Nghiên cứu, đánh giá một số chỉ tiêu ô nhiễm bằng phương pháp mô hình hóa làm cơ sở đề xuất một số giải pháp cải thiện chất..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu, đánh giá một số chỉ tiêu ô nhiễm bằng phương pháp mô hình hóa làm cơ sở đề xuất một số giải pháp cải thiện chất..

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Trần Đức Dũng NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA, LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC, VỊNH HẠ LONG, QUẢNG NINH Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải Mã số: 9520320 -2 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà nội- Năm 2020
2. Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS Trần Hiếu Nhuệ Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Trương Văn Bốn Phản biện 1 Phản biện 2 Phản biện 3 Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại Trường Đại học Xây Dựng Vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc Gia và Thư viện Trường Đại học Xây dựng.
3. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Vịnh Cửa Lục là một vịnh nhỏ thông ra vịnh Hạ Long thuộc tỉnh Quảng Ninh. Vịnh có chế độ thủy động lực phức tạp, chịu ảnh hưởng của cả chế độ thủy triều từ biển và dòng chảy từ sông. Xung quanh vịnh và trên vịnh hiện đang có khá nhiều hoạt động phát triển kinh tế - xã hội như cảng biển, khu đô thị, các nhà máy xi măng, nhiệt điện, khai thác khoáng sản. Vấn đề nghiên cứu, đánh giá sức tải, các quá trình trao đổi nước và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng nước trong khu vực vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ Long là cần thiết. Đây là mục tiêu Luận án: “Nghiên cứu, đánh giá một số chỉ tiêu ô nhiễm bằng phương pháp mô hình hóa, làm cơ sở đề xuất một số giải pháp cải thiện chất lượng nước biển ven bờ vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long, Quảng Ninh”. 2. Mục đích, nội dung nghiên cứu - Xác lập hiện trạng (năm 2018) về chất lượng nước biển ven bờ vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ long thông qua 06 chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước (BOD5, + - 3- NH4 , NO3 , PO4 , Fe, Mn); - Dự báo (đến năm 2030) sự thay đổi chất lượng nước biển ven bờ, đánh giá sức tải môi trường vịnh Cửa Lục; - Đề xuất được các giải pháp để quản lý, kiểm soát, giảm thiểu, cải thiện ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ khu vực Vịnh Cửa Lục- Vịnh Hạ Long. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng nước biển ven bờ tại vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long, Quảng Ninh. Trong phạm vi luận án, chất lượng nước biển ven bờ được đánh giá thông qua 06 chỉ tiêu: nhu cầu oxy hóa sinh hóa + - trong 5 ngày (BOD5); hàm lượng các chất dinh dưỡng (NH4 ; NO3 , 3 PO4 ), hàm lượng kim loại nặng (Fe, Mn) có trong nước biển ven bờ.
4. 2 Phạm vi nghiên cứu: Khu vực liên quan đến dòng chảy: toàn bộ vịnh Cửa Lục (bao gồm các nguồn đổ trực tiếp xuống vịnh, 5 nhánh sông và lưu vực liên quan), vịnh Hạ long (bán kính 1.5 km từ vị trí cầu Bãi cháy- vị trí từ vịnh Cửa Lục đổ ra vịnh Hạ Long. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tiếp cận: DPSIR (Driving Forces- Presssure – State – Impact – Response), được diễn giải như sau: Động lực -> Áp lực-> Hiện trạng-> Tác động-> Đáp ứng. Phương pháp nghiên cứu như sau: - Phương pháp kế thừa: kế thừa các kết quả đánh giá diễn biến chất lượng môi trường của các đề tài trước đây, các kết quả quan trắc môi trường nước biển vịnh Cửa Lục- Vịnh Hạ Long; - Phương pháp hồi cứu: các số liệu, bài báo khoa học của các tác giả đã đã công bố và các tài liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu; - Phương pháp khảo sát đo đạc: thực hiện 02 đợt quan trắc, phân tích các mẫu nước biển tại khu vực vịnh Cửa Lục ( 11/2017 và 05/2018), đo đạc thủy hải văn và lưu lượng, lấy số liệu để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình; - Phương pháp so sánh - tổng hợp: so sánh các kết quả đạt được của luận án với các kết quả hiện có của các đề tài đã được thực hiện; - Phương pháp mô hình mô phỏng: ứng dụng phần mềm SWAT, MIKE21 Ecolab để mô phỏng hệ thống lan truyền ô nhiễm chất lượng nước ven biển tại khu vực vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ Long; - Phương pháp chuyên gia: hỏi ý kiến với các chuyên gia, tổ chức hội thảo, nhận xét phản biện của Luận án. 5. Những đóng góp mới Các đóng góp mới của Luận án: - Đã xác lập được nền hiện trạng chất lượng nước biển về 06 chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước tại vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long (04/06 chỉ tiêu + 3- đã vượt tải, bao gồm BOD5(114,41%), NH4 (528,65%), PO4 (170,81%), Fe (241,14%)); đánh giá được hiện trạng mức độ ô nhiễm tại các vị trí trong khu vực nghiên cứu (02 khu vực ô nhiễm nghiêm trọng); - Đã đánh giá sức tải môi trường khu vực vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long, có dự báo đến năm 2030 thông qua mô hình toán (có 4 thông số dự + 3- báo vượt tải là NH4 , PO4 , Fe, Mn); - Đã đề xuất các giải pháp quản lý, chính sách và công nghệ kỹ thuật xử lý nước để bảo vệ môi trường nước tại khu vực nghiên cứu (xử lý nước thải sinh hoạt (theo hướng kết hợp xử lý tập trung và xử lý phân tán), xử lý nước thải hầm lò mỏ than ).
