp về quản lý môi trường
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt

Luận văn tập trung vào việc đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt tại các phường trung tâm Thái Nguyên. Nghiên cứu này nhằm xác định mức độ ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong khu vực. Các chỉ tiêu như BOD, COD, TSS được phân tích để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và vô cơ. Kết quả cho thấy, nước thải sinh hoạt tại các phường trung tâm có nồng độ chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt là ở các khu vực đông dân cư.

1.1. Phương pháp phân tích nước thải

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích nước thải theo tiêu chuẩn APHA. Các mẫu nước được thu thập từ các điểm xả thải chính và phân tích trong phòng thí nghiệm. Các chỉ tiêu như BOD, COD, TSS, và vi sinh vật được đo lường để đánh giá toàn diện chất lượng nước thải. Kết quả phân tích cho thấy, nồng độ BOD và COD vượt quá giới hạn cho phép, đặc biệt là ở các khu vực có mật độ dân số cao.

1.2. Tác động môi trường

Nghiên cứu cũng đánh giá tác động môi trường của nước thải sinh hoạt đến các nguồn nước mặt và nước ngầm. Kết quả cho thấy, việc xả thải trực tiếp vào các sông, kênh đã gây ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Các giải pháp quản lý và xử lý nước thải được đề xuất để giảm thiểu tác động này.

II. Quản lý nước thải tại các phường trung tâm Thái Nguyên

Luận văn đề cập đến thực trạng quản lý nước thải tại các phường trung tâm Thái Nguyên. Hiện nay, phần lớn nước thải sinh hoạt không được xử lý đúng quy trình, dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp cải thiện hệ thống thu gom và xử lý nước thải, bao gồm việc nâng cấp cơ sở hạ tầng và áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến.

2.1. Hiện trạng hệ thống thoát nước

Hệ thống thoát nước tại các phường trung tâm Thái Nguyên hiện đang lạc hậu và không đáp ứng được nhu cầu xử lý nước thải sinh hoạt. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc thiếu đầu tư vào cơ sở hạ tầng là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm. Các giải pháp nâng cấp hệ thống thoát nước được đề xuất để cải thiện tình hình.

2.2. Đề xuất giải pháp quản lý

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý nước thải hiệu quả, bao gồm việc xây dựng các trạm xử lý nước thải tập trung và áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến. Các giải pháp này nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ chất lượng nước tại các phường trung tâm Thái Nguyên.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Luận văn có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc quản lý nước thải tại các đô thị. Nghiên cứu này không chỉ đánh giá hiện trạng ô nhiễm mà còn đề xuất các giải pháp cụ thể để cải thiện chất lượng nước và bảo vệ môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng rộng rãi trong việc xây dựng các chính sách quản lý môi trường tại các địa phương khác.

3.1. Đóng góp khoa học

Luận văn đóng góp vào việc phát triển các phương pháp phân tích nước thải và đánh giá tác động môi trường. Các kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc xây dựng các tiêu chuẩn và quy định về quản lý nước thải.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Các giải pháp được đề xuất trong luận văn có thể được áp dụng trực tiếp vào thực tế để cải thiện chất lượng nước và bảo vệ môi trường tại các phường trung tâm Thái Nguyên. Nghiên cứu này cũng là cơ sở để các địa phương khác tham khảo và áp dụng trong việc quản lý nước thải sinh hoạt.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu mạng lưới sông ngòi dày đặc với tổng lượng dòng chảy nước mặt hàng năm đạt khoảng 830 đến 840 tỷ m3, tuy nhiên gần 2/3 tổng lượng nước lại phụ thuộc vào các nguồn lưu vực ngoài biên giới. Quá trình công nghiệp hóa cùng tốc độ gia tăng dân số trung bình 2,09%/năm tại các đô thị đang đặt ra thách thức gay gắt đối với an ninh nguồn nước. Tại thành phố Thái Nguyên, khu vực đô thị hóa tập trung cao độ với 288.077 người dân nội thị (chiếm 77,43% tổng dân số toàn đô thị) đang phát sinh lượng nước thải sinh hoạt khổng lồ mỗi ngày. Thực trạng hạ tầng thoát nước chắp vá khiến hơn 85% lượng nước thải sinh hoạt chưa được xử lý triệt để, xả trực tiếp ra hệ thống kênh rạch và đổ dồn về sông Cầu, làm suy thoái nghiêm trọng chất lượng nước mặt và đe dọa hệ sinh thái thủy sinh.

