Áp dụng phần mềm thủy lực môi trường nước (EFDC) đánh giá ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến chất lượng nước

I ạ p c h í K h o a h ọ c Đ H Q G H N , K h o a h ọ c T ự n h i c n v à C ô n g n g h ệ 2 5 (2 0 0 9 ) 19*29

Áp dụng phần mềm thủy lực môi trường nước (EFDC) đánh giá ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến chất lượng nước

Sông Hồng vào mùa khô khu vực Hà Nội

Nguyễn Văn Hoàng' * , Trần Văn Hùng^

l lệ n Đ ịa chái, Viện K h o a h ọ c và C ô n g n gh ệ Việt Nam , 8 4 C hừ a Láng, L á n g Thượng, H à Nội, Việt Nam Viện H ó a học, Viện K h o a h ọ c v à C ô n g n gh ệ Việt N am , 1 8 H o à n g Q u ố c Việt, H à N ội, Việt N am

Nhận ngày 2 tháng 4 năm 2007

Tóm tát. Nước sông Hồng được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và sinh hoạt. Mùa khô iưu lượng dòng chảy sông Hồng nhỏ nên chất lượng nước bị ảnh hưởng rất lớn bời nước thài. Phần mềm mô hình thủy lực và chất lượng nước EFDC của Cục Môi trường Mỹ được sử dụng trong xây dựng mô hình chất ỉượng nước sông Hồng. Các chi tiêu chất lượng nước thài sinh hoạt và nước sông Hồng vào mùa khô về lượng và chất được phân tích lựa chọn trong xây dựng mô hình. Chất lượng nước theo các chỉ tiêu được phần mềm mô phỏng đầy đủ theo các quá trình vận chuyển vật lý và động học và các quá trình biến đồi hóa sịnh của các chất trong môi trường nước. Kết quà tính toán mô hình cho thấy chất lượng nước sông Hồng khu vực Hà N ội vào mùa khô dưới tác động của riêng nước thải sinh hoạt dân cư sống hai bên đồ vào ỉà không thỏa mãn yêu cầu chất lượng nước dùng làm nguồn nước cấp cho sinh hoạt.

1, M ở đầu

Tuy nước sông n ồ n g khu vực Hà Nội không được khai thác phục vụ sinh hoạt ờ quy mô tập trung, nhưng được sử dụng nhiều trong nông nghiệp và được rất nhiều hộ dân sổng hai bên sông và trên tàu thuyền sử dụng cho sinh hoạt. Nước sông Hồng khu vực Hà Nội không những tiếp nhận các nguồn ô nhiễm từ trên thượng lưu mà còn tiếp nhận nhiều nguồn nước ihài sinh hoạt trực tiếp từ các khu dân cư hai bên sòng và thậm chí từ các khu dân cư sống xa sông nhưng nguồn nước thài được dẫn thải vào sông Hồng. N ước thài nguy hại vào sông Hồng có tiềm năng gây ô nhiễm không những cho

* Tác già hên hệ. ĐT: 84-4-38343068-416 E-rnail: n_v_hoang.vdc@yahoo.com

nước sông mà còn cho cả nguồn nước ngầm.

M ùa mưa lưu lượng sông Hồng rất lớn, nguồn nước thài sinh hoạt khu vực Hà Nội lại được pha loãng đáng kể bời nước mưa nên các chất ỏ nhiễm trong nước thải được pha loãng đáng kể và hàm lượng của chúng trong nước sông Hồng rất nhỏ và đồng đều trên toàn mặt cắt sông.

N hưng vào mùa khô, dòng chảy sông Hồng nhò nôn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước sinh hoạt trong nước sông Hồng lớn hcm nhiều so với mùa mưa, và phân bố không đều qua mặt cắt sông. Mô hình chất lượng nước bàng phần mềm EFDC sẽ đánh giá chất lượng nước sông Hồng khu vực Hà Nội dưới ảnh hường của nước sinh hoạt vào mùa khô. EFDC là phần mềm mô hinh thủy lực (lan truyền mặn theo cơ chế tỳ trọng, đối lưu và phân tán), vận chuyển 19

