đánh giá cln máy tại thành phố huế và vùng phụ cận bằng chỉ số cln

Mục đích nghiên cứu  Thu thập số liệu và tài liệu liên quan đến đề tài;  Xây dựngLựa chọn mô hình chỉ số CLN phù hợp để đánh giá CLN máy;  Khảo sát lấy mẫu tại khu vực thành phố Huế v

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép

sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Huế, tháng 9 năm 2014Tác giả luận văn

Hồ Thị Diệu Hằng

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tiến sĩ Hoàng Thái Long đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ Trương Công Nam, Giám đốc Công ty cùng các đồng nghiệp tại Phòng Quản lý chất lượng nước thuộc Công ty TNHH NN MTV Xây dựng và Cấp nước Thừa Thiên Huế đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vô Cơ, Phân Tích, quý thầy cô Khoa Hoá, Đại học Khoa Học Huế và bạn bè lớp Cao học hoá K20, cảm ơn gia đình, người thân đã động viên giúp đỡ trong suốt thời gian học tập

và thực hiện luận văn này

Huế, tháng 09 năm 2014

Tác giả

Hồ Thị Diệu Hằng

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

ừ đó đề tài “Đđánh giá CLN máy tại thành phố Huế và vùng phụ cận bằng chỉ số chất lượng nước” được thực hiện góp phần tạo cơ sở cho các Công ty Cấp nước đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN 4

6 Cấu trúc luận văn 4

Chương 1 TỔNG QUAN 6

1.1 Chất lượng nước và nhu cầu đánh giá chất lượng nước 6

1.2 Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước 7

1.2.1 Khái niệm về WQI 7

1.2.2 Phân loại WQI 8

1.2.3 Ưu điểm và hạn chế của WQI 8

1.2.4 Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI 9

1.2.5 Đánh giá chất lượng nước theo WQI 22

1.3 Sơ lược về HueWACO 23

1.4 Tiêu chí đánh giá nước “An toàn và Ngon” của HueWACO [6] 25

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Nội dung nghiên cứu 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 27

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu 27

2.2.2 Chuẩn bị mẫu cho phân tích 27

2.2.3 Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN 30

2.2.4 Phương pháp tính toán WQI 31

2.2.5 Phương pháp đánh giá và phân loại CLN 31

2.2.6 Phương pháp đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích 31

32

2.2.67 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 32

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Kiểm soát chất lượng các phương pháp phân tích 33

3.2 Lựa chọn mô hình WQI để đánh giá CLN máy 35

3.2.1 Nguyên tắc lựa chọn 35

3.2.2 Kiểm tra độ nhạy của 2 mô hình WQIC và WQIH 36

3.2.3 Đánh giá chất lượng nước máy trên mạng cấp ở thành phố Huế và vùng phụ cận từ năm 2009 đến năm 2013 theo tiêu chí nước “An toàn và Ngon” 39

3.3 Đánh giá biến động CLN máy trên mạng cấp ở thành phố Huế và vùng phụ cận từ tháng 11 năm 2013 đến tháng 06 năm 2014 42

3.3.1 Biến động CLN máy theo không gian và thời gian 44

3.3.6 Biến động CLN đầu mạng và cuối mạng 47

3.4 Phân loại và phân vùng chất lượng nước 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

PHỤ LỤC Phụ lục 1 57 PHỤ LỤC

Tiếng Việt Tiếng Anh Viết tắt

Cấp nước an toàn Safe Water SafetySupply CNATCông ty TNHH NN MTV Xây

dựng và Cấp nước Thừa Thiên

Huế

Thua Thien Hue Water supply and Construction State One Member Limitted Company

HueWACO

Chỉ số chất lượng nước của Hội

đồng Bộ trưởng Môi trường

Canada

Canadian Council of Ministers

of the Environment - Water Quality Index

CCME -WQI

Chỉ số chất lượng nước của Quỹ

vệ sinh Mỹ

National Sanitation Foundation

- Water Quality Index NSF -WQIChỉ số chất lượng nước của

Bhargava Bhargava Water Quality Index Bhargava - WQI

Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard deliviation RSD

Nhu cầu oxi sinh hoá 5 - day Biochemical Oxygen

Tổng chất rắn hoà tan Total Dissolved Solids TDS

Tổ chức Y tế Thế giới World Health Organization WHOSản phẩm phụ của quá trình khử

Tổng cục Môi trường Việt Nam Vietn Nam Environment

Protection Agency (VEPA) TCMTVNTiêu chuẩn Việt Nam Vietnamese Nam Standard TCVN

Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia Vietnamese National QCVN

Regulation

Bảng 1.1 Các công thức tính WQI tổng quát 10

Bảng 1.2 Các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng nước khác nhau 17

Bảng 1.3 Bảng quy định các giá trị qi, BPi 20

Bảng 1.4 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với DO% bão hòa 20

Bảng 1.5 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH 21

Bảng 1.6 Bảng mức đánh giá CLN theo WQI 21

Bảng 1.7 Phân loại CLN theo WQI [3], [13], [15], [2294] 22

Bảng 1.8 Tiêu chí nước“An toàn và Ngon” của HueWACO [6], [19], [20] 25

Bảng 2.1 Mô tả các vị trí lấy mẫu trên mạng lưới cấp nước 29

Bảng 2.2 Các phương pháp đo/phân tích các thông số CLN [1] 31

Bảng 3.1 Kết quả xác định độ thu hồi của phương pháp phân tích 33

Bảng 3.2 Độ lặp lại của phương pháp phân tích sắt tổng, mangan tổng và nhôm 35

Bảng 3.3 Các kết quả tính WQIC và WQIH 36

Bảng 3.4 Các kết quả tình toán WQIH và WQI*H 38

Bảng 3.5.a Giá trị WQIH của nước máy ở thành phố Huế và vùng phụ cận từ năm 2009 đến năm 2013 40

Bảng 3.5.b Kết quả phân tích Anova 2 chiều bảng số liệu bảng 3.5a 41

Bảng 3.6 WQIH nước máy theo đợt và khu vực lấy mẫu 43

Bảng 3.7 Kết quả phân tích ANOVA 2 chiều của bảng số liệu 3.6 44

Bảng 3.8 WQIH đầu và cuối mạng phân phối nước 47

Bảng 3.9 Phân loại CLN máy trên mạng phân phối (11/2013–06/2014) 48

Hình 1.1.Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước của HueWACO 24

Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu trên bản đồ mạng thành phố Huế và vùng phụ cận 28

Hình 3.1 Mối tương quan giữa WQIH và WQI*H 39

Hình 3.3 Biến động CLN máy qua các đợt khảo sát 43

Hình 3.4 Biến động CLN của khu vực 1 đến khu vực 7 trong cả 4 đợt 45

Hình 3.5 Biến động CLN của khu vực 8 đến khu vực 14 trong cả 4 đợt 45

Hình 3.6 Biến động CLN trong 4 đợt khảo sát 46

Hình 3.7 Bản đồ hoá kết quả đã tính trong bảng 3.9 49

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nước sạch là một trong những nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của con người Nước sạch là nguồn sống, là sức khoẻ trước mắt và lâu dài cho cộng đồng, là một trong những tiêu chí của xã hội văn minh, thể hiện trình độ văn hoá, thước đo chất lượng cuộc sống con người

