đánh giá kết quả mô phỏng ứng dụng giải pháp tự nhiên đến chất lượng nước mặt

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan hiện trạng hệ thống thoát nước Thành phố Hồ Chí Minh - Tổng quan các giải pháp tự nhiên - Giới thiệu mô hình F28 - Xác định các hệ số chuyển hóa hoặc ph

TỔNG QUAN

Khu vực nghiên cứu

Hình 2.1.Khu vực nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại khu vực có tên gọi theo đơn vị hành chính trước tháng 12 năm 2020 là quận Thủ Đức, là cửa ngõ trọng điểm phía Đông Bắc của TP.HCM Khu vực nghiên cứu có diện tích 48 km 2 với dân số khoảng 530,000 người

Sở hữu lợi thế phát triển giao thông hạ tầng kỹ thuật, khu vực đã và đang sở hữu các dự án trọng điểm, quan trọng trong việc phát triển kinh tế Ngày 09 tháng 12 năm

2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 1111/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã và thành lập thành phố Thủ Đức thuộc Thành phố Hồ Chí Minh (Nghị Quyết có hiệu lực từ ngày 01 tháng 01 năm 2022) Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của Quận 2, Quận 9 và quận Thủ Đức thành lập thành phố Thủ Đức thuộc TP.HCM – thành phố đầu tiên và duy nhất thuộc loại hình đơn vị hành chính thành phố thuộc thành phố trực thuộc trung ương tại Việt Nam

Thành phố Thủ Đức nằm ở cửa ngõ phía Đông của Thành phố Hồ Chí Minh, có vị trí địa lý: phía Đông giáp thành phố Biên Hòa và huyện Long Thành thuộc tỉnh Đồng Nai với ranh giới là sông Đồng Nai; phía Tây giáp Quận 12, quận Bình Thạnh, Quận 1 và Quận 4 với ranh giới là sông Sài Gòn; phía Nam giáp Quận 2, Quận 9 và phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương Các chức năng sử dụng đất của thành phố Thủ Đức đang chuyển dịch dần từ nông nghiệp và công nghiệp sang công nghiệp công nghệ cao và dịch vụ, với các chức năng dịch vụ tập trung nhiều hơn tại Quận 2 và Quận Thủ Đức cũ Thủ Đức có địa hình tương đối bằng phẳng, với độ cao trung bình từ 1 đến 2 mét so với mực nước biển Nơi đây có một số khu vực gò đồi thấp, như khu vực Linh Đông, Linh Tây, và một số khu vực trũng thấp ven sông Sài Gòn và sông Đồng Nai Thủ Đức có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với hai mùa mưa và khô rõ rệt Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 4 đến tháng 11, với lượng mưa trung bình khoảng 2.000 mm Mùa khô thường kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4, với lượng mưa trung bình khoảng 500 mm

Hàng tháng, triều xuất hiện 2 lần nuớc cao (triều cuờng) và 2 lần nuớc thấp (triều kém) theo chu kỳ trang Dạng triều lúc cuờng và lúc kém cung khác nhau, và trị số trung bình của các chu kỳ ngày cũng tạo thành một sóng có chu kỳ 14,5 ngày với biên dộ 0,30-0,40 m Trong năm, đỉnh triều có xu thế cao hơn trong thời gian từ tháng XII-I và chân triều có xu thế thấp hơn trong khoảng từ tháng VII-VIII Ðuờng trung bình của các chu kỳ nửa tháng cũng là một sóng có trị số thấp nhất vào tháng VII-VIII và cao nhất vào tháng XII-I Đặc điểm tự nhiên của Thủ Đức có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội của thành phố Vị trí địa lý thuận lợi giúp Thủ Đức phát triển giao thông vận tải, thu hút đầu tư và du lịch Địa hình tương đối bằng phẳng thuận lợi cho việc phát triển công nghiệp và đô thị Khí hậu nhiệt đới gió mùa thích hợp cho canh tác nông nghiệp và phát triển các ngành nghề kinh tế khác Hệ thống sông ngòi dày đặc giúp điều hòa khí hậu, cung cấp nước sinh hoạt và phát triển giao thông thủy Tài nguyên thiên nhiên phong phú là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp và là tiềm năng phát triển du lịch Tuy nhiên, Thủ Đức cũng đang phải đối mặt với một số vấn đề môi trường, đặc biệt là ngập úng đô thị và ô nhiễm nước mặt là hai vấn đề quan trọng thành phố Thủ Đức cần giải quyết

2.1.2 Hiện trạng ngập úng đô thị và ô nhiễm nước mặt

Trong những năm gần đây, tình trạng ngập úng đô thị tại Thủ Đức đã trở nên nghiêm trọng hơn do nhiều yếu tố, bao gồm sự phát triển nhanh chóng của các khu đô thị, hệ thống cống thoát nước không đủ, và tác động của biến đổi khí hậu Mưa lớn và cơn bão thường xuyên gây ra ngập úng, đặc biệt là trong mùa mưa, khiến cho nhiều khu vực dân cư xảy ra tình trạng ngập úng Ngoài ra, ô nhiễm nước mặt cũng là một vấn đề đáng lo ngại tại thành phố Thủ Đức Sự phát triển nhanh chóng của các khu đô thị chưa có quy hoạch, và việc xả thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt là những nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm nước mặt tại khu vực này

Theo Sở Giao thông Vận tải TP.HCM, Thủ Đức là một trong những khu vực thường xuyên xảy ra ngập úng do mưa lớn và triều cường Một số khu vực trũng thấp như Linh Trung, Linh Đông, Tam Bình, Hiệp Bình Phước thường xuyên bị ngập sâu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt và giao thông của người dân Theo báo cáo của Trung tâm Chống ngập TP.HCM, trong năm 2022, đã có 129 điểm ngập trên địa bàn thành phố, với thời gian ngập trung bình từ 30 phút đến 2 tiếng

Hiện tại, hệ thống thoát nước tại khu vực nghiên cứu chỉ mới được lắp đặt chủ yếu ở các đường lớn; tại các hẻm, phần lớn cống thoát nước chưa được lắp đặt, vẫn đang trong quá trình triển khai Do đó, nhiều đoạn cống chưa được kết nối với nhà máy xử lý nước thải và do hệ thống thoát nước chưa được đầu tư hoàn chỉnh nên thường xuyên dẫn tới ngập, một số đoạn đường thường xuyên ngập vào mùa mưa như đường Kha Vạn Cân, tỉnh lộ 43, đường Gò Dưa,…Việc ngập nước ảnh hưởng nhiều đến đời sống người dân: nước ngập cả vào nhà kéo theo rác thải và côn trùng Khi rút, bùn đất bám dày nền gạch, trơn nhẹp, bốc mùi hôi Hiện tại, cơ quan chính quyền đang đẩy nhanh tiến độ thực hiện các dự án nâng cấp, cải tạo hệ thống thoát nước để giảm tình trạng ngập Bên cạnh đó, giải pháp về quy hoạch phát triển đô thị hợp lý như sử dụng không gian chưa bị đô thị hóa để xây dựng các công viên có khả năng chứa nước; giải tỏa các vị trí lấn chiếm kênh rạch nhằm gia tăng diện tích bề mặt tự nhiên; xây dựng các điểm trữ nước tạm thời khi có mưa lớn cũng sẽ góp phần giải quyết tình trạng ngập úng cho khu vực này

Về hiện trạng thoát nước và xử lý nước thải Thành phố Hồ Chí Minh , Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), trung tâm đô thị của miền Nam Việt Nam, là một trong những Thành phố phát triển năng động nhất ở Châu Á Thành phố nằm ở hạ lưu lưu vực sông Đồng Nai với diện tích 2095,4 km 2 , dân số khoảng 9,2 triệu người (Niên giám thống kê 2021) Trung tâm Thành phố nằm cách biển Đông gần 50 km Địa hình khu vực này có độ cao cao dần về phía bắc và đông bắc TP.HCM thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 trong khi mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4 Thành phố có lượng mưa trung bình hàng năm cao, từ 1200 mm đến 1900 mm và 90% lượng mưa hàng năm này xảy ra vào mùa mưa (Phạm và cộng sự, 2021) Bên cạnh đó, TP.HCM còn chịu ảnh hưởng của bán nhật triều biển Đông, với mực nước cao nhất trung bình +1,4m tại trạm Phú An (10 o 46'N –106 o 42'E, thuộc địa bàn Quận 2, trung tâm TP.HCM)

Do đó, việc phải chịu ảnh hưởng từ tác động kết hợp của mưa lớn trong mùa mưa và mực nước triều cường làm nhiều địa điểm trong thành phố thường xuyên xảy hiện tượng ngập úng đô thị vào mùa mưa Theo báo cáo Sở Xây dựng, tình hình mưa, ngập nước năm 2021-2022 cho thấy TP.HCM xảy ra ngập ở 39 tuyến đường Mặt khác, sự tăng trưởng kinh tế và dân số cùng với việc thiếu đầu tư vào hệ thống quản lý nước ở các siêu đô thị đe dọa đến sự an toàn của nguồn nước (Kumar, 2019) Riêng

