TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Tính cấp thiết của đề tài
Quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa tại Hải Dương đang làm thay đổi nền kinh tế xã hội, nhưng cũng gây ra ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước Nguồn nước mặt, dễ khai thác và là nguồn cấp chính cho nước sạch, đang bị ô nhiễm nặng nề do tiếp nhận nước thải từ các khu đô thị, nông thôn và làng nghề Sự hiện diện của các chất hữu cơ phức tạp làm cho nguồn nước có màu sắc và mùi vị khó chịu, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Mặc dù đã có sự quan tâm đến đầu tư cơ sở hạ tầng như hệ thống thoát nước và bảo vệ nguồn nước, nhưng việc đầu tư chưa đồng bộ và đầy đủ Thêm vào đó, quản lý của chính quyền đối với các cơ sở sản xuất còn nhiều khó khăn, cùng với nhận thức hạn chế của người dân về bảo vệ nguồn nước, dẫn đến tình trạng nước thải không được xử lý đúng cách và việc sử dụng hóa chất trong nông nghiệp ngày càng gia tăng.
Chất lượng nguồn nước mặt tại tỉnh Hải Dương đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm chất hữu cơ nghiêm trọng do hầu hết các vị trí lấy nước cho các nhà máy xử lý đều nằm ở hạ lưu, nơi có nhiều khu công nghiệp và hoạt động sản xuất nông nghiệp Ô nhiễm chất hữu cơ với hàm lượng cao làm nước mặt có màu sắc và mùi vị khó chịu, buộc công nghệ sản xuất nước sạch phải sử dụng Clo để giảm độ màu, nhưng điều này có thể tạo ra các hợp chất THMs gây ung thư Hơn nữa, công nghệ hiện tại của các nhà máy nước không đủ khả năng hấp phụ các hợp chất hữu cơ độc hại, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người.
Vấn đề xử lý ô nhiễm chất hữu cơ trong nguồn nước mặt đã thu hút sự quan tâm trên toàn cầu, với nhiều công nghệ hiệu quả nhưng chi phí cao, gây khó khăn cho các nhà máy sản xuất nước ở Việt Nam Mặc dù các nhà máy đã áp dụng biện pháp giảm thiểu hợp chất hữu cơ sau xử lý, nhưng hiệu quả vẫn chưa cao và thiếu cơ sở khoa học vững chắc Tại Hải Dương và nhiều nơi khác, các chất hữu cơ vẫn tồn tại trong nước sạch, ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng Công nghệ khử trùng hiện tại chủ yếu sử dụng Clo, dễ phản ứng với chất hữu cơ, tạo ra các hợp chất THMs có nguy cơ gây ung thư.
Việc tìm kiếm giải pháp hiệu quả để xử lý nước và loại bỏ chất hữu cơ cao trong nguồn nước mặt tại tỉnh Hải Dương là vô cùng cấp thiết Điều này không chỉ đảm bảo cung cấp nước sạch cho nhu cầu sinh hoạt của con người mà còn bảo vệ chất lượng nước và sức khỏe cộng đồng.
Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm chất hữu cơ trong nguồn nước mặt tỉnh Hải Dương là cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm và tìm hiểu thực trạng quản lý, bảo vệ nguồn nước Bài viết cũng sẽ đề cập đến các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ đang được áp dụng, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước và bảo vệ môi trường.
Nghiên cứu và phát triển biện pháp xử lý nước hiệu quả với chi phí hợp lý cho các nhà máy xử lý nước sạch tại tỉnh Hải Dương, nhằm giảm thiểu hoặc loại bỏ các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các chất hữu cơ cao trong nguồn nước.
Để xử lý chất hữu cơ trong nguồn nước mặt cho các nhà máy sản xuất nước tại tỉnh Hải Dương, cần đề ra các biện pháp tận dụng tối đa và cải tiến, nâng cấp các công trình hiện có Đồng thời, các giải pháp này phải phù hợp với chế độ vận hành của các nhà máy xử lý nước, nhằm nâng cao hiệu quả và bảo vệ nguồn nước.
1.2.2 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài sẽ tiến hành nghiên cứu, đánh giá hiện trạng vấn đề ô nhiễm chất hữu cơ cao và thực trạng quản lý, các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước của các con sông chính đang sử dụng làm nguồn cấp cho các nhà máy xử lý nước của tỉnh Hải Dương là: Sông Thái Bình, sông Sặt
Nghiên cứu đề xuất các biện pháp phù hợp nhằm xử lý các chất hữu cơ cao trong dây chuyền công nghệ và các công trình của hệ thống cấp nước tỉnh Hải Dương Mục tiêu là cải thiện chất lượng nước sạch và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, dựa trên kết quả thực nghiệm.
Nội dung nghiên cứu
Thu thập và phân tích số liệu chất lượng nguồn nước mặt trên các sông chính cung cấp nước cho các nhà máy xử lý nước tại tỉnh Hải Dương là một nhiệm vụ quan trọng Việc này không chỉ giúp đánh giá tình trạng ô nhiễm mà còn đảm bảo nguồn nước an toàn cho người dân Các số liệu thu thập được sẽ hỗ trợ trong việc đưa ra các giải pháp cải thiện chất lượng nước, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Đánh giá tình hình ô nhiễm chất hữu cơ trên các sông chính tại Hải Dương cho thấy mức độ ô nhiễm đang gia tăng, ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng Phân loại ô nhiễm chất hữu cơ là cần thiết để xác định nguyên nhân và mức độ tác động của nó Hiện nay, nhiều biện pháp đang được áp dụng để giảm thiểu ô nhiễm, bao gồm kiểm soát nguồn thải, nâng cao nhận thức cộng đồng và cải thiện hệ thống xử lý nước thải Những nỗ lực này không chỉ giúp bảo vệ nguồn nước mà còn đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực.
Nghiên cứu lý thuyết về xử lý loại bỏ các chất hữu cơ trong nguồn nước đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng nước Đặc biệt, các chất hữu cơ cao trong nước mặt trên các con sông chính của tỉnh Hải Dương cần được xử lý triệt để Việc đề ra biện pháp hiệu quả để loại bỏ các chất hữu cơ cao này sẽ góp phần bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người.
Xây dựng mô hình thực nghiệm và thực hiện thí nghiệm xử lý nước là bước quan trọng trong nghiên cứu Qua việc tổng hợp và xử lý số liệu thực nghiệm, chúng ta có thể đánh giá kết quả một cách chính xác và hiệu quả.
Dựa trên nghiên cứu lý thuyết và kết quả thực nghiệm từ mô hình thực tế, bài viết đề xuất các biện pháp hiệu quả để loại bỏ chất hữu cơ cao trong nguồn nước mặt tại các nhà máy nước khu vực Hải Dương Các giải pháp này bao gồm quản lý, kiểm soát và cảnh báo nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm chất hữu cơ một cách hiệu quả.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu tổng quan tài liệu
Phương pháp khảo sát thực địa
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình
TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của Hải Dương
Tỉnh Hải Dương, thuộc vùng Thủ đô Hà Nội, nằm trong khu vực kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, được coi là trung tâm của tam giác tăng trưởng giữa ba cực phát triển Hà Nội, Hải Phòng và Quảng Ninh.
Hạ Long nằm trong vùng đồng bằng sông Hồng, kết nối với các hành lang kinh tế kỹ thuật quốc gia qua hệ thống giao thông đa dạng như đường cao tốc, đường sắt, quốc lộ, cùng với mạng lưới cấp điện, năng lượng và thông tin liên lạc.