Nghiên cứu được triển khai nhằm mục tiêu đánh giá toàn diện hiện trạng phát sinh, thành phần khối lượng và mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt tại 3 phường trung tâm gồm Hoàng Văn Thụ, Phan Đình Phùng và Trưng Vương. Phạm vi khảo sát mở rộng đến các lưu vực tiếp nhận trọng điểm tại phường Gia Sàng, Thịnh Đán và xã Quyết Thắng trong khung thời gian từ tháng 10 năm 2015 đến tháng 8 năm 2016. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện qua việc cung cấp hệ thống số liệu quan trắc định lượng chuẩn xác với chỉ số ô nhiễm hữu cơ BOD5 vượt quy chuẩn từ 1,5 đến 11,8 lần và chất rắn lơ lửng vượt từ 1,1 đến 3,4 lần. Đây là luận cứ thực chứng quan trọng phục vụ quy hoạch mạng lưới thoát nước và xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung cho lưu vực đô thị rộng 1.200 ha tại trung tâm thành phố Thái Nguyên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết cân bằng vật chất môi trường nước kết hợp với mô hình động học chuyển hóa các hợp chất hữu cơ và dinh dưỡng trong điều kiện tự nhiên. Các khái niệm nền tảng bao gồm: nước thải sinh hoạt đô thị, nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và chỉ thị sinh học vi sinh Coliform. Trong thành phần nước thải đô thị chưa qua xử lý, chất hữu cơ chiếm từ 50% đến 60% tổng lượng chất ô nhiễm, trong đó protein chiếm 40% đến 60%, hydrat cacbon chiếm 25% đến 50% và chất béo chiếm khoảng 10%.

Về mặt lý thuyết xử lý sinh học, tỷ lệ cân bằng dinh dưỡng tối ưu giữa nhu cầu oxy sinh hóa và các nguyên tố đa lượng được xác định theo công thức BOD5 : N : P tương ứng là 100 : 5 : 1. Tuy nhiên, trong nước thải sinh hoạt thực tế chưa xử lý, tỷ lệ này thường dao động ở mức 100 : 7 : 5, dẫn đến tình trạng dư thừa nitơ và photpho, kích thích hiện tượng phú dưỡng hóa nghiêm trọng khi xả ra các thủy vực tiếp nhận tự nhiên.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập dữ liệu hiện trường được tiến hành thông qua quan trắc thực nghiệm với cỡ mẫu 12 mẫu nước thải, thu thập tại 6 vị trí xả thải xung yếu đại diện cho khu dân cư, chợ, bệnh viện và ký túc xá đại học (bao gồm hồ Gia Sàng, kênh Đán, chân cầu Gia Bảy, cống khu đô thị Tiến Bộ, cống ký túc xá Đại học Nông Lâm và hồ ký túc xá Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông). Quy trình lấy mẫu chia làm 2 đợt quan trắc đại diện cho mùa khô (tháng 12 năm 2015) và mùa mưa (tháng 6 năm 2016) nhằm phản ánh rõ nét tác động của biến thiên khí hậu và lưu lượng dòng chảy. Phương pháp lấy mẫu tuân thủ nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-6:2008 và bảo quản mẫu theo TCVN 6663-3:2008 ở điều kiện 4°C trong bóng tối.