3 nhà máy xử lý nước thải đang vận hành là Bình Hưng Hòa, Bình Hưng và Tham Lương – Bến Cát với tổng công suất gần 200.000 m 3 /ngày, bằng khoảng 10-20% so với lượng nước thải sinh hoạt của người dân TP.HCM Do đó, phần nước thải còn lại chưa qua xử lý sẽ đổ ra hệ thốngkênh rạch, không những làm ảnh hưởng đến hoạt động sinh hoạt của người dân mà còn tác động tiêu cực đến hoạt động sản xuất và cung cấp nước sạch khi sông Sài Gòn và sông Đồng Nai là hai nguồn nước chính để sản xuất nước sạch của TP.HCM Để giải quyết những vấn đề trên, TP.HCM đã đề xuất và triển khai các dự án để giảm thiểu những tác động đó Đối với vấn đề ngập úng, dự án chống triều cường 10 nghìn tỷ đồng đã được triển khai để kiểm soát ngập triều, xây dựng và nâng cấp hệ thống thoát nước, mục tiêu hoàn thành vào năm 2021 Về vấn đề nước thải, Thủ tướng Chính Phủ phê duyệt Quyết định số 24/QĐ-TTg ngày 06 tháng 01 năm 2010 về phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch chung xây dựng TP.HCM đến năm 2025 với mục tiêu xây dựng tổng cộng 12 nhà máy xử lý nước thải tập trung cho lưu vực Tàu Hũ – Bến Nghé – Đôi – Tẻ (nâng công suất lên 512.000 m 3 /ngày vào năm 2025), lưu vực Tây Sài Gòn (công suất 120.000 m 3 /ngày), Tân Hóa – Lò Gốm (công suất 300.000 m 3 /ngày), lưu vực Nam Sài Gòn (công suất 170.000 m 3 /ngày), lưu vực Đông Sài Gòn (công suất 350.000 m 3 /ngày), lưu vực Bắc Sài Gòn I (công suất 170.000 m 3 /ngày), lưu vực Bắc Sài Gòn II (công suất 130.000 m 3 /ngày), lưu vực Tham Lương – Bến Cát (công suất 250.000 m 3 /ngày), lưu vực Nhiêu Lộc – Thị Nghè (công suất 500.000 m 3 /ngày), lưu vực Bình Tân (công suất 180.000 m 3 /ngày), lưu vực rạch Cầu Dừa (công suất 100.000 m 3 /ngày) và lưu vực Tây – Bắc thành phố (công suất 130.000 m 3 /ngày) Tuy nhiên, tổng công suất của 12 nhà máy xử lý nước thải chỉ chiếm 80% lượng nước thải sinh hoạt hiện nay và sẽ còn giảm theo thời gian do dân số trong tương lai sẽ ngày càng tăng (Nguyen, 2021) Do đó, các giải pháp tự nhiên được xem như là phương án có thể hỗ trợ trong việc quản lý nước đô thị, giảm áp lực lên hệ thống thoát nước và tạo ra những đô thị bền vững hơn về môi trường Việc tích hợp các giải pháp này không chỉ giúp đối phó với vấn đề ngập lụt, mà còn cải thiện chất lượng nước và tạo ra không gian sống thoải mái, xanh mát cho cư dân đô thị Các giải pháp này không chỉ mang lại lợi ích ngay lập tức mà còn góp phần vào sự bền vững và tính chất thân thiện với môi trường của đô thị trong dài hạn, được đề cập cụ thể tại phần sau.

Các giải pháp tự nhiên

Các giải pháp dựa vào tự nhiên (GPTN) tiếng anh là nature-based solution được IUCN định nghĩa là “Các hành động nhằm bảo vệ, quản lý bền vững và khôi phục các hệ sinh thái tự nhiên nhằm giải quyết các thách thức xã hội một cách hiệu quả và thích ứng, đồng thời mang lại lợi ích cho con người và đa dạng sinh học”(Cohen- Shacham và cộng sự, 2016) Đối với mục tiêu tổng quát, GPTN được thiết kế để giải quyết các thách thức lớn của xã hội, bao gồm an ninh lương thực, biến đổi khí hậu, an ninh nguồn nước, sức khỏe con người, rủi ro thiên tai, phát triển kinh tế và xã hội Hình 2.1 cho thấy GPTN được phân loại thành ba loại chính bao gồm (i) các giải pháp dựa trên các hệ sinh thái tự nhiên hoặc được bảo vệ hiện có, (ii) các giải pháp dựa trên việc phát triển các giao thức và quy trình quản lý bền vững cho các hệ sinh thái được quản lý hoặc phục hồi và (iii) các giải pháp liên quan đến việc tạo ra các hệ sinh thái mới

Hình 2.2 Các loại hình GPTN (Eggermont và cộng sự, 2015)

GPTN ngày càng phổ biến như một khái niệm chung cho các phương pháp tiếp cận dựa trên hệ sinh thái nhằm giải quyết các thách thức xã hội về biến đổi khí hậu, thiên tai, an ninh lương thực và nước, sức khỏe và hạnh phúc của con người cũng như phát triển kinh tế và xã hội (Bush và Doyon, 2019) Trong nghiên cứu này, GPTN được ứng dụng để giảm thiểu hiện tượng quá tải của hệ thống thoát nước đô thị Hình 2.2 minh họa sơ đồ quản lý nước đô thị bền bền vững với việc áp dụng GPTN so với mô hình quản lý truyền thống như hiện tại Trong quản lý nước đô thị bền bền vững, GPTN có thể mang lại những lợi thế thông qua không gian mở (ví dụ: công viên đô thị), cơ sở hạ tầng xanh (ví dụ: vùng đất ngập nước, công viên ven sông, vườn mưa) và các yếu tố được xây dựng tại các tòa nhà như MNX hoặc tường xanh (Ramírez- Agudelo và cộng sự, 2020) Các giải pháp tự nhiên có thể được tích hợp vào thiết kế và quản lý của các tòa nhà để giảm áp lực lên hệ thống thoát nước Điều này không chỉ giúp kiểm soát lượng nước mưa và ngăn chặn lụt lội mà còn giúp cải thiện chất lượng nước, tạo ra môi trường sống tốt hơn Mặc dù có thể xem xét nhiều loại hình GPTN, nhưng chỉ có các công trình đất ngập nước và MNX được xây dựng có tính khả thi cao để được tích hợp trong khu vực đô thị do diện tích xây dựng và hiệu quả của chúng sẽ được đề cập trong phần tiếp theo

Hình 2.3 Mô hình quản lý nước đô thị cổ điển và quản lý nước đô thị bền vững với những GPTN (Masi và cộng sự, 2018)

2.2.1 Đất ngập nước Đất ngập nước (ĐNN) là những khu vực được bao phủ bởi nước hoặc đất ngập nước trong một phần đáng kể của thời kỳ sinh trưởng của thảm thực vật Chúng là vùng đất chuyển tiếp giữa hệ thống trên cạn và dưới nước và có đặc điểm là mực nước ngầm thường ở hoặc gần đất liền, hoặc bởi vùng đất bị nước nông bao phủ ĐNN được thực hiện để xử lý sơ cấp và thứ cấp nhằm xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải nông nghiệp, nước thải thoát than, nước thải nhà máy lọc dầu, nước rỉ rác từ bãi rác và phân hữu cơ, nước thải ao cá, nước thải công nghiệp từ nhà máy giấy và bột giấy, nhà máy dệt, hải sản xử lý, v.v ĐNN là hệ thống xử lý có chi phí thấp và hiệu quả nếu được thiết kế, vận hành và bảo trì cẩn thận (Parde và cộng sự, 2021) Đất ngập nước được phân loại thành đất ngập nước tự nhiên và đất ngập nước nhân tạo Đất ngập nước tự nhiên là hệ sinh thái có sẵn trong môi trường, có chức năng lọc và cải thiện chất lượng nước đi qua hệ thống Trong khi đó, các vùng ĐNN nhân tạo được thiết kế và xây dựng để tối ưu hóa quá trình tự nhiên nhằm cải thiện khả năng loại bỏ chất ô nhiễm trong môi trường được kiểm soát Do đó, mặc dù cả hai loại đất ngập nước này đều có thể được coi là giải pháp tự nhiên cho hệ thống xử lý nước thải thông thường nhưng vùng ĐNN tự nhiên có hiệu quả loại bỏ thấp hơn ĐNN nhân tạo do mạch nước ngắn và thời gian lưu giữ ít sau đó

So với các nhà máy xử lý nước thải thông thường, ĐNN yêu cầu không gian lớn hơn, do đó tiết kiệm hơn so với các phương án khác nhưng chỉ với những nơi có đất trống dành cho phương pháp này Do đó, ở các khu vực nông thôn còn hạn chế trong

(A) (B) việc tiếp cận các hệ thống nước thải, ĐNN phù hợp để xử lý nước thải phi tập trung ĐNN đang được phổ biến rộng rãi do những lợi ích của giải pháp này liên quan đến bảo tồn chất lượng môi trường, bảo tồn cảnh quan Ngày nay, ĐNN cần đáp ứng các mục tiêu mới như tái sử dụng nước, phục hồi chất dinh dưỡng, sản xuất năng lượng và các dịch vụ hệ sinh thái (Ingrao và cộng sự 2020)

Về cơ chế xử lý nước thải, các quá trình ảnh hưởng đến việc loại bỏ và lưu giữ nitơ trong quá trình xử lý nước thải ở ĐNN rất đa dạng và bao gồm bay hơi amoniac, nitrat hóa, khử nitrat, cố định nitơ, hấp thu thực vật và vi sinh vật, khoáng hóa, khử nitrat thành amoni (nitrat-ammon hóa), oxy hóa amoniac kỵ khí, phân mảnh, hấp phụ, giải hấp, chôn lấp và lọc Tuy nhiên, cuối cùng chỉ có một số quy trình loại bỏ tổng nitơ khỏi nước thải trong khi hầu hết các quy trình chỉ chuyển đổi nitơ thành các dạng khác nhau Do đó, các loại ĐNN khác nhau có thể được kết hợp với nhau để khai thác những lợi thế cụ thể của từng hệ (Taylor và cộng sự, 2005)