2 0 N . v . ỉĩ o á n tị, 7 '.v . ỉỉùn<^ f T ạ p c h i K h o a h ọ c D H Q G Ỉ Ỉ N , K hoa học T ự N h i ề n ỉm C ô ỉiíĩ n g h ệ 2 5 ( 2 0 0 9 ) Ĩ 9 ' 2 9

bùn cát và chất lượng nước (bằng các quá trình đối lưu, phân tán và động học) do cục môi trường Mỹ cung cấp miễn phí trên mạng. Phần mềm tiền xử lý sổ liệu để xây dựng mô hình, chạy EFDC và xử Iv trinh diền các kết quà đầu vào và đầu ra cùa mô hình EFDC dưới dạng số liệu, đồ thị, bản đồ... được công ty Dynamic Solutions, LLC (M ỹ) xây dựng bằng ngôn ngữ Visual Basic và đặt tên phần mềm là EFDC_Explorer [4],

2. M ô hình E FD C

Phần mềm mô hinh Ef'DC (E^nvironmental Fluid Dynamic Code) được Cục môi trường Mỹ tài trợ xây dựng và liên tục được bổ sung hoàn thiện phát triền. Rất nhiều thông số chất lượng nước (biến số), đại đa số là họp chất cacbon, nitơ và photpho mà phần mềm EFDC được mô hinh hóa thể hiện trong bảng 1.

Bảng I . Các thông số chất lượng nước được thực hiện trong mô hình EFDC - Tông chât răn lơ lửng - Photpho hữu cơ dạng khí - o xy hòa lan

- Độ mặn - Photpho hữu cơ hoà tan - Tồng kim loại họat tính

- Nhiệt độ - Tồng photphat (P 0 4 ) - Fecal Coliform

- Cyanobacteria - N itơ hừu cơ không hoà tan - Tảo macro

- Tảo cát (Diatom aceous algae) (Refractory PON) - T ồng cacbon hữu cơ (TOC) - Diệp tảo (Green algae) - N itơ hữu cơ dạng khí (Labile - T ồng nilơ

- Cacbon hữu cơ không hoà tan PON) - Tồng photpho

(Refractory POC) - N itơ hừu cơ hoà tan (D issolved - Chlorophyll a

- Cacbon hữu cơ dạng khí (Labile PO N) - Tổng nitơ hữu cơ (TORN)

POC) - N itơ ammoniac - Tồng nitơ vô cơ

- Cacbon hừu cơ hoà tan (D issolved - N itơ nitrate - Tồng photpho hừu cơ (TO RP)

POC) - Silic dioxyt sinh vật

- Photpho hừu cơ không hoà tan - Siỉic dioxyt hoà tan

(Refractory POP) - Nhu cầu ôxi hóa học

P h ư a n g trinh cân b ằ n g k h ố i lư ự n ^ đ ố i vủ i biến số là chất lượng nước bao gồm các quá trình vận chuyển vật lý (đối lưu và phân tán) và động học. Khi tách các thành phần động học khỏi các thành phần vận chuyển vật lý phương trình cân bằng khối lượng đối với biến số là chất lượng nước có dạng:

ÕC d(uC ) d(vC ) õ (w C )

õ t

õ õx K

dx ỔC>

õx ,

õy dz

õ}^ K 'i-

õz K. d £ ^ dz

(¹)

Các quá trình động học được thể hiện qua phương trình động học dưới dạng:

ÕC

õt = K C + R (2)

trong đó K là tốc độ động học (1/thời gian) (theo 3 hướng JC, y và z ) ; w, V, tương ứng là

vận lố c đ ò n g cliả y Ih co ỉiư ở iig A, V va 2; c la nồng độ; R là thành phần nguồn sinh hoặc thoát (1/thể tích/thời gian). Phương trinh (2) thu được bằng cách tuyến tính hóa mộí số thành phần trong các phương trình động học.

Phương trình (1) được giải bằng sơ đồ ba mức thời gian tiến có độ chính xác bậc hai (second-order accurate three time-level advection schem e) sau khi tích phân [5]. Đẻ có được cùng độ chính xác bậc hai thì thành phần động học trong phương trình (1) được biến đổi bằng cách chia quá trình giải đối với khoảng thời gian 2At thành hai bước xen kẽ giữa sơ đồ hiện (explicit) và ẩn (im plicit) [6]. Chi tiết có thể đựợc tham khảo ttheo [4-6].

