Bảo vệ nguồn n-ớc Giới thiệu Yếu tố cố định Yếu tố tăng Nguồn n-ớc Nguồn đất Dân số kinh tế ô nhiễm nhu cầu tăng điều kiện giới hạn nguồn Môi tr-ờng huỷ hoại Mâu thuẫn Vùng Quốc gia Các n-ớc Ch-ơng I : Sự phân bố n-ớc tự nhiên 1.1 Nguồn n-ớc 1.1.1 Nguồn n-ớc d-ới đất ý nghĩa - Cho cấp n-ớc sinh hoạt , xây dựng , t-ơng đối bị ô nhiễm , , hầu hết nguồn cấp lấy n-ớc ngầm, phù hợp ,vùng xa vùng n-ớc mặt - Làm ổn định địa tầng Sự hình thành - M-a thấm xuống, đ-ợc giữ lại tầng đất xèp - Bỉ cËp cđa s«ng, hå M-a Q Q Thổ nh-ỡng N-ớc ngầm không áp Cát Sét N-ớc ngầm có áp Cát, sỏi sét Các dạng tồn n-ớc d-ới đất - N-ớc thể - N-ớc thể bám chặt - N-ớc thể màng mỏng - N-íc mao dÉn - N-íc träng lùc: N-íc t¹o dòng chảy có áp ; N-ớc tạo dòng chảy không áp Chất l-ợng n-ớc d-ới đất (NDĐ) - Phụ thuộc vào hình thành dạng tồn Chất l-ợng ndđ có liên quan mật thiết với cấu trúc thành phần hoá học tầng chứa n-ớc - Hàm l-ợng khoáng cao, sâu hàm l-ợng khoáng cao - Nghèo chất dinh d-ỡng chất hữu cơ, giảm dần theo chiều sâu - Xâm nhập vi khuẩn Trữ l-ợng n-ớc d-ới đất : Bảng 1.1 Trữ l-ợng n-ớc toàn cầu đ-ợc xét qua bảng sau Phạm vi Khối l-ợng 103 km3 Độ khoáng hoá g/l n-ớc có môi tr-ờng kiềm - Cả N, P qua trọng, định trình phì d-ỡng Tuy nhiên để đánh giá, dựa vµo tû lƯ N/P: +N : P 12 1g sinh khèi t¶o (1,4-1,7)g O2 Mi dinh d-ìng N: 60-90 g P: 9-15 g N: 60-90 kg g t¶o Các yêu cầu để hình thành P: 9-15 kg Nguồn: Poul haremoos, 1984 1,5-2)g CO2 kg :P lµ yÕu tè 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 Thông th-ờng, n-ớc: N/P = 20 => theo (**) p n-ớc tăng => Tảo phát triển mạnh => n-ớc nở hoa, tái nhiễm bẩn lần Chính vậy, để tránh t-ợng nở hoa n-ớc ng-ời ta phải khống chế hàng l-ợng p n-ớc 22 -Trên sở nhà sinh thái học ng-ời Đan mạch Volenweider(1976) xác định biểu thức vỊ sù thay ®ỉi P hå dP I pv I pp I pw S p R p dt V Trong ®ã: Ipv: L-ợng P vào hồ Ipp: L-ợng P trôi từ bề mặt Ipw: L-ợng n-ớc m-a đ-a vào S[P]: L-ợng p bị trầm tích lắng đọng hồ R[p]: L-ợng 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 n-íc l-u l¹i hå (tÝnh năm) Biểu thức xác định l-ợng P tới hạn( tải l-ợng cho phép p hồ) Lc=10 qs [1+(H/qs) 0.5 ] (mg P / m3 năm) (3) Trong đó: - qs: Tốc độ n-ớc chảy hồ tính theo bề mặt qs= Q/A = m3 n-ớc vào hồ năm / diện tích hồ - H: độ sâu trung bình hồ - Nếu tải l-ợng P hå Lp > Lc => ph× d-ìng Lp ổn định Pthực vật Pđộng vật PV ăn cỏ Pcá P Pr Pđộng vật Trầm tích Pthực vật BOD độc Phì d-ỡng màu mùi 23 Ch-ơng Các biện pháp kỹ thuật bảo vệ quản lý nguồn n-ớc 5.1 Tiêu chuẩn chất l-ợng n-ớc & Điều kiện vệ sinh x¶ n-íc th¶i ngn 5.1.1 Sư dơng nguồn n-ớc tiêu chuẩn chất