Quản lý tổng hợp nguồn nước trần văn quang

e Địa hình : Điều kiện địa hình ảnh h-ởng rất lớn đến quá trình rửa trôi, xói mòn quyết định khả năng cuốn trôi muối, chất hữu cơ vào trong n-ớc , ảnh h-ởng đến chất l-ợng n-ớc, tốc độ

Ch-ơng I :

Sự phân bố n-ớc trong tự nhiên 1.1 Nguồn n-ớc

1.1.1 Nguồn n-ớc d-ới đất

Chất l-ợng n-ớc d-ới đất (NDĐ)

- Phụ thuộc vào sự hình thành và dạng tồn tại Chất l-ợng ndđ có liên quan mật thiết với cấu trúc và thành phần hoá học của tầng chứa n-ớc

- Hàm l-ợng khoáng cao, càng sâu hàm l-ợng khoáng càng cao

- Nghèo chất dinh d-ỡng và chất hữu cơ, giảm dần theo chiều sâu

Sét

Cát, sỏi sét

Q

Q

Bảng 1.1 Trữ l-ợng n-ớc toàn cầu đ-ợc xét qua bảng sau

Phạm vi Khối l-ợng 10 3 km 3 Độ khoáng hoá g/l Khả năng sử dụng

Phù hợp cho nhu cầu sinh hoạt ,t-ới tiêu ,SXCN Phần lớn dùng cho CN hoá học ,n-ớc khoáng

1.1.2 Nguồn n-ớc mặt

Sự hình thành

- Do m-a rơi xuống mặt khác do cấu trúc bề mặt trái đất do đó dòng

chảy đ-ợc hình thành và đ-ợc l-u giữ laị

- Bị tác động bởi điều kiện khí hậu, địa hình: nhiệt độ

- Chất l-ợng n-ớc thay đổi theo thời gian và theo không gian

- Hàm l-ợng chất hữu cơ và vi khuẩn t-ơng đối cao

- Dễ bị ô nhiễm do nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo

1.1.3 N-ớc đại d-ơng

- 70,5 % bề mặt trái đất đ-ợc bao phủ bởi đại d-ơng

- N-ớc đại d-ơng đóng vai trò tạo sự cân bằng vật chất trong tự nhiên

- Là nguồn dự trữ trong chu trình thuỷ văn toàn cầu

- Tổng hợp khối l-ợng n-ớc 1.338 x 105 km3 chiếm 96,5 % l-ợng n-ớc trên toàn bộ hành tinh

- Độ mặn lớn, trong đó l-ợng NaCl chiếm 77,8%

1.2 Sự tuần hoàn và cân bằng n-ớc trong tự nhiên

1.2.1 Sự tuần hoàn n-ớc trong tự nhiên :

 Quá trình tuần hoàn n-ớc trong tự nhiên :

- Đảm bảo cho sự phân bố t-ơng đối đều và ổn định – sự sống trên trái đất -

đóng vai trò vĩ đại nhất

- Động lực đảm bảo cho sự tuần hoàn này là năng l-ợng mặt trời

 Chu trình thuỷ văn toàn cầu hàng năm

- Trên thực tế, hiện nay trên thế giới mới chỉ khai thác 9.000 km3

(mạch + ngầm là 40.000 km3 - ch-a đ-ợc 1/4)

- M-a là giai đoạn bắt đầu trên chu trình thuỷ văn trên mặt đất, ảnh h-ởng rất lớn đến cuộc sống con ng-ời M-a phâm bố không đều phụ thuộc vào: + Vị trí của từng khu vực đó

+ Đặc điểm địa hình, khí hậu (đồi núi xa mạc , )

Mây

Bốc hơi từ

đại d-ơng 430.10 3 Km 3

Dòng chảy ( mặt và ngầm) 40.000 Km 3

Bốc hơi lục địa 70.10 3 Km 3

YÕu tè lu©n chuyÓn L-îng n-íc bæ cËp L-îng n-íc mÊt ®i

ThÓ tÝch (km3 )

Líp n-íc (mm)

ThÓ tÝch (km3)

