Bảo vệ nguồn nước Giới thiệu Yếu tố cố định Yếu tố tăng Nguồn nước Nguồn đất Dân số kinh tế ô nhiễm nhu cầu tăng điều kiện giới hạn nguồn Môi trường huỷ hoại Mâu thuẫn Vùng Quốc gia Các nước Chương I : Sự phân bố nước tự nhiên 1.1 Nguồn nước 1.1.1 Nguồn nước đất ý nghĩa - Cho cấp nước sinh hoạt , xây dựng , tương đối bị ô nhiễm , , hầu hết nguồn cấp lấy nước ngầm, phù hợp ,vùng xa vùng nước mặt - Làm ổn định địa tầng Sự hình thành - Mưa thấm xuống, giữ lại tầng đất xèp - Bỉ cËp cđa s«ng, hå Ma Q Q Thổ nhưỡng Nước ngầm không áp Cát Sét Nước ngầm có áp Cát, sỏi sét Các dạng tồn nước đất - Nước thể - Nước thể bám chặt - Nước thể màng mỏng - Níc mao dÉn - Níc träng lùc: Níc t¹o dòng chảy có áp ; Nước tạo dòng chảy không áp Chất lượng nước đất (NDĐ) - Phụ thuộc vào hình thành dạng tồn Chất lượng ndđ có liên quan mật thiết với cấu trúc thành phần hoá học tầng chứa nước - Hàm lượng khoáng cao, sâu hàm lượng khoáng cao - Nghèo chất dinh dưỡng chất hữu cơ, giảm dần theo chiều sâu - Xâm nhập vi khuẩn Trữ lượng nước đất : Bảng 1.1 Trữ lượng nước toàn cầu xét qua bảng sau Phạm vi Khối lượng 103 km3 Độ khoáng hoá g/l nước có môi trường kiềm - Cả N, P qua trọng, định trình phì dưỡng Tuy nhiên để đánh giá, dựa vào tỷ lệ N/P: 1g sinh khèi t¶o (1,4-1,7)g O2 Mi dinh dìng N: 60-90 g P: 9-15 g N: 60-90 kg g tảo Các yêu cầu để hình thành Nguồn: Poul haremoos, 1984 +N : P 12 :P yếu tố giới hạn (sử dụng để đánh giá) + N: P 7,2 : N yếu tố giới hạn + N:P =7,2 -12: Cả N P yếu tố gới hạn Th«ng thêng, níc: N/P = 20 => theo (**) p nước tăng => Tảo phát triển mạnh => nước nở hoa, tái nhiễm bẩn lần Chính vậy, để tránh tượng nở hoa nước người ta phải khống chế hàng lượng p nước 22 -Trên sở nhà sinh thái học người Đan mạch Volenweider(1976) xác định biểu thức thay ®ỉi P hå dP I pv I pp I pw S p R p dt V Trong đó: Ipv: Lượng P vào hồ Ipp: Lượng P trôi từ bề mặt Ipw: Lượng nước mưa đưa vào S[P]: Lượng p bị trầm tích lắng đọng hồ R[p]: Lượng P phù du thực vật tiêu thụ cho trình quang hợp v: dung tích hồ - Theo Volenweider: [p]ra = [p]vµo/ (1+ t - 1/2 ) (2) t: thêi gian níc lu l¹i hå (tÝnh b»ng năm) Biểu thức xác định lượng P tới hạn( tải lượng cho phép p hồ) Lc=10 qs [1+(H/qs) 0.5 ] (mg P / m3 năm) (3) Trong ®ã: - qs: Tèc ®é níc ch¶y hå tÝnh theo bề mặt qs= Q/A = m3 nước vào hồ năm / diện tích hồ - H: độ sâu trung bình hồ - Nếu tải lượng P hå Lp > Lc => ph× dìng Lp ổn định Pthực vật Pđộng vật PV ăn cỏ Pcá P Pr Pđộng vật Trầm tích Pthực vật BOD độc Phì dưỡng màu mùi 23 Chng Cỏc bin phỏp kỹ thuật bảo vệ quản lý nguồn nước 5.