l-ợng n-ớc sử dụng Tiêu chuẩn nguồn cấp n-ớc đô thị công nghiệp + Cấp n-ớc sinh hoạt, chất l-ợng nguồn cấp :A + Cấp n-ớc sản xuất :B Tiêu chuẩn ngn cÊp n-íc n-íc cho n«ng nghiƯp : + CÊp n-ớc dân c- :A + Nuôi trồng thuỷ sản :B + N-ớc cho t-ới tiêu :B Mục đích khác: + Vui chơi giải trí d-ới n-ớc :A + Giao thông :B 5.1.2 Điều kiện vệ sinh thải n-ớc xả nguồn TCVN 5945-1995 TCVN 6772-2000 20TCN 51-84 1329/QĐ-BYT-2002 20TCN 33-85 TCVN 5942-1995 LBV ViƯc sư dơng n-íc nguồn cần tuân thủ điều kiện: - Điều kiện cần: Chất l-ợng n-ớc điểm sử dụng phải đáp ứng TCVN 5942-1995 - Điều kiện đủ: N-ớc thải tr-ớc xả nguồn phải đáp ứng đ-ợc điều kiện vệ sinh theo TCVN 5945-1995 n-ớc thải công nghiệp TCVN 6772-2000 n-ớc thải đô thị Khoảng cách bảo vệ nguồn n-ớc - Sông Lbv: 500-1000m - Hồ Lbv: 500-1000m cách địa điểm lấy n-ớc vỊ mäi h-íng - BiĨn Lbv=300m - N-íc ngÇm Lbv=25m (Bộ XD quy định) 5.2 Tổ chức quản lý kiểm soát chất l-ợng nguồn n-ớc 5.2.1 Quan trắc môi tr-ờng (chất l-ợng n-ớc) a, Mạng l-ới quan trắc chất l-ợng n-ớc Chức yêu cầu - Trạm quan trắc nền: Để có số liệu chất l-ợng n-ớc tr-ớc bị tác động - Trạm quan trắc tác động: Để cập nhật, theo dõi tác động tác nhân nguồn ô nhiễm tới chất l-ợng n-ớc nguồn môi tr-ờng 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 l-ợng n-ớc vùng nh- b, Sơ đồ tổ chức quan trắc chất l-ợng n-ớc L-u vực sông Trạm QT nền: Bố trí tr-ớc vào khu vực sử dụng nguồn n-ớc(đô thị), điểm dao động phụ Nguồn tác Đối t-ợng thuộc vào thuỷ triều động sử dụng 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 n-ớc Trạm QT xu h-íng : Xem ¶nh h-ëng xu thÕ chung Hå : §T §iĨm cách vùng tác động 500 1000 m N-ớc ngầm TĐ 25 m TĐ 25 m SD 25 m 5.2.2 Kü thuËt quan tr¾c 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 - Ph©n tÝch mÉu PTN - Xư lý sè liƯu, viết báo cáo 5.3 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm n-ớc Khả tự làm nguồn n-ớc Pha loãng , xáo trộn n-ớc thải với n-ớc nguồn Chế độ xả n-ớc thải hợp lý C tạo miệng xả n-ớc thải Chuyển hoá chất bẩn Hạn chế xả chất thải nguồn Bổ cập n-ớc nguồn Công nghệ sản xuất Làm giàu oxy Cấp n-ớc tuần hoàn dùng lại Tăng c-ờng thực vật , sinh vật nhằm phân huỷ chất bẩn Xử lý n-ớc thải 5.3.1 Các biện pháp hạn chế xả chất thải nguồn n-ớc mặt a, Sản xuất theo công nghệ (công nghệ hơn) b, Cấp n-ớc tuần hoàn sử dụng lại n-ớc Dùng lại n-ớc thải sau xử lý hệ thống cấp n-ớc tuần hoàn Qyc NM1 Trạm bơm Q1 Qbs Trạm XL cấp Xử lý n-íc th¶i Q2 Qth QBS =q1+q2+qth¶i K=QBS / QYC Ví dụ : trình sản xuất H2SO4 q1 Sản xuÊt H2SO4 n-íc nãng pH thÊp n-íc nguéi Ca(OH)2 Trung hoà Lắng Trạm bơm q3 n-ớc Làm mát n-ớc q2 