Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp sục khí cưỡng bức đến khả năng xử lý chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch

 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN 
 ----------------------- 
 Nguyễn Việt Hoàng 
 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP SỤC KHÍ CƯỠNG BỨC 
ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH 
 LUẬN VĂN THẠC SĨ 
 Hà Nội – Năm 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN 
 ----------------------- 
 Nguyễn Việt Hoàng 
 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP SỤC KHÍ CƯỠNG BỨC 
ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH 
 Chuyên ngành: Khoa học môi trường 
 Mã số: 60440301 
 LUẬN VĂN THẠC SĨ 
 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
 PGS. TSKH. Nguyễn Xuân Hải 
 Hà Nội – Năm 2016 LỜI CẢM ƠN 
 Để có thể hoàn thiện được nội dung của luận văn thạc sĩ khoa học, ngoài sự nỗ lực 
không ngừng của bản thân, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới quý 
thầy cô bộ môn Thổ nhưỡng nói riêng và toàn thể thầy cô Khoa Môi trường, Trường 
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung đã luôn quan tâm và 
tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích và vô cùng quý báu cho tôi trong 
suốt thời gian theo học tại trường. 
 Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới PGS.TSKH. Nguyễn 
Xuân Hải, người đã trực tiếp hướng dẫn, luôn luôn sát sao, động viên, nhắc nhở kịp thời 
và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu 
phục vụ cho luận văn. 
 Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Hữu Huấn cùng các cán bộ thuộc Phòng 
Thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN đã hỗ 
trợ và giúp đỡ tôi hết sức nhiệt tình trong quá trình phân tích và vận hành thiết bị thực 
nghiệm để tôi có thể thuận lợi hoàn thành luận văn của cá nhân mình. 
 Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng 
nghiệp, những người vẫn luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi và đồng thời cũng là 
chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời 
gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sĩ khoa học vừa qua. 
 TÁC GIẢ 
 Nguyễn Việt Hoàng 
 MỤC LỤC 
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 3 
1.1. Tổng quan về sông Tô Lịch .................................................................................... 3 
 1.1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình .......................................................................... 3 
 1.1.2. Hệ thống thoát nước thải lưu vực sông Tô Lịch ............................................... 4 
 1.1.3. Thực trạng ô nhiễm nguồn nước sông Tô Lịch ................................................. 6 
1.2. Tổng quan về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông .......................... 12 
 1.2.1. Phân loại các hợp chất hữu cơ ....................................................................... 12 
 1.2.2. Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông ............................................................ 15 
1.3. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ trong nước sông ...................................... 17 
 1.3.1. Phương pháp sinh học..................................................................................... 17 
 1.3.2. Phương pháp hóa lý ........................................................................................ 17 
 1.3.3. Công nghệ ứng dụng trong xử lý chất hữu cơ trong nước thải ...................... 18 
 1.3.4. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước mặt ................................................... 20 
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................ 25 
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 28 
2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 28 
 2.1.1. Chất lượng nguồn nước sông Tô Lịch ............................................................ 28 
 2.1.2. Hệ thiết bị sục khí ............................................................................................ 29 
2.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 30 
2.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 30 
 2.3.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ........................................................ 32 
 2.3.2. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm ...................................................... 34 
 2.3.3. Phương pháp thực nghiệm .............................................................................. 35 