Sự biến đổi phốtpho trong quá trình xử lý nước thải trong ĐNN bao gồm hấp phụ, giải hấp, kết tủa, hòa tan, hấp thu thực vật và vi sinh vật, phân mảnh, lọc, khoáng hóa, lắng đọng (bồi tụ than bùn) và chôn lấp Các quá trình loại bỏ phốtpho chủ yếu là hấp thụ, kết tủa, hấp thụ thực vật (với vụ thu hoạch tiếp theo) và bồi tụ than bùn/đất Tuy nhiên, ba quá trình đầu tiên có tính bão hòa và quá trình bồi tụ đất chỉ xảy ra ở các ĐNN mặt nước tự do có cây mới nổi Khả năng loại bỏ phốtpho ở tất cả các loại đất ngập nước được xây dựng là thấp trừ khi sử dụng chất nền đặc biệt có khả năng hấp phụ cao Ngoài ra, hiệu suất của ĐNN phụ thuộc vào nồng độ chất gây ô nhiễm đầu vào, tải trọng thủy lực, pH, điều kiện oxy hóa khử, nhiệt độ và sự có mặt của các loài thực vật, vi khuẩn liên hợp; Tải trọng thủy lực (lượng nước chảy qua hệ thống) cũng đóng vai trò quan trọng Nếu lượng nước vượt quá khả năng xử lý của ĐNN, có thể dẫn đến hiện tượng quá tải, làm giảm hiệu suất xử lý của hệ thống (Vergeles và cộng sự, 2015)

Mặc dù ĐNN được biết đến với chức năng như một hệ thống xử lý nước thải, nhưng chúng có thể đóng góp vào việc quản lý nước mưa Đặc biệt, việc quản lý nước mưa có thể được thực hiện bằng cách thiết lập các công viên nước với các lưu vực mở rộng để giữ nước mưa khi mưa lớn như minh họa trong trường hợp cụ thể của Gorla Maggiore ở miền bắc nước Ý (Hình 2.4) Tập hợp các vùng đất ngập nước tại khu vực này có nhiều vai trò như lưu giữ ô nhiễm, khu vực đệm cho các sự kiện lũ lụt, duy trì đa dạng sinh học và khu vực giải trí

Hình 2.4 Ứng dụng ĐNN công viên Gorla Maggiore, Ý (Reynaud và cộng sự, 2017)

Theo định nghĩa, mái nhà xanh (MNX) được coi là mái nhà thực vật, mái nhà sinh thái, vườn trên mái hoặc mái nhà sinh hoạt Mặt khác, MNX là những mái nhà được trồng nhiều loại thực vật trên đỉnh giá thể MNX được xây dựng trên các mái nhà để cách nhiệt và giảm các ảnh hưởng bất lợi của quá trình đô thị hóa

MNX hiện đại bắt đầu xuất hiện ở Đức vào đầu những năm 1960 khi xảy ra khủng hoảng năng lượng Người Đức bắt đầu xây dựng MNX để giảm tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà Trong lĩnh vực MNX hiện đại, Đức được biết đến là quốc gia dẫn đầu thế giới về MNX dựa trên quy mô lớn đang được phát triển, thiết kế và triển khai (X Zhang và cộng sự, 2011) Ngày nay, các nước như Mỹ, Canada, Singapore, Australia, Nhật Bản, Trung Quốc, Hồng Kông và Hàn Quốc đang có sáng kiến mạnh mẽ để áp dụng MNX tại các tòa nhà mới cũng như hiện có để đạt được nhiều lợi ích

MNX được cấu tạo từ nhiều thành phần như thảm thực vật, giá thể, lớp lọc, vật liệu thoát nước, vật liệu cách nhiệt, lớp màng ngăn rễ và màng chống thấm Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng như nhau để MNX hoạt động tốt hơn MNX thường được phân thành bốn loại gồm MNX sâu, bán chuyên sâu, rộng đơn mức và rộng đa mức MNX sâu được phân loại dựa trên độ dày nền (> 12 inch), nhiều loại cây, thực vật tương tự cảnh quan trên mặt đất, khả năng giữ nước cao, chi phí vốn và bảo trì cao cũng như trọng lượng lớn hơn Do độ sâu của đất lớn nên nó có khả năng giữ nước nhiều hơn và việc lựa chọn thực vật có thể đa dạng hơn như cây nhỏ và cây bụi Điều này cũng đòi hỏi phải xem xét nhiều hơn về khả năng chịu tải trọng lớn của kết cấu công trình (Shafique và cộng sự, 2018) Vì vậy, loại mái này đòi hỏi phải bảo dưỡng cao bằng hình thức tưới tiêu, làm cỏ và bón phân MNX có độ dày lớp nền từ 6–12 inch, được gọi là MNX bán sâu MNX bán sâu có độ dày lớp nền vừa phải và thường chứa các loại cây nhỏ, cây bụi nhỏ và cỏ Những mái nhà này yêu cầu bảo trì thường xuyên và chi phí vốn cao để có hiệu suất tốt hơn Mặt khác, MNX rộng một lớp là mái có độ dày lớp nền từ 3–4 inch Trong mái rộng một lớp, chủ yếu sử dụng trầm tích làm lớp thực vật và thường không cần tưới nước Nó đòi hỏi ít vốn và chi phí bảo trì so với tất cả các mái nhà khác Những mái nhà này thường có trọng lượng rất nhẹ và rất hữu ích ở những nơi hạn chế về trọng lượng của tòa nhà Trong khi MNX rộng đa mức có độ dày lớp nền từ 4–6 inch Loại mái này thường có trọng lượng nhẹ và chủ yếu được sử dụng ở Mỹ Trong số bốn loại, mái rộng đơn mức và đa mức phổ biến nhất trên thế giới do trọng lượng nhẹ hơn, không đòi hỏi tưới tiêu ít vốn và chi phí bảo trì

MNX có thể mang lại nhiều lợi ích như giữ nước mưa, nâng cao chất lượng nước, giảm chi phí năng lượng, làm sạch không khí, giảm tiếng ồn và các lợi ích khác Trong số đó, khả năng giữ nước mưa dường như là thế mạnh tốt nhất của MNX khi thực vật và các lớp giá thể có thể trữ một lượng nước lớn Zhang và cộng sự (2015) xem xét 19 cơn mưa; kết quả chỉ ra rằng MNX giữ lại dòng chảy với tỷ lệ trung bình là 77,2% Hơn nữa, một nghiên cứu ở Manchester, Vương quốc Anh đã đưa ra kết quả tương tự từ 69 trận mưa mà MNX giữ lại dòng chảy 65,7% (Speak và cộng sự, 2013) Do mang lại nhiều lợi ích, MNX đang được triển khai ở nhiều nước Nhiều nghiên cứu đang được tiến hành thực hiện xây dựng hệ thống và hiệu quả của MNX ở các khu vực khác nhau trên thế giới Bên cạnh đó, các nước cũng xem trọng các công trình MNX khi có Giải thưởng Công trình xuất sắc năm cho loại công trình này (Hình 2.5)

So với ĐNN, MNX có thể được ưu tiên trong quản lý nước đô thị và khi hệ thống thoát nước quả tải, đặc biệt là ở các nước đang phát triển Thứ nhất, đô thị hóa sẽ cản trở ĐNN đòi hỏi diện tích xây dựng lớn khi kinh tế dường như là ưu tiên hàng đầu ở các siêu đô thị Do đó, MNX vượt trội so với ĐNN khi chúng có thể được thi công trên mái nhà của tất cả các tòa nhà trong khu đô thị Thứ hai, từ bài học kinh nghiệm của các nước phát triển, Chính phủ các nước này đã đưa ra các chính sách khuyến khích xây dựng MNX Cụ thể, ở Tokyo, Nhật Bản, MNX được yêu cầu ở cả công trình tư nhân và công cộng nếu diện tích xây dựng lớn hơn 1000m 2 (tòa nhà tư nhân) và 250 m 2 (tòa nhà công cộng) Bên cạnh đó, tại các thành phố ở Áo và Thụy

Sĩ, phí nước mưa sẽ được giảm cho chủ sở hữu tòa nhà sau khi áp dụng MNX hoặc chủ sở hữu có thể được hoàn trả 20% tổng chi phí MNX (Brenneisen, 2004)

Hình 2.5 MNX được chọn cho Giải thưởng Công trình xuất sắc năm 2016: MNX cho các tòa nhà dân cư (1,2); tòa nhà thể chế (3,4); tòa nhà thương mại (5,6)

Việc xây dựng các công trình thu gom nước mưa cũng là một phương án vì không những tăng cường chống ngập cho khu vực mà còn có thể bảo tồn một lượng nước lớn cho nhiều mục đích trong tương lai Ngoài ra, việc thu gom nước mưa là rất phù hợp với khí hậu Việt Nam do nằm trong môi trường nhiệt đới gió mùa, độ ẩm và lượng mưa cao Đến năm 2025, khoảng 70% dân số thế giới sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nước (Li và cộng sự, 2013) Việc thu gom nước mưa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc tích trữ và cung cấp nước sử dụng trong mùa khô Nước mưa cũng gây nguy cơ ô nhiễm đáng kể khi nước mưa chảy qua các bề mặt đất hoặc đường giao thông và tập hợp các chất gây ô nhiễm như phù sa, phân bón, vi sinh vật từ chất thải của động vật và con người, và các sản phẩm phụ của dầu mỏ (rò rỉ dầu) Do đó, việc thu gom nước mưa cũng góp phần hạn chế ô nhiễm nước nguồn nước và nguồn nước thu gom có thể được sử dụng để tưới tiêu, làm sạch đường phố và thay nước xả nhà vệ sinh (Ogale, 2020)