Lý do lựa chọn các phương pháp phân tích hóa lý gồm đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis), chuẩn độ bicromat xác định COD và nuôi cấy vi sinh xác định Coliform là nhằm đảm bảo độ nhạy, tính lặp lại và chuẩn hóa theo QCVN 14:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt) và QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt). Song song đó, phương pháp điều tra xã hội học được thực hiện trên cỡ mẫu 150 hộ dân được chọn ngẫu nhiên phân tầng tại 3 phường trung tâm (50 hộ mỗi phường) bằng phiếu khảo sát cấu trúc. Toàn bộ số liệu thực địa và phân tích phòng thí nghiệm được xử lý thống kê trên phần mềm chuyên dụng trong giai đoạn từ tháng 10 năm 2015 đến tháng 8 năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, mức độ ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt tại các phường trung tâm vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nhiều lần. Kết quả quan trắc mùa khô tháng 12 năm 2015 ghi nhận nồng độ BOD5 dao động từ 80 mg/l đến 532 mg/l (vượt từ 1,6 đến 10,6 lần so với ngưỡng giới hạn 50 mg/l của QCVN 14:2008/BTNMT cột B). Đến mùa mưa tháng 6 năm 2016, nồng độ BOD5 đạt mức cực đại 590 mg/l tại vị trí hồ Gia Sàng (vượt 11,8 lần quy chuẩn) và 455 mg/l tại chân cầu Gia Bảy trên sông Cầu.

Thứ hai, hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và khí độc H2S luôn duy trì ở mức báo động. 100% mẫu quan trắc trong mùa khô có hàm lượng TSS vượt quy chuẩn cho phép (100 mg/l), dao động từ 112 mg/l đến 339 mg/l. Nồng độ khí H2S tại các cửa xả cống và hồ tiếp nhận dao động từ 3,28 mg/l đến 4,81 mg/l, trong đó các vị trí hồ Gia Sàng, ký túc xá Đại học Nông Lâm và Đại học Công nghệ Thông tin đều vượt ngưỡng giới hạn 4,0 mg/l, phát tán mùi hôi thối nồng nặc ảnh hưởng trực tiếp đến khu dân cư lân cận.

Thứ ba, điều tra xã hội học trên 150 hộ dân phản ánh tình trạng xả thải thiếu kiểm soát và cơ sở hạ tầng sơ bộ chưa đạt chuẩn. Chỉ có 36,00% số hộ xử lý nước thải qua bể tự hoại trước khi xả ra môi trường, 34,67% hộ xả trực tiếp vào mạng lưới cống chung đô thị, 25,33% xả thẳng ra sông suối ao hồ tự nhiên và 4,00% hộ để nước thải chảy tràn tự do. Về chất thải rắn, 40,67% số hộ phát sinh từ 5 đến 10 kg rác/ngày và 26,66% số hộ phát sinh từ 10 đến 20 kg rác/ngày, tạo nguy cơ tắc nghẽn dòng chảy thoát nước.

Thứ tư, nguồn thải từ các cơ sở dịch vụ, chợ và y tế có tải lượng ô nhiễm vi sinh và hữu cơ rất cao. Nước thải chợ Thái tại phường Trưng Vương ghi nhận nồng độ BOD5 đạt 74 mg/l, TSS đạt 142 mg/l và mật độ Coliform lên tới 11.200 MPN/100ml. Nước thải Bệnh viện A tại phường Thịnh Đán có nồng độ BOD5 lên đến 215 mg/l, TSS đạt 183 mg/l và chỉ số Coliform đạt 15.200 MPN/100ml.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản dẫn đến tình trạng ô nhiễm nêu trên bắt nguồn từ việc thành phố Thái Nguyên sử dụng mạng lưới thoát nước chung cho cả nước mưa và nước thải sinh hoạt. Hệ thống cống xây dựng qua nhiều thời kỳ, thiếu đồng bộ và chỉ phục vụ khoảng 60% dân số với tỷ lệ thất thoát nước sạch lên tới 37%. Hơn nữa, toàn bộ lượng nước thải sinh hoạt, nước thải kinh doanh thương mại và một phần nước thải y tế đều chưa qua hệ thống xử lý tập trung mà xả trực tiếp vào các suối Cống Ngựa, Mỏ Bạch, Xương Rồng rồi đổ thẳng ra sông Cầu.

