CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC THẢI 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu sông Tô Lịch Những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ XX, sông Tô Lịch bắt đầu có hiện tượng ô nhiễm. Từ năm 1997, Công ty cấp thoát nước Hà Nội đã điều tra và xây dựng phương án xử lý ô nhiễm môi trường hệ thống sông Tô Lịch [9]. Từ năm 1999 đến 2003, Viện hoá học các hợp chất thiên nhiên đã nghiên cứu chất lượng nước hệ thống sông Nhuệ và sông Tô Lịch bằng cách tiến hành quan trắc theo từng tháng một số chỉ tiêu về DO, độ đục, NO3-, PO42-, NH4-N, P-T.
Sở Tài nguyên & Môi trường Hà Nội cũng đã tiến hành quan trắc lưu vực sông Tô Lịch vào mùa khô và mùa mưa hàng năm. Theo đó, chất lượng nước sông ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng. Từ năm 2003, sông Tô Lịch đã bắt đầu được nạo vét và kè 2 bên bờ theo dự án thoát nước thành phố Hà Nội (giai đoạn 1) nên chất lượng nước sông cũng được cải thiện một phần. Tuy thành phố Hà Nội đã quyết tâm và kêu gọi sự tham gia của nhiều đơn vị nghiên cứu khoa học nhưng đến nay vẫn chưa tìm được một giải pháp tối ưu và thích hợp để giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm sông Tô Lịch.
Năm 2005, Viện Địa lý đã thực hiện đề tài “Xây dựng cơ sở khoa học cho giải pháp bổ sung nước mặt nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước các sông Hà Nội”. Trên cơ sở nguồn và phạm vi cấp nước bổ sung cho các con sông trong Hà Nội, đề tài đã ứng dụng 2 mô hình tính toán tải lượng và dự báo lan truyền trên các con sông hệ thống sông Tô Lịch theo các phương án cấp nước bổ sung. Kết quả tính toán cho thấy, với mức cấp theo khả năng tối đa là 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 là 15 m3/s thì các chất thành phần trong nước hệ thống sông Tô Lịch sẽ đạt và xấp xỉ ở mức B Tiêu chuẩn cho phép đối với nước mặt. [13] Dòng chảy tự nhiên của sông Tô Lịch là 0,5 m3/s.
Với lưu tốc dòng chảy như vậy, sông Tô Lịch không có khả năng tự rửa trôi, làm sạch dòng sông. Năm 2007, trong báo cáo cuối cùng về chương trình phát triển Đô thị tổng thể Thủ đô Hà Nội (HAIDEP), đoàn nghiên cứu của Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (JICA) đã đưa ra đề xuất các phương án lấy nước từ sông Hồng vào hồ Tây với lưu lượng 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7m3/s sau đó đưa nước vào các hồ chính cũng như sông Tô Lịch và Kim Ngưu, hoặc đưa trực tiếp sông Hồng vào các con sông trong thành phố. [10] Tuy nhiên, theo Chi cục bảo vệ môi trường Hà Nội, nước sông Hồng mang rất nhiều phù sa, do đó nếu lấy nước trực tiếp từ sông vào sẽ gây bồi lắng cho sông Tô Lịch nên phía đầu sông Nhuệ phải thiết kế các hồ lắng để để giảm lượng phù sa. Nước sông Hồng có thể gây ra tác động phụ cho hệ thống sông Tô Lịch như: Làm thay đổi môi sinh của động, thực vật vẫn sống trong sông Tô Lịch, từ đó có thể dẫn tới cảnh quan, sinh thái tài nguyên nước mặt của hệ thống sông này bị thay đổi.
Thêm nữa, thực tế hiện nay các kênh mương đã bị ngắt quãng hoặc không còn trong quy hoạch nên cần phải có nghiên cứu điều chỉnh quy hoạch để dùy trì hệ thống kênh mương. Mặt khác, những phương án dùng nước để tẩy rửa, cải thiện tài nguyên nước mặt cho hệ thống sông Tô Lịch tương đối tốn kém. Nước được lấy qua cửa thu nước Liên Mạc và dùng mương thủy lợi hiện có kết hợp với việc xây dựng một trạm bơm với công suất 3,5m3/s. Như vậy trước khi bơm nước vào sông Tô Lịch phải có một bể lắng với dung tích khoảng 302.
Phương án này có ưu điểm là không phải xây dựng thêm hệ thống dẫn mới, nhưng cũng phải chi phí tới 10 triệu USD, chưa kể chi phí vận hành hàng năm. [10] Viện Nghiên cứu Hỗ trợ Phát triển Nông thôn (IRARD) đã kiến nghị UBND thành phố Hà Nội cho thực hiện thí điểm việc dùng hóa chất mà nhóm nghiên cứu thành công có tên là dung dịch HQ1, HQ2, HQ3 làm sạch nước sông Tô Lịch. Dung dịch được phun trên toàn bộ 6 con mương hở, màu nước, mùi hôi sẽ giảm, nước sẽ trong trở lại sau 1-2 ngày và giữ được tình trạng này trong vòng 1 tháng. Hay một giải pháp khác là sử dụng hoạt chất LTH- 100 do Công ty Cổ phần Công nghệ Xanh thực hiện Triển khai nghiên cứu từ nhiều năm.