Hiện nay, các vấn đề về nước sạch đang là mối quan tâm trên phạm vi toàn cầu L, làm thế nào để đảm bảo một nguồn nước sạch để sử dụng là điều cấầpn thiết

ở Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới

Nhận thức được tầm quan trọng của nước sạch, trong những năm qua, song song với việc mở rộng phát triển hệ thống cấp nước, phát triển nhanh tỷ lệ người dân dùng nước, Công ty TNHH NN MTV Xây dựng và Cấp nước Thừa Thiên Huế (HueWACO) đã chú trọng nâng cao chất lượng nước (CLN), duy trì bền vững cấp nước an toàn (CNAT) và từng bước tiến đến cấp nước “An toàn và Ngon” trên toàn mạng cấp nước, nhằm góp phần nâng cao sức khỏe và chất lượng cuộc sống của người dân Trải qua 10 năm thực hiện chương trình mục tiêu CNAT, ngày 26/08/2009, HueWACO đã công bố CNAT trên toàn tỉnh Thừa Thiên Huế Đặc biệt vào tháng 03/2014, HueWACO đã công bố cấp nước “An toàn và Ngon” ở nhà máy Phong Thu và mạng Phong Điền Đây là nhà máy đầu tiên của HueWACO và của Việt Nam công bố CNAT và ngoncấp nước “An toàn và Ngon” [6]

Hiện nay, HueWACO đang chuẩn bị công bố cấp nước “An toàn và Ngon” ở thành phố Huế và các vùng phụ cận, hướng đến công bố nước “An toàn và Ngon” trên toàn tỉnh Thừa Thiên Huế trong thời gian tới với mục đích nâng cao sức khỏe

và chất lượng cuộc sống cộng đồng, đưa nước sạch trở thành một thương hiệu có uy tín, góp phần thu hút du khách đến với thành phố Huế và tỉnh Thừa Thiên Huế

Trước khi công bố cấp nước “An toàn và Ngon”, nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của HueWACO là đánh giá chất lượng nước trên mạng cấp theo tiêu chí nước

“An toàn và Ngon” để giám sát, phân loại và phân vùng chất lượng nước, từ đó đưa

ra các biện pháp khắc phục nhằm đảm bảo cấp nước “An toàn và Ngon” trên toàn tỉnh Thừa Thiên Huế trong thời gian tới.

Để đánh giá CLN trên mạng cấp, người ta thường dựa vào việc phân tích, rồi

so sánh các thông số riêng biệt với giá trị được quy định trong quy chuẩn quốc gia hoặc quốc tế Đánh giá chất lượng nước dựa vào quy chuẩn có nhược điểm là khó lý giải về CLN cho cộng đồng cũng như không cho phép đánh giá một cách tổng quát CLN, không phân loại, phân vùng CLN… và do vậy, sẽ khó khăn cho việc giám sát

và quản lý CLN Để khắc phục những vấn đề trên, đồng thời tạo cơ sở thuận lợi cho việc giám sát và quản lý CLN, cần phải có một thông số mô tả tổng quát và dễ hiểu

về CLN, cho phép lượng hóa được CLN (tức là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất) Một trong những thông số tổng quát đó là chỉ số CLN (WQI – Water Quality Index)

WQI là một thông số “tổ hợp” được tính toán từ nhiều thông số CLN theo một phương pháp xác định hay theo một công thức toán học xác định [34, [36] Đây

là một công cụ đơn giản có thể tóm tắt và báo cáo dữ liệu phức tạp về chất lượng nước, thích hợp với việc tin học hoá, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo cho cộng đồng và các nhà hoach định chính sách Ngoài ra, WQI được dùng để mô tả định lượng về CLN và được biểu diễn qua các thang điểm thông thường từ 0-100 [35], [36], [36] Hiện nay trên thế giới đã áp dụng nhiều mô hình WQI để đánh giá CLN sông [21], [22], [33] và mới đây tổng cục Môi trường Việt Nam (TCMTVN)

đã ban hành quyết định số 879/QĐ-TCMT về sổ tay hướng dẫn tính toán WQI và

áp dụng mô hình WQI với 9 thông số để đánh giá CLN cho tất cả các sông trên cả nước [3] Ngoài ra, WQI còn được sử dụng để đánh giá CLN ngầm [27], [30] Tuy vậy, ở Việt Nam các nghiên cứu về WQI để đánh giá CLN sạch chưa được áp dụng phổ biến đặc biệt là các công ty Cấp nước Trong khi đó, trên thế giới nhiều quốc gia đã áp dụng WQI để đánh giá CLN sạch [9], [11], [19], [24], [32], [34] và mới đây the United Nations Environment Programme Global Environment Monitoring System (GEMS/Water) [31] đã kết hợp chỉ số CLN của Hội đồng Bộ trưởng Môi tường Canada với tiêu chuẩn hướng dẫn của WHO về chất lượng nước uống để phát

triển chỉ số CLN toàn cầu Xuất phát từ vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài “Đánh giá CLN máy tại thành phố Huế và vùng phụ cận bằng chỉ số CLN”

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài ‘Đánh giá chất lượng nước máy tại thành phố Huế và vùng phụ cận bằng chỉ số CLN”

2 Mục đích nghiên cứu

 Thu thập số liệu và tài liệu liên quan đến đề tài;

 Xây dựngLựa chọn mô hình chỉ số CLN phù hợp để đánh giá CLN máy;

 Khảo sát lấy mẫu tại khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận và phân tích các thông số CLN theo tiêu chí nước “An toàn và Ngon” của HueWACO;

 Đánh giá, phân loại chất lượng nước theo WQI;

 Dựa vào WQI phân vùng CLN trên mạng cấp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: nNước máy

- Phạm vi nghiên cứu: mMạng lưới cấp nước ở thành phố Huế và vùng phụ cận thuộc HueWACO

- Thông số CLN máy tại thành phố Huế và vùng phụ cận từ năm 2009 đến- 20142013

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN: Các phương pháp đo/phân tích các thông số CLN là các phương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam;

- Phương pháp tính toán WQI: Tính toán theo mô hình CCME - WQI truyền thống và CCME –WQI có trọng số;

- Phương pháp đánh giá và phân loại CLN: Đánh giá và phân loại CLN dựa vào bảng phân loại theoWQI;

- Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm: sửÁp dụng chương trình Excel

2010 để xử lý , và kiểm tra các số liệu thực nghiệm và phương pháp phân tích phương sai 2 yếu tố (ANOVA 2 yếu tố) để so sánh,và so sánh, đánh giá CLN

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: đánh giá CLN máy bằng WQI góp phần tạo cơ sở cho các Công ty Cấp nước đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN

