Nghiên cứu giảm thiểu tác động nước thải khu
vực trung tâm thành phố Thái Nguyên tới chất
lượng nước sông Cầu

Nguyễn Thế Giang Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS ngành: Khoa học môi trường; Mã số: 60 85 02
Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải
Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Tìm hiểu nguyên nhân ô nhiễm nước, tác động của nước thải
khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên đến chất lượng nước sông Cầu.
Xây dựng cơ sở khoa học giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn nhằm cải thiện chất
lượng nước sông Cầu. Cung cấp căn cứ khoa học và thực tiễn cho việc định
hướng phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường cho thành phố Thái Nguyên và
lưu vực sông Cầu.

Keywords: Khoa học môi trường; Bảo vệ môi trường; Ô nhiễm nước;
Sông Cầu; Thái Nguyên

Content
MỞ ĐẦU
Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn có vị trí địa lý đặc biệt, đa
dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế - xã hội. Đây là
lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình, có diện tích lưu vực 6.030 km
2
,
với chiều dài lưu vực trên 288 km, độ cao bình quân lưu vực 190 m, độ dốc bình quân

diện tích toàn lưu vực. Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Tam Tao (đỉnh cao 1.326m)
chảy qua huyện Chợ Đồn (Bắc Kạn) thị xã Bắc Kạn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Ninh,
Bắc Giang và điểm cuối cùng của con sông này là Phả Lại, Chí Linh, Hải Dương. Tổng
chiều dài của sông Cầu là 288 km với tổng lưu lượng nước đạt 4,5 tỷ m
3
/năm (chiếm
5,4% tổng lượng nước toàn quốc). Lưu vưc sông Cầu có địa hình phức tạp với ba (3)
vùng sinh thái điển hình: đồng bằng, trung du và núi cao. Lưu vực có 68 sông, suối có
chiều dài hơn 10 km. Các nhánh sông chính của LVS Cầu bao gồm sông Cầu, sông Công,
sông Cà Lồ, sông Ngũ Huyện Khê, sông Nghinh Tường, sông Đu, sông Chợ Chu, sông
Thiếp
1.1.2. Đặc điểm khí hậu và thuỷ văn
Khí hậu lưu vực sông Cầu có đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng,
ẩm, có mùa đông khá lạnh, mùa hè nóng, mưa nhiều.
Dòng chảy trên lưu vực sông Cầu khá đồng đều, vùng thượng lưu sông Cầu (từ
Thác Riềng trở lên) có modun dòng chảy năm là 22-24l/s.km
2
thuộc loại trung bình.
Vùng ít nước nhất là sông Đu có modun dòng chảy năm là 19,5-23l/s.km
2
. Chế độ dòng
chảy của sông Cầu phân biệt thành mùa lũ và mùa cạn rõ rệt.
1.2. Đặc điếm kinh tế, xã hội
Lưu vực chiếm khoảng 47% diện tích của 6 tỉnh. Tổng dân số 6 tỉnh thuộc lưu vực
năm 2010 khoảng trên 6,7 triệu người. Trong đó, dân số nông thôn khoảng 5,7 triệu
người, dân số thành thị khoảng trên 1 triệu người. Mật độ dân số trung bình khoảng 427
người/km
2
, cao hơn 2 lần so với mật độ trung bình quốc gia.
1.3. Hiện trạng chất lượng nước sông Cầu

thí nghiệm
c) Phương pháp đánh giá nhanh trên cơ sở hệ số ô nhiễm do Tổ chức Y tế Thế giới
(WHO) thiết lập nhằm ước tính tải lượng các chất ô nhiễm từ các hoạt động KT-XH.
d) Phương pháp phân tích, đánh giá và tổng hợp: .
2.2.2. Phương pháp phân tích và dự báo chất lượng nước sông Cầu
Sử dụng công thức Streeter-Phelps.
X
ni
li
ni
li
Tk
i
Tk
i
Tk
X
x
x
Q
LlL
Q
L
C
iDiDoD
 





t, T: Thời gian chảy đến hạ nguồn [ngày]
k
D
: Hệ số khử oxy hóa [1/ngày].

Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc điểm, tính chất nƣớc thải khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên
Nước thải khu vực trung tâm thành phố vẫn chịu sự tác động của các nguồn thải
sau:
1. Nước thải công nghiệp
2. Nước thải sinh hoạt
3. Nước thải bệnh viện
3.1.1. Nước thải công nghiệp
Theo Chi cục bảo vệ môi trường tỉnh Thái Nguyên, thì hiện nay khu vực trung tâm
thành phố Thái Nguyên có tổng số 5 nhà máy đang hoạt động với khối lượng nước thải
phát sinh hàng năm khoảng trên 842.116 m
3
/năm.
+ Công ty cổ phần luyện cán thép Gia Sàng: Trung bình hàng năm thải ra ngoài môi
trường khoảng 362.428 m
3
/năm, nước thải chủ yếu bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng và
dầu mỡ.
+ Công ty cổ phần chế biến thực phẩm Thái Nguyên: Lượng nước thải trung bình hàng
năm của Công ty là 12.000 m
3
/năm.
+ Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn: Lưu lượng nước thải hàng năm khoảng trên 87.840m
3

T
Lƣu vực
thoát nƣớc
Tên phƣờng
Dân số
(Người
)
BOD
5

(kg/ngày
)
TSS
(kg/ngày
)
N
(kg/ngày
)
P
(kg/ngày
) 1
Lưu vực
suối Mỏ
Bạch
Quang Trung
20.663
929,8-

33,1 -
66,2
13,2 -
26,5
2
Lưu vực
suối Cống
Ngựa
Hoàng Văn
Thụ
15.768
709,6 -
851,5
1103,8 -
2286,4
94,6 -
189,2
37,8 -
75,7
3
Lưu vực
suối Xương
Rồng
Đồng Quang
7.977
358,9 -
430,8
558,4 -
1156,7
47,9 -

43,2 -
86,4
17,3 -
34,6
Gia Sàng
10.478
471,5 -
565,8
733,5 -
1519,3
62,7 -
125,7
25,1 -
50,2
3.1.3. Nước thải bệnh viện
Trên khu vực nghiên cứư có nhiều bệnh viện và cơ sở y tế tuyến tỉnh và trung
ương. Theo con số thống kê kiểm soát ô nhiễm lưu lượng nước thải của một số bệnh viện
và trung tâm như sau:
STT
Tên cơ sở
Địa chỉ
Lƣu
lƣợng
(m
3
/tháng)
1
Bệnh viện đa khoa
trung ương Thái
Nguyên

3.2. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc sông Cầu đoạn chảy qua trung tâm thành phố
Thái Nguyên
Theo Sở Tài nguyên và môi trường Thái Nguyên, từ năm 2008 - 2010, chất lượng
nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên không đáp ứng được QCVN
08:2008/BTNMT đối với nguồn loại A1, A2. Kết quả quan trắc cho thấy sông Cầu đoạn
từ điểm sau hợp lưu với suối Phượng Hoàng đến điểm trước khi hợp lưu với suối Phố
Hương, BOD vượt từ 1,1 - 2,3 lần; COD cũng có diễn biến tương tự; TSS vượt từ 1,01 -
1,17 lần; Amoni vượt 1,5 lần so với QCVN 08:2008/BTNMT cột A2.
3.3. Tác động tổng hợp của nƣớc thải khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên
đến chất lƣợng nƣớc sông Cầu
3.3.1. Các yếu tố thuỷ văn tác động tới quá trình tự làm sạch và chọn trạng thái bất lợi trong
tính toán.
Dòng chảy và lưu lượng dòng chảy là yếu tố quyết định chủ yếu quá trình tự làm
sạch của mạng lưới sông và các chi lưu. Tháng 1,2,3 khi mà ảnh hưởng của mùa lũ đã hết
dòng chảy tương đối ổn định, thời gian kiệt nhất trong năm thường rơi vào cuối tháng 2
đến đầu tháng 4. Tại Thác Bưởi giá trị lưu lượng nhỏ nhất 4,3 m
3
/s tương ứng với mực
nước là 17,84m.
3.3.2. Các nguồn và phân bố các nguồn dọc sông Cầu đoạn qua trung tâm thành phố Thái
Nguyên
Hầu như toàn bộ các nguồn nước thải khu vực trung tâm thành phố đều đổ ra sông
Cầu thông qua 3 suối chính:
3.3.2.1. Suối Mỏ Bạch: Tốc độ dòng chảy trung bình 5,2 m/phút. Tại thời điểm nghiên
cứu nước thải khoảng 3.274m
3
/ngày đêm với nồng độ DO dao động trong từ 2,4 - 6
mg/L; BOD dao động từ 7,7-11,9 mg/L; Amoni dao động từ 2,31-4,75 mg/L.
3.3.2.2. Suối Cống Ngựa: Tốc độ dòng chảy trung bình 4,5 m/phút. Tại thời điểm nghiên
cứu nước thải khoảng 1.000 m