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước & Điều kiện vệ sinh xả nước thải nguồn Quy chuẩn 5.1.1 Sử dụng nguồn nước tiêu chuẩn chất lượng nước sử dụng Tiêu chuẩn nguồn cấp nước đô thị công nghiệp + Cấp nước sinh hoạt, chất lượng nguồn cấp :A + Cấp nước sản xuất Công nghiệp :B Tiêu chuẩn nguồn cấp nước nước cho nông nghiệp : + Cấp nước dân cư :A + Nuôi trồng thuỷ sản Thay theo quy chuẩn :B + Nước cho tưới tiêu :B Mục đích khác: + Vui chơi giải trí nước Thể thao, du lịch, cảnh quan : A + Giao thông :B 5.1.2 Điều kiện vệ sinh thải nước xả nguồn quy chuẩn tương ứng TCVN 5945-1995 TCVN 6772-2000 20TCN 51-84 1329/Q§-BYT-2002 20TCN 33-85 TCVN 5942-1995 LBV Việc sử dụng nước nguồn cần tuân thủ điều kiện: - Điều kiện cần: Chất lượng nước điểm sử dụng phải đáp ứng TCVN 5942-1995 - Điều kiện đủ: Nước thải trước xả nguồn phải đáp ứng điều kiện vệ sinh theo TCVN 5945-1995 nước thải công nghiệp TCVN 6772-2000 nước thải đô thị Khoảng cách bảo vệ nguồn nước - Sông Lbv: 500-1000m - Hồ Lbv: 500-1000m cách địa điểm lấy nước hướng - Biển Lbv=300m - Nước ngầm Lbv=25m (Bộ XD quy định) 5.2 Tổ chức quản lý kiểm soát chất lượng nguồn nước 5.2.1 Quan trắc môi trường (chất lượng nước) a, Mạng lưới quan trắc chất lượng nước Chức yêu cầu - Trạm quan trắc nền: Để có số liệu chất lượng nước trước bị tác động - Trạm quan trắc tác động: Để cập nhật, theo dõi tác động tác nhân nguồn ô nhiễm tới chất lượng nước nguồn môi trường Để quan trắc cần tối thiểu điểm: + Điểm QT nguồn thải (nguồn tác động) + Điểm QT vùng bị tác động + Điểm quan trắc sau vùng bị tác động - Trạm quan trắc xu Theo dõi thay đổi chất lượng nước vùng b, Sơ đồ tổ chức quan trắc chất lượng nước Lưu vực sông Trạm QT nền: Bố trí trước vào khu vực sử dụng nguồn nước(đơ thị), điểm dao động Ngn t¸c Đối tượng ph thuc vo thu triu động sử dông 2: Trạm QT tác động: đánh giá tác động nguồn thải 3.Trạm QT tác động vùng bị tác động 4.Trạm QT tác động vị trí sử dụng nguồn nước Trạm QT xu hướng : Xem ảnh hưởng xu chung Hồ : §T Điểm cách vùng tác động 500 ( 1000 m Nước ngầm T§ 25 m T§ 25 m SD 25 m 5.2.2 Kỹ thuật quan trắc Yêu cầu số liệu: cập nhật , đầy đủ, xác: - phụ thuộc mục đích quan trắc , yêu cầu - phục vụ cho nhu cầu số liệu - Đảm bảo tính khoa học số liệu Quy trình QT - Chọn vị trí lấy mẫu (có thể thay đổi theo thời gian) - Cách lấy mẫu bảo quản - Vận chuyển bảo quản mẫu - Phân tích mẫu PTN - Xử lý số liệu, viết báo cáo 5.3 Các biện pháp giảm thiểu ô nhim nc Khả tự làm nguồn nước Pha loãng , xáo trộn nước thải với nước nguồn Chế độ xả nước thải hợp lý C tạo miệng xả nước thải Chuyển hoá chất bẩn Hạn chế xả chất thải nguồn Bổ cập nước nguồn Công nghệ sản xuất Làm giàu oxy Cấp nước tuần hoàn dùng lại Tăng cường thực vật , sinh vật nhằm phân huỷ chất bẩn Xử lý nước thải 5.3.1 Các biện pháp hạn chế xả chất thải nguồn nước mặt a, Sản xuất theo công nghệ (cơng nghệ hơn) b, Cấp nước tuần hồn sử dụng lại nước Dùng lại nước thải sau xử lý hệ thống cấp nước tuần hoàn Qyc NM1 Trạm bơm Q1 Xử lý nước thải Qbs Tr¹m XL cÊp Q2 Qth QBS =q1+q2+qthải K=QBS / QYC Ví dụ : q trình sản xuất H2SO4 q1 S¶n xuÊt H2SO4 níc nãng pH thÊp níc nguéi Ca(OH)2 Trung hoà Lắng Trạm bơm q3 nước Làm mát nước q2 L¾ng mÊt níc Dùng