% so với n-ớc ngọt

82.000 16.227 21.000 1.236,4 822,3 148.800 510.000

1.338.000 23.100 (TL) 10.530 (MD) 16,5

24.064,1

300

91 85,4 21,1 12,9

96,50 0,76

0,001 1,74 0,022 0,007 0,006 0,0002 0,001

30,1

0,05 68,7 0,86 0,26 0,006 0,04

-N-ớc trong thuỷ

quyển

-N-ớc ngọt

510.000 148.800

1.385.985 35.029

100 2,53

100

1.3 Tài nguyên n-ớc Việt Nam:

1.3.1 Các yếu tố hình thành và ảnh h-ởng đến tài nguyên n-ớc Việt Nam

a)Yếu tố khí hậu :

-N-ớc ta là n-ớc cận nhiệt đới , gần xích đạo  khí hậu ẩm nhiệt đới gió mùa Do nhiệt độ cao , gần biển nên nắng lắm m-a nhiều , l-ợng m-a bình quân 1980mm/năm (634 tỉ m3 n-ớc)

- Miền trung bộ mật độ sông dày , dốc

c) Dòng chảy ngoại lai :

- Nguồn n-ớc từ Trung Quốc , Lào ,

- Trung bình là 142 tỷ m3/năm qua hệ thống sông Hồng và sông Mêkông chiếm 75% tổng l-ợng n-ớc

- Khai thác chủ yếu ở tầng QA trong vùng kiến tạo Cacbonat và Bazan

- Phía Bắc khai thác ở độ sâu 50 đến 100 m , phía Nam là 100 đến 200 m

Ví dụ: ở Hà Nội hiện nay k/t Q  500.000 m3 / ngày

( Tổng công ty liên doanh n-ớc sạch 330 đến 350 nghìn m3 / ngày )

1.3.3 Chất l-ợng n-ớc :

a) Dòng phù sa:

Sông suối của n-ớc ta chịu ảnh h-ởng của l-ợng phù sa nên độ đục lớn:

- TB hàng năm,tải ra biển 200 triệu tấn/năm riêng Sông Hồng 100 triệu tấn

- Độ đục: 50-400g/m3, Sông Hồng: 1.000 g/m3

b) N-ớc bị nhiễm mặn :

- Đất phèn ở khu vực phía Nam

- Sông bị nhiễm mặn ở khu vực phía Bắc

c) Mực n-ớc dao động lớn :

Là nguyên nhân dẫn đến chất l-ợng n-ớc không ổn định, gây khó khăn cho việc thiết kế và xây dựng hệ thóng CTN

d) Ô nhiễm n-ớc :

- Do n-ớc phải sinh hoạt , sản xuất

- Do chất thải công nghiệp, do giao thông ( vận tải thuỷ , )

1.3.4 Các vấn đề về sử dụng và bảo vệ tài nguyên n-ớc :

 Nguồn n-ớc dồi dào: Trữ l-ợng n-ớc lớn ~ 1 tỉ km3 n-ớc

Trung bình 17.000 m3/ng-ời năm, gấp 3 lần hệ số đảm bảo n-ớc trên thế giới

- Thể chế ch-a chặt chẽ, nghiêm minh:

Luật môi tr-ờng(1994); Tài nguyên n-ớc (1998), văn bản d-ới luật

- Năng lực quản lý còn yếu

Ch-ơng II :

Ô nhiễm n-ớc 2.1 Sự hình thành n-ớc trong tự nhiên :

2.1.1 Các yếu tố hình thành chất l-ợng n-ớc tự nhiên :

- Sinh vật (sinh vật sống ) - Chế độ thuỷ văn

a) Nham thạch ( Khoáng vật ):

 Nhờ quá trình măcma hoá-nham thạch phun lên mặt, thành phần chủ yếu:

- Muối : Cacbonat, Sunphát, Clorua

- Khoáng vật sét

- Khoáng vật phong hoá

 Quá trình hoà tan khoáng vật đặc tr-ng bằng biểu thức :

dX/dt =K S (CS - Ct )