6,4
11,9
31,8
15,8
6,25
3
Amoni
mg/L
<0,006
2,31
13,02
7,1
0,37
4
Tổng P
mg/L
<0,01
0,3
1,03
0,69
<0,01
3.3.3. Tính toán, đánh giá khả năng tự làm sạch của sông Cầu
3.3.3.1. Các chỉ tiêu tính toán
1. Xác định điều kiện biên và hệ số làm sạch: Các điều kiện biên về tải lượng ô
nhiễm, lưu lượng nước sông, vận tốc dòng chảy, chiều dài sông và hệ số tự làm sạch của
dòng sông được xác định để có thể mô phỏng chất lượng nước sông. Theo kết quả nghiên
cứu của Nhóm nghiên cứu JICA thực hiện năm 2009 trên sông Cầu đoạn Bắc Cạn – Thái
Nguyên thì tại khu vực nghiên cứu sông Cầu có hệ số tự làm sạch như sau:
Bảng 3.3. Xác định hiệu ứng tự làm sạch (hệ số khử ô xy hoá) trên sông Cầu
Đoạn Sông

3. Thải lượng ô nhiễm tại các tiểu lưu vực theo các suối: Suối Mỏ Bạch, suối Cống
Ngựa, suối Xương Rồng.
* Suối Mỏ Bạch: Lưu lượng xả ra sông Cầu khoảng 3.274 m
3
/ngày đêm

0,035
m
3
/s. Kết hợp với tải lượng các chất ô nhiễm tại bảng 3.2, ta có thải lượng ô nhiễm trên
suối Mỏ Bạch SMB (l
1
) là: BOD = 0,417 (g/s).
* Suối Cống Ngựa: Lưu lượng xả của suối này ra sông Cầu khoảng 1.000 m
3
/ngày
đêm

0,012 m
3
/s. Kết hợp với tải lượng các chất ô nhiễm tại bảng 3.2, ta có thải lượng ô
nhiễm trên suối Cống Ngựa SCN (l
2
) là: BOD = 0,382 (g/s).
* Suối Xương Rồng: Trên suối Xương Rồng lưu lượng xả khoảng 3.500 m
3
/ngày
đêm

0,041 m

6,24
Giá trị BOD thực tế
6,4
6,26
6,32
6,28
6,25

* Nhận xét kết quả: Trong trường hợp tác động đồng thời cả 3 nguồn thì ở khoảng
cách 6,5km trên sông Cầu tính từ sau điểm xả suối Phượng Hoàng về phí hạ lưu có giá trị
BOD lớn hơn 6,24 mg/L. Nồng độ BOD cao nhất tại điểm xả sau suối Cống Ngựa 6,3
mg/L. Sau đó nồng độ chất ô nhiễm giảm dần.
3.3.4. Xây dựng kịch bản ô nhiễm và dự báo.
3.3.4.1. Kịch bản -1:
Theo kịch bản này, khi đó nồng độ BOD trong các suối trước khi đổ vào sông Cầu
dược xử lý giảm 50%. Khi đó ta có nồng độ BOD trên các suối như sau:
Bảng 3.5. Nồng độ BOD dự báo trong Kịch bản -1
STT
Tên chỉ tiêu
Đơn vị
SMB
SCN
SXR
1
BOD
mg/L
5,95
15,9
7,9
Áp dụng công thức Streeter-Phelps ta có bảng kết quả như sau:

Tên chỉ tiêu
Đơn vị
SMB
SCN
SXR
1
BOD
mg/L
4,3
5,2
4,5
Áp dụng công thức Streeter-Phelps ta có bảng kết quả như sau:
Bảng 3.8. Khả năng tự làm sạch của sông Cầu theo Kịch bản - 2
Điểm nghiên cứu
SC-1
SC-2
SC-3
SC-4
SC-5
Khoảng cách (km)
0
3
3,8
6,3
6,5
BOD (mg/L)
6,40
6,24
6,20
6,07

3.4. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nƣớc thải khu vực trung tâm
thành phố Thái Nguyên
3.4.1. Hoàn thiện cơ cấu tổ chức hệ thống quản lý môi trường
3.4.1.1. Phân cấp và phân công trách nhiệm rõ ràng, theo hướng tổ chức quản lý tập trung
a) Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố cần được UBND thành phố ủy
quyền để trở thành một chủ thể đầy đủ, có quyền và chịu trách nhiệm trong việc thực hiện
quản lý môi trường trong khu vực thành phố và triển khai các quy định BVMT có liên
quan.
b) Sở TN&MT tỉnh Thái Nguyên cần thực hiện tốt chức năng quản lý nhà nước về
môi trường tại địa phương, phối hợp và hỗ trợ các đơn vị liên quan thực hiện tốt các
nhiệm vụ quản lý môi trường theo phân công, phân cấp.
c) Chủ đầu tư xây dựng và kinh doanh thực hiện đầy đủ các cam kết trong báo cáo
ĐTM, bản cam kết bảo vệ môi trường