Tỉnh Hải Dương nằm trên các hành lang giao thương quốc tế quan trọng, bao gồm Hành lang Côn Minh - Hà Nội - Hải Dương - Hải Phòng và Hành lang Nam Ninh - Hà Nội - Hải Dương - Hải Phòng - Quảng Ninh.
- Lợi thế tài nguyên đa dạng: Tài nguyên đất đai, tài nguyên nhân văn
Lợi thế về cơ sở vật chất kỹ thuật hiện tại và sự phát triển của hệ thống giao thông, điện năng lượng, cùng với hệ thống công nghiệp vật liệu xây dựng sẽ tạo ra nền tảng vững chắc cho sự phát triển bền vững.
Côn Sơn - Kiếp Bạc là khu di tích quốc gia nổi bật, kết hợp với vùng sinh thái rộng lớn ở Chí Linh, tạo lợi thế du lịch dịch vụ hấp dẫn Ngoài ra, khu vực còn có sân golf 36 lỗ đạt tiêu chuẩn quốc tế và nhà thi đấu thể dục thể thao Hải Dương, đủ điều kiện tổ chức các giải đấu quốc tế, góp phần nâng cao giá trị du lịch địa phương.
- Có hệ thống đô thị phát triển nhanh, đồng đều
- Lợi thế về cơ chế chính sách phát triển, cơ hội phát triển
Hải Dương, với diện tích tự nhiên 165.480 ha và dân số 1.705.059 người (tính đến ngày 01 tháng 4 năm 2009), bao gồm 10 huyện, 1 thành phố và 1 thị xã, là một tỉnh có vị trí địa lý quan trọng trong vùng.
Vị trí lãnh thổ tỉnh Hải Dương:
+ Phía Đông giáp thành phố Hải Phòng
+ Phía Tây giáp tỉnh Hưng Yên, cách trung tâm thành phố Hà Nội 57km + Phía Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang và Quảng Ninh
Tỉnh Hải Dương nằm giáp ranh với tỉnh Thái Bình và Hưng Yên, có địa hình bằng phẳng và thấp trũng, dần dần giảm từ Tây Bắc xuống Đông Nam Cao độ nền đất dao động từ +2,0m đến dưới +2,4m, thấp dần xuống mức +1,5÷1,0m, với một số vùng trũng có độ cao chỉ từ +0,5÷0,8m Địa hình được phân bổ theo hướng dốc về phía sông Thái Bình và sông Sặt, đồng thời bị chia cắt bởi nhiều ao hồ và kênh rạch tự nhiên cũng như nhân tạo, tạo thành một hệ thống liên hoàn kết nối với các sông Điều này gây ra những khó khăn phức tạp và tốn kém trong việc phát triển nền địa hình đô thị.
Tỉnh Hải Dương, giống như các tỉnh miền Bắc Việt Nam, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, đặc trưng bởi độ ẩm cao, trong khi mùa khô diễn ra từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.
Nhiệt độ trung bình năm 23,4 0 C
Nhiệt độ trung bình tháng max 29,2 0 C
Nhiệt độ cao trung bình tháng max 32,4 0 C
Nhiệt độ thấp trung bình tháng min 13,6 0 C
- Độ ẩm: Độ ẩm trung bình năm 84% Độ ẩm trung bình tháng max 89% ( tháng 4) Độ ẩm trung bình tháng min 80%
Theo thống kê trung tâm dự báo khí tượng thuỷ văn Hải Dương, lượng mưa dao động từ 1.246,8 mm đến 1.924,1mm năm (1999)
Tỉnh Hải Dương chịu ảnh hưởng trực tiếp từ chế độ thuỷ văn của các sông lớn như sông Thái Bình và sông Sặt Sông Thái Bình, một trong những con sông lớn nhất Việt Nam, được hình thành từ các nhánh sông như sông Cầu, sông Lục Nam, sông Thương và sông Đuống, đồng thời chịu tác động của triều cường từ Biển Đông Chế độ thuỷ văn của sông Thái Bình rất phức tạp, với mực nước mùa lũ cao nhất đạt từ 6-10m vào thời điểm đỉnh triều hàng tháng, vượt quá nền thành phố và khu vực xung quanh Do đó, thành phố phải triển khai hệ thống trạm bơm để tiêu nước ra sông theo từng khu vực, ảnh hưởng đến quá trình phát triển và xây dựng đô thị.
Tỉnh Hải Dương, nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, có đất phù sa từ sông Hồng và sông Thái Bình Khu vực dự án có cấu tạo địa tầng gồm 6 lớp đất, trong đó lớp đầu tiên là đất kết cấu không chặt chẽ và kém ổn định.
Lớp 2: Sét pha dẻo mềm
Lớp 3: Bùn sét pha chiều sâu từ 27-28m, là lớp đất yếu và sẽ gây độ lún lớn khi chịu tải
Lớp 4 : Sét pha dẻo mềm, dẻo cứng
Lớp 5 : Cát hạt bụi chặt vừa
Lớp 6 : Cát hạt trung chặt vừa
Tỉnh Hải Dương nằm trong vùng trũng, với mực nước ngầm thường dao động từ 0,5 - 1m vào mùa mưa và 1 - 1,2m vào mùa khô Khu vực thành phố không có nước ngầm, và việc khai thác nước từ tầng cuội sỏi Phixtoxen có nguy cơ bị nhiễm mặn.
2.1.2 Điều kiện kinh tế và xã hội
Năm 2008, tỉnh ghi nhận sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ với Tổng sản phẩm trong tỉnh (GDP) tăng 10,5% Giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản đạt mức tăng 3,9%, trong khi ngành công nghiệp và xây dựng tăng 13% Đặc biệt, giá trị sản xuất các ngành dịch vụ tăng cao nhất với 13,5%.
Giá trị hàng hóa xuất khẩu ước đạt 420 triệu USD, tăng 73,6% so với năm trước, chủ yếu nhờ vào sự tăng trưởng 85,7% từ các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài Tổng giá trị nhập khẩu ước đạt 440 triệu USD, tăng 47,9% so với cùng kỳ Hải Dương đã quy hoạch 10 khu công nghiệp với tổng diện tích 2.719 ha, thu hút nhiều nhà đầu tư nhờ chính sách ưu đãi và vị trí thuận lợi Tính đến hết tháng 10/2008, Hải Dương đã thu hút 350,2 triệu USD vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài, cấp giấy chứng nhận cho 37 dự án mới, tăng 39,2% so với cùng kỳ năm 2007 Ước tính vốn đầu tư thực hiện năm 2008 đạt 300 triệu USD, tăng 27,6% so với năm trước.
Hải Dương là miền đất giàu di tích lịch sử, văn hoá và danh lam thắng cảnh, với hàng nghìn di tích có giá trị được bảo tồn và giữ gìn Đây là tài sản vô giá, là cơ sở của sử học, đồng thời là linh hồn và niềm tự hào của nhân dân địa phương Nhờ có truyền thống giữ gìn bản sắc dân tộc và sự quan tâm của chính quyền địa phương, Hải Dương đã bảo tồn được di sản lịch sử văn hoá của dân tộc, tạo nên một nền tảng vững chắc cho sự phát triển du lịch.