- Ý nghĩa thực tiễn Hiện nay, để đánh giá CLN trên mạng cấp, người ta thường dựa vào việc phân tích, rồi so sánh các thông số riêng biệt với giá trị được quy định trong quy chuẩn quốc gia hoặc quốc tế Đánh giá chất lượng nước dựa vào quy chuẩn có nhược điểm là khó lý giải về CLN cho cộng đồng cũng như không cho phép đánh giá một cách tổng quát CLN, không phân loại, phân vùng CLN… và do vậy, sẽ khó khăn cho việc giám sát và quản lý CLN Để khắc phục những vấn đề trên, đồng thời tạo cơ sở thuận lợi cho việc giám sát và quản lý CLN, cần phải có một thông số mô tả tổng quát và dễ hiểu về CLN, cho phép lượng hóa được CLN (tức là biểu diễn CLN theo một thang điểm thống nhất).Ý nghĩa thực tiễn: T luận văn được thực hiện nhằm cung cấp cho HueWACO nói riêng và các công ty Cấp nước nói chung một công cụ đơn giản để so sánh, đánh giá CLN sạch giữa các nhà máy và tạo thuận lợi cho việc phân loại và phân vùng CLN trên mạng cấp

ừ đó đề tài “Đđánh giá CLN máy tại thành phố Huế và vùng phụ cận bằng chỉ số chất lượng nước” được thực hiện góp phần tạo cơ sở cho các Công

ty Cấp nước đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN.

6 Cấu trúc luận văn

Luận văn chia thành các chương, phần sau:

Phần Mở đầu

Chương 1 Tổng quan

Chương 2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Kết quả và thảo luận

Phần Kết luận và Kiến nghị

Phần Phụ lục

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Chất lượng nước và nhu cầu đánh giá chất lượng nước

Nước là tài nguyên vô cùng quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống, quyết định đến sự tồn tại và phát triển của nhân loại Ba phần tư diện tích bề mặt trái đĐất là nước, nhưng nước ngọt ở sông, hồ chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 0,01% tổng lượng nước trên trái đất) Mặc dù vậy nó lại đóng một vai trò quan trọng trong đời sống của con người Thế nhưng, do những hoạt động của chính mình, con người lại đang từng giờ, từng ngày hủy hoại nguồn tài nguyên vô giá ấy Bên cạnh việc sử dụng nước một cách lãng phí, con người còn thải hàng loạt các chất độc hại ra môi trường làm cho chất lượng các nguồn nước (kể cả nguồn nước ngầm) bị suy giảm nghiêm trọng, nhất là ở các thành phố lớn, khu công nghiệp và khu dân cư tập trung Tình trạng ô nhiễm nguồn nước, thiếu nước sạch sinh hoạt làm tăng nguy cơ mắc các bệnh đường ruột, bệnh ngoài da và một số căn bệnh khác Trung bình có khoảng 1,5 triệu trẻ em bị chết do bệnh tiêu chảy mỗi năm Theo ước tính của WHO, cho tới nay có khoảng 130 triệu người đang phải đối mặt với việc dùng nước

bi nhiễm asen với nồng độ cao hơn nồng độ cho phép là 10 µg/lít Vì vậy, vai trò của nước sạch với đời sống quan trọng và cần thiết hơn bao giờ hết Do vậy việc kiểm tra, giám sát chất lượng nước có vai trò đặc biệt quan trọng

Để đánh giá CLN, các nhà máy nước thường sử dụng phương pháp truyền thống tức là phải phân tích các thông số CLN và dựa vào QCVN 01:2009/ BYT (nước ăn uống) và QCVN 02:2009/BYT (nước sinh hoạt) để đánh giá CLN đạt hay không Dựa vào bản chất của các thông số CLN, người ta thường chia các thông số CLN thành các thông số vật lý, hóa học, vi sinh như sau[7]:

- Các thông số vật lý: màu, mùi, nhiệt độ, tổng chất rắn (TS), tổng chất rắn

hòa tan (TDS), độ đục (TUR), độ dẫn điện (EC)…

- Các thông số hóa học: oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5),

nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng cacbon hữu cơ (TOC), độ mặn, độ cứng, pH,

NO3-, NO2-, amoni (NH4+/ NH3), PO43-, F-, SO4-, hóa chất bảo vệ thực vật (nhóm DDT, nhóm HCH, aldrine…), kim loại độc (HgII, CdII, PbII…).

- Các thông số vi sinh: tổng coliform (TC), coliform phân (FC)hoặc Escherichia coli (E coli)…

Để đánh giá CLN người ta có nhiều cách khác nhau [7]

(i) Đánh giá thông qua việc so sánh các thông số CLN xác định được với các tiêu chuẩn quy định (tiêu chuẩn quốc gia hoặc khu vực hoặc quốc tế); chẳng hạn ở nước ta hiện nay, để đánh giá CLN mặt, sử dụng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 08:2008/BTNMT [2], để đánh giá CLN ăn uống, sử dụng QCVN 01:2009/BYT [4]

(ii) Mô hình hóa CLN, tức là sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng CLN hoặc ô nhiễm nước Phương pháp này đòi hỏi rất nhiều thông số “đầu vào” bao gồm các thông số thuỷ văn, hoá lý… nên khá phức tạp Mặt khác, phương pháp này thường chỉ áp dụng cho một số trường hợp như dòng sông không quá phức tạp

về địa hình, thuỷ văn… nên ít được áp dụng trong thực tế

(iii) Đánh giá CLN thông qua chỉ số CLN (WQI); chẳng hạn trên thế giới có nhiều loại WQI đang được sử dụng như WQI do Hội đồng Bộ trưởng Môi trường Canada đề xuất (Canadian Council of Ministers of Environment – WQI hay CCME–WQI, mô hình WQI của Bhargava (Bhargava – WQI), mô hình WQI do Quỹ vệ sinh

Mỹ đề xuất (US National Sanitation Foundation – WQI hay NSF–WQI)

(iv) Đánh giá CLN thông qua các chỉ thị sinh học Phương pháp này thường gặp nhiều khó khăn trong việc lấy mẫu sinh học (thực vật, động vật) nên cũng ít được sử dụng

1.2 Giới thiệu về chỉ số chất lượng nước

1.2.1 Khái niệm về WQI

Chỉ số chất lượng nước là một thông số “tổ hợp” được tính toán từ nhiều thông số CLN theo một phương pháp xác định (hay theo một công thức toán học xác định) [23], [2924] WQI được dùng để mô tả định lượng về CLN và được biểu diễn qua thang điểm: thông thường là 0 – 100, một số trường hợp là 10 – 100, 0 – 000…

1.2.2 Phân loại WQI

Chỉ số CLN có thể chia thành hai loại chính [24][29]:

- Chỉ số CLN tổng quát (General Water Quality Index): mô tả CLN một cách tổng quát hay CLN cho đa mục đích sử dụng, chẳng hạn, NSF – WQI, WQI của Horton…;

- Chỉ số CLN cho các mục đích sử dụng riêng (Specific – Use Index): mô tả CLN cho các mục đích sử dụng riêng, chẳng hạn, chỉ số CLN cấp cho cộng đồng (PWS – Public Water Supply), chỉ số CLN cho các động vật hoang dã (FAWL – Fish And Wild Life), chỉ số CLN cho công nghiệp, nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt…

1.2.3 Ưu điểm và hạn chế của WQI

Việc sử dụng WQI có nhiều ưu điểm [77]:

- WQI cho phép giảm một lượng lớn các thông số vật lý, hóa học, vi sinh xuống còn một con số đơn giản theo một phương thức đơn giản;

- WQI cho phép lượng hóa chất lượng nước (tốt, xấu, trung bình…) theo một thang điểm liên tục và nó thể hiện tổng hòa ảnh hưởng của các thông số CLN;

- WQI không những đóng vai trò là chỉ thị của sự thay đổi CLN mà còn chỉ thị cho những thay đổi về tiềm năng sử dụng nước;

- WQI cho phép đánh giá khách quan về CLN, đồng thời cho phép so sánh CLN theo không gian, thời gian và do vậy, thuận lợi cho phân vùng và phân loại CLN;

- WQI thích hợp với việc tin học hóa, nên thuận lợi cho quản lý và thông báo CLN cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách;

- WQI sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bản đồ hóa CLN thông qua việc “màu hóa” các thang điểm WQI…

Ngoài những ưu điểm trên, WQI cũng có một vài điểm hạn chế như sau:

- Hiệu ứng “che khuất” (Eclipsing problem): các thông số CLN (hay các biến) bị che khuất trong giá trị WQI, tức là WQI không cho thấy thông số CLN nào

có chất lượng kém (hay tồi), thông số nào có chất lượng tốt;

- Hiệu ứng “mập mờ” (Ambiguity problem): trong một số trường hợp, WQI

có thể không phản ánh rõ về thực trạng CLN, chẳng hạn, CLN kém, nhưng giá trị

WQI lại phản ánh là trung bình, thậm chí tốt và ngược lại, CLN tốt, nhưng giá trị WQI lại phản ánh là trung bình…;

- Hiệu ứng “cứng nhắc” (Rigidity): trong một số mô hình WQI, số thông số CLN lựa chọn để đưa vào tính WQI bị cứng nhắc, chẳng hạn, đối với mô hình NSF – WQI, số thông số CLN lựa chọn là 9 và như vậy, không thể đưa thêm số thông số lựa chọn vào mô hình tính WQI được Trong khi, đối với các nguồn nước khác nhau, tuỳ thuộc vào đặc điểm của nó, số thông số CLN đại diện cho các nguồn nước

đó có thể khác nhau, chứ không “cứng nhắc” như nhau;

- Thiếu sự nhất trí về cách tiếp cận chung để xây dựng mô hình WQI;

- WQI không bao hàm thông tin về hiệu quả kinh tế có được từ những nỗ lực cải thiện CLN

1.2.4 Phương pháp chung để xây dựng một mô hình tính WQI

Việc xây dựng một mô hình tính WQI thường gồm 4 giai đoạn cơ bản [7]:

(i) Xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi)

Một số ít các thông số được lựa chọn để tính WQI và có thể thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm nguồn nước và mục đích sử dụng nước…

(ii) Xác định phần trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn (w i )

Phần trọng lượng đóng góp thể hiện tầm quan trọng của mỗi thông số lựa chọn trong mô hình tính WQI Tuy nhiên, cũng có một số loại WQI không tính đến phần trọng lượng đóng góp của các thông số lựa chọn

(iii) Xác định chỉ số phụ (q i )

qi thể hiện chất lượng của thông số lựa chọn và do vậy, nó phụ thuộc vào giá trị của thông số lựa chọn Mặt khác, do các thông số lựa chọn thường có đơn vị khác nhau nên phải quy về qi không có đơn vị; qi thường nhận giá trị trong khoảng 0 – 100 0÷100[24][29] hoặc 0÷10 – 1 [14] Để xác định qi, người ta phải xây dựng

sự phụ thuộc giữa qi và giá trị đo xi của thông số lựa chọn (Xi) dưới dạng phương trình toán, đồ thị hàm tuyến tính hoặc phi tuyến qi= f(xi) hoặc bảng tra cứu

(iv) Tính các giá trị WQI theo công thức toán học xác định

Theo Ott [24][29], các công thức tính toán WQI có nhiều dạng khác nhau, có thể tính và không tính đến phần trọng lượng đóng góp (wi), có thể là dạng tổng (Additive) hoặc dạng tích (Multiplicative) hoặc dạng Solway… Dưới đây liệt kê một số công thức dùng để tính WQI tổng quát (bảng 1.1) Các công thức này là cơ

sở cho sự ra đời của nhiều công thức tính WQI của các tác giả sau này

Bảng 1.1 Các công thức tính WQI tổng quát

sử dụng riêng và cũng là chỉ số CLN tổng quát (hay cho đa mục đích sử dụng nước)

có nhiều ưu điểm và được dùng nhiều ở Ấn Độ CCME-WQI là chỉ số CLN tổng quát hoặc chỉ số CLN cho các mục đích sử dụng riêng, được Hội đồng Bộ trưởng Môi trường Canada quyết định đưa vào áp dụng từ năm 2001 ở Canada Dưới đây

sẽ giới thiệu về chỉ số CLN do Canada đề xuất (viết tắt là CCME– WQI) và một số chỉ số CLN khác

i Chỉ số chất lượng nước của Canada (CCME - WQI) [15]

Chỉ số CLN Canada CCME - WQI (WQIC) được xây dựng dựa trên cơ sở kế thừa và phát triển mô hình WQI của bang British Columbia (Canada) và năm 2001

đã được Hội đồng Bộ trưởng Canada chấp nhận đưa vào sử dụng

Hiện nay, trên thế giới có nhiều quốc gia sử dụng WQIc để đánh giá CLN uống [9], [34] Trong đó, các chuyên gia UNEP GEMS/Water Programme (the United Nations Environment Programme Global Environment Monitoring System

1

1 n

i i

w

n i i

q

=

∏

2 i 1

1

w 100

n i i

(GEMS)/Water Programme) đã chọn WQIc kết hợp với tiêu chuẩn hướng dẫn của WHO về chất lượng nước uống để phát triển chỉ số CLN toàn cầu [17].

Chỉ số này là sự tổ hợp của ba yếu tố: phạm vi (scope), tần số (frequency)

và độ lớn hay biên độ (amplitude) Chỉ số này nhận giá trị trong khoảng từ 0 (ứng với mức CLN xấu nhất) đến 100 (ứng với mức CLN tốt nhất) Người ta chia CLN theo 5 mức khác nhau (xem bảng 1.7) Các thông số lựa chọn cho các mục đích sử dụng nước có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện thực tế của từng vùng WQIC là loại mô hình WQI cho mục đích riêng hoặc mục đích tổng quát và có thể áp dụng cho cả nguồn nước ngọt, nước lợ và nước mặn Song mô hình này chỉ áp dụng được khi có ít nhất 4 thông số CLN và 4 đợt đo hay quan trắc [24] Những thông

số CLN cần quan trắc (các thông số lựa chọn) và những tiêu chuẩn CLN cho các mục đích sử dụng khác nhau phụ thuộc vào các tiêu chuẩn và quy định của quốc gia hoặc/và quốc tế

WQIC được tính toán từ các hệ số đại diện cho 3 yếu tố: phạm vi (F1), tần số (F2) và độ lớn (F3) trong đó F1 và F2 được xác định trực tiếp, F3 được xác định gián tiếp

