Luận văn thạc sĩ ứng dụng mô hình mike 11 mô phỏng chất lượng nước lưu vực kênh than và đề xuất xây dựng trạm thu gom, xử lý nước thải cho đô thị trung tâm vùng huyện tĩnh gia, tỉnh thanh hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Quốc Trung ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MƠ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC KÊNH THAN VÀ ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG TRẠM THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO ĐÔ THỊ TRUNG TÂM VÙNG HUYỆN TĨNH GIA, TỈNH THANH HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2019 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Quốc Trung ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 11 MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC KÊNH THAN VÀ ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG TRẠM THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO ĐÔ THỊ TRUNG TÂM VÙNG HUYỆN TĨNH GIA, TỈNH THANH HĨA Chun ngành: Kỹ thuật mơi trường Mã số: 8520320.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Văn Quy TS Trịnh Thành Hà Nội - Năm 2019 z LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quy TS Trịnh Thành trực tiếp hướng dẫn, luôn sát sao, động viên, nhắc nhở kịp thời tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực nghiên cứu phục vụ cho luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới quý thầy cô môn Cơng nghệ mơi trường nói riêng tồn thể thầy cô Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung ln quan tâm, tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức bổ ích vơ q báu cho suốt thời gian theo học tập trường Tơi xin trân trọng cảm ơn phịng, ban thuộc Ủy ban nhân dân huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa giúp đỡ nhiệt tình nguồn số liệu anh chị cán Viện Nghiên cứu Biển Hải đảo hỗ trợ, tạo điều kiện cho tơi q trình sử dụng phần mềm mơ hình MIKE 11 để tơi thuận lợi hồn thành luận văn cá nhân Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Quốc Trung z MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược khu vực nghiên cứu 1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình, địa mạo 1.1.2 Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn 1.1.3 Đặc điểm kinh tế xã hội 1.2 Sơ lược số chất lượng nước WQI 1.3 Các hệ thống thu gom công nghệ xử lý nước thải đô thị 1.3.1 Các hệ thống thu gom 1.3.2 Các phương pháp xử lý 10 1.3.3 Công nghệ thu gom xử lý nước thải Việt Nam 13 1.4 Các mơ hình tính tốn chất lượng nước 15 1.4.1 Giới thiệu mơ hình giới ứng dụng, nghiên cứu Việt Nam 15 1.4.2 Lựa chọn mơ hình tính tốn, mơ chất lượng nước 18 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 20 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu thứ cấp 21 2.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa 22 2.2.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản phân tích mẫu 23 2.2.4 Phương pháp đánh giá nhanh 24 2.2.5 Phương pháp phân tích, so sánh đánh giá tổng hợp 24 2.2.6 Phương pháp mô hình tốn 25 2.2.7 Phương pháp tần suất thống kê 46 i z 2.2.8 Phương pháp tính tốn 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 52 3.1 Hiện trạng thoát nước chất lượng nước khu vực nghiên cứu 52 3.1.1 Hiện trạng thoát nước 52 3.1.2 Hiện trạng chất lượng nước lưu vực kênh Than 54 3.2 Áp dụng mơ hình kết 54 3.2.1 Các thông tin đầu vào cho mơ hình thủy lực 54 3.2.2 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực 59 