Tính đến cuối năm 2003, tỉnh có 1.089 di tích được đăng ký và nghiên cứu, trong đó có 127 di tích và cụm di tích được xếp hạng Quốc gia, đứng thứ tư cả nước về số lượng di tích Các di tích đã xếp hạng bao gồm 65 đình, 43 chùa, 33 đền-miếu-đàn, 1 nhà thờ họ, 1 cầu đá, 4 di tích lịch sử cách mạng, 5 danh thắng, 6 lăng mộ, 1 văn miếu, 1 di tích khảo cổ học và 3 hệ thống hang động Đặc biệt, có 2 di tích được xếp vào hạng đặc biệt quan trọng là khu di tích Côn Sơn và đền thờ Kiếp Bạc.
Các dự báo phát triển
2.2.1 Dự báo phát triển dân số
Tính đến ngày 01 tháng 4 năm 2009, dân số tỉnh Hải Dương đạt 1.705.059 người, bao gồm 837.771 nam và 867.288 nữ Dự báo dân số tỉnh này sẽ tăng lên 1.760.000 người vào năm 2015, 1.810.000 người vào năm 2020, và ước tính khoảng 1,92 - 2,0 triệu người vào năm 2030 nhờ vào các biện pháp kiểm soát tích cực.
Mật độ dân số Hải Dương là 1.047người/km2; ngoài năm 2020 mật độ dân số Hải Dương tăng cao sẽ là > 1.200ng/km2
Dự báo dân số trong độ tuổi lao động tại tỉnh sẽ tăng từ 63% vào năm 2010 lên 64% vào năm 2020 và 64,5% vào năm 2025 cũng như năm 2030 Tỷ lệ lao động trong các ngành kinh tế của tỉnh dự kiến sẽ đạt khoảng 95,8% vào năm 2010, 95,9% vào năm 2020 và 96% vào năm 2030, với số lượng lao động tăng từ trên 1 triệu người vào năm 2010 lên gần 1,16 triệu người vào năm 2030 Lao động phi nông nghiệp cũng sẽ gia tăng, đạt 43,8% vào năm 2010, 57% vào năm 2015, 70% vào năm 2020 và dự kiến đạt 75-79% vào năm 2025 Đến năm 2030, tỷ lệ lao động phi nông nghiệp có thể đạt khoảng 80-85% khi đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ, biến tỉnh thành tỉnh đô thị.
2.2.3 Dự báo khả năng quá trình đô thị hóa
Tỉnh Hải Dương đang chứng kiến sự dịch chuyển dân số mạnh mẽ từ khu vực nông thôn sang thành thị, với tỷ lệ đô thị hóa tăng nhanh qua các năm Năm 2010, mức đô thị hóa của tỉnh đạt 18%-20%, và dự báo đến năm 2020 sẽ tăng lên 40%-42% Dự kiến đến năm 2030, tỷ lệ đô thị hóa có thể vượt 62%, khẳng định Hải Dương là một tỉnh công nghiệp phát triển.
2.2.4 Dự báo sử dụng đất
- Đất xây dựng đô thị: Căn cứ Quy chuẩn xây dựng và tiềm năng quỹ đất Hải Dương, dự báo đất đai cho phát triển đô thị như sau:
Bảng quy hoạch sử dụng đất xây dựng đô thị:
Từ năm 2010 đến năm 2030, diện tích đất xây dựng đô thị tăng từ 4.186 ha lên 13.800 ha, tương đương 100% Trong đó, đất dân dụng chiếm tỷ lệ tăng từ 38,5% (1.610 ha) năm 2010 lên 50,8% (7.810 ha) năm 2030 Diện tích đất ở đô thị cũng gia tăng đáng kể, từ 805 ha năm 2010 lên 3.220 ha năm 2030 Đất giao thông đô thị tăng từ 676 ha lên 2.415 ha trong cùng khoảng thời gian Các công trình công cộng đô thị cũng có sự phát triển mạnh mẽ, góp phần vào sự mở rộng và hiện đại hóa đô thị.
Diện tích đất cây xanh đô thị hiện đạt 161 ha, trong khi đất ngoài dân dụng là 2.576 ha Tuy nhiên, một số chỉ tiêu quy chuẩn hiện tại còn thấp, đặc biệt là diện tích đất giao thông và cây xanh, cần được cải thiện để nâng cao chất lượng sống trong đô thị.
- Đất Khu công nghiệp tập trung: Đến năm 2020 là 4.000ha; ngoài năm 2020 khoảng 6.000ha - 7.000ha
- Đất Cụm công nghiệp: 2.200ha - 2.500ha
- Công nghiệp không tập trung tính vào đất cơ sở sản xuất kinh doanh
- Đất dịch vụ: Khoảng 5.000ha - 6.000ha (chưa kể các công viên sinh thái)
Bảng định hướng quy hoạch sử dụng đất:
II Đất phi nông nghiệp: 55.085 33,34 69.326 41,97 70.185 42,49
2 Đất chuyên dùng 26.426 47,97 39.497 57,19 40.000 a) Trụ sở cơ quan, CTSN 460 0,84 579 1,46 650 b) Quốc phòng an ninh 341 0,62 593 1,50 593 c) Sản xuất KD FNN 3.411 6,19 11.934 30,12 12.000
- Cơ sở sản xuất KD 1.110 2,02 5.587 24,0 2.587
- Đất hoạt động khoáng sản
- Đất SX VLXD, GS 1.065 1,93 2.050 17,0 2.000 d) Đất mục đích công cộng 22.214 40,33 26.511 66,90 26.757
- Đất đường dây năng lượng, thông tin
- Cơ sở giáo dục đào tạo 612 1,11 100 1,77 1.100
- Bãi thải, xử lý chất thải 80 0,15 320 0,52 320
5 Sông suối, mặt nước CD 13.030 23,65 12.282 17,67 11.800
* Dự báo sử dụng đất nông nghiệp:
+ Đất lúa năm 2015 khoảng 60.000ha; đến năm 2020 khoảng 58.000ha và đến năm 2030 ổn định và duy trì ở mức khoảng 55.000ha
+ Đất cây ăn quả duy trì khoảng 22.000ha - 25.000ha
+ Đất sản xuất rau quả phục vụ đô thị 25.000ha - 30.000ha
+ Đất lâm nghiệp năm 2020 trên 10.000ha; giai đoạn 2030 ổn định duy trì ở mức 8.800ha.
Định hướng phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Hải Dương
2.3.1 Tầm nhìn tới 2030 và xa hơn
- Xây dựng Hải Dương trở thành vùng phát triển năng động và hiệu quả, là Tỉnh công nghiệp theo hướng hiện đại của quốc gia và khu vực
- Hình thành 3 cụm đô thị động lực mạnh: Thành phố Hải Dương - hành lang Quốc lộ 5; Chí Linh - Kinh Môn; cụm Thanh Miện và khu vực phía Nam tỉnh
- Đô thị hóa cao, hình thành hệ thống đô thị hiện đại, có bản sắc Để thực hiện tầm nhìn, phấn đấu theo lộ trình phát triển:
Thời kỳ 2010 - 2020: Phát triển Hải Dương thành tỉnh công nghiệp theo hướng hiện đại
Thời kỳ 2021 - 2030: Tăng tốc, tăng trưởng kinh tế cao, đô thị hóa mạnh Thời kỳ 2031 - giữa thế kỷ: Phát triển bền vững
2.3.2 Các trục và hành lang phát triển chính yếu của vùng tỉnh Hải Dương
* Phát triển theo hành lang: 3 hành lang Đông - Tây, 3 hành lang Bắc - Nam (dọc theo các trục đường quốc lộ qua địa bàn Tỉnh), gồm:
Hành lang phát triển theo trục Đông Tây trung tâm dọc Quốc lộ 5 bao gồm các yếu tố quan trọng như các khu công nghiệp tập trung, đô thị và điểm dân cư, cùng với các trung tâm dịch vụ Trong đó, Thành phố Hải Dương đóng vai trò là không gian tập trung và trọng tâm nhất của hành lang này.