Hình 2.6 Ứng dụng thu gom nước tại nhà

Phần mềm F28

Phần mềm F28 được phát triển bởi PGS.TS.Lê Song Giang, dùng để ứng dụng giải các bài toán về thủy lực, mô tả dòng chảy và quá trình lan truyền các chất bởi dòng chảy(Giang & Phương, 2009) (Hồng & Giang, 2014)

Mô hình F28 được sử dụng trong nghiên cứu để đánh giá mức độ hiệu quả của GPTN thông qua hai tiêu chí gồm mức độ hạn chế hiện tượng ngập úng và lan truyền chất ô nhiễm Phương pháp số ứng dụng trong mô hình này phương pháp thể tích hữu hạn (lời giải giữ lại được bản chất bảo toàn của phương trình vi phân nên phù hợp nhất cho tính toán thủy lực) Phương pháp thể tích hữu hạn được tóm lược như sau:

Xét phương trình vi phân đạo hàm riêng dưới dạng bảo toàn trong miền Ω (Hình 2.7) Phương trình này được viết:

Hình 2.7 Mô tả phương trình vi phân đạo hàm riêng ở dạng bảo toàn trong miền Ω

Với f là hàm ẩn, F là vector thông lương của f,  là toán tử vi phân và S là số hạng nguồn Miền Ω được chia thành các phần tử nằm liền kề nhau nhưng không chồng lên nhau Các phần tử có thể có hình dạng khá tự do và không nhất thiết phải

P Ω Ω i cùng một kiểu Các phần tử này được gọi là các thể tích kiểm soát Trên mỗi thể tích kiểm soát ta chọn một điểm đại diện, nơi sẽ xác định giá trị của hàm f Thông thường điểm đại diện sẽ được chọn tại tâm của thể tích kiểm soát nhưng không bắt buộc

Xét thể tích kiểm soát Ω i với điểm đại diện P Tích phân (2.1) trên Ω i và sử dụng công thức Green cho tích phân thứ 2, được:

Trong đó Γ i là diện tích kiểm soát kép kín bao bọc lấy thể tích kiểm soát Ω i Thực hiện các tích phân số, (2.2) thành:

Số hạng thứ 2 trong (2.2) được xấp xỉ thành:

Thay (2.3) vào (2.2) và sai phân (2.2) theo thời gian, được phương trình:

Mà sau khi giải ta sẽ được giá trị của hàm f tại các nút tính toán ở thời điểm n+1 Như vậy, từ giá trị ban đầu của hàm f tại các nút ở thời điểm n=0, giải (2.4) ta sẽ được giá trị của hàm f ở thời điểm n=1 Xem giá trị hàm f mới tính được này là giá trị ban đầu, lặp lại phép giải (2.4) ta sẽ được giá trị của hàm f ở thời điểm n=2 Khi quá trình này cứ lặp lại mãi ta sẽ có được giá trị của hàm f ở bất cứ thời điểm nào Để tính mức độ hiệu quả GPTN, mô hình được xây dựng theo các module sau:

❖ Dòng chảy 1 chiều trong kênh, sông

Dòng chảy trong kênh, sông được coi là 1 chiều và được mô tả bởi phương trình Saint – Venant (Cunge và cộng sự, 1980): q l s

Q – lưu lượng; q l – lưu lượng nhập lưu trên 1 đơn vị chiều dài

V a – thành phần vận tốc dọc trục của q l

A – diện tích mặt cắt ướt (A = f());

Module lưu lượng được tính theo công tức:

K Với R – bán kính thủy lực; C – số Chezy và được tính theo công thức Manning:

Trong đó n là hệ số nhám Manning Trong trường hợp mặt cắt ngang phức tạp (có bãi tràn lũ), module lưu lượng sẽ được tính theo công thức:

Hình 2.8 Sơ đồ mạng sông 1D

Dòng chảy trong các vùng biển, trong các hồ, ao, ô trũng, thảm thực vật… hoặc ngay cả trong các sông rộng khi thành phần vận tốc theo phương thẳng đứng là vô cùng nhỏ và có thể bỏ qua thì có thể được mô tả bởi phương trình Saint – Venant (Cunge và cộng sự, 1980): q v t + 

  U q= q x ,q y T =D – vector lưu lượng của một đơn vị bề rộng dòng chảy;

U – vector vận tốc trung bình chiều sâu; qv – lưu lượng bổ sung trên 1 đơn vị diện tích bề mặt;

F(q) –vector thông lượng của q với 2 thành phần trên các phương x và y như sau:

A H - hệ số nhớt rối Theo công thức Elder, A H được tính :

Với u* - vận tốc ma sát ( u * 2 =  b  ) b(q) – vector nguồn:

−  v a x by wx v a y wx bx q v y fq gD q u x fq gD

Với : f – hệ số Coriolis; ua và va – hai thành phần của vector vận tốc của qv;

wx và wy – hai thành phần ứng suất tiếp trên mặt do gió;

bx và by – hai thành phần ứng suất ma sát đáy: τ b 2 , 333 2 2 q

=  với: n – hệ số nhám Manning

❖ Dòng chảy động học 2 chiều (dòng chảy tụ)

Dòng chảy tụ chảy tràn trên mặt đất có thể được tính bằng các mô hình thủy văn và cũng có thể được tính bằng cách giải phương trình Saint – Venant hai chiều đơn giản hóa Thay cho 2 phương trình động lượng, người ta dùng các công thức Manning Phương trình này viết như sau:

  U q= q x ,q y T =D – vector lưu lượng đơn vị;

U – vector vận tốc trung bình chiều sâu;

RF, IN và ET – cường độ mưa, thấm và bốc hơi ; qv - lưu lượng bổ sung trên 1 đơn vị diện tích bề mặt; n – hệ số nhám Manning ;

S s – độ đốc mặt nước, tính bằng

Thay (2) và (3) vào (1), được phương trình cho dòng tràn trên mặt đất :

❖ Dòng chảy trong cống và trên đường phố

Dòng chảy trong cống cũng là 1 chiều Tuy nhiên, khác với kênh hở, trạng thái chảy trong kênh có thể thay đổi Có lúc là không áp nhưng cũng có thời gian lại ở khi S s  và D > D min (2.9) khi ngược lại (II.5) trạng thái có áp Dòng chảy trên đường (khi bị ngập) tùy yêu cầu tính toán mà có thể xem là dòng chảy 1 chiều hoặc 2 chiều Do dòng chảy trên đường và dòng chảy trong cống luôn đi một cặp và có tương tác chặt chẽ với nhau nên hai dòng chảy này được tính bằng một sơ đồ riêng Trong tính toán, ta phân biệt 3 trạng thái chảy khác nhau trong hệ thống cống và đường phố và sơ đồ của 3 trạng thái chảy này được trình bày trên hình 2.11

Thực tế hố ga có nắp, nhưng để đơn giản cho tính toán, ta xem là hố ga hở và có chiều cao không giới hạn Ngoài ra, để đơn giản trong tính toán, khi dùng mô hình

1 chiều cho dòng chảy trên đường ta xem mặt đường là phẳng

Dòng chảy trong cống sẽ được giải từ phương trình Saint – Venant: q l s

Dòng chảy trên đường, nếu xem là 1 chiều, cũng sẽ được giải từ phương trình Saint – Venant Nếu xem dòng chảy trên đường là 2 chiều, dòng chảy này sẽ được giải từ phương trình nước nông: q v t +  =

Lưu lượng tràn từ mặt đường xuống hố ga được tính theo công thức của lỗ tháo:

Với: CD – hệ số lưu lượng của miệng hố ga

Ah – diện tích lỗ tháo của miệng hố ga

Khi di và ci > zhi

 ci – mực nước trong hố ga thứ i

 di – mực nước trên mặt đường tại hố ga thứ i z hi – cao trình ngưỡng miệng hố ga;

Hình 2.10 Ba trạng thái chảy trong hệ thống cống – đường phố

Quá trình vận tải một chất hòa tan hoặc lơ lửng bất kỳ trong sông, nếu được mô hình hoá thành bài 1 chiều, được mô tả bởi phương trình phương trình vận tải chất (Brown và Barnwell, 1987):

Q hi Q h b) Cống chảy có áp, chưa ngập miệng hố ga

Qd i+1/2 a) Cống chảy không áp

Q hi Q h c) Cống chảy có áp, ngập miệng hố ga

C - nồng độ trung bình trên mặt cắt ngang sông của chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng;

A – diện tích mặt cắt ướt (A = f());

SC - số hạng nguồn, diễn tả tốc độ sản sinh hoặc tiêu hủy của chất tải (S C = r - s.C); q l0 , λq l0 , C ql – lưu lượng nhập lưu trên 1 đơn vị chiều dài, lưu lượng lấy lên từ kênh và nồng độ chất tải trong nước nhập lưu; (λ – hệ số; λq l0 ≥ 0; nếu so với (II.1) thì q l = q l0 (1 – λ))

Hình 2.11 Hệ thống cống và mặt đường

Tại các nút sông J, nơi các nhánh sông nối với nhau (Hình 3.6), phương trình bảo toàn chất tải ở dạng tích phân được sử dụng:

WJ – thể tích nút sông;

Qk – lưu lượng chảy khỏi nút J ngang qua mặt cắt kiểm soát thuộc nhánh sông k;

 QC −  A  C  x  k - thông lượng chất tải ra khỏi nút J ngang qua mặt cắt kiểm soát thuộc nhánh sông k

Lk – chiều dài đoạn sông của nhánh sông k được tính vào thể tích nút;

Q b , C Qb – lưu lượng đổ vào nút và nồng độ chất tải trong nước đổ vào

Khi mô hình hoá thành bài 2 chiều, quá trình tải chất hòa tan hoặc lơ lửng bất kỳ được mô tả bởi phương trình vận tải sau:

  U q= q x ,q y T =D – vector lưu lượng đơn vị;

U – vector vận tốc trung bình chiều sâu;

C - nồng độ trung bình chiều sâu của chất hòa tan hoặc lơ lửng; qv0, λqv0 , Cqv – lưu lượng bổ sung trên 1 đơn vị diện tích bề mặt, lưu lượng lấy lên từ thủy vực và nồng độ chất tải trong nước bổ sung vào; (λ – hệ số; λq v0 ≥ 0; nếu so sánh với (II.18) thì q v = q v0 (1 – λ))

H - hệ số khuếch tán rối Hệ số khuếch tán H được tính theo hệ số nhớt rối

SC - số hạng nguồn, diễn tả tốc độ sản sinh hoặc tiêu hủy chất hoà tan

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp mô hình – Phần mềm F28

3.2.1 Khung nghiên cứu và dữ liệu đầu vào

Hình 3.1 thể hiện khung nghiên cứu của luận văn; qua đó, trình tự thực hiện đề tài cũng tương tự Nhờ tổng quan tài liệu, các nhà nghiên cứu có thể nắm bắt được kiến thức nền tảng và lý thuyết cho đề tài nghiên cứu Tiếp theo, thí nghiệm giúp kiểm tra giả thuyết và thu thập dữ liệu định lượng một cách chính xác Thu thập số liệu từ nhiều nguồn khác nhau cung cấp thông tin thực tế cho nghiên cứu Cuối cùng, mô hình giúp mô phỏng và dự đoán kết quả nghiên cứu, mở rộng phạm vi ứng dụng của nghiên cứu

Các dữ liệu đầu vào cần trong mô hình được thống kê trong bảng sau:

Bảng 3.1 Dữ liệu đầu vào

Stt Dữ liệu Thời gian Nguồn thu thập

1 Lượng mưa 2020 Trạm khí tượng miền Nam

2 Mực nước các trạm thủy văn 2020 Trạm khí tượng miền Nam

Stt Dữ liệu Thời gian Nguồn thu thập

3 Mực nước triều 2020 Trạm khí tượng miền Nam

4 Mặt cắt sông 2020 Viện Khoa học Thủy lợi miền

5 Bản đồ DEM - Bộ Tài nguyên và Môi trường

6 Hệ thống thoát nước 2020 Công ty thoát nước đô thị

7 Lưu lượng xả thải nước thải sinh hoạt

9 Chất lượng nước thải (BOD,

10 Hệ số phân hủy các chất 2022 Đối với dữ liệu lưu lượng xả thải nước thải sinh hoạt, dữ liệu sẽ được giả định dựa trên Tiêu chuẩn Việt Nam về Cấp nước – mạng lưới đường ống và công trình yêu cầu thiết kế TCVN 13606:2023 Kết quả giả định nhằm xác định phần trăm lượng nước xả thải trong ngày của một người Trong ngày sẽ có hai giờ cao điểm là thời điểm lúc 8 giờ sáng và thời điểm lúc 18 giờ

Trước khi chạy mô hình, F28 được thiết lập và mô phỏng theo trình tự gồm mô hình con 1 chiều (mô hình 1D đối với dòng chảy trong sông, trên mặt đường và trong cống thoát nước), mô hình 2 chiều (mô hình 2D đối với các khu vực là thảm thực vật hoặc bãi đất trống vẫn còn khả năng thấm nước mưa) và lưu vực

❖ Bước 1: Xây dựng mô hình 1D cho dòng chảy trên sông, dòng chảy trong hệ thống thoát nước thải và trên đường phố Đối với mô hình 1D cho dòng chảy sông, sau khi những con sông, rạch được mô phỏng trong mô hình (Hình 3.8) dữ liệu đầu vào sẽ gồm: hệ số nhám manning n, mặt cắt sông, vận tốc dòng chảy, hệ số chảy tràn… Hệ thống thoát nước thải tại khu vực cũng sẽ được thiết lập theo mô hình 1D (Hình 3.9) với những số liệu đầu vào như: hình dạng, các kích thước cống (đường kính, chiều dài, chiều rộng)

Hình 3.2 Thiết lập mô hình 1D cho dòng chảy trên sông

Hình 3.3 Thiết lập dòng chảy trong hệ thống thoát nước thải và trên đường phố

❖ Bước 2: Xây dựng mô hình 2D

Dòng chảy 2D sẽ được thiết lập cho những khu vực hồ, ao hay ở đây phần lớn là các bãi đất trống và thảm thực vật có diện tích lớn Do đó, để xác định các khu vực ứng dụng mô hình 2D:

- Thực hiện kiểm tra sơ bộ bằng phần mềm Google Earth để khoanh vùng các khu vực; sau đó sẽ tiến hành đi khảo sát thực tế để xác thực các khu vực đó đáp ứng đủ các tiêu chí vùng 2D của phần mềm F28

- Sau khi được xác thực các khu vực phù hợp sẽ được xác định trên Google Earth để định vị tọa độ theo hệ tọa độ WGS84

- Tọa độ WGS84 sẽ được chuyển sang hệ tọa độ VN2000 (bằng phần mềm Surfer) để phù hợp sử dụng trong phần mềm F28

- Cuối cùng, các vùng 2D được mô phỏng lại trong phần mềm F28 (Hình 3.4)

Hình 3.4 Thiết lập mô hình 2D

❖ Bước 3: Xây dựng lưu vực

Sau khi đã xây dựng xong vùng 2D, các khu vực còn lại sẽ được xem là lưu vực và nước mưa ở vùng này sẽ tập trung chảy vào mô hình 1D (hệ thống sông, mặt đường và hệ thống thoát nước) hoặc mô hình 2D (các vùng đất trống, thảm thực vật)

Hình 3.5 Thiết lập lưu vực

❖ Bước 4: Nhập dữ liệu đầu vào và chạy mô hình

- Sau khi hoàn thành xây dựng các mô hình con 1D, 2D và lưu vực, tiếp tục thực hiện thiết lập các mối liên kết giữa các mô hình này với nhau

- Tiếp theo, các dữ liệu sẽ được nhập vào sao cho phù hợp với các kịch bản và tiến hành chạy mô hình

Hình 3.6 Sơ đồ thực hiện mô phỏng bằng phần mềm F28

❖ Các kịch bản chạy mô hình Để thể hiện rõ hiệu quả của giải pháp tự nhiên trong quản lý nước đô thị Mô hình sẽ được chạy theo ba kịch bản trong ngày 06/8/2020

- Kịch bản 1: Mô hình chạy trong điều kiện thời tiết không mưa

- Kịch bản 2: Mô hình chạy trong điều kiện thời tiết có mưa

- Kịch bản 3: Mô hình chạy tại thời điểm bắt đầu mưa và có ứng dụng MNX

Phương pháp thí nghiệm

Bên cạnh những dữ liệu đầu vào đã thu thập được, để vận hành mô hình cần xác định hệ số số hạng nguồn (hệ số chuyển hóa hoặc phân hủy) đối với các thông số chất lượng nước

Bảng 3.2 Công thức xác định số hạng nguồn

TT Chất tải Số hạng nguồn S C

TT Chất tải Số hạng nguồn S C

Với các hệ số mô hình mô tả cho các quá trình như sau: k1 - tốc độ phân hủy BOD (T -1 ); 1 - tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ amonia

1 - phần ni-tơ chứa trong tảo; 2 - tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ nitrite

 - tốc độ tiêu hủy của tảo; 3 - tốc độ phân hủy của Ni-tơ hữu cơ

A - nồng độ tảo;  - tốc độ sinh trưởng của tảo

Vì quá trình lan truyền chất ô nhiễm diễn ra trong hệ thống cống thoát nước nên sẽ không chịu tác động của tảo (vì môi trường hạn chế ánh sáng và oxy) Do đó, số hạng nguồn sẽ được xác định bởi công thức được rút gọn như sau:

Bảng 3.3 Công thức xác định số hạng nguồn sau khi đã rút gọn

TT Chất tải Số hạng nguồn S C

2 Ni tơ hữu cơ (N4) Sc = -β3N4

Các hệ số k1, β1, β2, β3, β4 được xác định bằng thực hiện các thí nghiệm phân tích các thông số chất lượng nước gồm nồng độ BOD, N-NH4 +, N-NO3 -, NO2 -

, TKN liên tục trong vòng 20 ngày

Xác định các hệ số phân hủy từ kết quả phân tích chất lượng nước

Bước 1: Về mặt toán học, mô hình suy giảm bậc một có thể được biểu diễn bằng phương trình vi phân sau:

+ [𝐴] : nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm t

𝑑𝑡 : sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian Bước 2: Lấy log cả hai vế phương trình: ln (𝑑[𝐴]

𝑑𝑡 ) = ln(−k) + ln ( [𝐴]) (3.2) Bước 3: Tích phân hai vế theo thời gian t: ln[𝐴] = −𝑘𝑡 + 𝐶 (3.3) Với C là hằng số tích phân

• Tại thời điểm bắt đầu t = 0, [𝐴] = [𝐴 0 ]  ln[𝐴] = ln[𝐴 0 ]

Từ phương trình 3.3 và 3.4 suy ra: ln[𝐴] = −𝑘𝑡 + ln[𝐴 0 ] Tương đương với phương trình hồi quy tuyến tính Y = aX + b

+ X tương đương với thời gian t

+ a tương đương với hệ số phân hủy −𝑘

Do đó để xác định các hệ số phân hủy cần xác định hệ số góc a của phương trình hồi quy tuyến tính Y = aX + b của các chất

