giai trinh bao ve moi truong trong xay dung co ban

PG S 75 TRẦN ĐỨC HẠ (C hủ biên) P G S TS ỨNG QUỐC DŨNG - PG S TS NGUYỄN đ ộ n g PG S TS.VŨ CỒNG HÒE - PG S TS LÊ VĂN NÃI P G S TS NGUYỄN THỊ KIM THÁI - PG S TS ĐÀM THU TRANG GIÁO TRÌNH BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG XÀY DỰNG c BẢN ■ GIÁO TRÌNH DÙNG CHO CÁ C TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐANG (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI - n g n h x â y dựng LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đ â y c c nhu cầu khai thác tài nguyên thiên nhiên, sử dụng lượng ngày tăng S ự ph t triển kin h tê xã hội với xuảt hàng loạt nhà m áy x í nghiệp, cơng trinh xây dựng tác động m ạnh mẽ đến hệ sinh thái, môi trường xung quanh củng điều kiện sơng người Tài ngun có xu th ế cạn kiệt dần, ô nhiễm môi trường tăng lên S ự biến đổi theo chiều hướng xãu môi trường ảnh hường ngược trở lại p h t triển kin h tê xã hội môi m ột Quốc gia C ùng với trinh cơng nghiệp hố, tốc độ thị hố ngày gia tăng N h u cầu tài nguyên lượng p hục vụ dăn đô thị ngày lớn Các hoạt động kinh tế xã hội tạo nên nhiều chất thải gây ô nhiễm môi trường Vi vấn đ ề bảo vệ môi trường p h t triển bền vững trở thành mối quan tâm hàng đầu nhản loại X ây dựng bao gồm xảy dựng công trinh công nghiệp dàn dụng, cơng trình giao thơng, thuỷ lợi, hệ thống hạ tầng sỏ; sản xuất vật liệu xây dựng hoạt động kinh tế xã hội tác động m ạnh mẽ n hất môi trường nguồn tài nguyên Việc xây dựng công trinh n h cảng Cái L ân, khu công nghiệp c h ế biến dầu D ung Q uất, đô thị vùng trọng điếm p h t triển kin h tê] nhà m áy xi m ăng N ghi Sơn, H Tiên đặc biệt công trinh thuỷ điện Sơn La gây nên suy thoái môi trường m ột p h m vi lớn n h khơng có hiếu biết biện pháp ngăn ngừa, giảm thiêu tác động tiêu cực X ảy dựng lĩnh vực có hoạt động tác động m ạnh mẽ đến môi trường sử dụng nhiêu nguồn tài nguyên thiên nhiên; m ặt khác nhiệm vụ xảy dựng xây dựng công trinh hạ tầng, bảo vệ môi trường sử dụng hợp lý tài nguyên Vi vậy, kỹ sư xây dựng kỹ th u ậ t cao đẳng xây dựng cần nam vững kiến thức quán lý môi trường, công nghệ môi trường đ ể ứng dụn g vào cơng việc hàng ngày H iện nước ta có hàng chục trườìig đại học, cao đẳng trung học chuyên nghiệp đào tạo kỹ sư cán kỹ thuật xây dựng T năm 1996, Bộ Giáo dục Đào tạo có u cầu đưa mơn học Con người môi trường vào giảng dạy trường đại học Tuy nhiên, nội dung môn học chưa thống trường đại học M ặt khác khái niệm kiến thức bảo vệ mỏi trường p hát triển bền vững đặc thù lĩnh vực xảy dựng chưa đề cập đề cập chưa đầy đủ trinh giảng dạy môn học Trong đề án "Đưa nội dung bảo vệ môi trường vào hệ thống giáo dục Quốc dân" Bộ Giáo dục Đào tạo yêu cầu xem xét, rà soát uà biên soạn lại chương trinh tài liệu giảng dạy m ôn học môi trường thông nhấ t cho tất trường đại học cao đẳng, tẫt khối ngành, có xây dựng Việc biên soạn lại chương trình giảng dạy m ơn học củng p h ù hợp với chủ trương xây dựng lại kh u n g chương trình đào tạo đại học khối ngành Bộ yêu cầu M ặt khác, nhiều trường đại học cao đẳng nay, đội ngủ CBGD bảo vệ m ôi trường hạn chế Đ ể có tài liệu giảng dạy bảo vệ môi trường củng n h th a m khảo đ ể lồng ghép nội dung bảo vệ môi trường m ôn học g iả n g dạy trường khôi ngành xây dựng bản, cần thiết p h ả i nghiên cứu biên soạn tài liệu giảng dạy môi trường xử lý ô nhiễm môi trường cho trường N h vậy, tài liệu dùng: - G iảng dạy môn học "Bảo vệ môi trường" cho trường đại học cao đẳng khối xây dự ng - T h a m khảo đ ể lồng ghép nội d u n g giảng dạy bảo vệ môi trường m ôn học khác trường Tài liệu giảng dạy sản p h ẩ m nhiệm vụ khoa học công nghệ "Nghiên cứu xây dựng chương trình biên soạn tài liệu phục vụ giảng dạy lĩnh vực môi trường cho trường đại học cao đẳng chuyên ngành xây dựng" (mã sô: B ‘2 00204-05) PGS T S Ưng Quốc D ũng chủ trì P hăn cơng biên soạn tài liệu giảng dạy n h sau: P G S T S Trần Đức Hạ, chủ biên biên soạn chương 2, chương m ục 1.5 chương 1; P G S.T S N guyễn T hị K im Thái biên soạn chương m ục 1.1, 1.2, 1.3 1.4 chương 1; P G S T S Nguyễn D uy Động biên soạn chương 3; P G S T S Lê Văn N ãi biên soạn m ục 5.1, 5.2 chương 7.1, 7.2 7.3 chương 7; P G S T S Vũ Cơng Hòe biên soạn m ục 7.4 