Luận án tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông một số thành phố lớn miền Bắc và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIET TATSTT | Từ viết tắt Y nghĩa Bề Ky khí Anaerobic - Thiếu khí 1 AAO , Anoxic - Hiêu khí Oxic 2_ |AO Bề hiéu khí kết hợp với thiếu khí Anoxic - Oxic Nhu cầ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lương Duy Hanh

NGHIÊN CỨU ĐẶC DIEM Ô NHIEM CHAT HỮU CƠ

TRONG NƯỚC SÔNG MOT SO THÀNH PHO LON

MIEN BẮC VÀ ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP GIAM THIEU

Ô NHIEM MOI TRƯỜNG

Hà Nội- 2024

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lương Duy Hanh

NGHIÊN CỨU ĐẶC DIEM Ô NHIEM CHAT HỮU CƠ

TRONG NƯỚC SÔNG MỘT SÓ THÀNH PHÓ LỚN

MIEN BAC VÀ ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP GIAM THIEU

Ô NHIEM MOI TRƯỜNG

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 9440301.01

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC:

GS.TS Nguyễn Mạnh Khải PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải

XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYÉT NGHỊ

CUA HOI DONG ĐÁNH GIÁ LUẬN AN

Người hướng dẫn khoa học Chủ tịch hội đồng đánh giá

Luận án Tiên sĩ

GS.TS Nguyễn Mạnh Khải GS.TS Trần Hiếu Nhuệ

Hà Nội - 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu vàkết quả nghiên cứu trong Luận án là trung thực từ đề tài nghiên cứu của tôi

Một số kết quả nghiên cứu đã được công bồ trên các tạp chí khoa học chuyên

ngành trong nước và quốc tế với sự đồng ý của các đồng tác giả, phù hợp với quy

định hiện hành.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này và các kết quả

nghiên cứu trong Luận án của mình.

Tác giả luận án

Lương Duy Hanh

LOI CAM ON

Đề hoàn thành luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận đượcsự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân

Trước hết, tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc và chân thành nhất tới tập thê cán bộ

hướng dẫn GS.TS Nguyễn Mạnh Khải và PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải đã định

hướng, hướng dẫn triển khai nghiên cứu và giúp đỡ nghiên cứu sinh hoàn thành

Luận án này.

Nghiên cứu sinh cũng bày tỏ lời cảm ơn về sự góp ý của GS.TSKH DươngĐức Tiến, PGS.TS Nguyễn Thị Hà, TS Tran Văn Sơn, TS Nguyễn Hữu Huan trong

quá trình nghiên cứu sinh thực hiện luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới Ban giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội,

Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Phòng Đào tạo sau Đại học,

các thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Bộ môn Công nghệ môi trường đã tạo mọi điều

kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành Luận án.

Tôi xin chân thành cám ơn Lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường, Vụ Khoa

học và Công nghệ, Vụ Pháp chế và các bạn đồng nghiệp Cục Kiểm soát hoạt động

bảo vệ môi trường (nay là Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường), Viện Công nghệ môi

trường thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Kiểm nghiệman toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia thuộc Bộ Y tế đã nhiệt tinh cộng tác, hỗ trợđiều kiện nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận án

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người thân yêu trong gia

đình đã luôn ở bên cạnh và động viên tôi cả về vật chất và tinh thần để tôi nỗ lực

hoàn thành Luận án này.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về tat ca sự giúp đỡ quý báu này./

Tác giả luận án

Lương Duy Hanh

DANH MỤC CÁC HINH VE, DO 'THỊ, -° se sseessessssssezssezsses 7

DANH MỤC CAC PHU LLỤC 2< 2s s2 se ss©+ssezssezxseersserssere 9

MỞ ĐẦUU 5< .7E.E039 0774377444 07944 E7714 07294192944 020940 re 10

1 Tính cấp thiết của dé tài luận án 2-2 2+2£+E+EE+EE£EE2EEtEEerkerrerrkrrxee 102 Mục tiêu, đối tượng và phạm Vi nghiên CỨU - 55-5 +s£++x£+s+seessee 13

3.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 52+ SE+E£E+E£E£EEEEeEEEErrkrrerrerees 14

4 Đóng góp mới của luận AN - << 1k vn ng như 14

Chương 1 TONG QUAN NGHIÊN CỨU 5 s° s2 ©s<essessesssessesse 15

1.1 Sông nội đô và vai trò của chúng trong hệ thống thoát nước . - 15

1.1.1 Khái quát về sông nội đô trên thé giới và ở Việt Nam - - 15

1.1.2 Chức năng va vai tro cua SND ở Việt NaI1 S.ccẶS<<sS<sssess 22

1.2 Tổng quan về 6 nhiễm CHC trong nước SND và trong tram tích 25

1.2.1 Phân loại các hop CHC trong môi truOng HƯỚC - << S555 <3 25

1.2.2 Ô nhiễm CHC trong nước sông và ảnh hưởng đến môi trường 28

1.2.3 Ô nhiễm trong trầm tích SND và HTTN đô thị c©ccccccscccccee 29

1.3 Các giải pháp xử lý, giảm thiểu ô nhiễm CHC trong nước SNĐ 31

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong và HgOài HHỚC - 5c ẶSSSsseesseees 31

1.3.2 Cac phương pháp xử ly CHC trong nước thai, nước SNĐ 33

1.3.3 Một số giải pháp BVMT tại các LVS khu vực nghiên cứu - - 391.4 Một số nhận xét, đánh giá tổng quan và lựa chọn nội dung, địa điểm

nghiên cứu về SND khu vực miền Bắc của Việt Nam - - scx+cvzcesxererxes 42

Chương 2 NOI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU 44

2.1 Sơ đồ nghiên cứu của luận án ¿- 2© E©E+EE+EE+EE+EEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrrrrerreeg 44

2.2 Nội dung nghiÊn CỨU - G5 1313911189111 1 91119111 11H vn kg re 45

2.2.1 Diéu tra, khảo sát, đánh giá đặc điểm HTTN đô thị tại một số thành phốlớn khu vực miên Bắc của Việt Nam, trong đó tập trung nghiên cứu đặc điểm

HTTN đô thị của một số thành pho thuộc LVS Nhué - sông Day và LVS Câu 45

2.2.2 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước SND và nước sông, kênh thoát

nước tại một số thành pho: Hà Nội, Phủ Lý, Bắc Ninh và Hải Dương 45

2.2.3 Nghiên cứu, đánh giá đặc điểm ô nhiễm CHC trong nước SND,

trong đó tập trung nghiên cứu, đánh giá các SND của TP.Hà Nội 47

2.2.4 Nghiên cứu, đánh giá các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước SND dựa trêntiêu chí lựa chon công nghệ xử lý ô nhiễm nước SNĐ một số thành phố lớn khu vực

miễn Bắc cua Việt Nam; lấy nước Tô Lịch, TP Hà Nội làm thí nghiệm 47

2.2.5 Nghiên cứu, đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý ô nhiễm CHC trong

TUOC SND eeescescsessesesseseseseesesessesessscesessssessssesesessesesessesseseseseeaesesseseseeseseeseseeeseseeseaeeeeseeeeeeaees 47

2.3 Phương pháp nghiên CỨU - - -G c 12211121111 1113 11 911111 1 1n ng nến 48

2.3.1 Phương pháp tham vấn chuyÊH gÌ4 -: s:©e©5++cx2c+ecxeszxsrxesred 48

2.3.2 Phương pháp thừa kế có chọn 10C seeseesvessessesssessessesseessessessesssesessessessessen 48

2.3.3 Phương pháp thong kê và thu thập tài liệu - -:© ¿©5zec5z+cxe5cs2 48

2.3.4 Phương pháp điều tra thực Aid ecceeccescescesscessessessesseessessessesssessessessessessen 48

2.3.5 Phương pháp lay mẫu và phân tích phòng thí nghiệm -. - 49

2.3.6 Phương pháp thực nghiệm xây dựng các quy trình thí nghiệm xử lý

ô nhiễm CHC trong nước (SNI - 2-55 2222232112212 221211211211 1 tcrree 53

Chương 3 KET QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .- 64

3.1 Đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị tại một số thành phố lớn khu vựcmiền Bắc của Việt Nam ¿+ EEEEEEEEEEEEEESEESEESE12112111111111111111 111 64

3.1.1 Đặc điểm HTTN đô thị TP Hà Nội ¿-55c5cccccccccccsrxertrrrersee 643.1.2 Đặc điểm HTTN đô thị TP PhU LY cccccescesscssssssessessesssessessessesssessessesseessen 703.1.3 Đặc điểm HTTN đô thị TP Bắc Ninh - -cccscccccsrxeererrreea 713.1.4 Đặc điểm HTTN đô thị TP Hải DUONg voesccescescessesseessessessesssesvessessesseessen 72

3.1.5 Nhận xét, đánh giá về đặc điểm HTTN đô thị va SNP tại một số

thành pho lớn khu vực miễn Bắc của Việt NAM ccccccscscscssesesescscscsvesesesesesvsvsvevsveeseees 73

3.2 Hiện trạng chất lượng nước SND và nước sông, kênh thoát nước tại một 86

thanh phé lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam -L ST se, 74

3.2.1 Chất lượng nước SND khu vực trung tâm TP Hà Nội 743.2.2 Chat lượng nước mặt khu vực TP Phat LY eecescecesessessessesseeessesesseseeseeses 65

3.2.3 Chất lượng nước mặt khu vực ven đô TP Bắc Ninh -cccccscsc: 873.2.4 Chất lượng nước SND khu vực trung tâm TP Hải Dương 88

3.2.5 Nhận xét, đánh giá về chat lượng nước SND và nước sông, kênhthoát nước tại một số thành pho lớn khu vực miễn Bắc của Việt Nam 903.3 Đặc điểm 6 nhiễm CHC trong nước SNĐ 2 ¿5+ s+cx+£++EzEzxezrerxee 99

3.3.1 Sự phân bỗ CHC trong nước sông giữa tang mặt và tang đáy 100

3.3.2 Các thông số ô nhiễm đặc trưng trong nước SNP -cccccca 101

3.4 Nghiên cứu đề xuất giải pháp quan lý và kỹ thuật giảm thiểu 6 nhiễm CHCtrong nước SND một số thành phó lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam 107

3.4.1 Các giải pháp quản lý giảm thiểu ô nhiễm nước SNĐ 107

3.4.2 Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm CHC trong nước SNĐ 1113.4.3 Dé xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu 6 nhiễm CHC trong nước SND 129

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, -e 5< sss©cssvsvsserseerseesserssersssrsee 137

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ

LIEN QUAN DEN LUẬN ÁN s- se ©cssscsseEseEssEssEssersersrssrrsrrssre 140TÀI LIEU THAM KHẢO -°- << s2 s£©ss£©ss£Essesseessersserssessee 141

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIET TAT

STT | Từ viết tắt Y nghĩa

Bề Ky khí (Anaerobic) - Thiếu khí

1 AAO ,

(Anoxic) - Hiêu khí (Oxic)

2_ |AO Bề hiéu khí kết hợp với thiếu khí (Anoxic - Oxic)

Nhu cầu oxi sinh hóa

3 BOD

(Biochemical Oxygen Demand)

