DienDanMoiTruong.Com---Xử lý nước thải

1

BÀI GIẢNG TÓM TẮT

HHÓÓAA HHỌỌCC NNƯƯỚỚCC TTHHẢẢII--

KKỶỶ TTHHUUẬẬTT XXỬỬ LLÝÝ NNƯƯỚỚCC ư ành ộ ộ (L u h n i b )

GV:T.s Trƣơng Thị Tố Oanh

2

CHƢƠNG 1 :

KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI

I. KHÁI NIỆM

Nhờ có nước sự sống trên trái đất được tồn tại và phát triển là nhờ có nguồn tài

nguyên thiên nhiên: Nƣớc

- Nước là chất lỏng duy nhất tăng thể tích khi đóng băng và trọng lượng giảm

nên băng nổi trên mặt nước hiện tượng phân tầng nhiệt trong các hồ nước

và đại dương

- Nhiệt hóa hơi cao nên tích lũy nhiệt lượng lớn và phóng thích khi ngưng tụ

yếu tố chính ảnh hưởng tới khí hậu tòan cầu

- Về mặt hóa học, nước (H2O) có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa

học (hòa tan tốt)hòa tan khí oxy nhiều hơn bất kỳ chât lỏng nào (31mL

O2/1 L nước) sự sống xuất hiện cả trong lòng ao , hồ, biển, đại dương.

Tòan bộ nước cấp sinh họat, nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ sau khi sử dụng

đều trở thành nước thải. Nước thải đã bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại

được đứ vào môi trường. Ngoài ra do mất rừng, suy giảm lớp thực vật che phủ mặt

đất, lượng nước ngọt ngày càng dễ bị mất (cục bộ) do bốc hơi và do mực nước

ngầm. Như vậy, khối lượng nước ngọt có thể sử dụng hiện nay chủ yếu từ sông hồ

và một phần nước ngầm đã rất hạn chế mà còn bi cạn kiệt (ở từng vùng) về số

lượng và bị suy giảm dần về chất lượng

Nguồn nước ngầm thường có xu hướng giảm do khai thác nhiều mà không được

bổ sung kịp thời. Hiện nay, nước sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và sinh

họat chiếm 250 m3/năm/đầu người

Điều đó đặt ra yêu cầu khẩn cấp để bảo vệ nguồn nước Phải xử lý để sản

xuất nước sạch cho sinh họat và sản xuất, hạn chế thải chất ô nhiễm vào MT tự

nhiên.

-

II. HÓA HỌC NƢỚC

Các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hòa

tan, khí hòa tan, dạng rắn hoặc lỏng. Chính sự phân bố cúa các hợp chất này quyết

3

định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn; nước giàu

dinh dưỡng hoặc nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng hoặc nước mềm; nước bị ô

nhiễm nặng hoặc nhẹ

II.1 Thành phần hóa học trung bình của nƣớc hồ và nƣớc biển tòan cầu

Ta nhận thấy tổng nồng độ các ion hòa tan trong nước biển cao hơn rất nhiều so

với trong nước sông. Sự hòa tan các chất rắn (ion) trong nước chính là yếu tố

quyết định độ mặn của nguồn nước. Nồng độ các ion hòa tan càng cao độ dẫn điện

(EC) của nước càng cao. Độ mặn có thể được xác định qua EC, đơn vị micro

Siemen/cm (S/cm).

Độ mặn (% hoặc ppt) = K*EC (S/cm)*1000;

K=0,5---0,85 (tùy từng vùng).

Trong thực tế, hàm lượng các nguyên tố hóa học phân bố trong nước sông phụ

thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí thủy lực

II.2 Sự hòa tan các khí

Khí hòa tan vào nước chỉ đến 1 giới hạn nhất định, giới hạn này gọi là độ bão hòa

Oxy: với oxy độ bão hòa chủ yếu phụ thuộc vào t0 của nước, p khí

quyển trên bề mặt của nước và 1 phần vào độ mặn của nước. Trong điều kiện

nguồn nước không bị ô nhiễm do các chất hữu cơ không bền (từ nước thải sinh

họat, công nghiệp thực phẩm, phân hủy sinh khối…), giá trị DO đo được thường

gần bằng giá trị oxy hòa tan ở mức bão hòa. Do đó thông số DO thường được sử

dụng để đành giá mức độ ô nhiễm nguồn nước do chất hữu cơ. Khi nước bị ô

nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan

trong nước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ rất thấp so với DO bão hòa tại

điều kiện đó. Vì vậy, DO thường được sử dụng như một thông số để đánh giá mức

độ ô nhiễm chất hữu cơ của các nguồn nước. DO có ý nghĩa lớn đối với quá trình

tự làm sạch của sông (assimilative capacity - AC): phân hủy chất hữu cơ trong

điều kiện tự nhiên.

CO2 : nồng độ CO2 hòa tan trong nước đóng một vai trò quan trọng.

Khí CO2 được hấp thu vào môi trường nước, phản ứng với nước tạo ra các ion

carbonat (CO3

2-) và bicarbonat (HCO3

-). Nồng độ CO2 trong nước phụ thuộc vào

độ pH: ở pH thấp CO2 ở dạng khí, ở pH 8-9 dạng bicarbonat là chủ yếu, ở pH ≥ 10

dạng carbonat chiếm tỷ lệ cao (vẽ diagram HCO3

- và CO

3

2-). Nồng độ CO2 ảnh

4

hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất, quá trình hóa học, sinh học của nước như độ

kiềm, độ axit, khả năng xâm thực, quá trình quang hợp,…

II.2 Các chất rắn bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ và sinh vật được

phân thành 2 lọai dựa theo kích thước:

- Chất rắn có thể lọc được có đường kính 10-6

m (1 m): Chất rắn dạng keo

và vi khuẩn thuộc loại chất rắn dạng keo.

- Chất rắn không thể lọc: các chất rắn có đường kính lớn hơn 10-6

m: Tảo, hạt,

bùn, sạn, cát thuộc loại chất rắn có thể lắng..

Các loại chất rắn

- Chất rắn bay hơi và chất rắn không bay hơi

Chất rắn lơ lửng (suspended solids – SS):

Chất rắn hòa tan (dissolved solids - DS):

- Tổng chất rắn hòa tan (TDS).

-Nước biển

Về phương diện hóa học, có thể xem nước biển là dung dịch hỗn hợp của

NaCl 0,5 M và MgSO4 0,05 M, nước biển cũng chứa nhiều nguyên tố hóa học

khác với nồng độ thấp hơn. Nước biển trên toàn cầu có những đặc điểm sau:

Tỷ lệ thành phần các cấu tử chính ổn định: nhìn chung trên phạm vi toàn

cầu, nước biển khá đồng nhất về tỷ lệ thành phần của các cấu tử chính, nồng độ

tuyệt đối của các cấu tử này có thể biến động theo vùng, khu vực:

a. Tỷ lệ Na/Cl: 0,55 0,56

b. Tỷ lệ Mg/Cl: 0,06 0,07

c. Tỷ lệ K/Cl: 0,02

pH ổn định: pH của nước biển gần như luôn ổn định ở giá trị 8,1 0,2

trên phạm vi toàn cầu. Điều này được giải thích do:

a. Tác dụng đệm của hệ đệm H2CO3 HCO3 CO3

2

b.Tác dụng đệm của hệ đệm B(OH)3 B(OH)4

c. Cân bằng trao đổi giữa các cation hòa tan trong nước biển với lớp silicat

trầm tích ở đáy đại dương:

pE ổn định: pE của nước biển cũng có giá trị ổn định trong khoảng 12,5

0,2. Do đó nước biển không những có tác dụng đệm pH mà còn có khả năng đệm

độ oxy hóa khử.

5

- Nước sông

Nồng độ các nguyên tố hóa học trong nước sông phân bố phụ thuộc vào đặc

điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí thủy vực. Nhìn chung, đặc điểm thành

phần các ion hòa tan của các dòng sông trên thế giới do 3 yếu tố chủ đạo quyết

định:

Ảnh hưởng của nước mưa (vùng nhiệt đới nhiều mưa).

Ảnh hưởng của sự bốc hơi kết tinh (vùng sa mạc).

Ảnh hưởng của sự phong hóa (vùng ôn đới, ít mưa).

Ở vùng cửa sông, thành phần hóa học của nước bị ảnh hưởng mạnh bởi

thành phần hóa học của nước biển, đặc biệt là các ion Cl, Na

+, SO4

2 và HCO3

.

III. CHẤT LƢỢNG NGUỒN NƢỚC

Nguồn nước có thể sử dụng được cho các mục đích khác nhau của con người,

chúng ta phải xác định các tính chất vật lý, tính chất hóa học của nước để đánh giá

chất lượng nguồn nước. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nguồn nước dựa vào

các yếu tố sau:

A. CHỈ TIÊU VẬT LÝ

1. Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước ổn định và phụ thuộc vào điều kiện môi trường.

Nhiệt độ của nước ảnh hưởng đến quá trình xử lý và các nhu cầu tiêu thụ.

2. Độ màu: Màu của nước do các chất lơ lửng trong nước tạo nên, các chất lơ lửng

này có thể là thực vật hoặc các chất hữu cơ dưới dạng keo. Độ màu không gây độc

hại đến sức khỏe.

3. Độ đục: Độ đục để đánh giá sự có mặt của các chất lơ lửng trong nước ảnh

hưởng đến độ truyền ánh sáng. Độ đục không gây độc hại đến sức khỏe nhưng ảnh

hưởng đến quá trình lọc và khử trùng nước.

4. Mùi vị: Các chất khí, khoáng và một số hóa chất hòa tan trong nước làm cho

nước có mùi. Các mùi vị thường gặp: mùi đất, mùi tanh, mùi thúi, mùi hóa học đặc

trưng như Clo, amoniac, vị chát, mặn, chua…

5. Cặn: Gồm có cặn lơ lửng và cặn hòa tan (vô cơ và hữu cơ), cặn không gây độc

hại đến sức khỏe nhưng ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước.

6

6. Tính phóng xạ: Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, thường

nước này vô hại đôi khi có thể dùng để chữa bệnh. Nhưng nếu chỉ tiêu này bị

nhiễm bởi các chất phóng xạ từ nước thải, không khí, từ các chất độc hại vượt quá

giới hạn cho phép thì rất nguy hiểm.

