Nghiên Cứu Đặc Điểm Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Trong Nước Sông Tại Các Thành Phố Lớn Miền Bắc

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông tại các thành phố lớn miền Bắc và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

• Tác giả: Lương Duy Hanh
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Mạnh Khải
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Trong Nước Sông Tại Các Thành Phố Lớn Miền Bắc
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông nội đô và trong trầm tích
• 1.2. Phân loại các hợp chất hữu cơ trong môi trường
• 1.3. Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông và ảnh hưởng đến môi trường
• 1.4. Ô nhiễm trong trầm tích sông nội đô và hệ thống thoát nước đô thị
• 1.5. Các giải pháp xử lý, giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông nội đô
• 1.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.7. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ trong nước thải, nước sông nội đô
• 1.8. Một số giải pháp bảo vệ môi trường tại các lưu vực sông khu vực nghiên cứu
• 1.9. Một số nhận xét, đánh giá tổng quan và lựa chọn nội dung, địa điểm nghiên cứu về sông nội đô khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Sơ đồ nghiên cứu của luận án
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Điều tra, khảo sát, đánh giá đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp tham vấn chuyên gia
• 2.4.2. Phương pháp thừa kế có chọn lọc
• 2.4.3. Phương pháp thống kê và thu thập tài liệu
• 2.4.4. Phương pháp điều tra thực địa
• 2.4.5. Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm
• 2.4.6. Phương pháp thực nghiệm xây dựng các quy trình thí nghiệm xử lý ô nhiễm chất hữu cơ trong nước
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 3.2. Nhận xét, đánh giá về đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị và sông nội đô tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 3.3. Hiện trạng chất lượng nước sông nội đô và nước sông, kênh thoát nước tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 3.4. Chất lượng nước mặt khu vực ven đô thành phố
• 3.5. Nhận xét, đánh giá về chất lượng nước sông nội đô và nước sông, kênh thoát nước tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 3.6. Đặc điểm ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông nội đô
• 3.7. Sự phân bố chất hữu cơ trong nước sông giữa tầng mặt và tầng đáy
• 3.8. Các thông số ô nhiễm đặc trưng trong nước sông nội đô
• 3.9. Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý và kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông nội đô một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam
• 3.10. Các giải pháp quản lý giảm thiểu ô nhiễm nước sông nội đô
• 3.11. Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông nội đô
• 3.12. Đề xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông nội đô
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Nước Sông

Việt Nam đang trên đà phát triển kinh tế - xã hội, kéo theo đô thị hóa nhanh chóng. Điều này làm tăng nhu cầu sử dụng nước sạch, đồng thời gia tăng lượng nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện và nước thải sản xuất. Đáng lo ngại, phần lớn lượng nước thải này chưa được xử lý đạt chuẩn trước khi xả ra các nguồn tiếp nhận, gây ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là nước sông tại các đô thị. Các nguồn gây ô nhiễm rất đa dạng và khó kiểm soát. Nghiên cứu này tập trung vào ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông tại các thành phố lớn miền Bắc, nơi vấn đề này đang trở nên cấp bách. Theo một nghiên cứu, tại khu vực đô thị, hầu hết nước thải sinh hoạt phát sinh đều chưa được thu gom, xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường (QCVN) hoặc quy chuẩn kỹ thuật địa phương về môi trường (QCDP) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận, gây ô nhiễm môi trường nước mặt nói chung và nước sông nội đô (SND) nói riêng.

1.1. Thực Trạng Ô Nhiễm Nước Sông Tại Các Thành Phố Lớn

Qua khảo sát tại các thành phố lớn miền Bắc, các dòng sông chảy qua đô thị đã trở thành kênh thoát nước cấp I, ví dụ như sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu (Hà Nội) hay sông Hào Thành (Hải Dương). Các sông này đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một số sông, kênh mới hình thành như kênh A4-8 (Phủ Lý) hay sông Tào Khê (Bắc Ninh) cũng đang đối mặt với tình trạng tương tự. Các sông nội đô (SND) không còn khả năng điều hòa, tiêu thoát nước mà trở thành nơi chứa nước thải đô thị. Theo Lương Duy Hanh (2024), SND ngoài chức năng điều hòa, tiêu thoát ting trở thành sông thoát nước thải đô thị.

1.2. Nguyên Nhân Chính Gây Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Nước Sông

Nhiều địa phương đã đầu tư vào hệ thống thu gom và xử lý nước thải, nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu. Các dòng sông vẫn bị ô nhiễm nặng do: (i) lượng nước thải lớn; (ii) hệ thống thu gom chưa triệt để, đặc biệt ở khu đô thị cũ; (iii) tải lượng ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật lớn; (iv) đầu tư còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào xử lý cuối đường ống. Các sông nội đô thường có màu đen, hàm lượng chất hữu cơ cao, bốc mùi hôi thối, ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Thách Thức Quản Lý Nước Sông

Trong nước sông tồn tại chất hữu cơ (CHC) từ nguồn tự nhiên và nhân tạo. CHC là hỗn hợp phức tạp, bao gồm hợp CHC chứa nitơ (ONC), hợp chất carbon hữu cơ (OCC) và các hợp CHC khác (OOC). Việc xác định ONC khó khăn hơn, nên OCC thường được sử dụng trong nghiên cứu CHC trong nước thải đô thị. Để đánh giá mức độ ô nhiễm, các thông số TOC (Tổng cacbon hữu cơ), COD (nhu cầu oxy hóa học) và BOD (nhu cầu oxy sinh học) thường được sử dụng. BOD đánh giá CHC dễ phân hủy, COD đánh giá CHC khó phân hủy, và TOC đánh giá tổng lượng carbon trong CHC.

2.1. Tác Động Của Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Đến Môi Trường Nước

Sự ô nhiễm chất hữu cơ gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường nước. Nó làm suy giảm lượng oxy hòa tan (DO), ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh. Quá trình phân hủy chất hữu cơ cũng tạo ra các chất độc hại như amoniac, sunfua, gây mùi hôi thối và ảnh hưởng đến chất lượng nước sông.

2.2. Ảnh Hưởng Của Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Đến Sức Khỏe Cộng Đồng

Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Nguồn nước bị ô nhiễm có thể chứa các vi sinh vật gây bệnh, các chất độc hại, gây ra các bệnh về tiêu hóa, da liễu và các bệnh nguy hiểm khác.

2.3. Các Chỉ Số Đánh Giá Mức Độ Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Trong Nước

Để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông, các nhà khoa học thường sử dụng các chỉ số như BOD (nhu cầu oxy sinh hóa), COD (nhu cầu oxy hóa học) và TOC (tổng cacbon hữu cơ). Các chỉ số này cho biết lượng chất hữu cơ có trong nước và khả năng tiêu thụ oxy của chúng, từ đó đánh giá được mức độ ô nhiễm và tác động đến môi trường.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đánh Giá Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Nước Sông

Nghiên cứu này sử dụng kết hợp nhiều phương pháp để đánh giá ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông. Các phương pháp bao gồm: điều tra, khảo sát thực địa; lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm; thống kê và thu thập tài liệu; tham vấn chuyên gia. Các phương pháp này giúp thu thập thông tin chi tiết về đặc điểm hệ thống thoát nước, chất lượng nước sông, và các nguồn gây ô nhiễm.