7.5 chương 7; P G S.T S Đ àm T h u Trang biên soạn m ục 5.3 5.4 chương T h S N guyễn H ữu Hòa trình bày tài liệu tham gia hồn thiện m ột s ố h ìn h vẽ Các tác giả củng nhận góp ý G S.T SK H Trần H ữu Uyển, G S T S Trần H iếu N huệ thầy cô giáo khác thuộc trường Đại học X ây dựng, trường Đ ại học Bách khoa H Nội, trường Đ ại học K iến trúc H Nội, cho tài liệu giảng dạy Việc biên soạn tài liệu không th ể tránh khỏi thiếu sót, chúng tơi mong n h ậ n ý kiến góp ý thầy giáo, em sinh viên bạn đọc Mọi thông tin xin gửi về: Viện Khoa học K ỹ thuật môi trường, trường Đ ại học X ây dựng, địa chỉ: sơ'55 đường Giải Phóng, H Nội Các tác giả DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIÊT TẮT BOD Nhu cầu ơxy sinh hóa BVMT Bảo vệ mòi trường COD Nhu cầu ơxy hố học ĐTM Đánh giá tác động môi trường EPA Cục Bảo vệ môi trường Mỹ GWP Mạng lưới cộng tác nước tồn cầu HTTN Hộ thống thoát nước ISO Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế KCN Khư cơng nghiệp KSON Kiểm sốt nhiểm QLMT Quản lý môi trường ss Hàm lương chất lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNN Tài nguyên nước XLNT Xử lý nước thải ( "hương CÁC KHÁI NIỆM c BẢN VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN BỂN VŨNG 1.1 C SỞ SINH THÁI HỌC - CÁC KHÁI NIỆM VỀ HỆ SINH THÁI T ự NHIÊN, HỆ SINH THẢI ĐÔ THỊ 1.1.1 Khái niệm sinh thái họe Sinh thái học khoa học tổng hợp vé quan hệ tương hỗ sinh vạt mỏi trường sinh vật với Các kiến thức cua sinh thái học tổng hợp bao gồm kiến thức nhiều môn như: di truyền học sinh lý học, khí hậu học, ihổ nhưỡng học Sinh thái học có mối quan hệ chặt chẽ với khoa học nghiên cứu môi trường Sinh thái học chia thành: - Sinli thái học cá thể: đối tượng nghiên cứu môn động vật học, thực vật học, vi sinh vật học - Sinh thái học cỊiỆận thể: đối tưựnu nghiên cứu riêng sinh thái học Những năm gần sinh thái học trớ thành khoa học toàn cầu Rất nhiều người cho người sinh vật khác khơng thê sơng tách khỏi mòi trường cụ thể Tuy nhiên, người khác với sinh vật khác có thay đổi điều kiện mơi trường cho phù hợp với mục đích riêng Mặc dù thế, thiên tai, hạn hán, dịch bệnh, ô nhiễm môi trường luôn nhắc nhớ rằng, lồi người khơng nên cho có sức mạnh vỏ song mà khơng có sai lầm Sai lầm loài người nhiều lần dẫn đến khủng hoàng sinh thái Từ thời cổ xưa, thung lũng Cong Tigo Ofrat phồn vinh biến thành hoang mạc bị xói mòn hố mặn hệ thống tưới tiêu bố trí khơng hợp lý Ngun nhàn sụp đổ vãn minh Mozopotami vĩ đại tai hoạ sinh thái Một nguyên nhân làm tan vỡ vãn minh Maja Trung Mỹ diệt vong triều đại Khơnie lãnh thổ Campuchia khai thác mức rừng nhiệt đới Rõ ràng khủng hoảng sinh thái hiển nhiên phát kiến ký XX, mà học khứ bị lãng quên Vì vậy, muốn đạt thoả mãn đó, phần lớn trường hợp phải chấp nhận điều kiện tự nhiên Những điều kiện phản ánh thông qua quy luật sinh thái mà sinh vật phải phục tùng Sinh tliái học khoa học sớ cho công tác bảo vệ tài nguyên thiên nhiên môi trường Thuật ngữ Sinh thái học: Ecology (bắt nguồn từ chữ Hy Lạp Oikos nhà, nơi ở) Emst Heckel, nhà bác học người Đức đề xướng năm 1866 dùng đê xác định khoa học mối quan hệ tương hỗ sinh vật môi trường, tập hợp tất hiểu biết kinh tế tự nhiên Nói cách khác, sinh thái học nghiên cứu mối quan hệ tổng hợp phức tạp mà Dac-uyn gọi điều kiện sinh đấu tranh sinh tồn Học thuyết tiến hố Dac-uyn hình thành sở nhận thức mối quan hệ chặt chẽ sinh vật môi trường Cấu trúc sinh thái học bao gồm mức độ nằm chồng lên theo lóp nằm ngang tương ứng với mức độ tổ chức sinh học khác nhau: từ cá thể qua quần thể quần xã đến hệ sinh thái Lấy lát cắt theo chiều thẳng đứng qua lóp chia cấu trúc nhóm tương ứng với hình thái, chức năng, phát triển, điều hồ thích nghi Nếu quan sát tất nhóm mức độ quần xã nhóm hình thái thể thơng số đỉnh số lượng mật độ tương đối lồi Nhóm chức giải thích mối quan hệ tương hỗ quần thể, thú mồi Nhóm phát triển q trình diễn quần xã Nhóm diều hồ điều chỉnh để tiến tới càn Nhóm thích nghi q trình tiến hố, khả chọn lọc sinh thái, chống kẻ thù Nếu chọn nhóm, ví dụ nhóm chức mức độhộsinh thái chu trình vật chất chu trình lượng, mức độ quần xã quan hệ vật dữ, mồi cạnh tranh loài, quần thể sinh sản, tử vong, di cư, nhập cư, mức độ thể sinh lý