N .v. Hoàng, T .v . H ùng / Tạp chi Khoa học ĐHQGHN, Khoa học T ự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 19-29 21

3. L ư ợng và chất iượng nước sông Hồng và nước thải vào sông H ồng khu vực Hà Nội

i. ỉ. C hất lượng

C ó nhiều nguồn thải vào sông Hồng không chi riêng khu vực Hà Nội và cả thượng nguồn và hạ lưu. Một số chi tiêu chất lượng nước thải đổ vào sông H ồng như COD và N O3 của 14

mẫu nước thải lấy vào tháng 7-8 năm 2006 cho thấy trung bình COD=328mg/l và N0 3=2 2,6m ^ l (5,132mg/l N itơ) [1], Lấy hàm lượng NHX bằng 0,1 NOX [8] thi NHX==2,26mg/l (l,7 5 8 m g /l Nitơ). M ột so thông số chất lượng khác của nước thải sinh hoạt có thể tham khảo theo tài liệu đã công bố [2,8] (Bảng 1).

Bảng 1. Một số thông số chất lượng nước thài sinh hoạt [2,8]

Thông sô_________ ______ _________

DO [2](các thông sô khảc láy theo [8]) BOD5

Tồng N hừu cơ (TORN) TồngP

Tồng p hữu cơ (TORP)=0,5 tồng p Orthophosphate (theo P)"^0,5 tồng p Tồng

c

hữ^ cơ (T0C)=7,58B0D5 Coliform

Đơn vi Hàm lượng

mg/l 1,25

mg/1 210

mg/1 25

mg/1 11

mg/1 5,5

mg/1 5,5

mg/1 1591,8

(MNP/ lOQml) 1.000-5.000 M ột số thông số chất lượng nước là họp

chất photpho, cacbon và nitơ có thể ước tính qua các thông số khác. Theo các tài liệu tổng hợp [7] đối với nước thài các thông số chất lượng nước đó có thể tính theo quan hệ nêu trong bàng 2. Các thông số chất lượng nước sông Hồng vào mùa khô khu vực Hà Nội được IIIO hiriỉi iỉóa trong cong tnnh nay la; nhiẹl dọ, col.form, DO, COD, NHX, NOX, Octophotphat,

ROC, LOC, DOC, ROP, LOP, DOP, RON, LON và DON. Một số chi tiêu chất lượng nước sông Hồng mùa khô (tháng 4/2008) [3] được sử dụng là giá trị ban đầu đồng llìời là biên thưựng lưu thể hiện trong bảng 3. Một số thông số chất lượng có thể ước lượng theo các thông số khác đối với nước sông ao hồ tự nhiên [8] theo báng 4.

Bàng 2. Uớc tính một số thông số chắt lượng nước thải sinh hoạt (mg/l) [7]

Thông số Thông số ước tính Hệ sổ ĐV

nước thải Thông số trong MH Giá trị thông sô ữong MH

0,10 ROC 159

30D 5 TOC=7,58BOD5 0,27 LOC 430

0,63 DOC 1003

0,13 ROP 0,715

"P TORP=0,5TP 0,29 LOP 1,595

0,58 DOP 3,19

Octophotphat=0,5TP 0,50 Octophotphat 5,5

0J 6 RON 4,0

"ORN 0,28 LON 7,0

0,56 DON

NOX (theo nitơ) NHX òheo nitơ) DO

COD

14,0 5,132 1,758 1,25 [2]

328

"hí dụ: Nếu biết BOD5 thì: TOC=7.58 B0D5; LOC-0.27TOC

22 N .v. Hoàng, T .v. H ùng / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công n g h ệ 25 (2009) 19-29

Bảng 3. Một số chi tiêu chất lượng nước sông Hồng tháng 4/2008 (mg/1) [3]

Thông sô Giá trị Thông số Giá trị

Feacal coli 220 NH4 (theo N) 0,15

Tổng photpho (ZP) 4,0 TORN=ZN-nitơ NOX-nitơ NHX 7,54

TổngN 20,2 BOD5 15,4

NOj (theo N) 12,5 COD 22,0

NO2 (theo N) 0,01 DO 7,7

Bàng 4. ước tính một số thông số chất lượng nước sông (mg/1) [3,8]

Thông số Thông số ước tính Hệ số nhân Thông số ữong MH Giá trị thông sô trong MH

0,25 ROC 7,5

TOC LOC 7,5 [8]

DOC 15,0 [8]

0,10 ROP 0,12

ZP=4 (tài liệu tìiam TORP=0,32P 0,37 LOP 0,444

khào [3]) 0,53 DOP 0,636

Octophotphat 0,7 Octophotphat 2,8

TORN=SN- 0,35 RON 2.639 '

