Cơ sở môi trường nước

trong mùa khô cạn. - Tăng hiệu quả kinh tế dùng nước trong nông nghiệp bằng cách chuyển đổi cơ cấu cây trồng; áp dụng các phương pháp tưới tiết kiệm nước tân tiến như tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa, ... - Phát triển các công trình tích nước trong mùa mưa, lũ. - Xây dựng các quy định về bảo vệ TNN và lồng ghép chúng vào trong các kế hoạch phát triển kinh tế -xã hội; - Xây dựng các quy định và hướng dẫn toàn diện về việc đánh giá và xem xét các vấn đề về TNN cho tất cả các giai đoạn hình thành và đánh giá một dự án, bao gồm cả đánh giá tác động môi trường. - Cấp phép TNN cho khai thác, sử dụng TNN, xả nước thải vào nguồn nước, cho các công trình phòng chống lũ, các hoạt động trên sông, vùng đất ven sông và bãi bồi; - Xây dựng các chính sách, quy tắc chia sẻ, phân phối nước và lồng ghép vào trong các quy hoạch lưu vực sông. - Có chính sách, quy định bắt buộc các công ty, doanh nghiệp lớn cung cấp nước tưới và cấp nước sinh hoạt phải xây dựng các kế hoạch quản lý, vận hành hệ thống công trình, kế hoạch tài chính, các mức phục vụ và cam kết với khách hàng dùng nước; - Tiến hành từng bước việc cổ phần và thương mại hoá các công ty cung cấp nước; - Bắt buộc các Đề xuất dự án hoặc Nghiên cứu khả thi của các công trình cấp nước phải có các quy định về quản lý cơ sở hạ tầng; (Nguồn: Chiến lược Tài nguyên nước, 2005) Quản lý chất lượng nước Nước sử dụng đòi hỏi phải có chất lượng ở những mức độ khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng: nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, sinh hoạt ... Để đảm bảo nguồn nước khỏi sự ô nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp cũng như để tránh sự ô nhiễm tự nhiên, các cơ quan chức năng có trách nhiệm theo dõi việc xả các loại nước thải vào nguồn đặt ra các tiêu chuẩn để kiểm tra. Tiêu chuẩn chất lượng môi trường là giới hạn cho phép tối đa về liều lượng hoặc nồng độ của các tác nhân gây ô nhiễm trong từng vùng cụ thể hoặc cho từng mục đích sử dụng nhất định đối với từng thành phần của môi trường. Hai tiêu chuẩn thường được sử dụng trong việc bảo vệ nguồn nước là "tiêu chuẩn nước thải" và "tiêu chuẩn nguồn nước". 10.2. Một số phương pháp đánh giá chất lượng nước 10.2.1. Đánh giá chất lượng nước dựa theo tiêu chuẩn môi trường Tiêu chuẩn chất lượng môi trường là một trong các yêu cầu cần thiết để tiến hành chương trình quan trắc. Mục đích chính của việc sử dụng tiêu chuẩn môi trường gồm: - Giảm số lượng các trạm đo, các thông số cần đo bằng cách tập trung vào các thông số có trong tiêu chuẩn kiểm soát ảnh hưởng ô nhiễm. - Cho phép so sánh các số liệu về kiểm soát ô nhiễm và đánh giá hiện trạng môi trường đối với các khu vực nghiên cứu cụ thể. Bảng 10.5. Thống kê các TCVN về chất lượng nước sử dụng vào các mục đích khác nhau TT Loại TCVN 1 TCVN 5501 – 1991 Nước uống. Yêu cầu kỹ thuật 2 TCVN 5502 – 1991 Nước sinh hoạt. Yêu cầu kỹ thuật 3 TCVN 5942 - 1995 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt (31 thông số) 4 TCVN 5944 - 1995 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm (22 thông số và bổ sung 6 thông số) 5 TCVN 5945 - 1995 Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải (33 thông số) 6 TCVN 6772 - 2000 Chất lượng nước - Nước thải sinh hoạt - Giới hạn ô nhiễm cho phép (10 thông số) 7 TCVN 6773 - 2000 Chất lượng nước - Chất lượng nước dùng cho thuỷ lợi (14 thông số) 8 TCVN 6774 - 2000 Chất lượng nước - Chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thủy sinh (22 thông số) 9 TCVN 6980 - 2001 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (14 thông số). 10 TCVN 6981 - 2001 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước hồ dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (15 thông số). 11 TCVN 6982 - 2001 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích thể thao và giải trí dưới nước (11 thông số) 12 TCVN 6984 - 2001 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích bảo vệ thủy sinh (19 thông số). 13 TCVN 6987 - 2001 Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước biển ven bờ dùng cho mục đích thể thao và giải trí dưới nước. Chất lượng nước cho mục đích sinh hoạt: Nước sạch đảm bảo vệ sinh phục vụ cho sinh hoạt của con người phải đáp ứng được các tiêu chuẩn: Về mặt cảm quan: nước trong, không có mùi vị khó chịu. Về mặt vi trùng gây bệnh: tuyệt đối không được chứa các vi trùng và siêu vi trùng cũng như các ký sinh trùng gây bệnh. Về mặt hoá học: các thành phần hoá học có trong nước phải đảm bảo các yếu tố vi lượng cần thiết cho con người nhưng phải nằm trong giới hạn an toàn cho sức khoẻ. Không gây tác hại về sức khoẻ (mãn tính hoặc cấp tính) sau thời gian sử dụng lâu dài. Hàm lượng các chất kim loại nặng có trong nước phải nằm trong giới hạn cho phép để không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và các thiết bị trong qúa trình sử dụng nước. Nguồn nước phục vụ các nhà máy nước còn phải được quy định về độ mặn và các thông số liên quan đến xâm nhập mặn do nước biển vì các thông số này gây cảm quan xấu đối với người sử dụng nước cấp. Tại Việt Nam, chất lượng nước uống phải đảm bảo TCVN 5502 – 1991 và tiêu chuẩn của Bộ Y tế. Tiêu chuẩn nước phục vụ giải trí, du lịch Nguồn nước sông, hồ, biển phục vụ giải trí (bơi lội, đua thuyền, lướt ván…) cần đạt các tiêu chuẩn của nguồn nước chứa các hoá chất độc hại và vi khuẩn với nồng độ dưới ngưỡng có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ. Đồng thời nguồn nước này cũng cần phải đạt tiêu chuẩn thẩm mỹ cảm quan cao. Độ mặn và các thông số tự nhiên của nước biển không quy định đối với nguồn nước giải trí, du lịch. Chất lượng nước cho mục đích thuỷ lợi: Một nguồn nước đạt tiêu chuẩn nước tưới cho cây trồng phải thoả mãn điều kiện: - Các tác nhân hoá lý trong nước không gây tác hại đến cây trồng (chết cây hoặc giảm năng suất); - Các tác nhân vi sinh trong nước không tồn lưu trong nông phẩm đến mức có khả năng truyền bệnh cho con người. Thông số quan trọng nhất đối với nước thuỷ lợi là độ mặn. Độ mặn được đánh giá qua độ dẫn điện (EC) hoặc tổng chất rắn hoà tan (TDS). Nói chung nồng độ tổng chất rắn tan (TDS) cao hơn 1.000 mg/l đã có thể ảnh hưởng đến cây trồng. