CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 1. Một số khái niệm - Khái niệm Tài nguyên nước Tài nguyên nước là lượng nước trên một vùng đã cho hoặc lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể khai thác (nước mặt và nước dưới đất). Nước là dạng tài nguyên đặc biệt.
Nó vừa là thành phần thiết yếu của cuộc sống và môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của xã hội, vừa có thể mang tai họa đến cho con người. Nước có khả năng tự tái tạo về lượng, về chất và cả về năng lượng. - Khái niệm Nguồn nước Nguồn nước là các dạng tích tụ nước tự nhiên hoặc nhân tạo có thể khai thác, sử dụng bao gồm sông, suối, kênh, rạch, hồ, ao, đầm, phá, biển, các tầng chứa nước dưới đất; mưa, băng, tuyết và các dạng tích tụ nước khác. - Khái niệm Nước mặt Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước.
Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. - Khái niệu Lưu vực sông Lưu vực sông là vùng đất mà trong phạm vi đó nước mặt, nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông và thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển. Lưu vực sông gồm có lưu vực sông liên tỉnh và lưu vực sông nội tỉnh. (Luật tài nguyên nước, năm 2012) - Khái niệm ô nhiễm nguồn 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật.
Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước. - Khái niệm Cạn kiệt nguồn nước Cạn kiệt nguồn nước là sự suy giảm nghiêm trọng về số lượng của nguồn nước, làm cho nguồn nước không còn khả năng đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng và duy trì hệ sinh thái thủy sinh. (Luật tài nguyên nước, năm 2012) - Khái niệm Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước Khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước là khả năng nguồn nước có thể tiếp nhận được thêm một tải lượng ô nhiễm nhất định, mà sau khi tiếp nhận vẫn bảo đảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nguồn nước không vượt quá giá trị giới hạn được quy định trong các quy chuẩn ,tiêu chuẩn chất lượng nước cho mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận. Tải lượng ô nhiễm tối đa cho phép là khối lượng lớn nhất của chất ô nhiễm có thể đổ vào nguồn nước tiếp nhận mà trong điều kiện nguy kịch (lưu lượng dòng chảy nhỏ nhất và nhiệt độ nước sông cao nhất thường vào mùa khô kiệt), vẫn không làm ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng các mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận.
(Hoàng Huệ, năm 2004) - Khái niệm Dòng chảy tối thiểu Dòng chảy tối thiểu là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh thái thủy sinh và bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng nguồn nước của các đối tượng sử dụng nước. Cơ sở đánh giá khả năng tiếp nhận a) Mục đích sử dụng nước Mỗi nguồn nước, mỗi đoạn sông thường được dùng với một số mục đích khác nhau hoặc được khai thác sử dụng tổng hợp, chẳng hạn như cấp nước cho sinh hoạt, cấp nước cho nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, giao thông thủy, giải trí, du lịch,. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 Hiện nay đã có một số địa phương có quy định cụ thể về phân vùng khai thác, sử dụng nguồn nước cho các sông suối trên địa bàn của địa phương mình. Tuy nhiên, hầu hết các địa phương trên toàn quốc đều chưa có quy định về phân vùng mục đích sử dụng cho các nguồn nước.
Việc phân vùng mục đích sử dụng nước sẽ được tiến hành trong các quy hoạch tài nguyên nước cho các lưu vực sông để bảo đảm sự thống nhất trong việc khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước. Trong những trường hợp chưa có quy định về mục đích sử dụng nước thì việc đánh giá khả năng tiếp nhận nước thải cho một nguồn nước, một đoạn sông nào đó cần phải dựa vào tình hình thực tế đang khai thác sử dụng nguồn nước đó. b) Đặc điểm của nguồn nước tiếp nhận *. Lưu lượng nguồn nước, chế độ dòng chảy Trong cùng một con sông với cùng các điều kiện khác về dòng chảy thì khi lưu lượng của sông càng lớn thì khả năng pha loãng và tự làm sạch các chất ô nhiễm của nguồn nước cũng càng lớn.