3.1. Điều Tra Khảo Sát Hệ Thống Thoát Nước Đô Thị

Việc điều tra, khảo sát hệ thống thoát nước đô thị giúp xác định các điểm xả thải chính, đánh giá tình trạng hệ thống thu gom và xử lý nước thải, và xác định các khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao. Nghiên cứu tập trung vào hệ thống thoát nước của một số thành phố lớn miền Bắc, bao gồm Hà Nội, Phủ Lý, Bắc Ninh và Hải Dương.

3.2. Lấy Mẫu Và Phân Tích Chất Lượng Nước Sông

Việc lấy mẫu và phân tích chất lượng nước sông được thực hiện định kỳ tại các vị trí khác nhau trên sông. Các mẫu nước được phân tích để xác định các thông số như BOD, COD, TOC, DO, nitrat, photphat, kim loại nặng, và vi sinh vật gây bệnh. Kết quả phân tích giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và xác định các nguồn gây ô nhiễm.

3.3. Phân Tích Thống Kê Và Xử Lý Dữ Liệu

Dữ liệu thu thập được từ các cuộc điều tra, khảo sát và phân tích trong phòng thí nghiệm được xử lý bằng các phương pháp thống kê. Phân tích thống kê giúp xác định xu hướng ô nhiễm, so sánh chất lượng nước sông giữa các khu vực và thời điểm khác nhau, và đánh giá hiệu quả của các biện pháp xử lý ô nhiễm.

IV. Đề Xuất Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Chất Hữu Cơ Nước Sông

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật để giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông. Các giải pháp quản lý bao gồm: kiểm soát nguồn thải, nâng cao nhận thức cộng đồng, và tăng cường thực thi pháp luật. Các giải pháp kỹ thuật bao gồm: xử lý nước thải tại nguồn, xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung, và áp dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến.

4.1. Giải Pháp Quản Lý Ô Nhiễm Nước Sông

Các giải pháp quản lý đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm nước sông. Kiểm soát nguồn thải bằng cách yêu cầu các doanh nghiệp và hộ gia đình xử lý nước thải trước khi xả ra môi trường. Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường nước. Tăng cường thực thi pháp luật để xử lý nghiêm các hành vi gây ô nhiễm.

4.2. Giải Pháp Kỹ Thuật Xử Lý Nước Thải

Các giải pháp kỹ thuật tập trung vào việc xử lý nước thải để loại bỏ chất hữu cơ và các chất ô nhiễm khác. Xử lý nước thải tại nguồn giúp giảm tải lượng ô nhiễm đổ vào nước sông. Xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung giúp kiểm soát và xử lý hiệu quả lượng nước thải lớn. Áp dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến như công nghệ sinh học, công nghệ màng, và công nghệ oxy hóa nâng cao.

4.3. Ứng Dụng Công Nghệ Sục Khí Cưỡng Bức Trên Sông

Công trình xử lý nước thải trực tiếp trên lòng sông nội đô (sục khí cưỡng bức) phụ thuộc nhiều vào quá trình cung cấp oxy cho quá trình oxy hóa sinh hóa chất hữu cơ trong nước, làm tăng khả năng tự làm sạch của các dòng sông. Việc nghiên cứu làm rõ cơ sở khoa học của giải pháp xử lý nước thải đô thị trực tiếp trên các sông nội đô phù hợp với đặc điểm hệ thống thoát nước của một số thành phố lớn miền Bắc của Việt Nam là yêu cầu thực tiễn cấp thiết đặt ra.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Thảo Luận Về Ô Nhiễm Nước Sông

Nghiên cứu đã đánh giá đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị, hiện trạng chất lượng nước sông, và đặc điểm ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông tại một số thành phố lớn miền Bắc. Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ ô nhiễm khác nhau giữa các khu vực và các sông. Các thông số ô nhiễm đặc trưng bao gồm BOD, COD, TOC, và coliform.

5.1. Đánh Giá Chất Lượng Nước Sông Tại Các Thành Phố

Chất lượng nước sông tại các thành phố lớn miền Bắc có sự khác biệt đáng kể. Các sông nội đô thường bị ô nhiễm nặng hơn so với các sông ngoại thành. Mức độ ô nhiễm cũng thay đổi theo mùa, thường cao hơn vào mùa khô do lưu lượng nước thấp.

5.2. Phân Tích Các Thông Số Ô Nhiễm Đặc Trưng

Các thông số ô nhiễm đặc trưng trong nước sông bao gồm BOD, COD, TOC, và coliform. BOD và COD cho biết lượng chất hữu cơ có trong nước và khả năng tiêu thụ oxy của chúng. TOC cho biết tổng lượng carbon hữu cơ có trong nước. Coliform là chỉ số vi sinh vật, cho biết mức độ ô nhiễm phân.

VI. Kết Luận Và Kiến Nghị Về Giải Pháp Ô Nhiễm Nước Sông

Nghiên cứu đã làm rõ thực trạng ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông tại các thành phố lớn miền Bắc, xác định các nguyên nhân chính gây ô nhiễm, và đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật để giảm thiểu ô nhiễm. Các kiến nghị bao gồm: tăng cường kiểm soát nguồn thải, đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải, và nâng cao nhận thức cộng đồng.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ô nhiễm chất hữu cơ là một vấn đề nghiêm trọng trong nước sông tại các thành phố lớn miền Bắc. Các nguyên nhân chính gây ô nhiễm bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, và nước thải nông nghiệp. Các giải pháp quản lý và kỹ thuật cần được triển khai đồng bộ để giảm thiểu ô nhiễm.

6.2. Đề Xuất Các Giải Pháp Cụ Thể

Các giải pháp cụ thể bao gồm: xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung, áp dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, kiểm soát chặt chẽ các nguồn thải, và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường nước.

6.3. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp xử lý ô nhiễm, phát triển các công nghệ xử lý nước thải mới, và nghiên cứu tác động của ô nhiễm chất hữu cơ đến sức khỏe cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanh chóng tại Việt Nam đã thúc đẩy nhu cầu sử dụng nước sạch gia tăng, kéo theo sự gia tăng lưu lượng nước thải sinh hoạt (NTSH), nước thải bệnh viện (NTBV) và nước thải sản xuất (NTSX). Phần lớn lượng NTSH phát sinh tại các đô thị chưa được thu gom và xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường (QCVN) hoặc quy chuẩn kỹ thuật địa phương về môi trường (QCDP) trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước mặt và các dòng sông nội đô (SND).

Tại khu vực miền Bắc, các dòng sông tự nhiên chảy qua đô thị như sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét (TP. Hà Nội) hay sông Hào Thành, sông Sặt, kênh T2 (TP. Hải Dương) đã bị biến đổi thành các kênh tiếp nhận và thoát nước thải cấp I. Tình trạng tương tự cũng diễn ra tại các kênh mương thoát nước ở các đô thị mới như TP. Phủ Lý (tỉnh Hà Nam) và TP. Bắc Ninh (tỉnh Bắc Ninh). Các dòng sông này tiếp nhận khối lượng nước thải lớn vượt quá khả năng tự làm sạch, hệ thống thu gom nước thải chưa đồng bộ (chủ yếu là hệ thống cống chung giữa nước mưa và nước thải), tải lượng chất hữu cơ (CHC), chất vô cơ và vi sinh vật (VSV) cao. Tại trung tâm TP. Hà Nội và TP. Hải Dương, nước sông xuất hiện màu đen đậm, hàm lượng CHC cao và bốc mùi hôi thối do các khí hydro sunfua ($H_2S$), amoniac ($NH_3$), mercaptan.