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay đang sử dụng tiêu chuẩn độ mặn 4‰ cho nước tưới (TDS = 4.000 mg/l). ở nồng độ này theo FAO năng suất lúa giảm đến 20 – 30% và rau, cây ăn quả dễ bị chết. Tỷ lệ tương đối của Natri với các cation khác (được đo bằng tỷ số hấp thụ natri – SAR) cũng là một thông số quan trọng để đánh giá chất lượng nước thuỷ lợi. Thông số này phải nhỏ để đất khỏi bị kiềm hoá. Dựa theo tiêu chuẩn phân loại của AN. Mozeiko và TK. Voronik tỷ lệ các ion này phải nằm trong giới hạn cho phép như: Loại 1: K = < 75% → nước tưới rất xấu Loại 2: K = > 66 – 75% → nước được dùng nhưng nghi ngờ. Loại 3: K = > 75% → nước dùng được Ngoài ra, các chất độc đối với cây trồng như Cl, Na, Bo, độ axit, Na2CO3, As, SO42-, Cu và tiêu chuẩn vi sinh cũng cần phải nằm trong giới hạn cho phép. Hiện nay, việc đánh giá chất lượng nước phục vụ thuỷ lợi dựa vào TCVN 6773 – 2000. Tiêu chuẩn nước phục vụ nuôi trồng thuỷ sản Yêu cầu dùng nước cho thuỷ sản có thể mâu thuẫn với các ngành dùng nước khác: Khai thác thuỷ sản tự nhiên cần sự lưu thông dòng chảy từ thượng tới hạ nguồn. Nuôi thuỷ sản nhân tạo cần hạn chế lưu thông tự nhiên giữa các thuỷ vực để bảo vệ nguồn lợi và hạn chế dao động của chế độ nước, do đó mâu thuẫn với các đối tượng có nhu cầu tiêu thụ nước cao, hoặc nhu cầu tích nước để kiểm soát lũ và cấp nước vào mùa kiệt. Nuôi trồng thuỷ sản có thể sử dụng nước thải đô thị và phân tươi, nên một mặt nó là tác nhân làm sạch môi trường rẻ tiền và hiệu quả, mặt khác nó tạo nguy cơ lan truyền ô nhiễm tới các thuỷ vực cấp nước chất lượng cao, nhất là nước dưới đất và có nguy cơ lan truyền ô nhiễm. Chính vì vậy việc kiể soát nguồn nước này theo tiêu chuẩn quy định là điều cần thiết. Tiêu chuẩn chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thuỷ sản cần đạt được các yêu cầu trong TCVN 6774 – 2000. Tiêu chuẩn nước phục vụ sản xuất công nghiệp Yêu cầu về chất lượng nước cấp cho công nghiệp đa dạng và phân hoá, tăng giảm phức tạp tuỳ thuộc đối tượng và mục đích dùng nước. So với các ngành sản xuất công nghiệp khác, tiêu chuẩn cũng như lưu lượng nước dùng cho công nghiệp thực phẩm là cao và nhiều nhất. Về chất lượng, nước cấp cho ngành sản xuất này yêu cầu cao như chất lượng cấp nước cho mục đích sinh hoạt. Lượng nước cấp trên một đơn vị sản phẩm công nghiệp phụ thuộc vào sơ đồ quy trình công nghệ, loại thiết bị, điều kiện tự nhiên và nhiều yếu tố khác. Do vậy, các cơ sở sản xuất cùng một mặt hàng cũng có thể tiêu thụ nước không giống nhau, còn nhu cầu cho các ngành khác nhau là hoàn toàn khác nhau. 10.2.2. Đánh giá theo thang điểm Có nhiều tiêu chuẩn đánh giá và phân vùng chất lượng nước dựa theo tính chất của nước. Sau đây là một số cách đánh giá chính: Phân loại chất lượng nước của Bỉ Phân loại của vương quốc Bỉ dựa vào 4 thông số DO, BOD5, NH4+ và PO43-. Trên cơ sở số liệu quan trắc về nồng độ các thông số chọn lọc, người ta phân nguồn nước trong toàn lưu vực thành nhiều loại bằng cách quy định điểm số cho nồng độ từng thông số và tổng hợp các điểm số này (bảng 10.6). Bảng 10.6. Phân loại chất lượng nước của Bỉ Thông số Điểm O2(% bão hoà) BOD5 (mg/l) NH4- N (mg/l) PO4- p (mg/l) 91 - 100 71 - 90 £ 3 <0,5 £ 0,05 1 111 - 120 51 - 70 3,1 - 6,0 0,5 - 1,0 >0,05, <0,25 2 121 - 130 31 - 50 6,1 - 9,0 1,1 - 2,0 0,25 < 0,9 3 131 - 150 £ 30, > 150 9,1 - 15,0 >15 2,1 - 5,0 >5,0 0,9 - <1,50 £ 1,5 4 Phân loại chất lượng nước của Horton, 1965 Để đánh giá đúng chất lượng nước mặt ở khu vực nghiên cứu, cần thiết phải sử dụng chỉ số chất lượng nước, chỉ số này biểu thị một cách tổng hợp nhất chất lượng của một số chỉ tiêu tương đối đặc trưng của nước mặt. Theo Horton, 1965 và Tổ chức Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ, 1970, chỉ số chất lượng nước được xác định như sau: QI = [(C1W1+C2W2+....+ CnWn) / (W1+W2+….+Wn)] x M1M2 (10.2) Trong đó: QI : Chất lượng nước thay đổi từ 0 - 100 (0: xấu nhất; 100: tốt nhất) Ci : Thang phân cấp thông số tham gia tính toán chỉ số chất lượng nước Wi : Trọng số của các thông số chất lượng nước M1 : Nhiệt độ của dòng nước M1 = 1 khi to nước < 34OC M1 = 1/2 khi to nước > 34OC M2 : Tình trạng ô nhiễm quá rõ ràng mà mắt thường có thể nhận thấy như: Trên mặt nước nổi váng bẩn, rác thải trôi nổi, bốc mùi hôi thối, có màu bẩn xẫm v.v... trong trường hợp này M2 có giá trị bằng 1/2. Trong trường hợp mắt thường chưa phát hiện rõ mức độ ô nhiễm thì M2=1. Theo Tổ chức Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ Vào năm 1970, Tổ chức Vệ sinh Quốc gia Hoa Kỳ đã đề suất chỉ số chất lượng nước và được Ott, 1978 phát triển. (10.3) Trong đó: WQI : Chỉ số chất lượng nước với giá trị từ 0 - 100 (0: xấu nhất; 100: tốt nhất) qi : Phân hạng chất lượng của chỉ tiêu (i), từ 0 đến 100. Wi : Trọng số của chỉ tiêu (i), từ 0 đến 1 n : Số lượng chỉ tiêu (9) Giá trị chỉ số chất lượng nước: 0 - 100 được phân làm 4 loại A, B, C, D. Loại A có 2 mức A1 và A2, B có 2 mức B1 và B2 như sau: + Nước loại A: Từ 85 - 100, trong đó A1= 90 - 100; A2 = 85 - 90 + Nước loại B: Từ 65 - 85, trong đó B1: 70 - 85; B2: 65 - 70. + Nước loại C: Từ 50 - 65 + Loại D: < 50. Người ta đã thống nhất chọn 9 thông số chất lượng nước quan trọng nhất trong số 35 thông số được đưa ra. Bảng 10.7. Mức quan trọng và tỷ trọng của 9 thông số WQI TT Thông số Hệ số quan trọng Tỷ trọng tạm thời Tỷ trọng cuối cùng 1 DO 1.4 1.0 0.17 2 Feacal Coliorm 1.5 0.9 0.15 3 pH 2.1 0.7 0.12 4 BOD5 2.3 0.6 0.10 5 Nitrat 2.4 0.6 0.10 6 Phosphate 2.4 0.6 0.10 7 Nhiệt độ 2.4 0.6 0.10 8 Độ đục 2.9 0.5 0.08 9 Tổng chất rắn 3.2 0.4 0.08 10 Tổng 1.00 Bảng 10.8. Phân loại dòng chảy dựa trên chỉ số chất lượng nước TT Giá trị WQIg Phân loại 1 0 - 25 Quá kém 2 25 - 50 Kém 3 51 - 70 Trung bình 4 71 - 90 Tốt 5 91 - 100 Rất tốt Chỉ số chất lượng nước (WQI) cũng có thể áp dụng trong nghiên cứu dòng sông hay những chỉ số cụ thể thích hợp cho vùng nghiên cứu. 10.2.3. Đánh giá tổng hợp nhiều thông số Phân loại tổng hợp được áp dụng trên cơ sở nhiều thông số (bảng 10.9) Bảng 10.9. Hệ thống đánh