B. CHỈ TIÊU HÓA HỌC

1. Độ pH: Phản ánh tính axit hay tính kiềm của nước. pH ảnh hưởng đến các hoạt

động sinh học trong nước, tính ăn mòn, tính hòa tan.

2. Độ acid: Trong nước thiên nhiên độ acid là do sự có mặt của CO2, CO2 được

hấp thụ từ khí quyển hoặc từ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải

công nghiệp (chiếm đa số) và nước phèn. Độ acid không gây độc hại đến sức khỏe

con người nhưng ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước cấp và nước thải.

3. Độ kiềm: do 3 ion chính HCO3-, OH

-, CO3

2-làm cho nước có độ kiềm. Nước có

độ kiềm cao làm cho người sử dụng nước cảm thấy khó chịu trong người. Độ kiềm

ảnh hưởng đến quá trình keo tụ, khử sắt, làm mềm nước, kiểm tra độ ăn mòn, khả

năng đệm của nước thải, của bùn.

4. Độ cứng: Độ cứng của nước biểu thị hàm lượng các ion Ca2+

và Mg2+. Độ cứng

không gây độc hại đến sức khỏe con người, nhưng dùng nước có độ cứng cao sẽ

tiêu hao nhiều xà bông khi giặt đồ, tăng độ ăn mòn đối với các thiết bị trao đổi

nhiệt, nồi hơi tạo nên cặn bám, khe nứt gây nổ nồi hơi.

5. Clorur (Cl-): Clorur trong nước biểu thị độ mặn. Clorur không gây độc hại đến

sức khỏe con người nhưng dùng lâu sẽ gây nên bệnh thận.

6. Sulfat (SO42-

): Sulfat tiêu biểu cho nguồn nước bị nhiễm phèn hoặc nước có

nguồn gốc khoáng chất hoặc hữu cơ. Sulfat gây độc hại đến sức khỏe con người vì

sunfat có tính nhuận tràng. Nước có Sulfat cao sẽ có vị chát, uống vào sẽ gây bệnh

tiêu chảy.

7. Sắt (Fe2+

, Fe3+

): Sắt tồn tại trong nước dạng sắt III (dạng keo hữu cơ, huyền

phù), dạng sắt II (hòa tan). Sắt cao tuy không gây độc hại đến sức khỏe con người

nhưng nước sẽ có mùi tanh khó chịu và nổi váng bề mặt, làm vàng quần áo khi

giặt, hư hỏng các sản phẩm ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp, đóng cặn trong

đường ống và các thiết bị khác làm tắc nghẽn các ống dẫn nước.

8. Mangan (Mn2+

): Mangan có trong nước với hàm lượng thấp hơn sắt nhưng

cũng gây nhiều trở ngại giống như sắt.

7

9. Oxy hòa tan (DO): Oxy hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ,

áp suất và đặc tính của nguồn nước (thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh). Xác

định lượng Oxy hòa tan là phương tiện để kiểm soát ô nhiễm và kiểm tra hiệu quả

xử lý.

10. Nhu cầu oxy hóa học (COD): Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp

chất hữu cơ có trong nước. Nước nhiễm bẩn sẽ có độ oxy hóa cao phải tốn nhiều

hóa chất cho công tác khử trùng.

11. Nhu cầu Oxy sinh hóa (BOD): Là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn sử dụng

phân hủy chất hữu cơ dưới điều kiện hiếu khí. Chỉ tiêu này để đánh giá khả năng

tự làm sạch của nguồn nước. BOD càng cao chứng tỏ mức độ ô nhiễm càng nặng.

12. Florur (F-): Trong thiên nhiên, các hợp chất của florur khá bền vững, ít bị

phân hủy bởi quá trình làm sạch. Nếu thường xuyên dùng nước có florur lớn hơn

1,3mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7mg/l đều dễ mắc bệnh hư hại men răng.

13. Dihydro sulfur (H2S): Khí này là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất

hữu cơ, rác thải. Khí này làm nước có mùi trứng thối khó chịu, với nồng độ cao,

nó có tính ăn mòn vật liệu.

14. Các hợp chất của acid Silicic (Si): trong nước nếu có các hợp chất axit silicic

sẽ rất nguy hiểm do cặn silicat lắng động trên thành nồi, thành ống làm giảm khả

năng truyền nhiệt và gây tắc ống.

15. Photphat (PO42-

): Có phốt phát vô cơ và photphat hũu cơ. Trong môi trường tự

nhiên, P hữu cơ hầu hết là những chất mang độc tính mạnh dưới dạng thuốc diệt

côn trùng, các vũ khí hóa học. Photphat làm hóa chất bón cây, chất kích thích tăng

trưởng, chất tạo bọt trong bột giặt, chất làm mềm nước, kích thích tăng trưởng

nhiều loại vi sinh vật, phiêu sinh vật, tảo… photphat gây nhiều tác động trong việc

bảo vệ môi trừơng.

16. Nitơ (N) và các hợp chất chứa Nitơ (NH4+, NO2

-, NO3

-): Sự phân hủy của rác

thải, các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp tạo thành

các sản phẩm amoniac, nitrít, nitrát. Sự hiện diện của các hợp chất này là chất chỉ

thị để nhận biết trạng thái nhiễm bẩn của nguồn nước.

17. Kim loại nặng: có mặt lợi và mặt hại:

- Mặt lợi: với hàm lượng hữu ích, giúp duy trì và điều hòa những hoạt động của cơ

thể.

8

- Mặt hại: với hàm lượng cao gây khó chịu hoặc dẫn đến ngộ độc.

18. Các thành phần độc hại khác: Là thành phần các chất mà chỉ tồn tại trong

nước với một hàm lượng rất nhỏ cũng đủ gây độc hại đến tính mạng con người,

thậm chí gây tử vong, đó là các chất: Arsen (As), Berili (Be), Cadimi (Cd), Cyanur

(CN), Crôm (Cr), Thủy ngân (Hg), Niken (Ni), Chì (Pb), Antimoin (Sb), Selen

(Se), Vanadi (V). Một vài gam thủy ngân hoặc Cadimi có thể gây chết người, với

hàm lượng nhỏ hơn chúng tích lũy trong các bộ phận của cơ thể cho tới lúc đủ

hàm lượng gây ngộ độc. Chì tích lũy trong xương, Cadimi tích lũy trong thận và

gan, thủy ngân tích lũy trong các tế bào não.

19. Chất béo và dầu mỡ: Chất béo và dầu mỡ dễ phân tán và khuyết tán rộng. Chất

béo đưa vào nguồn nước từ các nguồn nước thải, các lò sát sinh, công nghiệp sản

xuất dầu ăn, lọc dầu, chế biến thực phẩm… Chất béo ngăn sự hòa tan oxy vào

nước, giết các vi sinh vật cần thiết cho việc tự làm sạch nguồn nước.

20. Thuốc diệt cỏ và trừ sâu: Thuốc diệt cỏ và trừ sâu ngoài việc gây ô nhiễm

vùng canh tác còn có khả năng lan rộng theo dòng chảy, gây ra các tổn thương trên

hệ thần kinh nếu tiếp xúc lâu ngày, chúng cũng có thể tích tụ trong cơ thể gây ra

những biến đổi gien hoặc các bệnh nguy hiểm.

C. CHỈ TIÊU SINH HÓA

1. Tổng số vi trùng: Chỉ tiêu này để đánh giá mật độ vi trùng trong nước, các vi

khuẩn này hoặc sống trong nước, hoặc từ đất rửa trôi vào nước hoặc từ các chất

bài tiết. Chỉ tiêu này không đánh giá về mặt độc hại đối với sức khỏe mà chỉ đánh

giá chất lượng nguồn nước.

2. Coliform: Coliform sống ký sinh trong đường tiêu hóa của người và động vật,

chỉ tiêu này dùng để xem xét sự nhiễm bẩn của nước bởi các chất thải.

3. E. Coli: Chỉ tiêu này đánh giá sự nhiễm phân của nguồn nước nhiều hay ít

(nhiễm phân người hoặc động vật), gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đôi

khi thành dịch bệnh lan truyền.

IV. CÁC TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT

LƢỢNG NƢỚC

Tiêu chuẩn chất lượng nước được đặt ra để xác định nguồn nước có thích hợp

cho mục đích sử dụng hay không. Thông thường tiêu chuẩn chất lượng nước

thường quy định về mức độ / nồng độ cho phép của các chất hiện diện trong nước

9

Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lƣợng nƣớc

TCVN 6773:2000 - Chất lượng nước - Chất lượng nước dùng cho thuỷ lợi.

TCVN 6774:2000 - Chất lượng nước - Chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thuỷ

sinh.

TCVN 6980:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

vực nước sông dùng cho mục đích cấp Nước sinh hoạt


vực nước hồ dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.


vực nước sông dùng cho mục đích thể thao và giải trí dưới nước.


vực nước hồ dùng cho mục đích thể thao và giải trí dưới nước.


vực nước sông dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh.


vực nước hồ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh.


vực nước biển ven bờ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh.


vực nước biển ven bờ dùng cho mục đích thể thao và giải trí

dưới nước.

Các qui chuẩn kỹ thuật quốc gia

1. QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

2. QCVN 09:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

ngầm

3. QCVN 10:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước biển ven bờ

4. QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt

5. QCVN 24:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công

nghiệp

http://luat.xalo.vn/thuat-ngu-phap-ly/132945844/Nuoc-sinh-hoat.html

10

CHƢƠNG 2 :

CÁC CHU TRÌNH HÓA HỌC TRONG KỸ THUẬT

MÔI TRƢỜNG

I. CÁC QUÁ TRÌNH VÀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC TRONG MÔI

TRƢỜNG NƢỚC

I.1 Phản ứng tạo phức

Nước tự nhiên có chứa rất nhiều ion và hợp chất có khả năng tạo phức mạnh,

ví dụ axit humic, amino axit, ion clorua,.... Ngoài ra, trong nước tự nhiên còn có

các tác nhân tạo phức nhân tạo xuất phát từ các loại chất thải công nghiệp thải vào

các nguồn nước.