K: là hệ số hoà tan

S:diện tích tiếp xúc giữa n-ớc và khoáng vật

t: thời gian

CS , CT: nồng độ bão hoà và nồng độ khoáng vật trong n-ớc tại thời điểm t

 Quá trình này quyết định thành phần khoáng của n-ớc

( Ngoài ra còn có MN , SI , Al )

b) Đất :

Đất trồng có nguồn gốc từ nham thạch, đ-ợc hình thành thông qua quá trình sinh - địa - hoá Đất cung cấp chất hữu cơ và dinh d-ỡng cho n-ớc thiên nhiên thông qua quá trình rửa trôi bề mặt(xác động thực vật)

+VK quang năng giải phóng O2 và tổng hợp sinh khối tạo chất

 Thực vật : Là nguồn cung cấp ôxy trong n-ớc Điều chỉnh CO2 và O2 trong n-ớc; Làm tăng hàm l-ợng chất hữu cơ

d) Khí hậu :

-Xác định tính cân bằng động trong n-ớc

-Là điều kiện cho các quá trình pha loãng, hoà tan chất hữu cơ trong n-ớc

- ảnh h-ởng đến quá trình sống của VSV, động thực vật trong n-ớc

- H-ớng chuyển động của n-ớc ngầm , nhiệt độ dòng chảy

e) Địa hình : Điều kiện địa hình ảnh h-ởng rất lớn đến quá trình rửa trôi, xói

mòn (quyết định khả năng cuốn trôi muối, chất hữu cơ vào trong n-ớc) , ảnh h-ởng đến chất l-ợng n-ớc, tốc độ dòng chảy , thời gian tiếp xúc giữa n-ớc và

đất , tốc độ thấm , tốc độ hình thành đầm lầy ,

C

dX

dC D I

x: Chiều dài dịch chuyển

 Khuyếch tán rối do dòng chảy rối : do chế độ thuỷ lực thay đổi, tạo thành dòng chảy rối dẫn đến sự xáo trộn vật chất trong dòng chảy

Ph-ơng trình KT rối cũng giống khuyếch tán phân tử, tuy nhiên hệ số D là hệ

số KT rối

 Quá trình khuếch tán đối l-u: cả khối vật chất chuyển động, hoà tan

 Quá trình lắng đọng

b) Các quá trình hoá học (trao đổi vật chất):

- Thuỷ phân, ô xy hoá - khử, hấp thụ , trao đổi ion, kiềm hoá, keo tụ

- Quá trình thuỷ phân và ô xy hóa- khử có vai trò quan trọng quyết định chất l-ợng n-ớc

c) Quá trình hấp thụ và tích tụ sinh học:

Sự tham gia của vi sinh vật trong chu trình thức ăn, các quá trình đông tụ sinh học khác ,

2.1.3 Đặc điểm chất l-ợng n-ớc thiên nhiên :

2.2.1 Nguồn gốc và các tác nhân gây ô nhiễm n-ớc :

 Ô nhiễm n-ớc là sự biến đổi chất l-ợng n-ớc so với trạng thái n-ớc ban

đầu, không phù hợp với điều kiện sử dụng do các yếu tố tác động bên ngoài

 Các yếu tố tác động :

- Yếu tố tự nhiên :Khí hậu, thời thiết, thiên tai , các yếu tố địa hình , địa chất , sự vận động của vỏ trái đất

- Yếu tố nhân tạo ra con ng-ời :

* Xả chất thải vào nguồn n-ớc: n-ớc thải ,chất thải rắn

* Do hoạt động kinh tế xã hội khác: Ngăn sông, đắp đập làm kìm hãm quá trình tự làm sạch và phục hồi trạng thái chất l-ợng n-ớc ban đầu

a) N-ớc thải sinh hoạt :

Chất béo (10%)

N-ớc thải N-ớc (99,9%) Các chất rắn (0,1%)

Chất hữu cơ (50-70%) Chất vô cơ ( 30-50%)

Cát Muối Kim loại

 Đặc tính n-ớc thải xả vào môi tr-ờng (Ng-ời / ngày đêm):