tập tính cá thể Như vậy, mức độ tổ chức sinh thái có đặc điểm cấu trúc chức riêng biệt Mỗi nhóm mức độ đặc trưng tập hợp có tính thống tượng quan sát Tập hợp thể tính quy luật hình thành sở tượng Những qui luật đối tượng nghiên cứu sinh thái học, nằm dơn vị cụ thể tự nhiên - hệ sinh thái Đối tượng nghiên cứu sinh thái học hệ sinh thái (ecosystem) Hệ sinh thái đơn vị hao gồm vật sống ngoại cảnh khơng sống chiíne; 1.1.2 K hái niệm hệ sinh thái Sinh vật nghiên cứu sáu mức khác Mức thứ cá th ể tức cây, thuộc loài định Tập hợp cá thể thuộc loài tạo thành quẩn thể Các quần thể loài khác tồn quần xã Một vài quần xã khác chung sống khu vực tạo thành hệ sinh thái Các hệ sinh thái khác tồn vùng địa lý, có chung điều kiện khí hậu, tạo thành quần xã sinh vật Toàn quần xã sinh vật khác trái đất tạo thành mức tổ chức cao gọi sinh Sinh lớp mỏng có sống tạo thành bề mặt hành tinh Như vậy, hệ sinh thái định nghĩa sau: Hệ sinh thái hệ thống bao gồm quần xã (cơ thể sống) môi trường sống chúng (các thành phần vô sinh) Trong hệ sinh thái, thành phần hĩru sinh vơ sinh ln có tác động lẫn tạo hệ thống môi sinh hệ sinh thái để hợp thành thê thống Trong sinh‘quyển tồn loại hệ sinh thái chủ yếu: - Hệ sinh thái lự nhiên bao gồm hộ sinh thái nguyên sinh như rừng nguyên sinh, sông, hồ đồng cỏ, biển hav hệ sinh thái tư nhiên cải tạo, nghĩa tạo điều kiện thuận lợi đê phát triển sức sinh sản tiềm hệ biện pháp khoa học-kỹ thuật chuyên ngành, liên ngành như: Nông - Lâm - Ngư nghiệp - Hệ sinh thái nhân tạo hệ sinh thái người tạo hoàn toàn hệ sinh thái thị, hệ sinh thái cơng trình xử lý chất thải Sơ đồ hệ sinh thái tự nhiên biểu diễn hình 1.1 \ / - p r Chất thải xử lý YAI rviAn Xói mòn Phân bón Hình 1.1 Sơ đổ hệ sinh thái tự nhiên Về cấu trúc, hệ sinh thái gồm thành phần sau: Môi trường (E): Bao gồm tất nhân tố sinh thái sinh cảnh đất, nước, khơng khí, tiếng ồn Môi trường đáp ứng tất yêu cầu sinh vật hệ sinh thái Vật sản x u ấ t (P): Bao gồm vi khuẩn hoá tổng hợp xanh tức làbao gồm sinh vật có khả tổng hợp chất hữu nhờ lượng mặt trời để tự xây dựng lấy sở Vật sản xuất sinh vật tự dưỡng Vật tiêu thụ (c ): Bao gồm động vật sử dụng chất hữu lấy trực tiếp hay gián tiếp từ vật sản xuất Vật tiêu thụ sinh vật dị dưỡng Vật tiêu thụ chia thành: - Vật tiêu thụ cấp (sơcấp): loại động vật ăn thực vật - Vật tiêu thụ xấp (thứ cấp): loại động vật ăn động vật thực vật Vật phàn huỷ (D): Bao gồm vi khuẩn nấm Chúng phân luiỷ phc thái xác chết cùa vật sản xuất tiêu thụ Hầu hết hệ sinh thái tự nhiên gồm bốn thành phần bàn Hệ sinh thái có hai chức bán vòng tuần hồn vật chất dòng lượng thành phần Hai chức biểu thị hai đặc trưng bủn hệ sinh thái là: Cân cá thể - mơi trường tính thích nghi sinh thái Hệ sinh thái dơ tlìị hệ sinh thái nhàn tạo bao gồm có người lồi sinh vật với mòi trường xung quanh lãnh thổ thị Hệ sinh thái đô thị bao gồm thành phần sau: - Thành phần hữu sinh: Con người lồi sinh vật mơi trường thị - Thành phần vỏ sinh: Mơi trường đò thị, đất, nước, khơng khí, yếu tố khác - Thành phần cơng nghệ: Các nhà máy, rạp hát, quan, xí nghiệp - Thành phần cơng nghệ định chi phối dòng lượng qua hệ sinh thái Mỏi trường đô thị thành phần môi trường vùng xung quanh, kết hoạt động vật chất người trình tác động tới thiên nhiên Mỏi trường đò thị ln vận động phát triển theo quy luật động học phức tạp, tuân theo quy luật tự nhiên quy luật nhân tạo người tạo Xét quan điếm sinh thái học, thành phố giống hệ sinh thái khác, có cấu trúc chức đặc trưng, với yếu tố sinh vật phi sinh vật, với chu kỳ chuyển đổi quay vòng lượng vật chất Ớ có tổ chức không gian riêng biệt biến đối theo thời gian ảnh hưởng đến mơ hình hành vi cư xử, đến sư phân bố loài, đến hoạt động cộng đồng dân CƯ Tuy nhiên, nhìn chung có nét đặc trưng định, làm nên tính độc đáo hệ sinh thái thị Có thể tóm tắt đặc thù hệ sinh thái công nghiệp sau: - Hệ sinh thái đô thị lù hệ thống m đặc biệt, xét dòng chảy, tưong tác, trao đổi, đặc biệt mối quan hệ với hệ sinh thái khác • Xét quan điểm xã hội dân cư, hệ sinh thái đô thị tạo lượng lớn thông tin, tri thức, sáng kiến, văn hóa, cơng nghệ, cơng nghiệp áp dụng chúng cho hệ sinh thái khác • Xét quan điểm sinh học, hệ sinh thái đô thị thuộc loại hệ phi sản xuất chúng phụ thuộc nhiều vào vùng phụ cận - Hệ sinh thái đô thị thường tiêu thụ nhiều nàng lượng Thêm vào đó, nhu cầu lượng cửa đô thị tăng lên nhanh chóng máy móc dùng thay cho sức lao động người, dẫn đến tăng lượng vật chất Gần thiết, đặc biệt nước 10 - Hệ sinh tliái đô thị tạo lượng cliất thải khổng lồ, buộc vùng phụ cận - nơi vốn phải chịu hậu tình rạng khan lượng nguyên liệu - phải hứng chịu Do đó, hệ sinh thái thị gây tác động nghiêm trọng môi trường sống người phạm vi ảnh hường chúng bao gồm từ nhữngvùng ngoại ô liền kề đến khu vực cách xa hàng nghìn kiỉơmét - Hệ sinh thái dơ thị có tính biển dộnq rà khƠMị níịừtig phát triển Sự phát triển đô thị thường kéo theo thay đổi lớn tình hình sở hữu sử dụng đất đai Những thay đổi mâu thuẫn lẫn có ý nghĩa định mặt kinh tế tác động môi trường tình hình kinh tế - xã hội, đặc biệt vùng nông thôn khu vực bảo vệ Sự phụ thuộc mơ hình cung - cầu nói trèn khiến cho hệ thống đô thị, đặc biệt thành phố lớn trở nên bất ổn định dễ bị ảnh hướng xét quan điểm kinh tế - xã hội môi trường - Đặc điểm bật hệ sinh thái đỏ thị klìía cạnh người bao gồm tất mặt văn hóa, xã hội, tâm lý, kinh tế, trị - xã hội Đặc biệt, khía cạnh người bao gồm nhiều điểm mơ hồ, khó định nghĩa khó định lượng Ví dụ như: tính sáng tạo, ý thức an ninh, hài lòng với cơng việc, mục tiêu phấn đấu, thẩm mỹ Nếu không để ý đến khía cạnh liên quan mật thiết với chất lượng mơi trường chất lượng sống có thê mắc phải sai lầm dần đến việc quy hoạch quản lý lệch hướng 1.2 KHÁI NIỆM VỀ MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN 1.2.1 K hái niệm mói trường Mơi trường khái niệm dùng để tổng thê yếu tố vật chất, tự nhiên nhân tạo bao quanh người có quan hệ mật thiết đến tồn người xã hội loài người Trong Luật báo vê môi trường nước ta ban hành ngày 10-1-1994 mơi trường định nghĩa sau: “Mòi trường bao gồm yếu tố tự nhiên yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh người, có ảnh hường tới đời sống, sản xuất, tồn tại, phát triển người thicn nhiên” Như vậy, khái niệm môi trường khơng phải giới tự nhiên nói chung,bất kì, mà thê giới tự nhiên đặt mối quan hệ mật thiết với tồn phát triển người xã hội lồi người nói chung Quan điểm môi trường nhấn mạnh yếu tố mang tính chất mơi trường bao gồm yếu tố bao quanh người, cấu trúc I Ó thể yếu tố tự nhiên yếu tố vật chất người tạo nên Xét cách khái quát, môi trường bao gồm: môi trường tự nhiên, môi trường xã hội môi trường nhân tạo Tuy nhiên, phạm vi giáo trình tập trung vào vấn đề có liên quan tới mơi trường tự nhiên 11 Môi trường tự nhiên quan hệ với đời sống người phát triển người hệ thống có chức nãng (hình 1.2) Mơi trường nôi sinh thành phát triển xã hội lồi người Những yếu tố cấu thành mơi trường khơng khí, nước, ánh sáng quan trọng người Khơng khí để thở, nước để uống tất thành phần mơi trường có ý nghĩa định đến tồn phát triển loài người Với chức môi trường nơi cung cấp hệ sinh thái yếu tố vật chất giúp cho tồn phất triển người bao gồm khơng khí, nguồn nước, đất, cối, rừng sinh vật Những yếu tố bị tổn hại đến mức độ định hậu đe dọa đến sống người Sống môi trường, người mặt chịu ảnh hưởng nhân tố mỏi trường, mặt khác người lại tác động vào môi trường làm cho mỏi trường biến đổi Sự biến đổi môi trường lại ảnh hưởng trở lại người Sự phát triển kinh tế xã hội, hay nói cách khác phát triển trình sử dụng tài ngun sống khơng sống để sản xuất cải vật chất nhằm đáp ứng nhu cầu đời sống người Môi trường nơi chứa đựng nguồn tài nguyên làm thành đối tượng lao động sản xuất hình thành nguồn lực cần thiết cho việc sản xuất cải vật chất lồi người Trong số có số tái tạo được, số khơng tái tạo Trong q trình khai thác, mức độ khai thác nhanh mức độ tái tạo gây tình trạng khan hiếm, suy kiệt khủng hoảng môi trường Với chức thứ hai môi trường nơi cung cấp nguyên liệu nãng lượng phục vụ hoại động kinh tế đời sống người Môi trường lủ nơi chứa đipĩg chất thải người trình sản xuất trình sinh hoạt sống Trong trình sinh sống phát triển xã hội, người mặt khai thác nguồn tài nguyên để sinh hoạt sản xuất loại hàng hoá khác lại thải vào mơi trường chất thải q trình sinh hoạt sản xuất Mối trường nơi giảm nhẹ tác động có hại thiên nhiên tới người sinh