Lắng n-ớc Dùng lại n-ớc cho trình sau Dùng n-ớc thải cặn nông nghiệp phục vụ nông nghiệp nuôi trồng thuỷ sản - Thu hồi chất qúi n-ớc thải: Dầu, mỡ, Crôm - Tạo điều kiện thuận lợi cho trình xử lý n-ớc thải (các chất có nồng độ cao cản trở trình sinh học: phenol, dầu ) Ví dụ: thu hồi dịch đen nhà máy giấy Bãi Bằng c, Xử lý n-ớc thải N-ớc thải sinh hoạt N-ớc thải bƯnh viƯn N-íc th¶i s¶n xt Khư trïng diƯt vi khuẩn gây bệnh dịch (các biện pháp hoá học vËt lý) Xư lý s¬ bé (Xư lý bËc mét) Khử chất độc hại đảm bảo điều kiện làm việc bình th-ờng công trình xử lý sinh học n-ớc thải (Các biện pháp học, hoá học hoá lý) Tách rác, cát cặn lắng n-ớc thải (các biện pháp học) Xử lý sinh häc (xư lý bËc hai) Xư lý triƯt ®Ĩ (Xử lý Bậc ba) Tự làm nguồn n-ớc Tách chất hữu n-ớc thải (biện pháp sinh học) Khử chất dinh d-ỡng (N-P) khử trùng n-ớc thải (Các biện pháp sinh học, hoá học hoặc hoá lý) Xả n-ớc thải nguồn tăng c-ờng trình tự làm củanguồn n-ớc Bậc I: xử lý sơ bộ, đảm bảo chất l-ợng n-íc cho xư lý bËc - N-íc th¶i sinh hoạt: Ph-ơng pháp học: chắn rác , lắng cát , lắng cặn - N-ớc thải sản xuất: Ph-ơng 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 ®Êt , ao, hå -Xư lý sinh häc ®iỊu kiện nhân tạo: Trong aeroten, lọc sinh học Nếu n-ớc thải vi khuẩn gây bệnh N, P nhiều=>phải xử lý bậc III=>đáp ứng yêu cầu sư dơng ngn n-íc *BËc III (xư lý triƯt dĨ) -Khư N, P, khư trïng d, Quy ho¹ch , tỉ chức hệ thống thoát n-ớc hợp lý Phải dựa vào khả tự nguồn n-ớc 5.3.2 Tăng c-ờng xáo trộn pha loãng n-ớc thải với n-ớc nguồn n=nđ*nc nồng độ chất bẩn C Nh- để tăng n=>tăng nđ nc CNTH 1: Xáo trộn lý t-ởng 2: Xả n-ớc thải tập trung 3: Các biện pháp tăng c-êng x¸o trén , pha lo·ng CX Trén CNG C¸c miệng xả đặc biệt Xả tập trung Xáo trộn lý t-ởng Khoảng cách đến điểm tính toán a, Cấu tạo miệng xả n-ớc 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 đ-ợc 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 n-ớc 1: ống áp lực trạm bơm 2: ejectơ 3: ống thu khí 4:ống trộn kết hợp h-ớng dòng Miệng xả phân tán: d 0,5v0 d q0 U l1 q0 max L - §-êng kính ống v0: vận tốc n-ớc miệng xả (v0 > = 2m/s) d0: đ-ờng kính miệng xả d NB =3 u0:vận tốc lắng hạt cặn l1: khoảng cách miệng xả NT = (4-10) q0min, q0max: L-u l-ợng min, Max miệng xả - áp lực cần thiết miệng vòi phun(A) 0.496 N B ( v 1) A N d 1l Trong đó: NB: Số nhánh cèng x¶ n-íc th¶i N: Sè miƯng x¶ n-íc th¶i nhánh N=L/l1+1 v: Hằng số việc xả NT không điều hoà 1,2 v : Hệ số sức cản thuỷ lực vòi phun (xác định theo bảng nhiệt độ thuỷ lực cã v, i ) b, Bỉ cËp n-íc s¹ch cho nguồn n-ớc (tăng nc) Chất l-ợng n-ớc phụ thuộc vào hai yếu tố: Tải trọng