3.2.3 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình chất lượng nước kênh Than 62 3.2.4 Đánh giá trạng chất lượng nước lưu vực kênh Than 65 3.3 Đề xuất hệ thống công nghệ thu gom xử lý nước thải cho trung tâm thị trấn Tĩnh Gia 76 3.3.1 Sơ đồ công nghệ, thiết bị 76 3.3.2 Đặc tính nước thải đầu vào hiệu xử lý 77 3.3.3 Đề xuất, lựa chọn vị trí công nghệ thu gom xử lý nước thải 78 3.3.4 Tính tốn thiết bị cơng trình liên quan 79 3.3.5 Khái tốn đầu tư cho dây chuyền cơng nghệ lựa chọn 87 3.3.6 Chi phí vận hành, giá thành 88 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC 94 ii z DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AD Truyền tải – Khuyếch tán (Advection Dispersion) BOD Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand) COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) CSO Giếng tách dòng (Combined Sewer Overflows) DO Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen) GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) HD Thủy động lực (Hydrodynamic parameters) H Mực nước KB Kịch Q Lưu lượng QCVN Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia F Diện tích lưu vực (km2) TCVN Tiêu chuẩn Quốc gia TN Tổng nitơ (Total Nitrogen) TP Tổng phốt (Total Phosphorus) TS Tổng chất rắn (Total Solids) TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solids) UBND Ủy ban nhân dân VK Vi khuẩn VSV Vi sinh vật WQ Chất lượng nước (Water Quality) iii z DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các phương pháp tính số WQI .7 Bảng 2.1 Mạng lưới quan trắc vùng lân cận 22 Bảng 2.2 Một số phương pháp phân tích tiêu chất lượng nước 24 Bảng 2.3 Các yếu tố đầu vào, đầu mơ hình MIKE 11 25 Bảng 2.4 Hằng số MIKE ECO Lab 44 Bảng 2.5 Các thơng số tích hợp sẵn MIKE ECO Lab 45 Bảng 2.6 Chất lượng nước đầu vào quy chuẩn so sánh 48 Bảng 2.7 Tính tốn nước theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội 49 Bảng 2.8 So sánh lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 50 Bảng 3.1 Địa hình lịng dẫn lưu vực kênh Than 55 Bảng 3.2 Thống kê đánh giá sai số trận lũ kiểm định mơ hình vị trí đo kênh Than 61 Bảng 3.3 Biên nguồn nước thải sinh hoạt đổ vào kênh Than 66 Bảng 3.4 Dân số xã Đô thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia theo quy hoạch 73 Bảng 3.5 Tính tốn hiệu nhà máy xử lý nước thải 77 Bảng 3.6 Mức chịu tải kênh Than nguồn tiếp nhận không qua xử lý 82 Bảng 3.7 Bảng thơng số kích thước hồ sinh học 86 Bảng 3.8 Bảng khái toán tổng mức đầu tư .87 Bảng 3.9 Chi phí vận hành bảo dưỡng hệ thống thu gom nước thải 88 Bảng 3.10 Chi phí vận hành bảo dưỡng nhà máy xử lý nước thải 89 iv z DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ vị trí thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia .3 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống thoát nước chung với giếng tách dịng .9 Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống nước riêng hồn tồn 10 Hình 2.1 Hiện trạng tuyến kênh Than 20 Hình 2.2 Sơ đồ vị trí lấy mẫu quan trắc mơi trường nước 23 Hình 2.3 Sơ đồ chuyển hóa hợp phần trình sinh hóa 33 Hình 2.4 Sơ đồ Áp dụng mơ hình Mike 11 tính tốn diễn biến WQ .36 Hình 2.5 Bản đồ trạng khu vực nghiên cứu .37 Hình 2.6 Sơ đồ mạng kênh Than giao diện MIKE 11 38 Hình 2.7 Các thành phần mô chất lượng nước kênh Than 43 Hình 2.8 Mơ hình WQ Level sử dụng tính tốn chất lượng nước 44 Hình 3.1 Sơ đồ lưu vực nước trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia 52 Hình 3.2 Sơ đồ mạng lưới kênh tiêu lưu vực kênh Than 53 Hình 3.3 Một số mặt cắt ngang điển hình hệ thống kênh Than mơ hình MIKE 11 56 Hình 3.4 Lựa chọn thơng số tính tốn thủy động lực 58 Hình 3.5 Lựa chọn thơng số tính tốn lan truyền, khuếch tán 58 Hình 3.6 Kết hiệu chỉnh điều kiện ban đầu .59 Hình 3.7 Kết hiệu chỉnh hệ số nhám 60 Hình 3.8 So sánh mực nước tính tốn với số liệu thực đo Bến Ngao 60 Hình 3.9 So sánh mực nước tính tốn với số liệu thực đo Đị Bè 61 Hình 3.10 So sánh tiêu DO kết tính tốn với số liệu thực đo vị trí quan trắc .63 Hình 3.11 So sánh tiêu BOD5 kết tính tốn với số liệu thực đo vị trí quan trắc 63 v z Hình 3.12 So sánh tiêu NH4+ kết tính tốn với số liệu thực đo vị trí quan trắc .64 Hình 3.13 So sánh tiêu NO3- kết tính tốn với số liệu thực đo vị trí quan trắc .64 Hình 3.14 Hàm lượng tiêu chất lượng nước biên dòng chảy 69 Hình 3.15 Diễn biến giá trị DO số vị trí kênh Than (KB1) 70 Hình 3.16 Diễn biến giá trị BOD5 số vị trí kênh Than (KB1) 71 Hình 3.17 Diễn biến giá trị NH4+ số vị trí kênh Than (KB1) .71 Hình 3.18 Diễn biến giá trị NO3- số vị trí kênh Than (KB1) 71 Hình 3.19 Diễn biến giá trị DO (< 3,5 mg/L) vị trí cống Đị Bè (KB2) .74 Hình 3.20 Diễn biến giá trị BOD5 (dao động từ 16 - >20 mg/L) vị trí cống Đị Bè (KB2) 75 Hình 3.21 Diễn biến giá trị NH4+ (theo KB2) 76 Hình 3.22 Diễn biến giá trị NO3- (theo KB2) 76 Hình 3.23 Sơ đồ tổ chức hệ thống thu gom nước thải .77 Hình 3.24 Mặt phân chia lưu vực thoát nước thải 80 Hình 3.25 Hướng tuyến nước thải 81 Hình 3.26 Mặt trạm xử lý nước thải 83 vi z MỞ ĐẦU Tĩnh Gia huyện cực nam tỉnh Thanh Hóa, bao gồm thị trấn Tĩnh Gia 32 xã Với địa hình đa dạng cảng biển lớn tạo cho Tĩnh Gia tiềm lợi đặc biệt phát triển kinh tế xã hội tương đối toàn diện phát triển du lịch, công nghiệp thủy, hải sản Đô thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia, với diện tích 7.718 bao gồm 07 xã 01 thị trấn: xã Hải Nhân, Ninh Hải, Hải Hòa, Hải Thanh, Bình Minh, Nguyên Bình, Xuân Lâm thị trấn Tĩnh Gia đô thị hạt nhân gắn với định hướng phát triển mở rộng khu kinh tế Nghi Sơn huyện Tĩnh Gia, giúp toàn huyện trở thành đô thị loại tương lai Song song với tiềm năng, triển vọng thành tựu kinh tế đạt nhiều năm qua, Tĩnh Gia đối mặt với thách thức không nhỏ môi trường với nhiều hoạt động kinh tế - xã hội đồng thời phát triển hoạt động công nghiệp, xây dựng hạ tầng đô thị khu công nghiệp, phát triển mạng lưới giao thông thủy cảng biển, nuôi trồng - đánh bắt, chế biến thủy sản, du lịch – dịch vụ làm nảy sinh nhiều vấn đề mâu thuẫn ngành kinh tế với làm gia tăng sức ép lên môi trường sinh thái hệ tài nguyên sinh vật Chất lượng môi trường số khu vực trọng điểm bị tác động mạnh cụ thể khu vực Đơ thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia Hiện nay, tình trạng nhiễm chất lượng nước hệ thống kênh tiêu liên xã huyện Tĩnh Gia dần trở thành vấn đề cấp bách hệ thống hạ tầng kỹ thuật chưa đầu tư đồng theo quy hoạch Hệ thống thoát nước thải nước mưa chung Phần lớn lượng nước thải sinh hoạt nước mặt thoát chung vào hệ thống mương hở tự thấm, hộ dân nơng nghiệp hầu hết chưa có hệ thống bể tự hoại, chủ yếu thoát theo kiểu tự tiêu gây vệ sinh môi trường mầm mống gây bệnh tật cho người Với khu vực Đơ thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia có khoảng 70.000 người, nước thải khu vực thu tuyến cống chung đổ trực tiếp kênh Than kênh tiêu cho xã với diện tích 6.691 ha, chiều dài z  Tính