4 BVMT Bảo vệ môi trường

5 CCN Cụm công nghiệp

6 |CHC Chất hữu cơ

7 COD Nhu cau oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand)

8 DO Oxi hòa tan (Dissolved Oxygen)

9 Eh Thé oxi hóa khử

10 | HTTN Hệ thống thoát nước

11 KCN Khu công nghiệp

12 | KITT Khu tiêu thoát

13 MBR Công nghệ lọc màng (Membrane Bio-Reactor)

14 |LVS Lưu vực sông

15 NTBV Nước thải bệnh viện

16 | NTCN Nước thải công nghiệp

17 NTDV Nước thải kinh doanh dịch vụ

18 NTSH Nước thải sinh hoạt

Nước thải sản xuất

(Official Development Assistance)

22 |OOC Hop chất hữu cơ khác 23 | ONC Hop chất hữu co chứa nito

STT | Từ viết tat Y nghĩa

24 |ORP Thê oxi hoá khử

25_ | PAHs Cac hydrocacbon thom da vong ngung tu

26 | PCBs Các chat polychlorobiphenyl

27 | PCPs Cac chat polychlorophenol

28 | QCCP Quy chuẩn cho phép

29 | QCDP Quy chuan kỹ thuật địa phương về môi trường30 |QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường

31 SND Sông nội đô

32 Sunfua Các dang ion sunfua: HS, S” và HS

33_ |SWIM-BED Công nghệ giá thê bơi

34 |XLNT Xử lý nước thải

35 | TLV Tiêu lưu vực 346 | TOC Tông cacbon hữu co (Total Organic Cacbon)

37 | TP Thanh phô38 | TSS Tổng chat ran lơ lửng39 |UBND Ủy ban nhân dân

40 |UASB Bê xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tâng bùn

ky khí (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

" U-PABE Bề lọc sinh học sục khí một phân dòng chảy ngược

(Up-flow partially aerated biological filter)

422 | USBE Công nghệ ngược dòng bùn sinh học

(Upflow Sludge Blanket Filtration)

43 | VSV Vi sinh vat

44 WQI Chi s6 chat lượng nước (Water Quality Index)

DANH MỤC CAC BANG

Bang 2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ cao đến nồng độ DO trong nước Bảng 2.2 Độ bão hòa oxi trong nước (độ muối 0 ppt) [70]

DANH MỤC CÁC HÌNH VE, DO THỊ

Hình 1.1 Cầu va SND thủ đô Amsterdam, Hà Lan - 2 2+s+s+EEzt+E+Eerszxses 15Hình 1.2 Một số hình ảnh về SND của TP Hà Nội -. -cccccccccecrre 19

Hình 1.3 Trạm XLNT và Kênh thoát nước nội đô TP Hai Dương 20

Hình 1.4 Kênh thoát nước nông nghiệp và Trạm XLNT TP Bắc Ninh 21

Hình 1.5 Ô nhiễm nước các sông, kên ven đô TP Phủ Lý - 2-2 2: 21Hình 1.6 Phân vùng 6 nhiễm do các CHC trong dòng sông - 39

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát nghiên cứu của luận án -: 2 ¿c5z5-+z55s+¿ 44Hình 2.2 Sơ đồ hệ thiết bị sục khí -cc¿ccccccccrrErkrrrtrtrtrrrrrrrirrrrrrirrrree 55Hình 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ sâu đến hàm lượng oxi hòa tan 57

Hình 2.4 Mô hình thí nghiém 0.0 ee cecceseesceeseeeseeeeeeeeeseeeeeeeeeseeeseenseeseeeeensees 61Hình 3.1 Hệ thống cống chung với cống bao và giếng tách CSO [24] 65

Hình 3.2 Sông Tô Lịch đoạn chảy qua Nguyễn Trãi, Thanh Xuân 66

Hình 3.3 Các KTT và SND trung tâm TP Hà Nội - 5c SccSsessererres 67 Hình 3.4 Ty lệ xả NTSH khu vực trung tâm TP Hà Nội vào các TLV [27] 69

Hình 3.5 Tỷ lệ các loại nước thải của khu vực trung tâm TP Hà Nội [27] 70

Hình 3.6 Cống xả NTSH + nước mưa vào sông Tô Lich -2- s5: 74Hình 3.7 Sơ đồ lay mẫu quan trắc tai SND TP Hà Nội - 25c: 75Hình 3.8 TSS trong SND của TP Hà NỘI 2+ 2 Sssieiiey 76 Hình 3.9 DO trong SND của TP Hà Nội - - 5 2 2 S2 nteireereerses T7 Hình 3.10 COD trong SND của TP Hà Nội - csSestreireirrererres 78 Hình 3.11 BOD; trong SND của TP Hà NỘI 2c c 2S St srirrirrererrer 79 Hình 3.12 NH,ˆ-N trong SND của TP Hà Nội : 25252525 +c+x+xzxzecsss 80 Hình 3.13 Coliform trong SND của TP Ha NỘI - 5 525 + s+sssersseres S1 Hình 3.14 E.coli trong SND của TP Hà NỘi - - Ăn series 82Hình 3.15 Sunfua và H;S quy đổi trong SND của TP Hà Nội . 83

Hình 3.16 So đồ lay mẫu quan trắc sông/kênh xung quanh TP Phủ Lý 86

Hình 3.17 Sơ đồ lay mẫu nước Kênh Tào Khê ngoại 6 TP Bắc Ninh 87

Hình 3.18 Sơ đồ lay mẫu quan trắc tai SND TP Hai Dương - 89

Hình 3.19 Giá trị TSS các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố 91

Hình 3.20 Giá trị DO các sông, kênh thoát nước của 04 thành phó 92

Hình 3.21 Giá tri COD các sông, kênh thoát nước của 04 thành phó 93

Hình 3.22 Giá trị BOD; các sông, kênh thoát nước của 04 thành phó 94

Hình 3.23 Giá tri NH„”-N các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố "— 95Hình 3.24 Giá trị Coliform các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố 96

Hình 3.25 Giá tri E.coli các sông, kênh thoát nước của 04 thành phố 97

Hình 3.26 Giá trị Sunfua va H;S các sông, kênh thoát nước của 04 TP 98

Hình 3.27 Quan trắc lay mẫu nước, trầm tích SND của TP Hà Nội 100

Hình 3.28 Sự phân bồ CHC giữa tang mặt và tầng đáy - 5-5 s52 100Hình 3.29 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian -©22cs+cxczxczxrreerxees 112Hình 3.30 Hiệu suất xử lý COD theo nồng độ axit oxalic -5- 5-5252 113Hình 3.31 Hiệu suất xử lý COD theo pH 2-2-2 2+S£+EecxeExeExerxerszrezee 114Hình 3.32 Hiệu suất xử lý COD theo nồng độ HO; 2- 2-2 s2 s52 115Hình 3.33 Hiệu suất xử lý COD theo nồng độ FeŸ” -2¿©cxc+cxesczecrr 116Hình 3.34 Mô hình hệ thiết bị sục Ki csccccsecssessseessesssesssessessesssesssesssssessseeseess 117Hình 3.35 Xu thé biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun I 118

Hình 3.36 Xu thé biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 2 119

Hình 3.37 Xu thé biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô dun 3 120

Hình 3.38 Xu thé biến đổi DO tang mặt của hệ sục khí 2: s52 121Hình 3.39 Xu thế biến đổi DO tang đáy của hệ suc khí -: -¿5 : 122

Hình 3.40 Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô dun 1 123

Hình 3.41 Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô dun 2 124

Hình 3.42 Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô dun 3 125

Hình 3.43 Diễn biến giá trị COD tang mặt theo thời gian của hệ sục khí 126

Hình 3.44 Diễn biến giá tri COD tầng đáy theo thời gian của hệ sục khí 127

Hình 3.45 Mặt cắt mô tả hệ thống xử lý nước U-Tube trên sông - 132

Hình 3.46 Mặt bang mô tả hệ thống xử lý nước U-Tube trên sông 133Hình 3.47 Phương án bố trí cụm công trình sục khí (U-Tube) kết hợp tiện ích

công cộng ven SNN cv HH HH HH HH HH 133

Phụ lục 3.3 Kết qua phân tích mẫu nước SND mùa khô năm 2016 va

mùa mưa năm 2017 khu vực trung tâm TP Hà Nội - 5 75-5 +++<*++<+

Phụ lục 3.4 Kết quả phân tích các thông số phân loại chất lượng nước sông Phụ lục 3.5 Kết quả phân tích các thông số ảnh hưởng đến sức khỏe con người

trong nước SND của TP Hà NỘI - - 5 S5 ST ng nưy

Phụ lục 3.6 Kết quả phân tích mẫu nước mùa khô năm 2016 và mùa mưa 2017

tại một số sông/kênh khu vực xung quanh TP Phủ LY 2 s25:Phụ lục 3.7 Kết quả phân tích mẫu nước mùa khô năm 2016 và mùa mưa 2017tại kênh Tào Khê của TP Bắc Ninh . c2ccccrttrkrrrrrrriirrrrrirrerrrrieg

Phụ lục 3.8 Kết quả phân tích mẫu nước mặt mùa khô năm 2016 và mùa mưa

năm 2017 tại một số sông/kênh nội đô TP Hai Dương 5-55 <++s<5+

Phụ lục 3.9 Kết quả phân tích TOC tang đáy và tang mặt SND của

Phụ lục 3.10 Kết quả phân tích dư lượng thuốc kháng sinh trong nước SND

CUA TP.HA NOI ee

Phu lục 3.11 Kết quả tổng hợp một số đặc trưng 6 nhiễm CHC trong nước

SND ctta TP Ha NOL eee 4

Phụ luc 3.12 Kết quả phân tích gluxit, fulvic, humic trong nước SND của

-34-MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Việt Nam đang trong giai đoạn định hướng mục tiêu phát triển kinh tế - xã

hội nhanh và bền vững dé vươn lên là nước công nghiệp phát triển theo hướng hiện

đại Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, sự đô thị hóa diễn rarất nhanh cả ở nông thôn và thành thị, làm gia tăng nhu cầu sử dụng nước sạch của

người dân và doanh nghiệp, dẫn đến mức xả nước thải sinh hoạt (NTSH), nước thải

bệnh viện (NTBV) và nước thải sản xuất (NTSX) gia tang Tại khu vực đô thi, hầu

hết NTSH phat sinh đều chưa được thu gom, xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc giavề môi trường (QCVN) hoặc quy chuẩn kỹ thuật địa phương về môi trường (QCDP)

trước khi xả ra nguồn tiếp nhận, gây ô nhiễm môi trường nước mặt nói chung và

nước sông nội đô (SND) nói riêng Nguồn gây ô nhiễm SND tại các đô thị đa dạngcả về lưu lượng thải, thành phần ô nhiễm và rất khó kiểm soát [27, 62, 84]

Qua điều tra khảo sát và tong hợp tài liệu tại một số thành phố lớn ở miền

Bắc của Việt Nam, trải qua nhiều năm hình thành và phát triển, các dòng sôngchảy qua đô thị (SNĐ) đã trở thành những kênh thoát nước cấp I như các sông Tô

Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ và sông Sét của TP Hà Nội; sông Hào Thành,

sông Sặt và kênh T2 của TP Hải Dương, v.v đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng.Bên cạnh đó, một số sông, kênh thoát nước nội đô, ven đô mới được hình thành

như kênh A 4-8 và Chính Tây của TP Phủ Lý, tỉnh Ha Nam và sông Tào Khê,

kênh Kim Đôi của TP Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh cũng đang bị ô nhiễm ở các mứcđộ khác nhau SND ngoài chức năng điều hòa, tiêu thoát ting trở thành sông thoát

nước thải đô thị [4, 20].

