Header Page 1 of 126.

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

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

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:

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

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.

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



Header Page 6 of 126.

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

Footer Page 6 of 126.


Header Page 7 of 126.

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 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

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

Từ viết tắt
BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Oxy hòa tan

HTTN

Hệ thống thoát nước

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
Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.

2
Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về sông Tô Lịch
1.1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình
Sông Tô Lịch là một con sông nhỏ chảy trong địa phận thủ đô Hà Nội; dòng chính
sông Tô Lịch khi chảy qua các quận huyện như Thanh Xuân, Hoàng Mai và Thanh Trì
còn được gọi là Kim Giang. Sông Tô Lịch là một đường bao của kinh đô Thăng Long
xưa và là một cạnh của tứ giác nước Thăng Long. Tô Lịch vốn từng là một phân lưu của
sông Hồng, đưa nước từ thượng lưu ở sông Hồng sang sông Nhuệ; đến đoạn trung lưu
nó gặp hồ Tây (là dấu tích của đoạn sông Hồng cũ, nằm cạnh Quán Thánh) và một phần
nước từ hồ Tây được cung cấp cho đoạn sông từ đó đến hạ lưu.

Hình 1. Sông Tô Lịch, đoạn chảy qua Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng trong đời sống xã hội cùng với đó là các

3
Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.

chính sách quy hoạch của nhà nước, đoạn sông từ Cầu Gỗ đến Bưởi của sông Tô Lịch
nay đã bị lấp, chỉ còn lại một vài dấu tích như ở Thụy Khuê và do đó, Tô Lịch không
còn thông với sông Hồng nữa. Dòng chảy của đoạn sông đã bị lấp này theo lộ trình từ
bên cạnh phố Cầu Gỗ ngược lên phía Tây Bắc tới Hàng Lược, men theo phía dưới đường


30 – 45

3–4

6.820

Kim Ngưu

12,2

25 – 30

3–4

1.800

Sét

6,7

10 – 30

3–4

580

Lừ

5,8

thải cấp I là các sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và sông Kim Ngưu với tổng chiều dài
các sông là 38,2 km, chiều rộng trung bình từ 10 – 45 m [15].
Các sông thoát nước thải trong lưu vực sông Tô Lịch hiện nay có nhiệm vụ dẫn
nước thải và nước mưa của khu vực trung tâm TPHN tiêu thoát theo hai hướng: thoát
nước vào sông Hồng và thoát nước vào sông Nhuệ.

 Thoát nước vào sông Hồng
Sông Hồng nhận hầu hết lượng tiêu thoát nước của lưu vực sông Tô Lịch thông
qua cụm công trình đầu mối Yên Sở với trạm bơm Yên Sở có công suất thiết kế 90 m3/s.

 Thoát nước vào sông Nhuệ
Hiện nay, Công ty thoát nước Hà Nội vẫn đang khai thác vận hành Đập Thanh
Liệt, duy trì mức xả tối đa với công suất là 30 m3/s (khi mực nước sông Nhuệ thấp dưới
3,5m). Do mực nước sông Nhuệ thường phải duy trì ở mức nước khá cao để phục vụ
mục đích tưới tiêu trong nông nghiệp nên về lâu dài hướng tiêu thoát nước này chỉ được
coi là hướng tiêu thoát phụ [15].
1.1.3. Thực trạng ô nhiễm nguồn nước sông Tô Lịch
Từ nhiều năm nay, dưới sức ép của quá trình đô thị hóa, quy hoạch xây dựng không
đồng bộ cùng với sự thiếu ý thức của người dân sống ven sông đã làm cho diện tích sông
Tô Lịch bị thu hẹp, hành lang bảo vệ bị lấn chiếm ở nhiều đoạn, chất lượng nước sông
bị ô nhiễm nghiêm trọng do mỗi ngày có khoảng 382.000 m³ nước thải sinh hoạt và
nước thải công nghiệp [4] xả vào sông.
Qua khảo sát trong năm 2015 của Viện Nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường,
Công ty Cổ phần Tiến bộ Quốc tế và Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội tại 15 điểm
xả cho thấy, nước thải từ các cống xả nhỏ có BOD5 dao động từ 90 mg/L – 179 mg/L,
giá trị trung bình là 128 mg/L; hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) dao động từ 53 mg/L
– 110,5 mg/L và trung bình là 86 mg/L; nitơ amoni (N-NH4+) dao động từ 30,8 mg/L –