giá tổng hợp chất lượng nguồn nước mặt TT Trạng thái nước nguồn pH NH4+ (mg/l) NO3-(mg/l) PO43-(mg/l) Độ oxy bão hoà (%) COD (mg/l) BOD (mg/l) 1 2 3 4 5 6 Nước rất sạch Nước sạch Nước hơi bẩn Nước bẩn Nước bẩn nặng Nước rất bẩn 7-8 6,5-8,5 6-9 5-9 4-9,5 3-10 <0,05 0,05-0,4 0,4-1,5 1,5-3 3-5 >5 <0,1 0,1-0,3 0,3-1 1-4 4-8 >8 <0,01 0,01-0,05 0,05-0,1 0,1-0,15 0,15-0,3 >0,3 100 100 50-90 20-50 5-20 <5 <6 6-20 2050 50-70 70-100 >100 <2 2-4 46 6-8 8-10 >10 Trong việc sử dụng nguồn nước, mỗi một mục đích sử dụng có một yêu cầu chất lượng nước riêng. Việc quy định các điều kiện vệ sinh khi xả nước thải ra nguồn nhằm mục đích hạn chế lượng chất thải vào môi trường, bảo đảm sự an toàn về mặt vệ sinh cho việc sử dụng nguồn nước. Tiêu chuẩn chất lượng nước nguồn sử dụng thường được đặc trưng bằng nồng độ giới hạn cho phép (NGC) của các chất bẩn và độc hại trong đó. NGC là nồng độ lớn nhất của chất ô nhiễm trong quá trình tác động lâu dài không gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và phá huỷ hệ sinh thái nguồn nước. Ở Việt nam, hiện có một số quy định sau về NGC các chất có trong các nguồn nước, ví dụ: - Quy định của Uỷ ban Kiến thiết cơ bản nhà nước TCXD 1972 về những nguyên tắc vệ sinh khi xả nước thải vào sông hồ. - Quy định của Bộ Y tế 505 BYT/QĐ-1992 về nồng độ giới hạn cho phép các chất độc hại trong nước bề mặt. - Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 5942 - 1995 và TCVN 5944 - 1995 về giá trị giới hạn cho phép các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mặt và chất lượng nước ngầm. - Quy định riêng dựa trên các điều kiện cụ thể của địa phương. 10.2.4. Đánh giá dựa trên chỉ tiêu tổng hợp Nội dung chính của phương pháp này là xem ở một thời điểm không gian khảo sát chịu tác động bởi tổ hợp của n chất có giá trị Ci và vì vậy tiêu chí đánh giá chất lượng môi trường tại mỗi điểm ứng với thời điểm t được biểu diễn bằng một chỉ tiêu tổng hợp P, xác định bởi công thức sau: (10.4) Trong đó: Cio - là giá trị giới hạn cho phép của chất i theo TCCP xây dựng riêng của mỗi nước Ci - là giá trị của chất i được xác định bằng dãy số liệu đo đạc, phân tích thực tế hoặc tính toán từ mô hình. được gọi là trị số tương đối của yếu tố Ci (10.5) Dựa vào từng nhóm chất hoặc cả tổ hợp chất i mà mỗi nước xây dựng một chỉ tiêu giới hạn cho phép Po. So sánh P với Po ứng với công thức (10.4) để đánh giá chất lượng môi trường nước. Ở Việt Nam, chỉ tiêu Po chưa được xây dựng nên sẽ gặp khó khăn khi sử dụng phương pháp này để đánh giá chất lượng môi trường nước. Để khắc phục hạn chế đó, GS.TS Phạm Ngọc Hồ đã cải tiến công thức trên bằng cách thay thế chỉ tiêu P bằng chỉ tiêu trung bình . Phương pháp cụ thể như sau: Giả sử trên miền không gian khảo sát D ở thời điểm t có một dãy giá trị Ci thực nghiệm hoặc tính toán từ mô hình: C1, C2, C3…Cn Î D, D là miền không gian khảo sát. Lập các tỷ số: (10.6) Kí hiệu và tên gọi các đại lượng qi, Ci, Cio như trong công thức (10.4) và (10.5) Tách chuỗi số liệu n các giá trị qi thành 2 dãy: - Dãy 1: bao gồm k giá trị có (nhóm các chất có nồng độ £ TCCP) - Dãy 2: bao gồm m giá trị có (nhóm các chất có nồng độ > TCCP) Trong đó: k + m = n Khi đó, trị số tương đối trung bình của nhóm các chất có nồng độ £ TCCP () và trị số tương đối trung bình của nhóm các chất có nồng độ > TCCP () được xác định như sau: ; (10.7) Như vậy, để đánh giá chất lượng môi trường nước ta có 2 nhóm chỉ tiêu tổng hợp, bao gồm: - Nhóm các chỉ tiêu có nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng TCCP: - Nhóm các chỉ tiêu có nồng độ lớn hơn TCCP: Để so sánh chất lượng môi trường ở hai điểm A và B bất kỳ (vai trò của A và B ngang nhau), cần xét một trong tám bất đẳng thức sau: 1/ Nếu £ < 1 - Chất lượng môi trường (CLMT) ở điểm A tốt hơn ở điểm B; Dấu = xảy ra thì CLMT A và B tốt như nhau. 2/ Nếu = = 1 - CLMT A và B ở mức trung bình 3/ Nếu ³ >1 - CLMT A xấu hơn B; Dấu = xảy ra thì A và B xấu như nhau 4/ Nếu - CLMT B xấu hơn A 5/ Nếu - CLMT B xấu hơn A 6/ Nếu - CLMT ở A xấu hơn B 7/ Nếu - CLMT ở A xấu hơn B; Dấu = xảy ra thì Avà B xấu như nhau 8/ Nếu - CLMT ở B xấu hơn A; Dấu = xảy ra thì Avà B xấu như nhau Đối với nguồn nước bị nhiễm bẩn của nước thải thành phố hoặc nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau cần phải phân tích đầy đủ các thông số trên để đánh giá tác động tổng hợp của chúng đối với nguồn nước. Mức độ nhiễm bẩn trong trường hợp này có thể được đánh giá theo bảng sau: Bảng 10.10. Hệ thống đánh giá tổng hợp chất lượng nguồn nước mặt TT Trạng thái nước nguồn pH NH4+ (mg/l) NO3-(mg/l) PO43-(mg/l) Độ oxi bão hoà (%) COD (mg/l) BOD (mg/l) 1 2 3 4 5 6 Nước rất sạch Nước sạch Nước hơi bẩn Nước bẩn Nước bẩn nặng Nước rất bẩn 7-8 6,5-8,5 6-9 5-9 4-9,5 3-10 <0,05 0,05-0,4 0,4-1,5 1,5-3 3-5 >5 <0,1 0,1-0,3 0,3-1 1-4 4-8 >8 <0,01 0,01-0,05 0,05-0,1 0,1-0,15 0,15-0,3 >0,3 100 100 50-90 20-50 5-20 <5 <6 6-20 20-50 50-70 70-100 >100 <2 2-4 46 6-8 8-10 >10 Chất lượng nguồn nước được đánh giá trên cơ sở các số liệu phân tích các chỉ tiêu lý - hoá - sinh. Do khả năng tự làm sạch của nguồn nước, các chất bẩn trong nước thải xả vào nguồn sẽ dần được pha loãng và bị phân huỷ - khoáng hoá. Sự phân huỷ các chất diễn ra dần và do vậy những điều kiện bình thường ở nguồn nước cũng dần được phục hồi trở lại như trước khi có nước thải xả vào. Quá trình tự làm sạch là quá trình lâu dài và vùng nhiễm bẩn của nước có thể kéo dài hàng chục, hàng trăm cây số. Quy mô của vùng này tuỳ thuộc vào tỷ lệ giữa lượng nước thải và nước nguồn, nồng độ và tính chất các chất bẩn, vận tốc dòng chảy điều kiện địa hình, thuỷ động lực và nhiều yếu tố khác. Sau đây là một số phân loại mức nhiễm bẩn nước thải: Theo Liên xô (cũ) Bảng 10.11. Phân loại mức nhiễm bẩn nước thải theo Liên Xô cũ Mức độ bẩn Chỉ tiêu hoá học (mg/l) Oxi hoà tan Chất rắn lơ lửng BOD5 COD N-NH4 Hè Đông Rất sạch Sạch Hơi bẩn Bẩn vừa Bẩn Rất bẩn 9 8 6 - 7 4 - 5 2 - 3 0 13 - 14 11 - 12 9 - 10 4 - 5 1 - 5 0 1 - 3 4 -10 11 - 19 20 - 50 51 - 100 >100 0,5 - 1 1,1 - 1,9 2 - 2,9 3 - 3,9 4 - 10 >10 1 2 3 4 5 - 15 >15 0,05 0,1 0,2 - 0,3 0,4 - 1,0 1,0 - 3,0 >3 Theo Mỹ: Bảng 10.12. Phân loại mức nhiễm bẩn nước thải theo Mỹ (Đơn vị: mg/l). Mức độ bẩn Oxi hoà tan BOD5 Phenol - 10-3 Trung bình nhỏ nhất Rất sạch Sạch Hơi bẩn Bẩn vừa Bốn 7 - 7,5 6 - 7 6 - 6,5 4 - 5 3 - 4 6,5 5 - 5,5 5 3 - 4 2 - 3 1 - 2 1,5 - 3,5 2 - 4 3 - 7 4 - 10 0 1 - 5 1 - 5 10 - 25 >25 Điều đáng lưu ý là trong mọi trường hợp đều cần thiết xác định tải trọng của chất ô nhiễm. Tải lượng ô nhiễm trong thuỷ vực được tính như sau: Tải trọng Z (g/giây) = Nồng độ C (g/m3) x Lưu lượng Q (m3/giây) = Tải trọng (g/giây) Q (Lưu lượng) = V. A V - Tốc độ trung bình của dòng nước (m/giây) A - Diện tích bề mặt cắt của dòng sông (m2) 10.2.5. Đánh giá thông qua mô hình Trong thực tế, các chỉ số gián tiếp đánh giá chất lượng nước được dùng rất phổ biến. Có thể đưa ra một số hướng đánh giá chính sau: - Đánh giá thông qua mật độ dân số - Đánh giá thông qua mật độ cơ sở sản xuất Đánh giá thông qua mô hình Dựa vào các qui luật biến đổi nồng độ của các tác nhân ô nhiễm trong các lưu vực sông, bằng phương pháp tính toán thực nghiệm đã đưa ra một số mô hình tính toán sự lan truyền các chất ô nhiễm theo không gian và thời gian như sau: Khi nước thải chứa các chất ô nhiễm đổ vào sông, các tác nhân ô nhiễm không bền vững sẽ bị phân huỷ theo thời gian với nồng độ giảm dần theo quy luật logarit, các tác nhân ô nhiễm bền vững được tích luỹ dần trong nước sông với hàm lượng ngày càng cao sau mỗi lần nhận nước thải (Hình 10.4 ). Nước tiêu Điểm A Điểm B Nước cấp Nồng độ ban đầu Nồng độ ban đầu Tác nhân ô nhiễm bền vững Tác nhân ô nhiễm không bền vững Điểm C Hình 10.3. Sơ đồ biến đổi các tác nhân ô nhiễm theo chiều dài sông a) Mô hình tính toán sự lan truyền các tác nhân không bền vững - Sử dụng mô hình Streeter – Phelp trong việc xác định hàm lượng BOD cực đại cho phép tại điểm xả thải Các tác nhân ô nhiễm không bền vững trong môi trường dễ bị các vi sinh vật phân huỷ mạnh, quá trình này tiêu thụ một lượng oxy rất lớn, làm cho hàm lượng oxi hoà tan (DO) trong sông giảm đột ngột. Nhưng đồng thời với quá trình tiêu thụ oxy là sự hoà tan oxi từ khí quyển vào nước qua ranh giới hai pha khí – nước. Sau một thời gian nhất định, hàm lượng DO trong nước tăng lên. Chế độ oxy trong sông được biểu diễn bằng phương trình Streeter – phelp với sơ đồ sau: Hệ phương trình cơ bản của Streeter – phelp: Hàm lượng oxy hoà tan Quá trình hoà tan oxy Điểm xả thải chiều dài dòng sông (km) Hình 10.4. Mô hình tính toán sự lan truyền các tác nhân không bền vững với x = U.t Trong đó: L: Hàm lượng BOD ( mg/ l) D : Độ thiếu hụt oxi ( mg/ l) U: Tốc độ dòng chảy (km/ ngày) K1: Hệ số khử oxi (1/ ngày) K2: Hệ số làm thoáng trở lại (1/ngày) t: Thời gian di chuyển (ngày) DO BOD Giải hệ phương trình trong điều kiện dòng chảy ổn định ta có kết quả sau: Lx = L0. exp [ - K1(X/U) ] (10.8) Dx = L0. exp [ -k2(X/U) + Lo.[K1/(K2 - K1) ] {exp [ -K1(X/U) ] - exp [ - K2(X/U)]} 10.9) Trong đó: L0, D0 là giá trị ban đầu của BOD và DO tại khoảng cách x= o; Lx, Dx là giá trị của BOD và DO tại khoảng cách x kể từ nguồn. Để đảm bảo lượng oxi tối thiểu theo mong muốn ở hạ lưu dòng xả, cần thiết phải biết được cực trị của DO. Điều này có thể giải quyết bằng cách cho đạo hàm bậc nhất của độ thiếu hụt oxi bằng 0: dD/dX = 0 (10.10) Giải hệ (10.10) và (10.9) ta được: tc = 1/(K2-K1).ln{(K2/K1)[1-D0(K2-K1)/K1.L0]} (10.11) Þ Xc = U.t (10.12) và Dc = (K1/K2).L0. exp( -K1.tc) (10.13) Khi K1, K2, D0, L0 đã biết có thể tính toán được khoảng cách Xc và thời gian tc mà tại đó có thể xảy ra độ thiếu hụt oxi cực đại ( DOmin ) ở hạ lưu. Nếu tc <=0 độ thiếu hụt DO lớn nhất xảy ra tại chính nơi xả. Muốn thực hiện các tính toán trên, chúng ta phải giả định L0. Do vậy, nếu chúng ta muốn tính giá trị L0 lớn nhất, có thể theo các bước tính sau: Bước 1: Giả định tc ( ví dụ tc = 3 ngày ) Bước 2: Tính L0 , dựa trên cơ sở giả định tc ở trên và giá trị tính Dc Bước 3: Từ giá trị L0, tính theo giá trị mới của tc ( tc mới ) Bước 4: Nếu giá trị tc mới gần bằng với tc giả thiết thì giá trị tính L0 ở bước 2 được chấp nhận; nếu không thoả mãn điều kiện này thì thực hiện tiếp bước 5. Bước 5: Lấy tc = ( tc mới ), quay trở lại bước 2. Ví dụ : Thành phố A xả nước thải vào trong sông có các đặc trưng về dòng chảy xả và chất lượng nước như sau: lưu lượng xả: 1 (m3 /s); BOD: 400 (mg/ l ); DO = 0 (mg/ l ). Giả sử rằng nồng độ oxy bảo hoà Cs = 12 mg/ l; K1 = 0,3; K2 = 0,5. Người ta quyết định thành phố A sẽ xây dựng một nhà máy xử lý nước để giảm BOD khoảng 80% và tăng DO khoảng 3 mg/l. Biết rằng đã xây dựng một nhà máy xử lý cặn hoạt hoá với phương pháp phun khí. Vấn đề đặt ra là nếu đã qui định duy trì DO nhỏ nhất bằng 4 mg/ l ở hạ lưu thành phố A, liệu cách xử lý được các nhà chức trách của thành phố A duyệt có thích hợp không? Cho các đặc trưng của sông tự nhiên trước khi có nước thải như sau: lưu lượng: 10 m3/ s; BOD =1 mg/ l; DO = 10 mg/l (độ thiếu hụt D = 2 mg/l). Sử dụng phương pháp tính lặp, giả định tc bằng 3 ngày. Áp dụng công thức (10.13): Dc = (K1/K2).L0. exp( -K1.tc) = 8 Từ (10.13) suy ra: L0 = (K2/K1).Dc/ exp(-K1.tc) = 32,8 Áp dụng công thức (10.11): tc = 1/(K2-K1).ln{(K2/K1)[1-D0(K2-K1)/K1.L0]}= 2,27 Giá trị này khác xa với gía trị tc giả thiết, ta chọn tc = 2,27 ngày. Tiếp tục các bước lặp như trên ta nhận được kết quả sau : Bảng 10.13 Kết quả các gía trị tc Bước lặp tc giả thiết L0 tc mới Ghi chú 1 3 3.2,8 2,27 2 2.27 26.4 2,21 3 2,21 25,87 2,21 tc giả thiết = tc mới Như vậy giá trị L0 max = 25,87 (mg/ l) Áp dụng công thức tính nồng độ của các tác nhân ô nhiễm ngay sau khi xả thải ta có: Lo = (Ci.Qi +Cr.Qr)/ (Qi+Qr) = 25,87 Þ Ci = 274,66 Do vậy, hiệu quả xử lý mong muốn: eA = [( 400-274,66)/400]x100 = 31,3 < 80%, kết quả có thể được chấp nhận. b) Mô hình tính toán sự phát tán các tác nhân ô nhiễm bền vững Các tác nhân ô nhiễm bền vững được xem là không bị phân huỷ, chuyển hoá, hấp thụ đáng kể khi đưa vào môi trường nước. Do đó, nồng độ của các tác nhân này không thay đổi tại mỗi điểm và chỉ bị thay đổi khi nhận thêm nguồn nước thải mới. Nồng độ các tác nhân ô nhiễm bền vững tại điểm dòng sông nhận nước thải được tính theo công thức: C=(QrCr+QiCi)/(Qr +Qi) (10.14) Trong đó: Qr- lưu lượng nước sông (m3/s); Qi - lưu lượng nước thải (m3/s); Cr- nồng độ chất ô nhiễm bền vững đã có trong nước sông (mg/l); Ci- nồng độ chất ô nhiễm bền vững trong nước thải (mg/l). Như vậy, khối lượng của các tác nhân bền vững ở hạ lưu dòng sông bằng tổng khối lượng có trong nước thải từ các miệng xả thải và khối lượng có trong nước ban đầu: Mt = åMi + Mo (10.15) Tuy nhiên, trong thực tế các tác nhân ô nhiễm bền vững khi được đưa vào nguồn nước, thường tham gia vào các chuỗi lưới thức ăn, tích tụ trong các hệ sinh thái tạo nên hiện tưọng "khuếch đại sinh học" hoặc lắng đọng xuống bùn đáy,... Do vậy, mô hình hoá sự lan truyển các tác nhân ô nhiễm bền vững trong môi trường nước gặp rất nhiều khó khăn và ít chính xác. c) Mô hình tính toán tải lượng và sức chịu tải của các thuỷ vực Tải lượng (g/giây) = Nồng độ C (g/m3) x Lưu lượng Q (m3/giây) Q (Lưu lượng) = V. A V - Tốc độ trung bình của dòng nước (m/giây) A - Diện tích bề mặt cắt của dòng sông (m2) Trong trường hợp nước thải chứa nhiều chất độc hại xả vào sông hồ, NGC của từng chất được xác định theo biểu thức sau: C1 C2 Cn + + ...... + < 1 C1CP C2CP CnCP Trong đó: C1, C2, ... Cn - Nồng độ các chất độc hại trong nước nguồn theo tính toán. C1CP,C2CP , ... CnCP - nồng độ giới hạn cho phép (NGC) của các chất độc hại theo quy định. n - Số chất độc hại trong nước thải. Để việc bảo vệ nguồn nước mặt có hiệu quả các chỉ tiêu về NGC các chất độc hại trong nước thải phải được kiểm tra tại vị trí có điều kiện xáo trộn nước thải với nước nguồn yếu nhất tính từ điểm xả nước thải đến mốc tính toán sử dụng nước. Tất cả các tính toán để xác định điều kiện xả nước thải vào nguồn nước mặt phải được tiến hành trong các điều kiện bất lợi nhất cho quá trình tự làm sạch nguồn nước, cụ thể: - Đối với sông, lưu lượng không ổn định, lưu lượng tính toán là lưu lượng trung bình trong các tháng mùa khô với tần suất đảm bảo 95%. - Đối với đoạn sông hạ lưu đập thuỷ điện, khi lượng nước xả qua đập là bé nhất. - Đối với biển, hồ và hồ chứa nước, khi mực nước trong đó thấp nhất và hướng gió thổi từ phía miệng xả nước thải đến điểm sử dụng nước gần nhất. Để việc bảo vệ nguồn nước mặt có hiệu quả các chỉ tiêu về NGC các chất độc hại trong nước thải phải được kiểm tra tại vị trí có điều kiện xáo trộn nước thải với nước nguồn yếu nhất tính từ điểm xả nước thải đến mốc tính toán sử dụng nước. Tất cả các tính toán để xác định điều kiện xả nước thải vào nguồn nước mặt phải được tiến hành trong các điều kiện bất lợi nhất cho quá trình tự làm sạch nguồn nước, cụ thể: - Đối với sông, lưu lượng không ổn định, lưu lượng tính toán là lưu lượng trung bình trong các tháng mùa khô với tần suất đảm bảo 95%. - Đối với hồ, khi mực nước thấp nhất và hướng gió thổi từ phía miệng xả nước thải đến điểm sử dụng nước gần nhất. Dựa vào các điều kiện vệ sinh khi xả nước thải vào nguồn nước mặt có thể xác định được mức độ xử lý nước thải cần thiết, biện pháp quan trắc và các biện pháp bảo vệ nguồn lợi khác. d) Mô hình tính toán sự phát tán các vi sinh vật theo thời gian Có rất nhiều loài vi sinh vật tồn tại trong môi trường nước tự nhiên và chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân huỷ chất hữu cơ, hỗ trợ quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên. Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có rất nhiều loài vi sinh vật gây bệnh cho người và động vật thường tồn tại trong các nguồn gây ô nhiễm chứa phân chủ yếu là các loài vi trùng, siêu vi trùng (virus), động vật đơn bào ( protoza ) và trứng giun sán gây bệnh. Trong thực tế, không thể xác định tất cả các loài sinh vật gây bệnh qua đường nước vì phức tạp và tốn thời gian. Do vậy, thông thường trong nghiên cứu ô nhiễm nước, người ta xác định liệu mẫu nước đó có ô nhiềm phân hay không? Muốn vậy ta chỉ cần xác định một số loài vi sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm phân. Có 3 nhóm vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân: - Nhóm colioform đặc trưng là Euscherichia coli (E. coli). - Nhóm streptococci đặc trưng là streptococcus faecalis - Clostridia khử sunphit đặc trưng là clostridium perfringents Nồng độ vi sinh vật khi đưa từ nguồn thải vào nước sông cũng sẽ bị phân huỷ theo động học phản ứng bậc nhất được thể hiện qua công thức sau: (Phương trình Malthusian) Nt = Na. e-kt (10.16) Trong đó: Nt: nồng độ vi sinh vật (coliform ) trong sông sau thời gian t (số coliform/ 100ml); Na: nồng độ vi sinh vật (coliform ) trong sông ngay sau khi nhận nước thải (số coliform / 100 ml); K: hằng số phân huỷ vi sinh ( 1/ ngày ). Hằng số K phụ thuộc vào nhiệt độ nước sông. Tại nhiệt độ T, giá trị K được tính theo công thức sau: K=K20 q T-20 (9); K20 dao động từ 1,0 (1ít/ngày) đối với các sông lớn đến 1,8 (1ít/ngày ) đối với các sông có lưu lượng trung bình. q = 1,075 đối với phân huỷ vi sinh. Từ (10.14) Þ t = (1/k)ln(Na/Nt) (10.17) và d = t.U (10.18) Trong đó: d - Khoảng cách lan truyền các vi sinh vật theo thời gian t, (km) U - Tốc độ dòng chảy ( m3/ phút ). Ví dụ: Nước thải một thành phố có 400.000 dân, sau khi xử lý được xả vào sông. Hãy xác định khoảng cách đến hạ lưu tại đó nồng độ Coliform sẽ là 5.000/ 100 ml, nếu biết rằng lưu lượng nước thải Qi = 3.000 m3/giờ, nồng độ Coliform trong nước thải Ni=5.000.000 /100 ml, lưu lượng sông Qr= 72.000m3 /giờ. Nồng độ Coliform có trong nước sông trước khi nhận nước thải Nr = 1000/100ml, tốc độ dòng chảy của sông U = 10 m/phút và hằng số chết của Coliform K = 1,8 ( 1 / ngày ). Nồng độ vi sinh vật trong sông ngay sau nhận nước thải: Na = (72.000 x 1.000 + 3.000 x5.000.000) / ( 72.000 +3.000 ) = 200.960 Từ (10) ta có: t = ( 1/1,8) . l n (200.960/500) = 2,05 ngày. Từ (10.18) Þ d = ( 2,05 x 24 x 60 x 10) / 100 = 29,52 km (khoảng cách cần tìm ) 10.2.6. Đánh giá dựa theo chỉ thị sinh vật Các vi sinh vật chỉ thị việc nhiễm bẩn nguồn nước do ô nhiễm phân: Coliforms và Feacal Coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 ± 0.5oC, coliform có khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặt biệt trong môi trường khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống như Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Feacal coliforms (trong đó E. Coli là loài thường dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân). Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân. Tuy nhiên việc xác định số lượng Feacal coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lượng E. coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nước. Feacal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S. equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S. faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S. faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Clostridium perfringens: là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng. Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân người ta dùng các chỉ thị như Feacal Coliforms, Feacal Streptocci, Clostridium perfringens và Pseudomonas acruginosa. Số lượng coliform hay E. coli được biểu diễn bằng số khả hữu MPN (Most Probable Number). Và sau khi có kết quả nuôi cấy ta có thể dùng công thức Thomas để tính số MPN: Trong đó : Np: Số ống nghiệm phát hiện coliform (possitive) Vn: Thể tích mẫu trong các ống nghiệm không phát hiện coliform (negative) Vt: Tổng thể tích mẫu trong tất cả các ống nghiệm. Bảng 10.14. Các vi sinh vật chỉ thị dùng để quản lý cho các nguồn nước có mục đích sử dụng khác nhau Mục đích sử dụng của nguồn nước Vi sinh vật chỉ thị Nước uống Coliform tổng số (Total coliform) Nguồn nước ngọt cho các dịch vụ giải trí Feacal coliform E. coli Enterococci Nguồn nước lợ cho các dịch vụ giải trí Feacal coliform Coliform tổng số (Total coliform) Enterococci Khu vực sinh trưởng của các loài ốc, sò... Feacal coliform Coliform tổng số (Total coliform) Tưới tiêu trong nông nghiệp Coliform tổng số (Total coliform) cho nước thải đã xử lý Nước thải sau khi khử trùng Feacal coliform Coliform tổng số (Total coliform)  Đôi khi cần phải xác định là nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân người hay phân gia súc để có những biện pháp quản lý thích hợp. Khi đó người ta thường sử dụng tỉ lệ Feacal coliform trên Feacal streptococci. Các số liệu về tỉ lệ Feacal coliform/Feacal streptococci được trình bày trong bảng sau: Bảng 10.15. Số lượng các vi sinh vật chỉ thị trên đầu người và đầu gia súc Sinh vật TB mật độ cá thể/g phân TB số cá thể cho ra/đầu.24 h Feacal coliform (106) Feacal streptococci (106) Feacal coliform (106) Feacal streptococci (106) Tỷ lệ FC/FS Gà 1,3 3,4 240 620 0,4 Bò 0,23 1,3 5.400 31.000 0,2 Vòt 33,0 54,0 11.000 18.000 0,6 Người 13,0 3,0 2.000 450 4,4 Heo 3,3 84,0 8.900 230.000 0,04 Cừu 16,0 38,0 18.000 43.000 0,4 Qua bảng trên cho thấy, tỉ lệ FC/FS của các gia súc, gia cầm đều dưới 1 trong khi tỉ lệ FC/FS của người lớn hơn 4. Nếu FC/FS nằm trong khoảng từ 1 đến 2 và mẫu được lấy cạnh khu vực nghi ngờ bị ô nhiễm bởi phân, ngưới ta có thể suy luận là nguồn nước bị ô nhiễm bởi cả phân người và phân gia súc. Để việc suy luận đạt được độ tin cậy, các điều kiện sau đây phải được thỏa: - pH của mẫu phải từ 4 đến 9 để bảo đảm không có ảnh hưởng xấu đến cả hai nhóm vi khuẩn này. - Mỗi mẫu phải được đếm ít nhất 2 lần. - Để giảm thiểu sai số do tỉ lệ chết khác nhau, mẫu phải được lấy tại nơi cách nguồn gây ô nhiễm không quá 24 h (tính theo vận tốc dòng chảy). - Chỉ những cá thể Feacal coliform phát hiện ở phép thử ở 44oC mới được dùng để tính tỉ lệ FC/FS 10.2.7. Đánh giá qua ước tính thiệt hại kinh tế Chi phí BVMT tại nguồn gây ô nhiễm Ô nhiễm môi trường đã gây ra nhiều tác động xấu cho chất lượng môi trường xung quanh, sức khoẻ con người và gây thiệt hại kinh tế về. Ảnh hưởng này rất đa dạng với nhiều loại tác động trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những hoạt động có liên quan đến thiệt hại kinh tế là kinh tế xử lý chất thải: Có 2 loại xử lý chất thải chính: - Xử lý ô nhiễm môi trường tại nguồn gây ô nhiễm. - Xử lý ô nhiễm môi trường xung quanh. Xử lý ô nhiễm tại nguồn gây ô nhiễm Xử lý nước thải tại các nguồn gây ô nhiễm (theo nguyên tắc xử lý đầu đường ống) là biện pháp quan trọng nhằm phòng chống ô nhiễm. Mối quan hệ giữa chi phí xây dựng các thiết bị xử lý nước thải và khối lượng nước thải xử lý là mối quan hệ thuận. Khối lượng nước thải càng lớn thì chi phí xây dựng càng cao. Trong hoạch toán chi phí xử lý chất thải của cơ sở sản xuất có loại chi phí đạt tiêu chuẩn - là chi phí xử lý mà chất thải sau khi xử lý được xả, đổ vào môi trường bên ngoài với nồng độ đạt TCVN/1995. Theo tính toán sơ bộ của các nhà thiết kế, hệ thống xử lý nước của Việt Nam (Đề tài “Nghiên cứu các căn cứ khoa học để tính toán chi phí xử lý nước thải nguy hại” của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường, 2000) thì chi phí đạt tiêu chuẩn thể hiện giá thành xử lý một số nước thải như sau (bảng ): Bảng 10.16. Giá thành xử lý một số loại nước thải Loại nước thải Công xuất (m3/ngày) Giá thành xử lý (đ/m3) Nước thải có chứa sắt, kẽm và chì 500 3965 Nước thải nhà máy pin có chứa thuỷ ngân, kẽm 150 5980 Xử lý nước thải chứa axit 400 2933 Xử lý nước thải kiềm 1000 2327 Nước thải có chứa xyanua và chất rắn lơ lửng (của nhà máy khí hoá than hoặc cốc hoá) 4800 1862 Xử lý nước thải dệt nhuộm 3000 3063 Xử lý nước thải bệnh viện 300 3750 Xử lý ô nhiễm môi trường xung quanh Ở Việt Nam, hoạt động bảo vệ môi trường các thuỷ vực là một trong những vấn đề được quan tâm và đã đạt được những hiệu quả nhất định. Tuy nhiên, đây là vấn đề phức tạp, kinh phí rất lớn. Những kinh nghiệm BVMT thuỷ vực của các nước bạn là cơ sở tốt để Việt Nam tham khảo, học tập và thực hiện, ví dụ: Kinh nghiệm bảo vệ các dòng sông của Hàn Quốc cho thấy: Chính phủ Trung ương và địa phương đã đầu tư khoảng 2 tỷ USD để quản lý nước thải trong lưu vực Hàn bằng cách đầu tư xây dựng 188 nhà máy xử lý nước thải đô thị, 12 nhà máy xử lý nước thải công nghiệp, chăn nuôi và 3.341 km đường ống thoát nước thải. Kết quả xử lý nêu trên dự kiến đạt 81,6%. Còn đối với lưu vực Nakdong kinh phí khoảng 3,3 tỷ USD đầu tư xây dựng 266 nhà máy xử lý nước thải đô thị, 6 nhà máy xử lý nước thải công nghiệp và 16 nhà máy xử lý nước thải chăn nuôi. Hiệu quả xử lý nước thải tăng từ 49,8% (năm 1977) đến 84,4% vào năm 2005. Với hiệu quả xử lý này thì nồng độ giới hạn cho phép của BOD, SS của dòng thải ra môi trường sẽ giảm xuống 2 lần từ 20 mg/l xuống 10 mg/l. Những người dân trong các vùng đô thị lấy nước từ các nguồn nước cấp trong sông Hàn đều phải chi trả tiền sử dụng nước và cộng thêm tiền sử dụng thường xuyên nước máy. Tất cả dân sinh sống trong lưu vực Nakdong đều phải chi trả tiền sử dụng nước (Young Dae Lee, 2001). 