lại nước cho q trình sau Dùng nước thải cặn nơng nghiệp phục vụ nông nghiệp nuôi trồng thuỷ sản - Thu hồi chất qúi nước thải: Dầu, mỡ, Crôm - Tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý nước thải (các chất có nồng độ cao cản trở q trình sinh học: phenol, dầu ) Ví dụ: thu hồi dịch đen nhà máy giấy Bãi Bằng c, Xử lý nước thải Nước thải sinh hoạt Nước thải bệnh viện Nước thải sản xuất Khư trïng diƯt vi khuẩn gây bệnh dịch (các biện pháp hoá học vËt lý) Xư lý s¬ bé (Xư lý bËc mét) Tách rác, cát cặn lắng nước thải (các biện pháp học) Xử lý sinh học (xử lý bËc hai) Xư lý triƯt ®Ĩ (Xư lý BËc ba) Tự làm nguồn nước Khử chất độc hại đảm bảo điều kiện làm việc bình thường công trình xử lý sinh học nước thải (Các biện pháp học, hoá học hoá lý) Tách chất hữu nước thải (biện pháp sinh học) Khử chất dinh dưỡng (N-P) khử trùng nước thải (Các biện pháp sinh học, hoá học hoặc hoá lý) Xả nước thải nguồn tăng cường trình tự làm củanguồn nước Bậc I: xử lý sơ bộ, đảm bảo chất lượng nước cho xử lý bậc - Nước thải sinh hoạt: Phương pháp học: chắn rác , lắng cát , lắng cặn - Nước thải sản xuất: Phương pháp học, hoá học , hoá lý Bậc II: Đáp ứng yêu cầu BOD(COD) Xử lý sinh học: -Xử lý sinh học điều kiện tự nhiên: Trong đất , ao, hồ -Xử lý sinh học điều kiện nhân tạo: Trong aeroten, lọc sinh học Nếu nước thải vi khuẩn gây bệnh N, P nhiều=>phải xử lý bậc III=>đáp ứng yêu cầu sử dụng nguồn nước *Bậc III (xử lý triệt dể) -Khử N, P, khử trùng d, Quy hoạch , tổ chức hệ thống thoát nước hợp lý Phải dựa vào kh nng t sch ca ngun nc 5.3.2 Tăng cường xáo trộn pha loãng nước thải với nước nguồn n=nđ*nc nồng độ chất bẩn C Như để tăng n=>tăng nđ nc CNTH 1: Xáo trộn lý tưởng 2: Xả nước thải tập trung 3: Các biện pháp tăng cêng x¸o trén , pha lo·ng CX Trén CNG C¸c miệng xả đặc biệt Xả tập trung Xáo trộn lý tưởng Khoảng cách đến điểm tính toán a, Cấu tạo miệng xả nước thải đặc biệt (nđ) Các điều kiện: - Xả có áp hay đầu vòi xả phải có áp lực định để trình khuếch tán rối thuận lợi đạt vận tốc yêu cầu nhằm thắng tích tụ hạt cặn khu vực đầu miệng xả - Xả ngập Các loại miệng xả: Cống xả ejectơ Ưu điểm: - Tăng điều kiện xáo trộn - Góp phần làm giàu ô xy nước 1: ống áp lực trạm bơm 2: ejectơ 3: ống thu khí 4:ống trộn kết hợp hướng dòng Miệng xả phân tán: d 0,5v d q U l1 q max L - §êng kÝnh èng chÝnh v0: vËn tèc níc miệng xả (v0 > = 2m/s) d0: đường kính miệng xả d NB =3 u0:vận tốc lắng hạt cặn l1: khoảng cách miệng xả NT = (4-10) q0min, q0max: Lưu lượng min, Max miệng xả - áp lực cần thiết miệng vòi phun(A) A 496 N B ( v 1) N 2d l Trong đó: NB: Số nhánh cống xả nước thải N: Số miệng xả nước thải nhánh N=L/l1+1 v: Hằng số việc xả NT không điều hoà 1, v : Hệ số sức cản thuỷ lực vòi phun (xác định theo bảng nhiệt độ thuỷ lực có v, i ) b, Bỉ cËp níc s¹ch cho ngn nước (tăng nc) Chất lượng nước phụ thuộc vào hai yếu tố: Tải trọng chất bẩn lưu lượng