Hiện nay, một số địa phương đã huy động nhiều nguồn vốn của nhà nước, vayODA và xã hội hóa dé đầu tư xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước thải (XLNT)đô thị tập trung nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu Vì vậy, đến nay hầu hết cácdòng sông này vẫn đang bị ô nhiễm nặng do: (¡) khối lượng nước thải phát sinh lớn;(ii) hệ thống thu gom chưa triệt dé, đặc biệt là tại các khu vực đô thị cũ có chung hệthống thoát nước (HTTN) mưa và nước thải; (iii) tải lượng 6 nhiễm các thành phanhữu cơ, vô cơ và VSV lớn; (iv) đầu tư còn hạn chế va mới chỉ tập trung vào xử lý

10

cuối đường ống Các con SND trong khu vực trung tâm đô thị, điển hình như TP Hà

Nội và TP Hải Dương đều có màu đen đậm, hàm lượng CHC cao, bốc mùi hôi thối

(mùi khí hydro sunfua, amoniac, mercaptan, ) và gây ảnh hưởng trực tiếp tới vệsinh môi trường, cảnh quan đô thị và sức khoẻ cộng đồng [27, 79, 80, 92]

TP Hà Nội, trong giai đoạn (2008- 2020), tổng lượng NTSH phát sinh khu

vực đô thị ước khoảng 960.000 mỶ/ngày.đêm, lượng NTSH được thu gom, xử lý

tập trung tại 08 nhà máy XLNT khoảng 296.700 mỶ/ngày đêm, chiếm tỷ lệ 30,9 %,

trong đó nhà máy XLNT: Kim Liên, Trúc Bạch, Bảy Mẫu, Yên Sở, Hồ Tây, PhúHà và Phú Thứ - phường Tây Mỗ, Cầu Ngà và Bắc Thăng Long - Vân Trì tương

ứng là 3.700, 2.300, 13.300, 200.000, 15.000, 400, 20.000 và 42.000 mỶ/ngàyđêm Nhà máy XLNT Sơn Đồng công suất 8.000 m*/ngay đêm đã xây dựng xong

nhưng chưa hoàn thành hệ thống thu gom dé đưa nước thải về xử lý Theo quy

hoạch, các nhà máy XLNT thuộc lưu vực sông (LVS) Nhué - sông Day thu gom,

xử lý khoảng 85,9 % tổng khối lượng nước thải phát sinh của thành phố Ngoài ra,

NTSH còn được thu gom, xử lý cục bộ tại trạm XLNT của các khu đô thị mới với

lưu lượng khoảng 16.000 m/ngày đêm; một số khách sạn, khu nhà ở, chung cư

cao tầng quy mô lớn trên địa bàn đã được đầu tư xây dựng hệ thống XLNT cục bộ

[36, 37, 38] Như vậy, đến nay vẫn còn khoảng trên 60% NTSH của Hà Nội chưa

được thu gom xử lý đạt QCVN.

Trong nước SND ton tại các CHC có nguồn sốc tự nhiên và nhân tạo CHC

là một hỗn hợp không đồng nhất, bao gồm hợp CHC chứa nitơ (ONC) như protein,hợp chất carbon hữu co (OCC) như gluxit, lipid và các hợp CHC khác (OOC) như

axit fulvic, humic Việc xác định ONC khó khăn hơn việc xác định các hợp CHC

nói chung, nên OCC thường được sử dụng trong nghiên cứu về CHC trong nước

thải đô thị Trong nhóm OCC, ngoài các hợp chất fulvic, humic ké trên còn phải ké

đến hợp CHC chứa phốt pho, hợp CHC chứa lưu huỳnh, hợp CHC là dư lượng

thuốc kháng sinh, các loại hop CHC phụ gia thực pham , chúng có thể tồn tại dướidạng hòa tan, keo, không tan, bay hơi, không bay hơi, dễ phân hủy, khó phân hủy.

Phần lớn các CHC trong nước đóng vai trò là cơ chất đối với VSV và tham gia vào

quá trình trao đổi chất tạo sinh khối và năng lượng Để đánh giá mức độ ô nhiễm

các CHC trong nước thường thông qua các thông số TOC (Tổng lượng carbon hữu

II

cơ), COD (nhu cầu oxi hóa học) và BOD (nhu cầu oxi hóa sinh học) BOD được sửdung dé đánh giá CHC dang dé phân hủy, COD được sử dung dé đánh giá CHCdạng khó và dé phân hủy, TOC được sử dụng tinh tong lượng carbon có trong CHC.

Cả hai thông số COD và BOD đều yêu cầu các phương pháp phân tích trong phòng

thí nghiệm nên tốn nhiều thời gian do vậy nhiều trường hợp thông số TOC được sửdụng để đánh giá sự ô nhiễm hữu cơ trong nước thải, nước sông và cho ra kết quả

nhanh chóng hơn.

Hiện nay, có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đưa ra giải pháp XLNTđô thị tập trung hiệu quả, phù hợp với đặc điểm tự nhiên của từng vùng và từng đôthị Trong đó, phương pháp sinh học hiếu khí là một phương pháp cho hiệu quả xửlý cao, phù hợp với các nguồn thải có chứa hàm lượng các CHC cao, đặc biệt là

CHC dễ bị phân hủy sinh học Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình XLNT bằng

phương pháp sinh học gồm: nhiệt độ, pH, nồng độ muối hòa tan, hàm lượng cặn lơ

lửng, hàm lượng oxi hòa tan, kim loại nặng, chất dinh dưỡng và vi lượng [22, 87].

Ở các quốc gia dang phát triển như Việt Nam, việc đầu tư riêng hệ thống thugom và XLNT đô thị tập trung chỉ phù hợp đối với các đô thị, khu dân cư mới được

đầu tư đồng bộ hệ thống hạ tầng kỹ thuật Đối với các đô thị cũ thường phải kết hợp

nhiều giải pháp tông hợp dé giảm thiêu và xử ly 6 nhiễm nước thải đô thị như: giảipháp giảm thiểu và kiểm soát ô nhiễm tại nguồn; giải pháp thu gom (hệ thống thu

gom nước thải riêng, nửa riêng) va trạm XLNT tập trung (theo từng khu vực, hướng

tiêu thoát nước thải); giải pháp XLNT phân tán kết hợp với công trình XLNT trựctiếp trên lòng SND (sục khí cưỡng bức) và các giải pháp xử lý khác [20, 23, 60]

Công trình XLNT trực tiếp trên lòng SND (sục khí cưỡng bức) phụ thuộc

nhiều vào quá trình cung cấp oxi cho quá trình oxi hóa sinh hóa CHC trong nước,

làm tăng khả năng tự làm sạch của các dòng sông Việc nghiên cứu làm rõ cơ sở

khoa học của giải pháp XLNT đô thị trực tiếp trên các SND phù hợp với đặc điểmHTTN của một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam là yêu cầu thựctiễn cấp thiết đặt ra Xuất phát từ những vấn đề khoa học và thực tiễn nêu trên, đề

tài luận án: “Nghién cứu đặc điểm 6 nhiễm chất hữu cơ trong nước sông một sốthành pho lón miền Bắc và dé xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường”

được triển khai thực hiện

12

2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu của luận án:

- Đánh giá được đặc điểm HTTN đô thị và vai trò của SND trong HTTN đôthị tại một số thành phó lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam

- Đánh giá được hiện trạng môi trường nước SND một số thành phó lớn khu

vực miền Bắc của Việt Nam và đặc điểm ô nhiễm CHC (theo các thông số BOD,

COD, TOC; các CHC chứa lưu huỳnh, ni tơ và phốt pho; chất hoạt động bề mặt, cáchợp CHC bền PAHs, nhóm kháng sinh, nhóm chất béo, nhóm các hợp chấthumic ) và nguồn thải, yếu tổ ảnh hưởng đến hàm lượng CHC trong nước SND

- Nghiên cứu, đề xuất giải pháp quản lý và kỹ thuật giảm thiêu ô nhiễm CHCtrong nước SND, bảo đảm cân bằng sinh thái và phù hợp với điều kiện thực tế các

SND một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam.2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:+ SND trong HTTN đô thị một số thành phó lớn khu vực miền Bắc của Việt

Nam (TP Hà Nội và TP Phủ Lý - tinh Hà Nam thuộc LVS Nhuệ - sông Day; TP.

Hải Dương - tỉnh Hải Dương và TP Bắc Ninh - tỉnh Bắc Ninh thuộc LVS Cầu)

+ Các thành phần ô nhiễm CHC và một số thông số phân loại chất lượng

nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người trong nước SND; một số thông số 6nhiễm trong trầm tích có mối liên quan đến 6 nhiễm CHC trong nước SND

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Phạm vi không gian: Môi trường nước sông/kênh thoát nước mặt một sốthành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam (bao gồm: TP Hà Nội và TP Phủ Lýthuộc LVS Nhuệ - Day; TP Bắc Ninh và TP Hải Dương thuộc LVS Cau), cụ thé:

Các SND chảy qua khu vực trung tâm cua TP Ha Nội: sông Tô Lich, sông

Kim Ngưu, sông Li và sông Sét; khu vực thượng nguồn sông Nhué;

Các sông/kênh thoát nước nội đô chảy qua trung tâm TP Hải Dương: sông

Sat, hệ thông Hào Thành và kênh T2;

HTTN khu vực trung tâm TP Bắc Ninh và các sông/kênh thoát nước lân cận:

sông Tào Khê, sông Ngũ Huyện Khê, Kênh T1;

13

HTTN khu vực trung tâm TP Phủ Lý và các sông/kênh thoát nước lân cận:

kênh Chính Tây, kênh A 4-8, sông Châu Giang, sông Nhuệ - Đáy.

+ Phạm vi thời gian: Các số liệu về HTTN được thu thập giai đoạn 2005 2019; các số liệu về môi trường và kết quả điều tra, khảo sát và phân tích trong phòng

-thí nghiệm thực hiện mùa khô năm 2016, mùa mưa năm 2017 và tháng 3 năm 2019.

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn3.1 Ý nghĩa khoa học:

- Nghiên cứu đóng góp cơ sở khoa học trong việc xác định đặc điểm ônhiễm CHC trong nước SND (theo các thông số BOD, COD, TOC; nhóm CHCchứa lưu huỳnh, ni tơ và phốt pho; chất hoạt động bề mặt, các hợp CHC bềnPAHs, nhóm kháng sinh, nhóm chất béo, nhóm các hợp chất humic ); sự tồn tại

và các yêu tố ảnh hưởng đến mức độ ô nhiễm CHC trong nước SND một số thành

phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam

- Đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn của giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ônhiễm CHC trong nước SND phù hợp với điều kiện thực tế và bảo đảm cân bằng

cho hệ sinh thái nước.

3.2 Ý nghĩa thực tiễn:

- Luận án cung cấp bộ thông tin, dữ liệu cơ bản về đặc điểm HTTN đô thị,

thực trang ô nhiễm môi trường nước và đặc điểm ô nhiễm CHC trong nước SNDcủa một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam

- Gop phan đánh giá được thực trạng, ưu điểm và hạn chế của các giảipháp giảm thiêu ô nhiễm nước SNĐ; đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuậtgóp phần giảm thiểu ô nhiễm nước SND một số thành phố lớn khu vực miền Bắc

của Việt Nam.