6
Footer Page 15 of 126.

Năm Lưu vực và KTT
2002
2004
2005
2008
2009

2013

KTT Tô Lịch
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
Trung tâm TPHN
KTT Tô Lịch
KTT Lừ
KTT Sét
KTT Kim Ngưu
KTT Hoàng Liệt
Trung tâm TPHN

Nước thải Nước thải Nước thải
sinh hoạt sản xuất bệnh viện

187.780

261.060

9.160

23.583
100.972
253.712
34.187
794.466

Nguồn: Nguyễn Hữu Huấn, 2015 [4]
Tổng lưu lượng xả nước thải sinh hoạt năm 2013 của khu vực trung tâm TPHN là
khoảng 291.163 m3/ngày đêm, trong đó lưu lượng xả thải vào KTT sông Tô Lịch là
nhiều nhất, chiếm tới 48,1% so với tổng lưu lượng xả nước thải sinh hoạt của toàn khu
vực. Lượng xả nước thải sinh hoạt tương ứng vào sông Kim Ngưu là 31,9%, sông Sét là
12,7%, sông Lừ là 3,0% và KTT Hoàng Liệt là 4,3% (Hình 4) [4].
Tổng lượng nước thải của khu vực trung tâm TPHN năm 2013 xấp xỉ 795.000
m3/ngày, trong đó lượng nước thải sản xuất bao gồm nước thải công nghiệp và nước thải
kinh doanh dịch vụ là 490.410 m3/ngày. Lượng nước thải công nghiệp ước tính năm
2011 là 100.000m3/ngày và chỉ có khoảng 30% là được xử lý [32]. Ước tính trong năm
2013, lưu lượng xả nước thải công nghiệp của khu vực trung tâm TPHN là khoảng
117.774 m3/ngày và nước thải dịch vụ là 337.136 m3/ngày. Tỷ lệ đóng góp các loại hình
nước thải khu trung tâm TPHN được mô tả trong Hình 5, trong đó tỷ lệ nước thải dịch
vụ là cao nhất, chiếm tới 47%, sau đó là nước thải sản xuất chiếm 36,6%, nước thải công

8
Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.

nghiệp chỉ đóng góp 14,8 % và nước thải bệnh viện có tỷ lệ đóng góp thấp nhất chỉ là
1,6% so với tổng lưu lượng xả thải [4].



HQV - CGY
CGY - TDH
TDH - NTI
NTI - CKD
CKD - CLU
CLU - CDA
CDA - DTL
Tổng

Diện tích
(km2)

6,64
2,27
7,95
0,66
0,92
0,76
8,07
27,27

Dân số
(1.000
người)

202,123
60,473
290,727
178,16

1,3
0,51
13,7
2,4
4,388
1,8
0,51
13,7
2,4
3,657
1,5
0,51
13,7
2,4
30,370
2,4
3,36
71,1
12,7
140,003
13,5
2,02
58,3
10,4

Nguồn: Nguyễn Hữu Huấn, 2015 [4]

10
Footer Page 19 of 126.


NTSX chiếm từ 64,6% (đối với thông số thải lượng COD) đến 95,4 % (đối với thông số
thải lượng TSS) (Bảng 4; Hình 6) [4].
Bảng 4. Hàm lượng và thải lượng một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô Lịch
Thông Hàm lượng chất ô nhiễm (mg/L)
số
NTSH
NTSX
Tô Lịch

Thải lượng chất ô nhiễm (tấn/ngày)
NTSH

NTSX

Tô Lịch

BOD5

100

57,9

109,3

14,0

27,8

41,8


20

11,6

28,7

2,8

8,2

11,0

Pts

4

2,3

1,8

0,56

0,14

0,7

Nguồn: Tổng hợp [4, 34]
Tổng thải lượng chất ô nhiễm tính theo COD trong sông Tô Lịch là 96,3 tấn/ngày,
trong đó phần lớn nằm trong nước sông là 79 tấn/ngày, phần năm trong lượng bùn trầm