tốn thủy lực mạng lưới nước thải Tính tốn thuỷ lực mạng lưới theo cơng thức Manning Q = A xV (m /s) V= 2/3 1/2 R x S (m/s) n đó: Q - lưu lượng tính tốn (m3/s); A - diện tích mặt cắt ngang dịng chảy (m2); V - tốc độ trung bình dòng chảy (m/s); n - hệ số nhám; R - Bán kính thuỷ lực (m); S - độ dốc thuỷ lực/độ dốc đường (m/m) - Nối cống theo phương pháp nối đỉnh; hệ số khơng điều hồ: Kng-max=1,3; hệ số Kh-max = 1,8 Độ dốc đặt cống tính tốn tối thiểu imin = 1/D (mm) theo tiêu chuẩn TCVN 7957:2008 Mặt tuyến phân chia lưu vực thoát nước thải Hình 3.24 3.25 Hình 3.24 Mặt phân chia lưu vực thoát nước thải 80 z Hình 3.25 Hướng tuyến nước thải (Bản vẽ thiết kế hướng tuyến, cống thu gom trình bày phần phụ lục)  Trạm bơm nước thải Các trạm bơm nước thải xây dựng nhằm giảm độ sâu chôn cống thu gom nước thải tăng áp nước thải đưa trạm xử lý Số lượng 02 trạm bơm lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế Công suất trạm bơm phụ thuộc lưu lượng nước thải thu gom  Tính tốn sức chịu tải kênh Than Căn Thông tư 02/2009/TT-BTNMT - Quy định đánh giá khả tiếp nhận nước thải nguồn nước khả tiếp nhận nước thải nguồn nước chất ô nhiễm đánh giá tính tốn theo phương trình đây: Khả tiếp nhận nguồn nước chất ô nhiễm ≈ Tải lượng ô nhiễm tối đa chất ô nhiễm 81 z - Tải lượng ô nhiễm sẵn có nguồn nước chất nhiễm Với số liệu đo đạc quan trắc, tính tốn mơ hình MIKE 11 thơng số chất lượng nước, lưu lượng kênh Than nguồn thải khả tiếp nhận kênh Than sau tiếp nhận nước thải từ nguồn liệt kê mà không qua sử lý Bảng 3.6 Bảng 3.6 Mức chịu tải kênh Than nguồn tiếp nhận không qua xử lý TT Chỉ tiêu TSS COD BOD5 NH4+ Đơn vị mg/L mg/L mg/L mg/L Giá trị Ctc 30 15 0.3 Qs (m /s) 0,12 0,12 0,12 Qt (m3/s) 0,007 0,007 0,007 0,007 0,4 0,4 0,4 0,4 NM1 11 28 20 0.158 NM2 27 19 0.058 NM3 26 17 0.094 11 28 20 0.158 NT1 132 28 44 2.3 NT2 150 27 55 1.4 NT3 168 26 36 1.4 168 28 55 2.3 Ltđ=(Qs+Qt)*Ctc*86,4 (kg/ngày) 329,18 164,59 65,84 26,10 Ln 114,05 290,30 207,36 13,65 Lt 101,61 16,93 33,26 1,39 Ltn 45,41 -57,06 -69,91 4,42 Fs Giá trị Cs Max Cs Giá trị Ct Max Ct đó: Ltđ (kg/ngày) - tải lượng nhiễm tối đa nguồn nước chất ô nhiễm xem xét; Qs (m3/s) - lưu lượng dòng chảy tức thời nhỏ đoạn sông cần đánh giá trước tiếp nhận nước thải; Qt (m3/s) - lưu lượng nước thải lớn nhất; Ctc (mg/L) - giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm xem xét quy định quy chuẩn, tiêu chuẩn chất lượng nước để bảo đảm mục đích sử dụng nguồn nước đánh giá; 86,4 - hệ số chuyển đổi đơn vị thứ nguyên từ (m3/s)*(mg/L) sang (kg/ngày); Ln - (kg/ngày) tải lượng nhiễm có sẵn nguồn nước tiếp nhận; Cs (mg/L) - giá trị nồng độ cực đại chất ô nhiễm nguồn nước trước 82 z tiếp nhận nước thải; Lt (kg/ngày) tải lượng chất ô nhiễm nguồn thải; Ct (mg/L) - giá trị nồng độ cực đại chất ô nhiễm nước thải; Ltn (kg/ngày) khả tiếp nhận tải lượng chất ô nhiễm nguồn nước; Fs - hệ số an toàn (0,3 < Fs < 0,7); Nếu giá trị Ltn lớn (>) nguồn nước cịn khả tiếp nhận chất nhiễm Ngược lại, giá trị Ltn nhỏ (≤) có nghĩa nguồn nước khơng cịn khả tiếp nhận chất ô nhiễm Như vậy, nguồn nước hết khả tiếp nhận thông số COD BOD5 Điều phù hợp với kết tính tốn theo kịch mơ hình Luận văn Vì vậy, cơng nghệ phù hợp với địa phương công nghệ xử lý nước thải hồ sinh học hoàn toàn hợp lý  Trạm xử lý nước thải Công nghệ xử lý nước thải hồ sinh học: dùng để lắng phân huỷ cặn lắng phương pháp sinh hoá tự nhiên dựa sở sống hoạt động loại vi sinh vật kỵ khí Cơng nghệ xử lý phù hợp với khu vực xa khu dân cư có diện tích đất lớn Mặt trạm xử lý bố trí Hình 3.26 Hình 3.26 Mặt trạm xử lý nước thải 83 z  Hồ kị khí (Yếm khí): hồ diễn trình lắng phân huỷ sinh hố chất bẩn hồ tan, cặn lắng nhờ vi sinh vật yếm khí tiếp tục phân huỷ Lượng chất bẩn xử lý theo BOD5 350 - 850 kg/ha ngày đêm Trong hồ yếm khí, BOD5 nước thải giảm lên men mêtan Để đảm bảo điều kiện yếm khí chế độ nhiệt, hồ phải có chiều sâu lớn (2,4 - 3,6 m) Hiệu suất giảm BOD5 hồ tới 70 % Tuy nhiên nước thải sau khỏi hồ có BOD cao, tới 100 - 300 mg/L Do loại hồ chủ yếu để xử lý nước thải công nghiệp đậm đặc dùng làm hồ bậc I tổ hợp hồ nhiều bậc Theo TCVN 7957:2008, hồ kị khí thích hợp với vùng có nhiệt độ vào mùa đông 15 0C, Thời gian lưu nước hồ từ - ngày; chiều sâu từ - m, nên làm hồ có chiều sâu để giảm mùi, phải có hai ngăn làm việc song song, lượng bùn từ 0,03 - 0,05 m3/ngày đêm, bùn hút định kỳ để đảm bảo chế độ làm việc bình thường Tính tốn hồ kị khí sau: F = (La.Q)/(λv.H) = 2276 (m2) W = F.H đó: F - diện tích bề mặt trung bình hồ (m2); W - thể tích cơng tác hồ (m3); La - BOD5 dòng nước thải vào hồ (mg/L); Q - lưu lượng nước thải (m3/ngày đêm); H - chiều sâu hồ (m); λv - tải trọng hữu bề mặt hồ (gBOD5/m3.ngày đêm), phụ thuộc vào nhiệt độ, xác định theo bảng 39 - trang 72 TCVN 7957:2008  Hồ lưỡng tính (Tùy tiện): loại hồ phổ biến thực tế xử lý nước thải Lượng chất bẩn xử lý hồ theo BOD5 tới 300 kg/ha.ngày đêm Theo quy định lượng nước thải tính tốn hồ 250 m3/ha.ngày đêm (tức theo BOD5 37 kg/ha.ngày đêm) nước thải sau xử lý phương pháp sinh học theo lượng ô xy - 89 O2/m3.ngày đêm tuỳ theo điều kiện khí hậu Trong hồ tuỳ tiện diễn trình song song: ơxy hố sinh hố hiếu khí chất bẩn hữu hoà tan lên men mêtan (yếm khí) cặn lắng đáy hồ Ơxy cần thiết để vi sinh vật ơxy hố hiếu khí chất hữu khơng khí khuếch tán theo mặt nước tảo rêu tạo trình quang hợp Ngược 84 z lại tảo rêu lại sử dụng CO2, phốt phát, nitơ amôn vi sinh vật tạo trình phân giải chất hữu Đặc điểm hồ tuỳ tiện là: theo chiều sâu, nước phân lớp hiếu khí, trung gian yếm khí kể từ xuống Rong tảo phát triển theo kiểu tự dinh tuỳ thuộc điều kiện ánh sáng Đối với nước thải, cường độ ánh sáng chiếu mặt nước qua độ sâu 40 - 70 cm bị giảm tới 99% Như vùng quang hợp mạnh giới hạn chiều sâu định mà thơi Do phải chọn chiều sâu hồ lớn chiều sâu vùng quang hợp chút 0,9 1,5 m Tính toán hồ tùy tiện sau: F = (Q/H.K).(( La / Lt) -1)) = 15251 (m2) đó: La - BOD5 dòng nước thải vào hồ (mg/L); Lt - BOD5 dòng nước thải khỏi hồ (mg/L); Q - lưu lượng nước thải (m3/ngày.đêm); H - chiều sâu hồ (m); Hệ số phân hủy chất hữu K (1/ngày), K = 0,25.1,06T-20  Hồ ổn định (Hiếu khí): loại chia hai nhóm: hồ làm thống tự nhiên hồ làm thoáng nhân tạo - Hồ làm thống tự nhiên: ơxy cấp vào nhờ khuếch tán qua mặt thoáng chủ yếu nhờ khả quang hợp tảo rong Hồ cung cấp ôxy nhờ quang hợp rong tảo gọi hồ cao tải Quá trình quang hợp diễn chiều sâu nhỏ nên hồ cao tải thường xây dựng với chiều sâu 15 - 30 - 50 cm để ánh sáng chiếu xuống tận đáy hồ Trong hồ nhờ xáo trộn nên điều kiện hiếu khí đáp ứng hồn tồn Hồ cao tải xử lý nước thải với lượng chất bẩn theo BOD5 300 kg/ha.ngày đêm Để kết hợp vừa xử lý nước thải vừa nuôi cấy tảo rong phục vụ chăn nuôi gia súc (lợn, gà, vịt) người ta xây dựng loại hồ cao tải có lợi Thời gian nước lưu lại hồ cao tải thường - ngày đêm - Hồ làm thoáng nhân tạo: thực làm thống thổi khơng khí nén thiết