Các tác nhân tạo phức này có thể tạo phức với hầu hết các ion kim loại có

trong nước (Mg2+

, Ca2+

, Mn2+

, Fe2+

, Fe3+

, Cu2+

, Zn2+

, Co2+

, Ni2+

, Sr2+

, Cd2+

, Ba2+

).

Do các phản ứng tạo phức đã nêu, nên các ion kim loại thường tồn tại trong nước

dưới nhiều dạng khác nhau, tùy theo pH, các tác nhân có mặt,... và rất ít khi tồn tại

dưới dạng ion tự do đơn lẻ.

Phản ứng tạo phức xảy ra trong nước có thể ảnh hưởng đến các phản ứng

riêng của phối tử và các kim loại, làm thay đổi mức oxy hóa của ion kim loại, hòa

tan các hợp chất không tan của kim loại. Ngược lại, phản ứng tạo phức cũng có thể

làm kết tủa một số kim loại dưới dạng hợp chất phức.

Nhiều cation kim loại bị giữ lại trong đất do quá trình trao đổi ion, nhưng

khi tạo phức với một số phối tử mang điện tích âm, các ion kim loại sẽ tạo thành

các anion phức và do đó không còn bị hấp thụ vào đất nữa.

Hợp chất humic là các phối tử tạo phức quan trọng nhất thường gặp trong

nước tự nhiên. Tính chất của nước tự nhiên bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt

của các hợp chất humic do tính axit - bazơ, khả năng hấp phụ và tạo phức của

chúng. Axit fulvic tan được trong nước, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng

nước; axit humic và humin tuy không tan được trong nước nhưng cũng có khả

năng ảnh hưởng đến tính chất nước thông qua khả năng trao đổi ion và chất hữu

cơ với nước.

11

Do có khả năng liên kết với nhiều ion kim loại và không tan trong nước,

nên humin và axit humic có khả năng tích lũy một lượng lớn kim loại trong trầm

tích.

I.2 Phản ứng oxy hóa-khử

Hiện tượng oxyhóa-khử rất quan trọng trong hóa học nước và nước thải. Trong

nước mặt các chất ô nhiễm hữu cơ bi oxy hóa bởi oxy hòa tan trong nước, phản

ứng này làm lượng oxy hòa tan bị giảm đi điều này ảnh hưởng đến sự sống của các

thủy sinh vật hiếu khí trong nước (tôm , cá…)

Trong quá trình XL nước thải, phản ứng oxy hóa khử được ứng dụng trong 1 công

đọan của chuổi hệ thống XL

Sự biến đổi NH4+, NO2

-, NO3

- trong nước

- Trong nước, rất nhiều phản ứng oxy hoá khử xảy ra được xúc tác bởi VSV.

Các VSV là các chất xúc tác, oxy sẽ oxy hóa các chất hữu cơ,

- Rất nhiều chất trong nước có khả năng trao đổi cả H+ và e.

- Sự dịch chuyển của e trong phản ứng oxyhóa-khử kèm theo sự dịch chuyển

của ion H+ và ở đây có mối quan hệ chặt chẻ giữa quá trình oxyhóa-khử và

quá trình acid-base

Trong môi trường nước, hiện tượng oxy hóa khử xảy ra như sau:

- Ở môi trường khử, trong lớp bùn lắng ky khí, carbon của CO2 (ở lớp nước

cạn có thể bi khử đến CH4. Trong trường hợp lớp nước dưới đáy trở nên kỵ khí,

có thể tồn tại các chất ở trạng thái bị khử như: Fe2+

, Mn2+

, CH4, NH

4

+, H

2S. Sự bão

hòa DO trong nước làm cho lớp nước bề mặt có tính oxy hóa vì nồng độ oxy cao

(môi trường oxy hóa). Sự oxy hóa khử trong nước ảnh hưởng rất lớn đến chất

lượng nước và đời sống của các thủy sinh.

II. CÁC CHU TRÌNH CHUYỂN HÓA TRONG NƢỚC

Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học của môi trường nước. Các vi

sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc và tảo đóng vai trò trung gian tạo điều kiện cho nhiều

chuyển hóa hóa học xảy ra trong nước và đất. Vi sinh vật thông qua nhiều phản

ứng khác nhau tạo thành nhiều loại trầm tích và các khoáng vật sa lắng. Nhiều loại

vi sinh vật tham gia vào nhiều chu trình chuyển hóa của các nguyên tố trong môi

trường, vì vậy các chu trình này được gọi là chu trình sinh địa hóa.

12

II.1 Phản ứng chuyển hóa cacbon

Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon. Các loại tảo

quang hợp là loại sinh vật cố định cacbon quan trọng nhất trong môi trường nước.

Tảo quang hợp tiêu thụ CO2, làm pH của nước tăng và do đó làm kết tủa CaCO3

và CaCO3.MgCO3. Lượng cacbon hữu cơ được tạo thành nhờ hoạt động của vi

sinh vật sẽ tiếp tục bị chính vi sinh vật phân hủy chuyển hóa trong chu trình sinh

địa hóa thành nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá, than bùn,… Cacbon hữu

cơ trong sinh khối, nhiên liệu hóa thạch có thể bị vi sinh vật phân hủy hoàn toàn

tạo thành CO2. Có thể tóm tắt các quá trình chuyển hóa cacbon có liên quan đến vi

sinh vật như sau:

Quang hợp: là quá trình trong đó tảo hoặc các loại thực vật bậc cao, vi

khuẩn quang hợp sử dụng năng lượng ánh sáng để cố định cacbon thành chất hữu

cơ:

CO2 + H2O + h {CH2O} + O2(k)

Qúa trình hiếu khí: là quá trình trong đó chất hữu cơ bị oxy hóa trong

điều kiện có oxy phân tử O2:

{CH2O} + O2(k) CO2 + H2O

Qúa trình kỵ khí: quá trình oxy hóa chất hữu cơ sử dụng nguồn oxy kết

hợp như NO3, SO4

2…, không sử dụng oxy phân tử.

Sự phân hủy sinh khối: vi khuẩn hoặc nấm mốc phân hủy xác động thực

vật, chuyển cacbon hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh, photpho thành các dạng hợp chất hữu

cơ hoặc vô cơ đơn giản có thể hấp thụ bởi thực vật.

Quá trình tạo metan: các chất hữu cơ có thể bị vi khuẩn tạo metan

(methane-forming bacteria) như Methanobacterium chuyển thành metan trong

điều kiện thiếu khí (anoxic) ở lớp trầm tích bằng phản ứng lên men (đây là một

loại phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất oxy hóa và chất khử đều là chất hữu cơ):

2{CH2O} CH4 + CO2

quá trình này đóng vai trò quan trọng trong chu trình cacbon. Quá trình này cung

cấp khoảng 80% lượng CH4 cho khí quyển.

Quá trình phân hủy các hợp chất hydrocacbon: các hợp chất

hydrocacbon lớn có thể bị Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium và

13

Nocardia oxy hóa trong điều kiện hiếu khí. Nhờ có quá trình này mà chất thải dầu

mỏ có thể bị phân hủy trong nước và trong đất. Ví dụ các phản ứng:

CH3CH2CH2CH2CH2O2H + O2 CH3CH2CH2O2H + 2CO2 + 2H2O

Sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ: như các quá trình xảy ra trong

quá trình xử lý nước thải đô thị. Có thể biểu diễn sự phân hủy này bằng phản ứng

đại diện sau:

{CH2O} + O2(k) CO2 + H2O + sinh khối

II.2 Phản ứng chuyển hóa nitơ

Chu trình nitơ là một trong các quá trình hóa học quan trọng nhất trong

nước và đất có sự tham gia của vi sinh vật. Quá trình này dựa vào 4 chuyển hóa

quan trọng:

Cố định nitơ (nitrogen fixation): là quá trình trong đó phân tử N2 từ khí

quyển được chuyển thành nitơ hữu cơ (chủ yếu do vi khuẩn Rhizobium):

3{CH2O} + 2N2 + 3H2O + 4H+ 3CO2 + 4NH4

+

Nitrat hóa (nitrification): là quá trình oxy hóa NH3 hoặc NH4+ thành

NO3 (do vi khuẩn Nitrozomonas và Nitrobacter):

NH3 + 3/2 O2 H+ + NO2

+ H2O (Nitrosomonas)

NO2 + ½ O2 NO3

(Nitrobacter)

nitrat hóa đóng một vai trò rất quan trọng trong tự nhiên, nó cung cấp ion nitrat

cho thực vật hấp thụ (đây là dạng nitơ chủ yếu thực vật có thể hấp thụ được). Phân

bón dạng muối amoni sẽ được vi khuẩn chuyến hóa thành nitrat để thực vật có thể

hấp thụ tốt nhất.

Khử nitrat (nitrate reduction): là quá trình khử NO3 thành NO2

:

½ NO3 + ¼ {CH2O} ½ NO2

+ ¼ H2O + ¼ CO2

Denitrat hóa (denitrification): là quá trình trong đó NO3 và NO2

bị khử

thành N2 trong điều kiện không có oxy tự do:

4NO3 + 5{CH2O} + 4H

+ 2N2 + 5CO2 + 7H2O

quá trình denitrat hóa cũng có thể tạo thành NO và N2O.

14

II. 3 Phản ứng chuyển hóa lƣu huỳnh

Chu trình lưu huỳnh có liên quan đến sự chuyển hóa qua lại giữa các dạng

hợp chất khác nhau của lưu huỳnh như: hợp chất sulfat vô cơ tan, hợp chất sulfat

không tan, hợp chất sinh học chứa lưu huỳnh, hợp chất hữu cơ tổng hợp chứa lưu

huỳnh. Các quá trình có sự tham gia của vi sinh vật trong chu trình lưu huỳnh bao

gồm:

Khử sulfat thành sulfua dưới tác dụng của các vi khuẩn như

Desulfovibrio:

SO42

+ 2{CH2O} + 2H+ H2S + 2CO2 + 2H2O

H2S tạo thành do độc và có mùi khó chịu nên có thể làm giảm chất lượng

nước.