4 Đóng góp mới của luận án

- Đã xác định được một số đặc trưng ô nhiễm CHC trong nước SND và tác

động của chúng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn của giải pháp

quản lý và kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm CHC trong nước SND, phù hợp với điềukiện thực tế các SND một số thành phố lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam

14

Chương 1 TONG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Sông nội đô và vai trò của chúng trong hệ thống thoát nước

1.1.1 Khái quát về sông nội đô trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1.1 Sông nội đô trên thé giới

Ở các nước phát triển trên thế giới, các đô thị lớn và văn minh đều nằm bên

cạnh các con sông hoặc có sông chảy qua như: sông Seine ở Paris, sông Thames ở

London, sông Hoàng Phố ở Thượng Hải, sông Hàn ở Seoul Dòng sông là nguồngốc tạo ra một đô thị, không có sông sẽ không có nguồn nước và sẽ không thể có đôthi sam uất Sông là nơi cấp nước, thoát nước là một trong những điều kiện quantrọng của một đô thị Các nền văn minh trên thế giới đều được hình thành và phát

triển tại các LVS lớn như: sông Nil ở Ai Cập, sông Hang ở Ấn Độ và sông Hoang

Hà ở Trung Quốc

Thủ đô Amsterdam của Hà Lan là một trong những trung tâm phố cô lớnnhất châu Âu, ra đời vào thé ky thứ XII từ một làng chai nhỏ bên bờ sông Amstel.Amsterdam nổi tiếng với những ngôi nhà nhiều màu sắc, những chiếc cầu cô kínhcùng hệ thống kênh đào được xem như các SND chang chit cùng lối kiến trúc cô

điển mang phong cách châu Âu vô cùng tinh tế và đẹp mắt (Hình 1.1) [14]

r —

15

SND tại các đô thị lớn trên thế giới đóng vai trò là nguồn cung cấp nước chocác hoạt động sản xuất, kinh doanh và dịch vụ; tăng khả năng giao thông bằngđường thủy, buôn bán, du lịch, tạo cảnh quan đô thị, đồng thời dòng sông cũng

đóng vai trò là kênh tiêu thoát nước của HTTN đô thị [14].

Vào thế kỷ XIX, các đô thị công nghiệp ở châu Âu phải đối mặt với vấn nạn

ô nhiễm nước sông với quy mô lớn Năm 1858, nước trên sông Thames của thủ đô

Luân Đôn (Anh) bị ô nhiễm nặng nề, thành phố phải xây dựng hệ thống cống ngầmthu nước thải vào và đây xa ra biển Sau chiến tranh thế giới thứ 2, các dòng sông ởNhật Bản bị ô nhiễm nặng nè, chính quyền đã đưa ra quy định, yêu cầu các hộ dânXLNT tại chính nhà mình theo mô hình XLNT tại nguồn bằng các bể Johkasou ởqui mô hộ hoặc nhóm/cụm hộ gia đình trước khi đấu nối với HTTN [20]

Cùng với sự phát triển đột phá của khoa học kỹ thuật, năng lực quản trị và

kiểm soát ô nhiễm nước thải đô thị nói chung và nước SND nói riêng phát triểnkhông ngừng Nhà nước, các tổ chức, đơn vị quan lý các dòng sông đã áp dụng

một số biện pháp dé cải tạo, nâng cao chất lượng nước như sử dụng các hoạt chất

khử mùi, thu gom và xử lý chat thải rắn trôi nôi trên sông; tăng cường bom sục khí

ôxi vào nước nước sông và nhiều giải pháp kỹ thuật khác để đây nhanh quá trình

sinh hóa

Việc kiểm soát nước thải đô thị và xử lý ô nhiễm nước SND bằng các giải

pháp thông minh đã giúp các thành phố sản xuất ra nhiều hàng hóa hơn, sử dụng vàtiết kiệm được nguồn tài nguyên nước nhiều hơn Nhiều quốc gia đã bắt đầu tìmcách điều tiết, chỉnh trị dòng chảy thông qua hệ thống thuỷ lợi, thoát nước, các hồchứa, đập và thậm chi là dành cả một vùng dat trũng dé giữ nước, XLNT các dòng

SND [20].

1.1.1.2 SND một số thành pho lớn ở Việt NamỞ Việt Nam, hầu hết các đô thị lớn đều gắn với sự hình thành, phát triển vàchỉnh trị các dòng sông như: Thủ đô Hà Nội bên sông Hồng, hệ thống sông Nhuệ -Đáy và các SNĐ; TP Hồ Chí Minh găn liền với sông Sài Gòn, sông/kênh NhiêuLộc-Thị Nghè, sông/kênh Tham Lương; TP Đà Nẵng gắn liền với sự hình thành,phát triển và chỉnh trị của dòng sông Hàn; TP Hải Dương có sông Thái Bình,

sông Sặt, sông Kim Sơn, hệ thống sông/kênh Hào Thành

16

Đa số các đô thị có sông chảy qua được mở rộng, phát triển trong 20 nămđầu thế kỷ XXI đang đối mặt với ngập úng ở nội đô mặc dù mực nước sông luônthấp và hầu hết các con SND đều bi 6 nhiễm nghiêm trọng, bốc mùi hôi thối Day

là hậu quả của việc phát triển kinh tế- xã hội thiếu bền vững; quá trình công

nghiệp hóa, đô thị hóa chưa đi đôi với bảo vệ môi trường (BVMT) [7].

Một số thành phó, đặc biệt là các đô thị lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam

có lịch sử hình thành lâu đời, theo thời gian, cùng với quá trình chỉnh trị dòng sông

và quá trình đô thị hóa, một số sông cổ xưa đã trở thành dòng SND, dong vai trò là

kênh thoát nước cấp I chảy qua trung tâm thành phố như:

- Thủ đô Hà Nội: Có hệ thông sông ngòi kênh muong khá dày đặc, được baobọc bởi các hệ thống sông Hồng, sông Tích, sông Nhuệ, sông Day, sông Đuống

Khu vực trung tâm thành phố có các con SND nhỏ chạy qua như: sông Tô Lịch,

sông Kim Ngưu, sông Sét và sông Ltr Các SND và các hồ điều hoà khu vực trungtâm thành phố đã tạo nên một bản sắc đô thị rất riêng của Hà Nội [20, 54], cụ thé:

+ Sông Tô Lịch: Là một sông cô của Thăng Long xưa Ngày trước, sông sâunước trong, hai bên bờ buôn bán sam uất, trên bến dưới thuyền Phố phường đầu

tiên tập trung ở đầu sông Tô Lịch nơi thông ra sông Hồng Sông Tô Lịch bắt nguồn

từ công Phan Dinh Phùng (quận Ba Đình), chảy qua mương Thụy Khuê và chạy dọcđường Thụy Khuê về phía chợ Bưởi, cắt ngang qua đường Lạc Long Quân rồi tới

đường Hoàng Quốc Việt (được coi là điểm lộ diện của sông Tô Lịch) có chiều rộng

khoảng 30m, mực nước sông ở mức cao có thê đạt tới 3m Tiếp theo, sông chạy dọc

đường Bưởi tới Cầu Giấy, rồi sau đó chạy dọc theo đường Láng cho tới điểm cắt

ngang đường Nguyễn Trãi tại Ngã Tư Sở có chiều rộng từ 30 40m, chiều sâu từ 3

-4m Sông tiếp tục chạy dọc theo đường Kim Giang, Đại Kim, Thịnh Liệt đi qua các

điểm Cầu Khương Đình, Cầu Lủ, Cầu Dậu về phía Nam thành phó Tới khu vựcNhà máy sơn Hà Nội, sông Tô Lịch rẽ thành 02 nhánh: chảy sang hướng Đông đồvề hồ Yên Sở; chảy xuôi theo hướng Nam qua Đập Thanh Liệt và đồ vào sông

Nhuệ [12, 20].

+ Sông Kim Ngưu: Sông Kim Ngưu xưa là một phân lưu của sông Tô Lịch

và là một tuyến giao thông thuỷ Sông Lừ và sông Sét cô là phân lưu của sông KimNgưu Đến cuối thế ky XIX, đoạn sông Tô Lịch chảy qua phường Đồng Xuân dé

17

hợp lưu với sông Nhĩ Hà bị bồi lấp nhiều, dòng chảy thu hẹp lại Năm 1889, ngườiPháp lap sông Tô Lịch ở đường Nguyễn Siêu, Ngõ Gạch Doan sông Tô Lịch từ phốChợ Gạo đến công viên Bách Thảo đã bị lấp, nay không còn dấu tích Do đó sôngTô Lịch không còn thông với sông Hồng Sông Kim Ngưu cũng giống như sông TôLịch đảm nhận vai trò kênh thoát nước cấp I cho HTTN khu vực trung tâm TP HàNội Sông bắt nguồn từ cống Lò Đúc, dài khoảng 12,2 km, chiều rộng trung bình

từ 25- 30 m, độ sâu từ 2 - 4 m Lưu vực thoát nước của sông Kim Ngưu bao gồm

diện tích của các quận Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng và toàn bộ lượng nước khu vựcQuỳnh Lôi, Mai Hương, Vĩnh Tuy và một phần huyện Thanh Trì, dọc sông Kim

Ngưu có 14 cửa xả chính và nước sông cũng đã bị ô nhiễm do việc xả nước thải

vào Tổng lưu lượng nước thải xả vào sông Kim Ngưu năm 2018 ước tính xấp xỉ

254.000 m*/ngay đêm, trong đó lượng NTSH khoảng 93.000 mỶ/ngày đêm, NTSX(bao gồm cả NTSH phát sinh từ các cơ sở, tổ chức) khoảng 157.000 mỶ/ngày đêm

và NTBV khoảng 4.000 mỶ/ngày đêm [12, 20]

+ Sông Sét: Sông Sét là một nhánh nhỏ của sông Kim Ngưu, giữ vai trò thoát

nước một số khu vực của TP Hà Nội Sông Sét hiện nay được tính từ mương Trần

Khát Chân chảy qua Đại học Bách Khoa Hà Nội, đến cầu Đại La thì nhập vào sông

Kim Ngưu ở Giáp Nhị Một nhánh khác từ cống Nam Khang nhận nước thải từ khu

vực đường Trần Bình Trọng - Quang Trung chảy qua hồ Thiền Quang, hồ Bảy Mẫunhập vào nhánh chính ở Đại học Bách Khoa Hà Nội Sông Sét dài hơn 3,6km, chiềurộng trung bình từ 10 - 30 m, bắt nguồn từ hồ Bảy Mẫu, chảy theo hướng từ Bắcxuống Nam và đồ vào hồ Yên Sở Khi đi qua Giáp Bát, nó nhận thêm nước từ mộtphân lưu của sông Lừ chảy từ Phương Liên sang Sông Sét suốt nhiều năm bị bùnbôi lang và lan bờ, nên bề rộng và độ sâu của sông đã giảm đáng kể, có nơi sông chỉ

rộng khoảng 5m, độ sâu trung bình khoảng 1m Từ năm 2003, sông Sét được nao

vét và cống hóa với sự hỗ trợ của Chính phủ Nhật Bản trong dự án thoát nước, cảithiện môi trường Hà Nội giai đoạn 1 (1997 - 2005) Hiện nay đoạn phía Bắc của

sông chảy qua khu vực các trường đại học: Bách Khoa Hà Nội, Xây Dựng Hà Nội

và Đại học Kinh tế Quốc dân đến phố Đại La đã được cống hóa (kè bờ và làm nắpbê tông trên mặt sông thành đường Trần Đại Nghĩa) Đoạn từ phố Đại La đến hồ

Yên Sở được kè bờ, nạo vét, làm đường và trồng cây hai bên bờ, đoạn sông chảy

18

qua khu vực Bách Khoa được cống hóa Tổng lưu lượng nước thải xả vào sông Sét

năm 2018 ước tính xấp xỉ 101.000 mỶ/ngày đêm, trong đó NTSH khoảng 37.000mỶ/ngày đêm, NTSX khoảng 62.000 m*/ngay đêm và NTBV khoảng 2.000 m/ngày

đêm [12, 20].