chất bẩn l-u l-ợng n-ớc - Đặc tr-ng cho mối quan hệ công thức: C = a + b.G/Q Trong ®ã: C: Nång ®é chÊt bÈn n-íc sau hoà trộn G: Tải l-ợng chất bẩn Q:l-u l-ợng n-ớc sau pha lo·ng a,b: hƯ sè thùc nghiƯm phơ thuộc loại n-ớc, chế độ thuỷ văn - Để có đ-ợc C yêu cầu => phải có Qyc (hay Q) = Qng+Qnth + Qbs Nguồn n-ớc hồ Nguồn n-ớc sông Hồ n-ớc Hồ n-ớc s¹ch Hå chøa n-íc s¹ch Hå chøa n-íc s¹ch N-íc th¶i Cnt ; Qnt Cbs= Cng Qbs Cng Qng Cnt Qnt Cng, Qng QNT Cbs= CNG Qbs N-íc th¶i Tuần hoàn n-ớc sông Cng Qng Cnt Qnt N-ớc thải Cbs= Cng; Qbs 5.3 Làm giàu ô xi a, ý nghĩa biện pháp làm giàu ô xi - Chống phân tầng n-ớc mặt: Phân tầng nhiệt độ, chất khí, chất bẩn - Tạo điều kiện xáo trộn n-ớc thải với n-ớc nguồn Tăng c-ờng khả tiếp xúc vi khuẩn phân huỷ chất bẩn với n-ớc thải - Cung cấp ô xi cho trình ô xi hoá sinh hoá chất hữu - Khi đ-a ô xi vào n-ớc , phần ô xi bay , trình số khí độc hại bị kéo theo (este, H2S ) - Tạo điều kiện cho qúa trình nitrit nitrat hoá diễn n-ớc 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 n-ớc Sự thay đổi nồng độ ô xi nguồn n-ớc đ-ợc mô tả công thức: dC/dt=KA(C-C) KA: Hệ số chuyển đổi (chuyển ô xi vào n-ớc thành ô xi hoà tan) C, Cp: Nồng độ ô xi nồng độ ô xi bão hoà Ph-ơng trình đ-ợc Phêđôrôp N.F giải đ-a công thức tính l-ợng 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 l-ợng ô xi cần thiết để ôxi hoá Q1K=m1Q(L0-L1)/m2Dt - Q: l-ợng n-ớc nguồn cần thiết - L0, L1: BOD tr-ớc 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 l-ợng n-ớc 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 ôxi: 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 đập Ca a: hệ số chất l-ợng n-ớc: +n-ớc rÊt bÈn :a=0,65 +n-íc h¬i bÈn : a=1 H=Z1 – Z2 +n-ớc : a=1,6 +n-ớc b: hệ số làm thoáng Cb : a=1,8 Z2 : 0,05-2,55 n-ớc s¹ch : b = => øng dơng réng r·i tận dụng đ-ợc l-u l-ợng 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 l-u l-ợng - Bọt nhỏ để trộn Qk = Q1k + Q2k Trong đó: Q1k:l-ợng khí nén cần cung cấp để ôxi hoá chất hữu Q2k: l-ợng khí nén cấp để trộn n-ớc; Q2k = 0,1 - 0,6 m3khí/m3n-ớc e) Các loại máy khuấy, thiết bị học - Xác định l-ợng không khí cần thiết Qk=Q1k+Q2k Từ chọn máy khuấy theo catogue động phao - Số máy khuấy n = Qk/q0 n=F/f0 q0: l-ợng khí máy (theo catogue) F: Tổng diƯn tÝch phơc vơ c¸nh khy f0: DiƯn tÝch phơc vụ máy 10 f, Thiết bị động lực học (ejectơ) Dùng giống nh- loại ejectơ xả NT nguồn bơm trực tiếp (bơm chìm) Yêu cầu: O2 1:B¬m 2:èng eject¬ 3: HƯ thèng không khí 4:Tấm dòng điều chỉnh h-ớng - Đảm bảo cảnh quan - khuấy trộn nguồn n-ớc - Hiệu cao 5.3: sử dụng tổng hợp hợp lý nguồn n-ớc M-a Đập chắn Đô thị Đô thị