- Mẫu nước thải được lấy tại bể điều hòa, chung cư Kingdom 101, Phường 14, Quận 10 vào ngày 04 tháng 4 năm 2022 và ngày 14 tháng 4 năm 2022 Sau khi lấy mẫu, cho mẫu vào 20 bình erlen dung tích 25ml để phân tích liên tục trong 20 ngày

- Các bình erlen chứa mẫu sẽ được bọc giấy bạc, đặt trong hộp kính (để hạn chế ánh sáng) và đặt trên máy lắc để dòng chảy trong hệ thống thoát nước, và nhiệt độ phòng 20 – 25 o C

- 20 mẫu đựng trong bình erlen sẽ được phân tích trong 20 ngày liên tục để xác định nồng độ các chất nhu cầu oxi sinh hóa (BOD), Nitơ - Amoni (NH4 +-N), Nitơ – Nitrat (NO3 —N), Nitơ – Nitrit (NO2 —N), tổng Nitơ Kjeldahl (TKN) theo các phương pháp sau:

Bảng 3.4 Phương pháp thí nghiệm phân tích các thông số chất lượng nước

Thông số Phương pháp Thiết bị sử dụng

BOD Respirometry BOD Sensor System 10

UDK 139 Semi-Automatic Kjeldahl Distillation, USA

NO2 N SMEWW 4500 NO2 —N Spectrophotometer Hach

UDK 139 Semi-Automatic Kjeldahl Distillation Velp Scientifica DK 6 Heating Digestion

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Xác định hệ số chuyển hóa hoặc phân hủy của các chất ô nhiễm

Sau khi thực hiện phân tích mẫu nước thải sinh hoạt được lấy từ bể điều hòa Chung cư Kingdom, kết quả được thống kê trong bảng sau:

Bảng 4.1 Kết quả phân tích nước thải sinh hoạt trong 20 ngày

TKN (mg/L) Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2 Lần 1 Lần 2

Kết quả nghiên cứu trên sẽ được tính toán để xác định các hệ số sau: k1 - tốc độ phân hủy BOD (ngày -1 )

1 - tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ amonia (ngày -1 )

2 - tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ nitrite (ngày -1 )

3 - tốc độ thủy phân của Ni-tơ hữu cơ (ngày -1 )

4.1.1 Tốc độ phân hủy BOD (k 1 )

Kết quả 2 lần phân tích BOD5 mẫu nước thải trong 20 ngày liên tục thể hiện trong Hình 4.1 Kết quả có độ tin cậy cao khi hệ số R 2 lần lượt là khoảng 0.85 và 0.92, hệ số góc k lần lượt là 0.2699 ngày -1 và 0.2456 ngày -1 Giá trị hệ số k1 đầu vào chạy mô hình là, k1 = 0.258 ± 0.015 ngày -1

Hình 4.1 Tốc độ phân hủy của BOD trong 2 lần phân tích

4.1.2 Tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ amonia ( 1 )

Hình 4.2 thể hiện tốc độ oxy hóa của Amoni trong 2 lần phân tích Hệ số góc k lần lượt là 0.0386 ngày -1 và 0.0326 ngày -1 tương ứng với hệ số R 2 lần lượt là 0.8245 và 0.7622 Giá trị hệ số 1 đầu vào chạy mô hình sẽ có giá trị trung bình giữa 2 lần phân tích là 0.0356 T -1

Hình 4.2 Tốc độ oxy hóa của Amoni trong 2 lần phân tích

4.1.3 Tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ nitrite ( 2 )

Trong môi trường, nitrit sẽ oxy hóa thành nitrat cũng như nồng độ nitrit giảm đi song song với sự gia tăng nồng độ nitrat Do đó, tốc độ oxy hóa nitrit sẽ được tính bằng tốc độ tăng lên của nồng độ nitrat Sự chuyển hóa nitrit thành nitrat bắt đầu thể hiện rõ tại ngày thứ 7 (Hình 4.3), hệ số R 2 cho 2 lần phân tích là 0.63 và 0.66 tương ứng với hệ số góc k lần lượt là 0.3232 ngày -1 và 0.1275 ngày -1 Giá trị hệ số tốc độ Oxy hoá của Ni-tơ nitrite (2) đầu vào chạy mô hình sẽ có giá trị trung bình của hệ số k giữa 2 lần phân tích là 0.2254 ngày -1

Hình 4.3 Tốc độ tăng của nồng độ nitrat trong 2 lần phân tích

4.1.4 Tốc độ thủy phân của Ni-tơ hữu cơ ( 3 )

Trong môi trường, nitơ hữu cơ chuyển hóa thành nitơ vô cơ hay sản phẩm đầu tiên là amonia; do đó, tốc độ thủy phân của nitơ hữu cơ sẽ song song với tốc độ tăng trưởng của nồng độ ammonia Do đó, tốc độ thủy phân nitơ hữu cơ sẽ được tính bằng tốc độ tăng lên của nồng độ ammonia Hệ số R 2 trong hai lần phân tích từ 0.8 trở lên với hệ số k lần lượt là 0.0119 ngày -1 và 0.0194 ngày -1 Giá trị hệ số tốc độ thủy phân của Ni-tơ hữu cơ (3) đầu vào chạy mô hình sẽ có giá trị trung bình của hệ số k giữa hai lần phân tích là 0.0157 ngày -1

Hình 4.4 Tốc độ chuyển hóa thành amonia trong 2 lần phân tích

Tóm lại, sau khi phân tích thí nghiệm của hai đợt lấy mẫu vào ngày 04 tháng 4 năm 2022 và ngày 14 tháng 4 năm 2022, các hệ số phân hủy của các thông số chất lượng nước thải sinh hoạt gồm BOD, N - NH4 +, N - NO3 N, N- NO2 - có giá trị như bảng sau:

Bảng 4.2 Kết quả phân tích hệ số phân hủy các chất

Hệ số phân hủy Giá trị (ngày -1 ) Độ lệch chuẩn

(n=2) k1 (tốc độ phân hủy BOD) 0.258 1.15x10 -2 β1 (tốc độ oxi hóa sinh học của Ammonia) 0.036 3.00x10 -3 β2 (tốc độ oxi hóa sinh học của Nitrit) 0.226 9.75x10 -2 β3 (tốc độ phân hủy của Nitơ hữu cơ) 0.016 3.50x10 -3

Hệ số phân hủy BOD sử dụng trong các nghiên cứu tại khu vực châu Á cũng có giá trị gần giống với kết quả thí nghiệm: 0.2 – 0.4 ngày -1 dùng trong mô hình chất lượng nước QUAL2E và QUAL2E-UNCAS tại sông Nakdong, Hàn Quốc (Park & Lee, 2002), 0.163 – 0.477 ngày -1 tại hồ Taihu, Trung quốc (R Zhang và cộng sự, 2012), 0.24 ngày -1 tại sông Kaoping, Đài Loan (Tu và cộng sự, 2014) Đối với tốc độ oxi hóa Ammonia, Pan và cộng sự (2020) đã nghiên cứu trường hợp vận tốc dòng chảy 0.01 m/s tốc độ oxi hóa của Ammonia là 0.047 ngày -1 ; tốc độ oxi hóa Ammonia tại hồ Taihu, Trung Quốc trong khoảng 0.022 – 1.175 ngày -1 (Guo và cộng sự, 2020) Kết quả phân tích cho thấy tốc độ oxi hóa sinh học của Ammonia gần bằng hoặc trong khoảng kết quả của các nghiên cứu trước Tốc độ oxi hóa sinh học của nitrit tại các nghiên cứu của Dalsgaard và cộng sự (2005) là 0.08 ngày - , thấp hơn so với kết quả đề tài là 0.226 ngày - Đối với tốc độ phân hủy của Nitơ hữu cơ: nghiên cứu của Islam và cộng sự (2013) phân tích mẫu được lấy tại các con sông lớn tại Hàn Quốc cho kết quả 0.093 ngày -1 ; nghiên cứu của Wilson và cộng sự (2009) cho kết quả là 0.02 ngày -

1 đối với mẫu nước sông gần giống với kết quả nghiên cứu của luận văn, 0.016 ngày -

1 Nhìn chung, quá trình phân tích các hệ số phân hủy của các chất ô nhiễm trong luận văn cho ra kết quả là phù hợp so với các nghiên cứu khác; tuy nhiên, đối với nitrit, đề tài cho kết quả hệ số oxi hóa sinh học có giá trị cao hơn do khí hậu Việt Nam có nhiệt độ cao và trong nước thải sinh hoạt có thành phần vi sinh nhiều hơn dẫn đến tốc độ oxi hóa sinh học của nitrit cao hơn so với các nước khác

Bên cạnh đó, chất lượng nước thải sinh hoạt dùng trong dữ liệu đầu vào của phần mềm F28 có kết quả như sau:

Bảng 4.3 Kết quả chất lượng nước thải sinh hoạt

Chất lượng nước thải sinh hoạt

Giá trị (mg/L) Độ lệch chuẩn (n=2)

Mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm không ứng dụng giải pháp mái nhà xanh

Nước thải sinh hoạt của người dân được thu gom vào hệ thống cống thoát nước với lưu lượng khác nhau Hình 4.5 thể hiện nước thải đang vận chuyển xuyên suốt hệ thống Vào ngày không mưa, kết quả mô phỏng cho thấy không xuất hiện những điểm ngập tại khu vực nghiên cứu Do đó, đối với kịch bản 1, đề tài sẽ tập trung đánh giá ô nhiễm nước tại các điểm thoát nước thải ra hệ thống kênh rạch