Hành lang phát triển theo trục Đông Tây phía Bắc dọc Quốc lộ 18 bao gồm các yếu tố quan trọng như khu công nghiệp tập trung, khu du lịch, di tích lịch sử - văn hóa, khu sinh thái nghỉ ngơi và vui chơi giải trí, sân golf cùng các điểm đô thị và dân cư nông thôn Trong đó, Sao Đỏ và Nhị Chiểu là hai không gian nổi bật nhất trong hành lang này.
- Hành lang phát triển theo trục Đông Tây phía Nam: Dọc theo các trục tỉnh lộ
392 và tuyến ô tô cao tốc Hà Nội - Hải Phòng
Hành lang phát triển Bắc Nam kết nối thành phố Hải Dương với Chí Linh - Sao Đỏ ở phía Bắc và Thanh Miện ở phía Nam Không gian này tập trung phát triển dọc theo Quốc lộ 399-37 và trục mới phía Tây huyện Thanh Miện - Phả Lại, tạo động lực cho sự phát triển kinh tế khu vực.
- Hành lang phát triển theo trục Bắc Nam phụ ở phía Đông: Dọc theo Tỉnh lộ
Đường 388 kết nối Mạo Khê, Nhị Chiểu và Phú Thái đến Thanh Hà, phục vụ các khu cụm công nghiệp Hoàng Thạch, Phúc Sơn, Kinh Môn, Phú Thái, cùng với các đô thị Minh Tân, Phú Thứ, Kinh Môn, Phú Thái và Thanh Hà.
Hành lang phát triển theo trục Bắc Nam phụ ở phía Tây, dọc theo quốc lộ và tỉnh lộ 38, 392, kết nối Cẩm Giàng, Kẻ Sặt với các khu cụm công nghiệp và đô thị như Cẩm Giàng, Kẻ Sặt, Phủ - Thái Học Các trục hành lang chính của tỉnh Hải Dương tương thích với các hành lang phát triển lớn của vùng Thủ đô Hà Nội và vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, bao gồm Quốc lộ 18 và Quốc lộ 5, tạo nên hành lang giao thương quốc tế Điều này giúp kết nối không gian vùng phụ cận với không gian phát triển hạt nhân của thành phố Hà Nội, trong đó thành phố Hải Dương giữ vai trò là đô thị trung tâm quan trọng.
Hành lang phụ Đông và Tây, nối tiếp đường 392, tạo thành một vòng cung kết nối các hành lang khác, góp phần hình thành khung phát triển đồng đều và bền vững cho lãnh thổ.
Những trục và hành lang phát triển chính yếu trên hợp thành mạng lưới, khung phát triển của quy hoạch lãnh thổ tỉnh Hải Dương
* Phát triển theo vùng chức năng: Gồm 3 không gian phát triển lớn:
- Vùng núi, trung du phía Bắc: Vùng Du lịch - Công nghiệp - Đô thị
- Vùng đồng bằng trung tâm: Vùng Dịch vụ - Công nghiệp - Đô thị
- Vùng đồng bằng phía Nam: Vùng Công nghiệp - Đô thị
2.3.3 Định hướng phát triển không gian vùng tỉnh Hải Dương Định hướng mô hình phát triển không gian lãnh thổ, hệ thống phân bổ các khu, cụm công nghiệp, các không gian nông lâm nghiệp sinh thái, các trục hành lang đô thị hoá, các cực đô thị trung tâm, hình thái phát triển đô thị - điểm dân cư nông thôn và bố trí hệ thống các trung tâm chuyên ngành của Tỉnh về: Khoa học công nghệ, giáo dục đào tạo, y tế, thể dục thể thao, văn hoá, thương mại dịch vụ du lịch; hệ thống phân bổ các khu, cụm công nghiệp, các không gian nông - lâm nghiệp sinh thái cụ thể như sau:
1 Định hướng phát triển Công nghiệp
Đến tháng 01 năm 2009, Chính phủ đã phê duyệt danh mục các khu công nghiệp tại tỉnh Hải Dương trong quy hoạch phát triển khu công nghiệp Việt Nam giai đoạn 2015 và định hướng đến năm 2020.
+ 10 Khu công nghiệp đã được thành lập và đang triển khai thực hiện (hiện trạng) với quy mô diện tích 1.915ha
+ 03 KCN trong 10 KCN đã được thành lập, dự kiến mở rộng với quy mô diện tích 390ha
+ 08 KCN dự kiến ưu tiên thành lập mới với quy mô diện tích 1.428ha
Tổng cộng 18 KCN với tổng quy mô diện tích là 3.733ha Đến năm 2020: Dự kiến thêm 07 KCN thành lập mới nâng tổng số KCN lên
25 KCN, nâng tổng số diện tích các KCN lên khoảng 5.400ha, đây là yếu tố tạo vùng mạnh
Hiện có 38 cụm, đã lập quy hoạch tới 2025 với tổng diện tích 1.765,71ha; khả năng phát triển tới 50 cụm, tổng số đất xây dựng CCN khoảng trên 2.260ha
Các loại hình công nghiệp chính bao gồm cơ khí điện tử, công nghệ thông tin, sản xuất vật liệu xây dựng, chế biến nông sản và thực phẩm, sản xuất dệt may da giày, cung cấp điện nước, và các ngành công nghiệp sạch khác.
Ngoài các khu công nghiệp tập trung và cụm công nghiệp gắn với các thành phố và thị trấn, các xã phường đang phát triển các điểm công nghiệp địa phương Đến năm 2025, toàn tỉnh dự kiến sẽ có khoảng 300-350 điểm sản xuất tiểu thủ công nghiệp và làng nghề tập trung, chiếm khoảng 500-1000ha đất xây dựng Bên cạnh đó, toàn tỉnh còn có tới 4500
5000 cơ sở TTCN trong các làng nghề phân tán
2 Định hướng phát triển Nông nghiệp - Lâm nghiệp Định hướng Công nghiệp hóa nông nghiệp - nông thôn, phát triển sản xuất nông nghiệp hàng hóa theo hướng hiện đại, toàn diện, đa dạng, năng suất cao và ứng dụng công nghệ mới Quy mô diện tích đất lúa đến năm 2015 khoảng 58.000ha - 60.000ha, năm 2020 - 2030 duy trì ở mức diện tích khoảng 58.000ha - 55.000ha Hình thành 2-3 vùng lúa tập trung chất lượng cao ở Cẩm Giàng, Bình Giang, Gia Lộc, Tứ Kỳ, Thanh Miện, Ninh Giang, Thanh Hà, các vùng rau an toàn tập trung ở các huyện Gia Lộc, Cẩm Giàng, Tứ Kỳ, Nam Sách, Thanh Miện, Kim Thành, cây ăn quả ở Thanh Hà, Chí Linh và Kinh Môn
Lâm nghiệp tại khu vực này chủ yếu tập trung vào việc trồng và bảo vệ rừng, với tổng diện tích đất rừng ổn định đạt trên 8.800ha vào năm 2020 Quy hoạch rừng được chia thành ba loại: rừng đặc dụng (1.402ha), rừng phòng hộ (7.210ha) và rừng sản xuất (trên 202ha), chủ yếu tập trung ở các khu vực Chí Linh và Kinh Môn.