5. 3 6. Giá trị khoa học và thực tiễn của Luận án. Ý nghĩa khoa học: - Luận án đã xác lập được hiện trạng của nước biển ven bờ tại khu vực Vịnh Cửa Lục - Vịnh Hạ Long thông qua các bộ số liệu được kế thừa và số liệu khảo sát đo đạc tại thời điểm hiện tại và kết quả mô phỏng mô hình chất lượng nước; - Luận án đã đánh giá được sức tải môi trường tại thời điểm hiện tại (năm 2018) và đưa ra các cơ sở để dự báo sức tải vịnh Cửa Lục (2030); - Luận án đã đóng góp và làm sáng tỏ phương pháp luận để xác định ngưỡng chịu tải của các vịnh kín, áp dụng trước hết cho vịnh Cửa Lục. Ý nghĩa thực tiễn: - Luận án đã xác lập bức tranh toàn cảnh về nhóm 06 chỉ tiêu chất lượng nước biển tại vịnh Cửa Lục-vịnh Hạ long, đánh giá được hiện trạng mức độ ô nhiễm tại các vị trí trong khu vực; - Luận án đã đánh giá sức tải môi trường khu vực vịnh Cửa Lục, có dự báo đến năm 2030 thông qua mô hình toán, làm cơ sở và cung cấp thông tin cho công tác quản lý, sử dụng môi trường nước biển vịnh Cửa Lục; - Luận án đã đề xuất sử dụng các giải pháp tổng hợp: giải pháp phi công trình (nhóm giải pháp chính sách, quản lý) và giải pháp công trình (nhóm giải pháp kỹ thuật) áp dụng tại khu vực nghiên cứu. CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ Ô NHIỄM VÙNG VEN BIỂN 1.1. Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển trên thế giới Vùng biển ven bờ luôn là nơi được con người quan tâm do các nguồn tài nguyên biển phong phú và cũng là nơi dễ dàng tiếp cận thị trường quốc tế. Rất nhiều vùng biển ven bờ ở nhiều nơi trên thế giới đã bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân khác nhau. Các chất ô nhiễm từ lục địa theo sông ngòi mang ra biển như nước thải, phân bón nông nghiệp, thuốc trừ sâu, chất thải công nghiệp, chất thải phóng xạ và nhiều chất ô nhiễm khác. 1.2. Các nguồn thải và hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển Việt Nam
6. 4 1.2.1. Các nguồn thải tại vùng ven biển Việt Nam Việt Nam có vùng biển rộng lớn, bờ biển dài trên 3.260km và hơn 3.000 đảo lớn, nhỏ với đường bờ biển dài, nhiều vũng vịnh. Thời gian gần đây, trước sức ép của tốc độ gia tăng dân số ngày càng nhanh, nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng cao trong bối cảnh các nguồn tài nguyên đất liền ngày càng cạn kiệt, càng đẩy mạnh khuynh hướng tiến ra biển, khai thác biển, làm giàu từ biển. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường biển tại Việt Nam gồm: ô nhiễm do hoạt động kinh tế trong đất liền và nuôi trồng, khai thác thuỷ hải sản ven biển, ô nhiễm do hoạt động dầu khí, ô nhiễm từ vận tải biển, sự cố tràn dầu 1.2.2. Hiện trạng ô nhiễm vùng ven biển ở Việt Nam Chất lượng nước biển khu vực ven bờ của Việt Nam hiện nay đang có dấu hiệu xuống cấp đáng quan tâm. Môi trường biển và vùng ven biển đã bị ô nhiễm dầu, kim loại nặng và chất thải sinh hoạt; chất rắn lơ lửng, - + 3- Si, NO3 , NH4 và PO4 cũng ở mức đáng lo ngại; hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật chủng loại andrin và endrin trong các mẫu sinh vật đáy và chất lượng trầm tích ở các vùng cửa sông ven biển phía Bắc đều cao hơn giới hạn cho phép. 1.3. Tổng quan các nghiên cứu về ô nhiễm vùng biển Việt Nam Những năm qua đã có rất nhiều chương trình, đề án, dự án nghiên cứu, điều tra, khảo sát, quan trắc môi trường biển ven bờ và xa bờ: Chương trình điều tra nghiên cứu biển (KHCN 06) và Chương trình KHCN Nhà nước về TN&MT (KHCN 07), Chương trình cấp nhà nước về KHCN biển đã mở đề tài "Nghiên cứu xây dựng kế hoạch quản lý tổng hợp vùng bờ Việt Nam" (mã số KHCN 06-07). 1.3.1. Các nghiên cứu áp dụng chỉ số chất lượng nước, tổng hợp phân tích kết quả quan trắc, đo đạc Năm 2012, một nghiên cứu tính toán chỉ số WQI cho 15 vùng ven biển của Việt Nam dựa trên số liệu quan trắc đã được thực hiện. Năm 2014, một nghiên cứu được thực hiện cho vùng vịnh Hạ Long với kết quả chính gồm phân vùng và xây dựng chỉ số chất lượng nước. Năm 2017, đề tài “Nghiên cứu kinh nghiệm quốc tế về sử dụng bộ chỉ thị sinh học phục vụ đánh giá ô nhiễm kim loại nặng (Pb, Hg, As, Cd) khu vực cửa sông ven biển” đã được thực hiện nghiên cứu.
7. 5 1.3.2. Nghiên cứu sử dụng mô hình toán áp dụng cho ô nhiễm biển ven bờ Các mô hình chất lượng nước thường được tích hợp trên các mô hình thuỷ động lực phục vụ mô phỏng và dự báo diễn biến môi trường. Điển hình có thể kể đến các mô hình QUAL2-E (Mỹ), AQUATOX (Mỹ), MIKE11/21WQ (Đan Mạch), SOBEK (Hà Lan), DEFL2D/3D (Hà Lan), SMS (Mỹ) có khả năng mô tả chi tiết hầu hết các quá trình biến đổi trong môi trường nước của các hệ thống nguồn nước từ sông, hồ, đầm phá, cửa sông, ven biển và biển. 1.3.3. Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám đánh giá chất lượng nước ven bờ Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý chất lượng môi trường nước về quan trắc hàm lượng chlorophyll và chất rắn lơ lửng. Đề tài “Nghiên cứu các phương pháp phân tích, đánh giá và giám sát chất lượng nước ven bờ bằng tư liệu viễn thám độ phân giải cao và độ phân giải trung bình, đa thời gian; Áp dụng thử nghiệm cho ảnh của vệ tinh VNREDSat-1”, mã số VT/CB-01/14-15. 