(1) Xác định F 1 (phạm vi): F1 thể hiện số thông số CLN vượt quá (hoặc nhỏ hơn) giới hạn cho phép trong tiêu chuẩn CLN ứng với một mục đích nào đó F1 được đo bằng

tỉ số giữa số thông số không đạt chuẩn và tổng số thông số được quan trắc

(2) Xác định F 2 (tần số): F2 cho biết tần số (số lần) không đạt chuẩn của các thông số quan trắc so với tổng số các kết quả quan trắc của tất cả các thông số

(3) Xác định F 3 (độ lớn): F3 cho biết độ lớn của thông số không đạt chuẩn so với giá trị của thông số đó được qui định trong tiêu chuẩn và nó được xác định qua

3 bước:

Bước 1: Xác định độ lệch (excursion - ký hiệu là Exi) của mỗi thông số không đạt chuẩn cao hơn hay thấp hơn bao nhiêu so với tiêu chuẩn quy định của thông số đối với một mục đích sử dụng nước xác định Exi được tính như sau:

a Khi giá trị của thông số cao hơn tiêu chuẩn:

b Ngược lại, khi giá trị của thông số nhỏ hơn tiêu chuẩn:

Bước 2: Xác định độ lệch tổng cộng chuẩn hoá (nse – normalized sum of excursions) nse bằng tỷ số giữa tổng các độ lệch (ΣEXi) và tổng số các kết quả quan trắc không đạt chuẩn (lớn hơn và nhỏ hơn chuẩn) đối với một mục đích sử dụng nước xác định:

Bước 3: tính F3 là hàm của nse và được tính từ nse sao cho nó nhận giá trị trong khoảng 0 – 100

,0

3

nse

nse F

Cuối cùng tính WQIC: WQIC được xem là tổ hợp của 3 yếu tố F1, F2 và F3; mỗi yếu tố được xem là một vectơ trong không gian 3 chiều Nói cách khác, WQIC

là vectơ tổ hợp từ 3 vectơ F1, F2 và F3:

732,1

F+F+F-100

=WQI

2 3 2 2 2 1 C

Trong công thức này xuất hiện giá trị 1,732 là do mỗi hệ số Fi có thể nhận một giá trị cao nhất của nó là 100 (chất lượng nước xấu nhất) và như vậy, độ dài của vectơ tổ hợp có thể đạt cực đại là

2 , 173 30000 100

100

2 3

2 2

EXi Giá trị của thông số i vượt chuẩn

Giá trị được qui định trong tiêu chuẩn -1

=

EXi Giá trị được qui định trong tiêu chuẩnGiá trị của thông số i nhỏ hơn tiêu chuẩn -1

Để đưa vectơ tổ hợp đó về 100 (giá trị cao nhất), bắt buộc phải chia cho 1,732 và lúc này WQIC = 0, ứng với CLN xấu nhất.

Mô hình này có nhiều ưu điểm như tính toán đơn giản, linh hoạt trong việc chọn lựa các thông số CLN và tiêu chuẩn Nhưng một nhược điểm quan trọng trong

mô hình này là chưa chỉ rõ tầm quan trọng của mỗi thông số khảo sát trong mô hình WQI Để khắc phục nhược điểm đó, CCME - WQI cải tiến (WQIH) đã được nghiên cứu và đưa vào mô hình trọng số các thông số CLN để đánh giá CLN [23][27]

Cách tính của WQIH tương tự với cách tính của WQIC nhưng khác biệt là mô hình này có tính đến trọng lượng đóng góp của từng thông số CLN lựa chọn (wqi) Trọng số được đưa ra khi ta cho rằng các thông số có tầm quan trọng khác nhau đối với chất lượng nước Trọng số có thể xác định bằng phương pháp Delphi, phương pháp đánh giá tầm quan trọng dựa vào mục đích sử dụng, tầm quan trọng của các thông số đối với đời sống thủy sinh, tính toán trọng số dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, dựa trên đặc điểm của nguồn thải vào lưu vực, bằng các phương pháp thống kê…

WQIH được tính toán từ các hệ số đại diện cho 3 yếu tố: phạm vi (F1), tần số (F2) và độ lớn (F3) trong đó F1 và F2 được xác định trực tiếp, F3 được xác định gián tiếp

1

1 1

Trong đó, i = 1,2… ,m; j = 1,2,…,n

wqi: Ttrọng số các thông số phân tíchwqj: tTrọng số của các thông số không đạtBước 2: Tính tần số F2

N w

Bước 3: Tính độ lớn F3, F3 cho biết độ lớn của thông số không đạt chuẩn so với giá trị của thông số đó được qui định trong tiêu chuẩn và nó được xác định qua

3 bước:

Bước 1: Xác định độ lệch (excursion - ký hiệu là Eqj) của mỗi thông số không đạt chuẩn cao hơn hay thấp hơn bao nhiêu so với tiêu chuẩn quy định của thông số đối với một mục đích sử dụng nước xác định Eqj được tính như sau:

a Khi giá trị của thông số cao hơn giới hạn trên của tiêu chuẩn:

) 1

SV

C E

b Ngược lại, khi giá trị của thông số nhỏ hơn giới hạn dưới của tiêu chuẩn:

) 1

C

SV E

Trong đó, Eqj là độ lệch của thông số qj

Cqj là giá trị kết quả phân tích không đạt của thông số qj SVqj là giá trị quy định theo tiêu chuẩn của thông số không đạt qjBước 2: Xác định độ lệch tổng cộng chuẩn hoá (NSE – normalized sum of excursions) NSE bằng tỷ số giữa tổng các độ (ΣEXi) và tổng số các kết quả quan trắc không đạt chuẩn (lớn hơn và nhỏ hơn chuẩn) đối với một mục đích sử dụng nước xác định:

E w

NSE

1 1

Trong đó: NSE là tổng độ lệch đã được chuẩn hoáBước 3: tính F3 là hàm của nse và được tính từ nse sao cho nó nhận giá trị trong khoảng 0 – 100

,0

3

NSE

NSE F

F-100WQI

2 3

2 2

2 1 H

F F

WM-WQI =∏q

Phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số lựa chọn xếp thứ tự theo tầm quan trọng giảm dần như sau: clo dư: 3; độ đục: 2; mangan tổng: 2; pH: 1; sắt tổng:1; nhôm: 1; mùi vị: 1; clorua:1; THMs:1 [23][27]

ii Chỉ số chất lượng nước tổng quát của Quỹ vệ sinh Mỹ (NSF – WQI) [24] [ 29 ]

NSF - WQI được Brown, Mc Clelland, Deininger và Tozer xây dựng vào đầu những năm 1970 dưới sự hỗ trợ của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ (US - NSF) NSF - WQI là chỉ số chất lượng nước tổng quát

NSF - WQI được xây dựng bằng cách sử dụng kỹ thuật Delphi (của tập đoàn Rand) để xác định các thông số CLN lựa chọn (Xi), sau đó xác lập phần trọng lượng đóng góp của từng thông số (wi) và tiến hành xây dựng các đồ thị chuyển đổi từ các giá trị xi (giá trị đo được của thông số lựa chọn) sang chỉ số phụ (qi)