So sánh với các đô thị lớn tại Việt Nam như Hà Nội (nồng độ BOD5 trên sông Kim Ngưu dao động 50 đến 140 mg/l, sông Sét từ 110 đến 180 mg/l) và Hải Phòng, mức độ ô nhiễm hữu cơ tại các điểm xả trung tâm thành phố Thái Nguyên có thời điểm cao hơn đáng kể do lưu lượng dòng chảy mùa khô của sông Cầu suy giảm xuống chỉ còn 6,5 m3/s so với mức 650 m3/s trong mùa lũ.

Dữ liệu quan trắc thực tế có thể được trực quan hóa sinh động thông qua biểu đồ cột kép biểu diễn sự tương phản giữa nồng độ BOD5 và TSS qua 2 mùa khô - mưa tại 6 điểm quan trắc, kết hợp bảng ma trận tương quan giữa tải lượng xả thải của 150 hộ dân với mật độ Coliform tại các lưu vực tiếp nhận. Cách trình bày này giúp các nhà quản lý môi trường nhận diện rõ nét tính chu kỳ ô nhiễm và mức độ cấp bách cần can thiệp hạ tầng.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, cải tạo và nâng cấp đồng bộ mạng lưới thu gom nước thải đô thị. Đơn vị chủ trì là Ban Quản lý Dự án Đô thị phối hợp với Ủy ban nhân dân 3 phường trung tâm tiến hành lắp đặt hệ thống cống tách riêng nước thải và nước mưa theo 4 mô hình thu gom từ K1 đến K4 (thu gom trước nhà, sau nhà, trạm bơm chuyển tiếp và giếng tách dòng) cho lưu vực 1.200 ha. Mục tiêu nâng tỷ lệ thu gom và đấu nối nước thải sinh hoạt hộ dân đạt 85% đến 90% vào năm 2020, hoàn thành giai đoạn 1 trong vòng 24 tháng.

Thứ hai, đẩy nhanh tiến độ xây dựng và đưa vào vận hành trạm xử lý nước thải tập trung. Sở Xây dựng và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên cần tập trung nguồn lực xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung tại xóm Núi Tiện, phường Gia Sàng trên diện tích quy hoạch 10 ha (diện tích vùng lõi xây dựng 2 ha). Ứng dụng công nghệ xử lý sinh học bùn hoạt tính hiếu khí kết hợp thiếu khí để xử lý triệt để BOD5, COD, nitơ và photpho, đảm bảo 100% nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả ra sông Cầu, lộ trình thực hiện từ năm 2017 đến năm 2019.

Thứ ba, chuẩn hóa công tác tiền xử lý tại nguồn và thực thi cơ chế tài chính môi trường. Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố Thái Nguyên cần bắt buộc 100% các cơ sở dịch vụ ăn uống, chợ thương mại và hộ dân cải tạo bể tự hoại đúng quy cách 3 ngăn có ngăn lọc và bể tách dầu mỡ. Đồng thời, triển khai thu triệt để phí bảo vệ môi trường đối với nước thải theo Nghị định 25/2013/NĐ-CP, đặt mục tiêu giảm thiểu 50% lượng cặn lắng và dầu mỡ đi vào mạng lưới thu gom trong vòng 12 tháng áp dụng.