1.4. Tổng quan các nghiên cứu về ô nhiễm nước vịnh Cửa Lục 1.4.1. Khái quát chung khu vực nghiên cứu Vịnh Cửa Lục nằm trong vùng đệm của Di sản thiên nhiên thế giới vịnh Hạ Long, thông với vịnh Hạ Long ở phía nam qua eo Cửa Lục. Đây là một vịnh kín, có vai trò điều tiết chế độ thuỷ hải văn các sông trước khi đổ ra vịnh Hạ Long. Vịnh có vai trò quan trọng đối với phát triển kinh tế - xã hội khu vực và góp phần đáng kể hạn chế ô nhiễm trực tiếp môi trường nước vịnh Hạ Long. Eo Cửa Lục phân chia thành phố Hạ Long thành hai phần: phần phía đông là trung tâm hành chính và đô thị tập trung dân cư liền kề với khu vực khai thác than Hòn Gai – Cẩm Phả, phần phía tây Bãi Cháy là một trung tâm du lịch cấp quốc gia. 1.4.2. Tình hình nghiên cứu về chất lượng nước vịnh Cửa Lục Một số công trình nghiên cứu được thực hiện trên lưu vực vịnh Cửa Lục, đề cập đến các yếu tố tự nhiên, tài nguyên, phát triển kinh tế - xã hội và diễn biến chất lượng môi trường. Trong số đó có một số công trình nghiên cứu đáng lưu ý do ESSA (1997) và JICA (1999) thực hiện. Các dự án đã sử dụng quan điểm lưu vực trong kiểm kê các nguồn và thải
8. 6 lượng chất gây ô nhiễm. Tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu tổng hợp trên cơ sở kết hợp đặc điểm lưu vực và các quy hoạch, phát triển trong nghiên cứu phục vụ đánh giá môi trường vịnh Cửa Lục. Chưa có nghiên cứu sự gia nhập của các nguồn thải trên lưu vực với sự trao đổi nước của vịnh Cửa Lục ra vịnh Hạ Long với khả năng chịu tải của vịnh. Vấn đề này là sự quan tâm của đề tài. Nguồn gốc các chất ô nhiễm được đưa vào khu vực vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ long hiện nay chủ yếu là do hoạt động sinh hoạt của dân cư, các + - hoạt động khai thác du lịch ( đặc trưng là BOD5 và NH4 , NO3 ), hoạt động sản xuất- khai thác than ( đặc trưng là Fe, Mn ), hoạt động chăn - 3- nuôi, nuôi trồng thủy sản ( đặc trưng là BOD5, NH4 , PO4 ). Trong đó, + - 3- nhóm 6 chỉ tiêu (BOD5, NH4 , NO3 , PO4 , Fe, Mn) có độ dày số liệu do quá trình quan trắc, đánh giá định kỳ từ các cơ quan quản lý. Vì vậy, nhóm 06 chỉ tiêu này được lựa chọn để nghiên cứu, đánh giá chất lượng môi trường nước biển ven bờ vùng vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long. CHƯƠNG 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐÁNH GIÁ SỨC TẢI MÔI TRƯỜNG KHU VỰC VỊNH CỬA LỤC- VỊNH HẠ LONG 2.1. Sức chịu tải môi trường và khả năng tự làm sạch của lưu vực 2.1.1. Cơ sở ước tính tải lượng các nguồn thải khu vực Các nguồn ô nhiễm chủ yếu được lựa chọn để nghiên cứu, đánh giá có khả năng gây ô nhiễm hoặc ảnh hưởng bất lợi tới các hệ sinh thái vùng + - biển do (phát thải các hợp chất hữu cơ (BOD5), dinh dưỡng (NH4 ; NO3 3- , PO4 ) và một số kim loại nặng (Fe, Mn). Đó là các nguồn sau: nguồn sinh hoạt từ dân cư và du lịch; nguồn thải công nghiệp; nguồn thải từ chăn nuôi; nguồn thải từ nuôi trồng thuỷ sản; các nguồn ô nhiễm khác (từ rửa trôi đất, từ bãi chôn lấp ). Thải lượng được xác định dựa trên số lượng nguồn phát thải ( số người sinh hoạt/ khối lượng sản phẩm/ tổng đầu gia súc/ sản lượng thủy sản ) và đơn vị tải lượng thải của các nguồn phát thải trên. (2-4) 2.1.2. Dự báo tải lượng ô nhiễm phát sinh Dựa trên các số liệu từ quy hoạch phát triển kinh tế- xã hội chung của tỉnh, thành phố, huyện liên quan khu vực nghiên cứu; quy hoạch ngành;
9. 7 có thể ước tính tải lượng các chất gây ô nhiễm phát sinh theo các giai đoạn 2018 và 2030 theo các phương pháp tương ứng. 2.1.3. Các tính toán về sức tải môi trường khu vực nghiên cứu Theo GESAMP, sức chịu tải môi trường được tính toán cụ thể trên một không gian hay tiềm năng tài nguyên nhất định. Hiện nay, thường sử dụng các cách tiếp cận sau để đánh giá sức tải môi trường của thủy vực: tính toán theo chất hữu cơ và dinh dưỡng; theo tải lượng thải do xói mòn đất; theo khả năng trao đổi nước. 2.1.4. Đánh giá khả năng tự làm sạch của thuỷ vực Để đánh giá khả năng tự làm sạch của thuỷ vực, từ đó tính toán những đặc trưng sau: khả năng trao đổi chất của thuỷ vực và cân bằng khối của các chất ô nhiễm (JICA, 1999): L = Lv- D*V*C + K1*V - K2*C*V - K3*C*As + K4*As (2-22) 2.2. Các nguồn thải chính ra vịnh Cửa Lục - vịnh Hạ Long 2.2.1. Nguồn thải sinh hoạt từ khu vực dân cư và du lịch Thực tế, phần lớn cư dân sinh sống trong dải ven bờ vịnh tập trung ở phía Đông và phía Tây vịnh Cửa lục với mật độ dân số khá đông, chủ yếu ở khu vực các phường: Bãi Cháy, Cao Xanh, Cao Thắng. Nước thải hiện được thu gom và xử lý qua các TXLNT sau: Bảng 2.10: Tải lượng trạm xử lý nước thải quanh vịnh cửa Lục STT Tên nhà máy/ trạm xử lý Công suất (m3/ngđ) 1 NMXL nước thải Hà Khánh 7.000 2 Trạm XLNT Ao Cá 16.000 3 TXLNT Vựng Đâng 2.000 4 TXLNT Licogi Cột 5 - Cột 8 1.200 2.2.2. Nguồn thải từ hoạt động công nghiệp Từ hoạt động phát triển công nghiệp: Khu vực Bắc Cửa Lục có nhiều nhà máy lớn; Nhà máy xi măng Thăng Long và xi măng Hạ Long; nhà máy nhiệt điện Hà Khánh; hai cảng biển lớn là Cảng Cái Lân và Xăng dầu B12. Theo quy hoạch, với sự ra đời của hàng loạt dự án trọng điểm