bị dẫn nước vào hồ theo kiểu phun mưa Thời gian nước lưu lại hồ từ - ngày đến tuần (nhưng thường không ngày đêm) Hồ xây dựng với chiều sâu từ 1,5 - m Khả xử lý nước thải cao tới 404 kg/ha.ngày đêm Có thể cho bùn hoạt hoá vào hồ giống bể 85 z aerôten Giá thành xây dựng quản lý loại hồ sinh vật thấp nhiều so với công trình xử lý sinh học khác Hiệu suất tự làm hồ cao Lượng trực khuẩn đường ruột giảm tới 95,9 - 99,9 % Lượng trứng giun sán nước sau qua hồ cịn khơng đáng kể Khi thời tiết ấm, có ánh nắng mặt trời hồ làm việc tốt Khi nhiệt độ nước 0C chế độ làm việc Việc dẫn nước vào hồ xả nước khỏi hồ thường thực theo kiểu phân tán Đáy hồ phải có độ dốc theo hướng dịng chảy Tính tốn hồ ổn định sau: F = Q.t/H = 30753 (m2) t = (1/K).lg[(La- Lbs)/( Lt- Lbs)] đó: La - BOD5 dịng nước thải vào hồ (mg/L); Lt - BOD5 dòng nước thải khỏi hồ (mg/L); Lbs - BOD5 bổ sung, chọn từ 1,5 - 3,0 (mg/L); Q lưu lượng nước thải (m3/ngày.đêm); H - chiều sâu hồ (m); K - hệ số phân hủy chất hữu (1/ngày), K = 0,1.1,047T-20 Dựa công thức xác định trên, bảng thông số hồ thể Bảng 3.7 Bảng 3.7 Bảng thơng số kích thước hồ sinh học Hồ kị khí Diện tích mặt nước Số đơn nguyên hồ Diện tích mặt nước bể Chiều sâu lớp nước Chiều cao bảo vệ Kích thước hồ 6a Tính theo mặt nước 6b Kích thước mặt 6c Kích thước đáy Diện tích mặt nước Số đơn nguyên hồ Diện tích mặt nước bể Chiều sâu lớp nước Chiều cao bảo vệ A1 B1 A2 B2 A3 B3 m2 hồ m2 m m 2,276 1,138 0,5 m m m m m m 13 14 10 m2 hồ m2 m m 26,460 13,230 0,7 Hồ lưỡng tính 86 z Kích thước hồ 6a Tính theo mặt nước 6b Kích thước mặt 6c Kích thước đáy Diện tích mặt nước Số đơn nguyên hồ Diện tích mặt nước bể Chiều sâu lớp nước Chiều cao bảo vệ Kích thước hồ 6a Tính theo mặt nước 6b Kích thước mặt 6c Kích thước đáy A1 B1 A2 B2 A3 B3 m m m m m m 16,4 34,4 18 36 12,4 30,4 m2 hồ m2 m m 1,922 961 1 m m m m m m 22,2 43,2 24 45 20,2 41,2 Hồ ổn định A1 B1 A2 B2 A3 B3 (Chi tiết vẽ mặt hồ xử lý trình bày Phụ lục PL11) 3.3.5 Khái toán đầu tư cho dây chuyền công nghệ lựa chọn Trên sở đề xuất hạng mục, đơn giá sơ suất đầu tư Bộ Xây Dựng công bố, tổng mức đầu tư cơng trình trình bày Bảng 3.8 Bảng 3.8 Bảng khái toán tổng mức đầu tư TT A Hạng mục Đơn vị Khối Đơn giá lượng (x1000VND) Chi phí trực tiếp Thành tiền (x1000VND) 19.632.000 Xây dựng Hệ thống thu gom xử lý nước thải công suất 500 m3/ngày.đêm Giếng tách nước thải: giếng tách, kích thước giếng (2*1.5*3) m m3 72 6.000 432.000 Tuyến cống thu gom HDPE D200 - D300 m 4.000 2.000 8.000.000 87 z TT Hạng mục Đơn vị Khối Đơn giá lượng (x1000VND) Thành tiền (x1000VND) Trạm bơm nước thải TXL công suất 500 m3/ngày.đêm m3/ngđ B Chi phí khác 1.426.774 C Tổng A + B 21.058.774 D Thuế VAT (10%) E Cộng (C+D) 23.164.651 F Dự phịng phí 3.474.698 Dự phịng phí khối lượng trượt giá (15 %) 3.474.698 H 600.000 1.200.000 500 20.000 10.000.000 2.105.877 Tổng cộng (E+F) 26.639.349 3.3.6 Chi phí vận hành, giá thành Chi phí vận hành hệ thống thu gom xử lý nước thải bao gồm: chi phí điện cho trạm bơm nước thải, chi phí lao động cho cơng tác vận hành trạm bơm chi phí quản lý hành Khái tốn chi phí thể chi tiết Bảng 3.9 Bảng 3.9 Chi phí vận hành bảo dưỡng hệ thống thu gom nước thải Đơn vị Chi phí Giá trị Điện (1.500 VNĐ/kwh) VNĐ/năm 53.580.000 Cơng suất tiêu thụ điện kw.h/năm 35.720 Lương VNĐ/năm 67.680.000 Dầu mỡ bơi trơn (5% chi phí điện) VNĐ/năm 2.679.000 Tổng VNĐ/năm 123.939.000 Cơng suất xử lý m3/ngày 500 Chi phí vận hành bảo dưỡng