-Cặn lơ lửng (SS) :35-60 g/ng-ời - ngày đêm, Cặn hữu cơ chiếm 55-65 %

- Hàm l-ợng chất hữu cơ cao:

BOD5 ch-a lắng: 30  35 g/ng-ời-ngđ, đã lắng: 25-30 g/ng.ngđ

- Chứa nhiều nguyên tố dinh d-ỡng:N, P, K

C )N-ớc thải sản xuất công nghiệp: N-ớc thải khai khoáng ,luyện kim dầu ,

công nghiệp thực phẩm,dệt giấy cơ khí Chia làm 2 loại:

 N-ớc thải sản xuất bẩn: Thành phần, tính chất phụ thuộc vào điều kiện ,lĩnh vực ,thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm Thành phần n-ớc thải CN không ổn định, tính nguy hại cao

 N-ớc thải quy -ớc sạch: có thể dùng lại

c) N-ớc m-a:

- Nhìn chung trong n-ớc m-a:

SS = 400 - 3000 mg/l

BOD5 = 8 - 180 mg/l

- Thay đổi theo vị trí : BOD5

+Rơi qua mái 12 mg/l

Khu hành chính th-ơng mại Mmax = 100  140 kg/ha

Khu công nghiệp với trục đ-ờng lớn MMAX =200  250 kg/ha

+ KZ :Hệ số động học tính luỹ chất bẩn, phụ thuộc vào cấp độ đô thị

KZ = 0,2  0,5 /ngày

+ t: Thời gian tích luỹ chất bẩn ,ngày

d) N-ớc thải sản xuẩt nông nghiệp: chủ yếu là do chăn nuôi , trồng trọt

Loại đô thị, cấp đô thị, môi tr-ờng không khí

Thời gian giữa hai trận m-a, thời gian m-a

C-ờng độ m-a, điạ hình

-Trồng trọt : Do bón phân, sử dụng hợp chất diệt sâu , cỏ

N-ớc chứa chất hữu cơ, dinh d-ỡng (N, P) cao , hoá chất BVTN

- Chăn nuôi : Chất hữu cơ cao, chất dinh d-ỡng: N, P cao

f) Giao thông đ-ờng thuỷ:

g) Xây dựng công trình thuỷ lợi:

2.2.2 Các quá trình gây ô nhiễm nguồn n-ớc mặt:

a) Các yếu tố vật lý

+Làm tích tụ các chất từ đầu miệng xả, phân huỷ khị khí, thiếu hụt O2 ; gây

H2S có mùi và CH4 gây cháy

+Cản trở dòng chảy và quá trình thoát n-ớc

+Gây chết cá

t0 tăng 100C tốc độ quá trình sinh hoá tăng 2 lần

ôxy hoá chất HC mạnh

Thuỷ điện, thuỷ lợi

- Mất n-ớc do bay hơi, thấm

- Mất n-ớc do hang hầm

-Tác động chế độ thuỷ động học, thay đổi hệ sinh thái hạ l-u

Chất thải

Va chạm, tràn dầu

Sinh hoạt, dầu, mỡ

N-ớc thải: - Vật lý: nhiệt độ ,độ đục ,độ màu ,cặn

- Hoá học: Chất hữu cơ, dinh d-ỡng, các chất độc hại

- Sinh vật gây bệnh

Lắng cặn Vùng pha loãng Vùng phân huỷ chất hữu cơ

Vùng nở hoa Vùng tái nhiễm bẩn

- T ocao Gây thiếu hụt ô xy

Khuyếch tán O2

- to : Là yếu tố giới hạn:o n-ớc thải 40o , t o nguồn  30o C

b)Các yếu tố chất hữu cơ: Đặc tr-ng COD, BOD

Vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ, tiêu thụ ô xy làm thiếu hụt O2 tác động đến

sự phát triển của các thành phần sinh vật khác trong nguồn n-ớc

c)Các yếu tố về chất dinh d-ỡng :