vật Trái Đất Sự phát sinh, phát triển sống xẩy trái đất nhờ hoạt động hệ thống thành phần môi trường: khí quyển, thuỷ quyển, sinh thạch - Khí giữ cho nhiệt độ trái đất tránh xạ cao, chênh lệch nhiệt độ lớn, ổn định nhiệt độ khả chịu đựng người, v.v - Thuỷ thực chu trình tuần hoàn nước, giữ cân nhiệt độ, chất khí, giảm nhẹ tác động có hại thiên nhiên đến người sinh vật - Thạch liên tục cung cấp lượng, vật chất cho khác trái đất, giảm tác động tiêu cực thiên tai tới người sinh vật 12 c, - nồng độ giói hạn cho phép chất nhiễm thứ i quy định nguồn nước sử dụng; m - số phần tử ô nhiễm nước thải 4.3.2 Các biện pháp kiểm sốt nhiễm mói trường nước Để bảo vệ nguồn nước có hiệu quả, tất tính tốn kiểm tra tiêu môi trường nguồn nước phải thực điều kiện xáo trộn nước thải với nước nguồn yếu Nếu trường hợp này, chất lượng nước nguồn đảm bảo trường hợp khác, với mức độ tự làm cao hơn, chất lượng nước chắn đảm bảo yêu cầu sử dụng Đối với sông suối, điểm kiểm tra thường hạ du miệng xả nước thải trước điểm lấy nước sử dụng 500 đến lOOOm Trường hợp nguồn nước mặt sử dụng nuôi cá, điểm kiểm tra cách cống xả nước thải 500 m (đối với sông lớn) cống Đối với hồ, hồ chứa nước biển ven bờ, dòng chảy ln thay đổi, điểm kiếm tra cách cống xả nước thải lOOOm (đối với hồ) 300m (đối với biển) hướng Sơ đồ kiểm tra đánh giá chất lượng nước nêu hình 4.7 Nước thải xí nghiệp còng nghiệp Kiếm sốt theo TCXDVN51:2007 Nước thái khu dân cư Trạm XLNT Đối tượng sử dụng nước Kiểm soát theo tiêu chuẩn chất lượng nước s dụng Trạm cấp nước Kiểm soát theo tiêu chuẩn TCVN6772:2000 TCVN 5945:2005 Iỉình 4.7: Sơ dồ kiểm sốt nhiễm nước Đê’ chất lượng nước điểm sử dụng đảm bảo yêu cầu việc xả nước thải nguồn cần phải kiểm soát chặt chẽ, thời phải có biện pháp tăng cường tự làm 129 nguồn nước Sơ đồ tổng hợp biện pháp kỹ thuật bảo vệ nguồn nước nêu trén hình 4.8 H ìn h 4.8: Sơ đồ tổng hợp biện pháp kỹ thuật bảo vệ nguồn nước Trong sơ đồ hình 4.8, sản xuất bẳng cơng nghệ cơng nghệ chất thải cấp nước tuần hoàn sử dụng lại nước thải biện pháp giảm thiếu ô nhiễm đầu đường ống Xử lý nước thải quy hoạch hợp lý cống xả nước thải biện pháp cuối đường ống Các biện pháp tăng cường xáo trộn cống xả nước thải bổ sung nước cho nguồn làm tăng q trình pha lỗng nước nguồn với nước thải Làm giàu oxy cho nguồn nước nuôi trổng thuỷ sinh có khả tự làm thúc đẩy q trình chuyển hố, phân huỷ chất nhiễm nguồn nước Một số giải pháp lựa chọn để kiếm sốt nhiễm nước tham khảo theo ví dụ Keese Bower, 1968, nèu bảng 4.11 sau Bảng 4.11 Các giải pháp kiểm sốt nhiễm nước Ngun lý Phương pháp Ví du A.Giảm phát sinh chất thải Cấp nước tuần hoàn cho sản xuất Thu gom nước làm nguội để tái tuần hồn sử dụng Tách dòng thãi có nồng độ chất nhiễm cao Loại chất thải rắn thủ cơng hay co khí thải riêng biệt cách dễ dàng Loại trừ chất thải Dùng bã thải công nghiệp thực phẩm để nuồi gia súc nuôi cá Thay đổi loại nguyên liệu đầu vào Nghiên cứu, tìm kiếm nguyên liệu tha) thích hợp Thay đổi q trình cồng nghệ sản xuất Đổi từ chiết suất áp lực sang báng cung môi công nghiệp dẩu thực vật đé đạt hiệu suất chiết cao giảm hàm lượng dầu dòng thải 130 Bàng 4.11 (tiếp theo) Phương pháp Ví dụ Thay đổi hay hoàn thiện sản phẩm đầu Các chất tẩy rửa với hàm lượng phốt thấp hơn, thay đổi vật liệu bao bì, từ loại thải bỏ sang thu hồi tuần hồn cồng nghiệp đóng bao đóng chai Thu hồi vật liệu Thu gom xơ công nghiệp dầu cọ, phơi khơ làm nhiên liệu đốt lò Ngun lý B Giảm chất thải sau phát sinh Sản xuất sản phẩm phu Kết hợp chăn nuôi, trồng trọt thành thể thống hệ chăn nuôi gia cầm, gia súc, thuý vật thuỷ sinh trổng Xử lý chất thải Kênh oxy hoá tuần hoàn, hồ sinh học, bãi lọc ngập nước 10 Tái sử dụng dòng thải Ni trồng thực vật th sinh, tưới làm màu mỡ đất, sản xuất khí sinh học 11 Bổ sung nước pha loãng 12 Xả nước thải phân tán c Tãng cường 13 Khuấy trộn nước khả tự sông hồ làm nguồn tiếp nhận 14 Cung cấp oxy cưỡng cho sơng hổ nước thải 15 Quy hoạch, bố trí lại dòng thải vào sơng hổ D Các giải 16 Xử lý hoá học hồ phú nguồn 4) để kết tủa phốt pháp sinh thái chống dưỡng nước Dùng loại phèn nhôm A1 (S0 17 Giảm sinh khối nguồn nước Đưa động vạt ăn cỏ vào ăn cỏ hồ phun thuốc diệt cỏ để kiểm soát nồng độ tảo cỏ Đối