10.3. Hệ thống quan trắc chất lượng nước - Trạm giám sát cơ sở: Trạm đặt tại vùng phía trước nguồn gây ô nhiễm. Các trạm này dùng để xây dựng số liệu nên chất lượng nước tự nhiên chỉ bị ảnh hưởng do các yếu tố tự nhiên và yếu tố ô nhiễm từ khí quyển. Các trạm này luôn ở vị trí cố định. - Trạm đánh giá tác động: Trạm được đặt tại vùng nước bị tác động do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người. Các bước thiết kế mạng lấy mẫu: Quyết định mục tiêu quan trắc và các vấn đề quan trọng khác có liên quan. Nhấn mạnh các mục tiêu theo thứ tự. Xác định khả năng ngân sách và vốn cần phân bổ cho từng mục tiêu. Xác định đặc tính từng vùng được quan trắc. Quyết định các biến số chất lượng nước cần quan trắc. Quyết định vị trí trạm lấy mẫu. Quyết định tần suất lấy mẫu. Sắp xếp các kết quả của các mục tiêu thiết kế theo chủ đề quan tâm. Xây dựng kế hoạch hoạt động và quy trình triển khai thiết kế mạng. Thiết kế dạng báo cáo, thủ tục báo cáo số liệu. Xác định cơ chế chỉnh mạng dựa trên nữung thông tin phản hồi. Chuẩn bị và lập kế hoạch về thiết kế mạng. Quy trình kiểm soát ô nhiễm môi trường nước: Bảng 10.17. Quy trình kiểm soát ô nhiễm môi trường nước Các bước Nội dung chính Cách tiếp cận Bước 1: Xác định đối tượng, phạm vi kiểm soát - Đặc điểm cơ sở sản xuất - Đặc điểm nguồn phát thải - Đặc điểm nguồn tiếp nhận - Kế hoạch thực hiện - Nghiên cứu công nghệ sản xuất, vòng đời sản phẩm, quy mô, công suất và hướng phát triển. - Xác đinh danh mục các chất có thể gây ô nhiễm, tải lượng của chúng theo vòng đời sản phẩm. - Xác định các đối tượng có thể bị ô nhiễm; Mục đích sử dụng các nguồn tiếp nhận. Bước 2: Quan trắc, đánh giá chất lượng môi trường nước - Chất lượng nguồn phát thải - Chất lượng nước nguồn tiếp nhận - Xác định mức độ và phạm vi tác động - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp. - Tiêu chuẩn nguồn tiếp nhận. - Nồng độ, tải lượng chất ônhiễm của từng nguồn xả. - Chất lượng nước tại trước và sau mỗi điểm xả, khoảng cách. - Phục hồi chất lượng nước (có thể tính toán bằng mô hình toán). Bước 3: Kiểm toán môi trường - Kiểm toán chất thải - Kế toán tài nguyên - Đánh giá vòng đời sản phẩm - Xác định các khâu, nguyên nhân gây ô nhiễm - Dựa vào quá trình cân bằng vật chất, năng lượng trong quá trình sản xuất - Ước lượng tài nguyên trong vùng trước và sau khi nhà máy hoạt động Bước 4: Đưa ra các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường - Giảm thiểu tại nguồn - Xử lý cuối đường ống - áp dụng các công cụ pháp lý, kinh tế, giáo dục nhằm ngăn ngừa, giảm thiểu ô nhiễm - Thay đổi công nghệ, nguyên vật liệu đầu vào - Tuần hoàn, tái sử dụng nước - Lựa chọn các biện pháp sinh, lý, hoá xử lý nước thải. Việc lựa chọn tuỳ thuộc đặc tính nước thải, nguồn tiếp nhận. - Lồng ghép các công cụ kinh tế, pháp luật. Bước 5: Đánh giá hiệu quả của việc kiểm soát, các kết luận và kiến nghị - Đánh giá hiệu quả giảm thiểu ô nhiễm - Đánh giá hiêu quả kinh tế, lợi ích xã hội sau khi kiẻm soát - Kết luận, kiến nghị các giải pháp, chế độ chính sách phù hợp - So sánh nồng độ, tải trọng chất bẩn của bguồn phát thải, nguồn tiếp nhận trước và sau khi kiểm soát với các tiêu chuẩn chất lượng nước. - Điều tra, đánh giá lợi ích xã hội thông qua sức khoẻ cộng đồng, tài sản người dân và hệ sinh thái - Xem xét chế độ, chính sách hiệ thời, những vấn đề bất cập rút ra từ quá trình kiểm soát. Tần số quan trắc và thu mẫu cho giám sát, kiểm soát tài nguyên nước mặt: Bảng 10.18. Tần số quan trắc và thu mẫu cho giám sát, kiểm soát tài nguyên nước mặt (lần/năm) Vị trí trạm quan trắc và mục tiêu sử dụng Sông Biển, cửa sông ven bờ Hồ, hồ chứa Vùng nông thôn 4 - 8 4 4 - 8 Vùng đô thị, khu công nghiệp 8 – 12 8 8 – 12 Vùng nuôi thuỷ sản 4 4 4 Vùng cấp nước sinh hoạt 12 12 Lấy mẫu Có 2 loại mẫu khác nhau: mẫu rời rạc và mẫu hỗn hợp. Mẫu rời rạc (hay còn gọi là mẫu đơn giản): Mẫu được thu thập một cách ngẫu nhiên (không có thứ tự) và phân tích riêng biệt. Đây là loại mẫu đơn giản nhất, cho biết gần đúng các điều kiện thực tế ở thời điểm lấy mẫu. Trong cùng một thời gian hoặc một dòng chảy người ta lấy một loạt các mẫu rời rạc, riêng biệt và liên tục. Cách lấy mẫu này có hiệu quả cho sự phát hiện sự thay đổi thành phần chất thải. Mẫu hỗn hợp: Có 3 cách lấy mẫu hỗn hợp. Mẫu hỗn hợp trong khoảng thời gian: đây là dạng mẫu đơn giản nhất của mẫu hỗn hợp, được lấy mẫu bằng cách thu các mẫu có cùng thể tích trong những khoảng thời gian đều nhau rồi liên kết thành mẫu hỗn hợp. Mẫu hỗn hợp tỷ lệ với dòng: mẫu hỗn hợp tỷ lệ với dòng được lấy theo 2 cách: Lấy mẫu ở các khoảng thời gian không đổi nhưng thay đổi về thể tích mẫu tỷ lệ với dòng chảy. Các mẫu có thể tích giống nhau và được lấy ở các khoảng thời gian khác nhau. Mẫu hỗn hợp liên tục: Mỗi mẫu hỗn hợp được giữ trong một bình riêng biệt vói chu trình ngắn. Ví dụ: Các mẫu riêng biệt được lấy cách đều nhau 10 phút, trong chu kỳ 1 giờ thì thu được một lọ mẫu hỗn hợp. Kỹ thuật lấy mẫu này có ưu điểm biết được đặc trưng của dòng chảy, đưa ra được hệ thống quản lý gần đúng với thực tế và đặc biệt có hiệu quả khi các điều kiện thay đổi nhanh. Mẫu này dựa trên kỹ thuật tự động, trong đó một loạt mẫu được lấy liên tục từ một dòng chảy chính. Lưu lượng dòng chảy có thể không đổi, hoặc thay đổi tỷ lệ thuận với khối nguồn để tạo ra một hỗn hợp tỷ lệ dòng. Ưu điểm của kỹ thuật này là biết được một dòng chảy hoàn toàn và do đó gần với một hệ thống quản lý thực tế mặc dù không có điều kiện phân tích. Những nơi dòng chảy và thành phần thay đổi đáng kể thì các tần số thu thập phải cố gắng bao gồm tất cả các thay đổi đó. Nói