10. 8 đã, đang và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước ven bờ khu vực vịnh. Từ hoạt động khai thác vận tải, chế biến, kinh doanh than: Đối với địa bàn thành phố Hạ Long, tổng trữ lượng than đá đã thăm dò được đến thời điểm này là trên 530 triệu tấn, nằm ở phía bắc và đông bắc thành phố trên địa bàn các phường Hà Khánh, Hà Lầm, Hà Trung, Hà Phong, Hà Tu. Hoạt động khai thác than tạo ra một khối lượng lớn các đất đá thải và nước thải. Từ hoạt động khai thác vật liệu xây dựng: trên địa bàn lưu vực còn có tiềm năng nguyên vật liệu xây dựng dồi dào, trong đó có đá vôi, cát và sét, tạo điều kiện cho việc hình thành các ngành công nghiệp vật liệu xây dựng. 2.2.3. Nguồn thải từ hoạt động chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản Những năm gần đây Quảng Ninh phát triển mạnh ngành nuôi trồng thủy sản (NTTS). Năm 2016, toàn tỉnh đạt trên 20.600ha nuôi và 9.600 ô lồng với tổng sản lượng trên 54.000 tấn. Đối tượng nuôi chính chủ yếu là tôm với 10.603 ha và 11.558 tấn sản lượng; nhuyễn thể 3.445 ha và 23.216 tấn sản lượng; cá nước ngọt 3.200 ha, 10.507 tấn sản lượng; cá biển đạt 1.700ha và 5.615 tấn sản lượng. Tại khu vực nghiên cứu, có huyện Hoành Bồ có khoảng: gia cầm 273.900 con; trâu, bò: 9.000 con; lợn: 21.0000 con; thành phố Hạ Long: gia cầm có 58.900 con; trâu bò 500 con; lợn 14.100 con. 2.2.4. Nguồn thải từ các hoạt động giao thông vận tải, cảng biển Cảng Container Quốc tế Cái Lân là cảng biển sâu nhất miền Bắc, có thể tiếp nhận tàu trọng tải lên đến 80.000 tấn, đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng của các hãng vận tải quốc tế, góp phần thúc đẩy kinh tế cảng biển của Quảng Ninh phát triển. Cảng dầu B12 lớn nhất phía bắc cho phép nhận tàu 30.000 tấn. Số phương tiện vận chuyển hàng hóa, vật liệu có số lượng nhiều nhất khoảng 4.000 - 5.000 chiếc, số lượng tàu vận chuyển container phụ thuộc vào số lượng tàu cập bến, trung bình một ngày có 7 - 12 tàu ra vào cảng Cái Lân 2.2.5. Nguồn tác động từ hoạt động lấn biển và rửa trôi đất Việc lấn biển xây dựng hạ tầng trong thời gian qua, đặc biệt tại khu vực TP Hạ Long, Cẩm Phả đã gây ra hiện tượng rửa trôi đất đá, đẩy bùn ra vùng ven bờ do san lấp mặt bằng, gây đục nước biển ven bờ cũng như
11. 9 bồi lắng luồng lạch, phá huỷ các bãi triều vùng ven bờ, hệ sinh thái rừng ngập mặn. Bên cạnh đó, việc tăng nhanh sản lượng khai thác than cũng là một trong những nguyên nhân gây ra những vấn đề về môi trường ven biển. 2.3. Mô hình dòng chảy và tải lượng ô nhiễm trên lưu vực- SWAT Để mô phỏng dòng chảy và tải lượng ô nhiễm trên lưu vực, trong luận án này sử dụng SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Đây là công cụ đánh giá nước và đất, xuất xứ Hoa Kỳ. SWAT cho phép mô hình hóa nhiều quá trình vật lý trên cùng một lưu vực. 2.3.1. Cân bằng nước trên lưu vực Hình 2.4. Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất 2.3.2. Quá trình dòng chảy trong hệ thống sông Hình 2.7. Sơ đồ các quá trình diễn ra trong dòng chảy 2.3.3. Ý nghĩa của việc sử dụng mô hình SWAT Kết quả tính toán của mô hình SWAT sẽ cung cấp các kết quả đầu vào cho mô hình MIKE 21 sử dụng để tính toán các thông số: lưu lượng,
12. 10 mực nước, tổng lượng chất ô nhiễm từ các lưu vực đầu nguồn đổ vào Vịnh Cửa Lục. Các số liệu sẽ được kiểm chuẩn với các số liệu đo được theo thực tế của 02 đợt khảo sát (11/2017 và 05/2018) về mực nước và lưu lượng, để đảm bảo độ tin cậy sau khi thực hiện mô phỏng. 2.4. Các mô hình số phục vụ mô phỏng chất lượng nước 2.4.1. Mô hình EFDC (Mỹ) Mô hình EFDC được phát triển bởi Viện khoa học Biển bang Virginia Mỹ, là mô hình 3 chiều mô phỏng thủy động học dòng chảy và vận chuyển bùn cát. Mô hình chất lượng nước mô phỏng 21 biến được ghép vào mô hình thủy động học EFDC để trở thành mô hình phú dưỡng thủy động học 3 chiều. 2.4.2. Mô hình Delft3D-WAQ (Hà Lan) Mô hình Delft3D được phát triển bởi viện thủy lợi Delft – Hà Lan, đây là mô hình 3 chiều mô phỏng động học chất lỏng và chất lượng nước. 2.4.3. Mô hình MIKE21 (Đan Mạch) Mô hình họ MIKE được phát triển bởi viện thủy lực của Đan Mạch DHI (Danish Hydraulic Institute) cho phép mô phỏng các vấn đề liên quan đến tài nguyên nước mặt, nước ngầm, quy hoạch tài nguyên nước, chất lượng nước, các hệ sinh thái liên quan đến tài nguyên nước. MIKE 21 là hệ thống mô hình 2 chiều tính toán dòng chảy. Các module phụ trợ khác để mô phỏng và tính toán các quá trình vật lý, hoá học và sinh học liên quan đến các vấn đề về môi trường và sự ô nhiễm của nước. Tính toán cho vùng cửa sông ven biển thông thường dùng các phần mềm mô phỏng 2 đến 3 chiều. 2.4.4. Mô hình khuyếch tán POL-2D Bộ chương trình POL2D nhằm mô phỏng sự lan truyền của các dòng vật chất thải ra biển từ các nguồn định điểm. Mô hình này sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn. Thành phần tải được giải bằng phương pháp đặc trưng. Sơ đồ sai phân ẩn được dùng để giải thành phần khuyếch tán 2.4.5. Mô hình của nhóm các tác giả Đại học khoa học tự nhiên Trong mô hình nitơ được chuyển hóa qua 7 thành phần gồm: thực vật phù du, động vật phù du, chất hữu cơ dạng hạt, chất hữu cơ dạng hòa tan,