3 Quy hoạch phát triển hệ thống đô thị
Lựa chọn phương án điều hòa 3 nhằm phát triển tập trung tại thành phố Hải Dương, tạo ra hạt nhân động lực mạnh cho đô thị trung tâm, đồng thời duy trì sự phân bố độc lập tương đối giữa các đô thị Phương án này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc liên kết và hỗ trợ phát triển thông qua các trục, tuyến hành lang và vành đai trong vùng.
Hình thái phân bố không gian đô thị bao gồm các loại chính: phân bố theo trục hành lang (chuỗi đô thị), phân bố theo chùm đô thị (như thành phố Hải Dương là đô thị hạt nhân trung tâm), phân bố theo cụm đô thị và phân bố dạng độc lập.
Phát triển Hệ thống đô thị hiện có với các đô thị hạt nhân:
Thành phố Hải Dương là đô thị trung tâm quan trọng sau Thủ đô Hà Nội, đóng vai trò then chốt trong vùng Kinh tế Thủ đô Bắc Bộ và Đồng bằng Sông Hồng Với mục tiêu trở thành đô thị loại I trước năm 2020, Hải Dương hướng tới việc phát triển thành một đô thị hạt nhân lớn với dân số khoảng 500.000 người, mở rộng không gian đô thị về phía các đô thị vệ tinh như thị trấn Nam Sách, Lai Cách, Gia Lộc và các khu vực lân cận khác.
Hiện trạng hệ thống cấp nước mặt Hải Dương
Tất cả các nhà máy nước mặt trong hệ thống cấp nước Hải Dương hiện đang áp dụng công nghệ keo tụ, lắng và lọc phổ thông, kết hợp với việc sử dụng hóa chất nhằm hỗ trợ quá trình đông tụ và keo tụ nước.
Dây chuyền cụ thể được trình bày khái quát theo sơ đồ dưới đây:
Hình 2-1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ chủ yếu của các nhà máy nước tỉnh
Bể trộn + phản ứng Bể lắng
Clo Khử trùng Ngăn khử trùng BCNS Trạm bơm II
2.4.1 Chất lượng nước, chất lượng dịch vụ
Chất lượng nước tại các nhà máy sản xuất và tại vòi của khách hàng ở những vùng đã đầu tư cải tạo đạt tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành và đáp ứng khuyến nghị của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Nước được phân phối đến tất cả các điểm xa trong mạng lưới cấp nước, với áp lực nước tại các điểm cuối nguồn đạt 1.0 Bar vào giờ cao điểm Ngoài giờ cao điểm, áp lực nước có thể cao hơn mức này.
2.4.2 Đánh giá hiện trạng hệ thống cấp nước Hải Dương
Hệ thống cấp nước Hải Dương chủ yếu sử dụng nguồn nước mặt từ hệ thống thuỷ nông phục vụ cho đô thị và công nghiệp Lưu lượng và chất lượng nước hiện tại đáp ứng các yêu cầu cần thiết Tuy nhiên, cần có kế hoạch bảo vệ nguồn nước lâu dài cho tất cả các nguồn nước này.
Hệ thống cấp nước Hải Dương hiện đang hoạt động hiệu quả, tuy nhiên, các thiết bị máy móc vẫn còn cũ và nhỏ, dẫn đến việc phải vận hành nhiều máy bơm cùng lúc theo phương pháp thủ công Công ty đang nỗ lực cải tạo và nâng cấp công nghệ một cách hợp lý và hiệu quả dựa trên các công trình hiện có.
Tình hình ô nhiễm chất hữu cơ nguồn nước mặt khu vực tỉnh Hải Dương
2.5.1 Đặc điểm nguồn nước mặt và vấn đề ô nhiễm
Hải Dương sở hữu nguồn nước mặt phong phú với nhiều sông lớn, trong đó sông Thái Bình, sông Lục Đầu và sông Sặt là các nguồn chính cung cấp nước thô cho các nhà máy xử lý nước.
Chất lượng nguồn nước mặt tại thành phố đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm chất hữu cơ cao do hầu hết các điểm lấy nước nằm ở hạ lưu, gây khó khăn trong việc bảo vệ Nhiều khu công nghiệp và cơ sở sản xuất, cùng với hoạt động nông nghiệp quanh năm, thải nước chưa qua xử lý ra môi trường Công nghệ sản xuất lạc hậu và quy trình xử lý nước thải không đảm bảo yêu cầu, cùng với việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học tràn lan, đang tạo ra những thách thức nghiêm trọng trong quản lý môi trường nước mặt hiện nay.
Bảng 2 1: Số liệu phân tích hóa lý nguồn nước sông Thái Bình (mẫu phân tích tháng 11/2011):
Thông số Đơn vị Hàm lượng min - max
Trung bình pH 7,03-7,79 7,39 Độ đục NTU 18-100 34 Độ màu MgPt/Co 2,5 Độ kiềm MgCaCO 3 85-100 95
Tổng lượng cặn lơ lửng mg/l 16-64 64
Hàm lượng cát trong nước mg/l 2.3
Tổng cặn hoà tan mg/l 100 Độ oxy hóa mg/l O 2 3,68
Bảng 2 2: Số liệu phân tích hóa lý nguồn nước sông Thái Bình (mẫu phân tích tháng 6/2011):
Thông số Đơn vị Hàm lượng min - max
Trung bình pH 7,4 - 8,72 8,29 Độ đục NTU 45 - 990 214 Độ màu MgPt/Co 3,0 Độ kiềm MgCaCO 3 85 - 100 90
Tổng lượng cặn lơ lửng mg/l 42 - 584 138,5
Hàm lượng cát trong nước mg/l 3,6
Tổng cặn hoà tan mg/l 140 Độ oxy hóa mg/l O 2 3,68 – 7,20
Chất lượng mặt chi ̣u ảnh hưởng và được kiểm soát bằng nhiều nhân tố:
Một trong những nguyên nhân chính làm giảm chất lượng nước là do các hoạt động khai thác môi trường phục vụ cho đời sống con người.
+ Việc khai thác rừng quá mức làm nước sông đu ̣c hơn, gây ngâ ̣p lu ̣t về mùa mưa, khô ha ̣n về mùa khô
Trong sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi, việc sử dụng thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón và phân súc vật không được kiểm soát có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước Những hóa chất này sẽ theo nước mưa thấm xuống đất hoặc chảy trực tiếp vào sông, làm tăng hàm lượng các hoạt chất hữu cơ trong nguồn nước.
+ Nướ c thải sinh hoa ̣t từ các khu dân cư làm tăng lươ ̣ng chất bẩn và vi khuẩn vào nguồn nước
Nước thải công nghiệp và nước thải từ hầm mỏ đều góp phần làm tăng hàm lượng chất bẩn hóa học và sinh học trong môi trường Sự gia tăng này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng, đe dọa sức khỏe con người và hệ sinh thái.
- Các nhân tố tự nhiên ảnh hưở ng đến chất lươ ̣ng nước như:
+ Khí hâ ̣u, nhiê ̣t đô ̣, cường đô ̣ và thời gian mưa bão
Điều kiện địa chất và địa hình, cùng với các loại rừng và mật độ rừng, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây cỏ và sự đa dạng sinh học của động vật hoang dã trong lưu vực thu nước.
