Biểu đồ 3.3. Diễn biến nước thải tại Khu vực II Biểu đồ 3.4. Diễn biến nước thải tại Khu vực III

Vị trí (xã) Ngành sản xuất Tình hình xả thải Nơi nhận Trực tiếp Qua xử lý

Huyện Lương Tài

1 Cụm CN Quảng Bố Quảng phú Đúc Đồng x o

S.Đông Côi -Ngụ

2 Khu CN Lâm Bình Lâm Thao

Sản xuất

Thép x o Sông Bùi

3

Khu dân cư Thị

trấn Thứa TT Thứa Nước SH

S.Đồng Khởi Huyện Thuận Thành 1 Cụm CN Xuân

Lâm -Hà Mãn Cụm CN Than + gạch x Kênh tiêu

Huyện Gia Bình

1 Cụm CN Đại Bái

Sản xuất

Đồng, Nhôm sông Cái

2

Khu dân cư ven sông Đuống

- Thôn Cổ Thiết Giang Sơn Nước SH x o S.Đuống - Tiêu Xá, Hữu ái

Sông

Giang Nước thải x o S.Đuống

- Thôn Chi Nhị x o S.Đuống

- Thôn Tân Tiến Cao Đức x o S.Đuống

Nguồn: Báo cáo Báo cáo điều tra nước mặt tỉnh Bắc Ninh năm 2006

4.3. Thiết lập mô hình 4.3.1. Dữ liệu thu thập

Dữ liệu địa hình khu vực thủy nông Nam Đuốngđược khai thác từ bản đồ cao độ số DEM 90m x 90m

Hình 3.2 Bản đổ địa hình khu vực nghiên cứu 3.3.1.2. Dữ liệu bản đồ thổ nhưỡng

Dữ liệu bản đồ đất khu vực thủy nông Nam Đuống cần thiết trong quá trình mô phỏng thủy văn trong SWAT được chia thành hai nhóm, tính chất vật lý và tính chất hóa học của đất.

Hình 3.3. Bản đồ thổ nhưỡng khu vực nghiên cứu 3.3.1.3. Dữ liệu bản đồ sử dụng đất

Dữ liệu bản đồ sử dụng đất khu vực thủy nông Nam Đuốnglà bản đồ quy hoạch sử dụng đất của tỉnh Bắc Ninh đến năm 2020 với các loại hình sử dụng đất khác nhau

Hình 3.4 Bản đồ sử dụng đất vùng nghiên cứu 3.3.1.4. Dữ liệu thời tiết Khí hậu của lưu vực

Dữ liệu khí tượng cung cấp năng lượng, độ ẩm và xác định tầm quan trọng tương đối của các thành phần trong chu trình thủy văn. Dữ liệu thời tiết cần thiết cho SWAT bao gồm lượng mưa ngày, nhiệt độ không khí trong ngày lớn nhất; nhỏ nhất, bức xạ Mặt Trời, tốc độ gió và độ ẩm tương đối. Trong đó các thông số lượng mưa hàng ngày, nhiệt độ không khí trong ngày lớn nhất; nhỏ nhất là yêu cầu bắt buộc, các thông số còn lại tùy vào điều kiện có thể có hay không. Những dữ liệu này có thể là dữ liệu thu được từ các trạm khí tượng thủy văn Bến Hồ nằm trên lưu vực sông Đuống.

4.3.2. Tiến trình thực hiện mô hình SWAT

3.3.2.1. Phân định lưu vực:

Định nghĩa lưu vực được chia thành năm bước: thiết lập bản đồ mô hình số độ cao DEM, định nghĩa sông (Stream Definition), định nghĩa cửa đổ nước vào/ra của tiểu lưu vực (Outlet and Inlet Definition), lựa chọn cửa đổ nước ra của lưu vực (Watershed Outlets selection and Definition), tính toán các thông số của tiểu lưu vực (Calculation os Subbasin Parameters).