Tại TP. Hà Nội giai đoạn 2008–2020, tổng lượng NTSH phát sinh khu vực đô thị ước tính khoảng 960.000 $m^3$/ngày đêm, nhưng lượng nước thải được thu gom và xử lý tập trung tại 08 nhà máy chỉ đạt khoảng 296.700 $m^3$/ngày đêm (chiếm 30,9%), bao gồm các trạm/nhà máy: Kim Liên, Trúc Bạch, Bảy Mẫu, Yên Sở, Hồ Tây, Phú Hà, Phú Thứ và Cầu Ngà, Bắc Thăng Long – Vân Trì. Nhà máy XLNT Sơn Đồng công suất 8.000 $m^3$/ngày đêm đã hoàn thành xây dựng nhưng chưa hoàn thiện mạng lưới thu gom; các trạm xử lý cục bộ tại các khu đô thị mới xử lý khoảng 16.000 $m^3$/ngày đêm. Như vậy, trên 60% NTSH của Hà Nội vẫn chưa được xử lý đạt chuẩn.

Khoảng trống nghiên cứu thực tiễn đặt ra là: việc đầu tư hệ thống thu gom và xử lý nước thải đô thị tập trung riêng biệt đòi hỏi nguồn vốn lớn và chỉ thuận lợi ở các khu đô thị mới. Đối với các đô thị cũ có hệ thống thoát nước (HTTN) chung, việc kết hợp các giải pháp phân tán, đặc biệt là nghiên cứu cơ sở khoa học và áp dụng giải pháp công nghệ xử lý trực tiếp trên lòng SND (sục khí cưỡng bức) nhằm tăng cường quá trình oxy hóa sinh hóa và khả năng tự làm sạch của sông là một yêu cầu cấp bách. Luận án thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống này.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định 03 mục tiêu cụ thể:

1. Đánh giá được đặc điểm HTTN đô thị và vai trò của SND trong HTTN đô thị tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam.
2. Đánh giá được hiện trạng môi trường nước SND một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam và đặc điểm ô nhiễm CHC (theo các thông số BOD, COD, TOC; các CHC chứa lưu huỳnh, nitơ và photpho; chất hoạt động bề mặt, các hợp chất hữu cơ bền PAHs, nhóm kháng sinh, nhóm chất béo, nhóm các hợp chất humic...) cùng nguồn thải, yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng CHC trong nước SND.
3. Nghiên cứu, đề xuất giải pháp quản lý và kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm CHC trong nước SND, bảo đảm cân bằng sinh thái và phù hợp với điều kiện thực tế của các SND tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu:
  • Hệ thống SND trong HTTN đô thị tại các thành phố lớn khu vực miền Bắc (TP. Hà Nội, TP. Phủ Lý thuộc lưu vực sông (LVS) Nhuệ – Đáy; TP. Hải Dương, TP. Bắc Ninh thuộc LVS Cầu).
  • Các thành phần ô nhiễm CHC, các thông số phân loại chất lượng nước, các thông số ảnh hưởng đến sức khỏe con người trong nước SND; các thông số ô nhiễm trong trầm tích có liên quan đến ô nhiễm CHC trong nước sông.
• Phạm vi không gian:
  • TP. Hà Nội: Sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ, sông Sét và khu vực thượng nguồn sông Nhuệ.
  • TP. Hải Dương: Sông Sặt, hệ thống Hào Thành và kênh T2.
  • TP. Bắc Ninh: HTTN trung tâm thành phố và các sông/kênh lân cận gồm sông Tào Khê, sông Ngũ Huyện Khê, kênh T1.
  • TP. Phủ Lý: HTTN trung tâm thành phố và các sông/kênh lân cận gồm kênh Chính Tây, kênh A 4-8, sông Châu Giang, sông Nhuệ – Đáy.
• Phạm vi thời gian: Số liệu về HTTN được thu thập trong giai đoạn 2005–2019; số liệu môi trường, kết quả khảo sát và phân tích phòng thí nghiệm được thực hiện vào mùa khô năm 2016, mùa mưa năm 2017 và tháng 3 năm 2019; các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trong giai đoạn 2016–2022.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước đây

Tác giả đã hệ thống hóa các nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến đặc tính chất lượng nước sông đô thị, xử lý nước thải sinh hoạt và xử lý ô nhiễm hữu cơ:

Hướng nghiên cứu	Tác giả, công trình và năm	Nội dung và kết quả chính
Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học và màng lọc	Trần Thị Việt Nga và cs. (2012) [32]	Ứng dụng phương pháp sinh học kết hợp màng vi lọc (công suất 5–10 l/h), hiệu suất xử lý CHC đạt >90% sau 150 ngày vận hành ổn định.
Công nghệ giá thể bơi (SWIM-BED)	Đặng Hạ và Đào Vĩnh Lộc (2014) [21]	Thí nghiệm xử lý NTSH (HRT 6,5–10h, DO 2–3 mg/L), hiệu suất xử lý COD đạt 80,1%, 75,7% và 74,1% tương ứng với tải trọng 0,5; 1,0 và 1,5 kg $COD/m^3$.
Hồ sinh học thực vật thủy sinh	Phạm Khánh Huy và cs. (2012) [30]	Ứng dụng hồ thủy sinh nuôi bèo lục bình xử lý NTSH, hiệu suất khử COD, $BOD_5$ đạt khoảng 70%, đạt cột A QCVN 14:2008/BTNMT.
Công nghệ bùn sinh học ngược dòng (USBF)	Trương Thanh Cảnh và cs. (2006) [10]	Kết hợp thiếu khí – hiếu khí – lọc ngược, hiệu suất xử lý COD và $BOD_5$ đạt tương ứng 85% và 90%.
Mô hình hóa chất lượng nước sông nội đô	Nguyễn Thị Như Quyên (2012) [35]	Xây dựng mô hình thống kê mô tả sự phụ thuộc và phân bố các thông số chất lượng nước theo chiều dài sông Tô Lịch (đoạn Hoàng Quốc Việt – Ngã Tư Sở).
Chất lượng nước sông nội thành Hà Nội	Chu Anh Đào, Phạm Mạnh Côn, Nguyễn Mạnh Khải (2010) [67]; Phạm Mạnh Côn và cs. (2013) [11]	Đánh giá ô nhiễm CHC và dinh dưỡng: TN từ 2,7–15,6 mg/L, TP từ 0,13–0,71 mg/L, COD từ 7–60 mg/L; ghi nhận khác biệt thống kê chất lượng nước trong và sau lũ.
Đặc tính bùn trầm tích sông nội đô	Nguyễn Hữu Huấn (2014) [27]	Trầm tích sông Tô Lịch thuộc loại trầm tích A của HTTN chung; tổng thải lượng sông Tô Lịch gồm COD 96,3 tấn $O_2$/ngày, $BOD_5$ 45,7 tấn $O_2$/ngày, TN 11,5 tấn N/ngày; sinh sunfua tỷ lệ thuận với độ dày bùn đến 400 µm.
Xử lý kết hợp kỵ khí - hiếu khí và vi CHC quốc tế	Carlos M. (2016) [65]; Chen T. và cs. (2016) [66]; Steven D. (2016) [90]; Johannes A. và cs. (2015) [73]	Mô hình kỵ khí/hiếu khí với tỷ lệ $COD/NO_3^--N = 10$, HRT = 15h xử lý đồng thời CHC và N; ứng dụng U-PABF; đánh giá hiệu quả loại bỏ CHC vi lượng của bùn hoạt tính, màng lọc và than hoạt tính bột.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình trước đây tập trung chủ yếu vào các công trình xử lý nước thải phân tán/tập trung quy ước hoặc đánh giá chất lượng nước tổng thể. Luận án đi sâu phân tích toàn diện thành phần các hợp chất hữu cơ đặc trưng (từ các thông số vĩ mô $BOD_5$, COD, TOC đến các nhóm vi lượng, chất hoạt động bề mặt, PAHs, dư lượng kháng sinh, humic, fulvic, gluxit) gắn liền với hệ vi sinh vật sinh khí mùi trong nước và trầm tích. Đồng thời, luận án tập trung xây dựng cơ sở khoa học và mô hình kỹ thuật sục khí cưỡng bức trực tiếp dưới lòng sông (hệ thống U-Tube ngầm) nhằm tăng cường năng lực tự làm sạch và giảm thiểu phát sinh mùi hôi tại chỗ cho các SND có HTTN hỗn hợp.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