Oxy hóa sulfua dưới tác dụng của các vi khuẩn như Thiobacillus:

2H2S + 4O2 4H+ + 2SO4

2

Một số loại vi khuẩn oxy hóa sulfua có thể chịu được môi trường axit và rất

nguy hiểm cho môi trường. Ví dụ, các vi khuẩn loại này có thể oxy hóa pyrite

FeS2 trong nước rò rỉ từ mỏ khai thác quặng tạo thành axit sulfuric. Axit tạo thành

sẽ hòa tan nhiều kim loại trong quặng và cuối cùng đi vào các nguồn nước ngầm /

nước mặt và gây ô nhiễm.

Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh dưới tác

dụng của vi khuẩn có thể tạo ra các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh bay hơi và có mùi

khó chịu, như metyl thiol CH3SH, dimetyl disulfua CH3SSCH3. Quá trình phân

hủy này cũng tạo ra H2S.

II.4 Phản ứng chuyển hóa photpho

Các quá trình có sự tham gia của vi sinh vật trong đất và nước đóng một vai

trò quan trọng trong chu trình photpho. Một số vi khuẩn có khả năng tích lũy

photpho từ nước tốt hơn tảo. Photpho tích lũy trong tế bào và có thể giải phóng trở

lại giúp vi khuẩn phát triển khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng này.

Photphat (PO43

): cũng như nitrat, photphat là chất dinh dưỡng cần cho sự

phát triển của thực vật thủy sinh. Nồng độ photphat trong các nguồn nước không ô

nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/L. Nước sông bị ô nhiễm do nước thải đô thị,

nước thải công nghiệp hoặc nước chảy tràn từ đồng ruộng chứa nhiều loại phân

15

bón, có thể có nồng độ photphat đến 0,5 mg/L. Photphat không thuộc loại hóa chất

độc hại đối với con người, nhiều tiêu chuẩn chất lượng nước không quy định nồng

độ tối đa cho photphat.

Mặc dù không độc hại đối với người, song khi có mặt trong nước ở nồng độ

tương đối lớn, cùng với nitơ, photphat sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng

(eutrophication). Theo nhiều tác giả, khi hàm lượng photphat trong nước đạt đến

mức 0,01 mg/l (tính theo P) và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100, thì sẽ gây ra hiện

tượng phú dưỡng nguồn nước. Hiện tượng phú dưỡng thường xảy ra với các hồ,

hoặc các vùng nước ít lưu thông trao đổi.

Sulfat (SO42

)

Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn, thường có nồng

độ sulfat cao. Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật chuyển hóa tạo ra sulfit và

axit sulfuric có thể gây ăn mòn đường ống và bê tông. Ở nồng độ cao, sulfat có thể

gây hại cho cây trồng.

Clorua (Cl)

Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Clorua kết hợp

với các ion khác như natri, kali gây ra vị cho nước. Nguồn nước có nồng độ clorua

cao có khả năng ăn mòn kim loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các

công trình bằng bê tông,... Nhìn chung clorua không gây hại cho sức khỏe con

người, nhưng clorua có thể gây ra vị mặn của nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến

mục đích ăn uống và sinh hoạt.

Các kim loại nặng

Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn,...thường có trong nước thải công nghiệp. Hầu hết

các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các động vật khác.

Chì (Pb): chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acqui, luyện

kim, hóa dầu. Chì còn được đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô

nhiễm do khí thải giao thông. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần

kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh.

Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10 100 lần so với chì vô cơ đối với các loại cá.

Thủy ngân (Hg): thủy ngân là kim loại được sử dụng trong nông nghiệp

(thuốc chống nấm) và trong công nghiệp (làm điện cực). Trong tự nhiên, thủy

ngân được đưa vào môi trường từ nguồn khí núi lửa. Ở các vùng có mỏ thủy ngân,

16

nồng độ thủy ngân trong nước khá cao. Nhiều loại nước thải công nghiệp có chứa

thủy ngân ở dạng muối vô cơ của Hg(I), Hg(II) hoặc các hợp chất hữu cơ chứa

thủy ngân.

Thủy ngân cũng rất độc với các động vật khác và các vi sinh vật. Nhiều loại

hợp chất của thủy ngân được dùng để diệt nấm mốc.

Arsen (As): asen trong các nguồn nước có thể do các nguồn gây ô nhiễm

tự nhiên (các loại khoáng chứa arsen) hoặc nguồn nhân tạo (luyện kim, khai

khoáng...). Arsen thường có mặt trong nước dưới dạng arsenit (AsO33

), arsenat

(AsO43

) hoặc arsen hữu cơ (các hợp chất loại methyl arsen có trong môi trường

do các phản ứng chuyển hóa sinh học arsen vô cơ).

Arsen và các hợp chất của nó là các chất độc mạnh (cho người, các động

vật khác và vi sinh vật), nó có khả năng tích lũy trong cơ thể và gây ung thư. Độc

tính của các dạng hợp chất arsen: As(III) > As(V) > Arsen hữu cơ.

II. 5 Phản ứng chuyển hóa sắt

Một số vi khuẩn (như Ferrobacillus, Gallionella, Sphaerotilus) có thể sử

dụng các hợp chất của sắt để lấy năng lượng cho quá trình đồng hóa của chúng,

thông qua quá trình oxy hóa Fe(II) thành Fe(III) với oxy phân tử:

4Fe2+

+ 4H+ + O2 4Fe

3+ + 2H2O

Người ta thường tìm thấy những lượng lớn sắt (III) oxid tích tụ dưới dạng bùn sa

lắng ở những nơi vi khuẩn oxy hóa sắt phát triển mạnh.

17

CHƢƠNG 3:

HÓA NƢỚC – Ô NHIỄM NƢỚC

I. CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC

I.1 Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc

Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa

vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết

của chúng.

Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ

yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao

thông vào môi trường nước.

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô

nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm

bởi các tác nhân vật lý. Có nhiều chất gây ô nhiễm nước. Tác hại của các chất gây

ô nhiễm không những tùy thuộc vào tính chất vật lý, hóa học mà còn phụ thuộc

vào dạng tồn tại của chúng trong môi trường. Ví dụ: arsen là nguyên tố độc, nhưng

các dạng arsen khác nhau thì có độc tính khác nhau, các hợp chất vô cơ của As

(III) độc hơn các hợp chất As (V) tương ứng, còn arsen ở dạng (CH3)2As +

CH3COO (arsenobetain) có nhiều trong hải sản lại ít độc...

Vì vậy, khi đánh giá về mức độ ô nhiễm nước, không những chỉ cần phân

tích xác định sự có mặt của nguyên tố, hoặc hợp chất gây ô nhiễm mà còn phải xác

định được dạng tồn tại của nó trong môi trường (speciation).

Do hoạt động tự nhiên và nhân tạo mà thành phần và chất lượng của nước

trong môi trường có thể bị thay đổi. Sau một thời gian nước có thể tự làm sạch

thông qua các quá trình tự nhiên như hấp phụ, lắng, lọc, tạo keo, phân tán, oxy

hóa, khử, polime hóa, biến đổi dưới tác dụng của vi sinh vật... Khả năng tự làm

sạch của nước chỉ đáng kể đối với các nguồn nước có lưu thông (sông, suối,...). Do

trong điều kiện có dòng chảy oxy từ không khí mới có thể khuếch tán và hòa tan

vào nước để tham gia vào quá trình phân hủy các chất ô nhiễm của vi sinh vật. Khi

đưa một lượng quá nhiều chất gây ô nhiễm vào các nguồn nước tự nhiên, vượt quá

khả năng tự làm sạch của nó thì nguồn nước đó sẽ bị ô nhiễm.

18

I.2. Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc

Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu xuất phát từ quá trình sinh hoạt và

hoạt động sản xuất của con người tạo nên (công nghiệp, thủ công nghiệp, nông

ngư nghiệp, giao thông thủy, dịch vụ…). Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi

lửa, xói mòn, bão, lụt,...) có thể rất nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên, và

không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu. Các

nguồn gây ô nhiễm nước thường gặp là nước thải

Các tiêu chí ô nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu

cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng).

Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên: nước sông vùng ven biển và

có thể ở các vùng khác sâu hơn trong nội địa cũng có thể bị nhiễm mặn. Nước

sông bị nhiễm mặn theo các kênh rạch đưa nước mặn vào các hồ chứa... gây nhiễm

mặn các vùng xa bờ biển. Nước sông, kênh rạch bị nhiễm phèn có thể chuyển axit,

sắt, nhôm... đến các vùng khác gây suy giảm chất lượng nước vùng bị tác động.

Người ta thường chia các nguồn gây ô nhiễm nước thành hai loại là nguồn

điểm và nguồn không điểm:

Nguồn điểm (point source): là nguồn gây ô nhiễm có thể xác định được vị

trí, lưu lượng cụ thể, ví dụ cống thải nước thải đô thị vào sông, hồ, cống thải nhà

máy,...

19

Nguồn không điểm (nonpoint source): là nguồn gây ô nhiễm không xác

định được cụ thể vị trí, lưu lượng, ví dụ nước chảy tràn ở khu đô thị, nông thôn,

nước mưa bị ô nhiễm,...

Phân loại các tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc

các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy;

các chất hữu cơ bền vững;

các kim loại nặng; các ion vô cơ;

các khí hòa tan;

dầu mỡ;

các chất phóng xạ;

vi trùng;

các chất có mùi;

các chất rắn.

Các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ của chất ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc

phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường;

tính chất vật lý của chất ô nhiễm;

tính chất hóa học của chất ô nhiễm;

tính chất sinh hóa (khả năng chuyển hóa) của chất ô nhiễm;

đặc điểm tác dụng sinh học (tích lũy sinh học của chất ô nhiễm);

điều kiện khí tượng thủy văn;

độ pH của môi trường, độ bền vững của chất ô nhiễm.

II. CÁC LOẠI NƢỚC THẢI- ĐẶC TÍNH-NGUỒN XẢ THẢI

Nƣớc thải sinh họat:

Nước thải sinh họat là nước được thải bỏ sau khi sử dụng thường được thải

ra từ các các căn hộ gia đình, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công

trình công cộng khác. Lượng nước thải này của khu dân cư phụ thuộc vào dân số,

vào tiêu chuẩn cấp nước. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp

kém, nước thải sinh họat không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn

gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, các

thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh. Chất hữu cơ chứa trong nước

20

thải sinh họat bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); carbohydrat (40 -

50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 -10%). Nồng độ chất hữu

cơ trong nước thải sinh họat dao động trong khỏang 150 – 450% mg/l theo trọng

lượng khô. Có khỏang 20 – 40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.

Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào

mức sống và các thói quen của người dân. Nước thải sinh hoạt có thành phần với

các giá trị điển hình như sau: COD = 500 mg/l, BOD5 = 250 mg/l, SS = 220 mg/l,

P = 8 mg/l, N-NH3 & Norg. = 40 mg/l, pH = 6.8, TS = 720mg/l.

Nƣớc thải đô thị: thành phần cơ bản cũng gần tương tự nước thải

sinh hoạt (tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt + nước thải vệ sinh +

nước thải của các cơ sở thương mại, công nghiệp nhỏ)

Nƣớc thải công nghiệp (industrial wastewater): là nước thải từ các

cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải.

Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp

không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công

nghiệp cụ thể. Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa

lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các chất

hữu cơ còn có các kim loại nặng, sulfua,...

Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ

thuộc vào lọai hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn. Lưu lượng nước

thải của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm

được sản xuất. Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong 1

ngành công nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của

công nghệ sản xuất hoặc điều kiện môi trường.

Đại lƣợng PE (population equivalent) thường được sử dụng để so sánh

một cách tương đối mức độ gây ô nhiễm của nước thải công nghiệp với nước thải

đô thị. Đại lượng này được xác định dựa vào lượng thải trung bình của một người

trong một ngày đối với một tác nhân gây ô nhiễm xác định. Các tác nhân gây ô

nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu cầu oxy hóa học),

BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng).

21

Ví dụ: tính PE của nguồn nước thải có lưu lượng là 200 m3/ngày đêm, nồng

độ BOD5 của nước thải là 1200 mg/L. Lượng BOD5 trung bình do một người thải

ra trong một ngày là 50 g/người.ngày.

Như vậy, xét đối với thông số BOD5, nước thải của nguồn thải này tương

đương với nước thải của một khu dân cư có 4 800 người.

III. QUAN TRẮC MÔI TRƢỜNG NƢỚC (MONITORING)- ĐÁNH GIÁ

TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG

Quan trắc môi trường là việc theo dõi thường xuyên chất lượng môi

trường với các trọng tâm, trọng điểm hợp lý nhằm phục vụ các hoạt động bảo vệ

môi trường và phát triển bền vững. Các mục tiêu cụ thể của quan trắc môi trường

gồm:

Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường trên quy mô

quốc gia, phục vụ việc xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường.

Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường của từng vùng

trọng điểm được quan trắc để phục vụ các yêu cầu tức thời của các cấp quản lý

nhà nước về bảo vệ môi trường.

Cảnh báo kịp thời các diễn biến bất thường hay các nguy cơ ô nhiễm, suy

thoái môi trường.

Xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường phục vụ việc lưu trữ,

cung cấp và trao đổi thông tin trong phạm vi quốc gia và quốc tế.

III.1 Các thông số quan trắc môi trƣờng nƣớc

- Môi trường nước mặt: pH, nhiệt độ, TDS, EC, SS, DO, OD, COD, N-NH,

N-NO, độ đục, Fe, Cl-, S

2-, SO4

2- , PO4

3 , dầu mỡ khoáng, Coliform.

- Môi trường nước mưa : pH, độ dẫn điện (EC), NO2, SO42-

, NO3-, Cl

-, NH4

+,

Na+, Ca

2+, Mg

2+, K

+, PO4

3-

22

III.2 Tần suất và thời gian lấy mẫu

- Tùy thuộc vào yêu câu công tác quản lý môi trường, đặc điểm nguồn nước.

- Khi có những thay đổi theo chu kỳ hay thường xuyên, cân thiêt kế không

gian và thời gian giữa 2 lần lấy mẫu liên tiếp để phát hiện được những thay đổi.

- Quan trắc sự cố MT-thu mẫu hàng ngày hoặc nhiều lần trong ngày.

- Về nguyên tắc, tần số thu mẫu càng dày, độ chính xác của đánh giá càng

cao.

23

24

III.3 Đánh giá tác động môi trƣờng

Đánh giá tác động môi viết tắt là ĐTM (tiếng Anh là EIA) là quá trình phân

tích, đánh giá, dự báo ảnh hưởng đến môi trường của các dự án quy hoạch, phát

triển kinh tế - xã hội, của các cơ sở sản xuất, kinh doanh, công trình kinh tế, khoa

học kỹ thuật, y tế, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng và các công trình khác

đề xuất các giải pháp thích hợp về bảo vệ môi trường.

Các hoạt động kể trên tác động đến môi trường có thể tốt hoặc xấu, có lợi

hoặc có hại nhưng việc đánh giá tác động môi trường sẽ giúp những nhà ra quyết

định chủ động lựa chọn những phương án khả thi và tối ưu về kinh tế và kỹ thuật

trong bất cứ một kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội nào.

25

CHƢƠNG 4 :

CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI

I. CHÂT LƢỢNG NƢỚC

Chất lượng nguồn nước là một yếu tố quan trọng để quyết định công nghệ xử

lý nước, xác định các thông số về liều lượng hóa chất cần phải sử dụng trong quá

trình xử lý. (xem các chỉ tiêu chất lượng nước ở chương I)

KHÁI NIỆM VỀ DO, BOD, COD

DO là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh

vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v...) thường được tạo ra do sự hoà

tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ DO trong nước nằm trong

khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá

chất, sự quang hợp của tảo và v.v... Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước

giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự

ô nhiễm nước của các thuỷ vực.

COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần

thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ.

Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước,

trong khi đó OD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ

dễ phân huỷ bởi vi sinh vật.

Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tan

trong nước (DO). Do vậy nhu cầu oxy hoá học và oxy sinh học cao sẽ làm giảm

nồng độ DO của nước, có hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nước nói chung.

Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hoá chất là các tác nhân tạo ra

các giá trị OD và COD cao của môi trường nước.

Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng vi

sinh vật, do đó thường nó có giá trị cao hơn giá trị BOD.

26

BOD : Nhu cầu ôxy hóa sinh học hay nhu cầu ôxy sinh học : là lượng oxy

cần cung cấp để oxy hoá các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật. (Biochemical

oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá): lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy

hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2 = CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật

sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá

trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng

thải đối với nguồn nước. OD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong

nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật.

OD là một chỉ số và đồng thời là một thủ tục được sử dụng trong quản lý và khảo

sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học môi trường.

BOD5: Để Oxy hoá hết chất hữu cơ trong nước thường phải mất 20 ngày ở 20oC.

Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số OD sau khi Oxy hoá 5 ngày, ký hiệu OD5.

Sau 5 ngày có khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hoá.

Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước xảy ra theo 2 giai đoạn :

Giai đoạn 1: chủ yếu các chất cacbonhydro bị oxy hóa. Quá trình này kéo

dài khoảng 20 ngày.

Giai đoạn 2 : Các hợp chất Nitơ bị Oxy hóa, thông thường bắt đầu từ ngày

thứ 5.

Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu,

quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần. Do đó, để

xác định gần đúng nhu cầu oxy sinh hóa cần phải đo sau 20 ngày vì lúc đó khoảng

98 đến 99 % lượng chất hữu cơ trong nước thải bị Oxy hóa. Nhưng trong 20 ngày

thì mất nhiều thời gian chờ đợi. Hơn nữa, từ ngày thứ 5 trở đi không những các

hợp chất cacbonhydro bị oxy hóa mà xảy ra đồng thời sự oxy hóa các hợp chất

Nitơ (giai đoạn 2). Khi đó nó sẽ làm ảnh hưởng tới kết quả đo của OD thực tế.

Vì vậy, trong thực tế người ta sử dụng OD5 để kiểm soát mức độ ô nhiễm của

nước.

Ví dụ: đối với nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành công

nghiệp có thành phần gần giống với nước thải sinh hoạt thì lượng oxy tiêu hao để

oxy hóa các chất hữu cơ trong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm

27

87% và qua 20 ngày đêm chiếm 99%. Để kiểm tra khả năng làm việc của các công

trình xử lý nước thải người ta thường dùng chỉ tiêu OD5. Khi biết OD5 có thể

tính gần đúng OD20 bằng cách chia cho hệ số biến đổi 0,68.

BOD20 = BOD5 : 0,68

II CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC

II.1 Các điểm cần chú ý khi thiết kế các qui trình xử lý

Khi thiết kế một hệ thống xử lý nước thải thì việc lựa chọn sơ đồ công nghệ dựa

vào các yếu tố sau đây:

+ Công suất của trạm xử lý.

+ Thành phần và đặc tính của nước thải (để quyết định qui trình xử lý hóa học hay

sinh học)

+ Mức độ xử lý cần thiết nước thải.

+ Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng.

+ Phương pháp sử dụng cặn.

+ Khả năng tận dụng các công trình có sẵn.

+ Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng, (nhất là

nhiệt độ vì nó ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của các quá trình hóa học và sinh

học).

+ Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

+ Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì.

+ Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác.

II.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc

Tóm tắt quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải :

Các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau :

- xử lý lý học

- xử lý hóa học và hóa lý

- xử lý sinh học

Phƣơng pháp XL lý học

Trong phương pháp này, các lực vật lý được áp dụng để tách các chất

không hòa tan ra khỏi phase nước, được tóm tắt trong bảng sau :

ảng 1 : Các quá trình lý học áp dụng trong XL nước thải

28

Công trình Ứng dụng

Lưới chắn rác Loai các chất thô và có thể lắng

Nghiền rác nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn

ể điều hòa điều hòa lưu lượng và tải trọng OD và SS

Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, giữ cặn

ở trạng thái lơ lững

Tạo bông Giúp cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ thành các hạt

lớn để có thể tách ra bằng lắng trọng lực

Lắng Tach các cặn lắng và nén bùn

Tuyển nổi Tach các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ

trọng xấp xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén

bùn sinh học

Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học

hoặc hóa học

Vận chuyển khí bổ sung và tách khí

Phƣơng pháp XL hóa học

Phương pháp này sử dụng các phản ứng hóa học để XL nước thải, thong

thường các công trình XL hóa học hay kết hợp với các công trình XL lý học.