Trong quá trình phân định lưu vực, dữ liệu DEM lưu vực thủy nông Nam Đuốngđưa vào SWAT, đăng kí hệ tọa độ UTM WGS 84 múi 48 tương ứng với vị trí của lưu vực hệ thống thủy nông Nam Đuống. Có hai phương pháp để xác định mạng lưới sông ngòi trong SWAT, (1) được tạo ra dựa trên bản đồ độ cao số DEM, (2) đã có sẵn bản đồ khoang lưu vực và mạng lưới sông ngòi. Đề tài chọn phương pháp (1) để phần mềm tự động xác định ranh giới lưu vực. [51] Sau khi chọn phương pháp dựa trên DEM, mô hình sẽ lấp đầy các hố sâu trên bản đồ địa hình, sau đó xác định hướng dòng chảy và tích lũy dòng chảy để sau này sử dụng vào mục đích xác định mạng lưới sông ngòi và ranh giới lưu vực. Bước tiếp theo là xác định diện tích tới hạn với mục đích xác định nguồn nước của sông ngòi. Diện tích giới hạn này càng bé thì mạng lưới sông ngòi mà phần mềm tự động tạo ra càng trở nên chi tiết hơn. Đề tài chọn ngưỡng diện tích là 32.472,0 ha. Dựa trên mạng lưới dòng chảy đã mô phỏng, chọn điểm đầu ra (cửa xả) của toàn bộ lưu vực. Điểm đầu ra nằm ở Kênh Nội Thương, trên địa phận huyện Thuận Thành – Tỉnh Bắc Ninh. Cuối cùng mô hình sẽ tính toán thông số các lưu vực con và các đoạn kênh, sông. Quá trình tính toán các thông số kết thúc thì quá trình vạch ranh giới lưu vực như vậy đã hoàn thành. Kết quả phân định lưu vực trên diện tích 5.219,1 ha có 4 tiểu lưu vực.

Một tiểu lưu vực có thể được chia nhỏ thành những đơn vị thủy văn, các cell trong mỗi đơn vị thủy văn sẽ tương đồng về thuộc tính sử dụng đất, đất và quản lý. SWAT giả định rằng không có sự tác động lẫn nhau giữa các đơn vị thủy văn trong tiểu lưu vực. Các quá trình rửa trôi, bồi lắng, di chuyển dinh dưỡng sẽ được tính toán độc lập trên mỗi đơn vị thủy văn, trên cơ sở đó sẽ cộng lại trên toàn bộ tiểu lưu vực. Lợi ích khi dùng đơn vị thủy văn là làm tăng độ chính xác dự báo của các quá trình. Thông thường mỗi tiểu lưu vực có từ 1 - 10 đơn vị thủy văn. Sau khi phân định lưu vực thành công, bản đồ sử dụng đất và đất được đưa vào SWAT. Giá trị mã số của từng loại hình sử dụng đất, đất được gán theo bảng mã của SWAT và phân chia lại. Phân chia độ dốc (là yếu tố quan trọng xác định lượng nước, sự di chuyển bồi lắng; rữa trôi và dinh dưỡng) trong lưu vực được chia thành 2 lớp, lớp 1 từ 0 - 10 %; lớp 2 trên 10 %. Bước cuối cùng trong phân tích HRU là định nghĩa HRUs. Có ba cách xác định HRUs, (1) gán chỉ một HRU cho mỗi tiểu lưu vực quan tâm đến sự kết hợp sử dụng đất; đất; độ dốc vượt trội; (2) gán một HRU đại diện cho toàn bộ lưu vực và (3) gán [52] nhiều HRU cho mỗi tiểu lưu vực quan tâm đến độ nhạy của quá trình thủy văn dựa trên giá trị ngưỡng cho sự kết hợp sử dụng đất; đất; độ dốc. Trong nghiên cứu này, phương pháp (3) được lựa chọn vì nó mô tả tốt hơn tính không đồng nhất trong lưu vực và mô phỏng chính xác hơn những quá trình thủy văn (Nguyễn Duy Liêm, 2011). Giá trị ngưỡng 0 % được thiết lập cho loại đất, sử dụng đất và độ dốc để tối đa hóa số HRU trong từng tiểu lưu vực. Với giá trị này, số HRUs được tạo ra là 115.

Hình 3.5: Bản đồ đơn vị thủy văn lưu vực hệ thống thủy nông Nam Đuống 3.3.2.3. Ghi chép dữ liệu đầu vào:

Dữ liệu thời tiết cần thiết cho mô hình SWAT bao gồm lượng mưa

(Hình đồ 3.1), nhiệt độ không khí lớn nhất; nhỏ nhất, bức xạ Mặt Trời, tốc độ

gió và độ ẩm tương đối. Những dữ liệu này có thể được đưa vào SWAT theo hai cách, (1) từ dữ liệu quan trắc hàng ngày trong quá khứ tại những trạm đo trên hoặc gần lưu vực, (2) từ dữ liệu thống kê thời tiết hàng tháng mà sau đó SWAT sẽ mô phỏng dữ liệu theo ngày. Nguồn dữ liệu nghiên cứu được thu thập chi tiết theo từng ngày nên đề tài chọn theo cách (1). Sau khi mô phỏng dữ liệu khí hậu, bước tiếp theo là thiết lập các dữ liệu đầu vào cần thiết để chạy mô hình SWAT. Những dữ liệu này bao gồm dữ liệu thông số chất lượng nước thải các khu công nghiệp, cụm công nghiệp và làng nghề của 3 lưu vực trong vùng nghiên cứu (Hình đồ 3.2, Hình đồ 3.3 và hình đồ 3.4).