TSS

NTSH

Nts

Pts

NTSX

Hình 6. Tỷ lệ đóng góp thải lượng theo nguồn thải
của một số chất ô nhiễm thải vào sông Tô Lịch
Nguồn: Tổng hợp [4, 34]
1.2. Tổng quan về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông
1.2.1. Phân loại các hợp chất hữu cơ
Dựa vào khả năng có thể bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật, các chất hữu
cơ có trong môi trường nước thường được chia thành hai loại:
a) Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học
Đó là các hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo có nguồn gốc động vật và thực
vật. Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt (khoảng 60 –
80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân hủy sinh học), nước thải từ các xí nghiệp
chế biến thực phẩm. Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hòa tan trong nước

12
Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.

dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt. Có

đa vòng ngưng tụ (PAHs), các hợp chất dị vòng N hoặc O là các hợp chất hữu cơ bền
vững. Những chất này thường có trong nước thải công nghiệp, nước chảy tràn từ đồng
ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng…). Các hợp chất này
thường là các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ
trong môi trường.

 Nhóm hợp chất phenol:

13
Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.

Phenol và các dẫn xuất của phenol có trong nước thải của một số ngành công
nghiệp (lọc hóa dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm,…). Các hợp chất loại này làm cho nước
có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nước và sức khỏe con người, một số dẫn xuất phenol
có khả năng gây ung thư. QCVN 08:2015/BTNMT quy định nồng độ tối đa của các hợp
chất phenol trong nước bề mặt dùng cho mục đích sinh hoạt chỉ là 0,005 mg/L.

 Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ
Hiện nay có hàng trăm, thậm chí hàng ngàn các loại hóa chất bảo vệ thực vật đang
được sản xuất và sử dụng với mục đích diệt sâu, côn trùng, nấm, diệt cỏ. Trong số đó
phần lớn là các hợp chất hữu cơ và chúng có thể được chia thành các nhóm:
 Photpho hữu cơ (malthion, methyl parathion,…)
 Clo hữu cơ (lindane, aldrin, dieldrin, DDT, 2,4-D, 2,4,5-T,…)
 Cacbamat (carbaryl, cacbofuran,…)
 Phenoxyaxetic (2,4-D, 2,4,5-T,…)
 Pyrethroid tổng hợp (allethrin, fenvalerate,…)
Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với con người và động vật. Nhiều chất

PCBs có thể làm giảm khả năng sinh sản, giảm khả năng học tập của trẻ em; chúng
cũng có thể là các tác nhân gây ung thư. Tuy vậy, cũng như dioxin, bằng chứng về tác
hại của PCBs cũng chưa rõ ràng do nồng độ của chúng trong môi trường rất nhỏ và tác
hại lại có xu hướng diễn ra sau một thời gian đủ dài.

 Nhóm hợp chất hydrocacbon đa vòng ngưng tụ (PAHs)
Các hợp chất PAH thường chứa hai hay nhiều vòng thơm. PAHs là sản phẩm phụ
của các quá trình cháy không hoàn toàn như cháy rừng, cháy thảo nguyên, núi lửa phun
trào (quá trình tự nhiên), động cơ xe máy, lò nung than cốc, sản xuất nhựa asphalt, sản
xuất thuốc lá,…
Các hợp chất PAH thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trong một thời
gian dài nhưng lại không gây hại đáng kể nếu chỉ dùng một liều lượng lớn trong duy
nhất một lần. Trong số các hợp chất PAH có 8 hợp chất được xem là các tác nhân gây
ung thư. Thông thường, thực phẩm hàng ngày là nguồn đưa PAHs chính vào cơ thể
(95%), ngoài ra thì thuốc lá, rau không rửa sạch, ngũ cốc chưa được tinh chế, thịt cá
xông khói là các nguồn khác cũng đưa một lượng đáng kể PAHs thâm nhập vào cơ thể.
1.2.2. Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông
Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông có thể do nguồn

15
Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.

gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Sự nhiễm bẩn tự nhiên là do mưa rơi xuống mặt đất, kéo
theo các chất bẩn xuống sông hồ hoặc do các sản phẩm sống, hoạt động phát triển của
sinh vật, vi sinh vật thậm chí cả xác chết của chúng.
Sự nhiễm bẩn nhân tạo chủ yếu do nước thải vùng dân cư đô thị, công nghiệp cũng
như tàu thuyền xả ra. Các tác nhân gây ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo điển hình có thể