• Phân loại hợp chất hữu cơ (CHC): CHC trong nước được tiếp cận theo mức độ phân hủy sinh học (dễ phân hủy sinh học gồm protein, hydratcacbon, chất béo; khó phân hủy/bền vững gồm PAHs, PCBs, PCPs, hợp chất phenol, hóa chất bảo vệ thực vật, dioxin, kháng sinh, humic/fulvic) và theo các chỉ tiêu phân tích đại diện ($BOD_5$, COD, TOC).
• Lý thuyết tự làm sạch của nguồn nước mặt: Khung lý thuyết phân chia dòng sông chịu tải CHC thành 4 vùng động thái liên tiếp:
  1. Vùng phân rã: DO giảm nhanh do vi khuẩn sử dụng để phân hủy CHC.
  2. Vùng phân hủy mạnh: DO giảm xuống mức thấp nhất, xảy ra phân hủy kỵ khí sinh mùi hôi ($H_2S, CH_4$, mercaptan), vi khuẩn và nấm phát triển mạnh, $NH_3$ tăng.
  3. Vùng tái sinh: Tốc độ hấp thụ oxy lớn hơn tốc độ tiêu thụ, DO tăng dần, amoniac bị nitrat hóa, thủy sinh vật phục hồi.
  4. Vùng nước sạch: Nồng độ DO phục hồi trạng thái ban đầu, CHC bị khoáng hóa phần lớn.
• Cơ sở quá trình oxy hóa nâng cao và sục khí cưỡng bức: Cơ chế phản ứng Fenton ($Fe^{2+} + H_2O_2$) ở môi trường pH axit (2,8–4,0) tạo gốc hydroxyl ($^{\bullet}OH$) cắt mạch hợp chất mạch dài, sau đó nâng pH để keo tụ bằng hydroxide sắt; cơ sở chuyển khối oxy hòa tan từ pha khí sang pha lỏng để kích hoạt quá trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

• Phương pháp tham vấn chuyên gia và kế thừa tài liệu: Kế thừa số liệu lưu lượng, hạ tầng thoát nước giai đoạn 2005–2019 từ Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường, các cơ quan chuyên môn và các đề án bảo vệ môi trường LVS Nhuệ – Đáy, LVS Cầu.
• Phương pháp điều tra thực địa và lấy mẫu:
  • Thực hiện lấy 158 mẫu nước qua hai mùa (mùa khô năm 2016, mùa mưa năm 2017 và đợt bổ sung tháng 3 năm 2019) tại 04 thành phố.
  • Lấy 21 mẫu trầm tích tại các vị trí đại diện.
• Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm:
  • Chỉ tiêu hóa lý và hữu cơ: DO, TSS, TOC, $BOD_5$, COD, $NO_3^--N$, $NO_2^--N$, $NH_4^+-N$, Tổng N, Tổng P, $PO_4^{3-}-P$, Sunfua, Clorua, kim loại nặng, chất hoạt động bề mặt, hợp chất PAHs, dư lượng kháng sinh, gluxit, axit humic, axit fulvic.
  • Chỉ tiêu vi sinh vật và sinh học: Tổng Coliform, E. coli, vi khuẩn Gram (+), Gram (-), vi sinh vật kỵ khí, vi khuẩn cổ, và định lượng tảo lam (Cyanobacteria).
  • Quy chuẩn đối chiếu: QCVN 08:2023/BTNMT (chất lượng nước mặt), QCVN 43:2012/BTNMT (trầm tích nước ngọt), QCVN 01-1:2018/BYT (nước sạch sinh hoạt), QCVN 14:2008/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT.
• Phương pháp thực nghiệm mô hình:
  • Thực nghiệm xử lý hóa lý Fenton cải tiến: khảo sát ảnh hưởng của pH, nồng độ $H_2O_2$, $Fe^{2+}$, axit oxalic đối với hiệu suất khử COD.
  • Thực nghiệm hệ thiết bị sục khí cưỡng bức: thử nghiệm trên 03 mô đun sục khí với các chế độ cấp khí khác nhau, đo đạc diễn biến DO và COD theo thời gian tại tầng mặt và tầng đáy; thử nghiệm mô hình sục khí ngầm dòng chảy cưỡng bức U-Tube trực tiếp trên mẫu nước sông Tô Lịch.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan nghiên cứu

Chương 1 tổng thuật các vấn đề lý luận và thực tiễn về SND và HTTN:

• Khái quát và vai trò của SND: Tổng quan vai trò của sông đô thị trên thế giới (sông Thames, sông Seine, kênh đào Amsterdam) và tại Việt Nam. Phân tích 04 nhóm chức năng chính của nguồn nước theo Luật Tài nguyên nước: cung cấp nước, điều hòa, văn hóa - xã hội, và hỗ trợ sinh thái.
• Thực trạng suy giảm chức năng SND miền Bắc: Quá trình đô thị hóa làm suy giảm nghiêm trọng khả năng tiêu thoát nước mưa, làm mất khả năng tự làm sạch, gia tăng bốc mùi hôi thối ($H_2S, CH_4$, mercaptan), suy giảm hệ sinh thái thủy sinh và gây ô nhiễm tầng nước ngầm nông.
• Đặc điểm ô nhiễm CHC và trầm tích: Trình bày chi tiết cơ chế phân hủy hiếu khí/kỵ khí; các nhóm chất bền vững (phenol, PAHs, PCBs, thuốc bảo vệ thực vật, kháng sinh, chất humic). Đánh giá vai trò của trầm tích đáy như một nguồn ô nhiễm thứ cấp; trong đó lớp bùn là nơi phát sinh sunfua mạnh, có mối tương quan tuyến tính với chiều dày bùn tới 400 µm.
• Các giải pháp công nghệ hiện hữu: Phân tích các công nghệ sinh học tập trung (Aerotank, UASB, AAO, MBR, hồ sinh học) và công nghệ hóa lý (tuyển nổi DAF, Fenton). Tổng hợp các chính sách bảo vệ môi trường LVS Nhuệ – Đáy (Quyết định 57/2008/QĐ-TTg, Quyết định 1435/QĐ-TTg, Quyết định 725/QĐ-TTg), LVS Cầu (Quyết định 174/2006/QĐ-TTg), Chỉ thị 25/CT-TTg và các giải pháp thực nghiệm trên sông Tô Lịch (bè thủy trúc, công nghệ sục khí bọt micro/nano của JVC).

Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 thiết lập khung phương pháp luận gồm 5 nội dung nghiên cứu chính:

1. Điều tra, khảo sát đặc điểm HTTN đô thị tại TP. Hà Nội, TP. Phủ Lý, TP. Bắc Ninh, TP. Hải Dương.
2. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước SND và kênh thoát nước tại 04 thành phố thông qua 158 mẫu nước và 21 mẫu trầm tích.
3. Đánh giá đặc tính ô nhiễm CHC chuyên sâu (thông số vĩ mô, vi lượng, kháng sinh, humic/fulvic, phân bố tầng mặt/tầng đáy) tại các SND TP. Hà Nội.
4. Nghiên cứu thực nghiệm các giải pháp xử lý ô nhiễm CHC (oxy hóa hóa học và sục khí sinh học) trên nguồn nước sông Tô Lịch.
5. Nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý và giải pháp kỹ thuật sục khí U-Tube ngầm.

Quy trình bố trí thí nghiệm sục khí được thiết lập trên các mô đun phòng thí nghiệm để xác định các thông số động học chuyển khối oxy, mức độ thay đổi thế oxy hóa khử (ORP/Eh), tốc độ phân hủy COD và sự ức chế tạo khí sunfua ở tầng đáy.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

1. Đặc điểm HTTN đô thị tại 04 thành phố nghiên cứu

Kết quả khảo sát xác định sự khác biệt về cấu trúc hạ tầng thoát nước:

• TP. Hà Nội: Sử dụng hệ thống thoát nước cống chung tiếp nhận trực tiếp vào 04 sông nội đô chính (Tô Lịch, Kim Ngưu, Lừ, Sét). Tổng lưu lượng nước thải năm 2018 xả vào sông Kim Ngưu khoảng 254.000 $m^3$/ngày đêm (NTSH: 93.000, NTSX: 157.000, NTBV: 4.000 $m^3$/ngày đêm); sông Sét tiếp nhận xấp xỉ 101.000 $m^3$/ngày đêm (NTSH: 37.000, NTSX: 62.000, NTBV: 2.000 $m^3$/ngày đêm); sông Lừ tiếp nhận khoảng 24.000 $m^3$/ngày đêm. Đập Thanh Liệt vận hành điều tiết xả tối đa 30 $m^3$/s ra sông Nhuệ.
• TP. Hải Dương: Nước thải qua mạng lưới cống chung đổ vào sông Sặt, hệ thống Hào Thành và kênh T2 (thu gom về Trạm bơm Bình Lâu bơm ra sông Sặt, đổ vào hệ thống Bắc Hưng Hải).
• TP. Bắc Ninh và TP. Phủ Lý: Không có SND chảy xuyên tâm trong lõi đô thị cổ. TP. Bắc Ninh thoát nước qua kênh Tào Khê, sông Ngũ Huyện Khê (tiếp nhận nước thải làng nghề giấy Phong Khê) ra sông Cầu. TP. Phủ Lý thoát nước qua sông Châu Giang, kênh Chính Tây, kênh A 4-8 đổ ra sông Nhuệ – Đáy.

2. Hiện trạng chất lượng nước và trầm tích

Dữ liệu quan trắc qua các mùa cho thấy:

• Chất lượng nước: Nước các sông nội đô Hà Nội (Tô Lịch, Kim Ngưu, Lừ, Sét) và Hải Dương (Hào Thành, Sặt) bị ô nhiễm hữu cơ rất nặng. Giá trị DO tại hầu hết các điểm nội đô mùa khô xấp xỉ bằng 0 mg/L (thuộc mức C hoặc dưới mức quy chuẩn QCVN 08:2023/BTNMT). Nồng độ $COD, BOD_5, NH_4^+-N$, Coliform và E. coli vượt quy chuẩn nhiều lần. Nước có nồng độ sunfua và $H_2S$ hòa tan cao.
• Trầm tích: Hàm lượng CHC trong bùn đáy HTTN Hà Nội chiếm 10–65% trọng lượng khô; Tổng N chiếm 2,9–4,3%, Tổng P chiếm 2,6–3,8%. Trầm tích đáy là môi trường yếm khí mạnh, tích tụ PAHs và là nguồn giải phóng khí độc, dinh dưỡng ngược vào pha nước.
• Quần xã vi sinh vật: Sự hiện diện dày đặc của vi sinh vật kỵ khí và tảo lam (Cyanobacteria) tạo váng xanh và tiết độc tố khi nước chảy chậm, lưu cữu.

3. Đặc điểm ô nhiễm chất hữu cơ chuyên sâu

• Tương quan thông số: Tỷ lệ $BOD_5/COD$ trong nước sông nội đô thường > 0,5, chứng minh thành phần CHC chủ yếu là các chất dễ bị phân hủy sinh học có nguồn gốc từ NTSH.
• Phân bố tầng mặt và tầng đáy: Ghi nhận sự phân tầng rõ rệt về CHC và DO. Tầng đáy có nồng độ TOC, COD và sunfua cao hơn tầng mặt do sự lắng đọng cặn hữu cơ và quá trình phân hủy kỵ khí tích lũy tại lớp bùn sát đáy.
• Hợp chất hữu cơ vi lượng và đặc thù: Phát hiện sự tồn tại của các hợp chất cacbonhydrat (gluxit), axit humic, axit fulvic, chất hoạt động bề mặt, dẫn xuất PAHs và dư lượng thuốc kháng sinh phân tán trong nước sông.

4. Kết quả thực nghiệm các giải pháp xử lý

• Thực nghiệm oxy hóa hóa học (Fenton): Phản ứng Fenton đạt hiệu suất phân hủy COD tối ưu ở dải pH từ 2,8 đến 4,0. Việc bổ sung axit oxalic giúp tăng cường tốc độ phản ứng oxy hóa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
• Thực nghiệm sục khí cưỡng bức và mô hình U-Tube:
  • Kết quả trên 03 mô đun sục khí cho thấy nồng độ DO tầng mặt và tầng đáy tăng nhanh theo thời gian sục khí, chuyển hóa môi trường từ khử ($Eh < 0$) sang oxy hóa ($Eh > 0$), chấm dứt quá trình sinh khí $H_2S$.
  • Giá trị COD giảm mạnh theo thời gian sục khí nhờ kích hoạt quần thể vi sinh vật hiếu khí bản địa.
  • Mô hình dòng chảy cưỡng bức ngầm kiểu U-Tube cho phép hòa tan oxy với hiệu suất cao vào cột nước mà không phá vỡ cảnh quan mặt nước.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

1. Đóng góp về mặt lý luận và khoa học:

   • Xác định được bản chất và đặc trưng ô nhiễm CHC toàn diện trong nước SND tại các đô thị lớn miền Bắc: xác lập cấu trúc thành phần từ các thông số vĩ mô ($BOD_5$, COD, TOC) đến các hợp chất hữu cơ chuyên biệt (gluxit, axit humic, axit fulvic, chất hoạt động bề mặt, PAHs, dư lượng kháng sinh).
   • Làm rõ quy luật phân bố CHC và quá trình chuyển hóa giữa tầng mặt và tầng đáy, cơ chế hình thành sunfua/khí mùi trong mối liên hệ với độ dày lớp trầm tích và mật độ vi sinh vật kỵ khí.
   • Cung cấp cơ sở khoa học về động học chuyển hóa chất ô nhiễm khi áp dụng giải pháp oxy hóa nâng cao và giải pháp sục khí cưỡng bức đối với nguồn nước sông hở tiếp nhận nước thải sinh hoạt.