Chạy mô hình: sau khi đã thiết lập xong dữ liệu khí tượng, dữ liệu nước thải tiến hành chạy mô hình. Thời gian tính toán mô phỏng từ ngày 01/01/2000 - 31/12/2013 (14 năm), mưa tuân theo phân bố lệch chuẩn (Skewed normal).

B iểu đồ 3.1. Lưu lượng nước mưa

Biểu đồ 3.3. Diễn biến nước thải tại Khu vực II

Biểu đồ 3.4. Diễn biến nước thải tại Khu vực III 3.3.2.4. Chạy mô hình ARCSWAT và xuất kêt quả dữ liệu.

Kết quả đầu ra của mô hình cho thấy lưu lượng nước thải của vùng nghiên cứu đã bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm nước thải công nghiệp. Các giá trị về TN, NH+

3, NO2-, đều vượt ngưỡng cho phép của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08: 2008/BTNMT quy định tại cột

B1 dành cho mục đích tưới tiêu thủy lợi đặc biệt sau thời gian mưa lớn thì hàm lượng của các chất này tăng cao đột biến.

- Đối với Hàm lượng tổng Nitơ: Từ kết quả chạy mô hình cho thấy

nước thải từ các KCN, nước thải các KCN có hàm lượng tổng lượng Nitơ cao hơn QCVN đến hàng chục lần (Hình đồ 3.1), thậm chí có nơi đến hàng trăm lần.

Hình 3.6 Diễn biến hàm lượng tổng Nitơ trong các năm nghiên cứu

- Đối với Hàm lượng NH3: Từ kết quả chạy mô hình cho thấy nước

thải từ các KCN, làng nghề có hàm lượng NH+

3 đều không đạt yêu cầu với QCVN 08: 2008/BTNMT (Hình đồ 3.2).

Hình 3.7 Diễn biến hàm lượng tổng NH3 trong các năm nghiên cứu

- Đối với Hàm lượng NO2-: Từ kết quả chạy mô hình cho thấy nước

thải từ các KCN, làng nghề có hàm lượng NO2- rất lớn, lớn hơn QCVN 08: 2008/BTNMT rất nhiều lần (Hình đồ 3.3).

4.4. Đánh giá độ nhạy ảnh hưởng đến các yếu tố gây ô nhiễm của mô hình

Vì không có nhiều số liệu thực tế về chất lượng nước của Khu vực nghiên cứu, vì vậy trong nội dung của đề tài, tác giả đánh giá độ nhạy của các yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến các giá trị đầu ra chất lượng nước thải là Tổng N, NH3, NO2- để đánh giá độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến các giá trị đầu ra làm cơ sở để kiểm định mô hình khi có đầy đủ số liệu thu thập.

Đánh giá độ ảnh hưởng của các số liệu đầu vào có 41 yếu tố đầu ra trong 03 Lưu vực thuộc khu vực nghiên cứu ảnh hưởng đến các giá trị nghiên cứu đầu ra, cụ thể được thể hiện tại các hình đồ sau: Hình đồ 3.8, Hình đồ 3.9, Hình đồ 3.10, Hình đồ 3.11, Hình đồ 3.12, Hình đồ 3.13, Hình đồ 3.14, Hình đồ 3.15 và Hình đồ 3.16.

Hình 3.10 Các yếu tố ảnh hưởng đến Tổng N trên lưu vực II

Hình 3.12 Các yếu tố ảnh hưởng đến NH3 trên lưu vực I

Hình 3.14 Các yếu tố ảnh hưởng đến NH3 trên lưu vực III

Hình 3.16 Các yếu tố ảnh hưởng đến NO2 trên lưu vực II

CHƯƠNG IV

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NƯỚC Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước

Hiện trạng của khu vực nghiên cứu bao gồm 2 khu công nghiệp tập trung và 01 cụm công nghiệp, làng nghề truyền thống đúc đồng. Vì vậy trong phạm vi nghiên cứu của Luận Văn em đề xuất biện phát giảm thiểu ô nhiễm nước bằng biện pháp xử lý nước thải tập trung cho các khu công nghiệp trong vùng nghiên cứu.

4.1.1. Đặc điểm chung

Phần lớn công nghệ xử lý nước thải tại các KCN, đặc biệt là một số khu công nghiệp lớn có đặc điểm:

- Đa số các quy trình sử dụng biện pháp xử lý nhiều cấp, cấp đầu tiên thường là quá trình xử lý hóa lý (keo tụ, tạo bông), hoặc quá trình xử lý sinh học kỵ khí. Cấp cuối cùng là xử lý sinh học hiếu khí bùn hoạt tính làm thoáng kéo dài (mương oxy hóa) hoặc sử dụng biện pháp xử lý hiếu khí bùn hoạt tính làm việc theo mẻ (hệ thống bể SBR, hệ thống Unitank) có kết hợp lọc nước thải đầu ra hoặc sử dụng hồ sinh học ổn định.