EN, NOX, NHx [3] N(NOX)+N(NHx) 0,35 LON 2.639

[3] 0,30 DON 2.262

NOX (theo N) 12,51

NHX (theo N) 0,15

DO 7,7

COD 22

3.2. Lưu lượng nước sông H ồng và nước thải sinh hoạt cháy ra sông H ồng

Diện tích ngoài đê phía bấc sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội khu vực mô hình là khoảng 96km ^ phía nam là 76km ^ tổng diện tích hai khu vực này là khoảng 172km ^ Đây là khu vực dọc sông H ồng có m ật độ dân số tương đối cao và tạm lấy bằng m ật độ dân số thành phố Hà Nội năm 2005 là 5476người/km^ thi dân số sống trên khu vực này khoảng 790000 người. Với lượng nước sử dụng ước tính là 0,08m^/ngày thì luxi lượng nước thải hàng ngày đọc miền mô hình phía bắc là 96 X

5476x0,08x0,75=315ISmVngày (0,365m '/s) và

phía nam là 76x5476x0,08x0,75=2497 ImVngày (0.289T nV s)

4. ứ n g dụng m ô hình EFDC để tính toán chất lượng nước sông H ồng mùa khô khu vực Hà NỘI

Mô hình được xây dựng cỏ chiều dài khoảng 5,4km kéo dài từ phía thượng lưu từ xã Vân Hà-Phúc Thọ xuống hạ lưu là xã N inh Sở- Thưòmg Tín có 4319 ô lưới, có cốt cao đáy lòng sông thấp nhất là -10,81m ở giữa lòng sông phía hạ iưu miền mô hình (hình 1). Bước thời gian mô hình được lấy bằng 5 giây, thời gian mô hình là 14 ngày, tức là 259200 bước.

N. V. Hoàng, T .v. Hùng Ị Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học T ự Nhién và Công nghệ 25 (2009) 19-29 23

V ì MÕ hỉnh Chat luong nuoc sõng Hong mua kho - cot cao (m) day long song

Hình 1. Cốt cao đáy lòng sông khu vực mô hình.

Các thông số liên quan đến các quá trinh hóa lý cùa các thông sổ chất lượng nước được lấy theo các giá trị mặc định theo phần mềm EFDC (được xác định dựa vào nghiên cứu lý thuyết và rất nhiều các kết quả nghiên cứu thực tế ở Mỹ). Hình 3, 4 và 5 m inh họa các thông số hóa lý liên quan đến cacbon, nitơ và photpho.

Kết quả mô hình chất lượng nước theo các chi tiêu khác nhau có thể được trình bày theo diện dưới dạng bản đồ, thí dụ phân bố COD vào bước thèri gian 14 ngày phần góc trái bên dưới trên hình 1, dọc theo đưòmg cong bất kỳ qua miền mô hình vào các bước thời gian khác nhau, tại tìmg vị trí cụ thể, thí dụ COD, DO, NO3, NH4 và photpho cho ứên các hình 5-9.

24 N .v . Hoàng, T .v. HùtiịỊ / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ25 (2009) 19-29

C * i b o n P A ia m e t e iv

DMCfipbofi VakM

A la * l P r« d jA io a , Cểtrboa F r a c t i o n t e ftpoc 0. 35 JU g*! P r* d « c lo a , C arbon f r a c t i o n LÍOC 0 .S 5 Ằ IqaI P r« d tttio a « CftKboa f r a c t i o n %o DOC 0 . 1 r tA e e lo a o f H tte a b e lis a «xerttC4id M &0C, C r* n o b a e t« rlA 0 r r* c t^ ie n pfC B ftsal IU ta l» o lir a «> cr*««d a* DOC, 0

Frftcc^loa o ỉ < iscr«tttd POC, &r««ns 0

0ay9«Đ H a IÍ-S a c C o n s ta n t f o r Ằ ia a l ^{P O C} • x c r t ^ l o n , CyHaobAC««rla <g02/m3) ^{o . s} Oxygan C o n s tAnc f o r A lg a l DOC « s c x a t;lo n , D iato & s <Q0Z/a3) o . s Osygcn UaX Í-Sm. C onscanc f o r A laftl « ]c c x « tio n , C r« an s <aOZ/m3) ^{o . s}