Tuy nhiên, trong cùng một con sông với cùng một giá trị lưu lượng thì dòng chảy có chế độ không ổn định thì khả năng xáo trộn của dòng chảy sẽ tăng lên nhiều so với dòng chảy ổn định. Hình thái địa hình lòng dẫn Sông quanh co, địa hình đáy sông gồ ghề sẽ tạo điều kiện cho dòng nước hình thành ra nhiều các dòng chảy ngang, dòng chảy xoáy cục bộ trong sông và tác động đến khả năng xáo trộn, khuếch tán các chất ô nhiễm có trong nước. Dòng nước có nhiều xoáy cũng sẽ tạo điều kiện cho ôxy trong không khí hòa tan vào nước, tác động đến quá trình sinh hóa diễn ra trong nước. Thành phần, nồng độ thông số ô nhiễm có trong nước sông Không có nguồn nước sông nào là sạch tuyệt đối.
Trong nguồn nước sông có thể có sẵn một số các chất ô nhiễm với các nồng độ khác nhau. Nếu nồng độ của các thông số ô nhiễm có sẵn trong nguồn nước càng cao thì càng hạn chế khả năng tiếp nhận nước thải của nguồn nước đối với các chất ô nhiễm đó. Ngoài ra trong nguồn nước sông luôn có sẵn một số các chất hóa học nhất định. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Nguồn gốc của các chất hóa học này là từ nước mưa rửa trôi trên mặt đất hoặc từ nước ngầm chảy qua các tầng đất rồi chảy ra sông.
Đặc điểm của hệ sinh thái thuỷ sinh Trong nguồn nước ở những điều kiện bình thường, sẽ diễn ra chu trình kín và sự cân bằng giữa sự sống của các loài động, thực vật và vi sinh vật. Các chất hữu cơ được vi khuẩn ôxy hóa phân hủy thành các chất đơn giản, giải phóng ra CO2. Quá trình quang hợp của các loài thực vật dưới nước lại sử dụng CO2 và sản sinh ra ôxy. Ôxy lại rất cần cho các loài động vật như tôm, cá, ốc, hến,.
Các loại cây cỏ thủy sinh cũng có tác động trực tiếp về mặt vật lý đến vận tốc dòng chảy như tạo ra các dòng rối làm tăng sự xáo trộn chất ô nhiễm trong nước. Tuy nhiên, nếu cỏ cây quá nhiều sẽ làm cản trở dòng chảy, dẫn đến nguồn nước bị tù đọng và có tác động xấu đế khả năng tiêu thoát chất ô nhiễm. Do vậy, hệ sinh thái thuỷ sinh là yếu tố tác động quan trọng đến khả năng xáo trộn, phân hủy, tự làm sạch của nguồn nước đối với các chất ô nhiễm. Thông thường, hệ sinh thái thủy sinh càng phong phú thì khả năng tự làm sạch của nguồn nước càng lớn.
Nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ sinh thái của các đầm lầy, các khu đất ngập nước để xử lý nước thải. c) Phân loại nước thải Nước thải được định nghĩa là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh của chúng. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải dưới đây.
(Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, năm 2002) - Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. - Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất): Là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu. - Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem là nước thải tự nhiên. Ở các thành phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom thoát theo một hệ thống thoát nước riêng.
- Nước thấm qua: Đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 - Nước thải đô thị: Là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố. Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên. d) Đặc điểm của nguồn nước thải *.
Thành phần, thông số ô nhiễm có trong nước thải Thành phần thông số ô nhiễm có trong nước thải được phân loại như sau (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, năm 2002): - Nhu cầu oxy sinh hóa BOD: Là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải đô thị và chất thải trong nước thải công nghiệp. Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan. Vì vậy, xác định lượng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học là công việc quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD biểu thị lượng các chất hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật.
- Nhu cầu oxy hóa COD: Là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong môi trường axit. Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD. - Hàm lượng chất thải rắn: Là thành phần vật lý đặc trưng quan trọng nhất trong nước thải, bao gồm các chất rắn nổi lơ lửng, keo và tan.
Chỉ tiêu này này là một phép đo gần đúng lượng bùn sẽ được khử trong lắng sơ cấp.