chung, tần số càng cao thì mẫu càng đặc trưng, mặc dù người ta biết rằng sự lấy mẫu đều đặn sẽ dẫn tới các giá trị tổng chính xác hơn sự lấy mẫu khẩn trương ở những khoảng cách bất kì. Các số liệu phân tích chỉ có giá trị nếu mẫu nước được bảo quản trong các điều kiện quy định. Sau đây là các điều kiện bảo quản mẫu nước: Bảng 10.19. Các điều kiện bảo quản mẫu nước TT Thông số Chai đựng Điều kiện bảo quản Thời gian bảo quản tối đa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 pH Chất rắn lơ lửng Độ dẫn điện Độ kiềm BOD COD DO N- Amonia N- Kendan Nitrat, Nitrit P - Hoà tan P - tổng số P - vô cơ Cacbon vô cơ Cacbon hữu cơ Natri Kali Canxi Mangan Magiê Asen Cadmi Kẽm Nhôm Niken Thuỷ ngân Chì Crom Coban Bo Clorua Clorit Flo Sunphat Xyanua Phenol TBVTV Vi khuẩn PE PE PE PE PE PE TT PE PE PE TT TT TT PE PE PE PE PE PE PE PE PE PE PE PE TT PE PE PE PE PE PE PE PE PE TT TT TT không 4oC 4oC 4oC 4oC 4oC cố định tại chỗ ddWinker 4oC,2ml H2SO4 40%/l mẫu. 4oC 4oC lọc tại chỗ 4oC 4oC 4oC 4oC 4oC, 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 4oC, 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 4oC 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 4oC 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 1 mg H2SO4 đặc + 1ml K2Cr2O7 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 2 ml HNO3 đặc/l mẫu 4Oc không yêu cầu 4oC 4oC 1 ml NaOH 10%/100 ml mẫu HNO3 đến pH <4, 1g CuSO4, 40C H2SO4 pH<4, 10 g Na2SO4/l mẫu vô trùng trước sau lấy mẫu, 4oC. 6 giờ 4 giờ 24 giờ 24 giờ 4 giờ 24 giờ 6 giờ 24 giờ 24 giờ 24 giờ 24 giờ - - 24 giờ 24 giờ 7 ngày 7 ngày 7 ngày 6 tháng 7 ngày 6 tháng 6 tháng 6 tháng 6 tháng 6 tháng 1 tháng 6 tháng 6 tháng 6 tháng 6 tháng 7 ngày 7 ngày 7 ngày 7 ngày 6 tháng 24 giờ mẫu triết ngay 12 giờ TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo cáo Tổng kết năm 2002 của CQLN&CTTL, BNN&PTNT. Chương trình KC12, 1996 Cân bằng và sử dụng, bảo vệ hiệu quả nguồn nước quốc gia Chiến lược tài nguyên nước, 2006 Chiến lược quốc gia cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn đến năm 2020. Chiến lược bảo vệ môi truờng quốc gia 2001-2010. Cục Môi trường. Bộ KHCN&MT. NXBTG. Hà nội 2001. Chiến lược quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn đến năm 2020, Xuất bản 8-2000 BXD & BNNPTNT Chiến lược phát triển và quản lý tài nguyên nước giai đoạn 2001-2020. Viện Qui hoạch Thuỷ lợi, BNNPTNT. Hà nội 2002. Cục Tài nguyên Nước, Bộ Tài nguyên và Môi trường Địa lý thủy văn sông ngòi Việt nam. Trần Tuất, Trần Thanh Xuân, Nguyễn đức Nhật. NXBKHKT Hà Nội 1987 Nguyễn Viết Phổ, Văn Tuấn, Trần Thanh Xuân, 2003 Tài nguyên nước Việt Nam , NXB Nông nghiệp 2003. Nguyễn Thị Phương Loan, 2004 Giáo trình tài nguyên nước, ĐHQG Hà Nội Bộ NN&PTNT, 1998 Kế hoạch phát triển thuỷ lợi đến năm 2000 và định hướng đến năm 2010, Hồ sơ ngành nước, 2002 Hiện trạng môi trường Việt nam 2002. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hà Nội 2002 Tổng quan qui hoạch phát triển kinh tế xã hội Việt nam. NXBCTQG, Hà nội 2-2-2002 Quyết định của Thủ tướng Chính phủ số 95/2001/QĐ-TTg ngày 25-8-2000 về việc phê duyệt Chiến lược quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn dến năm 2020 Quyết định của Thủ tướng Chính phủ số 104/2000/QĐ-TTg ngày 22-6-2001 phê duyệt Qui hoạch phát triển điện lực Việt nam giai đoạn 2001-2010 có xét triển vọng đến năm 2020 atlas.aaas.org Alex de Sherbinin - Water and population Dynamics: Local Approaches to Global Challenge. Michael Acreman - Principles of water management for people and the environment. Website: www.aaas.org Website: www.infoforhealth.org TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN II 1.Antonius Laenen, David A. Dunnette. River Quality - Dynamics and Restoration., (Boca Roton, New York., Lewis Publishers, 1997) 2. Stanley E. Manahan. Fundamentals of Environmental Chemistry. Vols. 1 & 2., (Chelsea, MI: Lewis Publishers, 1993). 3. Werner Stumm, James J. Morgan. Aquatic Chemistry. 3 Ed., (New York..., John Wiley & Sons, INC, 1996). 4. Peter Oneill. Environmental Chemistry. 2 Ed., (London-Glasgow, Chapman & Hall, 1993). 5. American Water Works Association. Water quality and treatment., (A. W.W.A.Library, 1971) 6. S. E. Jorgensen, I. Johnsen. Principles of Environmental Science and Technology. SES 33., (Amsterdam, Elsevier Science Publishers B.V., 1989). 7. Monitoring the marine environment. A manual on sampling and analysis., (Philippine, University, 1996). 8. James W. Moore, S. Ramamoorthy. Heavy Metals in Natural Waters., (New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo, Springer-Verlag, 1974). 10. M. Meybeck, E. Kuusisto, A. Măkelă and E. Mălkki. Water Quality Monitoring. Chapter 2: Water quality ?? 11.Waren Viessman, Jr., Gary L. Lewis. Introduction to Hydrology. Fourth Ed., (Harper Collins College Publishers, 1996). 12. B. E. Rittmann, Pery. L. McCarty. Environmental Biology - Principles and Applications, McGraw-Hill Higher Education, New York, Toronto.....,2001. 13. Spravochnjyk po Svojstvam Khemicheskych Sojedinjenji 14. Phạm Ngọc Hồ. Thuỷ động lực học., (Bộ ĐH&THCN, Trường ĐHTH Hà nội, 1979). 15. Nguyễn Tài. Thuỷ lực. Tập I., (NXB Xây dựng, 1995). 16. Lâm Ngọc Thiềm. Cấu tạo chất đại cương.,(NXB ĐHTH, 1996). 17. NGuyễn Đình Chi, Phạm Thúc Côn. Cơ sở lý thuyết hoá học., (NXB ĐH&THCN, 1979). 18. Nguyễn Trần Dương và nnk (biên dịch từ A. A. Jukhovitxki, L. A. Svartxman). Hoá lý., (NXB KH&KT, Hà nội 1977). 19. Nguyễn Văn Tuần và nnk. Thuỷ văn đại cương. Tập 1,2,3., (NXB KH&KT, 1991). 20. Phạm Văn Huấn. Cơ sở hải dương học., (NXB KH&KT, 1991). 21. Đoàn Bộ. Giáo trình hoá học nước tự nhiên., (Bộ GD&ĐT, Trường ĐHTH Hà nội, 1990). 22. IU. IU. Lurje. Spravochnik po analiticheskoy Khimii, Khimija Moskva 1979. 23. Clemens Remann. Patrice de Caritat. Chemical Elements in the Environment., (Factsheets for the Geochemist and Environmental Scientist Springer) 24. Nguyễn Tiến Thắng, Nguyễn Đình Huyên. Giáo trình sinh hoá hiện đại., (NXB GD, 1998) 25. Mai Đình Yên. Quan trắc nước và đánh giá chất lượng nước bằng sinh vật chỉ thị., (ĐHKHTN, Hà nội, 3.1998)