nước - Đặc trưng cho mối quan hệ công thức: C = a + b.G/Q Trong đó: C: Nồng độ chất bẩn nước sau hoà trộn G: Tải lượng chất bẩn Q:lưu lượng nước sau pha lo·ng a,b: hƯ sè thùc nghiƯm phơ thc lo¹i nước, chế độ thuỷ văn - Để có C yêu cầu => phải có Qyc (hay Q) = Qng+Qnth + Q bs Nguồn nước hồ Nguồn nước sông Hồ nước Hồ nước Hå chøa níc s¹ch Hå chøa níc s¹ch Cng, Qng Q Níc th¶i Cnt ; Qnt Cbs= Cng Qbs Cng Qng Cnt Qnt Cbs= CNG Qbs Nước thải Tuần hoàn nước sông Cng Qng Cnt Qnt Nước thải Cbs= Cng; Qbs 5.3 Làm giàu ô xi a, ý nghĩa biện pháp làm giàu ô xi - Chống phân tầng nước mặt: Phân tầng nhiệt độ, chất khí, chất bẩn - Tạo điều kiện xáo trộn nước thải với nước nguồn Tăng cường khả tiếp xúc vi khuẩn phân huỷ chất bẩn với nước thải - Cung cấp ô xi cho trình ô xi hoá sinh hoá chất hữu - Khi đưa ô xi vào nước , phần ô xi bay , trình số khí độc hại bị kéo theo (este, H2S ) - Tạo điều kiện cho qúa trình nitrit nitrat hoá diễn nước ổn định -Tạo điều kiện cho trình vi khuẩn hiếu khí phân huỷ chất hữu tăng, chèn ép loại vi khuẩn gây bệnh b, Mô hình (quy luật ) tính toán trình cung cấp ô xi (làm thoáng ) cho nguồn nước Sự thay đổi nồng độ ô xi nguồn nước mô tả công thức: dC/dt=KA(C-C) KA: Hệ số chuyển đổi (chuyển ô xi vào nước thành ô xi hoà tan) C, Cp: Nồng độ ô xi nồng độ ô xi bão hoà Phương trình Phêđôrôp N.F giải đưa công thức tính lượng ô xi cần thiết: Dt K4 L0 (10 K1t 10 K2t 10 K3t ) D0 (10 K2t 10 K3t ) K3 K2 K1 Trong đó: - K1: số tốc độ tiêu thụ ô xy để ô xy hoá sinh hoá chất hữu - K2: số tốc độ hoà tan ô xi khuyếch tán qua bề mặt - K3: số tốc độ hoà tan ô xi làm thoáng nhân tạo - L0: BOD ban đầu - D0: độ thiếu hụt ô xi ban đầu Công thức tính lượng ô xi cần thiết để ôxi hoá Q1K=m1Q(L0-L1)/m2Dt - Q: lượng níc ngn cÇn thiÕt - L0, L1: BOD tríc làm giàu BOD sau làm giàu ô xy - m1: số sử dụng ôxi cho trình ôxi hoá chất hữu (= 1,5 - 2) - m2: số phụ thuộc vào chất lượng nước thải (=1 - 1,1) c, Các loại công trình động học Đập tràn: sử dụng động dòng chảy dể làm giàu ôxi - Hiệu làm giàu «xi: rw=(Cs-Ca)/Cs-Cb) rw=1+0,38 a b H (1- 0,11H) (1 + 0,046 T) Z1 Trong ®ã: H: chiỊu cao ®Ëp Ca a: hƯ sè chÊt lỵng níc: +níc rÊt bÈn :a=0,65 +níc h¬i bÈn : a=1 H=Z1 – Z2 +nước : a=1,6 +nước b: hệ số làm thoáng Cb : a=1,8 Z2 : 0,05-2,55 nước : b = => øng dơng réng r·i v× tận dụng lưu lượng có độ cao địa hình d Các thiết bị cấp khí nén Bằng ống cấp khí nén thùng quạt gió bố trí đáy hồ yêu cầu - Đủ áp lực; Đủ lưu lượng - Bọt nhỏ để trộn Qk = Q1k + Q 2k Trong đó: Q1k:lượng khí nén cần cung cấp để ôxi hoá chất hữu Q2k: lượng khí nén cấp để trộn nước; Q2k = 0,1 - 0,6 m3khí/m3nước e) Các loại máy khuấy, thiết bị học - Xác định lượng không khí cần thiÕt k k Q =Q1 +Q2 k Tõ ®ã chän máy khuấy theo catogue động phao - Số máy khuấy n = Qk/q0 n=F/f0 q0: lượng khí m¸y (theo catogue) F: Tỉng diƯn tÝch phơc vơ c¸nh khy f0: DiƯn tÝch phơc vơ m¸y 10 f, Thiết bị