Phương pháp này có hiệu quả cao nhưng thường tạo thành các sản phẩm phụ độc

hại. Các quá trình XL hóa học được trình bày tóm gọn trong bảng xxx

ảng 2: Các quá trình hóa học ứng dụng trong XL nước thải

Qúa trình Ứng dụng

Kết tủa Tách phosphor và tách cặn lơ lửng ở bể lắng

Hấp phụ Tách các chất hữu cơ không được XL bằng các phương pháp

hóa học / sinh học thông thường. quá trình này cũng được sử

dụng để tách kim loại nặng, khử Chlorine của nước thải trước

khi xả vào nguồn tiếp nhận

Khử trùng Phá hủy các vi sinh vật gây bệnh (khử bằng Chlorine, ClO2,

Ozone, tia UV)

Phƣơng pháp XL sinh học

29

Mục đích của việc XL nước thải bằng phương pháp sinh học là keo tụ và

tách các loại keo không lắng và ổn định (phân hủy) các chất hữu cơ nhờ sự hoạt

động của vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí. Sản phẩm cuối cùng của quá tr2inh

phân hủy sinh học thường là các chất khí (CO2, N2, CH4, H2S), các chất vô cơ

(NH4+, PO4

3-) và tế bào mới.

Quy trình công nghệ xử lý NT thường áp dụng gồm các giai đoạn sau :

Giai đoạn tiền xử lý: ằng phương pháp cơ học, hoá học và hoá lý để

loại bỏ các loại rác thô, chất rắn lơ lửng (SS)...ra khỏi nguồn nước. Ngoài ra, còn

có chức năng làm ổn định chất lượng nước thải như: điều chỉnh pH, lưu lượng và

tải lượng các chất gây bẩn có trong nguồn thải.

Giai đoạn xử lý sinh học: Chủ yếu dùng các phương pháp xử lý như:

yếm khí, hiếu khí, thiếu khí để loại bỏ các hợp chất hữu cơ tan có trong nguồn

nước nhằm làm giảm các chỉ số OD, COD, N, P...có trong nguồn nước. Quá

trình này sẽ hoạt động hiệu quả khi các thành phần cơ chất (các hợp chất chứa

cacbon), dinh dưỡng (các hợp chất chứa nitơ và photpho), nồng độ oxy hoà tan

trong nước,...được bổ sung hợp lý.

Giai đoạn xử lý hoàn thiện: Nhằm mục đích làm ổn định chất lượng

nước, khử trùng cho nguồn nước trước khi xả ra môi trường. Giai đoạn này thường

dùng phương pháp hoá học để xử lý. Kết thúc quá trình xử lý, nước đầu ra đảm

bảo yêu cầu chất lượng xả thải mà không làm ảnh hưởng tới môi trường.

Giai đoạn xử lý bùn: Sử dụng phương pháp cơ học và hoá lý để xử lý

nhằm giảm thiểu thể tích bùn thải hay chuyển trạng thái bùn từ trạng thái lỏng

sang trạng thái rắn dùng cho các mục đích khác như xả bỏ hay làm phân vi sinh.

Sau đây là một vài công nghệ về hệ thống XL nước thải

30

Hình 1 : Hệ thống xử lý nước thải

Hình 2: Công nghệ xử lý nước thải của ngành chế biến thủy sản công ty Agrex

SàiGòn

1. Song chắn rác

2. Bể điều hòa

3. Bể lắng I

4. Bể xử lý sinh học dính bám

5. Bể lắng đợt II

6. Bể tiếp xúc

7. Công trình xã nước thải

ra sông Sài Gòn

8. Cấp không khí nén

9. Bể nén bùn

10. Trạm bơm bùn

11. Sân phơi bùn

Bùn dư

Cặn

Bùn tuần hoàn

Khí

Nước tách

Chlor

3 1 2 4

5 6 7

9

10 11 Sông

31

Hình 3: Hệ thống xử lý nước hiếu khí

XỬ LÝ SINH HỌC

Phần lớn các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy bởi quá trình sinh học.

Trong quá trình xử lý sinh học các vi sinh vật sẽ sử dụng oxy để phân hủy chất

hữu cơ và quá trình sinh trưởng của chúng tăng nhanh. Ngoài chất hữu cơ (hiện

diện trong nước thải), oxygen (do ta cung cấp) quá trình sinh học còn bị hạn chế

bởi một số chất dinh dưỡng khác. Ngoại trừ nitơ và phospho, các chất khác hiện

32

diện trong chất thải với hàm lượng đủ cho quá trình xử lý sinh học. Nước thải sinh

hoạt chứa các chất này với một tỉ lệ thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Một số

loại nước thải công nghiệp như nước thải nhà máy giấy có hàm lượng carbon cao

nhưng lại thiếu phospho và nitơ, do đó cần bổ sung hai nguồn này để vi khuẩn

hoạt động có hiệu quả. Những yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học

là nhiệt độ, pH và các độc tố.

Có nhiều thiết kế khác nhau cho bể xử lý sinh học hiếu khí, nhưng loại

thường dùng nhất là bể bùn hoạt tính, nguyên tắc của bể này là vi khuẩn phân hủy

các chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tạo thành các bông cặn đủ lớn để tiến

hành quá trình lắng dễ dàng. Sau đó các bông cặn được tách ra khỏi nước thải

bằng quá trình lắng cơ học. Như vậy một hệ thống xử lý bùn hoạt tính bao gồm:

một bể bùn hoạt tính và một bể lắng.

Hình 4 : Xử lý sinh học hiếu khí

Bể Aerotank (hiếu khí)

Nguyên lý làm việc của bể Aerotank:

* ể Aerotank là công trình xử lý sinh học sử dụng bùn hoạt tính (đó là loại

bùn xốp chứa nhiều VS có khả năng oxy hoá các chất hữu cơ). Thực chất quá trình

xử lý nước thải bằng bể Aerotank trải qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy.

Giai đoạn 2: ùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy

hoá tiếp những chất hợp chất chậm oxy hoá.

Giai đoạn 3: Giai đoạn nitơ hoá và các muối NH4+.

33

* Khi sử dụng bể Aerotank phải có hệ thống cấp khí.

Hình 5: ể Aeroten

Bể UASB (kỵ khí)

Nguyên lý làm việc của bể UASB

Loại bể này thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ít

dung để xử lý nước thải sinh hoạt vì nó gây mùi khó chịu.

Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước thải

đi lên với vận tốc 0.6 – 0.9 m/h. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ

khí xảy ra (bùn + nước thải) tạo ra khí (70 – 80% CH4).

Ưu và nhược điểm của bể UASB :

* Ưu điểm: Giảm lượng bùn sinh học, do đó giảm được chi phí xử lí bùn.

Khí sinh ra là khí biogas (CH4) mang tính kinh tế cao. Xử lí được hàm lượng chất

hữu cơ cao, tối đa là 4000 mg/l, OD 500 mg/l, điều này không thể thực hiện

được ở các bể sinh học hiếu khí hay chỉ áp dụng ở những bể đặc biệt như Aerotank

cao tải. So với Aerotank (0.3 – 0.5 kgBOD/m3/ngày)thì bể UASB chịu được tải

trọng gấp 10 lần khoảng 3–8 kg BOD/m3/ngày, từ đó giảm được thể tích bể.

Không tốn năng lượng cho việc cấp khí vì đây là bể xử lí sinh học kị khí , đối với

các bể hiếu khí thì năng lượng này là rất lớn. Xử lí các chất độc hại, chất hữu cơ

khó phân hủy rất tốt. Khả năng chịu sốc cao do tải lượng lớn. Ít tốn diện tích.

34

* Nhược điểm: Khởi động lâu, phải khởi động một tháng trước khi hoạt động.

Hiệu quả xử lí không ổn định vì đây là quá trinh sinh học xảy ra tự nhiên nên

chúng ta không thể can thiệp sâu vào hệ thống. Lượng khí sinh ra không ổn định

gây khó khăn cho vận hành hệ thống thu khí. Xử lí không đạt hiệu quả khi nồng

độ BOD thấp.

KHU VỰC TRONG MỘT AO XỬ LÝ NƢỚC THẢI (FACULTATIVE)

35

CHƢƠNG 5 :

CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI THEO HƢỚNG

THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƢỜNG

5.1 Thực vật thủy sinh

5.2 Chế phẩm vi sinh vật

5.3 Lọc màng

5.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỦY SINH THỰC VẬT

36

37

5.1.1 Xử lý nƣớc thải bằng tảo

Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài

loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển,

có chiều dài tới vài mét). Các nhà phân loại thực vật dựa trên các loại sản phẩm

mà tảo tổng hợp được và chứa trong tế bào của chúng, các loại sắc tố của tảo để

phân loại chúng.

Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có

khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein

cao, do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để:

a. Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. Các hoạt động sinh học trong

các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi

thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp. Hầu hết các

loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ

thống ao tảo.

b. Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. Tảo

dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột... Do đó việc sử

dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi

năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống.

c. Tiêu diệt các mầm bệnh. Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo

các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:

Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo

để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch (do kích

thước rất nhỏ), đa số có thành tế bào dày do đó các động vật rất khó tiêu hóa,

thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong

nước thải.

Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi

khuẩn".

Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nƣớc thải bằng tảo

Dưỡng chất: Ammonia là nguồn đạm chính cho tảo tổng hợp nên protein của tế

bào thông qua quá trình quang hợp. Phospho, Magnesium và Potassium cũng là

các dưỡng chất ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo. Tỉ lệ P, Mg và K trong các tế

bào tảo là 1,5 : 1 : 0,5.

38

Độ sâu của ao tảo: độ sâu của ao tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa

khả năng của nguồn sáng trong quá trình tổng hợp của tảo. Theo các cơ sở lý

thuyết thì độ sâu tối đa của ao tảo khoảng 4,5 ¸ 5 inches (12,5cm). Nhưng những

thí nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm trong khoảng 8 ¸ 10 inches

(20 ¸ 25cm). Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo nên lớn hơn

20cm (và nằm trong khoảng 40 ¸ 50 cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong

ao tảo thích hợp và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng.