với nước phát triển, giảm phát sinh chất thải nâng cao hiệu quá, thu hồi chất thải phương hướng thích hợp khả thi Nếu tiến hành kiểm sốt nhiễm nước theo phương pháp 1-3 nguyên iý A, tải lượng chất ô nhiễm giảm đáng kê số chi phí lợi ích trường hợp tăng lên Nếu đầu tư theo phương pháp - (theo hướng thay đổi cơng nghệ sán xuất hơn) tình trạng ô nhiễm môi trường giảm đáng kế 4.3.3 C ấp nước tuần hoàn sử dụng lại nước a) Hệ thống cấp nước tuần hoàn Đây trình dùng lại nước thải sau xử lý Các loại nước thải quy ước thường xử lý sơ bộ, sau dùng lại hệ thống cấp nước tuần hoàn Nước cấp 131 bổ sung thêm bù vào phần nước hao hụt trình sản xuất để giảm hàm lượng muối hoà tan bay nước trình làm nguội giải nhiệt Hình 4.8: Sơ đồ nguyên tắc hệ thống cấp nước tuần hoàn Q: lượng nước sử dụng; Qlh: lượng nước tuần hoàn; Qbs: lượng nước cấp bổ sung; Q.: lượng nước giữ lại cặn nước thải; Qs: lượng nước tham gia vào sản phẩm; Qm: lượng nước hao hụt, mát; Qh: lượng nước sản xuất hơi; Q,: lượng nước thải xá nguồn (do không đáp ứng yêu cẩu sử dụng đế giảm lượng chất hoà tan TDS nước cấp) b) Hệ thống cấp nước dùng lại Trong hệ thống cấp nước dùng lại, nước thải khâu sản xuất phía trước sử dụng để cấp cho khâu sản xuất phía sau yêu cầu chất lượng lưu lượng không cao Hệ thống làm giảm lượng nước thải xả nguồn Sơ đồ hệ thống cấp nước dùng lại nêu hình 4,9 Hiệu sử dụng nước sản xuất đánh giá số: - Phần trăm nước tuần hoàn Plh: Pih= Qth/Q- 100% (4 °) K,n= [(Q - Q,)/Q1 ng (4.15) c ,„ 1 ná ( E ‘ ) C|’n t + n - f ; Ci'ng 100 Cucp n c „ p < Trong đó: i - chất ô nhiễm thứ ị; m - số phần tử chất nhiễm (thơng số tính tốn) nước thải 134 (4.16) Các bậc xử lý liên quan đến mức độ xử lý cần đạt theo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường Nước thải đô thị thường xử lý theo bước (mức độ) nêu hình 4.11 sau đây: Bước thứ (xử lý bậc hay xử lý sơ bộ): Làm nước thải phương pháp học để loại chất rắn lớn rác, cát xỉ bùn, cặn Đây mức độ bắt buộc tất dây chuyền công nghệ XLNT Hàm lượng cặn lơ lửng nước thải sau xử lý giai đoạn phải bé 150 mg// nước thải xử lý sinh học tiếp tục bé quy định nêu tiêu chuẩn môi trường liên quan xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt Tự làm nguồn nước Xả nước thải nguồn tăng cường trinh tự làm nguồn nước Hình 4.11 Các bước xử lý nước thải dô thị Bước thứ hai (xử lý bậc hai hay xử lý sinh học): XLNT phương pháp sinh học Giai đoạn xử lý xác định sờ tình trạng sử dụng trình tự làm nguồn nước tiếp nhận nước thải Trong bước chủ yếu xử lý chất hữu dễ 135 oxy hoá sinh hoá (BOD) đê xá nguồn nước thải không gây ô nhiễm hữu thiếu hụt oxy - Bước thứ ba (xử lý bậc ba hay xứ lý triệt để): Loại bỏ hợp chất nitơ phốtpho khỏi nước thải Giai đoạn có ý nghĩa nước khí hậu nhiệt đới, nơi mà trình phú dưỡng ảnh hưởng sáu sắc đến chất lượng nước mặt - Xiỉ lý bùn cặn nước thải Trong nước thải có chất khơng hồ tan rác, cát, cặn lắng, dầu mỡ Các loại cát (chủ yếu thành phần vô tỷ trọng lớn) phơi khô đổ san nền, rác nghiền nhỏ vận chuyên bãi chôn lấp rác Cặn lắng giữ lại bể lắng đợt (thường gọi cặn sơ cấp) có hàm lượng hữu lớn kết họp với bùn thứ cấp (chủ yếu sinh khối vi sinh vật dư), hình thành trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theo bước tách nước sơ bộ, ổn định sinh học điều kiện yếm khí hiếu khí làm khơ Bùn cặn sau xử lý sử dụng để làm phân bón - Giai đoạn khử trùng sau trình làm nước thải yêu cầu bắt buộc số loại nước thải số dây chuyền công nghệ xử lý điểu kiện nhân tạo Dây chuyển công nghệ XLNT phương pháp sinh học điều kiện nhân tạo lưu lượng nước thải 5.000 nrVngày nêu sơ đồ hình 4.12 136 H ì n h 4.13: Ti ■ạm x lý nước thại thành p h ổ Đà Lạt cơng suất 7.500 m J/ngảy 4.3.5 Pha lỗng nước thải bổ cập nước cho nguồn a) Tăng cường q trình pha lỗng ban đầu nước nẹuổn với nước thải loại cống xả nước thải đặc biệt Q trình pha lỗng nước nguồn với nước thải đặc trưng số lần pha loãng chung n = nđ.nc Như để tăng n cần tăng số lần pha loãng ban đầu nđhoặc số lần pha loãng n Mục đích tăng cường pha lỗng nước nguồn với nước thải tạo điểu kiện để nồng độ chất nhiễm dòng hỗn hợp nhanh chóng đạt trạng thái trung bình (Cxlrộn) theo sơ đồ nêu hình 4.14 Hình 4.14: Biểu đồ trình xáo trộn