động lực học (ejectơ) Dùng giống loại ejectơ xả NT nguồn bơm trực tiếp (bơm chìm) Yêu cầu: O2 1:Bơm 2:ống ejectơ 3: Hệ thống không khí 4:Tấm dòng điều chỉnh hướng - Đảm bảo cảnh quan - khuấy trộn nguồn nước - Hiệu cao 5.3: Sử dụng tổng hợp hợp lý nguồn nước Bn vng Mưa Vùng khô Đô thị Khu Công nghiệp XLNT Hồ Bốc Đô thị Đập chắn Đồng ruộng XL triệt để Đô thị Biển a Nuôi trồng thuỷ sản Sư dơng vµ trång thùc vËt bËc cao => hÊp tụ chất hữu , chất độc hại=> trồng ven hồ, thả mặt nước Nuôi tảo: 11 - Tảo đa bào; Tảo lục => Cần thu hồi chất hữu thu hồi sinh khối Tuy nhiên thu hồi sinh khối khó Vì thường kết hợp nuôi tảo với số loại động vật khác nh trai, hÕn - øng dơng cho c¸c ao hå ngoại thành Nuôi cá: áp dụng cho ao hồ ngoại nội thành -Tăng cường qúa trình tự làm hồ - Cân thành phần sv nguồn nước - Làm nước (do ăn vẩn) - Nuôi trồng thuỷ sản quý khác: Nuôi trai lÊy ngäc ë hå T©y (trai thu håi Si-chèng phì dưỡng) b Sử dụng nước thải nông nghiệp - Tíi rng + Trong níc th¶i: BOD : N : P = 100 : : + C©y trång: N:P=7:1 - HiƯu qu¶ sư dơng níc th¶i nông nghiệp cao (tuỳ thuộc loại NT) + nước sinh hoạt => sau khử trùng , xử lý sơ tưới cho trồng + Nước thải công nghiệp: Phải loại bỏ hoàn toàn chất độc hại, chât bền vững c Xây dựng hồ , bể chứa nước Ưu điểm: - Điều chỉnh dòng chảy, phân bố lại khối lượng nước theo không gian thời gian (các hồ chứa làm ổn định 1850 km3/năm, lớn 15%) - Điều chỉnh lũ, cung cấp nước tưới ruộng, nuôi cá sinh hoạt người (hồ chứa hoà bình lớn ĐNA, dung tích 10 tỉ m3 nước, 1,5 triệu kW điện, tác dụng ngăn lũ, thuỷ lợi ) - Cải tạo khí hậu khu vực, nuôi cá, du lịch, giao thông đường thuỷ - Ngăn cản dâng cao mực nước đại dương (theo Klige mực nước đại dương dâng từ 1900 đến 1964 95 mm, hệ thống hồ chứa nhât dâng cao 107 mm) Nhược điểm: - Ngập nhiều vùng đất đai nông nghiệp mầu mỡ - Làm sói lở nhiễm mặn trở lại vùng cửa sông - Giảm lượng phù sa, độ ẩm khu vực - Tác động đến hệ sinh thái 12 d Bảo vệ trữ lượng nước trình khai thác Bảo vệ NN bắt đầu từ giai đoạn đưa nước vào sử dụng: xử dụng hợp lý, tránh xả nước bẩn nguồn VD: Lượng nước thất thoát VN 40-45%, nước rửa lọc -10% Vì cần giảm thất thoát thu hồi nước rửa lọc e Khai thác nước từ cực làm nước biển - Nước băng hà từ cực 24 triệu m3 - Nước biển hóa gần 80 triƯu m3/ngµy 13 ... đầm lầy, sinh vật -Nước thuỷ -Nước 1.3 Tài nguyên nước Việt Nam: 1.3.1 Các yếu tố hình thành ảnh hưởng đến tài nguyên nước Việt Nam a)Yếu tố khí hậu : -Nước ta nước cận nhiệt đới , gần xích đạo... Thỉ nhưỡng Nước ngầm không áp Cát Sét Nước ngầm có ¸p C¸t, sái sÐt C¸c d¹ng tån t¹i cđa níc đất - Nước thể - Nước thể bám chặt - Nước thể màng mỏng - Nước mao dẫn - Nước trọng lực: Nước tạo dòng... hưởng dến nước ngầm - Thể chế chưa chặt chẽ, nghiêm minh: Luật môi trường(1994); Tài nguyên nước (1998), văn luật - Năng lực quản lý yếu Chương II : Ô nhiễm nước 2.1 Sự hình thành nước tự nhiên