Thời gian lưu tồn của nước thải trong ao (HRT): thời gian lưu tồn của nước

thải tối ưu là thời gian cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải chuyển

đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo. Thường thì người ta chọn thời gian

lưu tồn của nước thải trong các ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày.

Lượng BOD nạp cho ao tảo: lượng BOD nạp cho ao tảo ảnh hưởng đến

năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường trong ao tảo sẽ trở nên

yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn. Một số thí

nghiệm ở Thái Lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới độ sâu của ao tảo là 0,35

m, HRT là 1,5 ngày và lượng BOD nạp là 336 kg/(ha/ngày) là tối ưu cho các ao

tảo và năng suất tảo đạt được là 390 kg /(ha/ngày).

Khuấy trộn và hoàn lưu: quá trình khuấy trộn trong các ao tảo rất cần thiết

nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy và tạo điều kiện cho các

dinh dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang hợp. Trong các ao tảo lớn

khuấy trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và yếm khí ở

đáy ao tảo. Nhưng việc khuấy trộn cũng tạo nên bất lợi vì nó làm cho các cặn

lắng nổi lên và ngăn cản quá trình khuếch tán ánh sáng vào ao tảo. Moraine và

các cộng sự viên (1979) cho rằng tốc độ dòng chảy trong ao tảo chỉ nên ở khoảng

5 cm/s. Hoàn lưu giúp cho ao tảo giữ lại được các tế bào vi khuẩn và tảo còn hoạt

động; giúp cho quá trình thông thoáng khí, thúc đẩy nhanh các phản ứng trong ao

tảo.

Thu hoạch tảo: tảo có thể được thu hoạch bằng lưới hoặc giấy lược, thu

hoạch bằng cách tạo bông cặn hoặc tách nổi, thu hoạch sinh học bằng các loài cá

ăn thực vật và động vật không xương sống ăn tảo.

5.1.2 Xử lý nƣớc thải bằng thủy sinh thực vật có kích thƣớc lớn

39

Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có

thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng

của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức

ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn

thu thêm được lợi nhuận.

5.1.3 Các loại thủy sinh thực vật chính

Thủy thực vật sống chìm: loại thủy thực vật này phát triển dưới mặt nước và

chỉ phát triển được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại

như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sáng vào

nước. Do đó các loài thủy sinh thực vật này không hiệu quả trong việc làm sạch

các chất thải.

Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ của loại thực vật này không bám vào đất mà

lơ lửng trên mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước. Nó trôi nổi trên

mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám

vào để phân hủy các chất thải.

Thủy thực vật sống nổi: loại thủy thực vật này có rễ bám vào đất nhưng

thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sống ở những nơi có chế độ

thủy triều ổn định.

Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu

Loại Tên thông thƣờng Tên khoa học

Thuỷ sinh thực vật sống chìm

Hydrilla Hydrilla

verticillata

Water milfoil Myriophyllum

spicatum

Blyxa Blyxa aubertii

Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi

trôi nổi

Lục bình Eichhornia

crassipes

40

Bèo tấm Wolfia arrhiga

èo tai tượng Pistia stratiotes

Salvinia Salvinia spp

Thuỷ sinh thực vật sống nổi

Cattails Typha spp

Bulrush Scirpus spp

Sậy Phragmites

communis

Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý

Phần cơ thể Nhiệm vụ

Rễ và/hoặc thân

Là giá bám cho vi khuẩn phát triển

Lọc và hấp thu chất rắn

Thân và /hoặc lá ở

mặt nước hoặc phía

trên mặt nước

ắnHáp thu ánh mặt trời do đóẳngn cản sự

phát triển của tảo

làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý

Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển

Chuyển oxy từ lá xuống rể

Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao Lục Bình để xử lý nước thải

41

Thông số Số liệu thiết kế Chất lượng

nước thải

sau xử lý

Nước thải thô

Thời gian lưu tồn nước > 50 ngày BOD5 <

30mg/L

Lưu lượng nạp nước thải 200 m3/(ha.day) TSS < 30 mg/L

Độ sâu tối đa < 1,5 m

Diện tích một đơn vị ao 0,4 ha

Lưu lượng nạp chất hữu cơ < 30kg BOD5/(ha.day)

Tỉ lệ dài : rộng của ao > 3 : 1

Nước thải qua xử lý cấp I

Thời gian lưu tồn nước > 6 ngày BOD5 <

10mg/L

Lưu lượng nạp nước thải 800 m3/(ha.day) TSS < 10 mg/L

Độ sâu tối đa 0,91 m TP < 5 mg/L

Diện tích một đơn vị ao 0,4 ha TN < 5 mg/L

Lưu lượng nạp chất hữu cơ < 50kg BOD5/(ha.day)

Tỉ lệ dài : rộng của ao > 3 : 1

Xử lý nƣớc thải các làng nghề bằng lau sậy

Lau sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất.

Hệ sinh vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong phú, có thể phân huỷ chất

42

hữu cơ và hấp thụ kim loại nặng trong nhiều loại nước thải khác nhau, như các loại

nước thải làng nghề.

Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải do Giáo sư Kathe Seidel người Đức

đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ 20. Khi nghiên cứu khả năng phân huỷ các

chất hữu cơ của cây cối, ông nhận thấy điểm mạnh của phương pháp này chính là

tác dụng đồng thời giữa rễ, cây và các vi sinh vật tập trung quanh rễ. Trong đó,

loại cây có nhiều ưu điểm nhất là lau sậy.

Không như các cây khác tiếp nhận ôxy không khí qua khe hở trong đất và rễ, lau

sậy có một cơ cấu chuyển ôxy ở bên trong từ trên ngọn cho tới tận rễ. Quá trình

này cũng diễn ra trong giai đoạn tạm ngừng sinh trưởng của cây. Như vậy, rễ và

toàn bộ cây lau sậy có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất.

Ôxy được rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sử dụng cho quá

trình phân huỷ hoá học. Ước tính, số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễ loại cây

này có thể nhiều như số vi khuẩn trong các bể hiếu khí kỹ thuật, đồng thời phong

phú hơn về chủng loại từ 10 đến 100 lần.

Chính vì vậy, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý được nhiều loại nước thải có chất

độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn. Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt

(với các thông số như amoni, nitrat, phosphát, OD5, COD, colifom) đạt tỷ lệ

phân huỷ 92-95%. Còn đối với nước thải công nghiệp có chứa kim loại thì hiệu

quả xử lý COD, BOD5, crom, đồng, nhôm, sắt, chì, kẽm đạt 90-100%.

Nước ta hiện có khoảng 1.450 làng nghề truyền thống, tập trung chủ yếu ở đồng

bằng Bắc bộ, với các nghề như chế biến sản phẩm nông nghiệp (làm bún, miến,

nấu rượu, chế biến thịt gia súc, gia cầm); sản xuất, tái chế giấy, sắt, nhựa, hoá

chất; sản xuất đồ gốm, mộc, kim khí? Tại nhiều làng nghề, nước thải đang là nguy

cơ lớn gây ô nhiễm nước mặt, làm phát sinh nhiều mầm bệnh nguy hiểm? Nước

thải không được xử lý mà xả thẳng ra sông, hồ, kênh, mương... hay đất bỏ hoang

của làng.

Việt Nam là đất nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích nghi cho sự phát triển

của các loại lau sậy. Mặt khác ở các làng, diện tích đất nông nghiệp bị bỏ hoang

43

cũng còn khá lớn. Do vậy, việc áp dụng phương pháp xử lý nước thải bằng lau sậy

sẽ rất hiệu quả.

44

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

QCVN 24: 2009/BTNMT

QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA

VỀ NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

National Technical Regulation on Industrial Wastewater

HÀ NỘI - 2009

45

Lời nói đầu

QCVN 24: 2009/BTNMT do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Môi trường và

Vụ Pháp chế trình duyệt và được ban hành theo Thông tư số

25/2009/TT-BTNMT ngày 16 tháng 11 năm 2009 của Bộ Tài

nguyên và Môi trường.

46

QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA

VỀ NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

National Technical Regulation on Industrial Wastewater

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Phạm vi điều chỉnh

Quy chuẩn này quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong

nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận.

1.2. Đối tƣợng áp dụng

1.2.1. Quy chuẩn này áp dụng đối với tổ chức, cá nhân liên

quan đến hoạt động xả nước thải công nghiệp vào nguồn tiếp nhận.

1.2.2. Nước thải của một số ngành công nghiệp và lĩnh vực hoạt

động đặc thù được quy định riêng.

1.3. Giải thích thuật ngữ

Trong Quy chuẩn này, các thuật ngữ dưới đây được hiểu như sau:

1.3.1. Nước thải công nghiệp là dung dịch thải ra từ các cơ sở sản xuất, chế

biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp vào nguồn tiếp nhận nước thải.

1.3.2. Kq là hệ số lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải ứng với lưu

lượng dòng chảy của sông, suối, kênh, mương, khe, rạch hoặc dung tích của các hồ,

ao, đầm nước.

1.3.3. Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải ứng với tổng lưu lượng nước thải của các

cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp

nhận nước thải.

1.3.4. Nguồn tiếp nhận nước thải là nguồn nước mặt hoặc vùng nước biển ven

bờ, có mục đích sử dụng xác định, nơi mà nước thải công nghiệp được xả vào.

1. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT

47

2.1. Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp được tính toán như sau:

Cmax = C x Kq x Kf

Trong đó:

- Cmax là giá trị tối đa cho phép của thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào nguồn tiếp nhận nước thải, tính bằng miligam trên lít (mg/l);

- C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định tại mục

2.3;

- Kq là hệ số lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải quy định tại mục 2.4;

Kf là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.5.

2.2. Áp dụng giá trị tối đa cho phép Cmax = C (không áp dụng hệ số Kq và Kf)

đối với các thông số: nhiệt độ, pH, mùi, mầu sắc, coliform, tổng hoạt độ phóng xạ α,

tổng hoạt độ phóng xạ β.