+ Cháy rừng (do nhiê ̣t đô ̣ không khí cao và khô hanh)
+ Điều kiện đi ̣a chất, đi ̣a hình của lòng sông và các loa ̣i cây mo ̣c quanh bờ sông.
Có thể phân loại các chất gây ô nhiễm hữư cơ nguồn nước mặt là:
Các chất hữu cơ dễ phân huỷ, bao gồm hợp chất hydrat carbon, protein, chất béo, lignin và pectin, có nguồn gốc từ tế bào và tổ chức của động vật, thực vật Những chất thải này chủ yếu xuất hiện trong nước thải sinh hoạt từ khu dân cư và nước thải công nghiệp từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm và lò mổ Chúng gây suy giảm lượng oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên nước và động vật thủy sinh, đồng thời làm giảm chất lượng nước sinh hoạt.
Các chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) là những hóa chất độc hại, bền vững trong môi trường và khó phân hủy, bao gồm các hợp chất hữu cơ vòng thơm, hợp chất đa vòng ngưng tụ, và các clo hữu cơ như thuốc trừ sâu, polyme, và polyancol Do khả năng phân hủy kém, chúng tồn tại lâu dài, tích lũy trong môi trường, gây ô nhiễm mỹ quan và độc hại cho hệ sinh thái, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và các sinh vật khác.
Các chất hữu cơ có độc tính cao rất bền và khó phân hủy, dẫn đến việc tích lũy trong nước và cơ thể thủy sinh, gây ô nhiễm lâu dài và tác hại cho hệ sinh thái nước Chúng bao gồm hợp chất dị vòng của nito và oxy, hợp chất hydratcarbon đa vòng ngưng tụ, và các hợp chất phenol như polyclobiphenyl Những chất này thường có trong nước thải công nghiệp, từ các vùng nông- lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, chất diệt cỏ, nông hóa dược, cũng như từ nguồn nước thải của bệnh viện và xí nghiệp sử dụng nhiều thuốc sát khuẩn.
2.5.4.Các giải pháp đã và đang được áp dụng Để bảo vệ nguồn nước mặt tại những vị trí thu nước thô, Công ty Cấp nước Hải Dương đã đầu tư xây dựng kè đá bảo vệ bờ sông tại các công trình thu nước, cắm mốc chỉ giới bảo vệ nguồn nước
Trong quá trình xử lý nước, công ty cấp nước áp dụng biện pháp Clo hoá sơ bộ để giảm ô nhiễm hữu cơ và đảm bảo an toàn cho nước sinh hoạt Công nghệ khử trùng nước tại Hải Dương vẫn sử dụng Clo lỏng qua clorator, giúp khử trùng diệt khuẩn coliform và giảm thiểu hàm lượng chất hữu cơ trong nước.
Công nghệ xử lý nước hiện đang được áp dụng rộng rãi tại các nhà máy ở Việt Nam nhờ chi phí thấp và khả năng tận dụng các công trình có sẵn mà không cần đầu tư xây mới Tuy nhiên, phương pháp này không đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất hữu cơ bền vững, nhiều trong số đó là độc hại và có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người Hơn nữa, clo và các hợp chất của nó dễ dàng phản ứng với các chất hữu cơ trong nước, tạo ra các trihalomethanes (THMs), những chất hữu cơ khó loại bỏ và có nguy cơ gây ung thư khi con người sử dụng nước.
Việc sử dụng Clo và các hợp chất của nó để clo hóa sơ bộ nguồn nước và khử trùng trong xử lý nước cấp cho sinh hoạt nhằm giảm hàm lượng chất hữu cơ đang trở thành một vấn đề cấp bách toàn cầu.
Các nhà khoa học tại Đại học Boston đã kêu gọi Chính phủ loại bỏ clo khỏi danh sách chất khử trùng, do nguy cơ cao mà nó gây ra cho phụ nữ mang thai Họ chỉ ra rằng, việc tiêu thụ nước xử lý bằng clo có thể dẫn đến sẩy thai và gia tăng tỷ lệ dị tật bẩm sinh ở trẻ sơ sinh Đặc biệt, phụ nữ sống ở khu vực nông thôn, nơi clo được sử dụng phổ biến trong xử lý nước, có nguy cơ gặp phải các vấn đề này cao gấp đôi so với những người sống ở thành phố.
Nghiên cứu cho thấy nước khử trùng bằng clo có thể tạo ra các hợp chất độc hại như cloroform và cloramin, có khả năng gây ung thư cho người tiêu dùng Tại Mỹ, các sản phẩm nước uống sử dụng hợp chất chứa clo phải tuân thủ quy định nghiêm ngặt để kiểm soát nồng độ axít cloracetic, bromat và clorat, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP PHÙ HỢP XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ NGUỒN NƯỚC MẶT HẢI DƯƠNG
3.1 Lý thuyết về xử lý chất hữu cơ trong nguồn nước mặt
Trên thế giới, có nhiều giải pháp xử lý chất hữu cơ trong nguồn nước như keo tụ tăng cường, tuyển nổi, và lọc màng Tuy nhiên, công nghệ hấp phụ bằng than hoạt tính vẫn là phương pháp phổ biến nhất Gần đây, phương pháp hấp phụ tăng cường bằng than hoạt tính kết hợp với ozon hóa trước đó, bao gồm quá trình hấp phụ và lọc sinh học BAC, đã trở thành xu hướng mới trong xử lý nước.
3.1.1 Tối ưu hóa keo tụ - lắng Công nghệ Actiflo :
1 Tối ưu hóa keo tụ lắng
Xử lý chất hữu cơ trong nước bằng hóa chất keo tụ/kết bông là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để loại bỏ màu Quá trình này liên quan đến việc thêm các ion như nhôm (Al 3+), canxi (Ca 2+) hoặc sắt (Fe 3+) cùng với các thuốc nhuộm để tạo ra bông cặn Đôi khi, việc kết hợp hai loại hóa chất được sử dụng để nâng cao hiệu quả Mặc dù phương pháp này có khả năng loại bỏ hầu hết các chất hữu cơ tự nhiên, chi phí cho hóa chất thường khá cao Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp cặn đục với số lượng lớn, và hiệu quả của quá trình còn phụ thuộc vào độ pH của nước.
Nghiên cứu của PGS TS Nguyễn Việt Anh và Ths Nguyễn Thị Thúy tập trung vào việc đánh giá khả năng áp dụng công nghệ Actiflo trong xử lý nước cấp và nước mặt tại Việt Nam Công nghệ này hứa hẹn sẽ cải thiện chất lượng nước và đáp ứng nhu cầu cấp nước sạch cho người dân Việc áp dụng Actiflo có thể mang lại hiệu quả cao trong xử lý nước, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước tại các khu vực đô thị và nông thôn.
Actiflo Pack là giải pháp nhỏ gọn và hiệu quả cho quá trình lắng trong xử lý nước cấp, nước thải và nước tái sử dụng Mô hình này sử dụng hạt cát mịn làm nhân keo tụ, giúp tăng cường hiệu quả hình thành bông cặn và rút ngắn thời gian lắng cặn trong dây chuyền xử lý nước Việc áp dụng Actiflo Pack mang lại nhiều lợi ích cho các hệ thống xử lý nước.