Hình 4.5 Dòng chảy nước thải sinh hoạt trong hệ thống cống thoát nước

❖ Quá trình lan truyền của BOD

Hình 4.6 Quá trình lan truyền của BOD tại các thời điểm trong ngày 06/8/2020

Tại thời điểm lúc 6 giờ, nồng độ BOD bắt đầu xuất hiện tại một số đoạn kênh rạch Tại kênh Ba Bò (điểm số 1), BOD bắt đầu lan truyền từ Tây sang Đông với nồng độ từ 2,33 mg/L đến 100 mg/L Vào thời gian này, một số điểm cũng bắt đầu lan truyền chất ô nhiễm như đoạn kênh nhỏ nằm phía Đông rạch Thủ Đức, một đoạn trên suối Cái; BOD được ghi nhận lan truyền tại Rạch Dừa tuy nhiên nồng độ thấp hơn so với các điểm khác, dưới 9 mg/L Đến 8 giờ, tại thời điểm người dân dùng nước nhiều nhất cho các hoạt động sinh hoạt Lượng nước thải sinh hoạt được dẫn với lưu lượng cao nhất trong ngày làm cho BOD lan truyền nhanh ở hệ thống kênh rạch Tại Kênh Ba Bò, BOD có xu hướng lan truyền về phía Bắc với nồng độ từ 10 mg/L đến 30mg/L Đoạn giáp giữa hai phường Hiệp Bình Phước và Hiệp Bình Chánh, BOD đã xuất hiện xuyên suốt đoạn rạch này với nồng độ tương tự Kênh Bà Bò Vào giờ cao điểm này, ta có thể thấy lượng chất ô nhiễm lan truyền với tốc độ nhanh và nhiều nhất tại khu vực gần rạch Thủ Đức Đoạn kênh rạch nhỏ gần đó đã ô nhiễm với nồng độ BOD cao khoảng 160 mg/L và bắt đầu dẫn ra Rạch Tracomeco, khu vực cảng Trường Thọ Tại Suối Cái, đoạn bao quanh khu công nghệ cao BOD cũng lan truyền mạnh với nồng độ cao theo hướng dẫn tới Rạch Gò Công

Vào giờ cao điểm thứ 2 lúc 18 giờ, nồng độ BOD vẫn còn cao tại ở một số điểm như khu vực gần Rạch Gò Dưa, gần Cảng Trameco và Suối Cái nhưng đã giảm hơn nhiều so với lúc 8 giờ Và sau 21 giờ, nồng độ BOD tại hệ thống sông rạch giảm đi rất nhiều, chỉ còn ở khu vực gần Rạch Thủ Đức và Suối Cái với nồng độ dưới 5mg/L

❖ Quá trình lan truyền của ammonium (N-NH 4 + )

Quá trình lan truyền chất ammonium cũng tương tự như BOD khi ammonium bắt đầu lan truyền từ những điểm như Kênh Ba Bò, Rạch Gò Dưa, Rạch Dừa, Rạch Thủ Đức và Suối Cái Đến 8 giờ, quá trình lan truyền diễn ra nhanh nhất và có thể thấy rõ ammoniumcó trong toàn bộ khu vực Rạch Gò Dưa và Rạch Dừa Bên cạnh đó, chỉ trong vòng 2 tiếng từ 6 giờ đến 8 giờ, ammonium đã lan truyền khắp cả Rạch Thủ Đức và một đoạn rạch Trameco, sau đó ra sông Sài Gòn

Hình 4.7 Quá trình lan truyền của ammoni tại các thời điểm trong ngày 06/8/2020

Mặc dù nồng độ ammonium tại rạch Trameco rất cao từ 23mg/L đến 45mg/L nhưng đều bị pha loãng khi lan truyền đến sông Sài Gòn, do đó tại Hình 4.7B không thể hiện có nồng độ ammonium Tại giờ sinh hoạt cao điểm lúc 18 giờ, nồng độ ammonium tuy còn rất cao ở một số điểm nhưng đã giảm nhiều so với lúc 8 giờ sáng Hình 4.7C thể hiện rõ không có ammonium tại rạch Trameco, nhánh dưới của rạch Dừa và suối Cái Và nồng độ ammonium đã giảm từ từ và lúc 22 giờ ammonium chỉ còn tại một số đoạn nhỏ kênh rạch nhưng với nồng độ cũng còn lớn lên tới 20 mg/L; trong khi BOD tại thời điểm này chỉ còn khoảng 10 mg/L

❖ Quá trình lan truyền của nitrat (N-NO 3 - ) Đối với nitrat, quá trình lan truyền trong kênh rạch không có nhiều khác biệt so với amoni Nitrat cũng bắt đầu lan truyền vào hệ thống kênh rạch vào lúc 6 giờ khi nồng độ ô nhiễm bắt đầu tăng Đến khi giờ cao điểm vào lúc 8 giờ, nitrat đã lan truyền đến hết hệ thống thủy văn trong khu vực nghiên cứu với nồng độ cao nhất khoảng 0.05 mg/L tại rạch Trameco và Suối Cái Tại những con kênh rạch khác, nồng độ

NO3 - dao động từ 0.005 mg/L đến 0.01 mg/L

Hình 4.8 Quá trình lan truyền của nitrat tại các thời điểm trong ngày 06/8/2020

Nồng độ nitrat sau đó đã giảm nhưng đã lan truyền lại và tăng dần đến 18 giờ Tuy nhiên, lúc này nitrat gần như không còn ở rạch Gò Dưa, rạch Thủ Đức và rạch Trameco Ngoài ra, tại các kênh rạch khác nồng độ nitrat vẫn cao (lên tới 0.05 mg/L) Đến 22 giờ, khi lưu lượng nước thải sinh hoạt xuống mức thấp nhất, nồng độ nitrat bắt đầu giảm dần và chỉ còn một số đoạn ngắn của các con rạch còn chứa nitrat với nồng độ khoảng 0.02 mg/L

❖ Quá trình lan truyền của nitrit (N-NO 2 - )

Trước 6 giờ, nồng độ nitrit vẫn duy trì ở mức tối đa là 2,5x10 -3 mg/L như Hình 4.9A So với các chất ô nhiễm khác, nồng độ NO2 - thấp hơn nhiều do đó khả năng lan truyền cũng hạn chế Tại thời điểm 8 giờ, trong khi các chất khác đã lan truyền gần hết hệ thống thủy văn tại khu vực, NO2 - chủ yếu lan truyền nhanh ở rạch Gò Dưa Ở rạch Dừa, NO2 - chỉ xuất hiện ở vài đoạn với nồng độ là 2x10 -3 mg/L Bắt nguồn từ cống thoát nước thải sinh hoạt dẫn ra rạch từ khu dân cư, nước thải dẫn từ cống lan truyền dần đến rạch Trameco và nồng độ nitrit tại đây tăng dần lên đến 2x10 -3 mg/L (Hình 4.9B)

Hình 4.9 Quá trình lan truyền của nitrit tại các thời điểm trong ngày 06/8/2020 Đến 18 giờ, một phần rạch Dừa và rạch Gò Dưa không còn chứa nitrit Một số đoạn rạch còn chứa nitrit nhưng nồng độ chủ yếu khoảng 3x10 -3 mg/L Đến 22 giờ, nồng độ NO2 - đã giảm đi nhiều tại hầu hết hệ thống kênh rạch Tuy nhiên, đoạn rạch gần cảng Trameco vẫn còn nồng độ NO2 - lên đến 0.06 mg/L

Tại điểm giao nhau giữa rạch nhỏ và sông Sài Gòn, sự thay đổi các thông số chất lượng nước được thống kê trong bảng sau:

Bảng 4.4 Sự thay đổi các thông số chất lượng nước trong ngày (đơn vị: mg/L)

Thời gian (giờ) BOD Ammonia Nitrat Nitrit

4.2.2 Kịch bản 2: Kết quả lan truyền chất ô nhiễm tại thời điểm có mưa

Tại khu vực nghiên cứu, hệ thống thoát nước sử dụng với mục đích cho cả việc thoát nước thải và thoát nước nước mưa Tuy nhiên, hệ thống thoát nước tại khu vực chưa được hoàn thiện dẫn đến việc khu vực này thường xuyên xuất hiện những điểm ngập úng đô thị vào những ngày có cơn mưa kéo dài nhiều giờ hoặc mưa lớn đột ngột

Các điểm ngập úng này sẽ dẫn các chất ô nhiễm từ hệ thống cống thoát nước nước thải lên mặt đường từ đó lan truyền ra các điểm ngập và có thể sẽ lan ra các ao hồ, kênh rạch hay các bãi đất trống, thảm thực vật Do đó, sự lan truyền ô nhiễm tại các điểm xảy ra ngập úng do mưa cũng sẽ diễn biến phức tạp và cần được xem xét là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm

Tại khu vực nghiên cứu vào ngày 06/8/2020 có hiện tượng mưa diễn ra từ 17 giờ 30 đến 21 giờ 30 Hình 4.10 cho thấy vào lúc 18 giờ khu vực xuất hiện nhiều điểm ngập với độ sâu lên tới 36 cm và đến 22 giờ, sau khi mưa kết thúc được 30 phút, hiện tượng ngập úng đã giảm đi nhiều và chỉ còn một số điểm ngập với độ sâu trung bình là 10 cm Tại thời điểm 18 giờ, khu vực xuất hiện 5 điểm ngập úng chính tại các các vị trí: (1) đường Nguyễn Chí Quốc, (2) nút giao thông Gò Dưa, (3) đường Gò Dưa, (4) đường Tam Bình và (5) đường Kha Vạn Cân

Hình 4.10 Các điểm ngập úng tại khu vực vào lúc trời đang mưa (18 giờ) và sau cơn mưa (22 giờ) ngày 06/8/2020