2. Đóng góp về mặt thực tiễn:

   • Xây dựng bộ dữ liệu đầy đủ, cập nhật về đặc điểm HTTN và hiện trạng môi trường nước mặt, trầm tích tại 04 đô thị đại diện cho hai LVS Nhuệ – Đáy và LVS Cầu (Hà Nội, Phủ Lý, Hải Dương, Bắc Ninh).
   • Đề xuất và chứng minh tính khả thi kỹ thuật của giải pháp sục khí cưỡng bức ngầm kiểu U-Tube trên lòng sông kết hợp với chỉnh trang cảnh quan và tiện ích công cộng ven sông, cung cấp giải pháp chuyển tiếp hiệu quả cho các đô thị cũ trong thời gian chờ hoàn thiện hệ thống thu gom và nhà máy XLNT tập trung.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Giải pháp quản lý:
  • Hoàn thiện thể chế, thực thi nghiêm Luật Bảo vệ môi trường 2020 và các quy định về quản lý xả thải theo lưu vực.
  • Đẩy nhanh tiến độ các dự án tách nước thải, xây dựng tuyến cống bao thu gom NTSH đưa về các nhà máy xử lý tập trung (như hệ thống thu gom về Nhà máy XLNT Yên Xá tại Hà Nội).
  • Tăng cường thanh tra, kiểm tra, buộc các cơ sở sản xuất, bệnh viện, làng nghề (như làng nghề giấy Phong Khê) phải xử lý nước thải đạt QCVN trước khi xả ra HTTN đô thị.
• Giải pháp kỹ thuật:
  • Áp dụng công nghệ sục khí cưỡng bức ngầm kiểu U-Tube tại các đoạn sông nội đô ô nhiễm nghiêm trọng để duy trì nồng độ DO cao, khử mùi hôi tức thời và thúc đẩy khả năng tự làm sạch của dòng nước.
  • Định kỳ nạo vét lớp bùn trầm tích đáy nhằm loại bỏ nguồn tích lũy hữu cơ, dinh dưỡng và ngăn ngừa quá trình phát sinh sunfua thứ cấp.
  • Kết hợp các công trình sục khí với không gian công cộng, bồn hoa, đường dạo ven sông để phục hồi cảnh quan đô thị.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Phạm vi không gian thực nghiệm: Các thử nghiệm mô hình công nghệ sục khí cưỡng bức U-Tube mới được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm và trên nguồn nước thử nghiệm của sông Tô Lịch (TP. Hà Nội), chưa triển khai thử nghiệm thực địa dài ngày trên toàn tuyến sông hoặc tại các đô thị khác.
• Biến động thủy văn: Số liệu quan trắc thực địa tập trung vào hai mùa đặc trưng (mùa khô và mùa mưa) tại các thời điểm nhất định (2016, 2017, 2019), chưa bao quát liên tục toàn bộ biến động theo từng đợt xả lũ bất thường hoặc các biến đổi khí hậu cực đoan trong nhiều năm tiếp theo.
• Đánh giá kinh tế: Luận án tập trung sâu vào tính khả thi kỹ thuật và cơ sở môi trường, chưa đi sâu tính toán chi tiết chi phí đầu tư và chi phí vận hành điện năng cho hệ thống U-Tube trên quy mô toàn lưu vực.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Triển khai mô hình thử nghiệm pilot quy mô lớn của trạm sục khí U-Tube ngầm trên một đoạn sông thực tế để đánh giá các thông số vận hành liên tục ngoài hiện trường.
• Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn và động thái tích lũy sinh học của các hợp chất hữu cơ vi lượng (kháng sinh, PAHs) trong chuỗi thức ăn thủy sinh tại các SND miền Bắc.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo cho nhiều nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên: Thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị. Chương 2 và Chương 3 là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp khảo sát, phân tích các chỉ tiêu hữu cơ chuyên sâu (PAHs, kháng sinh, humic, vi sinh kỵ khí) và phương pháp thiết kế thực nghiệm xử lý nước sông ô nhiễm.
• Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Bộ Tài nguyên và Môi trường (Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường), Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, thành phố Hà Nội, Hà Nam, Hải Dương, Bắc Ninh trong việc hoạch định chính sách kiểm soát ô nhiễm LVS Nhuệ – Đáy và LVS Cầu.
• Các công ty thoát nước và phát triển hạ tầng đô thị: Cung cấp thông số cơ sở và phương án kỹ thuật khả thi (hệ thống U-Tube ngầm) để xử lý mùi hôi, cải tạo cảnh quan nước mặt tại các tuyến kênh mương nội đô chưa kịp hoàn thành hệ thống cống bao tách nước thải.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án khảo sát chất lượng nước và hệ thống thoát nước tại những đô thị nào?

Luận án khảo sát 04 đô thị lớn khu vực miền Bắc thuộc hai lưu vực sông chính:

• LVS Nhuệ – Đáy: TP. Hà Nội (các sông nội đô Tô Lịch, Kim Ngưu, Lừ, Sét và thượng nguồn sông Nhuệ) và TP. Phủ Lý, tỉnh Hà Nam (kênh Chính Tây, kênh A 4-8, sông Châu Giang, sông Đáy).
• LVS Cầu: TP. Hải Dương, tỉnh Hải Dương (sông Sặt, hệ thống Hào Thành, kênh T2) và TP. Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh (kênh Tào Khê, sông Ngũ Huyện Khê, kênh T1).

2. Tỷ lệ thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tại khu vực đô thị Hà Nội giai đoạn 2008–2020 đạt bao nhiêu?

Theo số liệu trong luận án, tổng lượng NTSH phát sinh khu vực đô thị Hà Nội ước khoảng 960.000 $m^3$/ngày đêm. Lượng NTSH được thu gom, xử lý tập trung tại 08 nhà máy chỉ đạt khoảng 296.700 $m^3$/ngày đêm, tương ứng với tỷ lệ 30,9%. Trên 60% lượng nước thải sinh hoạt còn lại vẫn chưa được thu gom xử lý đạt QCVN mà xả thẳng ra hệ thống thoát nước và sông nội đô.

3. Thành phần các hợp chất hữu cơ trong nước sông nội đô gồm những nhóm chất nào?

Nước sông nội đô chứa hỗn hợp phức tạp các hợp chất hữu cơ gồm:

• Hợp chất hữu cơ chứa nitơ (ONC): Protein, axit amin.
• Hợp chất carbon hữu cơ (OCC): Gluxit, lipid (chất béo).
• Các hợp chất hữu cơ khác (OOC): Axit humic, axit fulvic, humates.
• Các hợp chất vi lượng và bền vững: Chất hoạt động bề mặt, hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ (PAHs), dư lượng thuốc kháng sinh, hợp chất hữu cơ chứa photpho và lưu huỳnh.