- Khi kết hợp hệ thống xử lý hóa lý và hệ thống xử lý sinh học để xử lý nước thải khu công nghiệp sẽ tránh được những sự cố khi vận hành như chết bùn, xử lý không đạt hiệu quả vì hệ thống xử lý hóa lý sẽ loại bỏ các chất độc hại, nhất là kim loại nặng, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho xử lý sinh học, hoặc xử lý nối tiếp với hệ thống sinh học trong trường hợp nước thải đầu ra của hệ thống sinh học không đạt tiêu chuẩn. Còn hệ thống sinh học kế tiếp xử lý hóa lý giúp giảm chi phí xử lý vì hệ thống hóa lý không phải xử lý đạt đến tiêu chuẩn thải, đỡ tiêu tốn hóa chất.

- Quá trình xử lý nhiều cấp thường được áp dụng cho các khu công nghiệp có thành phần nước thải tương đối phức tạp, có sự dao động về tính chất nước thải, nước thải có các thành phần độc hại, khó xử lý triệt để bằng quá trình sinh học bùn hoạt tính hoặc có ảnh hưởng tiêu cực tới hiệu quả xử lý của quá trình này.

4.1.2. Đề xuất công nghệ xử lý

Từ những lý do trên, em đề xuất 06 công nghệ xử lý nước thải tập trung tại mỗi khu công nghiệp, cụm công nghiệp, đảm bảo nước thải đầu ra theo quy định tại Quy chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT về nước thải công nghiệp

Tại mỗi vị trí cửa ra của các khu công nghiệp đề xuất làm một trạm xử lý tập trung để xử lý nước thải trong các nhà máy thuộc khu công nghiệp trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Như vậy, trong đê tài nghiên cứu của Luận Văn này, tác giả đề xuất lập 03 trạm xử lý tương ứng với các đầu ra của các lưu vực.

Hình 4.1 Sơ họa vị trí đặt trạm xử lý Sơ đồ công nghệ 1: Tín hiệu điều khiển Chưa đạt Chưa đạt Đạt Đạt Nước thải Song chắn rác

Bể thu gom

Thiết bị lọc rác tinh

Bể điều hòa 1

Bể điều hòa 2

UNITANK 3 NGĂN Hố gom kiểm traHồ sinh học Nguồn tiếp nhận Máy thổi khí Máy thổi khí Bể trộn Bể lắng 1 Bể nén bùn

Máy ly tâm bùnBùn khô đem chôn

Hóa chất

Polyme Bioscan

Thuyết minh công nghệ: Nước thải từ hệ thống mương dẫn được tập

trung vào hố gom nước thải sau khi qua song chắn rác thô. Nước khi vào đến hố gom đã được loại bỏ phần lớn rác có đường kính tương đối lớn, nhưng trong nước thải vẫn còn các chất nổi chủ yếu là dầu mỡ từ khâu rửa máy móc nhà xưởng của các nhà máy. Lượng chất nổi này sẽ được tích lũy lại cho đến khi tạo thành lớp váng nổi tương đối dày và được công nhân vớt thủ công ra khỏi bể, đưa vào hố gom dầu mỡ. Công trình xử lý tiếp theo có thể là hệ thống sinh học unitank hoặc hệ thống xử lý hóa lý hoặc kết hợp cả hai hệ thống nếu cần thiết.

Ngay tại hố gom nước thải sẽ đặt một đầu kiểm tra của máy bioscan biomaster để kiểm tra độc tính của nước. Nước thải có nồng độ độc tính vượt mức cho phép hoặc độ pH không đạt sẽ được đưa vào bể báo động. Bể báo động có chức năng như là một bể trung gian chứa nước thải trước khi được định lượng cho vào bể keo tụ tạo bông.

Nước từ bể báo đọng được đưa qua bể đông tụ, ở đây nước thải được hòa trộn hóa chất keo tụ tạo bông và điều chỉnh pH thích hợp; tiến hành khuấy trộn nhằm phân bố đều lượng hóa chất vừa được thêm vào để tăng hiệu quả xử lý của bể lắng phía sau. Nước từ bể keo tụ tạo bông được đưa vào bể lắng, tại đây nước sẽ được lắng tĩnh và các chất bẩn được tách dần qua hố gom bùn và máng thu nổi. Phần chất nổi thu từ bể lắng sẽ theo ống dẫn tự động chảy vào bồn thu gom chất thải rắn. Lượng bùn thu được từ bể này sẽ xả bằng áp lực thủy tĩnh sang bể nén bùn. Nước thải sau khi được xử lý hóa lý sẽ quay trở lại bể điều hòa và được lưu giữ tại đây trước khi cho vào bể chính Unitank.

Trong trường hợp hệ thống tự động kiểm tra cho thấy nước thải không