HiniavoK D isto ỉiic lO B R«t« o f RPOC ( l/d « y ) O.OI

HlniauM D lts o lv ic io n o f LPOC < l/d * y ) 0 .0 7 5 R in i& ta H « c « ro c re p h ic K « f p irM io a lU t« o f D O C < l/d « v ) 0 . i Censt^ane r a l a t l n o KPOC D i « t. RAt4i t o e o t a ỉ Ckl-A 0 C o n « t« n t r * l * c i a a L90C D is s . t o ChX-a 0

Cons^Ane r« l« £ ÌA a ^0C ft«sp. Aac* co coc.»l 0

H*í«rM»c« 7«aip«rMvic« Cor D i s s o l u t i o n <<l*0C} 20 R *f«rttac« Tcttparaeurtp ĩ o r B i a * r * l l s « c i o a (đ«9C} 20 T«m p«r*tur« I tc ttc c C o t í ỉ l e l t t a t í o r D l f t o l u c i o n 0 . 0 6 9 T « k p « ratu c« B f t a c t C o«ffielttZ ầt í o r R iD ttr ftlls a e lo a ^{0 . 0 6 9} OzTO«n B a lf - S « t C o n s ta n t f o r JLloal f t « * p ir a tio n <o0 2 /a3) ^{0 . 2} H A lf-l« e C o tm a a t í o r D u L i t r l í i c A t l o n (sV /a3) 0. I KacIo o f D t t n i c r if l c M lo a lUtt* t o 0 > ie IX>C B « * p ira c io n liAta ^{0 . 5}

Cancal 1 OK

Hình 2. Các thông số hóa lý liẽn quan đến cacbon.

N f t io g e n

DMcnplion v « h »

Ằ l a ^ P r« d a tle o . S itro ff* n V ra c tio n t o RPOV: 0 .3 5 ẰlaAÌ V r«datloa^ H ltro v a n FrftCblon co LPOS; 0 .5 5 JUflAl » ra d « e la n , S lc r o ff w r r a c c i o n co DOB: 0 .1 j a o « l » r* d « tie a « H itr o « « i r r * e t i o n co DOI: 0 F rftc e io n e ỉ H * c a b e lia * d > itrog«& Frođuc«đ M w e n , C r* nebftc««rla: 0 IiA C tio n o f H « ta b e lis « d ■itrooM k ft»dhMỉtté M llf<ni. DlatoAS: 0 r r« c tlo « i P t B « ta b o lis « đ * l t r e a « a »rodue«đ * s WOI« &r«tfks: 0 V ra c c ie n o t H *«aibelia*đ V l«rogtta fro d u c « 4 ềS LPOS, CywniebAC««rl*: 0 y r a c t i o n o t lU ta b o ịim a d W Hirggin . ____ P ị* tM w : F r« e t;iẽ n o f I to tttb o lis a d V ltr e a « a >ro4u««đ M ipov!, G rtttiui:

0 0 f r a c t i o n e ỉ ■ ltro « « B Produecd M DQi. CyMkobAc^acia: 1 f r * c « io » o f B c cttb o llsttd > ltro o « tt Fceđuc«d u D01« M i f t o u : Jl

V r a e tio a e ỉ H «eftbolls«4 ■ ltr e « « a »ro*«e«4 m» WM^ 1

V ra c tlo n o ỉ R « ta b o llittđ > ltro a « & tc e d u c « đ ŨM COI. B A c rM lcM : 1 F ra c tlo f i o i IU ta b o liB « đ ■ ltr o a « n ^ređucttd M &IS. C r« n o b aat« rÌA ỉ a F r a c t i o n o f R « t.ab o listt4 V icrocrm l»rodue«di M ĐOI. 0 F r a c tio n o ỉ H*taibQỈlB«đ > le ro g « n ^rođucttd M DZV, C r« u u i; 0 f r a c t i o n o f R ttcal»ella«d V l t r e9«B 9rodue<i4 M DIV, BftcroftlffMi: 0 M:C Ằmtio to x Cra& obA ctttrla (ợM/ợCỈ: 0.167

W:C fo r <gV/ffC): 0. 16?