4. Quá trình sinh khí sunfua ($H_2S$) trong lớp bùn trầm tích sông Tô Lịch có đặc điểm gì?

Lớp bùn trầm tích đáy là môi trường yếm khí thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí phân hủy CHC và khử sunfat sinh ra sunfua. Nghiên cứu chỉ ra rằng diện tích tiếp xúc của lớp bùn có ảnh hưởng quan trọng, và sự hình thành sunfua có mối quan hệ tuyến tính thuận với chiều dày lớp bùn cho tới khi đạt chiều dày 400 µm (0,4 mm).

5. Giải pháp kỹ thuật chính được luận án đề xuất để xử lý trực tiếp nước sông nội đô là gì?

Luận án đề xuất giải pháp kỹ thuật sục khí cưỡng bức ngầm kiểu U-Tube (kết hợp các mô đun sục khí) đặt trực tiếp trên lòng sông. Giải pháp này giúp hòa tan oxy hiệu quả vào cả tầng mặt và tầng đáy, nâng cao thế oxy hóa khử ($Eh > 0$), thúc đẩy vi sinh vật hiếu khí phân hủy COD, $BOD_5$ và ức chế hoàn toàn quá trình sinh khí mùi hydro sunfua ($H_2S$).

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lương Duy Hanh đã hệ thống hóa và làm sáng tỏ đặc điểm ô nhiễm chất hữu cơ toàn diện trong nước sông nội đô tại một số thành phố lớn miền Bắc Việt Nam dưới tác động của hệ thống thoát nước đô thị hỗn hợp. Bằng phương pháp quan trắc đa chỉ tiêu trên 158 mẫu nước, 21 mẫu trầm tích và các thực nghiệm chuyên sâu, công trình đã xác lập được cấu trúc thành phần CHC, động thái phân tầng ô nhiễm và vai trò sinh khí mùi của lớp bùn đáy. Trên cơ sở đó, luận án đề xuất thành công giải pháp quản lý đồng bộ kết hợp công nghệ sục khí cưỡng bức ngầm U-Tube, đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ công tác giảm thiểu ô nhiễm và phục hồi các dòng sông nội đô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TONG QUAN NGHIÊN CỨU. Sông nội đô và vai trò của chúng trong hệ thống thoát nước. Khái quát về sông nội đô trên thé giới và ở Việt Nam.

Chức năng va vai tro cua SND ở Việt NaI1.ccẶS<<sS<sssess 22 1. Tổng quan về 6 nhiễm CHC trong nước SND và trong tram tích. Phân loại các hop CHC trong môi truOng HƯỚC. Ô nhiễm CHC trong nước sông và ảnh hưởng đến môi trường.

Ô nhiễm trong trầm tích SND và HTTN đô thị. Các giải pháp xử lý, giảm thiểu ô nhiễm CHC trong nước SNĐ. Tình hình nghiên cứu trong và HgOài HHỚC. Cac phương pháp xử ly CHC trong nước thai, nước SNĐ.

Một số giải pháp BVMT tại các LVS khu vực nghiên cứu. Một số nhận xét, đánh giá tổng quan và lựa chọn nội dung, địa điểm nghiên cứu về SND khu vực miền Bắc của Việt Nam .- --- scx+cvzcesxererxes 42 Chương 2. NOI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU. Sơ đồ nghiên cứu của luận án.-- ¿- 2© E©E+EE+EE+EE+EEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrrrrerreeg 44 2.

Nội dung nghiÊn CỨU.- -- G5 1313911189111 1 91119111 11H vn kg re 45 2. Diéu tra, khảo sát, đánh giá đặc điểm HTTN đô thị tại một số thành phố lớn khu vực miên Bắc của Việt Nam, trong đó tập trung nghiên cứu đặc điểm HTTN đô thị của một số thành pho thuộc LVS Nhué - sông Day và LVS Câu. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước SND và nước sông, kênh thoát nước tại một số thành pho: Hà Nội, Phủ Lý, Bắc Ninh và Hải Dương. Nghiên cứu, đánh giá đặc điểm ô nhiễm CHC trong nước SND, trong đó tập trung nghiên cứu, đánh giá các SND của TP.

Nghiên cứu, đánh giá các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước SND dựa trên tiêu chí lựa chon công nghệ xử lý ô nhiễm nước SNĐ một số thành phố lớn khu vực miễn Bắc cua Việt Nam; lấy nước Tô Lịch, TP. Hà Nội làm thí nghiệm. Nghiên cứu, đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý ô nhiễm CHC trong TUOC SND. Phương pháp nghiên CỨU.

Phương pháp tham vấn chuyÊH gÌ4. Phương pháp thừa kế có chọn 10C seeseesvessessesssessessesseessessessesssesessessessessen 48 2. Phương pháp thong kê và thu thập tài liệu .---:©--¿©5zec5z+cxe5cs2 48 2. Phương pháp điều tra thực Aid.

Phương pháp lay mẫu và phân tích phòng thí nghiệm. Phương pháp thực nghiệm xây dựng các quy trình thí nghiệm xử lý ô nhiễm CHC trong nước (SNI.tcrree 53 Chương 3. KET QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị tại một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam.

Đặc điểm HTTN đô thị TP. Đặc điểm HTTN đô thị TP. Đặc điểm HTTN đô thị TP. Đặc điểm HTTN đô thị TP.

Hải DUONg voesccescescessesseessessessesssesvessessesseessen 72 3. Nhận xét, đánh giá về đặc điểm HTTN đô thị va SNP tại một số thành pho lớn khu vực miễn Bắc của Việt NAM ccccccscscscssesesescscscsvesesesesesvsvsvevsveeseees 73 3. Hiện trạng chất lượng nước SND và nước sông, kênh thoát nước tại một 86 thanh phé lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam. Chất lượng nước SND khu vực trung tâm TP.

Chat lượng nước mặt khu vực TP. Phat LY eecescecesessessessesseeessesesseseeseeses 65 3. Chất lượng nước mặt khu vực ven đô TP. Chất lượng nước SND khu vực trung tâm TP.

Nhận xét, đánh giá về chat lượng nước SND và nước sông, kênh thoát nước tại một số thành pho lớn khu vực miễn Bắc của Việt Nam. Đặc điểm 6 nhiễm CHC trong nước SNĐ. Sự phân bỗ CHC trong nước sông giữa tang mặt và tang đáy. Các thông số ô nhiễm đặc trưng trong nước SNP.