2.3. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp được

quy định tại Bảng 1 dưới đây:

Bảng 1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp

TT Thông số Đơn vị Giá trị C

A B

1 Nhiệt độ 0C 40 40

2 pH - 6-9 5,5-9

3 Mùi - Không khó

chịu

Không khó

chịu

4 Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) - 20 70

5 BOD5 (200C) mg/l 30 50

6 COD mg/l 50 100

7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100

48

8 Asen mg/l 0,05 0,1

9 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01

10 Chì mg/l 0,1 0,5

11 Cadimi mg/l 0,005 0,01

12 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1

13 Crom (III) mg/l 0,2 1

14 Đồng mg/l 2 2

15 Kẽm mg/l 3 3

16 Niken mg/l 0,2 0,5

17 Mangan mg/l 0,5 1

18 Sắt mg/l 1 5

19 Thiếc mg/l 0,2 1

20 Xianua mg/l 0,07 0,1

21 Phenol mg/l 0,1 0,5

22 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 5

23 Dầu động thực vật mg/l 10 20

24 Clo dư mg/l 1 2

25 PCB mg/l 0,003 0,01

26 Hoá chất bảo vệ thực vật lân hữu

cơ

mg/l 0,3 1

27 Hoá chất bảo vệ thực vật Clo hữu

cơ

mg/l 0,1 0,1

28 Sunfua mg/l 0,2 0,5

29 Florua mg/l 5 10

30 Clorua mg/l 500 600

31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10

32 Tổng Nitơ mg/l 15 30

33 Tổng Phôtpho mg/l 4 6

34 Coliform MPN/100ml 3000 5000

35 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1

49

36 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0

Trong đó:

- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp

nước sinh hoạt;

- Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích

cấp nước sinh hoạt;

- Thông số clorua không áp dụng đối với nguồn tiếp nhận là nước mặn và nước

lợ.

2.4. Hệ số lưu lượng/dung tích nguồn tiếp nhận nước thải Kq được quy định như

sau:

2.4.1. Hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải là

sông, suối, kênh, mương, khe, rạch được quy định tại Bảng 2 dưới đây:

Bảng 2: Hệ số Kq của nguồn tiếp nhận nƣớc thải là sông, suối, kênh,

mƣơng, khe, rạch

Lưu lượng dòng chảy của nguồn tiếp nhận nước thải (Q)

Đơn vị tính: mét khối/giây (m3/s)

Hệ số Kq

Q 50 0,9

50 < Q 200 1

200 < Q 1000 1,1

Q > 1000 1,2

Q được tính theo giá trị trung bình lưu lượng dòng chảy của sông, suối, kênh,

mương, khe, rạch tiếp nhận nước thải vào 03 tháng khô kiệt nhất trong 03 năm liên tiếp

(số liệu của cơ quan Khí tượng Thuỷ văn). Trường hợp các sông, suối, kênh, mương,

khe, rạch không có số liệu về lưu lượng dòng chảy thì áp dụng giá trị Kq = 0,9 hoặc Sở

Tài nguyên và Môi trường nơi có nguồn thải chỉ định đơn vị có chức năng phù hợp để

50

xác định lưu lượng trung bình của 03 tháng khô kiệt nhất trong năm làm cơ sở chọn hệ

số Kq.

2.4.2. Hệ số Kq ứng với dung tích của nguồn tiếp nhận nước thải là

hồ, ao, đầm được quy định tại Bảng 3 dưới đây:

Bảng 3: Hệ số Kq của hồ, ao, đầm

Dung tích nguồn tiếp nhận nƣớc thải (V)

Đơn vị tính: mét khối (m3) Hệ số Kq

V ≤ 10 x 106 0,6

10 x 106 < V ≤ 100 x 106 0,8

V > 100 x 106 1,0

V được tính theo giá trị trung bình dung tích của hồ, ao, đầm tiếp

nhận nước thải 03 tháng khô kiệt nhất trong 03 năm liên tiếp (số liệu của

cơ quan Khí tượng Thuỷ văn). Trường hợp hồ, ao, đầm không có số liệu

về dung tích thì áp dụng giá trị Kq = 0,6 hoặc Sở Tài nguyên và Môi

trường nơi có nguồn thải chỉ định đơn vị có chức năng phù hợp để xác

định dung tích trung bình 03 tháng khô kiệt nhất trong năm làm cơ sở xác

định hệ số Kq.

2.4.3. Đối với nguồn tiếp nhận nước thải là vùng nước biển ven bờ

không dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh, thể thao hoặc giải trí dưới

nước thì lấy hệ số Kq = 1,3. Đối với nguồn tiếp nhận nước thải là vùng

nước biển ven bờ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh, thể thao và giải trí

dưới nước thì lấy hệ số Kq = 1.

2.5. Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf được quy định tại Bảng 4 dưới

đây:

Bảng 4: Hệ số lƣu lƣợng nguồn thải Kf

Lƣu lƣợng nguồn thải (F)

Đơn vị tính: mét khối/ngày đêm (m3/24h) Hệ số Kf

51

F ≤ 50 1,2

50 < F ≤ 500 1,1

500 < F ≤ 5.000 1,0

F > 5.000 0,9

2.6. Trường hợp nước thải được gom chứa trong hồ nước thải thuộc khuôn viên

của cơ sở phát sinh nước thải dùng cho mục đích tưới tiêu thì nước trong hồ phải tuân

thủ Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6773:2000 về Chất lượng nước – Chất lượng nước

dùng cho thuỷ lợi.

3. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH

3.1. Phương pháp xác định giá trị các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp thực hiện theo các tiêu chuẩn quốc gia sau đây:

- TCVN 4557:1988 - Chất lượng nước - Phương pháp xác định nhiệt độ;

- TCVN 6492:1999 (ISO 10523:1994) Chất lượng nước - Xác định pH;

- TCVN 6185:2008 Chất lượng nước – Kiểm tra và xác định độ màu;

- TCVN 6001-1: 2008 Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hoá sau n ngày

(BODn) – Phần 1: Phương pháp pha loãng và cấy có bổ sung allylthiourea;

- TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy

hoá học (COD);

- TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ

lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh;

- TCVN 6626:2000 Chất lượng nước - Xác định Asen - Phương pháp đo phổ hấp

thụ nguyên tử (kỹ thuật hydrro);

- TCVN 7877:2008 (ISO 5666 -1999) Chất lượng nước - Xác định thuỷ ngân;

- TCVN 6193:1996 Chất lượng nước - Xác định coban, niken, đồng, kẽm, cadimi

và chì. Phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa;

- TCVN 6002:1995 (ISO 6333-1986) Chất lượng nước - Xác định mangan -

Phương pháp trắc quang dùng fomaldoxim;

52

- TCVN 6222:2008 Chất lượng nước - Xác định crom tổng - Phương pháp đo

phổ hấp thụ nguyên tử;

- TCVN 6177:1996 (ISO 6332-1988) Chất lượng nước - Xác định sắt bằng

phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10-phenantrolin;

- TCVN 6181:1996 (ISO 6703-1-1984) Chất lượng nước - Xác định Xianua tổng;

- TCVN 6216:1996 (ISO 6439-1990) Chất lượng nước - Xác định chỉ số phenol -

Phương pháp trắc phổ dùng 4-aminoantipyrin sau khi chưng cất;

- TCVN 5070:1995 Chất lượng nước - Phương pháp khối lượng xác định dầu

mỏ và sản phẩm dầu mỏ;

- Phương pháp xác định tổng dầu mỡ thực vật thực hiện theo US EPA Method

1664 Extraction and gravimetry (Oil and grease and total petroleum hydrocarbons);

- TCVN 6225-3:1996 Chất lượng nước - Xác định clo tự do và clo tổng số. Phần

3 – Phương pháp chuẩn độ iot xác định clo tổng số;

- TCVN 4567:1988 Chất lượng nước – Phương pháp xác định hàm lượng

sunfua và sunphat;

- TCVN 6494:1999 Chất lượng nước - Xác định các ion florua, clorua, nitrit,

orthophotphat, bromua, nitrit và sunfat hòa tan bằng sắc ký lỏng ion. Phương pháp dành

cho nước bẩn ít;

- TCVN 5988:1995 (ISO 5664-1984) Chất lượng nước - Xác định amoni -

Phương pháp chưng cất và chuẩn độ;

- TCVN 6638:2000 Chất lượng nước - Xác định nitơ - Vô cơ hóa xúc tác sau khi

khử bằng hợp kim Devarda;

- TCVN 6187-1:2009 (ISO 9308-1: 2000/Cor 1: 2007) Chất lượng nước - Phát

hiện và đếm vi khuẩn coliform, vi khuẩn coliform chịu nhiệt và escherichia coli giả định -

Phần 1 - Phương pháp màng lọc;

- TCVN 6053:1995 Chất lượng nước - Đo tổng hoạt độ phóng xạ anpha trong

nước không mặn. Phương pháp nguồn dày;

53

- TCVN 6219:1995 Chất lượng nước - Đo tổng hoạt độ phóng xạ

beta trong nước không mặn;

- TCVN 6658:2000 Chất lượng nước – Xác định crom hóa trị sáu –

Phương pháp trắc quang dùng 1,5 – Diphenylcacbazid.

3.2. Khi chưa có các tiêu chuẩn quốc gia để xác định giá trị của các thông số ô

nhiễm trong nước thải công nghiệp quy định trong quy chuẩn này thì áp dụng tiêu chuẩn

quốc tế có độ chính xác tương đương hoặc cao hơn.

4. TỔ CHỨC THỰC HIỆN

4.1. Quy chuẩn này thay thế việc áp dụng đối với Tiêu chuẩn Việt

Nam TCVN 5945:2005 về Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải kèm

theo Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18 tháng 12 năm 2006 của

Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc bắt buộc áp dụng các tiêu

chuẩn Việt Nam về môi trường.

4.2. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường có trách nhiệm

hướng dẫn, kiểm tra, giám sát việc thực hiện Quy chuẩn này.

4.3. Trường hợp các tiêu chuẩn quốc gia về phương pháp xác định viện dẫn

trong mục 3.1 của Quy chuẩn này sửa đổi, bổ sung hoặc thay thế thì áp dụng theo tiêu

chuẩn mới.

Documents

DienDanMoiTruong.Com---Xử lý nước thải