m3/ngày VNĐ/m3 679 88 z Chi phí vận hành nhà máy xử lý nước thải bao gồm chi phí điện, hóa chất, dầu nhờn/dầu bơi trơn, nhân cơng vận hành quản lý hành Chi phí vận hành tóm tắt Bảng 3.10 Bảng 3.10 Chi phí vận hành bảo dưỡng nhà máy xử lý nước thải Đơn vị Chi phí Cơng suất xử lý Giá trị 500 Điện (1.500 VNĐ/kwh) VNĐ/năm 149.977.000 kw.h/năm 99.985 Lương (2 công nhân vận hành) VNĐ/năm 112.800.000 Hóa chất VNĐ/năm 14.100.000 Dầu mỡ bơi trơn (5% chi phí điện) VNĐ/năm 5.427 Tổng VNĐ/năm 284.375.850 VNĐ/m3 1.558 Chi phí vận hành bảo dưỡng m3 Tổng chi phí vận hành bảo dưỡng hệ thống thu gom 2.237 đồng/m3 89 z KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Đã tiến hành mơ phỏng, tính tốn chất lượng nước mức (MIKE11ECOlab, Level 3) cho hệ thống kênh Than Các kết tính tốn cho thấy, so với mức giới hạn quy định cột B1 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT, giá trị DO từ 1,0 - 3,7 mg O2/L khu vực xã Ninh Hải, Hải Hòa, Bình Minh, thị trấn Tĩnh Gia Hải Thanh vị trí cuối kênh tiêu Cẩm Lệ, Đồng Chìa, Cầu Nhớt, Cầu Trắng thấp nhiều; giá trị BOD5 từ 16 - 20 mg O2/L vị trí nhập lưu với sơng n cầu Đị Bè điểm gần cuối tuyến kênh Than cao nhiều; giá trị NH4+, NO3- nằm giới hạn cho phép Kết đánh giá mơ hình tương đối phù hợp với chất lượng nước thực tế dọc lưu vực kênh Than Mức độ ô nhiễm hữu đoạn kênh Than khác Nơi ô nhiễm đoạn chảy qua khu vực trung tâm vùng huyện (04 xã thị trấn Tĩnh Gia), tiếp đến đoạn qua xã đổ cửa sông Lạch Bạng Xuân Lâm, Hải Thanh Kết dự báo đến năm 2020 cho thấy giá trị DO kênh Than có đoạn nhỏ 3,5 mg O2/L, thuộc khu vực Cống Đò Bè khu vực Cầu Đị Bè Cụ thể, giá trị tính toán sau ngày đầu giảm dần từ 3,4 - 1,7 0,05 mg O2/L Đến năm 2030, giá trị DO giảm so với năm 2020 khoảng 0,8 lần Các khu vực khác giá trị DO ổn định cao so với QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cột B1 Dự báo năm 2020 giá trị BOD5 kênh Than tất khu vực có số cao, điển hình cao thuộc khu vực Cầu Đị Bè với giá trị BOD5 vượt gấp 1,3 lần mức cho phép theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cụ thể, giá trị tính tốn 19 mg O2/L Đến năm 2030, BOD5 tăng trung bình đoạn kênh khoảng 1,2 lần so với năm 2020 Theo kịch năm 2020, 2030 với điều kiện thiết lập ban đầu mơ hình cho thấy giá trị NH4+, NO3- nằm giới hạn cho phép theo QCVN 90 z 08-MT:2015/BTNMT Nhận định, tuyến kênh giữ khả tự làm cho tiêu Từ mơ hình tính tốn, dự báo đề xuất mạng lưới thu gom nửa riêng vị trí trạm xử lý nước thải khu vực gần cầu Đị Bè (như theo tính tốn mơ trên) với cơng nghệ Hồ sinh học Các tính tốn, thiết kế đánh giá phù hợp với đặc điểm kinh tế, tự nhiên Đô thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia với chi phí vận hành bảo dưỡng trạm xử lý thấp 2.237 đồng/m3 Khuyến nghị Tiếp tục tiến hành nghiên cứu thêm MIKE11-Ecolab để thiết lập cho mô chất lượng nước lưu vực kênh Than đến mức 4, Nghiên cứu triển khai quy hoạch hệ thống quan trắc hợp lý chất lượng nước số yếu tố thủy văn đặc biệt kênh nhánh (như kênh Cầu Trắng, kênh Cẩm Lệ, kênh Cầu Nhớt …) Nếu đủ điều kiện, đánh giá chất lượng lưu vực kênh Than đầy đủ xác theo mức 5, mô đun MIKE11-Ecolab 91 z TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trường (2015), Báo cáo trạng môi trường quốc gia giai đoạn 2011 – 2015, Hà Nội Nguyễn Tất Đắc (2005), Mơ hình tốn cho dòng chảy chất lượng nước hệ thống kênh, Nxb Nơng nghiệp, Hồ Chí Minh Ninh Thị Hà (2009), Sử dụng phần mềm MIKE 11 đánh giá