- Đạt hiệu quả cao trong việc xử lý độ đục (>90%)
- Xử lý được tất cả các nguồn nước (nước mặt, nước ngầm, các loại nước thải)
- Thời gian lắng cặn ngắn, cải thiện nhanh, hiệu quả chất lượng nước nguồn
- Thiết kế nhỏ gọn, nhỏ hơn rất nhiều bể lắng thông thường
- Dễ dàng kết hợp với các công trình có sẵn
- Tổng thời gian keo tụ lắng nhỏ hơn 20 phút
- Giảm thiểu việc xây dựng công trình mới và thời gian xử lý lắng
Quá trình oxi hóa là phương pháp xử lý nước uống bằng các tác nhân oxi hóa Thông thường, có hai hình thức chính: sử dụng hóa chất oxi hóa và sử dụng tia.
Xử lý nước bằng phương pháp UV kết hợp với các chất oxy hóa như clo, nước oxy già, ozon hoặc KMNO4 là một giải pháp hiệu quả, đặc biệt cho nước sau lắng Clo, cùng với hypochlorite canxi và hypochlorite natri, là những chất oxy hóa mạnh thường được sử dụng trong công nghệ này Việc kiểm soát độ pH có thể nâng cao khả năng oxy hóa Mặc dù khí Clo có chi phí thấp, nhưng nó gây ra các phản ứng phụ không mong muốn, tạo ra hợp chất hữu cơ clo độc hại như trihalomethane và làm tăng sự hấp phụ chất hữu cơ halogen trong nước Điều này cũng dẫn đến việc giải phóng kim loại từ các hợp kim, gây ra sự ăn mòn cho các thùng chứa kim loại.
Quá trình Ozon hóa là phương pháp hiệu quả để loại bỏ chất hữu cơ, bằng cách tổng hợp ozon từ oxy Chỉ trong 5 phút, quá trình này có thể khử màu vàng và xanh với mức tiêu thụ ozon 37,5 là 36mg/l Ozon hóa không chỉ giúp loại bỏ màu sắc mà còn đáp ứng hoàn toàn các nhu cầu ôxy hóa học.
Trao đổi ion là một quá trình hóa học thuận nghịch, trong đó ion từ dung dịch được thay thế bởi ion cố định gắn trên hạt rắn Quá trình này liên quan đến các tính năng hấp phụ và có thể được coi là một phương pháp thống nhất để cải thiện chất lượng nước Công nghệ trao đổi ion được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước sạch, giúp loại bỏ màu sắc và làm mềm nước bằng cách loại bỏ các ion Canxi, Mg và các cation polymer khác.
Quá trình hấp phụ được sử dụng phổ biến để loại bỏ các chất hữu cơ, đặc biệt trong xử lý nước cấp Hấp phụ là phương pháp hiệu quả, cho phép các chất hữu cơ được tập trung trên bề mặt rắn trong môi trường chất lỏng hoặc khí.
Lịch sử hấp phụ carbon trong lọc nước bắt nguồn từ thời cổ đại, với phương pháp hấp phụ bằng đá vôi được ghi nhận vào khoảng năm 1550 trước Công nguyên trong tài liệu Ai Cập cổ đại Hippocrates và Pliny cũng đã sử dụng phương pháp này chủ yếu cho mục đích y học Hiện tượng hấp phụ được CW Scheele quan sát lần đầu vào năm 1773 khi cho các chất khí tiếp xúc với carbon, và sau đó Lowitz vào năm 1785 đã nghiên cứu việc loại bỏ màu sắc và mùi vị của nước bằng than củi Larvitz và Kehl tiếp tục quan sát hiện tượng này với tro than từ thực vật và động vật vào cuối thế kỷ 18 Năm 1881, Kayser đã giới thiệu điều kiện hấp phụ, phân biệt giữa sự tích tụ chất trên bề mặt và sự thâm nhập của phân tử, khẳng định rằng sự tích lũy trên bề mặt là đặc tính cơ bản của quá trình hấp phụ Hấp phụ vật lý xảy ra khi lực hút giữa các bề mặt rắn và phân tử là lực Van der Waals, trong khi hấp phụ hóa học xảy ra khi lực hấp dẫn là do liên kết hóa học.
Một trong những đặc điểm quan trọng của chất hấp phụ là khả năng tích lũy chất bị hấp phụ, thường được xác định qua đường đẳng nhiệt Các đường đẳng nhiệt này thể hiện mối quan hệ giữa lượng chất hấp phụ trên mỗi đơn vị và nồng độ giải pháp cân bằng (Ce) Các phương trình như Freundlich và Langmuir thường được sử dụng để mô tả chức năng này Một chất hấp phụ hiệu quả cần có cấu trúc xốp với diện tích bề mặt lớn và thời gian đạt trạng thái cân bằng hấp phụ càng ngắn càng tốt, giúp loại bỏ chất thải nhuộm nhanh chóng.
Một số các chất hấp phụ, mà thường được dùng để xử lý nước cấp là:
Nhôm là một tổng hợp tinh thể xốp gel, tồn tại dưới dạng hạt với kích thước và diện tích bề mặt khác nhau, dao động từ 200-300 m2/g Bô xít, một nguồn nhôm tự nhiên, thường chứa kaolinit và sắt oxit, có diện tích bề mặt biến đổi từ 25-250 m2/g.
Silica gel là một dạng keo axit silicic, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các hạt xốp và phi tinh thể với nhiều kích cỡ khác nhau Với diện tích bề mặt cao từ 250 đến 900 m2/g, silica gel vượt trội hơn so với nhôm, cho phép nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Zeolites là chất hấp phụ xốp quan trọng, được tìm thấy trong tự nhiên và tổng hợp, với khả năng hấp phụ chọn lọc và trao đổi ion Một số zeolites đã được ứng dụng để loại bỏ các chất hữu cơ Năm 1934, Adams và Holmes phát hiện nhựa phenol-formaldehyde có khả năng trao đổi cation, dẫn đến việc phát triển các loại nhựa như polystyrene sulfonate, sulfonat hóa, nhựa phenolic, phosphonate polystyrene, polystyrene amidoxime, và các nhựa khác Những loại nhựa trao đổi này đã chứng tỏ hiệu quả trong việc loại bỏ các chất hữu cơ.
Than hoạt tính (AC) là một chất hấp phụ nổi tiếng, được chế tạo từ các nguyên liệu như than đá, vỏ dừa, than bùn và gỗ Quá trình sản xuất than hoạt tính thường sử dụng hai phương pháp kích hoạt cơ bản: vật lý và hóa học Trong đó, phương pháp kích hoạt vật lý thường yêu cầu nhiệt độ cao và thời gian kích hoạt lâu hơn so với phương pháp hóa học.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIẢI PHÁP XỬ LÍ CHẤT HỮU CƠ
4.1 Xây dựng mô hình nghiên cứu của đề tài
Dựa trên khả năng hấp phụ chất hữu cơ của than hoạt tính và công nghệ hiện có tại nhà máy nước Cẩm Giàng, đề tài này tập trung vào việc xử lý và loại bỏ các chất hữu cơ cao trong nguồn nước bằng phương pháp hiệu quả.
Tối ưu hóa quá trình keo tụ lắng (công nghệ Actiflo ) :
Khả năng hấp phụ chất hữu cơ của than hoạt tính được nghiên cứu thông qua việc trộn than hoạt tính dạng bột với nước thô và các hóa chất keo tụ trong công nghệ xử lý nước Để đánh giá hiệu quả hấp phụ, thí nghiệm sử dụng thiết bị Jar test nhằm đo COD của nước sau xử lý Thí nghiệm được thực hiện với than bột từ gáo dừa, do không có than bột Norrit Mô hình thí nghiệm được triển khai với nhiều phương pháp khác nhau.