Thứ tư, thiết lập hệ thống quan trắc tự động và tăng cường kiểm tra giám sát. Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Thái Nguyên cần lắp đặt 3 trạm quan trắc nước mặt tự động liên tục trên lưu vực sông Cầu và suối Xương Rồng; đồng thời phối hợp các đoàn thể tổ chức 100% các chương trình tuyên truyền phân loại rác thải tại nguồn cho các hộ dân nhằm ngăn chặn 40,67% lượng rác thải rắn xâm nhập gây nghẽn cống, thực hiện định kỳ hàng quý giai đoạn 2017 - 2022.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và quy hoạch đô thị gồm Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên, Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố và Ủy ban nhân dân các phường trung tâm. Công trình cung cấp bộ dữ liệu thực chứng về tải lượng ô nhiễm và hiện trạng 64,00% hộ dân xả thải chưa qua bể tự hoại đạt chuẩn, làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách quản lý nguồn nước và phê duyệt dự án đầu tư công.

Thứ hai, kỹ sư công trình môi trường và các đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng cấp thoát nước. Nhóm đối tượng này có thể ứng dụng chi tiết 4 mô hình thu gom kỹ thuật từ K1 đến K4 cùng các thông số tính toán tải lượng hữu cơ BOD5 (lên tới 590 mg/l) để thiết kế mạng lưới đường cống, giếng tách dòng và trạm xử lý sinh học công suất lớn phù hợp với điều kiện địa hình đô thị miền núi.

Thứ ba, giảng viên, học viên cao học và sinh viên các ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Quản lý Tài nguyên. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp tiếp cận hệ thống, kỹ thuật quan trắc phân tầng theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN và phương pháp xử lý dữ liệu điều tra xã hội học 150 hộ dân kết hợp số liệu hóa nghiệm chuyên sâu.

Thứ tư, ban quản lý các chợ trung tâm, cơ sở y tế và doanh nghiệp dịch vụ trên địa bàn thành phố. Nhóm đối tượng này có thể khai thác các số liệu đặc trưng về nước thải chợ (Coliform 11.200 MPN/100ml) và nước thải bệnh viện (BOD5 215 mg/l) để xây dựng hệ thống tiền xử lý cục bộ, đáp ứng tiêu chuẩn xả thải và tối ưu hóa chi phí nộp phí bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Nghiên cứu căn cứ vào những quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nào để đánh giá chất lượng nước thải? Nghiên cứu sử dụng quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT về nước thải sinh hoạt và QCVN 08-MT:2015/BTNMT về chất lượng nước mặt làm cơ sở đối chiếu. Toàn bộ các thông số phân tích tại 6 điểm quan trắc như pH, BOD5, TSS, H2S, nitrat, photphat và amoni đều được so sánh trực tiếp với các ngưỡng giới hạn quy định nhằm xác định chính xác mức độ gây ô nhiễm môi trường.

2. Mức độ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước thải tại các phường trung tâm thành phố Thái Nguyên nghiêm trọng như thế nào? Ô nhiễm hữu cơ ở mức rất nghiêm trọng khi chỉ số BOD5 vượt quy chuẩn từ 1,5 đến 11,8 lần tại tất cả các điểm khảo sát. Đỉnh điểm ô nhiễm ghi nhận tại vị trí hồ Gia Sàng đạt 590 mg/l vào mùa mưa tháng 6 năm 2016 và hồ ký túc xá đạt 532 mg/l vào mùa khô tháng 12 năm 2015, gây suy thoái dưỡng khí và phú dưỡng hóa nguồn nước nghiêm trọng.

3. Thực trạng xả thải và xử lý sơ bộ của các hộ gia đình tại khu vực nghiên cứu hiện nay ra sao? Kết quả điều tra 150 hộ dân cho thấy chỉ có 36,00% hộ có nước thải qua bể tự hoại trước khi xả ra cống. Đáng lưu ý, có tới 34,67% hộ xả thẳng vào hệ thống cống chung, 25,33% xả trực tiếp ra sông suối ao hồ và 4,00% để nước thải chảy tràn tự do, gây ô nhiễm môi trường sống nghiêm trọng.