tiêu chất lượng nước DO, BOD5, NH4+, NO3- cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm, Luận văn Thạc sỹ Khoa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội Huyện Tĩnh Gia (2015), Báo cáo trạng môi trường khu vực đô thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia, Thanh Hóa Huyện Tĩnh Gia (2015), Báo cáo Quy hoạch chung xây dựng Đô thị Trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa đến năm 2030, tầm nhìn đến 2050, Thanh Hóa Huyện Tĩnh Gia (2010), Dự án Nâng cấp, sửa chữa, cải tạo hệ thống tiêu kênh Than huyện Tĩnh Gia, Báo cáo Thủy lực, Thanh Hóa Hồng Văn Huệ (2002), Thốt nước - Mạng lưới thoát nước, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt; QCVN 14:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước thải sinh hoạt Hà Văn Khối (2005), Giáo trình quy hoạch quản lý nguồn nước, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 10 Lê Văn Nghinh, Bùi Cơng Quang, Hồng Thanh Tùng (2006), Giáo trình cao học thủy lợi - Mơ hình tốn thủy văn, Nxb Xây dựng, Hà Nội 11 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2002), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 12 Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan (2004), Giáo trình cơng nghệ mơi 92 z trường, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội 13 Trần Hồng Thái, Hoàng Thị Thu Trang, Nguyễn Văn Thao, Lê Vũ Việt Phong (2006), Ứng dụng mơ hình MIKE 11 tính tốn thủy lực, chất lượng nước cho lưu vực sơng Sài Gịn - Đồng Nai, Viện Khoa học Khí tượng Thủy Văn Môi trường, Hà Nội 14 Trung tâm đào tạo ngành nước môi trường (2006), Sổ tay xử lý nước, Nxb Xây dựng, Hà Nội 15 Tổng cục Mơi trường (2010), Phương pháp tính tốn số chất lượng nước WQI, Hà Nội 16 Tổng cục Môi trường (2012), Báo cáo Đánh giá chất lượng nước mặt lưu vực sông Cầu dựa kết đạt năm 2010 - 2012, Hà Nội 17 Nguyễn Thị Hồng Việt (2005), Nghiên cứu khả ứng dụng mơ hình chất lượng nước MIKE 11 - Áp dụng tính tốn lan truyền chất nhiễm hữu nitơ cho đoạn sông Thương khu vực nhà máy phân đạm Hà Bắc, Luận văn Thạc sỹ Khoa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 18 http://www.moc.gov.vn/c/document_library/get_file?p_l_id=26808&folderId=4 8304&name=10442 Tiếng Anh 19 DHI software (2007), Mike 11 user manual, DHI Water & Environment 20 DHI software (2007), MIKE VIEW A Results Presentation Tool for MOUSE, MIKE SWMM, MIKE NET and MIKE11 User Guide and Tutorial, DHI Water & Environment 21 Mike Flow model (2007), Hydronamic module: Scientific Documentation, DHI Water & Environment 22 Mike Flow model (2007), ECO Lab module: Scientific Documentation, DHI Water & Environment 93 z PHỤ LỤC 94 z ... Nguyễn Quốc Trung ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MƠ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC KÊNH THAN VÀ ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG TRẠM THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO ĐÔ THỊ TRUNG TÂM VÙNG HUYỆN TĨNH GIA, TỈNH THANH HÓA Chuyên... chọn thực đề tài luận văn ? ?Ứng dụng mơ hình Mike 11 mơ chất lượng nước lưu vực kênh Than đề xuất xây dựng trạm thu gom, xử lý nước thải cho Đô thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa? ?? cần... Than khu đô thị trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa; - Đề xuất giải pháp xây dựng trạm thu gom xử lý nước thải đô thị cho trung tâm vùng huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa z CHƯƠNG TỔNG QUAN