Tuy nhiên, hoạt chất LTH- 100 chỉ là một nhánh nhỏ của tổng thể công nghệ được áp dụng. Việc sử dụng hóa chất thường thích hợp với những thủy vực tĩnh nhưng đặc điểm của sông Tô Lịch là nước thải bổ cập liên tục không ngừng suốt dọc 2 bờ sông nên dùng hóa chất khó có tính khả thi. Công nghệ tàu hút bùn công nghệ khí nén của Viện Nghiên cứu cơ khí đã được đưa vào thử nghiệm tại sông Tô Lịch nhưng công nghệ này mới chỉ dừng lại 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nghiệm thu ở mức cơ sở còn việc nhân rộng và triển khai trên quy mô lớn thì vẫn còn chưa được đánh giá. Để xử lý triệt để nguồn nước ô nhiễm, điều quan trọng và tiên quyết là phải ngăn chặn dứt điểm nguồn gây ô nhiễm và chỉ cần xử lý triệt để nguồn nước đầu nguồn thì tự khắc dòng sông sẽ điều chỉnh làm sạch theo cơ chế tự nhiên của nó.
Do đó, Tác giả đề xuất đề tài: “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” nhằm góp một phần nhỏ trong cách tiếp cận, thu thập và xử lý thông tin, sử dụng công cụ mô hình hóa phục vụ cho các tính toán và xây dựng bài toán quy hoạch trạm xử lý nước thải theo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đồng thời đề xuất các biện pháp tổng thể bảo vệ môi trường nước sông Tô Lịch.2 Tổng quan về nước sông 1. Các đặc tính của nước sông Trên thực tế, do là kênh tiêu thoát nước chính nên sông Tô Lịch cũng như các sông nội đô khác ở Hà Nội chịu tác động bởi các hoạt động kinh tế xã hội của con người, và hiện nay đang bị ô nhiễm môi trường ở mức độ cao. Khi chảy qua các khu dân cư của Hà Nội thì các chất thải lại càng nhiều thêm và ngày càng gây các hiểm họa cho các cư dân và cho chính con sông. Trải qua thời gian, sông không còn tác dụng cung cấp và điều tiết nước như trước đây mà lại đóng vai trò là hệ thống thu gom và tải nước thải.
Các yếu tố tự nhiên (do thời tiết) và nhân tác (tác động của con người) được thể hiện qua các đặc tính cụ thể như: - Có quá trình pha loãng (do các yếu tố như mưa,…) - Có quá trình chuyển hóa các chất ô nhiễm (do tự làm sạch qua các quá trình hóa học, sinh học và hóa sinh). Nước sông Tô Lịch cũng như các sông nội đô của Hà Nội là nước thải của thành phố với lưu lượng lớn tích hợp các chất rắn không hòa tan, các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các chất có độc tính cao, kim loại nặng, dầu mỡ, các vi sinh vật gây bệnh… 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong nước sông tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: polysaccarit, protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, axít humic, lipit (dầu, mỡ), phụ gia thực phẩm, chất hoạt động bề mặt, phênol và các dẫn xuất của chúng (chất thải của người, động vật, thực vật, chất bảo vệ thực vật, dược phẩm, thuốc màu, nhiên liệu…), chất hữu cơ tạo phức, hydrocacbon và dẫn xuất của chúng. Các hợp chất hữu cơ này có thể tồn tại dưới dạng hòa tan, keo, không hòa tan, bay hơi hoặc không bay hơi, dễ phân hủy hoặc khó phân hủy… Trong nước của các sông ngòi bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, các chất hữu cơ chủ yếu là cacbon hydrat (CHO) như đường, xenluloza; các chất dầu mỡ (CHO) như axit béo dễ bay hơi; các chất đạm (CHONSP) như axit amin và urê (CHON)m. Chất rắn không hòa tan có 2 dạng: chất rắn keo và chất rắn lơ lửng.
Trong nước thải, các chất rắn không hòa tan có thể lắng, bồi gây cản trở dòng chảy, thay đổi kích thước sông và chế độ dòng chảy. Hiện tượng lắng cặn hữu cơ kèm theo quá trình phân hủy sinh học trong lớp bùn, gây thiếu ôxy và tạo nên các khí độc hại như Sunfua hydro (H2S), Mecaptan (R-S), Amoniac (NH4), và mêtan (CH4),… gây mùi hôi và gây độc cho dân cư ven sông. Các chất có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân hủy. Một số chất hữu cơ tích lũy và tồn lưu lâu dài trong môi trường.
Các chất hữu cơ có độc tính cao là phenol và các dẫn xuất của nó, các hóa chất bảo vệ thực vật, các loại tannin và lignin, các loại hydrocacbon đa vòng ngưng tụ… Phênol có nguồn gốc từ một số ngành công nghiệp, thường làm cho nước có mùi, các loại hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp thường là các nhóm phospho hữu cơ, clo hữu cơ, cacbamat, pyretroid tổng hợp… hydrocacbon đa vòng có nguồn gốc công nghiệp hóa dầu, hóa chất, bột giấy, dược phẩm có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể sinh vật, trong đó có các chất gây ung thư, biến dị, chúng có độc tính cao đối với người, động vật và hệ sinh thái. Các chất gây phú dưỡng cho nguồn nước là các hợp chất từ nitơ và phospho rất cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và thực vật. Tuy nhiên, xét đến các sông nội đô thì hầu như không có sự phát triển của thực vật dưới nước do đó các chất dinh dưỡng này lại gây nên ô nhiễm cho nguồn nước. 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các kim loại nặng tồn tại trong nước chủ yếu dưới dạng ion, có nguồn gốc tự nhiên hoặc từ các hoạt động của con người.
Kim loại nặng có tính độc hại cao đối với sinh vật và theo đường thức ăn sẽ tác động đến con người.