4. Nước thải phát sinh từ các chợ dân sinh và cơ sở y tế trên địa bàn có đặc trưng ô nhiễm gì nổi bật? Nước thải chợ Thái có hàm lượng chất lơ lửng TSS đạt 142 mg/l và mật độ Coliform lên đến 11.200 MPN/100ml do chứa nhiều phụ phẩm hữu cơ phân hủy. Trong khi đó, nước thải Bệnh viện A ghi nhận mức độ ô nhiễm rất cao với BOD5 đạt 215 mg/l, TSS đạt 183 mg/l và Coliform đạt 15.200 MPN/100ml, tiềm ẩn nguy cơ lây lan mầm bệnh nguy hiểm.

5. Giải pháp kỹ thuật trọng tâm nào được đề xuất để giải quyết triệt để ô nhiễm nước thải đô thị? Đề tài đề xuất giải pháp đồng bộ gồm triển khai 4 mô hình mạng lưới thu gom kỹ thuật từ K1 đến K4 trên lưu vực 1.200 ha và xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung tại xóm Núi Tiện (phường Gia Sàng) quy mô 2 ha vùng lõi trên tổng diện tích 10 ha, ứng dụng công nghệ sinh học bùn hoạt tính để loại bỏ triệt để chất hữu cơ và dinh dưỡng.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện thực trạng chất lượng nước thải sinh hoạt tại 3 phường trung tâm thành phố Thái Nguyên, xác định 100% các điểm quan trắc đều có nồng độ BOD5 và TSS vượt ngưỡng quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT.
• Làm rõ nguyên nhân cốt lõi gây ô nhiễm xuất phát từ hệ thống cống chung chắp vá, 64,00% hộ dân xả thải chưa qua bể tự hoại đạt chuẩn và tỷ lệ thất thoát nước cấp đô thị lên tới 37%.
• Cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chuyên sâu về tải lượng ô nhiễm từ khu dân cư, chợ thương mại (Coliform 11.200 MPN/100ml) và cơ sở y tế (BOD5 215 mg/l).
• Thiết kế hoàn chỉnh giải pháp kỹ thuật với 4 sơ đồ thu gom K1 đến K4 và đề xuất trạm xử lý nước thải tập trung quy mô 2 ha tại Gia Sàng phục vụ lưu vực 1.200 ha.
• Hoàn thiện hệ thống giải pháp quản lý môi trường thông qua công cụ kinh tế phí xả thải và giám sát quan trắc tự động liên tục trên lưu vực sông Cầu.

Đóng góp chính của luận văn là cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn vững chắc, định lượng chính xác tải lượng các chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt đô thị, hỗ trợ đắc lực cho các cấp chính quyền và cơ quan chuyên môn trong việc hoạch định chính sách bảo vệ môi trường nước bền vững tại tỉnh Thái Nguyên.

Lộ trình các bước tiếp theo cần tập trung hoàn thiện công tác giải phóng mặt bằng, triển khai thi công trạm xử lý nước thải tập trung tại Gia Sàng và hoàn thành mạng lưới đường ống thu gom giai đoạn 2017 - 2020. Các nhà quản lý đô thị, kỹ sư môi trường và nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác chi tiết bộ dữ liệu quan trắc và mô hình thu gom của công trình để ứng dụng vào thực tiễn quản lý và thiết kế công trình bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.Cơ sở khoa học 1.Một số khái niệm - Khái niệm môi trường: Theo Khoản 1 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật ”[18]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo Khoản 6 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”[18]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường nước: “Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý - hoá học - sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước.

Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất” [18]. - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 5 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: “Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền qui định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường”[18]. - Khái niệm nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước được thải ra sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt cộng đồng như tắm, tẩy rửa, giặt giũ, vệ sinh cá nhân,… chúng thường được thải ra từ các căn hộ, trường học, cơ quan, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt trên một địa bàn phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và hệ thống thoát nước.