Khu Công nghiệp XLNT Đồng ruộng XL triệt để Hồ Bốc Vùng khô Đô thị Biển a Nuôi trồng thuỷ sản Sử dụng trồng thực vật bậc cao 11 => hấp tụ chất hữu , chất độc hại=> trồng ven hồ, thả mặt n-ớc Nuôi tảo: - Tảo đa bào; Tảo lục => Cần thu hồi chất hữu thu hồi sinh khối Tuy nhiên thu hồi sinh khối khó Vì th-ờng kết hợp nuôi tảo với số loại ®éng vËt kh¸c nh- trai, hÕn - øng dơng cho ao hồ ngoại thành Nuôi cá: áp dụng cho ao hồ ngoại nội thành -Tăng c-ờng qúa trình tự làm hồ - Cân thành phần sv nguồn n-ớc - Làm n-ớc (do ăn vẩn) - Nuôi trồng thuỷ sản quý khác: Nuôi trai lấy ngọc hồ Tây (trai thu hồi Si-chống phì d-ỡng) b Sử dụng n-ớc thải nông nghiệp - T-ới ruộng + Trong n-ớc thải: BOD : N : P = 100 : : + Cây trồng: N:P=7:1 - Hiệu sử dụng n-ớc thải nông nghiệp cao (tuỳ thuộc loại NT) + n-íc sinh ho¹t => sau khư trïng , xử lý sơ t-ới cho trồng đ-ợc + N-ớc thải công nghiệp: Phải loại bỏ hoàn toàn chất độc hại, chât bền vững c Xây dựng hồ , bể chứa n-ớc Ưu điểm: - Điều chỉnh dòng chảy, phân bố lại khối l-ợng n-ớc theo không gian thời gian (các hồ chứa làm ổn định 1850 km3/năm, lớn 15%) - Điều chỉnh lũ, cung cấp n-ớc t-ới ruộng, nuôi cá sinh hoạt ng-ời (hồ chứa hoà bình lớn ĐNA, dung tích 10 tỉ m3 n-ớc, 1,5 triệu kW điện, tác dụng ngăn lũ, thuỷ lợi ) - Cải tạo khí hậu khu vực, nuôi cá, du lịch, giao thông đ-ờng thuỷ - Ngăn cản dâng cao mực n-ớc đại d-ơng (theo Klige mực n-ớc đại d-ơng dâng từ 1900 đến 1964 95 mm, không cã hƯ thèng hå chøa Ýt nh©t d©ng cao 107 mm) Nh-ợc điểm: - Ngập nhiều vùng đất đai nông nghiệp mầu mỡ 12 - Làm sói lở nhiễm mặn trở lại vùng cửa sông - Giảm l-ợng phù sa, độ ẩm khu vực - Tác động đến hệ sinh thái d Bảo vệ trữ l-ợng n-ớc trình khai thác Bảo vệ NN bắt đầu từ giai đoạn đ-a n-ớc vào sử dụng: xử dụng hợp lý, tránh xả n-ớc bẩn nguồn VD: L-ợng n-ớc thất thoát VN 40-45%, n-ớc rửa lọc -10% Vì cần giảm thất thoát thu håi n-íc rưa läc e Khai th¸c n-íc tõ c¸c cực làm n-ớc biển - N-ớc băng hà từ cực 24 triệu m3 - N-ớc biển đ-ợc hóa gần 80 triệu m3/ngày 13 ... (màu đen) Lên men kị khí tạo thành CH4 b, Quang hợp - Phù du thực vật thực vật bậc cao đóng vai trò lớn trình quang hợp từ N, P,CO2, l-ợng mặt trời, tổng hợp nên sinh khối phải phãng «xi CO2 + NO3-+... n-ớc bị ô nhiễm không , sử dụng đ-ợc hay không *Hiện ng-ời ta đánh giá tổng hợp nguồn n-ớc thông qua tiêu hoá học tổng hợp Từ phân loại chất l-ợng n-íc sư dơng: bÈn, rÊt bÈn, rÊt s¹ch , s¹ch,... 2.3.2 Đánh giá tổng hợp : Nguồn gây ô nhiễm làm thay đổi trình sinh thái , thành phần sinh vật ,các yếu tố sinh hoá học , Quá trình gây ô nhiễm trình lâu dài, phải dùng biện pháp tổng hợp để đánh