+Con ng-ời rất dễ nhạy cảm với kim loại nặng

- Chất hữu cơ bền vững: Hoá chất bảo vệ thực vật ; Phenol; Chất dioxin

Tích tụ lâu dài trong chuỗi thức ăn ảnh h-ởng đến nút cuối cùng: con ng-ời

- Các chất ảnh h-ởng đến bề mặt :

+Phân tán nhanh, tạo thành màng trên mặt n-ớc, cản trở quá trình trao đổi chất, năng l-ợng giữa các pha khí và n-ớc và quá trình quang hợp

+Cản trở quá trình trao đổi chất của sinh vật

e)Các loại vi khuẩn gây bệnh (Sinh vật và vi sinh vật gây bệnh):

- Coliform: Sinh vật chỉ thị, chứng tỏ trong n-ớc có vi khuẩn tả, lỵ, th-ơng hàn

Động vật phù du

Cá bé (ăn cỏ) Tảo, thực vật phù du

Tăng CHC Giảm o2Màu, mùi Tảo tích tụ(độc)

- Trứng giun sán

- Động vật nguyên sinh gây bệnh

Các loại vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào n-ớc mang mầm bệnh cho ng-ời

2.2.3 Các quá trình ô nhiễm n-ớc ở d-ới đất

a) Từ n-ớc bề mặt :

- Ô nhiễm do n-ớc thải  N-ớc ngầm mạch nông N-ớc ngầm mạch sâu

- Rác, bãi rác n-ớc rác dò rỉ  n-ớc mặt, thấm vào đất

- Sản xuất nông nghiệp: Phân bùn thuốc trừ sâu

b) Khai thác và sử dụng giếng khoan

- Khoan : (Khoan thăm dò, thi công giếng)

- Lấp giếng: Không tuân thủ kỹ thuật

- Khai thác n-ớc :

+Công suất động cơ lớn rung  phá vỡ nền G'  n-ớc mặt xâm nhập + ống vách nứt , dò rỉ

c) Hệ thống thoát n-ớc : Rò rỉ HTTN, Bể tự hoại ;Thấm lọc

2.3 Các ph-ơng pháp đánh giá sự ô nhiễm n-ớc :

2.3.1 Đánh giá trực tiếp :

Mục đích: Có đ-ợc thông tin nhanh về nguồn gốc gây ô nhiễm thông qua các

chỉ tiêu ô nhiễm đặc tr-ng: Các chỉ tiêu vật lý, hoá học, sinh học

a) Nhóm các chỉ tiêu vật lý :

- Độ đục; SS; TDS; CND Độ màu; Mùi vị; Nhiệt độ

b)Nhóm các chỉ tiêu sinh thái :

COD K2Cr2O7 COD

O Mn

K 4 BOD5

- Hoá chất bảo vệ thực vật

g)Vi sinh vật gây bệnh :

*Hiện nay ng-ời ta có thể đánh giá tổng hợp nguồn n-ớc thông qua các chỉ tiêu hoá học tổng hợp Từ đó phân loại chất l-ợng n-ớc sử dụng: bẩn, rất bẩn, rất sạch , sạch,

*Thông qua các chỉ tiêu thuỷ sinh vật chỉ thị:

Mỗi vùng có một loại thuỷ sinh vật riêng đặc tr-ng  đó đánh giá mức độ ô nhiễm từng vùng

*Để đánh giá, cần căn cứ vào các chỉ số ô nhiễm đặc tr-ng (Chỉ thị ô

Hoặc đánh giá qua hệ số K = K1 K2 K3 Kn

(Ki: Hệ số chuyển hoá chất bẩn của từng chất)

Hoặc đánh giá qua nănt suất sinh học P,(bộ các chỉ tiêu chỉ thị - mỗi quốc gia , mỗi vùng có 1 bộ chỉ tiêu riêng)

Palixaplobe ( P )

 -Mezoxaprobe (  -m )

 -Olizoxaprobe ( O )

 -Mezoxaprobe (  -m )