1:C K a tlo f o r Ằ la M :C r« « a s (ợM/ữC): 0 .1 6 ? M:C ầaAio f o r BMcromlam* (ỚK/ữCí: 0 .0 8 8 lU s« V03 I« 4u c m p a r MC oalAlm ad {fl^/sC>: 0 .9 3 3 w>»1»>» M ỉ c r i t l c t t t i o a (oV /»3/dcT ): 0 .0 7 Ovyo«n K ^ f-S ttC CottMMC fo r l l « r i t l e a t t l o a (aOZ/m3): 0 .2

■H4 K * ll- S a t CoMtMA fo r ■ I t r i t l e a t i o n f t f / a 3 ) : 1 M tc rttn c tt t* w « n « u x « Cor l l t r t f i e « t l o a (d«oC>: 27 tubopclm ftl Ttta»«r(»euv« Co«ffiel«B C f o r S l « r i C i e * t lo n : 0.0045 fu 9 tro p « lm * I T«ap«rfttuc« C « « ffle lM it ío v ■ I t r l f i C B t i e n : 0.004S H l n i M M r o l r s i * to e * 9 t Ề90W (l/á m r ) : ^{0 . 0 0 5} B i n Ì M B r d r e l r a i s Ubm o t 190V ( i / d « r ) : 0 . 0 7 S B l n l w K liw ra llB a itle ii B a ta o f ữOM U /d«T >: O . O I S ConscMSb rc lw iM T H rd ro lT sl* »«b« o t ầpoa CO Â l g u ; 0 Con>«azst r a lK liM l B r d r o l r a l s »ề/c% o t LVOV t o Ằ l a u : 0 C o n sta n t xmlmtUtm ■ i M r a l i B a t l e a i a t t 0t DOS t o ằ 1 « m : ⁰

C r a l 1 OK

Hình 3. Các thông số hóa lý liên quan đến nitơ.

N .v. Ịỉoãng, ĩ.v. iỉủ n g / Tạp chí Kỉìoa học DHQ CH N, Khoa học Tự Nhiên và Công «^/iẹ 25 (2009) 19-29 25

Phovphoỉuị Parsmeters

D oscription V d u e

A l g a l P r « d a r l o n , P h o s p h o r u s F r f t c t i o a t o RPOP: 0 . 1 A l g a l P r « ( l * d o n , P h o s p h o ru s f r a c t . i o n CO LPOP: 0 . 2 A l g a l P r « d * ^ io n , P h o s p h o r u s f r f t c ^ i o n v o DOP: 0 . 5 A lg « l P r « d « t i o n , P h o s p h o r u s T r a c t i o n t o In P : 0 .2 F r f tc c io n o f H v t a b o li z tt d P h o s p h o ru s P ro d u c e d AS apop. C y ftn o b « c t« r i* : 0 F r a c t i o n 0 Í H « t a b o l i z * d P h o s p h o ru s P ro d u c e d AS RPOP, D ia to m s : 0 F r a c t i o n o t H * c a b o lix * d P h o s p h o ru s P ro d u c e d AS RPOP, C r« * n s : o . i 7 r A c t i o n o t M « C ftb o liz« d P h o * p h o r\ts P ro d u c e d AS LPOP, Cy a n o b act: a r i a ; 0 F r a c t i o n o f H « t a b o i i z « d P h o s p h o ru s P ro d u c fld ftS tP O P , D iA tom s: 0 F r « c t:io n o t H tttA b o liz ttd P h o s p h o ru s P ro d u c e d a s LPOP, C rtftiu i: 0 .1 V rA cc lo n o t H ttC ftb o Ilzttd P h o s p h o ru s P ro d u c e d a s t>OP, C y A n o b a c tt r l a : 1 V c a c t io n o f H a c a h o l iz a d P h o s p h o r u s P ro d u c e d AS DOP, D iftrom s: 1 F r * c t.io n o f H « & * b o liz « d P h o s p h o ru s P ro d u c e d AM DỮP, & r« « n s: 0 .7 S F r a c t: i o n OỈ H « t a b o l i z « d P h o s p h o ru s P ro d u c e d a t DOP, H A cro ftlg M : 1 F r * c t.io n o f M ftC ftbolixttd P h o s p h o ru s P ro d u c e d AS J 4 T , C yftnobA cccriA : 0 F ra c t^ io n o f H t t a i b o l i z c d P h o s p h o ru s P ro d u c e d M P4T , DiA^oms: 0 F r a c t i o n o f H « t a b o l i z « d P h o s p h o ru s P ro d u c « d flis P4T, C r« « n s ; 0 .0 5 F rA C ^lo n OÍ H t t ta b o l iz « d P h o s p h o ru s P ro d u c e d a s V A Ĩ , HA croiiklgM : 0