5 - Khái niệm chỉ thị môi trường: Chỉ thị (indicator) là một tham số (parameter) hay số đo (metric) hay một giá trị kết xuất từ tham số, dùng cung cấp thông tin, chỉ về sự mô tả tình trạng của một hiện tượng/ môi trường/ khu vực, nó là thông tin khoa học về tình trạng và chiều hướng của các thông số liên quan môi trường. Các chỉ thị truyền đạt các thông tin phức tạp trong một dạng ngắn gọn, dễ hiểu và có ý nghĩa vượt ra ngoài các giá trị đo liên kết với chúng. Các chỉ thị là các biến số hệ thống đòi hỏi thu thập dữ liệu bằng số, tốt nhất là trong các chuỗi thứ tự thời gian nhằm đưa ra chiều hướng, Các chỉ thị này kết xuất từ các biến số, dữ liệu. Theo thông tư 08/2010/TT-BTNMT: “Chỉ thị môi trường là thông số cơ bản phản ánh các yếu tố đặc trưng của môi trường phục vụ mục đích đánh giá, theo dõi diễn biến chất lượng môi trường, lập báo cáo hiện trạng môi trường”.Thành phần và đặc tính của nước thải Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.

Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 -50%) gồm tinh bột đường xenlulo và các chất béo (5-10%), nồng độ chất hữu cơ trong nước thải dao động trong khoảng 150 - 400 mg/ L theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng. Các chất chứa trong nước thải bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật.Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50 - 60% tổng các chất gồm các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của người, động vật, xác động vật phân hủy,.Các chất hữu cơ trong nước thải theo tính chất hóa học bao gồm: chủ yếu là protein (40 - 60%), hydrat cacbon (25 - 50%), các chất béo, dẫu mỡ (10%), ure cũng là chất hữu cơ quan trọng trong thành phần của nước thải sinh hoạt.

Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD, COD và một số chỉ tiêu khác. Bên cạnh các chất trên, nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp, các chất hoạt tính bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp Ankal benzen sunfonat - ABS, gây nên hiện tượng sủi bọt trong các trạm xử lý nước thải cũng như trên bề mặt các 6 nguồn tiếp nhận nước thải. Các chất vô cơ trong nước thải chiếm khoảng 20 - 40% gồm chủ yếu là cát, đất sét, các axit, bazo vô cơ, dầu khoáng. Trong nước thải có mặt nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, virut, rong, tảo, trứng giun sán,… Trong số các loại vi sinh vật đó có cả vi trùng gây bệnh.

Về thành phần hóa học thì các vi sinh vật thuộc các chất hữu cơ. Một số chất ô nhiễm chứa trong nước thải đáng được quan tâm nữa là kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các chất phóng xạ và một số chất độc hại khác. Mức độ tác hại phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm, nồng độ của chúng. Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương đối ổn định.1: Nồng độ ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý Nồng độ Các chỉ tiêu Nhẹ Trung bình Nặng Chất rắn tổng cộng (mg/l) 350 720 1200 Tổng chất rắn hòa tan (mg/l) 250 500 850 Chất rắn lơ lửng (mg/l) 100 220 350 Chất rắn lắng được (mg/l) 5 10 20 BOD5 (mg/l) 110 220 400 Tổng cacbon hữu cơ (mg/l) 80 60 210 COD5 (mg/l) 250 500 1000 Tổng nito theo N (mg/l) 20 40 800 Tổng photphat theo P (mg/l) 4 8 15 Clorua (mg/l) 30 20 100 Sunfat (mg/l) 20 30 50 Độ kiềm theo CaCO3 (mg/l) 50 100 200 Dầu mỡ (mg/l) 50 100 150 Colifom (mg/l) 106 - 107 107 - 108 107 - 109 Chất hữu cơ bay hơi (µ g/l) <100 100 - 400 >400 (Nguồn [27]) 1.Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt Bên cạnh những chỉ tiêu cơ bản về chất nước mà chúng ta thường gặp trong lĩnh vực cấp nước, thành phần của nước thải còn có chứa thêm một số chất bẩn đặc 7 trưng khác do hậu quả của việc sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, thương mại, dịch vụ….

Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất lý hoá học và sinh học của các chất bẩn người ta tìm thấy trong nước thải sinh hoạt. Một vài chi tiêu đặc biệt khác thườn được dùng đê phản ánh mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của nước thải, chúng thường được xếp vào nhóm chỉ tiêu sinh hoá. a, Các chỉ tiêu lý hoá. Đặc tính hoá học quan trọng nhất của nước thải gồm: Chất rắn tổng cộng, mùi, nhiệt độ, độ màu, độ đục.

* Chất rắn tổng cộng Chất rắn tổng cộng trong nước thải bao gồm chất rắn không tan hoặc chất rắn lơ lửng và các hợp chất đã được hoà tan vào trong nước. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấy khô giấy lọc ở nhiệt độ 1050c đến trọng lượng không đổi. Độ chênh lệch khối lượng giữa giấy lọc trước khi lọc và sau khi lọc trong cùng một điều kiện cân chính lượng chất rắn có trong một thể tích mẫu đã được xác định. Khi phần cặn trên giấy lọc được đốt cháy thì các chất dễ bay hơi bị cháy hoàn toàn.

Các chất dễ bay hơi được xem như một phần vật chất hữu cơ, cho dù một vài chất hữu cơ không bị cháy và một vài chất rắn vô cơ bị phân ly ở nhiệt độ cao. Vật chất hữu cơ bao gồm các protein, các carbonhydrate và các chất béo. Sự hiện diện các chất béo và dầu mỡ trong nước thải ở những lượng quá mức có thể gây trở ngại cho quá trình xử lý. Lượng chất béo hay dầu mỡ trong một mẫu được xác định bằng cách cho hexanne vào một mẫu chất rắn thu được nhờ sự bay hơi.

Bởi vì các chất béo và dầu mỡ hoà tan trong hexane, cho nên khối lượng của chúng được xác định bằng cách làm bay hơi dung dịch sau khi gạn lọc hoàn tất. Trong nước thải sinh hoạt có khoảng 40-65% chất rắn nằm ở trong trạng thái lơ lửng. Các chất này có thể nổi lên trên bề mặt nước hay lắng xuống dưới đáy và có thể hình thành nên các bãi bùn không mong muốn khi thải nước thải có nhiều chất rắn vào sông, suối. Một số chất rắn lơ lửng có khả năng lắng rất nhanh, tuy nhiên các chất lơ lửng ở kích thước hạt keo thì lắng 8 rất chậm chạp hoàn toàn không thể lắng được.

Các chất rắn lơ lửng có thể đạt được là những chất rắn mà chúng có thể được loại bởi quá trình lắng và thường được biểu diễn bằng đơn vị mg/l. Việc xác định chúng thường đươợ tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng nón Imhoff. Thông thường khoảng 605 chất rắn lơ lửng trong nước thải đô thị là chất rắn có thể lắng được. Theo Metcals & Eddy thành phần của chất rắn trong nước thải sinh hoạt được mô tả một cách tương đối như hình 1 [35].

Tổng cộng (720mg/l Lơ lửng Lọc (220mg/l được (500mg/l Lắng Không Keo Hòa tan được lắng được (50mg/l) (450mg/l) (160mg/l (60mg/l) Hữu cơ Vô cơ Hữu cơ Vô cơ Hữu cơ Vô cơ Hứu cơ Vô cơ (150mg/l) (40mg/l) (45mg/l) (15mg/l) (40mg/l) (10mg/l) (160mg/l) (290mg/l) Hình 1.1: Thành phần chất thải rắn trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý * Nhiệt độ Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nhiệt độ của nước cấp do việc xả các dòng nước nóng ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại … nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn nhiệt độ của không khí. Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phần lớn các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đềi ứng dụng các quá trình xử lý sinh học mà các quá trình đó thường bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh vật, đến sự hoà tan của ô xy trong nước.