13. 11 amôniắc, nitrite và nitrate. Tất cả quá trình chuyển hóa này được mô tả bằng hệ các phương trình vi phân. 2.4.6. Phân tích lựa chọn mô hình tính toán chất lượng nước Các tiêu chuẩn lựa chọn mô hình phù hợp bao gồm: có cơ sở lí thuyết, chức năng phù hợp; phù hợp với nguồn dữ liệu; kết quả tính toán của mô hình phải phù hợp với thực tế; giao diện của phần mềm chương trình phải tạo sự thuận tiện cho người dùng; có các công cụ đi kèm phục vụ tính toán và hiệu chỉnh mô hình; bản quyền sử dụng. Trong phạm vi nghiên cứu của Luận án, sử dụng mô hình SWAT cho mô hình thủy văn; mô hình MIKE 21/Module MIKE 21 Ecolab cho mô hình tính toán chất lượng nước. 2.5. Mạng lưới quan trắc chất lượng nước các sông và vịnh cửa Lục- vịnh Hạ Long Hình 2.8: Vị trí các điểm quan trắc môi trường 2.6. Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của thủy vực Để đánh giá dự báo khả năng tích lũy và tiếp nhận các chất gây ô nhiễm như chất hữu cơ, dinh dưỡng và kim loại nặng tại vịnh Cửa Lục, cần phải tính toán dự báo được tổng lượng chất gây ô nhiễm của thuỷ vực và so sánh với khối lượng các chất gây ô nhiễm có thể tiếp nhận theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN). Tổng lượng chất gây ô nhiễm tối đa mà một thủy vực có thể chấp nhận mà không bị ô nhiễm theo TCVN dựa vào công thức sau: M = V * C (2-23) Sức tải của thuỷ vực với một số chất hữu cơ và dinh dưỡng được tính theo IMO/FAO (1986) và DANIDA/FSPS/SUMA (2005): Cp = (Ctiêu chuẩn- Chiện tại) * Chiện tại *(1+ R) (2-6)
14. 12 CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC- VỊNH HẠ LONG 3.1. Tải lượng ô nhiễm hiện tại và dự báo tải lượng ô nhiễm đổ vào vịnh Cửa Lục 3.1.1. Tải lượng chất gây ô nhiễm hiện tại (2018) Theo tính toán, thải lượng ô nhiễm phát sinh từ sinh hoạt, du lịch trong khu vực nghiên cứu năm 2018 (tấn/năm) như sau: BOD5 =7.462,4; - * + 3- NO3 + NO2 = 11,9; NH4 = 656,7; PO4 = 177,3(tấn/năm). Từ hoạt động công nghiệp: Tải lượng ô nhiễm phát sinh từ hoạt động + ngành khai thác than như sau: BOD5 =252,4; NH4 = 54,8; Fe = 4,5; - Mn=17,9 (tấn/năm). Từ công nghiệp thực phẩm: BOD5 =5.050,0; NO3 + * + NO2 = 2,1; NH4 = 57,4 (tấn/năm). Từ hoạt động chăn nuôi: Tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh do - * + 3- chăn nuôi BOD5 = 3.762,85; NO3 + NO2 = 67,10; NH4 = 365,99; PO4 = 261,87 (tấn/năm). Và tải lượng từ hoạt động nuôi thuỷ sản là BOD5 = - * + 3- 3,8; NO3 + NO2 = 0,023; NH4 = 0,57; PO4 = 1,0 (tấn/năm). Từ hoạt động giao thông vận tải: Tải lượng thải từ hoạt động của tàu thuyền là BOD5 = 37,4; T-N= 5,98; T-P = 1,65 (tấn/năm). Tóm lại, từ các hoạt động hiện tại, mỗi năm vịnh Cửa Lục tiếp nhận - khoảng 1,4 nghìn tấn BOD5; 2,1 nghìn tấn N-T (NO3 + NO2= 105,8 tấn; + – NH4 = 685,9 tấn); 1 nghìn tấn P-T (PO4 = 443,4 tấn) và khoảng gần 20,1 tấn kim loại nặng (Fe =4,0 tấn; Mn= 16,1 tấn). Các chất hữu cơ và dinh dưỡng được đưa vào vùng vịnh nhiều nhất từ khu vực thành phố Hạ Long, tiếp theo là Hoành Bồ. Các kim loại nặng đưa vào vịnh chủ yếu từ hoạt động khai thác than. 3.1.2. Dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm (2030) Kết quả dự báo tải lượng chất gây ô nhiễm đưa vào khu vực vịnh Cửa Lục từ các khu vực theo quy hoạch môi trường tới năm 2030 với phương án áp dụng các công nghệ xử lý. Mặc dù lưu lượng nước thải gây ô nhiễm phát sinh từ thành phố Hạ Long tăng lên, nhưng do thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường nên lượng chất gây ô nhiễm đi vào vịnh Cửa Lục tới năm 2030 giảm đi còn khoảng 2,6 nghìn tấn BOD5; 3,1 nghìn tấn N-T; 1,7 nghìn tấn P-T; 35,2 tấn kim loại nặng.
15. 13 3.1.3. So sánh tải lượng chất gây ô nhiễm phát sinh và đưa vào vịnh ở hiện tại (năm 2018) và dự báo (năm 2030) Bảng 3.21: So sánh tải lượng các chất ô nhiễm trên vịnh Cửa Lục hiện tại và dự báo đến 2030 (tấn/năm) Hiện tại 2018 Tỉ lệ dự Dự báo 2030 (tấn/năm) Chất ô (tấn/năm) báo/hiện tại nhiễm Phát Vào Phát sinh Vào vịnh Phát sinh Vào vịnh sinh vịnh BOD5 16.568,84 1.405,25 40.227,31 2.693,05 2,43 1,92 N-T 3.327,65 2.111,99 5.578,66 3.192,35 1,68 1,51 P-T 1.224,30 1.007,41 2.246,75 1.772,69 1,84 1,76 - NO3 + NO2* 126,04 105,76 242,75 191,03 1,93 1,81 + NH4 1.135,43 685,90 2.200,30 1.279,58 1,94 1,87 3- PO4 546,23 443,36 1.100,77 858,34 2,02 1,94 Fe 4,49 4,04 7,85 7,06 1,75 1,75 Mn 17,88 16,09 31,29 28,16 1,75 1,75 Nguồn: Số liệu tính toán được thực hiện trong Luận án 3.2. Thiết lập mô hình tính toán 3.2.1. Tài liệu sử dụng: Các tài liệu được sử dụng bao gồm: tài liệu địa hình (bản đồ DEM Etopo2, bản đồ tỷ lệ 1:5.000 khu vực Quảng Ninh); tài liệu thủy hải văn (biên sông, biên phía biển); tài liệu môi trường, chất lượng nước (tham khảo số liệu của Sở TNMT Quảng Ninh và dữ liệu đo đạc thực nghiệm tại hiện trường cho 2 đợt: tháng 11/2017 và tháng 5/2018). 3.2.2. Xây dựng lưới tính: Luận án đã lần lượt xem xét các lưới tính có độ phân giải khác nhau. Kết quả lựa chọn lưới tính phi cấu trúc để phù hợp với độ phân giải theo không gian, mục tiêu công việc, đối tượng nghiên cứu tính toán với thời gian sử dụng để tính toán và các tài liệu số liệu hiện có. 3.2.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực
16. 14 Mô hình đã được hiệu chỉnh, kiểm định mực nước, dòng chảy cho hai giai đoạn: đợt 1: Từ 8h ngày 6 tháng 11 đến 8h ngày 11 tháng 11 năm 2017; đợt 2: Từ 8h ngày 5 tháng 5 đến 8h ngày 10/ 05/ 2018. Kết quả kiểm định mô hình: Hình 3.1. So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Bãi Cháy (tháng 5/2018) Hình 3.2. So sánh vận tốc thực đo và tính toán trạm V (tháng 5) Chênh lệch lớn nhất giữa mực nước triều thực đo thời kỳ mưa bão với mực nước tính toán ở thời gian xuất hiện đỉnh triều và chân triều khoảng 5 đến 10cm. Hệ số Nash giữa giá trị tính toán và thực đo của hai giai đoạn mô phỏng hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tương ứng là 0,98 và 0,97. Mức độ chính xác này có thể chấp nhận được kết quả mô phỏng của mô hình này. Về dòng chảy: Kết quả mô phỏng cho thấy về độ lớn kết quả tính toán nhỏ hơn kết quả đo đạc từ 0,02-0,06 m/s. Về pha: hai đường quá trình vận tốc khá đồng pha nhau. Hệ số NASH tính toán cho vận tốc tháng
17. 15 11/2017 là 0,87; tháng 5/2018 là 0,88. Đây là kết quả khá tốt và mô hình thủy lực có thể được sử dụng cho bước tiếp theo. 3.2.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình chất lượng nước Số liệu dùng để hiệu chỉnh mô hình chất lượng nước là số liệu thực đo của luận án trong tháng 11/2017 và tháng 5/2018. Kết quả hiệu chỉnh theo trầm tích lơ lửng như sau: Tháng 11/2017 Tháng 5/2018 Hình 3.3. So sánh hàm lượng trầm tích lơ lửng trạm Bãi Cháy Kết quả mô phỏng một số yếu tố chất lượng nước tại 20 điểm quan trắc qua 2 đợt đo, lấy mẫu (11/2017 và 05/2018) cho thấy, nồng độ BOD5 kết quả mô phỏng và tính toán khá tương đồng nhau mặc dù có một số điểm chênh lệch về giá trị. Sự chênh lệch này do ảnh hưởng của điều kiện quan trắc, lấy mẫu cũng như kết quả tính toán lấy giá trị trung bình độ sâu nên có thể xảy ra những sai số nhất định. Kết luận: mô hình đã thiết lập đủ độ tin cậy và chính xác để nghiên cứu khả năng phát tán vật chất và ảnh hưởng của các quá trình động lực đến quá trình ô nhiễm môi trường nước của vịnh. Bộ thông số mô hình chất lượng nước sử dụng sau hiệu chỉnh như bảng 3.23 của Luận án. 3.3. Mô phỏng hiện trạng 2018 (Scenario 1) Đây là kịch bản 1 (Scenario1) có tính đến các yếu tố hiện trạng (điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội), được thống kê theo số liệu thu thập tại thời điểm năm 2018 và tính toán các tải lượng theo quy chuẩn Việt Nam đang áp dụng. 3.3.1. Thủy động lực
18. 16 Hình 3.15. Trường dòng chảy triều lên, Hình 3.19. Trường dòng chảy triều xuống, mùa khô thời kỳ nước lớn mùa mưa thời kỳ nước lớn Hình 3.20. Giá trị vận tốc tại một số vị trí trên vịnh thời kỳ mùa khô 3.3.2. Mô hình chất lượng nước a. Nhóm các chất hữu cơ (BOD5) Hình3.22. Phân bố nồng độ BOD5 lớn Hình3.23 Phân bố nồng độ BOD5 nhất trong mùa khô lớn nhất trong mùa mưa + - 3- b. Nhóm dinh dưỡng (NH4 , NO3 , PO4 )
19. 17 + + Hình 3.24. Phân bố nồng độ NH4 lớn Hình 3.25. Phân bố nồng độ NH4 lớn nhất trong mùa mưa nhất trong mùa khô - - Hình3.26. Phân bố nồng độ NO3 lớn nhất Hình 3.27. Phân bố nồng độ NO3 lớn trong mùa mưa nhất trong mùa khô c. Nhóm kim loại nặng (Fe, Mn) 3- 3- Hình 3.28. Phân bố nồng độ PO4 lớn nhất Hình 3.29. Phân bố nồng độ PO4 lớn trong mùa mưa nhất trong mùa khô 3.4. Kịch bản mô phỏng dự báo đến 2030 (Scenario 2) 3.4.1. Nhóm các chất hữu cơ (BOD5) Hình3.37. Phân bố nồng độ BOD5 Hình3.38 Phân bố nồng độ lớn nhất trong mùa khô BOD5 lớn nhất trong mùa mưa + - 3- 3.4.2. Nhóm dinh dưỡng (NH4 , NO3 , PO4 )
20. 18 + + Hình 3.39. Phân bố nồng độ NH4 lớn Hình 3.40. Phân bố nồng độ NH4 lớn nhất trong mùa mưa nhất trong mùa khô - - Hình3.41. Phân bố nồng độ NO3 lớn nhất Hình 3.42. Phân bố nồng độ NO3 lớn trong mùa mưa nhất trong mùa khô 3.4.3. Nhóm kim loại nặng(Fe, Mn) Hình 3.45. Phân bố nồng độ Fe lớn Hình 3.47. Phân bố nồng độ Mn nhất trong mùa mưa lớn nhất trong mùa mưa 3.5. Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm tại hiện trạng (2018) và dự báo (2030) 3.5.1. Đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm tại hiện trạng (2018) Kết quả tính toán với điều hiện hiện trạng cho thấy, lượng chất gây ô nhiễm tích lũy trong nước biển vịnh Cửa Lục biến động giữa nước lớn và nước ròng trong chu kỳ triều cường lớn hơn trong chu kỳ triều kém. Tỷ lệ tổng lượng các chất ô nhiễm tích lũy có sự thay đổi giữa các thời điểm + - cao nhất/thấp nhất như NH4 (1,33- 1,48 lần), NO3 (1,37- 1,58) lần, và tổng lượng của Fe, BOD5 tăng ít hơn.