Cá Tôm Mỗi vùng có đặc điểm sinh thái riêng

Ch-ơng 3

Tự làm sạch nguồn n-ớc 3.1 Quy luật cơ bản của quá trình tự làm sạch nguồn n-ớc

3.1.1 Khái niệm chung

a) Khái niệm

Tự làm sạch là tổ hợp các quá trình tự nhiên nh- các quá trình thuỷ động lực, hoá học, vi sinh vật học, thuỷ sinh học, diễn ra trong nguồn n-ớc mặt bị nhiễm bẩn nhằm phục hồi lại trạng thái chất l-ợng n-ớc ban đầu

- Vùng III: Vùng xáo trộn hoàn toàn nhờ khuếch tán

- Vùng IV: Vùng phân huỷ hoặc chuyển hoá chất bẩn Phục hồi trạng

thái ban đầu (C4TB ~Co)

- Vùng V: Vùng chất l-ợng n-ớc đ-ợc phục hồi

Quá trình tự làm sạch bao gồm 2 quá trình:

Xáo trộn, pha loãng: Chủ yếu tại vùng I và II

Quá trình phân huỷ, chuyển hoá: Chủ yếu ở vùng III và IV

3.1.2 Quy luật lan truyền (mô hình toán ) của quá trình

 Quá trình khuếch tán các chất bẩn trong dòng chảy đ-ợc mô tả:

- C , t : Nồng độ chất bẩn và thời gian

- U X Y,Z: Vận tốc dòng nhảy toàn phần theo các ph-ơng x,y,z ; Đặc

tr-ng quá trình vận chuyển vật chất nhờ đối l-u

)

(c

F z

C z

y

C y

x

C x

z

C y

C x

C t

C

D D

D U

- DX ,Y, Z : Hệ số khuếch tán theo các ph-ơng x , y, z; đặc tr-ng quá trình

vận chuyển chất nhờ gradien nồng độ và sự chảy rối

Một số tr-ờng hợp riêng:

a) UY,UZ << UX (đối với sông có dòng chảy lớn):Ux  v; DY , DZ 0, DX= cosnt b) Đối với sông rộng hoặc hồ (có dòng chảy chủ đạo): Khuếch tán tịnh tiến theo ph-ơng x và khuyếch tán rối theo ph-ơng yUY, UZ << UX;Dy >> Dx, DZ

 Sau khi n-ớc thải và n-ớc nguồn xáo trộn hoàn toàn thì các ph-ơng trình

trên viết d-ới dạng: dC/dt =F(C)

 F(C): L-ợng chất phát sinh từ nguồn thải và quá trình biến đổi hoặc chuyển hoá trong n-ớc

F ( C )   ri  I

Trong đó: ri : l-ợng chất sinh ra trong quá trình biến đổi thứ i

I: L-ợng chất đ-ợc cung cấp từ nguồn n-ớc thải

3.2 Quá trình pha loãng xáo trộn n-ớc thải với n-ớc nguồn

3.2.1 Quá trình pha loãng:

 Đặc tr-ng của quá trình là số lần pha loãng n:

Cng C

Cng C

Q

Q Q

NT

NT NG

+ Q'NG =  QNG : L-ợng n-ớc nguồn tham gia và quá trình pha loãng

+  = 0.85 - 0.9: tỷ lệ của n-ớc nguồn tham gia pha loãng với n-ớc thải

CNT : Nồng độ chất bẩn trong n-ớc thải

CNG: Nồng độ chất bẩn trong nguồn tr-ớc khi pha loãng

C : Nồng độ chất bẩntrong nguồn tại thời điểm tính toán

 Nồng độ n-ớc thải tại điểm tính toán:

Q Q

Q C

t W

Q Q

Q Q

Q Q

Q C Q

C

C

M NG

NT NG

M NG

NT

M NG

NT

NG NG NT

NT

exp

exp 1

(5)

)(

2

2

C F

C x

C v t

2

2

C F x

C x

C v t

t : Thời gian dòng chảy từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t

-Xáo trộn hoàn toàn, t= , Đối với sông QM  0





NG NT

NG NG NT

NT

Q Q

Q C Q

C C

- Đối với hồ: do dòng chảy nhỏ nên đ-a ra chu kỳ trao đổi n-ớc  (thời gian n-ớc l-u lại trong hồ) Nồng độ chất bẩn khi xáo trộnhoàn toàn:

Q Q

NG NG NT

NT XT

Q Q

Q C Q

C C

- Đối với biển: CXTCBIEN

 Các giai đoạn pha loãng: 2 giai đoạn

- Giai đoạn 1 (giai đoạn đầu): n đ

Nhờ quá trình khuếch tán các tia n-ớc thải từ miệng xả vào nguồn n-ớc và sự chênh lệch tỉ trọng giữa NT và n-ớc nguồn

nđ phụ thuộc TP, tính chất, VNT , QNT của n-ớc thải và vị trí , cấu tạo miệng xả

nc phụ thuộc QNG , VNG chiều sâu, rộng và độ khúc khuỷu của sông, hồ

n

NG

NG NTH

C C n

1 2

'



)exp(

1

)exp(

1

3 3

n

C C

C C

1

-: Độ khúc khuỷu cuả dòng chảy, có thể xác định bằng công thức:

=Ldòng chảy/Lthẳng

- :đặc tr-ng cho vị trí của miệng xả n-ớc thải

Dy: hệ số khuyếch tán rối của dòng chảy theo ph-ơng y

R: bán kính thuỷ lực cuả dòng chảy

v*: vận tốc động học của dòng chảy(khác với v, vx có kể đến hệ số nhám của sông)

H:chiều sâu trung bình của dòng chảy

B:chiều rộng trung bình của dòng chảy

vx:vận tốc dòng chảy của sông theo ph-ơng x

- Công thức của Popanov (Sông dài vô tận):

Dy=Hvx/200

3.2.3 ý nghĩa của quá trình pha loãng n-ớc thải với n-ớc nguồn trong vấn đề bảo vệ nguồn n-ớc:

sạch, hay điều chỉnh sinh thái (lắng cặn đều, khả năng tiếp xúc giữa SV với chất bẩn tốt hơn )

mức độ xử lý (Xem các ví dụ trong sách HDA ĐALNT)

 Phân bố, qui hoạch các điểm xả đáp ứng yêu cầu bảo vệ chất l-ợng n-ớc sông, hồ

3.3 Quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nguồn n-ớc

3.3.1 Các quá trình chính

* Quá trình oxi hoá sinh hoá chất hữu cơ, làm giảm BOD và COD

* Quá trình quang hợp, tăng DO, giảm BOD

* Các quá trình hoá học , hoá lý: Hấp thụ, keo tụ, kiềm hoá, lắng cặn, bay hơi Các quá trình này sẽ làm giảm COD và SS trong n-ớc

* Quá trình khuyếch tán ôxi qua bề nặt n-ớc sông hồ=> BOD giảm, DO tăng

* Quá trình hô hấp của vùng cặn đáy => giảm DO, BOD, COD

* Quá trình lắng đọng của kim loại nặng=> giảm SS, giảm kim loại nặng Hiện nay, toàn bộ các quá trình này coi nh- nó diễn ra theo các phản ứng bậc

3.3.2 Qu¸ tr×nh «xi ho¸ sinh ho¸ chÊt h÷u c¬

Qu¸ tr×nh « xy ho¸ sinh hãa diÔn ra nh- sau:

CHC+O2 vi khuÈn h« hÊp CO2 + H2O + n¨ng l-îng

Q.hîp H« hÊp

Ph©n huû

H« hÊp

Sinh trt-ëng ChÕt

O2 bÒ mÆt

ChÕt vµ ph©n huû

ở điều kiện 20 0 C, trong phòng TN , đối với n-ớc thải sinh hoạt hoặc n-ớc

thải có thành phần t-ơng tự n-ớc sinh hoạt :

k1tĩnh20oC= 0,1/ngày (cơ số logarit thập phân)

= 0,23/ngày(cơ số logarit tự nhiên)

Khi điều kiện T thay đổi

t: Thời gian n-ớc l-u lại trong hồ

+ Đối với sông thoát n-ớc Hà Nội : v 0,02 m/s

k1=0,0142+0,14 lg Lo ( ngày-1)