Trong các điểm trên, có 3 điểm ngập úng gồm đường nút giao thông Gò Dưa, đường Gò Dưa và đường Kha Vạn Cân được xem là điểm ngập trọng tâm của khu vực (nếu có mưa là sẽ ngập) Nhìn chung các điểm ngập có độ sâu từ 5cm đến 15cm Điểm ngập úng tại ngã ba giữa đường Tam Bình và Hiệp Bình (gần điểm số 4 Hình 4.10) có độ sâu cao nhất lên tới gần 40 cm Để phân tích sự lan truyền của các chất ô nhiễm tại những điểm ngập úng, mô hình đã chạy kết quả nồng độ các chất vào lúc

18 giờ trong điều kiện thời tiết có mưa và so sánh kết quả với khi thời tiết không mưa Tại thời điểm có mưa, các chất ô nhiễm không chỉ xuất hiện tại rạch, sông (như kết quả mô phỏng không trời không mưa) mà còn lan truyền ra các điểm ngập úng trên các con đường có đề cập như trên Đối với BOD, chất ô nhiễm lan truyền rộng với nồng độ khoảng 1 mg/L tại điểm ngập úng trên đường Nguyễn Chí Công và nút giao thông Gò Dưa do chất ô nhiễm dẫn từ cống thoát nước lên Tại khu vực thảm thực vật gần rạch Gò Dưa, do chịu ảnh hưởng từ nước thải trên đường tràn vào và ô nhiễm từ rạch Gò Dưa, BOD tại đây cũng lan truyền với nồng độ 1 mg/L Hình 4.12 cho thấy mặc dù tồn tại nhiều điểm ngập nhưng amoni chỉ lan truyền tại hai điểm là khu vực gần đường Nguyễn Chí Công và khu vực gần rạch Gò Dưa với nồng độ dưới 0.7 mg/L

Tương tự đối với nitrat, chất ô nhiễm cũng lan truyền tại hai khu vực trên với nồng độ 5x10 -3 mg/L Với nitrit, sự lan truyền của nitrit trong thời gian có mưa là không cao với nồng độ dưới 2x10 -3 mg/L

Hình 4.11 Lan truyền BOD trong điều kiện thời tiết không có mưa và có mưa

Hình 4.12 Lan truyền amoni trong điều kiện thời tiết không có mưa và có mưa

Hình 4.13 Lan truyền nitrat trong điều kiện thời tiết không có mưa và có mưa

Hình 4.14 Lan truyền nitrit trong điều kiện thời tiết không có mưa và có mưa

Sau 30 phút từ thời điểm bắt đầu cơm mưa, đường Tam Bình xuất hiện điểm ngập từ 18 giờ có sự thay đổi về chất lượng nước bảng sau:

Bảng 4.5 Sự thay đổi các thông số chất lượng nước tại điểm ngập đường Tam Bình

Thời gian (giờ) BOD Ammonia Nitrat Nitrit

Thời gian (giờ) BOD Ammonia Nitrat Nitrit

Mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm ứng dụng giải pháp tự nhiên (kịch bản 3)

Theo các nghiên cứu về giảm thiểu tác động của lượng mưa chảy tràn (Q Zhang và cộng sự, 2015b), việc ứng dụng giải pháp MNX giúp giữ lại nước mưa, giảm lượng mưa chảy tràn Cụ thể, với lượng mưa trong ngày có độ sâu khoảng 85 mm thì hiệu quả giữ lại nước mưa của MNX là 40% Do đó, với hệ số giữ nước mưa là 40% mô hình sẽ được chạy tại thời điểm mưa lúc 18 giờ để mô tả sự hiệu quả của MNX

Hình 4.15 Các điểm ngập úng tại khu vực vào lúc trời đang mưa (18 giờ) và sau cơn mưa (22 giờ) ngày 06/8/2020 Đối với hiệu quả xử nước thải của MNX, (Liu và cộng sự, 2021) đã thực hiện các thí nghiệm để đánh giá hiệu quả ứng dụng MNX trong xử lý nước thải và kết quả thu được lần lượt là: 85.84% - 95.42% cho NH4 +-N, từ 82.78% - 93.97% cho NO3 —N và 71.61% - 90.52% cho TN Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng cho thấy hiệu quả xử lý BOD khi ứng dụng MNX lên đến 91% Các thí nghiệm trên đều thực hiện với mẫu nước đầu vào là nước xám Do đó, để áp dụng các hệ số về hiệu quả xử lý nước thải này vào mô hình F28, hệ số chỉ áp dụng cho phần nước thải xám, tương ứng tỉ lệ 70% với tổng nước thải sinh hoạt (Penn và cộng sự, 2012) Để mô phỏng ứng dụng MNX, mô hình sẽ được chạy vào thời điểm có lượng mưa cao nhất vào lúc 18 giờ Trước hết, tại Hình 4.16B ta có thể thấy với khả năng giảm 40% lượng nước mưa chảy tràn, độ sâu tại các điểm ngập đã giảm đi nhiều: trên đường Nguyễn Chí Quốc (điểm 1) và đường Tam Bình (điểm 4) độ sâu ngập úng trung bình từ

10 cm còn 5cm Ngoài ra, khu vực ngập tại khu vực nút giao thông Gò Dưa (điểm 2) nối đến đường Gò Dưa (điểm 3) đã hạn chế nhiều điểm ngập Đặc biệt, nhờ vào ứng dụng MNX mà điểm ngập tại đường Kha Vạn Cân cũng không còn

Hình 4.16 Độ sâu tại các điểm ngập úng tại thời điểm có mưa khi không ứng dụng

MNX (A) và khi ứng dụng MNX (B)

Hình 4.17 Nồng độ BOD tại thời điểm mưa khi không ứng dụng MNX (A) và khi ứng dụng MNX (B)

Các chất ô nhiễm chủ yếu tập trung ở những điểm ngập hoặc hệ thống kênh rạch do nước thải sinh hoạt của người dân dẫn trực tiếp vào Tại thời điểm mưa lớn nhất, việc ứng dụng MNX không những góp phần hạn chế nguồn nước thải đầu ra mà còn giảm đi đáng kể sự lan truyền các chất ô nhiễm trong nước

Tại Hình 4.17 cho thấy, ở đoạn phía Bắc của rạch Dừa và rạch Gò Dưa, gần như đã không còn BOD Ngoài ra, tại suối Cái, nồng độ trung bình trước và sau khi ứng dụng MNX có nồng độ từ 167 mg/L xuống còn 84 mg/L Nồng độ BOD trong rạch Thủ Đức cũng đã giảm đi, chỉ tồn tại ở một số đoạn nhỏ với nồng độ khoảng 10 mg/L Đối với các chất dạng nitơ, sau khi ứng dụng MNX, các chất này gần như không còn lan truyền tới các điểm ngập (do điểm ngập đã được giảm thiểu và chất ô nhiễm đã được xử lý một phần) mà chỉ còn tồn tại ở các hệ thống kênh rạch nhưng nồng độ đã giảm đi đáng kể Hình 4.18 cho thấy tại đoạn rạch Dừa nối dài đến rạch Gò Dưa, nồng độ trung bình ammonium giảm từ 4.75 mg/L xuống còn khoảng 1.08 mg/L Ở suối Cái và đoạn rạch nhỏ gần rạch Thủ Đức, nồng độ ammonium giảm từ 23.08 mg/L xuống còn 2.46 mg/L Nồng độ nitrat trung bình tại hầu hết các kênh giảm còn 5x10 -3 mg/L, chỉ riêng rạch Thủ Đức và suối Cái có nồng độ khoảng 0.01 mg/L (Hình 4.18) Đối với nitrit sau khi MNX được ứng dụng, nồng độ trung bình giảm còn gần 1.5x10 -3 mg/L Ngoài ra, Hình 4.20 cho thấy nồng độ nitrit tại suối Cái chỉ còn 2x10 -3 mg/L

Hình 4.18 Nồng độ amonium tại thời điểm mưa khi không ứng dụng MNX (A) và khi ứng dụng MNX (B)

Hình 4.19 Nồng độ nitrat tại thời điểm mưa khi không ứng dụng MNX (A) và khi ứng dụng MNX (B)

Hình 4.20 Nồng độ nitrit tại thời điểm mưa khi không ứng dụng MNX (A) và khi ứng dụng MNX (B)

Nhìn chung qua các bản đồ thể hiện sự lan truyền của các chất ô nhiễm trong nước mặt, sự hiệu quả của MNX được thể hiện rõ trong việc xử lý được một phần nước thải sinh hoạt Tại thời điểm 18 giờ ngày 06/8/2020, hiệu quả của MNX taị ba điểm có chất lượng nước giống nhau gồm rạch Gò Dưa, rạch Nhỏ, suối Cái, được thể hiện trong Bảng 4.6 Việc làm hạn chế sự lan truyền các chất ô nhiễm không chỉ nhờ vào khả năng xử lý một phần nước thải mà còn nhờ vào khả năng giảm thiểu lượng nước mưa chảy trân, từ đó giáp khắc phục tình trạng ngập úng Tại giờ cao điểm mưa, hiệu quả của MNX được thể hiện rõ khi hầu hết các độ sâu của các điểm ngập giảm nhiều hoặc thậm chí không còn xuất hiện (ví dụ như tại đường Kha Vạn Cân) Hầu hết các điểm ngập có độ sâu 10mm đều giảm xuống còn 5mm khi khu vực nghiên cứu ứng dụng MNX

Bảng 4.6 Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của mái nhà xanh

Kịch bản BOD 5 Amoni Nitrat Nitrit

Không có MNX 167 mg/L 23 mg/L 0.05 mg/L 5x10 -3 mg/L

Có MNX 84 mg/L 2 mg/L 0.01 mg/L 2x10 -3 mg/L