P a r c i t i o n C o a f i l c i « n t f o r 8 o r b « d / D i s s o l i ^ d P04 ( t o TSS o r TAH): 0 .0 4 ninlA vtii H y d r o l y i i s RftC* O Í RPOP ( i / ( U y ) : o.oos

Rlnlm um H y d r o l r s l s V M f o f LPOP ( I / d « T ) : 0 .0 7 5 H in lau M H l n f t r a l l s a t i o n s*c« 0Í DOP ( 1 /c U y ): 0 .1 Corxst-ant r e l a t i n g H y d r o Ì T s ls Rflit* 0Í RPOP t o kXgmm: 0 C o n s^ ftn t r t t l A t l n g H y d r o l y s i s lUittt 0Í LFOP t o A Iq m; 0 C o n s ta n t, r a l a t l n g H i n « r a l i z a r l o n Rat:« O Í DOP ^0 Ằ lg M : 0 .2 C onst.ant.1 u s a d i n D « t.« rm in in9 C:P R a t i o ( g C /g P ) : 42 C o n s f n X r Z u s e d i n D « t« r m in in9 JLlgi!• C:P H A tio (ffC /g P ): 65 C o n s tu it.3 u s « d I n ỉ>mt,»xuxn±nq XXgm* C :P R fctio (g C /g P ): 200

Cancel OK

Hình 4. Các thông số hóa Ịý !iên quan đến photpho.

Time (days)

Hình 5. Phân bố COD theo thời gian tại một số vị frí.

Mo hỉnh

Chat

luong nuoc song Hong mua kho - DO

26 N .v. Hoàng, T .v. H ùng Ị Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học T ự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 19-29

5.5 5.0 4.5

f 4 . 0

1

3.5 SL

1 “

° 2 5 o

“õ 2.0

ữ a 1 5

1.0

0.5 0.0 1

-

Lege nd --- cau Thang Long

■ -

6 7 8 9

Time (days)

10 11 12 13 14

Hình 6. Phân bố DO theo thời gian tại một số vị trí.

Tỉme (days)

Hình 7. Phân bố NO3 (N) theo thời gian tại một số vị trí.

N .v. Hoàng, T .v. Hùng / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học T ự Nhiên và Công n g h ệ25 (2009) 19-29 2 7

Time (days)

Hình 8. Phân bố NH4 (N ) theo thời gian tại một số vị fri.

Time (days)

Hình 9. Phân bố tổng photpho theo thời gian tại một số vị trí.

Theo kết quả mô hình, m ột số thông số chất lượng nước tại hạ lưu miền mô hinh được so sánh với tiêu chuẩn Việt nam TCV N 5942 - 1995 và tiêu chuẩn liên minh C hâu Âu [9] về

photpho thể hiện trong bảng 5. N hư vậy vào mùa khô nước sông Hồng khu vực Hà Nội chi đạt nước loại B theo tiêu chuẩn này, không đạt tiêu chuẩn dùng cho sinh hoạt.

28 N .v. Hoàng, T.v. Hùr^ị / Tạp chí Khoa học DHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 19-29

Bảng 5. So sánh kết quà mô hinh với TCVN 5942 - 1995 và EU

Thông số Đom vị HạluruMH Giá trị giới hạn

A B

COD mg/1 11,41 < 1 0 <35

O xy hoà tan mg/1 4,725 > 6 > 2

Am oniac (tính theo N ) mg/1 0,236 0,05 1

Nitrat (tính theo N ) mg/1 11,708 1 0 15

TỌC mg/1 25.395

Tong N mg/1 17,652

Tiêu chuẩn liên minh Châu Âu Mức hướng dẫn Cực đại cho phép

Tổng photpho mg/1 3,724 0,031 3,875

Nhận xét, kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Chi riêng nước thải smh hoạt cùa người dân

sống dọc hai bên sông Hồng khu vực Hà Nội đã góp phần làm cho nước sông Hồng mùa khô không thòa mãn chất lượng nước dùng làm nguồn cấp cho sinh hoạt. Trên thực tế còn nhiều nguồn nước thải công nghiệp, sinh hoạt và nông nghiệp frên địa bàn tinh Phú Thọ và Việt Tri đả vào sông Hồng. Do đó trên thực tế chất lượng nước sông Hồng mùa khô rất có thể kém hơn rất nhiều chất lượng nước mà m ô hình cho kết quả. Vì vậy rất cần thiết phải nghiên cứu đầy đù các nguồn nước thải vào sông Hồng về lượng và chất để đánh giá tốt nhất chất lượng nước sông Hồng vào mùa khô, từ đó đưa ra các biện pháp bảo vệ chất lượng nước.