Từ kết quả các phiếu câu hỏi điều tra gửi cho các chuyên gia, 9 thông số được lựa chọn từ 35 thông số CLN đưa ra, bao gồm: DO, coliform phân, pH, BOD5, NO3-, PO43-, biến thiên nhiệt độ, độ đục (TUR) và tổng chất rắn (TS)

NSF - WQI được tính theo một trong hai công thức: dạng tổng (ký hiệu là

WA - WQI) và dạng tích (ký hiệu là WM - WQI), trong cả hai công thức đó đều tính đến phần trọng lượng đóng góp

Phần trọng lượng đóng góp (wi) của 9 thông số lựa chọn xếp thứ tự theo tầm quan trọng giảm dần như sau: DO: 0,17; coliform phân: 0,15; pH: 0,12; BOD5: 0,10; NO3-,: 0,10; PO43-0,10; biến thiên nhiệt độ (∆T): 0,10; độ đục: 0,08; tổng chất rắn (TS): 0,08

Chỉ số phụ qi được xác định dựa vào các đồ thị qi = f(xi) Trên mỗi đồ thị qi= (xi), giá trị trung bình và khoảng tin cậy 80% được biểu diễn, qi nhận giá trị

0 – 100

(1.16)

(1.17)

Theo mô hình NSF - WQI, điểm WQI sẽ bằng 0 nếu nồng độ của bất kỳ chất độc nào (kim loại nặng và dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật) trong nước vượt quá mức cho phép trong tiêu chuẩn quốc gia.

iii Chỉ số chất lượng nước của Bhargava (Bhargava – WQI) [13]

Chỉ số CLN do Bhargava xây dựng năm 1983 đã được áp dụng đầu tiên để phân vùng và phân loại CLN sông Ganga, Ấn Độ Bhargava quan tâm đến các mục đích sử dụng nước khi xây dựng chỉ số chất lượng nước Các bước xây dựng mô hình Bhargava – WQI bao gồm:

(1) Xác định các mục đích sử dụng nước:

Bước đầu tiên là xác định các mục đích sử dụng nước Các nguồn nước khác nhau ở những vùng khác nhau thì mục đích sử dụng nước có thể khác nhau Chẳng hạn, đối với sông Ganga, Bhargava phân thành 5 mục đích sử dụng: (1) tắm và bơi lội (hay tiếp xúc trực tiếp); (2) cấp nước sinh hoạt; (3) nông nghiệp; (4) công nghiệp; (5) nuôi cá và tiếp xúc gián tiếp

(2) Xác định các thông số CLN lựa chọn cho mỗi mục đích sử dụng nước:

Các mục đích sử dụng nước khác nhau yêu cầu các thông số CLN khác nhau Chẳng hạn, đối với sông Ganga, các thông số CLN lựa chọn tương ứng với các mục đích sử dụng nước khác nhau được Bhargava đề nghị nêu ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Các thông số CLN lựa chọn cho các mục đích sử dụng nước khác nhau

1 Tắm, bơi lội Độ đục, BOD5, DO, N-NH4, coliform 5

2 Cấp nước sinh hoạt Độ đục, BOD5, DO, Cl-, coliform 5

5 Nuôi cá và tiếp xúc gián tiếp Nhiệt độ, BOD5, DO, Cl- 4

Các thông số CLN lựa chọn được xác định dựa trên các tiêu chuẩn quốc gia

về CLN tương ứng với các mục đích sử dụng nước khác nhau (chẳng hạn, ở Việt Nam, CLN sông cho mục đích cấp nước sinh hoạt phải tuân thủ theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08 : 2008/BTNMT; tiêu chuẩn CLN sông để bảo vệ đời sống thủy sinh nước ngọt phải tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 6774-

2000 của Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường Nói chung, các mục đích sử dụng nước có thể thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm nguồn nước và trình độ công nghệ, kinh tế - xã hội của quốc gia, địa phương và đi kèm, các thông số CLN lựa chọn để tính WQI có thể cũng sẽ khác nhau.

(3) Xây dựng hàm nhạy cho các thông số CLN lựa chọn:

“Hàm nhạy” (“sensitive function”) là đại lượng trung tâm của mô hình Bhargava và nó được sử dụng thay thế cho qi trong mô hình NSF - WQI “Hàm nhạy” mô tả chất lượng của thông số CLN lựa chọn và do vậy, mỗi xi sẽ nhận một giá trị hàm nhạy (Fi) nằm trong khoảng 0,01 – 1 Khi Fi tăng, thì chất lượng của thông số tăng và ngược lại

Theo mô hình Bhargava, “hàm nhạy” là hàm tuyến tính biểu diễn mối quan

hệ giữa Fi (tương tự như chỉ số phụ qi) với giá trị xi và được dùng để chuyển các giá trị đo (thường có đơn vị khác nhau) về cùng một thang điểm chung 0,01– 1

“Hàm nhạy” được xây dựng trên cơ sở các giá trị giới hạn quy định đối với các thông số CLN lựa chọn được cho trong các tiêu chuẩn hoặc quy chuẩn tương ứng cho các mục đích sử dụng nước khác nhau

(4) Tính toán chỉ số chất lượng nước:

Theo mô hình Bhargava, WQI cho mỗi mục đích sử dụng nước được tính theo công thức:

trong đó, Fi: giá trị hàm nhạy của thông số thứ i;

n: số thông số lựa chọn (n tùy thuộc vào mỗi mục đích sử dụng nước)

WQI tổng quát (hay WQI cho đa mục đích sử dụng) cũng có thể tính bằng cách lấy trung bình số học các giá trị WQI của các mục đích sử dụng nước khác nhau với giả thiết: tầm quan trọng của các mục đích sử dụng nước như nhau hoặc khác nhau Nếu tầm quan trọng của các mục đích sử dụng nước khác nhau, có thể gán hệ số khác nhau cho mỗi mục đích sử dụng khi tính WQI tổng quát

100F

WQI

/ 1 n

Trong đó WQIi là WQI cho mục đích sử dụng nước thứ i, k là số mục đích sử dụng nước.

iv Chỉ số CLN của Tổng cục môi trường Việt Nam [3]

Theo mô hình WQI do Tổng cục môi trường Việt Nam (TCMTVN) đề xuất tại Quyết định 879/QĐ-TCMT ngày 01/07/2011, có 9 thông số CLN lựa chọn để đưa vào tính WQI, bao gồm: pH, oxy hoà tan (DO), chất rắn lơ lửng (SS), độ đục (NTU), nhu cầu oxy sinh hoá (BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), amoni (NH4), photphat (PO4), tổng coliform (TC)

Các bước xây dựng mô hình tính WQI của TCMTVN bao gồm:

(1) Thu thập, tập hợp số liệu quan trắc từ trạm quan trắc môi trường nước mặt lục địa (số liệu đã qua xử lý)

(2) Tính toán WQI thông số

- WQI thông số (WQISI) được tính toán cho các thông số pH, DO, BOD5, COD, N-NH4, P-PO4 , SS, TUR và TC theo công thức 1.20