pha lỗng ban dầu nước sơng với nước thải 1: Xáo trộn lý tường ; 2: Xả nước thài tập trung; 3: Các biện pháp tăng cường xáo trộn, pha loãng 137 Để làm tăng số pha loãng ban đầu nc (tăng cường q trình pha lỗng ban đầu nước sông hồ với nước thải), người ta thường xây dựng miệng xả nước thải đặc biệt với điều kiện: - Tại đầu miệng xả phải có áp lực định để q trình khuếch tán rối thuận lợi Vận tốc nước tải đầu miệng xả phải đạt vận tốc yêu cầu để hạn chế tích tụ hạt cặn khu vực cống xả - Tăng cường trình khuếch tán rối nước thải nước nguồn cách xả ngập xả phân tán Các loại miệng xả là: Cống xả ejectơ Hình 4.15: Sơ đồ cấu tạo cống xả ejectơ Ơng có áp (nhờ áp lực trạm bơm chênh cao địa hình); Ejectơ; Ơng thu khí; Ơng trộn kết hợp hướng dòng Miệng xả phân tán H ìn h : 138 Sơ đồ cấu tạo miệng xả nước thải phân tán Cống xả nước thải nguồn cần đặt ngập, vận tốc nước thải miệng xả v > 2m/s Giữa chiều sâu cống xả H đường kính miệng xả d có tỷ lệ: H/d ầ 30 0 Theo Lapsop N.N.,1972, số lần pha loãng trường hợp xác định theo biểu thức sau: / n=A ^ \P.S V LX d0 (4.17) J Trong dó: A - số; Nếu xả nước thải tập trung: A = 1; Xả nước thải phân tán A = 0,74 (L//| + 2,1)'0'4; L - khoảng cách từ miệng xả đến điểm tính tốn; /Ị - khoảng cách điểm xả phân tán; p - đại lượng đặc trưng cho chế độ thuỷ động học hồ p = - — 0,000015Vo + V (4.18) V - vân tốc trung bình dòng chảy hồ; V - vận tốc nước thải miệng xả (> 2m/s); s - hệ số phụ thuộc độ sâu hồ = 0,875 ° f , 5" 360 + (4.19) H - độ sâu trung bình hồ Ví dụ: xác định số lần pha loãng n nồng độ chất ô nhiễm Cx khoảng cách X cống xả tập trung với điều kiện sau đây: H = 30 m; Qnth= 0,32m3/s; L =500m; VTB= 0,02m/s; C = 150mg//; Cng = 1Omg// Sơ chọn v = 2,5m/s; Từ Q = 3,Ị4dor , ta 4V 0 có: d0= 0,404 Như chọn d = 0,4m, V = 2,53m/s Nếu xả nước thải tập trung A = 1; Các đại lượng p s xác định sau: p = - — = 0,997 0,000015x2,53 + 0,02 s = q,875 + q,325x30 =0>g84 360 + ( ^ ) 2,53 0,2x500 n = (— ——— ) = 126 0,4 Do n = (C - c„g)/ (Cx_ Cng), thay vào ta tính Cx 139 b) Tăng cường pha loãng nước nguồn với nước thải biện pháp bổ cập nước Chất lượng nước phụ thuộc vào hai yếu tố: Tải trọng chất bẩn lưu lượng nước - Đặc trưng cho mối quan hệ cơng thức: c = a + b.G/Q (4.20) Trong đó: c - nồng độ chất bẩn nước sau hoà trộn; G - tải lượng chất bẩn; Q - lưu lượng nước sau pha loãng; a,b - hệ số thực nghiêm phụ thuộc loại nưđc, chế độ thuỷ văn Để có nồng độ chất nhiễm điểm tính tốn nằm giới hạn cho phép c = Cyc phải có Qyc (hay Q) = Qng+ Qnlh + Qbs c) Tuần hồn nước sơng Hình 4.17: Sơ dồ bổ cập nước sạcli cho tliuỷ vực tiếp nhận nước thải để tăng cường trình pha loãng 4.3.6 Các phương pháp cưỡng đê làm giàu xy (làm thống nhân tạo) cho sơng hồ ơ) Ý nglũa q trình làm giàu oxy cho sơng hồ Quá trình tự làm sạch, yếu tố quan trọng hình thành chất lượng nước, diễn hiệu có đầy đủ oxy Mục đích biện pháp làm thống nhân 140 tạo cho sơng hồ tăng cường q trình tư làm sạ,ch tromg dó cách cấp oxy cưỡng Q trình làm thoáng cung cấp thêm oxy đlể vi khuẩn tiếp tục oxy hoá chất hữu theo nước thải xả vào nguồn nước Cơ chè' oxy hoá chất nguồn nước giống chế tự oxy hố, nliién kièrn theo hàng loạt phản ứng khác, hộ trợ cho trình phục hổi chất lượng nước sau tiếp nhận nước thải Trong điều kiện bão hoà oxy, tốc độ phân huý chíấr hữu tăng lên gấp hai lần so với nguồn nước thiếu hụt oxy Ngoài việc cung cấp điủ oxy, q trình làm thống làm tâng số lần va chạm phần tử tham gia phảm ứng Khả tiếp xúc tha nhận, hấp phụ chất hữu vi khuẩn tăng lẽn rõ rệ t Sự khuấy trộn làm dịch chuyển lớn khối lượng nước từ tầng lên tầng trẽn., từ vùng tối sang vùng sáng, từ vùng nhiệt độ thấp sang vùng nhiệt độ cao , tạo điểu k iện tốt cho q trình quang hợp, tách khí, chống phàn tầng nước Nhờ làm thoáng cưỡng nồng độ oxy hồ tan sơng hồ tãng lên trình khuếch tán bể mặt quang hợp Q trình làm thống nhân tạo làm bay clhất bẩn dễ bay nước, đặc biệt sản phẩm phân huỷ cặn đáy axit hữu cơ, phenol, este, aldehit, hydro sunphua Việc làm giàu oxy thúc đẩy q trình klhống hố chất hữu chứa nitơ, đặc biệt trình amonihố, nitrat hố ox y hố nước Q trình thối khí, làm thống nhân tạo làm giảim đáng kể loại vi khuẩn gây bệnh Khi thổi khí, xuất loại VI