Trong tương lai cần có các nghiên cứu xác định các thông số liên quan đến các quá trình lý-sinh đối với các thông sổ chất lượng nước của mô hình để có thể xây dựng mô hình chất lượng nước sông Hồng phù hợp nhất với thực tế. Ngoài ra, việc quan ữắc chất lượng nước sông Hồng theo không gian và thời gian sẽ cho phép hiệu chinh mô hình nhằm làm chính xác hóa các thông số của mô hình, từ đó có mô hình phù hợp với thực tế hơn.

G hi nhận: Bài báo được thực hiện trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cơ bản năm 2006- 2008 mang mã số 710506.

[1] Nguyễn Vàn Hoàng và Trần Vân Hùng, vấn đề rác thài, nước thài ra sông Hồng và khà năng ãnh hưởng đến nước dưới đai khu vực Hà NộC Tạp chí Khoa học DỈỈQGỈỈN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 23 (2001) 107.

[2] Trần Đức Hạ, Hưởng dẫn đánh giá tác động môi trường trong các dự án đầu tư cơ s ở hạ íầng, Bộ Xây dựng, Hà N ội, 2002.

[3] Phần mềm EFDC, hướng dẫn sử dụng và cơ sở lý thuyết và phương pháp giải sồy http;//www.ds- intl.biz.

[4] John M. Hamnck, A Three-Dimensional Environmental Fluid Dynamics Computer C ode (EFDC): theoretical and computational aspects.

Special Report in Applied Manne Science and O c c a n E n g i n e e r i n g . V i r g i n i a Inatilulc o f M ti n n c Science School o f Marine Scicncc The College o f William and Mary Gloucester Point, VA 23062. May 1992.

[5] Kyeong Park, Albert Y. Kuo, Jian Shcn and John M. Hamrick, A Three-Dimensional Hydrodynamic-Eutrophication M odel (HEM- 3D): Description o f Water Quality and Sediment Process SuhmodUs (EFDC Water Quality Model). Special Report in Applied Manne Science and Ocean Engineenng No. 327. School o f Marine Science Virginia Institute o f Marine Science College o f William and Mary Gloucester Point, VA 23062. January 1995.

(Revised by Tetra Tech. Inc., June 2000).

[6] R. Syed Qasim, W astewater Treatment Plants:

Planning, Design and Operation. Holt, Rinehart and Winston, USA, 1999.

[7] William J. Mitsch, James G. Gosselink, 1986.

Wetlands. Van Nostrand Reinhold. 1986.

[8] Frederick w. Pontius (technical editor), Water quality and treaimeni-A handbook o f community water supplies. McGraw-Hill, Inc., 1990.

Application o f EFDC modeling software in modeling Red river water quality in dry season in Hanoi area

Nguyen Van Hoang', Tran Van Hung’

^Ỉỉisíituíe o f G e o l o g \\ V ietn a m ese A c a d e m y o f S cien ce a n d Technology^

8 4 Chuci Lang, L a n g Thuong, H anoi. Vietnam

~ĩfĩStitute o f Chem istry', V iein am ese A c a d e m y o f S cien ce a n d Technology^

Ĩ S H o a n g Ọ u o c Viet, H anoi, Vietnam

The Red river w ater is widely used for agriculture, fishery and domestic purposes. Its flow m dry s e a so n IS relativ ely sm all so the water quality is sign ifica n tly a ffected by the w astew ater w h ich IS discharged into the river. An

u s

EPA hydrodynamic and w ater quality m odeling code EFDC has been applied in m odeling the river w ater quality. W ater quality and quantity o f the w astew ater and river w ater were analyzed and selected for the modeling. The water quality param eters were m odeled by the c o d e by all p h y sica l and d ispersion p ro cesses and p h y sic o -b io lo g ic a l p ro cesses inside the water environm ent. The m odeling results show that the river water during the dry season upon the only dom'cstic w astew ater from the population along the n v er does not meet Vietnam ese water quality for dom-estic water sourcc.

M.v. Ị ỉoàn<^, T .v . ỉỉu n ^ Ị Tạp chí Khoa học DHQGỈỈN, Khoa học Tự Nhiên vồ Côn^ n^hệ 25 (2009) 19-29 2 9