1 i +

i 1 i

1 i I

BP-BP

q-q

=

Trong đó: BPi là nồng độ giới hạn dưới của giá trị thông số quan trắc được quy định trongbảng 1.3 tương ứng với mức i; BPi+1 là nồng độ giới hạn trên của giá trị thông số quan trắc được quy định trong bảng 1.3 tương ứng với mức i+1; qi

là giá trị WQI ở mức i đã cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi; qi+1 là giá trị WQI ở mức i+1 cho trong bảng tương ứng với giá trị BPi+1; Cp là giá trị của thông

số quan trắc được đưa vào tính toán

k

WQI k i

∑

=

(1.20)

Bảng 1.3 Bảng quy định các giá trị qi, BPi

N-NH4(mg/L)

P-PO4(mg/L)

Độ đục(NTU)

TSS(mg/L)

Coliform(MPN/100mL)

Bước 1: Tính toán giá trị DO % bão hòa:

- Tính giá trị DO bão hòa:

DObão hoà = 14,652 -0,41022T+0,0079910T2 – 0,000077774T3

với T là nhiệt độ môi trường nước tại thời điểm quan trắc (0C)

- Tính toán giá trị DO % bão hòa

DO% bão hoà = DOhoà tan/DObão hoà * 100

DO hòa tan : Giá trị DO quan trắc được (đơn vị: mg/L)

Bước 2: Tính giá trị WQIDO theo 1.23

i + i

1 i

i 1 I

BP-BP

q-q

Nếu giá trị DO% bão hòa ≤ 20 thì WQIDO bằng 1.4

Nếu 20 < giá trị DO% bão hòa < 88 thì WQIDO được tính theo công thức 1.23 và

sử dụng bảng 1.4; Nếu 88 ≤ giá trị DO% bão hòa ≤ 112 thì WQIDO bằng 100; Nếu 112 <

(1.21)

(1.22)

(1.23)

giá trị DO% bão hòa< 200 thì WQIDO được tính theo công thức 1.20 và sử dụng bảng 1.4; Nếu giá trị DO% bão hòa ≥ 200 thì WQIDO bằng 1.3.

* Tính giá trị WQI đối với thông số pH

Bảng 1.5 Bảng quy định các giá trị BPi và qi đối với thông số pH

(3) Tính toán WQI

Sau khi tính toán WQI đối với từng thông số nêu trên, việc tính toán WQI được áp dụng theo công thức sau:

]xWQIWQI

2

1xWQI5

1[100

3 / 1 C b

a pH

trong đó: WQIa :là Ggiá trị WQI đã tính toán đối với 05 thông số: DO, BOD5,COD, N-NH4, P-PO4 ; WQIb là : Ggiá trị WQI đã tính toán đối với 02 thông số: TSS, độ đục ; WQIc là : Ggiá trị WQI đã tính toán đối với thông số Tổng Coliform ; WQIpH là: G giá trị WQI đã tính toán đối với thông số pH

Ghi chú: Giá trị WQI sau khi tính toán sẽ được làm tròn thành số nguyên.

(4) So sánh chỉ số chất lượng nước đã được tính toán với bảng đánh giá

Sau khi tính toán được WQI, sử dụng bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất lượng nước để so sánh, đánh giá, cụ thể như sau:

Bảng 1.6 Bảng mức đánh giá CLN theo WQI

91 - 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt Xanh nước biển

(1.24)

76 - 90 Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

nhưng cần các biện pháp xử lý phù hợp Xanh lá cây

51 - 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục

26 - 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích

0 - 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý

1.2.5 Đánh giá chất lượng nước theo WQI

Trên cơ sở WQI tính được, người ta phân loại và đánh giá CLN theo các thang điểm WQI Có nhiều cách phân loại CLN khác nhau, nhưng phổ biến là phân thành 5 loại hay 5 mức CLN đối với các WQI có thang điểm 0 – 100 (bảng 1.7)

Bảng 1.7 Phân loại CLN theo WQI [3], [13], [15], [2294]

I 91 – 100 90 – 100 95 – 100 91– 100 Rất tốt

III 51 – 70 35 – 64 65 – 79 51– 75 Trung bình (hay tạm được)

IV 26 – 50 11 – 34 45 – 64 26– 50 Xấu (hay dưới mức cho phép)

(a) WQI ở đây có thể là WQI tổng quát hoặc WQI cho các mục đích sử dụng riêng

1.2.6 Sơ lược về tình hình sử dụng WQI

Hiện nay có 3 xu hướng sử dụng WQI trong quản lý CLN:

(1) Áp dụng hoàn toàn một mô hình WQI có sẵn của một quốc gia hoặc một địa phương vào quốc gia hoặc địa phương mình

(2) Áp dụng có cải tiến (hay điều chỉnh) một mô hình có sẵn của một quốc gia hoặc một địa phương vào quốc gia hoặc địa phương mình

(3) Xây dựng cho quốc gia hay địa phương mình một mô hình WQI riêng.Các nước phát triển thường theo xu hướng thứ ba – xu hướng đòi hỏi sự tốn kém nhiều công sức, thời gian và chi phí

Ở các nước đang phát triển thường theo xu hướng thứ nhất và xu hướng thứ hai – xu hướng ít tốn kém về công sức, thời gian và chi phí

Do có nhiều ưu điểm, nên WQI ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới trong lĩnh vực quản lý CLN và kiểm soát ô nhiễm nước.

1.3 Sơ lược về HueWACO

Quá trình xây dựng và phát triển

Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà nước một thành viên Xây dựng và Cấp nước Thừa Thiên Huế (tên viết tắt là HueWACO) tiền thân là Nhà máy nước Huế, được thành lập từ năm 1909

Đến nay, Công ty có 30 nhà máy sản xuất nước và 30 trạm tăng áp, tổng công suất thiết kế trên 180.000 m3/ngày đêm, cung cấp 120/152 phường xã, với 849.600 người dùng nước, chiếm tỷ lệ 73,5% dân số toàn tỉnh Riêng tại thành phố Huế, tỷ lệ người dân dùng nước máy đạt trên 99,6% [6] Bên cạnh việc phát triển nhanh tỷ lệ người dân dùng nước, HueWACO đã chú trọng nâng cao chất lượng nước, duy trì cấp nước an toàn và tiến đến cấp nước an toàn và ngon Đặc biệt, HueWACO rất quan tâm đến công tác quản lý chất lượng nước Công ty đã xây dựng phòng thí nghiệm với nhiều máy móc, thiết bị hiện đại và được chứng nhận ISO/IEC 17025 Các máy móc, thiết bị đều được hiệu chuẩn định kỳ và kiểm tra độ

ổn định độ đúng khi phân tích mẫu Tất cả các chỉ tiêu đều được đánh giá độ chính xác (thông qua độ thu hồi và độ lặp lại) hàng tháng