- Trộn chất keo tụ PAC vào nước nguồn (phương pháp truyền thống)
- Trộn chất keo tụ PAC và chất trợ keo PAA vào nước nguồn (phương pháp truyền thống)
- Trộn chất keo tụ PAC và than hoạt tính (PACt) vào nước nguồn
- Trộn chất keo tụ PAC, chất trợ keo PAA và PACt vào nước nguồn
- Trộn chất keo tụ PAC, PACt và cát vào nước nguồn
- Trộn chất keo tụ PAC, chất trợ keo PAA, cát và PACt vào nước nguồn
Cát sử dụng làm nhân keo tụ trong thí nghiệm là loại cát mịn do Veolia cung cấp
- Sử dụng mô hình cột lọc áp lực với vật liệu lọc là than hoạt tính dạng hạt
- Mô hình cột lọc này đặt sau bể lọc nhanh để làm sạch và loại bỏ các chất hữu cơ cao
4.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm
4.2.1 Mô hình tối ưu hóa keo tụ - lắng
Thí nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá chất lượng nguồn nước kênh Bắc Hưng Hải, nơi đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm hữu cơ tại Hải Dương, cụ thể là tại nhà máy nước Cẩm Giàng Tất cả các thí nghiệm đều sử dụng thiết bị jar-test do Veolia cung cấp để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình nghiên cứu.
Bước 1: Khuấy nước thô 30s với vận tốc 50 rpm
Bước 2: Dừng lại 10s để thêm chất keo tụ (PAC) hay than hoạt tính (PACt)
Bước 3: Khuấy thêm 45s với vận tốc 200 rpm
Bước 4: Dừng lại 5s để cho thêm Cát vào (Nếu không có cát thì bỏ qua bước
Bước 5: Khuấy thêm 15s với vận tốc 200rpm
Bước 6: Dừng 10 s để thêm PAA vào (nếu không có PAA thì bỏ qua bước 6) Bước 7: Khuấy 20 mins (với trường hợp không có cát) với vận tốc 30rpm và
3 mins (với trường hợp có cát) với vận tốc 30rpm
Bước 8: Để lắng 30 mins (với trường hợp không có cát) và 3 s (với trường hợp có cát)
Bước 9: Đo độ đục của mẫu thí nghiệm
Các nồng độ dự kiến của thí nghiệm
Nếu chưa tìm điểm tối ưu cho các thí nghiệm thì thay đổi nồng độ các chất để tìm ra hàm lượng tối ưu
Sau khi hoàn thành thí nghiệm Jar-test, chúng tôi đã xác định được hàm lượng tối ưu cho các phương pháp lắng bùn Đối với phương án tối ưu, quá trình lắng diễn ra trong 1 ngày, sau đó tiến hành đo hàm lượng nước và bùn Bùn được sấy khô ở nhiệt độ 120 độ C trước khi cân để có kết quả chính xác.
Hình 4.1: Thí nghiệm với thiết bị Jar test
Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình cột lọc sử dụng than hoạt tính dạng hạt (GAC) với đường kính cột lọc là 200 mm và chiều cao lớp vật liệu lọc đạt 1m Vận tốc lọc của các cột lọc than hoạt tính được điều chỉnh trong khoảng từ 5 đến 15 m/h.
* Sơ đồ mô hình cột lọc:
Hình 4.2: Hệ thống cột lọc áp lực
* Khảo sát khả năng xử lý đối với một số thuốc trừ sâu
Nghiên cứu tập trung vào ba loại thuốc trừ sâu phổ biến tại Việt Nam: Carbofuran, Diazinon và Chlorpyrifos, với các cấu tạo và tính tan khác nhau trong nước Sự khác biệt này ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của chúng vào than hoạt tính Dựa trên mức độ sử dụng và nồng độ các chất hữu cơ trong nguồn nước, nghiên cứu chọn nồng độ thí nghiệm là 100 µg/l.
Bảng 4.3: Các thông số kỹ thuật của thuốc trừ sâu
LogKow 2.32 3.81 4.96 Độ tan trong nước
Bài viết sẽ kiểm tra khả năng loại bỏ các chất hữu cơ độc hại như Carbofuran, Diazinon và Chlorpyrifos bằng ba loại than hoạt tính: than Norrit, than tre và than gáo dừa Mô hình lọc áp lực sẽ được sử dụng với năm vận tốc lọc khác nhau: 5, 7, 10, 12 và 15 m/h để đánh giá hiệu quả của các loại than này trong việc xử lý ô nhiễm.
Các chất Carbofuran, Diazinon và Chlorpyrifos sẽ được định lượng thành dung dịch và đưa vào thùng trộn chứa nước nguồn, nhằm tạo ra dung dịch có hàm lượng 100 µg/l cho các chất này.
Mẫu nước sau khi xử lý từ cột lọc áp lực sẽ được phân tích để đánh giá khả năng hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với từng chất, đồng thời xem xét các vận tốc lọc khác nhau.
4.3 Tổng hợp và nhận xét kết quả thực nghiệm
4.3.1 Mô hình tối ưu hóa keo tụ lắng:
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm Ja test (Nước nguồn có độ đục 107 NTU,
Loại Hóa chất Thời gian lắng
(phút) Độ đục của nước nguồn sau xử lý (NTU) Không có chất trợ keo
Có chất trợ keo PAA (Nước sau trộn 2)
Ta có các biểu đồ kết quả
Biểu đồ 4.1: Biều đồ hiệu quả xử lý nước mặt khi sử dụng phương pháp truyền thống
Biểu đồ 4.2: Biều đồ hiệu quả xử lý nước mặt khi sử dụng than hoạt tính và các chất keo tụ, trợ keo
Biểu đồ 4.3: Biều đồ hiệu quả xử lý nước mặt khi sử dụng than hoạt tính và các chất keo tụ, trợ keo
Khả năng xử lý chất hữu cơ của than hoạt tính tỷ lệ thuận với lượng than sử dụng; khi lượng than cho vào nước tăng lên, khả năng hấp phụ cũng sẽ cao hơn.
Sử dụng chất trợ keo PAA giúp tăng cường khả năng xử lý chất hữu cơ của than bột khi trộn với nước thô, so với việc không sử dụng chất trợ keo.
4.3.2 Mô hình lọc áp lực:
Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm mô hình cột lọc áp lực
Vật liệu lọc Vận tốc lọc
Nước sau lọc than hoạt tính (mg/l)
Giá trị COD thay đổi trong khoảng 1.76÷3.62
Từ bảng số liệu kết quả thực nghiệm ở trên ta có các biểu đồ
Biểu đồ 4.4: Biểu đồ COD nước sau xử lý của mô hình theo vận tốc lọc của than Norit
Biểu đồ 4.5: Biểu đồ COD nước sau xử lý của mô hình theo vận tốc lọc của than Tre
Biểu đồ 4.6: Biểu đồ COD nước sau xử lý của mô hình theo vận tốc lọc của than Gáo dừa
- Đối với 3 loại than hoạt tính được sử dụng thì loại than Norrit được kiểm tra trong ngày có COD của nước nguồn (COD nước thô) cao nhất
Mỗi loại than có vận tốc lọc khác nhau giúp giảm COD của nước xuống dưới tiêu chuẩn (