+ Sông Lừ: Sông Lit dài khoảng 10 km, rộng từ 10 - 20 m, bắt đầu từ cống

Trịnh Hoài Đức qua hồ Đống Đa, Trung Tự, Linh Đàm và nhập vào sông Tô Lịch ởĐịnh Công Sông chảy qua một số khu vực quận Đống Đa Đến Phương Liên, sông

Lừ chia làm hai nhánh, một nhánh rẽ sang phía Đông tới Giáp Bát và hợp lưu với

sông Sét, nhánh còn lại chảy về phía Nam qua Định Công và hợp lưu với sông TôLịch tại phía Bắc khu đô thị Linh Đàm Khi thực hiện dự án cải tạo HTTN thải TP

Hà Nội năm 1998, sông Lừ đã được nắn dòng cho phần lớn lượng nước sông Lừ đồvào sông Sét rồi chảy vào hồ điều hòa Yên Sở [12, 20]

Tổng lưu lượng nước thải xả vào thượng lưu sông Lừ năm 2018 ước tính xấpxi 24.000 mỶ/ngày đêm, trong đó NTSH khoảng 9.000 m/ngày đêm, NTSX khoảng

14.500 m”/ngày đêm và NTBV khoảng 500 mỶ/ngày đêm Một số hoạt động giảm

thiêu 6 nhiễm SND TP Hà Nội nêu tại Hình 1.2 [12, 36, 37, 38]

- TP Hải Dương: Hiện nay, trên địa bàn TP Hải Dương, tỉnh Hải Dương có

các SND như sông Sat, sông Kim Sơn, hệ thong sông/kênh Hao Thanh và kênh T2có chức năng điều hòa, tiêu thoát úng và thoát nước thải đô thị

19

+ Sông Sặt đoạn chảy qua TP Hải Dương là nơi tiếp nhận nước thải của TP.Hải Dương Nước thải từ các nguồn thải sinh hoạt, công nghiệp, tiêu thủ côngnghiệp, dịch vụ được thải trực tiếp hoặc gián tiếp qua hệ thống cống thoát nước

của thành phố Nước sông Sat đoạn trong thành phố bi 6 nhiễm nặng [20, 41]

+ Hệ thống Hào Thành xưa kia là dong sông bao quanh thành cổ, hiện nay lànơi tiếp nhận nước thải từ các khu dân cư, xí nghiệp, nhà máy năm trong khu vực

nội thị cũ, sau đó chảy ra sông Sặt Hai bên bờ của Hào thành đã được kẻ chắc chắn

nhưng hiện nay bẻo tây dày đặc gây tắc nước, mỗi khi trời mưa to nước có thể tràn

vào nhà dân gây mất vệ sinh, nước cũng bị ô nhiễm khá cao [20, 41]

+ Kênh T2 bắt đầu từ cống Tuệ Tĩnh, thu nước mưa và nước thải về Trạm bơnBình Lâu và bơm ra sông Sặt, chảy vào hệ thống sông Bắc Hưng Hải [41, 58, 59]

- TP Bắc Ninh và TP Phú ly: qua điều tra, khảo sát nhận thay 02 đô thị này

không có SND, kênh mương thoát nước hở chảy qua trung tâm.

Khu vực ven đô TP Bắc Ninh có kênh Tào Khê và sông Ngũ Huyện Khêtiếp nhận nước thải công nghiệp của làng nghề tái chế giấy Phong Khê và nướctrong sản xuất nông nghiệp khu vực nông thôn chảy ra sông Cầu [20, 39]

20

Kênh thoát nước Tào Khê Trạm XLNT TP Bắc Ninh

Hình 1.4 Kênh thoát nước nông nghiệp và Trạm XLNT TP Bắc Ninh

Khu vực ven đô TP Phủ Lý có sông Châu Giang là nơi tiếp nhận nước thảicủa TP Phủ Lý bơm ra qua các trạm bơm; điểm giao giữa sông Châu Giang vớisông Nhuệ chảy vào sông Đáy cũng chảy ngang qua thành phố Khu vực ven Quốc

lộ 1 Aco kênh A 4-8 và khu vực nông thôn có kênh Chính Tây thoát nước nông

nghiệp [13, 20].

Hình 1.5 Ô nhiễm nước các sông, kên ven đô TP Phủ Lý

21

1.1.2 Chức năng và vai trò của SNĐ ở Việt Nam

Các dòng sông nói chung và SND nói riêng có các chức năng nguồn nướcđược quy định tại mục 21 Điều 2 Luật Tài nguyên nước năm 2012 (Khoản 1 Điều22 Luật Tài nguyên nước năm 2023) Vai trò và chức năng nguồn nước của SND cóthê được phân chia dưới đây

1.1.2.1 Chức năng nguồn nước của SNDTai các đô thị lớn có SND chảy qua, HTTN đô thị là hệ thống kết hợp thoát

nước mưa, NTSH và NTSX Các lưu vực thoát nước thường được phân chia thành

các tiểu lưu vực nhỏ theo địa hình và đặc điểm tự nhiên, trong đó các con SND

đóng vai trò như là mạng lưới kênh thoát nước cấp I [20]

Chức nang nguồn nước của SND là những mục đích sử dụng nước nhất địnhdựa trên các giá tri lợi ích của nguồn nước được chia thành 04 nhóm chính gồm [17]:

- Chức năng cung cấp nước: Cung cấp nước cho tưới, sinh hoạt, nuôi trồng

thủy sản, phát điện, công nghiệp;

- Chức năng điều hòa: Điều tiết một phần dòng chảy, tiêu thoát nước, tiêuthoát lũ, tiếp nhận nước thải;

- Chức năng văn hóa-xã hội: Giải trí, du lịch, tạo môi trường cảnh quan, tinh

thần và quân su;

- Chức năng hỗ trợ sinh thái: Tự làm sạch, cung cấp nguồn dinh dưỡng, phù

sa, phục hồi sinh thái, là nơi cư trú và sinh sản của các loài thủy sinh

1.1.2.2 Vai trò của SND

Các SND có vai trò rất quan trọng trong các đô thị, đặc biệt là trong HTTN

đô thi ở khu vực miền Bắc của Việt Nam, cụ thé như sau [20]:

- Diéu hoà nước mưa: Đảm bảo khả năng đệm, khả năng tiêu thoát nước

mưa trong mùa mưa, góp phần điều hoà giảm ngập úng cục bộ

- Tạo cảnh quan đồ thị: Các sông thoát nước khu vực nội đô đóng góp phankhông gian mặt nước, cũng như các chức năng mặt nước khác như vui chơi, thể

thao giải trí dưới nước

- Tiép nhận và vận chuyển nước thải: Nước trên các sông thoát nước đô thị

thực chất là NTSH Các sông thoát nước chính khu vực nội đô đóng vai trò như làmạng lưới kênh thoát nước thải cấp I, thu gom và vận chuyên nước thải đến các

trạm XLNT tập trung và dẫn nước ra khỏi khu vực đô thị.

22

- XLNT: Các sông thoát nước có khả năng tự làm sạch chất ô nhiễm thông

qua quá trình làm sạch tự nhiên (lý học, hoá học, sinh học), tuy nhiên khả năng tự

làm sạch phụ thuộc nhiều vào lưu lượng, thải lượng chất ô nhiễm, nếu vượt quá khả

năng tự làm sạch của dòng sông thì sẽ bị ô nhiễm.

- Diéu hoà vi khí hậu: Với vai trò không gian mặt nước, các sông thoát nướcđô thị có khả năng điều hoà vi khí hậu (bốc hơi nước tăng độ 4m, trao đổi các chấtkhí giữa pha lỏng - pha khí, điều hoà nhiệt độ khu vực ven sông, khu vực đệm, giảmtiếng ồn, độ rung và điều hòa vi khí hậu nội đô )

- Phát triển nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản: Nước tiêu thoát từ các SNDcũng được tái sử dụng một phần để tưới cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng

thủy sản như nuôi cá ở khu vực phía Nam của TP Hà Nội.

- Phát triển giao thông thuỷ: Hệ thong các sông có thé thiết lập tạo mạng

lưới giao thông thuỷ khu vực nội đô, giảm áp lực giao thông đường bộ.

- Duy trì hệ sinh thái dưới nước: Là nơi cư trú, sinh sông của các loài thuỷsinh vật, bảo tồn đa dạng sinh học tại các thuỷ vực nội đô

- Duy trì và bồ cập nước ngâm: Các sông thoát nước khu vực nội đô cũng

đóng góp phan quan trọng trong việc bổ cập nước ngầm

1.1.2.3 Suy giảm chức năng cua SND ở miên Bắc Việt Nam

Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, việc khai thác sử dụng các dòngsông nói chung và SND ở các đô thị lớn khu vực miền Bắc của Việt Nam nói riêng đãlàm thay đổi các chức năng tự nhiên của chúng Về bản chất nước trên các sông thoátnước thải khu vực nội đô là NTSH; quá trình xây dựng công trình chỉnh trị, điều tiết(đập, trạm bơm, nan dong ) dẫn đến các chức năng tự nhiên của sông bị suy giảm;các sông này chỉ đóng vai trò đơn thuần là hệ thống kênh thoát nước cấp I của HTTNđô thị Chất lượng nước sông bị ô nhiễm vượt quá giá trị quy định ở các mức A, B, Cvà D của QCVN 08:2023/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nướcmặt, tương ứng với từng loại nước sử dụng cho các mục đích), cụ thê [20]:

- Suy giảm khả năng điều hoà nước mưa: Sông bị lẫn chiếm, các công trình

chỉnh trị làm thay đổi dòng chảy, đập; đô thị hoá, bê tông hoá dẫn đến gia tăng

module dòng chảy tiêu nước mưa vượt quá khả năng đệm của các sông.

23

- Suy giảm chất lượng cảnh quan đô thị: Nước sông bị ô nhiễm, mau nước

chuyền sang đen, bốc mùi hôi thối dẫn đến suy giảm cảnh quan đô thị

- Suy giảm khả năng tiếp nhận va vận chuyển nước thải: Như TP Hà Nộihiện nay đang khai thác, vận hành Đập Thanh Liệt, duy trì mức xả nước tôi đa với

công suất là 30 m°/s (khi mực nước sông Nhuệ thấp dưới 3,5m) Do mực nước sông

Nhuệ thường phải duy trì ở mức nước khá cao dé phục vụ mục dich tưới trong nông

nghiệp nên việc đóng đập Thanh Liệt trong mùa khô cũng làm giảm khả năng vận

chuyên nước thải của các dòng sông

- Suy giảm kha năng XLNT: Các sông thoát nước phải chịu áp lực tiêu thoát

lớn, lưu lượng và thải lượng chất ô nhiễm lớn vượt quá khả năng tự làm sạch củadòng sông dẫn đến nguồn nước bi 6 nhiễm

- Suy giảm khả năng điều hoà vi khí hậu: Với không gian mặt nước, các sông

thoát nước có khả năng gia tăng bốc hơi nước tăng độ ẩm, trao đổi các chất khí giữa

pha lỏng - pha khí, điều hoà nhiệt độ khu vực ven sông, khu vực đệm giảm tiếng ồn,và vi khí hậu đô thị Tuy nhiên, do nước sông bi ô nhiễm dẫn đến gia tăng trao đôi

các khí gây ô nhiễm như HS, CHy, mecaptan do vậy làm thay déi chất lượng môi

trường không khí, vi khí hậu khu vực đô thị.