21. 19 3.5.2. Dự báo tổng lượng chất gây ô nhiễm tích lũy trong nước biển và khả năng tiếp nhận đến 2030 Bảng 3.30: Khả năng tiếp nhận (tấn/ngày) và khả năng đạt tải tại vịnh cửa Lục năm 2030 Thông Cp Cp Lượng thải Đạt tải số (tấn) (tấn/ngày) (tấn/ngày) (%) BOD5 5.442,86 14,91 10,39 69,68 + NH4 33,24 0,09 0,52 571,08 NO3- 3.632,22 9,95 0,52 5,23 3- PO4 236,17 0,65 2,35 363,19 Fe 6,91 0,02 0,02 105,72 Mn 24,48 0,07 0,08 119,26 CHƯƠNG 4- ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ VỊNH CỬA LỤC- VỊNH HẠ LONG 4.1. Cơ sở đề xuất giải pháp 4.1.1. Cơ sở khoa học Cơ sở khoa học chính để đề xuất các giải pháp là kết quả tính toán tải lượng ô nhiễm, kết quả kịch bản mô phỏng chất lượng nước vịnh hiện trạng (2018) và dự báo (2030) và kết quả đánh giá khả năng tiếp nhận chất ô nhiễm của vịnh Cửa Lục ở chương 2. Các thông số ô nhiễm chính + vượt quá khả năng chịu tải của vịnh Cửa Lục bao gồm: BOD5, NH4 , 3- + 3- PO4 , Fe (2018) và NH4 , PO4 , Fe và Mn (2030). Bảng 4.1- Tổng hợp các thông số ô nhiễm, nguồn thải và các khu vực ven biển bị ô nhiễm nghiêm trọng tại khu vực nghiên cứu TT Thông Nguồn thải Khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng số Mùa khô Mùa mưa 1 BOD5 Sinh hoạt, chăn Cửa sông Diễn Vọng, Cửa sông Diễn Vọng, khu nuôi khu vực ven biển từ chợ vực ven biển từ chợ Hạ Hạ Long đến cột 5 Long đến cột 5 + 2 NH4 Sinh hoạt, chăn Cửa sông Diễn Vọng, Cửa sông Diễn Vọng, khu nuôi ven bờ chợ Hạ Long vực ven biển từ chợ Hạ Long đến cột 5
22. 20 3- 3 PO4 Sinh hoạt, chăn Khu vực ven biển từ cửa Cửa sông Diễn Vọng nuôi sông Diễn Vọng đến khu đô thị Hà Khánh C 4 Fe Công nghiệp (khai Không có Khu vực ven biển từ cửa thác than) sông Diễn Vọng đến khu đô thị Hà Khánh B 5 Mn Công nghiệp (khai Không có Cửa sông Diễn Vọng, ven thác than) biển khu đô thị Hà Khánh B 4.1.2. Cơ sở thực tiễn Khu vực ô nhiễm nghiêm trọng 1: - Vị trí: Ven biển từ cửa sông Diễn Vọng đến khu đô thị Hà Khánh B - Nguồn thải chính: Nước thải sinh hoạt, Công nghiệp (khai thác than), chăn nuôi 3- + - Thông số ô nhiễm: BOD5, PO4 , NH4 , Fe, Mn Khu vực ô nhiễm nghiêm trọng 2: - Vị trí: Ven biển từ bến chợ Hạ Long 1 đến Cột 5 - Nguồn thải chính: Nước thải sinh hoạt, chợ, bến cá + - Thông số ô nhiễm: BOD5, NH4 Hình 4.1- Các khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng tại khu vực nghiên cứu 4.2. Nhóm giải pháp phi công trình 4.2.1. Tăng cường thể chế và chính sách Tăng cường hiệu lực và hoàn chỉnh các văn bản pháp quy. Tăng cường phối hợp quản lý công tác bảo vệ môi trường nước khu vực: giám sát hoạt động đổ thải phi pháp trên biển, ứng phó kịp thời các tai nạn trên biển; sử dụng các kịch bản lan truyền ô nhiễm làm căn cứ ứng cứu các sự cố khi xảy ra 4.2.2. Điều chỉnh các quy hoạch phát triển và quy hoạch bảo vệ môi trường Điều chỉnh các quy hoạch phát triển và quy hoạch bảo vệ môi trường Quy hoạch phát triển tổng thể không gian khu vực Quy hoạch bảo vệ môi trường theo lĩnh vực ngành ( du lịch, giao thông, khai thác than ) 4.2.3. Hoàn thiện hệ thống quan trắc, cảnh báo môi trường và kiểm toán nguồn thải Xây dựng và hoàn thiện hệ thống quan trắc môi trường nước: Thường xuyên tiến hành kiểm toán nguồn thải; Tăng cường công tác thanh tra,
23. 21 giám sát môi trường. Đẩy mạnh ứng dụng khoa học và công nghệ trong bảo vệ môi trường vịnh 4.2.4. Sử dụng các công cụ kinh tế môi trường Phát huy công cụ phí và thuế môi trường: từ việc thu phí, thu thuế, nguồn thu được sẽ phục vụ nâng cao năng lực quản lý và cải thiện điều kiện môi trường. Xử phạt hành chính về lĩnh vực bảo vệ môi trường; nâng cao ý thức của người dân và các đơn vị có hoạt động sản xuất, kinh doanh trên vịnh, bên bờ vịnh. 4.2.5. Xã hội hoá bảo vệ môi trường vịnh, thông tin tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức và xây dựng ý thức cộng đồng bảo vệ môi trường vịnh Khuyến khích các công ty tư nhân trong và ngoài nước đầu tư thu gom, xử lý chất thải và tái sử dụng chất thải. Đây là biện pháp khắc phục khó khăn về nguồn tài chính của nhà nước trong công tác quản lý chất thải đô thị và các trung tâm công nghiệp. 4.3. Nhóm giải pháp công trình 4.3.1. Giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt Xét về mặt thực tiễn, sau khi thực hiện các hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt từ các khu vực phát sinh; để xử lý nước thải sinh hoạt này, các giải pháp kỹ thuật được đề xuất như sau: - Xử lý sinh hoạt tập trung: tiến hành cải tạo, nâng cao công suất xử lý của các trạm xử lý hiện có và nghiên cứu, xây dựng mới các trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung tại các khu vực thuận lợi để thu gom nước thải và đảm bảo các quy chuẩn môi trường. Công nghệ đề xuất để xử lý là công nghệ bùn hoạt tính (AO-MBBR, SBR, CAST, MBR ); - Xử lý sinh hoạt phân tán: tại các điểm xả thải, có lưu lượng nước thải nhỏ và các thiết bị xử lý có chi phí đầu tư hợp lý và dễ triển khai hơn; để thực hiện được điều này, cần phải có chính sách cụ thể về việc khuyến khích xử lý nước thải sinh hoạt và các chế tài xử lý vi phạm khi xả thải ra môi trường không qua xử lý. Đề xuất công nghệ xử lý sử dụng công nghệ AAO-MBBR được áp dụng trong thiết bị hợp khối FRP;
24. 22 Hình 4.4. Khu vực đề xuất áp dụng giải pháp thiết bị xử lý nước thải FRP-MBBR 4.3.2. Giải pháp xử lý nước thải công nghiệp- hầm lò mỏ than Để xử lý nước thải công nghiệp khai thác hầm lò mỏ than: đối với nước thải ngành than, yếu tố quan trọng đầu tiên là phải cải tiến công nghệ sản xuất để giảm thiểu lượng nước thải phát sinh và lượng chất ô nhiễm. Đối với công nghệ ứng dụng tại trạm xử lý nước thải, có thể áp dụng xử lý sơ bộ (tiền xử lý) là keo tụ- lắng (Lamella) – lọc (Mangan). Khi có nhu cầu xử lý nước thải đầu ra ở mức có thể tái sử dụng được cho mục đích cấp nước sản xuất, thì có thể áp dụng công nghệ xử lý nâng cao là lọc màng (UF,NF). Luận án có đề xuất công nghệ áp dụng để xử lý 2 bước để có thể tái sử dụng nước. Hình 4.7. Khu vực đề xuất áp dụng giải pháp thiết bị xử lý nước thải ngành than