Phần lớn các nhà máy nước tại HueWACO đều sử dụng nước mặt, với quy trình công nghệ bao gồm keo tụ, lắng, lọc và khử khuẩn Sơ đồ quy trình công nghệ

xử lý nước được trình bày trong hình 1.1

Quy trình công nghệ xử lý nước

Hình 1.1.Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước của HueWACO

Trạm bơm cấp 2

Mạng cấp

Vòi tiêu thụ

1.4 Tiêu chí đánh giá nước “An toàn và Ngon” của HueWACO [6]

Nước“An toàn và Ngon” là nước có chất lượng cao hơn chất lượng quy định (QCVN 01: 2009/BYT), nước không có mùi mốc, mùi clo nặng và vị ngọt dễ chịu

Bảng 1.8 Tiêu chí nước“An toàn và Ngon” của HueWACO [6], [19], [20]

STT Chỉ tiêu Đơn vị

Tiêu chí nước

“An toàn và Ngon” của HueWACO*

QCVN01:2009/

BYT

Tiêu chuẩn nước uống của Canada

Tiêu chuẩn nước uống của Nhật Bản

mùi, vị lạ

Không có mùi, vị lạ

Không có mùi, vị lạ

Không có mùi, vị lạ

- Chỉ tiêu sắt tổng và mangan tổng: sắt tổng và mangan tổng ở nồng độ thấp (≤0,3 mg/L) không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, nhưng chúng tích tụ dần trong hệ thống cấp nước, làm nước có mùi tanh, hệ thống cấp nước có màu vàng hoặc đen gây khó chịu cho người sử dụng;.

- Chỉ tiêu nhôm: Ở nồng độ thấp không gây ảnh hưởng đến sức khỏe nhưng nếu nồng độ cao sẽ gây ra các bệnh Alzheimei và gia tăng quá trình lão hóa [10].;

- Chỉ tiêu THMs: Hình thành các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng khi clo đưa vào tiếp xúc với các chất hữu cơ tự nhiên trong nước dễ tạo thành hợp chất

có thể gây ung thư và nồng độ THMS gia tăng trong thời gian nước được truyền tải đến vòi khách hàng

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện đề tài này, cần nghiên cứu các nội dung sau:

(i) Khẳng định độ đúng/độ lặp lại của phương pháp phân tích các thông số CLN như sắt tổng, mangan tổng và nhôm;

(ii) Thu thập số liệu CLN máy trên mạng ở thành phố Huế và vùng phụ cận trong giai đoạn từ năm 2009 đến 2013 của HueWAC;O

(iii) Sử dụng các số liệu phân tích có sẵn của HueWACO từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2010 để đánh giá khả năng loại bỏ thông số THMs khi tính WQIH.;

(iv) Lấy mẫu và phân tích các thông số CLN máy theo tiêu chí nước “An toàn và Ngon” của HueWACO từ tháng 11/2013 đến tháng 06/2014 (4 đợt lấy mẫu

và phân tích) ở khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận.;

(v) Áp dụng mô hình WQIC và WQIH để:

+ So sánh hai mô hình;

+ So sánh, đánh giá CLN máy từ năm 2009–2013;

+ Đánh giá CLN máy ở thành phố Huế và vùng phụ cận từ tháng 11/2013 đến tháng 06/2014

(vi) Trên cơ sở tính WQIH, tiến hành phân loại và phân vùng CLN máy trên mạng lưới cấp nước

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nước máy trên mạng lưới cấp nước ở thành phố Huế và vùng phụ cận thuộc HueWACO

- Thời gian khảo sát từ tháng 11/2013 đến tháng 06/2014

2.2.2 Chuẩn bị mẫu cho phân tích

i) Thời gian lấy mẫu: tiến hành lấy mẫu 04 đợt

+ Đợt 1: ngày 04/11/2013 – 24/12/2013

+ Đợt 2: ngày 06/01/2014 – 24/02/2014

+ Đợt 3: ngày 03/03/2014 – 22/04/2014

+ Đợt 4: ngày 05/05/2014 – 23/06/2014

ii) Vị trí lấy mẫu

- Vùng khảo sát: Kkhảo sát theo bản đồ mạng lưới cấp nước thành phố Huế

và vùng phụ cận

- Vị trí lấy mẫu: Llấy mẫu ở 14 khu vực, tương ứng với 17 CMA (phân vùng theo mạng lưới) của HueWACO Tại mỗi khu vực lấy mẫu 4 đợt (2 tháng/1 đợt) Trong mỗi đợt lấy 5 mẫu ở 5 vị trí khác nhau trong mỗi khu vực.Vị trí lấy mẫu thể hiện ở hình 2.1 và bảng 2.1

Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu trên bản đồ mạng thành phố Huế và vùng phụ cận.

Bảng 2.1 Mô tả các vị trí lấy mẫu trên mạng lưới cấp nước

Khu vực

1 CMA 01 Phường An Hoà– Hương Sơ

2 CMA 2 và 6 Phường Phú Cát – Phú Hiệp – Phú Hậu– Phường Vỹ

Dạ

3 CMA 3 và 4 Phường Phú Thuận – Tây Lộc – Thuận Hoà – Phú

Bình – Thuận Lộc – Thuận Thành – Phú Hoà

4 CMA 05 Phường Kim Long – Hương Long

5 CMA 7 và 8 Phường Phú Hội – Vĩnh Ninh – Phú Nhuận–An Đông

– Xuân Phú

6 CMA 09 Phường Đúc – Thuỷ Biều–Thuỷ Xuân

7 CMA 10 Phường Phước Vĩnh – An Cựu– Trường An

9 CMA 13 Phường Hương An – Hương Văn– xã Hương Văn –xã

Hương Toàn

10 CMA 21 Phường Hương Hồ –xã Hương Thọ

11 CMA 24 Phường Phú Dương – Phú Thượng – xã Phú Mỹ –Phú

An – Phú Xuân – Phú Hồ– Phú Mậu– Phú Thanh

12 CMA 25 Thị trấn Thuận An – xã Phú Thuận – Phú Hải

13 CMA 26 Phường Hương Vân – xã Thuỷ Thanh

14 CMA 28 Phường Thuỷ Phương – Thuỷ Dương – Thuỷ Châu –

Dụng cụ lấy mẫu là các chai nhựa sạch 500 mL, có nắp vặn Các chai lấy mẫu được rửa sạch theo đúng yêu cầu trong TCVN [1];.

Lấy mẫu nước ở vòi nước khách hàng, xả nước từ 3–5 phút, sau đó lấy vào chai bằng cách cho nước chảy nhẹ nhàng trên thành chai, tránh tạo ra các bọt khí Mẫu nước phải lấy đầy chai, không để khí từ bên ngoài thâm nhập vào bên trong;

Các mẫu phân tích sắt tổng và mangan tổng được bảo quản bằng H2SO4 đậm đặc đến pH gần bằng 1, mẫu phân tích nhôm được bảo quản bằng HNO3 đậm đặc đến pH từ 1,2 – 1,5;

Mẫu được phân tích ngay sau khi lấy mẫu, nếu không phải bảo quản ở nhiệt

độ từ 0 đến 40C đến khi phân tích Thời gian bảo quản tối đa cho từng thông số tuân theo TCVN 5993– 1995 (ISO 5667 – 3: 1991) – Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu

2.2.3 Phương pháp đo/phân tích các thông số CLN

Các phương pháp đo/phân tích các thông số CLN là các phương pháp tiêu chuẩn của Việt Nam