- Suy giảm khả năng cấp nước cho phát triển nông nghiệp, nuôi trong thủy

sản: Nước tiêu thoát từ các sông thoát nước nội đô bị ô nhiễm cao vượt quá các quy

chuẩn chất lượng nước mặt, do vậy không đáp ứng được yêu cầu là nguồn nước tưới

cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản

- Suy giảm khả năng phát triển giao thông thuỷ: Chất lượng nước sông bi 6nhiễm dẫn đến suy giảm khả năng phát triển giao thông đường thuỷ

- Suy giảm hệ sinh thái dưới nước: Chất lượng nước bị 6 nhiễm là nguyênnhân chính dẫn đến mất nơi cư trú, sinh sống của các loài thuỷ sinh vật, làm giảm

đa dạng sinh học tại các thuỷ vực nội đô.

- Suy giảm khả năng bồ cập nước ngâm: Các sông thoát nước khu vực nội đô

đóng góp trong việc bé cập nước ngầm, tuy nhiên nước sông bi ô nhiễm dẫn đến

suy giảm chât lượng nước ngâm, đặc biệt là nước ngâm tâng nông.

24

1.2 Tổng quan về 6 nhiễm CHC trong nước SND và trong trầm tích

1.2.1 Phân loại các hợp CHC trong môi trường nước

Có một số cách phân loại hop CHC trong môi trường nước, cụ thé là:- Phân loại CHC theo QCVN 01-1:2018/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt Theo đó, thông số hữu cơ

sẽ được chia thành 4 nhóm: nhóm alkan clo hóa, nhóm hydrocacbua thơm, nhóm

benzen clo hóa và nhóm CHC phức tạp Trong mỗi nhóm có các loại CHC cụ thé

- Phân loại CHC theo tính chất vật lý: CHC trong nước được chia thành 4

loại là: CHC sinh học, CHC hòa tan, CHC dạng keo và CHC tổng hợp

- Phân loại CHC theo mức độ tác dụng cua VSV: Dựa vào mức độ bi phan

hủy dưới tác dụng của VSV, các CHC có trong môi trường nước được chia thành

hai loại: CHC dễ bị phân hủy sinh học và các CHC bền vững (khó phân hủy sinhhọc) Cụ thể như sau [20]:

+ Các CHC dễ bị phân hủy sinh học:

Đó là các hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo có nguồn gốc động vật vàthực vật Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong NTSH (khoảng 60-80%lượng CHC thuộc loại này), nước thải chế biến thực phẩm Các hợp chat này chủyếu làm suy giảm oxi hòa tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản, hệsinh thái thủy sinh và suy giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt Quá trình phân hủy

các CHC thuộc loại này như sau:

Phân hủy hiểu khí:

vi sinh vat hiểu khí

CHC + O;(hòa tan trong nước) ——————> CO; + H;O + năng lượng

Các VSV sử dụng oxi ở dang hòa tan trong nước dé phân hủy CHC và làm

suy giảm hàm lượng oxi trong nước.

Phân huy ky khí:

vi sinh vật ky khí cw

CHC ———— CH, + axit hữu co

CHC dễ bị phân hủy sinh học thường ảnh hưởng có hại đến các nguồn lợi

thủy sản bởi khi bị phân hủy, các CHC này sẽ làm suy giảm hàm lượng oxi hòa tan

trong môi trường nước, qua đó ảnh hưởng tới quá trình sinh sống và dẫn đến hiện

tượng chết tôm, cá và các động vật thủy sinh

25

+ Các CHC bên vững:Các CHC có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị VSV phân hủytrong môi trường Một số CHC có khả năng tồn lưu lâu đài trong môi trường và tíchlũy sinh học trong cơ thé sinh vật; chúng có thé thâm nhập vào chuỗi thức ăn và qua

đó đi vào trong cơ thể con người

Các chất polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCBs), hydrocacbonthơm đa vòng ngưng tụ (PAHs), các hợp chat di vòng chứa N hoặc O là các hợp CHCbền vững Những chất này thường có trong NTCN, nước chảy tràn từ đồng ruộng (cóchứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng ) Các hợp chất này thường

là các tác nhân gây ô nhiễm có độc tính cao, gây nguy hại cho môi trường và hệ sinh thái, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong môi trường Cụ thé:

Nhóm hợp chat phenol: Phenol và các dan xuất của nó có trong nước thải của

một số ngành công nghiệp (lọc hóa dau, sản xuất bột giấy, nhuộm ) Các hợp chất

loại này làm cho nước có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nước và sức khỏe con

người, một số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thư QCVN 08:2023/BTNMT,Bang 1 - Giá trị giới han tối đa các thông số ảnh hưởng tới sức khoẻ con người quyđịnh nồng độ tối đa của Tổng phenol trong nước bề mặt chỉ là 0,005 mg/L

Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ: Hiện nay có hàng trăm, thậm chíhàng ngàn loại hóa chất bảo vệ thực vật đang được sản xuất và sử dụng với mục

đích diệt sâu, côn trùng, nam, diệt co Trong đó phần lớn là các hợp CHC bền vững,

được chia thành các nhóm: Photpho hữu cơ (malthion, methyl parathion ); Clo

hữu cơ (lindane, aldrin, dieldrin, DDT, 2,4-D, 2,4,5-T ); Cacbamat

(carbaryl, cacbofuran ); Phenoxyaxetic (2,4-D, 2,4,5-T ); Pyrethroid tong

hop (allethrin, fenvalerate ).

Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với con người và động vật Nhiều

chất trong số đó, đặc biệt là các clo hữu cơ bị phân hủy rất chậm trong môi trường,

có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và con người Nhiều loại trong số các hóachất bảo vệ thực vật có chứa tác nhân gây ung thư

Nhóm hợp chất dioxin: Dioxin là hợp chất sinh ra trong quá trình sản xuấtcác hợp CHC clo hóa Dioxin cũng được tạo thành khi đốt cháy các hợp chất clohóa ở nhiệt độ thấp (dưới 1000°C) Hai nhóm hợp chất này là polychlorinated

26

dibenzo-p-dioxins (PCDDs) va polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) Nhóm

PCDD có 75 chất, trong đó có một hợp chất được gọi là dioxin, đó là hợp chất

thời gian dài.

Nhóm hợp chất hydrocacbon đa vòng ngưng tụ (PAHs): Các hợp chất PAH

thường chứa hai hay nhiều vòng thom PAHs là sản phẩm phụ của các quá trình

cháy không hoàn toàn như cháy rừng, cháy thảo nguyên, núi lửa phun trào (quá

trình tự nhiên), động cơ xe máy, lò nung than cốc, sản xuất nhựa asphalt, sản xuấtthuốc lá Các hợp chất PAH thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trongmột thời gian dài nhưng lại không gây hại đáng ké nếu chỉ dùng một liều lượng lớn

trong duy nhất một lần Trong số các hợp chất PAH có 8 hợp chất được xem là các

tác nhân gây ung thư Thông thường, thực phẩm hàng ngày là nguồn đưa PAHs

chính vào co thé (95%), ngoài ra thì thuốc lá, rau không rửa sạch, ngũ cốc chưađược tinh chế, thịt cá xông khói là các nguồn khác cũng đưa một lượng đáng kê

PAHs thâm nhập vào cơ thể

Nhóm hợp chất là thuốc kháng sinh: Thuốc kháng sinh là những họ thuốc

được nghiên cứu phát triên mạnh mẽ đê phục vụ chữa bệnh, cải thiện sức khỏe con

27

người Bên cạnh ứng dụng trong việc chữa trị và phòng bệnh cho con người, thuốc

kháng sinh cũng đã được sử dụng dé ngăn ngừa va điều trị cho động vật, thực vật

cũng như đối với việc thúc đây tăng trưởng trong chăn nuôi gia súc Các hoạt độngnày sẽ phát thải số lượng lớn dư lượng chất kháng sinh vào môi trường Tuy nhiên,chúng ta ít được biết về tác động của kháng sinh lên các cá thể sinh vật Thuốc khángsinh ở nồng độ cao thường được tìm thấy trong các hệ sinh thái tự nhiên trong nước(ví dụ nước thải) và đất (ví dụ đất được xử lý bang phan hữu co va trang trại) Tuynhiên, những nồng độ cao thường tập trung ở những khu vực có sự hoạt động của conngười, trong khi môi trường tự nhiên thường có nồng độ thuốc kháng sinh thấp Déđánh giá được hậu quả của thuốc kháng sinh chúng ta cần phân tích, đánh giá ảnh

hưởng của ô nhiễm kháng sinh trên các hệ sinh thái tự nhiên Ngoài việc gây ra các

đột biến kháng thuốc kháng sinh và ảnh hưởng đến các gen kháng kháng sinh, nó cònlây lan giữa các VSV trong môi trường, ô nhiễm kháng sinh có thê làm tăng số lượngvi khuẩn đề kháng và giảm sỐ lượng của hệ VSV nhạy cam [61]

Nhóm các hợp chất humic: Humic được phân làm 3 nhóm chính gồm humin,axit humic và axit fulvic Humin không tan trong môi trường nước nên nó thường tồntại trong các hạt keo, rắn lơ lửng Axit humic tan trong môi trường kiềm nhưng khôngtan trong môi trường axit trong khi axit fulvic có kích thước phân tử thấp hơn axithumic nhưng tan được cả trong môi trường kiềm và môi trường axit Với nước thảiđô thị và SND đa phần bị ảnh hưởng mạnh bởi hoạt động thải NTSH nên trong nó tồntại cả axit humic và axit fulvic cũng như các muối của nó (humates)

1.2.2 Ô nhiễm CHC trong nước sông và ảnh hướng đến môi trường

Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm CHC trong nước sông có thé do nguồn gốctự nhiên hoặc nhân tạo Nguồn ô nhiễm tự nhiên là do nước mưa chảy tràn kéo theo

các thành phần ô nhiễm hữu cơ xuống sông, hồ hoặc do hoạt động của sinh vật,

VSV thậm chí cả xác chết của chúng Nguồn ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do nước thải

từ các khu dân cư đô thị, các khu công nghiệp (KCN), cụm công nghiệp (CCN) và

cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ (cơ sở) cũng như tàu thuyền không được xử lýđạt QCCP xả ra Các tác nhân gây ô nhiễm có trong nước thải điển hình như:

- NTSH: chứa lượng lớn CHC, VSV bao gồm cả VSV gây bệnh như VSV

gây bệnh đường ruột, giun sắn,

28

- NTSX: nhiều lĩnh vực công nghiệp tiêu thụ và thải ra một lượng lớn nướcthải chứa hàm lượng CHC rất cao như nước thải chăn nuôi, NTSX tỉnh bột sắn, sảnxuất đường mía, dét nhuộm, giấy và bột giấy

Trong nước mặt và nước thải thường tồn tại nhiều tạp chất, hợp CHC có

nguồn sốc tự nhiên hoặc nhân tạo, điển hình như protein, CHC chứa nito, các loạiphụ gia thực phẩm, chất thải của người và động vật, Các CHC có thé tồn tại dưới

các dạng hòa tan, keo, bay hơi hoặc không bay hơi, dễ phân hủy hoặc khó phân

hủy, [76] Phần lớn các CHC trong nước thường đóng vai trò là cơ chất đối với các

loại VSV, nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng va tao năng lượng cho VSV.