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................. 38 
3.1. Chất lượng nguồn nước sông Tô Lịch ................................................................ 38 
 3.1.1. Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa khô ............................ 38 
 3.1.2. Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch mùa mưa ........................... 42 
3.2. Ảnh hưởng của độ sâu sục khí đến nồng độ oxy hòa tan trong nước .............. 48 
 3.2.1. Mô đun 1 – sục khí ở độ sâu 0,25 m ................................................................ 48 
 3.2.2. Mô đun 2 – sục khí ở độ sâu 2 m. .................................................................... 50 3.2.3. Mô đun 3 – sục khí ở độ sâu 4 m ..................................................................... 52 
 3.2.4. Diễn biến của nồng độ oxy hòa tan trong nước theo thời gian ...................... 53 
3.3. Ảnh hưởng của phương pháp sục khí đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ ........... 58 
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 64 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 66 
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 71 
 DANH MỤC CÁC BẢNG 
Bảng 1. Thông tin chính về các sông thuộc khu vực trung tâm TPHN ...................................... 4 
Bảng 2. Lưu lượng xả nước thải khu vực trung tâm TPHN ....................................................... 8 
Bảng 3. Phân vùng các tiểu KTT nước dọc theo sông Tô Lịch ................................................ 10 
Bảng 4. Hàm lượng và thải lượng một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô Lịch ....................... 11 
Bảng 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ cao đến nồng độ oxy hòa tan trong nước .................. 23 
Bảng 6. Độ bão hòa oxy trong nước (độ muối 0 ppt) ............................................................... 25 
Bảng 7. Vị trí quan trắc và lấy mẫu nước khu vực sông Tô Lịch ............................................. 32 
Bảng 8. So sánh kết quả phân tích chất lượng nước mùa khô ................................................. 42 
Bảng 9. So sánh kết quả phân tích chất lượng nước mùa mưa ................................................ 47 
Bảng 10. Chất lượng nước sông Tô Lịch trong hai mùa khô và mùa mưa .............................. 48 
 DANH MỤC CÁC HÌNH 
Hình 1. Sông Tô Lịch, đoạn chảy qua Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội ................................ 3 
Hình 2. Các khu tiêu thoát và sông thoát nước thải khu vực trung tâm TPHN ......................... 5 
Hình 3. Cống xả thải từ các hộ sinh hoạt vào lưu vực sông Tô Lịch ......................................... 7 
Hình 4. Tỷ lệ xả NTSH của khu vực trung tâm TPHN vào các KTT .......................................... 9 
Hình 5. Tỷ lệ các loại nước thải của khu vực trung tâm TPHN ............................................... 10 
Hình 6. Tỷ lệ đóng góp thải lượng theo nguồn thải của một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô 
Lịch ........................................................................................................................................... 12 
Hình 7. Ảnh hưởng của ô nhiễm do các chất hữu cơ tới chất lượng dòng sông ...................... 22 
Hình 8. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ sâu đến hàm lượng oxy hòa tan.................................. 24 
Hình 9. Mô hình hệ thiết bị sục khí........................................................................................... 29 
Hình 10. Sơ đồ trình tự, phương pháp nghiên cứu ................................................................... 31 
Hình 11. Vị trí lấy mẫu quan trắc sông Tô Lịch ....................................................................... 33 
Hình 12. Thiết bị lấy mẫu tầng nước kiểu ngang ..................................................................... 34 
Hình 13. Sơ đồ hệ thiết bị sục khí ............................................................................................. 36 
Hình 14. Giá trị pH và DO của các mẫu quan trắc sông Tô Lịch trong mùa khô ................... 38 
Hình 15. Giá trị COD của các mẫu quan trắc sông Tô Lịch trong mùa khô ........................... 39 
Hình 16. Nồng độ một số chỉ tiêu ô nhiễm N tại các điểm quan trắc trên sông Tô Lịch trong 
mùa khô .................................................................................................................................... 41 
 3-
Hình 17. Nồng độ PO4 và Pts tại các điểm quan trắc trên sông Tô Lịch mùa khô ................. 42 