3.3.3 Qúa trình hoà tan oxy trong n-ớc

Nồng độ ô xy hoà tan trong n-ớc phụ thuộc vào các quá trình sau:

Tiêu thụ (mất ôxi)

-ôxi hoá sinh hoá chất hữu cơ trong

n-ớc; Nhân tố chính là vi khuẩn -Hô hấp bùn đáy

-Tiêu thụ ôxi trong quá trình nitrat và nitrat hóa

-Động vật hô hấp -Thực vật hô hấp -Bay hơi (quá bão hoà) -ôxi hoá hoá học các chất bẩn khác trong n-ớc

 Quá trình hoà tan ô xy đ-ợc Street - Phelp đ-a ra tính cho thời điểm t:

Trong đó: k2:Hằng số tốc độ hoà tan oxy; k1: hàng số tiêu thụ ô xy

Trong đó: + L:BOD của hỗn hợp n-ớc thải và n-ớc nguồn

+ D0, L0: Độ thiếu hụt ôxy và BOD ban đầu

0.34 0.46 1.15 1.84

0.49 1.24 1.99

0.54 1.75 2.15

D L

0

K K

L K

O2 tạo ra do tích luỹ hoà tan

Tiêu thụ O2 do phân huỷ, hô hấp Tiêu thụ O2 do quá trình nitơrát hoá

C S

C

CO 2 + NO 3 - + HPO 4 3- + H 2 O +H + ~ C 106 H 263 O 110 N 16 P + O 2

Hoặc có thể xác định K2 bằng các CT khác

C: Bằng số thực nghiệm phụ thuộc nhiệt độ

n: Hằng số thực nghiệm thuộc vận tốc và cấu tạo dòng chảy sông hồ

Trong thực tế quá trình sản sinh và tiêu thụ ô xy còn phức tạp hơn rất nhiều (do quang hợp DO tăng .)Tuy nhiên mô hình này đơn giản, dễ áp dụng vì vậy mô hình này đang đ-ợc áp dụng phổ biến

3.3.4 Quá trình quang hợp, hô hấp và lắng cặn

a Quá trình lắng cặn

- Phụ thuộc: Chế độ thuỷ động học; Khả năng kết tụ trong quá trình vận chuyển; đặc tính nguồn

- ý nghĩa: làm giảm nồng độ chất bẩn trong n-ớc

- Khi lắng xuống diễn ra quá trình phân huỷ cặn đáy với 2 vùng::

+ Vùng trên, tiếp xúc với n-ớc và ôxy thâm nhập nên có phân huỷ hiếu khí + Vùng thiếu ô xy, diễn ra quá trình phân huỷ yếm khí chất hữu cơ, quá trình khử sunfát, nitơrát, nitơrít

VD: H2S (tạo ra do phân huỷ yếm khí)+ Fe = FeS hoặc Fe2S3 (màu

đen)

Lên men kị khí tạo thành CH4

b, Quang hợp

- Phù du thực vật và thực vật bậc cao đóng vai

trò lớn trong quá trình quang hợp từ N, P,CO2,

năng l-ợng mặt trời, tổng hợp nên sinh khối và

phải phóng ôxi

- Là nguyên nhân của quá tái nhiễm bẩn: Do đầy đủ điều kiện ánh sáng, dinh d-ỡng làm tăng năng suất sơ cấp dẫn đến rong tảo chết hàng loạt, CHC tăng

- Xu thế phù du thực vật nổi lên phía trên, tạo nên lớp màng cản trở thâm nhập ô xy và ánh sáng mặt trời

- Trong nhiều sông hồ, nồng độ tảo cao làm cho chế độ ôxi hoà tan thay đổi rất lớn, ban ngày có lúc do tăng đến 11mg/l , ban đêm do giảm xuống còn 4mg/l dẫn đến hiện t-ợng cá nổi đầu vào huổi sáng

- Một số loài thực vật có khả năng hấp thụ chất bẩn rất lớn: Bèo lục bình

b, Hô hấp cặn đáy

2 2

H

Cv K

n