Hợp CHC nói chung rất đa dạng về chủng loại, việc xác định riêng rẽ từng loạiCHC về cơ bản là công việc khó khăn và tốn kém Chính vì vậy mà ta thường xác

định tổng lượng CHC và lay đó lam thông số đại diện chung Cụ thể, một vài thông

số thường được chọn trong phân tích CHC gồm TOC, COD, BODs, Trong nướcthải đô thị và một số loại NTCN dién hình, các CHC chủ yếu đều là cacbonhydrat ởdạng dễ phân hủy bởi hoạt động của VSV Đối với những loại nước thải có đặc tính

như vậy thường xác định tổng các CHC thông qua thông số COD và BODs Hai

thông sỐ này có mỗi quan hệ mật thiết với nhau theo một tỷ lệ phụ thuộc vào loại

nước thải, nguồn nước đầu vào và cả trong các quá trình xử lý khác nhau [4, 20]

1.2.3 Ô nhiễm trong tram tích SND và HTTN đô thị

Tram tích (bùn) lắng đọng trong HTTN đô thị có chứa các chất ô nhiễm có thélàm giảm thê tích chứa nước, gây phú dưỡng và tái nhiễm ban các hồ chứa va SND.Thành phần hữu cơ trong bùn của HTTN đô thị TP Hà Nội dao động từ 10 + 65%

trọng lượng khô, thành phan vô co chủ yếu là SiO;, Al,O3, FezO:, các hợp chất N

(Tổng N thường chiếm 2,9 + 4,3% trọng lượng khô) và P (Tổng P chiếm tỉ lệ 2,6 +

3,8% trọng lượng khô), các kim loại nhưng vẫn bảo đảm QCVN 43:2012/BTNMT

về trầm tích sông, hồ nước ngọt và là chất thải ran thông thường Thanh phan củatrầm tích rất đa dạng, hình thành từ các chất rắn lơ lửng trong nước thải, các chất kếttụ trong nước, xác động thực vật lang đọng xuống Các chất vô cơ và các CHC, trong bùn đáy đều có thể gây hiện tượng ô nhiễm thứ cấp đối với sông, hồ đô thị Lớpbùn lâu năm trong HTTN như là nơi tích tụ các CHC, chất dinh dưỡng và các chất ônhiễm khác như kim loại nặng, dư lượng hóa chất sử dụng, PAHs , khi gặp điều

29

kiện thích hợp các chất ô nhiễm này tái phân bố vào nước là nguy cơ gây suy giảmchất lượng nước SND nên cần phải được nao vét định ky [1] Cụ thé:

- Các CHC trong HTTN được lắng đọng, khoáng hóa và phân hủy ở bùnđáy liên tục Trong bùn rất giàu các CHC do xác của các thuỷ sinh vật bị phân

huỷ Vùng trên đo tiếp xúc với nước và oxi nên có thể diễn ra quá trình phân hủyhiểu khí các CHC Vùng dưới, oxi khó xâm nhập vào nên sẽ diễn ra các quá trìnhphân hủy yếm khí các CHC, khử sunfat, khử nitrat, Ở đưới đáy do ít oxI, các visinh vật hiếu khí không thê sống được, dẫn đến nguồn tiêu thụ lớp bùn ít và lớp bùn

ngày càng dày.

- Các chất dinh dưỡng N và P từ nguồn gốc xác sinh vật, nước thải và nước

mưa chảy tran, phân hoá học dé bi xa lắng trong trầm tích Các dạng tồn tai của

phốt pho như: phốt pho hoạt tính hoà tan (thường gọi là orthophotphat); phốt pho hữucơ liên kết ton tại như một thành phần sinh khối của thực vật, động vật và vị khuẩn;phốt pho hữu cơ không liên kết đưới dạng hợp CHC không hoà tan hoặc keo; phốt

pho vô cơ liên kết dưới dạng các loại muối phốt phát hoặc orthophotphat hấp phụtrong sét, trong phức chất với các chất rắn; phốt pho vô cơ không liên kết chủ yếu là

các chat tây, giặt Các dạng phốt pho hoạt tính như: phốt phát thé hòa tan bị hút bámvào các hạt bùn, phốt phát vô cơ liên kết với Ca và Fe, phốt phát hoạt tính hữu cơ

có khả năng tái hòa nhập vào nước va de dọa gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa.

- Các kim loại nặng dễ hấp thụ trên bề mặt chất lơ lửng dạng hữu cơ và vô cơ.Khi các chất này lắng xuống thành bùn thì các kim loại nặng cũng sẽ bị tích tụ trongbùn Quá trình tích lũy các nguyên tố kim loại nặng Cu, Zn, Cd, As, Pb, Hg, Cr, Sb,Mn liên quan mật thiết với pha không hòa tan, trong đó dang tồn tại chủ yếu là dạng

liên kết các hạt keo hoặc tích lũy trong trầm tích hạt nhỏ (khoáng vật sét) [1]

Nghiên cứu của Nguyễn Hữu Huấn (2014) [27] đã chỉ ra rằng trầm tích trênsông Tô Lịch đặc trưng cho loại trầm tích loại A của HTTN thải kết hợp với thoátnước mưa và có tuổi mới hình thành Trầm tích sông Tô Lịch thay đổi nhiều cả vềtính chất cơ lý và thành phần hóa học do hoạt động nạo vét, cải tạo trên sông Mức độđóng góp về ô nhiễm trên sông Tô Lịch do trầm tích là nhỏ hơn nhiều so với nước

sông Tổng thải lượng COD, BOD; và tổng N (bao gồm cả trầm tích và nước sông)

30

của sông Tô Lịch tương ứng là 96,3 tan O,/ngay; 45,7 tấn O./ngay; và 11,5 tấn

N/ngay Lớp bùn là môi trường thích hợp hình thành sunfua do các hoạt động cua

VSV Tuy nhiên, diện tích lớp bùn này có ảnh hưởng quan trọng hơn so với chiều dầycủa lớp bùn Sự hình thành sunfua trong lớp bùn này có quan hệ tuyến tính với chiềudầy của lớp bùn tới khi lớp bùn đạt đến chiều dầy là 400 um (0,4 mm) [27]

1.3 Các giải pháp xử lý, giám thiểu ô nhiễm CHC trong nước SND

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

XLNT chứa các thành phần hữu cơ bằng biện pháp sinh học được áp dụng phốbiến đối với đa số các ngành công nghiệp và cho loại hình NTSH, nước thải đô thị nóichung bởi tính khả thi và tính kinh tế cao của các phương pháp này mang lại Bêncạnh đó, phương pháp xử lý sinh học có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lýkhác ở chỗ là chi phí thấp và tính ổn định cao, đặc biệt là hiệu qua xử lý cao ở thờigian lưu ngắn đối với các loại nước thải chứa các CHC dễ bị phân hủy sinh học

Nước SND nói chung và nước thải đô thi cua một số thành phố lớn khu vựcmiền Bắc của Việt Nam nói riêng chủ yếu là NTSH Đối với nước thải loại nàythường chứa các CHC dễ bị phân hủy sinh học; đã có nhiều nghiên cứu khoa học vàcó nhiều phương pháp, công nghệ xử lý được áp dụng rộng rãi, được nghiên cứunhiều trong phòng thí nghiệm và quy mô pilot, cụ thể:

Nhóm tác giả Trần Thị Việt Nga và cs (2012) [32] đã nghiên cứu XLNT đôthị bằng phương pháp sinh học kết hợp màng vi lọc Mô hình phòng thí nghiệm với

công suất 5-10 I/h ở các chế độ tuần hoàn bùn khác nhau cho kết quả sau 150 ngày

vận hành dat được hiệu suất xử lý CHC rất ồn định với hiệu suất lớn hơn 90%, hệ

thống không phải sử dụng các nguồn bé sung CHC hay các hóa chất trợ lắng

Nhóm tác giả Đặng Hạ và Đào Vĩnh Lộc đến từ Trường Đại học Yersin Đà

Lạt (2014) [21] nghiên cứu ứng dụng công nghệ SWIM-BED vào xử lý NTSH Mô

hình SWIM-BED quy mô phòng thí nghiệm với các thông số vận hành như thờigian lưu nước 6,5-10 giờ, pH dao động 6,5-8 và nồng độ oxi hòa tan duy trì từ 2-3

mg/L sau 90 ngày hoạt động cho hiệu suất xử lý COD lần lượt là 80,1%, 75,7% và

74.1% đối với các tải trọng hữu cơ tương ứng là 0,5; 1,0 và 1,5 kg COD/m.ngày.

Nhóm tác giả Pham Khánh Huy và cs (2012) [30] đã có nghiên cứu ứng

dụng mô hình hồ thủy sinh nuôi bèo lục bình dé xử lý NTSH với hiệu quả xử lý đối

31

với COD, BOD; đạt khoảng 70%, chất lượng nước thải sau xử lý đạt mức A của

QCVN 14:2008/BTNMT về NTSH và QCVN 40:2011/BTNMT về NTCN

Tác giả Trương Thanh Cảnh và cs (2006) [10] từ Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đã thành công trong nghiên cứuXLNT đô thị bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBE Kết quả

nghiên cứu cho thay mô hình USBF rất thích hợp cho XLNT đô thị, hiệu quả xử lý

COD và BOD; tương ứng là 85% và 90% Việc kết hợp 3 mô đun thiếu khí - hiểukhí - lọc ngược trong một quá trình xử lý tạo ra ưu điểm lớn trong việc nâng cao

hiệu quả xử lý.

Tác giả Nguyễn Thị Như Quyên (2012) [35] từ quá trình nghiên cứu hiện

trạng môi trường nước sông Tô Lịch đoạn từ đường Hoàng Quốc Việt đến Ngã TưSở đã xây dựng được mô hình thống kê miêu tả sự phụ thuộc các thông số nước

sông và phân bố các thông số theo chiều dai sông trong khu vực nghiên cứu

Nghiên cứu của nhóm tác giả Chu Anh Đào, Phạm Mạnh Cén, NguyễnMạnh Khải, (2010) [67] và nghiên cứu của Phạm Mạnh Cén và cs (2013) [11] vềchất lượng nước mặt khu vực nội thành TP Hà Nội cũng cho thay nước sông dangtrong trạng thái ô nhiễm các CHC, chất dinh dưỡng (N & P) có nguồn gốc nhânsinh Giá tri Tổng N dao động trong khoảng từ 2,7-15,6 mg/L, Tổng P dao độngtrong khoảng 0,13-0,71 mg/L, thông số COD quan trắc được dao động trong khoảng7-60 mg/L Các mẫu quan trắc được thực hiện vào các đợt trong lũ và sau lũ nhằm

đánh giá sự ảnh hưởng của nước mưa đến chất lượng nước mặt, kết quả cho thấy sự

khác biệt có ý nghĩa thống kê về chất lượng nước trong lũ và sau lũ

Các nghiên cứu ngoài nước liên quan đến NTSH được thực hiện rộng rãi trênnhiều quốc gia và đều đạt được những kết quả khả quan Nghiên cứu của Carlos M

và cs (2016) [65] tại Brazil đã áp dụng mô hình mô phỏng kết hợp quá trình ky khí

và hiểu khí trong việc xử lý đồng thoi CHC và nitơ Kết quả thí nghiệm cho thay

với ty lệ COD/NO;-N là 10 và thời gian lưu nước là 15 giờ sẽ cho hiệu qua xử lý

đồng thời cả CHC và nitơ đạt ôn định; Nghiên cứu của Chen T., và cs, (2016) [66]

ứng dụng công nghệ U-PABF để xử lý nito và COD trong NTSH dat hiệu quả cao

Nhóm tác giả của Úc, Steven D.M và Frederic D.L.L (2016) [90] đã cónhững so sánh phân tích tổng hợp về các công nghệ xử lý, loại bỏ CHC vi lượng

32

khỏi NTSH Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng công nghệ được sử dụng rộng rãi nhấtlà phương pháp bùn hoạt tính truyền thống và ít phổ biến là phương pháp lọc sinhhọc nhỏ giọt, cả hai phương pháp này đều cho hiệu quả loại bỏ tổng thể các CHC vilượng là tương đối thấp Phương pháp lọc màng được cho là có khả năng đạt đượchiệu quả loại bỏ CHC vi lượng tốt nhất nhưng lại gặp nhược điểm là vấn đề khôngén định và tính khả thi về kinh tế Xử lý bằng hệ thống muong oxi hóa mang lạihiệu quả kinh tế cao hơn mà vẫn đạt được hiệu quả loại bỏ CHC vi lượng cao.