khuẩn hiêli khí phàn huỷ chất hữu Với cường độ hoạt động mạnh, chúng tranh giành oxv tạo nên sản phẩm kìm hãm vi khuẩn gây bệnh phát triển b) Tính tốn hiệu q lùm thống nhãn lạo nguồn nước Theo Phelp-Streeter trình tiêu thụ oxv đê oxy hoá sinh hoá chất hữu biểu diễn theo phương trình: (4.21) Trong đó: kỊ - số tốc độ tiêu thụ oxy Oxy đưa vào nguồn nước nhờ q trình làm thống nhân tạo biểu diễn theo phương trình: (4.22) Trong đó: kộ - số tốc độ hoà tan oxy Hàm lượng oxy tổng cộng là: (4.23) 141 Sau tích phân thu được: Dị = -k| L0(l 0~ k[1 - 1erk2t) + D010~k2t (4.24) k2 - k ị Tuy nhiên, mô hình Phelp-Streeter chưa phản ánh đầy đủ trình khác liên quan đến hồ tan tiêu thụ oxy nguồn nước trình quang hợp, pha lỗng Hiệu q trình làm thống nhân tạo thường biểu diễn dạng phương trình chuyển khối: ~ ~ = K a(Cp - C t ) (4.25) Trong đó: Ka- hệ số chuyển khối thể tích; Cp- nồng độ oxy bão hoà; Ct- nồng độ oxy hồ tan sau làm thống Phêđơrốp N.F Vơlơsin I.F (1971) sau giải phương trình vi phân chuyển khối (4.25) đề biểu thức xác định độ thiếu hụt oxy sau làm thoáng sau: Dị = — - ^ - L0(10“klt- “k2t- ' k3t) + D0(10“k2t+10“k3t) Ọ ^ -k Ọ -k ị (4.26) Trong đó: k3- số tốc độ hồ tan oxy làm thống nhân tạo (thơng thường hệ số chuyển khối thể tích ka); D L - độ thiếu hụt oxy BOD sơng hồ trước làm thống 0 Lượng oxy cần thiết để làm thoáng xác định theo biểu thức (4.26) là: w B = K c —— a p 1000 (4.27) Trong đó: B - lượng oxy cần cung cấp, kg; w - dung tích nước cần làm giàu oxy, m3 Khi làm thoáng, lượng oxy cần thiết cung cấp cho sông hồ bao gồm hai thành phần: lượng oxy để oxy hoá sinh hoá chất hữu làm giảm BOD nước từ L đến Lị u cầu lượng khơng khí để xáo trộn, chống phân tầng nước Lượng oxy cần thiết để oxy hoá sinh hoá chất hữu xác định sau: qK _ m,Q(L - L t) m Dt (4.28) Trong đó: Q - lưu lượng nước sơng hồ cần làm thoáng; m, - độ tiêu thụ oxy (lượng oxy cần thiết), kg, để tách lkg BOD, lấy 1,5 đến 2,0; m,- hệ số chất lượng nước thải 142 Lượng khơng khí cần cấp để chống phân tầng thông thường lấy từ 0,1 đến 0,6m cho lm nước sông hồ 3 c) Các biện pháp làm thốníỊ lìhán lạo Hiện có nhiều biện pháp làm thoáng nhân tạo để cấp oxy cho nguồn nước Đó biện pháp động học, khí, thuý động lực học, khí nén biện pháp tổng hợp bao gồm q trình sục khí, khuấy trộn Các thiết bị động học đập tràn, khung tràn, ứng dựng động dòng chảy đê’ làm hoà tan oxy vào nước Do bể mật tiếp xúc vận tốc dòng chảy lớn, lượng lớn oxy khí quyến khuếch tán hồ tan vào nước, biện pháp thường sử dụng kết hợp với đập thác nước Các thiết bị khí chủ yếu loại máy khuấy, bố trí mặt nước sơng hồ Q trình khuấy trộn vừa tạo điều kiện khuếch tán oxy từ khí vào nước luân chuyển khối nước nguồn từ vùng qua vùng khác Các thiết bị khí có hiệu làm thống cao nhiên có nhược điểm cản trở giao thơng, hạn chế bề mặt, ảnh hưởng đến cảnh quan thuỷ vực Các máy nén khí máy thổi khí ứng dụng để làm giàu oxy cho nguồn nước Trường hợp làm thống theo ngun tắc có hiệu cao nhiên điện tiêu thụ tương đối lớn Hiệu làm thống khí nén phụ thuộc vào nhiệt độ nước, độ thiếu hụt oxy sơng hồ, độ phân tán bọt khí, áp lực khí nén, độ ngập thiết bị phân phối khí Các thiết bị làm thoáng thuỷ động lực học loại ejectơ hoạt động theo nguyên lý hút khí nhờ chênh lệch áp suất đường ống Khơng khí trộn với nước phần thu hẹp đường ống (ejectơ) Áp suất đường ống thường bơm ly tâm tạo nên Để tăng hiệu làm thống, người ta kết họp biện pháp khí với khí nén, tạo oxy phương pháp điện phân Tuy nhiên phương pháp có điểu kiện áp dụng riêng cần phải cân nhắc tính tốn trường hợp cụ thể Hình 4.18: Cúc loại thiết bị sục klú 143 ... chưa đầy đủ trinh giảng dạy môn học Trong đề án "Đưa nội dung bảo vệ môi trường vào hệ thống giáo dục Quốc dân" Bộ Giáo dục Đào tạo yêu cầu xem xét, rà soát uà biên soạn lại chương trinh tài liệu... nhiên nhân tạo bao quanh người có quan hệ mật thiết đến tồn người xã hội lồi người Trong Luật báo vê mơi trường nước ta ban hành ngày 10-1-1994 mơi trường định nghĩa sau: “Mòi trường bao gồm yếu... dơ tlìị hệ sinh thái nhàn tạo bao gồm có người lồi sinh vật với mòi trường xung quanh lãnh thổ thị Hệ sinh thái thị bao gồm thành phần sau: - Thành phần hữu sinh: Con người lồi sinh vật mơi trường