Hình 18. pH và DO các mẫu nước quan trắc sông Tô Lịch trong mùa mưa ........................... 43 
Hình 19. Giá trị COD của các mẫu quan trắc sông Tô Lịch vào mùa mưa ............................. 44 
Hình 20. Nồng độ của một số chỉ tiêu ô nhiễm N tại các điểm quan trắc sông Tô Lịch trong mùa 
khô ............................................................................................................................................ 45 
 3-
Hình 21. Nồng độ PO4 và Pts tại các điểm quan trắc sông Tô Lịch mùa mưa ....................... 46 
Hình 22. Mô đun 1 - Ảnh hưởng của chiều sâu sục khí đến DO trong nước ........................... 49 
Hình 23. Mô đun 2 - Ảnh hưởng của chiều sâu sục khí đến DO trong nước ........................... 50 
Hình 24. Mô đun 3 - Ảnh hưởng của áp suất sục khí đến DO trong nước ............................... 52 
Hình 25. Xu thế biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 1 .................................... 54 
Hình 26. Xu thế biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 2 .................................... 55 
Hình 27. Xu thế biến đổi DO theo thời gian sục khí đối với mô đun 3 .................................... 55 
Hình 28. Xu thế biến đổi DO tầng mặt của hệ sục khí ............................................................. 56 
Hình 29. Xu thế biến đổi DO tầng đáy của hệ sục khí ............................................................. 57 Hình 30. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô đun 1 ........................ 58 
Hình 31. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô đun 2 ........................ 59 
Hình 32. Xu thế diễn biến giá trị COD theo thời gian sục khí trong mô đun 3 ........................ 60 
Hình 33. Diễn biến giá trị COD tầng mặt theo thời gian của hệ sục khí ................................. 61 
Hình 34. Diễn biến giá trị COD tầng đáy theo thời gian của hệ sục khí ................................. 62 
 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 
 Từ viết tắt Ý nghĩa 
BOD Nhu cầu oxy sinh hóa 
COD Nhu cầu oxy hóa học 
DO Oxy hòa tan 
HTTN Hệ thống thoát nước 
KTT Khu tiêu thoát 
NTBV Nước thải bệnh viện 
NTSH Nước thải sinh hoạt 
NTSX Nước thải sản xuất 
TPHN Thành phố Hà Nội 
 MỞ ĐẦU 
 Ngày nay, trong thời kỳ mà quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn một cách 
nhanh chóng và mạnh mẽ hơn theo từng ngày, song song với đó là quá trình đô thị hóa 
trên toàn lãnh thổ Việt Nam nói chung và mở rộng phát triển TPHN nói riêng, nhu cầu 
về sử dụng nước cho các hộ dân sinh, tổ chức, doanh nghiệp, cơ sở sản xuất ngày một 
gia tăng, kéo theo đó là mức xả nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và các loại nước 
thải dịch vụ khác cũng tăng lên. Chính bởi lẽ đó mà chất lượng môi trường nước đang 
ngày càng bị suy thoái một cách nghiêm trọng, đặc biệt là các nguồn nước mặt, nơi trực 
tiếp tiếp nhận các dòng ô nhiễm thải vào. Những nguồn gây ô nhiễm trực tiếp trên các 
hệ thống thoát nước đang ngày càng xuất hiện nhiều, đa dạng về nguồn gốc và khó kiểm 
soát [15; 16; 32]. 
 Nằm trong khu vực trung tâm TPHN, bốn con sông đóng vai trò như là hệ thống 
kênh cấp I cho hệ thống thoát nước gồm có: sông Tô Lịch, Sông Lừ, sông Sét và sông 
Kim Ngưu. Theo đánh giá chung, tất cả các dòng sông này đều đang bị ô nhiễm nặng 
do tải lượng lớn từ các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật Các con sông trong khu vực 
trung tâm TPHN đều có mầu đen đặc (do hàm lượng chất hữu cơ cao trong nước), bốc 
mùi hôi thối (mùi khí hyđrosunfua – H2S) và gây ảnh hưởng trực tiếp tới vệ sinh môi 
trường, cảnh quan đô thị cũng như sức khoẻ của người dân sinh sống quanh khu vực và 
trên toàn địa bàn TPHN [5; 8; 15; 16; 27; 28; 35]. 
 Nước sông Tô Lịch trước đây do có hàm lượng dinh dưỡng đối với cây trồng cao 
nên vẫn thường được tái sử dụng trong sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, chất lượng 
nước sông Tô Lịch trong thời gian gần đây đã thể hiện tính ô nhiễm nặng cả về phương 
diện chất hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vật [22; 29; 31]. Chất lượng nước trên sông 
Tô Lịch không đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước tưới về phương diện ô nhiễm 
kim loại nặng theo tiêu chuẩn nước tưới của WHO và có thể gây ô nhiễm đất, tích lũy 
trong sản phẩm nông nghiệp [30]; về phương diện các chất hữu cơ tồn dư như DDT 
(Dichloro Diphenyl Trichloroethane), PCB (Poly Chlorinated Biphenyl) cũng có dấu 
hiệu ảnh hưởng đến sự tích lũy của chúng trong chuỗi thức ăn. 
 1