25. 23 KẾT LUẬN 1. Hiện trạng chất lượng nước biển ven bờ tại khu vực nghiên cứu Lưu vực vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long nằm ở phía Bắc thành phố Hạ Long. Vịnh Cửa Lục nằm trong vùng đệm của Di sản thiên nhiên thế giới vịnh Hạ Long, thông với vịnh Hạ Long ở phía nam qua eo Cửa Lục. Nguồn thải lượng từ nguồn thải sinh hoạt và khai thác than là những nguồn ô nhiễm chính, cần có các biện pháp thu gom, xử lý trước khi thải ra môi trường; nhằm hạn chế thay đổi về môi trường, bồi lắng, làm đục nước biển ven bờ vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long. Kết quả tính toán tải lượng thải hiện trạng (2018) cho thấy 04/06 chỉ tiêu nghiên cứu mà vịnh Cửa Lục phải tiếp nhận đã vượt tải > 100% là + 3- BOD5, NH4 , PO4 , Fe. Trong đó BOD5 là 25,68 tấn /ngày (tương đương + khả năng đạt tải KNĐT~ 114,41%), NH4 là 1,88 tấn/ngày (KNĐT~ 3- 528,65%), PO4 là 1,21 tấn/ngày (KNĐT~170,81%), Fe là 0,01 tấn/ngày (KNĐT ~ 241,14%). Tổng lượng chất gây ô nhiễm tích lũy trong nước biển vịnh Cửa Lục thay đổi phụ thuộc vào sự biến động trong chu kỳ triều + cường lớn hơn trong chu kỳ triều kém. Tổng lượng NH4 mùa mưa duy trì lớn hơn so với mùa khô từ 1,33 đến 1,48 lần, cũng tương tự với các - chất như NO3 (1,37 đến 1,58 lần), trong khi đó tổng lượng của Fe và BOD5 tăng ít hơn. 2. Dự báo sự thay đổi chất lượng nước biển ven bờ và sức tải môi trường vịnh Cửa Lục (năm 2030) Kết quả mô phỏng cho thấy dự báo đến năm 2030, vào thời điểm + nước lớn của kỳ triều cường, lượng chất NH4 tích lũy thêm trong mùa - khô là 349,28 tấn và trong mùa mưa là 262,33 tấn; đối với NO3 là 85,43 tấn (mùa khô) và 67,90 tấn (mùa mưa); đối với Mn là 18,35 tấn (mùa khô) và 29,20 tấn (mùa mưa). Có 04/06 thông số ô nhiễm dự báo ở mức vượt + 3- tải của vịnh cửa Lục (>100%) là NH4 , PO4 , Fe và Mn; các thông số khác vẫn ở trong giới hạn chịu tải. Các thông số này cần có giải pháp để xử lý trước khi vào vịnh. Vào năm 2030, với mức độ tích lũy chất ô nhiễm trong nước vịnh cửa Lục tăng lên, nên mùa mưa khả năng tiếp nhận thêm chất ô nhiễm giảm đi, trung bình chỉ còn khoảng 43-96% so với khả năng tiếp nhận hiện nay ở các thông số nghiên cứu. Đặc biệt, vịnh cửa Lục không còn khả năng tiếp nhận amoni vào thời điểm nước ròng ở cả kỳ triều cường và triều kém. Khả năng tiếp nhận Mn giảm, chỉ bằng 80% so với hiện trạng. Như
26. 24 vậy, rõ ràng cần có những giải pháp để xử lý các nguồn thải và điều chỉnh lại khả năng tiếp nhận của vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long. 3. Đề xuất các giải pháp quản lý và cải thiện ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ khu vực vịnh Cửa Lục- vịnh Hạ Long, Để đạt được mục tiêu: đến 2030 sẽ thu gom và xử lý được 100% nước thải sinh hoạt và cải tiến công nghệ khai thác, xây dựng các trạm xử lý nước thải trong ngành khai thác than để không còn nước thải không qua xử lý được xả ra môi trường; 2 nhóm giải pháp đã được đề xuất: - Đối với nhóm giải pháp phi công trình, bao gồm: tăng cường về thể chế và chính sách; điều chỉnh các quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội và quy hoạch bảo vệ môi trường; hoàn thiện hệ thống quan trắc, cảnh báo môi trường; kiểm toán nguồn thải và sử dụng các công cụ kinh tế môi trường; xã hội hóa. Các giải pháp quản lý này sẽ giúp tăng cường sự kiểm soát, quản lý các nguồn thải để giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm và nâng cao năng lực theo dõi, ứng phó với các sự cố môi trường xảy ra. - Đối với nhóm giải pháp công trình: trong phạm vi nghiên cứu về kỹ thuật môi trường, các công nghệ xử lý nước thải được đề xuất tương ứng với các đối tượng phát sinh nước thải cần xử lý; bao gồm: xử lý nước thải sinh hoạt (theo hướng kết hợp xử lý tập trung và xử lý phân tán), xử lý nước thải hầm lò mỏ than KIẾN NGHỊ 1. Kết quả nghiên cứu cho thấy các tác nhân chính gây ô nhiễm nước biển ven bờ khu vực này là từ hoạt động sinh hoạt của dân cư và khách du lịch, từ ngành công nghiệp khai thác than và các hoạt động khác như quá trình xây dựng lấn biển, hoạt động chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản Kiến nghị cơ quan quản lý áp dụng các chính sách quản lý phù hợp để tăng cường hiệu quả kiểm soát các nguồn thải trong khu vực. 2. Kiến nghị áp dụng phương pháp luận DPSIR cho các đối tượng nghiên cứu để có thể thiết lập, đánh giá diễn biến chất lượng nước biển ven bờ cho các vịnh kín trên lãnh thổ Việt Nam. 3. Các nhóm giải pháp phi công trình và công trình trên đều cần được áp dụng đồng bộ để có thể tăng cường hiệu quả khi áp dụng vào thực tế. Trong đó, nhóm giải pháp quản lý, chính sách (phi công trình) phải là nhóm giải pháp được thực hiện đầu tiên, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, kiểm soát; nhóm giải pháp kỹ thuật (công trình) tăng cường khả năng cải thiện, giảm thiểu ô nhiễm cho các nguồn xả thải nói chung và vùng nước biển ven bờ Vịnh Cửa lục- Vịnh Hạ long nói riêng.
27. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Nguyễn Thành Luân, Trần Đức Dũng (2014), “ Nghiên cứu mô phỏng và đánh giá lan truyền một số kim loại nặng nguồn gốc công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nước Vịnh Hạ Long”, thuộc Tuyền tập Khoa học công nghệ 2009-2014. Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, trang 297-304, 11/2014; 2. Trần Đức Dũng (2015), “ Đánh giá hiện trạng lan truyền ô nhiễm kim loại nặng nguồn gốc công nghiệp trong môi trường nước biển ven bờ Vịnh Hạ long và đề xuất các giải pháp khắc phục”. Tạp chí Bảo hộ lao động, trang 91-94, ISSN 1859-4646; 3. Trần Đức Dũng, Trần Hiếu Nhuệ (2019), “Hiện trạng ô nhiễm và dự báo sức tải môi trường nước biển ven bờ Vịnh Cửa Lục- Vịnh Hạ long”, Tạp chí Bộ Xây dựng, trang 9-12, ISSN 0866-8762.