Diễn biến khả năng tự làm sạch BOD trên
sông Cầu theo hiện trạng và các kịch bản
6
6,1
6,2
6,3
6,4
6,5
0 2 4 6 8
Khoảng cách (Km)
Nồng độ (mg/l)
Diễn biến BOD - Theo hiện trạng
Diễn biến BOD - Theo kịch bản 1
Diễn biến BOD - Theo kịch bản 2
3.4.1.2. Tăng cường năng lực cán bộ quản lý bảo vệ môi trường: Tăng cường năng lực cho đội
ngũ thực hiện tại các bộ phận chuyên môn về môi trường của Sở TN&MT và Phòng

sông này bị ô nhiễm do các hoạt động đô thị, bệnh viện và sản xuất công nghiệp khu vực
thành phố Thái Nguyên gây lên.
2. Hiện tại khu vực trung tâm thành phố Thái Nguyên có 3 nguồn phát sinh nước
thải chính: Nước thải do hoạt động đô thị, bệnh viện và sản xuất công nghiệp. Trong đó
nước thải hoạt động đô thị chiếm đa số với lưu lượng hơn 5000 m
3
/ngày và thành phần ô
nhiễm chất hữu cơ cao.
3. Khả năng tự làm sạch của sông Cầu cho thấy: Khả năng tự làm sạch của sông
Cầu khá tốt, hệ số ô xi hoá khử max 0,12, giá trị trung bình nhỏ hơn 0,11.
4. Trong trường theo kịch bản - 1, nước thải tại các nguồn thải được xử lý 50%
nồng độ các chất ô nhiễm. Thì ở khoảng cách 6,5 km trên sông Cầu tính từ sau điểm xả
suối Phượng Hoàng về phí hạ lưu có giá trị BOD là 6,12 mg/l.
5. Trong trƣờng theo kịch bản - 2, nƣớc thải tại các nguồn thải đƣợc xử lý đạt
QCVN 40:2011/BTNMT. Thì ở khoảng cách 6,5 km trên sông Cầu tính từ sau điểm
xả suối Phƣợng Hoàng về phí hạ lƣu có giá trị BOD là 6,06 mg/l nhƣng vẫn chƣa đạt
đƣợc QCVN 08:2008/BTNMT (cột A) do nƣớc thải từ thƣợng nguồn có thải lƣợng
chất ô nhiễm cao, mặc dù khả năng tự làm sạch của đoạn sông là khá tốt .
6. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước thải khu vực trung tâm thành
phố Thái Nguyên bao gồm: Hoàn thiện cơ cấu tổ chức hệ thống quản lý môi trường; đẩy
mạnh việc triển khai công tác BVMT của thành phố…
Kiê
́
n nghi
̣

- Kiến nghị các Bộ, ngành liên quan và Tỉnh, Thành phố triển khai các biện pháp
hạn chế tác động tổng hợp của hoạt động phát triển đô thị và kinh tế xã hội lên chất lượng
nước sông Cầu.
- Cần tiến hành đề tài xác định ngưỡng chịu tải của từng chỉ tiêu môi trường đối

phố Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh.
12. Niên giám thống kê 2010 tỉnh Bắc Kạn.
13. Niên giám thống kê 2010 tỉnh Hải Dương.
14. Niên giám thống kê 2010 tỉnh Thái Nguyên.
15. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên (2008), Báo cáo hiện trạng môi
trường tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên.
16. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên (2009), Báo cáo dự án quy hoạch
môi trường tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020, Thái Nguyên.
17. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên (2010), Báo cáo hiện trạng môi
trường tỉnh Thái Nguyên 2005 - 2010, Thái Nguyên.
18. Lê Trình (1997), Quan trắc và kiểm soát môi trường nước, NXB Khoa học kỹ thuật,
Hà Nội.
19. Trung tâm tư vấn công nghệ môi trường (2009), Đánh giá ngưỡng chịu tải nước sông
Cầu, làm cơ sở xây dựng các quy hoạch kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường, Hà
Nội.
20. Trung tâm Quan trắc và Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (2005), Báo cáo chương
trình quan trắc tổng thể môi trường nước mặt lưu vực sông Cầu, Thái Nguyên.
21. Trung tâm Quan trắc và Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (2005), Báo cáo kết quả
quan trắc hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên.
22. Trung tâm Quan trắc và Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (2006), Báo cáo kết quả
quan trắc hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên.
23. Trung tâm Quan trắc và Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (2007), Báo cáo kết quả
quan trắc hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên.
24. Trung tâm Quan trắc môi trường Thái Nguyên (2008), Báo cáo kết quả quan trắc
hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên.
25. Trung tâm Quan trắc môi trường Thái Nguyên (2009), Báo cáo kết quả quan trắc
hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên.
26. Trung tâm Quan trắc môi trường Thái Nguyên (2009), Báo cáo đánh giá tác động
môi trường dự án Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải thành phố Thái Nguyên,
Thái Nguyên.