Nghiên cứu của Johannes A., và cs, (2015) [73] về ảnh hưởng của quá trìnhkeo tụ đến quá trình hấp phụ các vi CHC trên than hoạt tính dạng bột trong NTSHđã qua xử lý nhằm loại bỏ các CHC vi lượng và humic ra khỏi nước thải

1.3.2 Các phương pháp xử lý CHC trong nước thai, nước SND

1.3.2.1 Phương pháp sinh học

Trong XLNT nói chung, các phương pháp sinh học thường được ưu tiên sử

dụng dé loại bỏ các CHC hòa tan và một số chất vô cơ như HS, sunfit, ni tơ, cótrong nước Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của VSV để phânhủy các CHC trong nước thải Các VSV sử dụng các CHC và một số chất khoánglàm nguồn dinh dưỡng dé tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúngnhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh

khối của chúng tăng lên Quá trình phân hủy các CHC nhờ VSV gọi là quá trình

oxi hóa sinh hóa [22].

Nước SND với đặc trưng tương tự như NTSH có thé được xử lý bằngphương pháp sinh học, được xác định thông qua thông số BOD hoặc COD Dé cóthể xử lý bằng phương pháp này, nước thải cần không chứa các chất độc và tạp chất,các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực

đại cho phép và có tỷ số BOD/COD > 0,5

Các quá trình sinh học trong XLNT, nước SND 6 nhiễm đều có xuất xứ trong

tự nhiên Nhờ thực hiện các biện pháp tang cường hoạt động của VSV trong các công

trình nhân tạo, quá trình làm sạch các chất ô nhiễm diễn ra nhanh hơn Thực tế hiệnnay người ta vẫn tiến hành XLNT bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và

điều kiện nhân tạo tùy thuộc vào khả năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, địa lý cùng

33

hàng loạt các yếu tố khác Nói chung, các quá trình sinh học trong XLNT có chứahàm lượng các CHC cao gồm 2 quá trình chính là “hiếu khí” và “kị khí”.

1.3.2.2 Phương pháp ly hóa

Như đã nêu ở trên, các phương pháp xử lý CHC sử dụng quá trình sinh học

với những ưu điểm như dễ vận hành và thân thiện với môi trường được ưu tiên lựachọn Tuy nhiên, gần đây các hợp chất cao phân tử, các thành phần ô nhiễm bền vững

đang ngày càng gia tăng trong các dòng nước thải; các quá trình sinh học thông

thường dường như không thể xử lý hoàn toàn được các thành phần ô nhiễm này

Chính vì vậy, sự xuất hiện các công nghệ mới hơn có khả năng chuyển hóa các CHCkhó phân hủy về dạng ít độc hại hoặc chuỗi hợp chất có phân tử khối thấp hon dé rồi

từ đó lại có thé áp dụng các phương pháp sinh học thông thường là hết sức cần thiết

Một trong số các công nghệ đó là công nghệ oxi hóa hóa học có sử dụng cáchợp chất oxi hóa mạnh như H;O;, O;, ClO, KMnO¿, K;FeO¿, dé oxi hóa các chấtô nhiễm trở về dang ít độc hon hay chuyén hóa chúng về dạng có thé kiểm soát được

Tuy vậy, công nghệ oxi hóa hóa học có sử dụng các tác nhân oxi hóa như O; hay H.

2O; lại cho năng suất phân hủy không cao Do đó, quá trình oxi hóa cấp tiễn với khảnăng khai thác được hoạt tính cao của các gốc tự do hydroxyl thé hiện trong các phanứng oxi hóa đã trở thành công nghệ đầy hứa hẹn cho quá trình XLNT chứa các CHCbền Một vài công nghệ điển hình có thé ké đến như hệ Fenton, quang-Fenton, oxi

hóa ướt xúc tác, ozon hóa, quang xúc tác, đều nằm trong nhóm phương pháp oxihóa cấp tiền Các công nghệ trên khác nhau ở nguồn gốc tạo thành géc tự do [68]

Một trong số những phương pháp hóa lý khác cũng cho khả năng xử lý tốt các

CHC khó phân hủy đó là phương pháp hấp phụ Trong vài thập kỷ qua, quá trình hấpphụ đã đạt được kết quả như là kỹ thuật phân tách và thanh lọc hiệu quả trong các quá

trình xử lý nguồn nước ô nhiễm nói chung và nước thải, nước SND nói riêng Happhụ là quá trình mà theo đó thì một chất rắn hấp phụ có thé đính lên nó một hợp chấthòa tan trong nước va do đó loại bỏ được các thành phan ra khỏi pha lỏng Quá trình

hấp phụ đã được ứng dụng rộng rãi trong các quá trình công nghiệp cho nhiều mụcđích tách chiết và thanh lọc khác nhau Quá trình loại bỏ kim loại, các chất ô nhiễm

mang màu và không mang màu từ các nguồn nước thải được coi như một ứng dụng

quan trọng của quá trình hấp phụ sử dụng các chất hấp phụ thích hợp [68]

34

1.3.2.3 Công nghệ xu lý CHC có trong nước thải, nước SND

Hiện nay, một số công nghệ điện hình ứng dụng phương pháp sinh học trongviệc xử lý CHC trong nước thải có thé ké đến như:

- Bề aerotank: là một trong những phương pháp xử lý sinh học hiếu khí vớidạng cấu trúc VSV là bùn hoạt tính Các CHC dễ bị phân hủy sinh học được VSV

hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng dé sinh trưởng và phát triển, qua đó sinh

khối VSV gia tăng và nồng độ ô nhiễm của nước thải giảm xuống Không khí trongbê Aerotank được tăng cường bằng các thiết bi cap khí: máy sục khí, máy thối khí,

- Bề UASB: là quá trình xử lý sinh học ky khí, trong đó nước thải sẽ được phânphối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp Cấu tạo của bê UASB thông

thường bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bẻ, tầng xử lý và hệ thống tách pha.Nước thải được phân phối từ đưới lên qua lớp bùn ky khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình

phân hủy CHC bởi các VSV; hệ thống tách pha phía trên làm nhiệm vụ tách các pharắn - lỏng - khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuốngđáy bê và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo

- Công nghệ AAO: là quá trình xử lý sinh học liên tục dùng nhiều hệ VSV

khác nhau: yếm khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic), hiểu khí (oxic) dé XLNT Quá

trình xử lý này cho hiệu quả cao, đặc biệt với nước thải có hàm lượng hữu co, N&P

cao Tùy vào thành phần nước thải mà thé tích các vùng ky khí, thiếu khí, hiếu khí

khác nhau.

- Công nghệ MBR: là công nghệ hiện đại sử dụng màng lọc, được ứng dụng

khá phô biến hiện nay vì những ưu điểm vượt trội MBR là sự kết hợp của cả phươngpháp sinh học và lý học Mỗi đơn vị MBR được cấu tạo gồm nhiều sợi rong liên kếtvới nhau, mỗi sợi rỗng lại cau tao giống như một màng lọc với các lỗ lọc rất nhỏ màmột số vi sinh không có khả năng xuyên qua Các đơn vị MBR này sẽ liên kết vớinhau thành những module lớn hơn và đặt vào các bê xử lý Cơ chế hoạt động củaVSV trong công nghệ MBR cũng tương tự như bé bùn hoạt tính hiếu khí nhưng thayvì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công nghệ MBR lại tách bằng màng

Đối với các loại nước thải chứa hàm lượng CHC cao và bền vững thì phương

pháp hóa lý thường được lựa chọn dé XLNT Một số công nghệ có thé ké đến là:

35

- Công nghệ tuyển nổi: Đôi với nước thải có hàm lượng CHC cao thì thường

có COD, BOD va TSS cao, đặc biệt là nước thải ngành giấy Dé giảm CHC trong

nước, thực tế chúng ta chỉ cần làm giảm nồng độ TSS là các thông số COD và BODgiảm rõ rệt Vì thế cần sử dụng hệ thống keo tụ tạo bông để giảm TSS trong nướcthải Ví dụ nước thải ngành giấy, khi sử dụng hệ thống hóa lý truyền thống cần phảicó bề lắng với thê tích lớn nhưng hiệu quả xử lý vẫn không đạt yêu cầu; dựa theo tínhdễ nỗi của TSS trong nước thải giấy thì hệ thống tuyên nổi DAF đáp ứng đầy đủ cácvấn đề về lắng và lấy bùn keo tụ ra khỏi nước thải DAF có thể loại bỏ 90-95 % TSStrong nước thải, so với tỉ lệ 70-75 % của bé lắng đứng; khi TSS giảm đồng thời thông

số BOD và COD có thể giảm được 60- 80% (số liệu này được kiểm chứng khi nghiên

cứu sinh áp dụng các giải pháp cải thiện ô nhiễm nước thải tại Công ty GiấyLee&Man-Hậu Giang) TSS giảm làm giảm áp lực cho hệ thống xử lý phía sau vàtăng chất lượng nước sau xử lý, giúp hệ thống có thể đạt QCCP dễ dàng hơn Hệthống DAF còn có những ưu điểm khác như diện tích nhỏ gon, dé lắp đặt, lượng hóachất sử dụng ít (giảm hơn 50% so với sử dụng bề lắng), có thể chia ra nhiều mô đun

nhỏ dé dễ dang vận hành và sửa chữa, hạn chế tôi da sự cỗ có thé xảy ra trong quá

trình vận hành Đồng thời, hệ thống DAF cũng có khuyết điểm như: quá trình vậnhành cần người có kinh nghiệm cao, phải quản lý chặt chẽ lưu lượng nước thải, lưu

lượng hóa chất, đảm bảo nước thải đầu vào các chỉ tiêu không chênh lệch quá lớn

trong các thời điểm trong ngày dé đảm bảo hiệu suất tối đa của hệ thống tuyên nỗi

- Công nghệ Fenton: Việc trién khai ứng dụng lắp đặt b6 sung hệ thốngfenton (FeSO, + HO, + H;SO¿) đối với NTCN có nhiều hợp CHC bền tại Công tyTNHH Hưng nghiệp Formosa Hà Tĩnh là một ví dụ điển hình (nghiên cứu sinh làngười triển khai thực hiện khắc phục hậu quả sự cố môi trường biển các tỉnh venbiển miền Trung năm 2016-2017) Phản ứng fenton xảy ra khi độ pH thấp (pHgiảm xuống còn 2,8-4,0 là đạt hiệu quả cao nhất), tác nhân oxi hóa sẽ tham gia vàophản ứng oxi hóa các hợp CHC từ dạng cao phân tử thành các CHC có khối lượngphân tử thấp, trong quá trình này cần thêm đầu dò ORP dé kiểm tra tốc độ phan ứngcủa hóa chất Nước thải sau quá trình oxi hóa sẽ được điều chỉnh pH tăng nên (bổsung NaOH dé nâng pH lên trên 7) để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình keo tụ,kết tủa Fe** mới hình thành theo cơ chế keo tụ, đông tụ, hap phụ một phần các CHC

36