Nghiên cứu đề xuất giải pháp quan lý và kỹ thuật giảm thiểu 6 nhiễm CHC trong nước SND một số thành phó lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam. Các giải pháp quản lý giảm thiểu ô nhiễm nước SNĐ. Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm CHC trong nước SNĐ. Dé xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu 6 nhiễm CHC trong nước SND 129 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,.-e 5< sss©cssvsvsserseerseesserssersssrsee 137 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ LIEN QUAN DEN LUẬN ÁN .--s- se ©cssscsseEseEssEssEssersersrssrrsrrssre 140 TÀI LIEU THAM KHẢO .---°- << s2 s£©ss£©ss£Essesseessersserssessee 141 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIET TAT STT | Từ viết tắt Y nghĩa Bề Ky khí (Anaerobic) - Thiếu khí 1 AAO , (Anoxic) - Hiêu khí (Oxic) 2_ |AO Bề hiéu khí kết hợp với thiếu khí (Anoxic - Oxic) Nhu cầu oxi sinh hóa 3 BOD (Biochemical Oxygen Demand) 4 BVMT Bảo vệ môi trường 5 CCN Cụm công nghiệp 6 |CHC Chất hữu cơ 7 COD Nhu cau oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand) 8 DO Oxi hòa tan (Dissolved Oxygen) 9 Eh Thé oxi hóa khử 10 | HTTN Hệ thống thoát nước 11 KCN Khu công nghiệp 12 | KITT Khu tiêu thoát 13 MBR Công nghệ lọc màng (Membrane Bio-Reactor) 14 |LVS Lưu vực sông 15 NTBV Nước thải bệnh viện 16 | NTCN Nước thải công nghiệp 17 NTDV Nước thải kinh doanh dịch vụ 18 NTSH Nước thải sinh hoạt Nước thải sản xuất 19 | NTSX ` (tính băng NTCN + NTDV + NTBV) 20 |OCC Hợp chất carbon hữu cơ Viện trợ phát triên chính thức 21 |ODA (Official Development Assistance) 22 |OOC Hop chất hữu cơ khác 23 | ONC Hop chất hữu co chứa nito STT | Từ viết tat Y nghĩa 24 |ORP Thê oxi hoá khử 25_ | PAHs Cac hydrocacbon thom da vong ngung tu 26 | PCBs Các chat polychlorobiphenyl 27 | PCPs Cac chat polychlorophenol 28 | QCCP Quy chuẩn cho phép 29 | QCDP Quy chuan kỹ thuật địa phương về môi trường 30 |QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường 31 SND Sông nội đô 32 Sunfua Các dang ion sunfua: HS, S” và HS 33_ |SWIM-BED Công nghệ giá thê bơi 34 |XLNT Xử lý nước thải 35 | TLV Tiêu lưu vực 346 | TOC Tông cacbon hữu co (Total Organic Cacbon) 37 | TP Thanh phô 38 | TSS Tổng chat ran lơ lửng 39 |UBND Ủy ban nhân dân 40 |UASB Bê xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tâng bùn ky khí (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) " U-PABE Bề lọc sinh học sục khí một phân dòng chảy ngược (Up-flow partially aerated biological filter) 422 | USBE Công nghệ ngược dòng bùn sinh học (Upflow Sludge Blanket Filtration) 43 | VSV Vi sinh vat 44 WQI Chi s6 chat lượng nước (Water Quality Index) DANH MỤC CAC BANG Bang 2.

Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ cao đến nồng độ DO trong nước. Độ bão hòa oxi trong nước (độ muối 0 ppt) [70] DANH MỤC CÁC HÌNH VE, DO THỊ Hình 1. Cầu va SND thủ đô Amsterdam, Hà Lan.-- - 2 2+s+s+EEzt+E+Eerszxses 15 Hình 1. Một số hình ảnh về SND của TP.

Trạm XLNT và Kênh thoát nước nội đô TP. Kênh thoát nước nông nghiệp và Trạm XLNT TP. Ô nhiễm nước các sông, kên ven đô TP. Phân vùng 6 nhiễm do các CHC trong dòng sông.

Sơ đồ tổng quát nghiên cứu của luận án. Sơ đồ hệ thiết bị sục khí.---cc¿ccccccccrrErkrrrtrtrtrrrrrrrirrrrrrirrrree 55 Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ sâu đến hàm lượng oxi hòa tan. Mô hình thí nghiém 0.

ee cecceseesceeseeeseeeeeeeeeseeeeeeeeeseeeseenseeseeeeensees 61 Hình 3. Hệ thống cống chung với cống bao và giếng tách CSO [24]. Sông Tô Lịch đoạn chảy qua Nguyễn Trãi, Thanh Xuân. Các KTT và SND trung tâm TP.

Ty lệ xả NTSH khu vực trung tâm TP. Hà Nội vào các TLV [27]. Tỷ lệ các loại nước thải của khu vực trung tâm TP. Cống xả NTSH + nước mưa vào sông Tô Lich.

Sơ đồ lay mẫu quan trắc tai SND TP. TSS trong SND của TP. DO trong SND của TP. COD trong SND của TP.

BOD; trong SND của TP. 2c c 2S St srirrirrererrer 79 Hình 3. NH,ˆ-N trong SND của TP. Coliform trong SND của TP.coli trong SND của TP.

Sunfua và H;S quy đổi trong SND của TP. So đồ lay mẫu quan trắc sông/kênh xung quanh TP. Sơ đồ lay mẫu nước Kênh Tào Khê ngoại 6 TP. Sơ đồ lay mẫu quan trắc tai SND TP.

Giá trị TSS các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố. Giá trị DO các sông, kênh thoát nước của 04 thành phó. Giá tri COD các sông, kênh thoát nước của 04 thành phó. Giá trị BOD; các sông, kênh thoát nước của 04 thành phó.

Giá tri NH„”-N các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố "— 95 Hình 3. Giá trị Coliform các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố .coli các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố. Giá trị Sunfua va H;S các sông, kênh thoát nước của 04 TP. Quan trắc lay mẫu nước, trầm tích SND của TP.

Sự phân bồ CHC giữa tang mặt và tầng đáy. Hiệu suất xử lý COD theo thời gian.------©22cs+cxczxczxrreerxees 112 Hình 3. Hiệu suất xử lý COD theo nồng độ axit oxalic. Hiệu suất xử lý COD theo pH.

Hiệu suất xử lý COD theo nồng độ HO;. Hiệu suất xử lý COD theo nồng độ FeŸ”.------2¿©cxc+cxesczecrr 116 Hình 3. Mô hình hệ thiết bị sục Ki. Xu thé biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun I.

Xu thé biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 2. Xu thé biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô dun 3. Xu thé biến đổi DO tang mặt của hệ sục khí. Xu thế biến đổi DO tang đáy của hệ suc khí.

Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô dun 1. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô dun 2. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô dun 3. Diễn biến giá trị COD tang mặt theo thời gian của hệ sục khí.

Diễn biến giá tri COD tầng đáy theo thời gian của hệ sục khí. Mặt cắt mô tả hệ thống xử lý nước U-Tube trên sông. Mặt bang mô tả hệ thống xử lý nước U-Tube trên sông. Phương án bố trí cụm công trình sục khí (U-Tube) kết hợp tiện ích công cộng ven SNN.

cv HH HH HH HH HH. 133 DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 2. Phương pháp quan trắc các thông số trong nước mặt. Thông tin chính về các SND trung tâm TP.

Lưu lượng xả nước thải (m”/ngày) khu vực trung tâm TP. Ha NOL cece ee. Kết qua phân tích mẫu nước SND mùa khô năm 2016 va mùa mưa năm 2017 khu vực trung tâm TP. Kết quả phân tích các thông số phân loại chất lượng nước sông.

Kết quả phân tích các thông số ảnh hưởng đến sức khỏe con người trong nước SND của TP.-- --- --- 5 S5 ST ng nưy Phụ lục 3. Kết quả phân tích mẫu nước mùa khô năm 2016 và mùa mưa 2017 tại một số sông/kênh khu vực xung quanh TP. Kết quả phân tích mẫu nước mùa khô năm 2016 và mùa mưa 2017 tại kênh Tào Khê của TP.----c2ccccrttrkrrrrrrriirrrrrirrerrrrieg -23- Phụ lục 3.