Tải bản đầy đủ

Giới thiệu xử lý nước thải

4.1. GIỚI THIỆU:
4.1.1.

Thủy Quyển:

Nước là một trong những thứ quý giá nhất. Nước được sử dụng cho nhiều việc và là nền tảng
của sự sống. Uống nước rất quan trọng, không có nước thì không có sinh vật nào tồn tại được,
nước còn dùng cho vệ sinh cá nhân. Nông nghiệp và công nghiệp sử dụng một lượng nước lớn
để cung cấp cho chúng ta thực phẩm và nhiều loại hàng hoá tiêu dùng. Ngoài ra, nước là môi
trường sống của cá,loại thực phẩm mà chúng ta ăn hàng ngày. Không thể làm cạn kiệt nước vì
nước được tuần hoàn thông qua các chu trình thủy văn. Tuy nhiên, nước có thể bị giảm chất
lượng dẫn đến có hại hoặc thậm chí gây chết người. Ô nhiễm nguồn nước đã ảnh hưởng đến
sông, hồ và đại dương. 97% nước trên thế giới ở các đại dương. chỉ 2,5% nước trên thế giới là
nước ngọt. Tuy nhiên, 75% nước ngọt thuộc vào vùng băng tuyết. Chỉ có 1% nước ngọt trong hồ,
sông, đất và 24% là nước ngầm. Nhu cầu sử dụng nước tăng theo dân số ngày càng tăng. Trong
năm 1975, tổng lượng nước sử dụng trên toàn cầu dưới 4000 km 3 mỗi năm và dự kiến sẽ tăng
lên khoảng 6000 km3 mỗi năm vào năm 2000. Việc tìm kiếm nguồn nước ngọt để đáp ứng nhu
cầu ngày càng khó khăn, và duy trì chất lượng nước đã trở thành một vấn đề. Mặc dù nguồn
nước không phải là vấn đề toàn cầu, nhưng phải duy trì lượng nước sạch tại 1 lượng yêu cầu.

4.1.2.


Ô nhiễm nước:

Các khu định cư và ngành công nghiệp từ lâu đã tập trung dọc theo sông, cửa sông và vùng ven
biển do ưu thế thương mại đường biển. Con người sử dụng nước dẫn đến sự suy thoái chất
lượng nước bằng việc thải các chất gây ô nhiễm khác nhau vào nước. Trong lịch sử, ô nhiễm
nước không phải là một vấn đề lớn. Sông và biển có cơ chế tự làm sạch, nhưng ô nhiễm nước
trở thành vấn đề khi nó vượt quá tải trọng có thế cúa nước. Chất ô nhiễm nước có thể là tác nhân
sinh học, lý học hay hóa học ở mức độ cao có khả năng gây hại cho sinh vật sống, bao gồm cả
con người. Chất lượng nước quyết định mục đích sử dụng của nó. Ví dụ, chất lượng nước cần
thiết cho công nghiệp phụ thuộc vào quá trình công nghiệp liên quan. nước bị ô nhiễm có thể sử
dụng cho một số quy trình nhưng không thể dùng cho các quy trình khác.
Ô nhiễm nguồn nước có thể là một mối nguy hiểm nghiêm trọng đến sức khỏe. Chúng ta có thể bị
bệnh do uống hay bơi lội trong nước bị ô nhiễm. Mối nguy hiểm sinh học của nước bao gồm vi
khuẩn gây bệnh, virus và ký sinh trùng, trong khi hóa chất nguy hiểm bao gồm nitrat, chì, thạch tín
và chất phóng xạ. Mối quan tâm lớn nhất là loại bỏ các chất có hại cho sức khỏe con người trong
nước. Từ quan điểm y tế cộng đồng, hầu hết tác nhân gây ô nhiễm nước là do vi sinh vật. Tác
nhân gây bệnh có thể lây truyền qua nước
bao gồm các bệnh nhiễm trùng đường ruột (lỵ, bệnh tả, bệnh thương hàn) và bệnh viêm gan
truyền nhiễm và bại liệt. Ở các nước phát triển châu Âu và Bắc Mỹ, nguồn cung cấp nước thường
được xử lý từ những sinh vật, nhưng các nước đang phát triển thì vẫn gặp khó khăn trong việc xử
lý nước ô nhiễm gây bệnh như sốt thương hàn, dịch tả. Tuy nhiên, ở các nước phát triển, bệnh
liên quan đến nước vẫn là mối đe dọa và nguồn cung cấp nước thường xuyên được kiểm tra
phân coliform, sự hiện diện của nó cho thấy sự hiện diện của phân thải trong nước. Nguồn cung
cấp nước cũng nên được loại bỏ các hóa chất độc hại như thuốc trừ sâu, thuốc trừ sâu, kim loại
nặng và chất phóng xạ.


Một hình thức ô nhiễm lý học nguồn nước phổ biến là ô nhiễm nhiệt. Ngành công nghiệp sử dụng
nước cho mục đích làm mát và nước này sau đó được trả lại có nhiệt độ cao hơn môi trường
xung quanh. Các nhà máy điện là tác nhân chính của việc này vì sử dụng một lượng lớn nước bề
mặt nhằm ngưng tụ hơi nước làm các tuabin quay để sản xuất điện. Sau đó nước nóng được đổ
trở lại sông, hồ, cửa sông và biển. Cá rất nhạy cảm với nhiệt độ và chỉ cần tăng một vài độ có thể
gây hậu quả nghiêm trọng đến các sinh vật trong nước. Vì lý do này, nhiệt độ của nước giảm bên
trong tháp làm mát tại nhà máy điện trước khi thải ra ngoài.

Bảng 4.1 Hóa chất gây ô nhiễm chủ yếu trong thủy quyển

Chất ô nhiễm
Chất phóng xạ



Nguồn
Thải ra từ ngành công
nghiệp hạt nhân, vận
chuyển hạt nhân và thử
nghiệm hạt nhân

Nhận xét
Ảnh hưởng đến môi
trường và sức khỏe nhất.
Thường gây tranh cãi

Chất hữu cơ

Thuốc diệt cỏ, trừ sâu
trong nông nghiệp.Công
nghiệp và xả thải.tràn
dầu từ tai nạn chở dầu.

Kim loại nặng

Từ công, nông nghiệp,
chất thải đô thị và hộ gia
đình.

Acid

Nước thoát ra từ khai
thác mỏ.Chất thải công
nghiệp và lắng đọng acid

Chất dinh dưỡng

Phân nông nghiệp và
nước thải.

Nhiều chất hóa học được
thải ra(dầu khí
hydrocarbon, thuốc trừ
sâu, chất tẩy rửa…)Gây
hại đến con người và
thủy sinh.
Nhiều kim loại có thể gây
hại đến sức khỏe của
con người và thủy
sinh(thủy ngân, chì,
cadmium…)
Có thể gây hại cho thủy
sinh(acid sulfuric, acid
nitric) vì chứa nhiều kim
loại độc
Có thể gây ra hiện tượng
phú dưỡng (ví dụ
các hợp chất P và N
). Nitrat có thể ảnh
hưởng đến
sức khỏe con người

Nguồn chính của ô nhiễm nước là: nước thải, nước thải công nghiệp, và sự cố tràn dầu. Các chất
gây ô nhiễm nước và nguồn nước chính được liệt kê trong Bảng 4.1. Nhiều trong số những chất
gây ô nhiễm được thải liên tục vào nước hàng ngày, các thông báo này không liên tục nhưng rất
được thế giới quan tâm. Ví dụ điển hình là tai nạn phóng xạ từ các nhà máy tái chế hạt nhân
Sellafield ở Anh vào Biển Ailen , thử nghiệm hạt nhân của Pháp ở Thái Bình Dương và tai nạn
chở dầu Exxon Valdez.


4.1.3.

Nhu cầu oxy hóa sinh học –BOD:

Nước thải vào một con sông hoặc biển từ ống nước thải có thể được coi như một nguồn điểm ô
nhiễm, nồng độ ô nhiễm giảm về phía hạ lưu so với nguồn do pha loãng. Các chất ô nhiễm hữu
cơ trong nước thải gây ô nhiễm cụ thể. Vi khuẩn trong nước làm giảm ô nhiễm hữu cơ, quá trình
này sử dụng oxy hòa tan (DO). Số lượng oxy cần thiết để phân hủy chất hữu cơ trong một đơn vị
thể tích nước được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD). BOD như một sự đánh giá ô nhiễm hữu
cơ và thường được kiểm tra trong chất thải nhà máy xử lý nước và các phòng thí nghiệm chất
lượng nước. Nếu ô nhiễm hữu cơ nhiều thì BOD cao, DO thấp sẽ ảnh hưởng nhiều đến thuỷ
sinh. Sự phân hủy ô nhiễm hữu cơ bắt đầu ngay sau khi nước thải vào sông và gần với nguồn
điểm ô nhiễm là khu vực ô nhiễm có BOD cao và thấp DO. Vùng hạ lưu có DO cao và BOD thấp
do các chất hữu cơ đã bị phân hủy sinh học khá nhiều. Tuy nhiên, vấn đế sẽ xảy ra khi lượng
chất ô nhiễm hữu cơ quá cao so với khả năng tự làm sạch của nước.Nếu nước sử dụng hết DO
để phân hủy chất hữu cơ sẽ dấn đến thiếu oxy và thủy sinh sẽ chết. BOD sẽ được thảo luận chi
tiết hơn ở mục 4.7.

4.1.4.

Hiện tượng phú dưỡng:

Sự gia tăng nồng độ các chất dinh dưỡng trong nước được gọi là hiện tượng phú dưỡng. Chất
dinh dưỡng là những yếu tố cần thiết cho sự phát triển của cuộc sống sinh vật (C, N, P, K, S và
một số kim loại vi lượng). Hiện tượng phú dưỡng là một quá trình tự nhiên và mong muốn. Tuy
nhiên, hoạt động của con người có thể làm tăng nồng độ chất dinh dưỡng dẫn đến hiện tượng
phú dưỡng hóa, một vấn đề lớn trong nhiều lĩnh vực. Nước thải và phân bón nông nghiệp có
chứa hàm lượng cao N và P, thải vào trong nước sẽ làm tăng lượng thực vật phiêu sinh còn gọi là
tảo nở hoa. Tảo trở nên dày đặc dẫn đến ánh sáng không thể xâm nhập vào nước và tảo ở dưới
bề mặt sẽ chết do không có ánh sáng. Tảo phân hủy oxy hòa tan làm cá thiếu oxy cũng bắt đầu
chết.
Hiện tượng phú dưỡng thường gặp ở hồ giàu dinh dưỡng. Gần đây, thế giới đang quan tâm đến
tính trạng phú dưỡng của vùng biển ven bờ ở vùng nhiệt đới do nước thải có khả năng gây thiệt
hại đến các rạn san hô. Hiện tượng phú dưỡng có thể được giải quyết bằng cách đảm bảo rằng
nước thải đổ vào nước không chứa hàm lượng chất dinh dưỡng quá mức. Điều này có thể đạt
được bằng cách sử dụng các phương pháp tiên tiến xử lý nước thải có khả năng loại bỏ chất dinh
dưỡng. P dễ kiểm soát hơn N, vì P là tác nhân hạn chế sự phát triển của tảo và được ứng dụng
nhiều trong các công trình xử lý nước thải. Mặt khác, hầu hết N bắt nguồn từ các nguồn khác như
cấp thoát nước. Xử lý nước thải bậc ba bằng keo tụ tạo bông có khả năng loại bỏ P trong nước
thải, nhưng hầu hết các nhà máy xử lý nước thải không sử dụng xử lý bậc ba (xem Phần
4.1.9)mặc dù hiệu quả nhưng đắt tiền.
Bảng 4.2 cho thấy các mối lien hệ giữa tình trạng dinh dưỡng của nước và một số thông số đo
lường được.


Bảng 4.2 Tiêu chuẩn phú dưỡng cho hồ và hồ chứa
Tham số
Tổng N (µg/L)
Tổng P (µg/L)
Do ở đáy (%bão hòa)
Diệp lục (µg/L)
Động vật phiêu sinh(gCm-2d-1)

4.1.5

Nghèo dinh
dưỡng
<200
<10
>80
<4
7-25

Trung
bình
200-500
10-20
10-80
4-10
75-250

Giàu dinh dưỡng
>500
>20
<10
>10
350-700

Axit hóa

Quá trình axit hóa của nước ngọt đã diễn ra trong hơn một thế kỷ, nhưng nó chỉ được công nhận
là một vấn đề ô nhiễm nước lớn kể từ cuối những năm 1960. Điều tra về xu hướng pH trong
sông, hồ ở Thụy Điển, Na Uy, Canada và Mỹ cho thấy độ pH giảm trong vòng 40 năm qua và độ
pH trong một số hồ kém đệm có thể thấp khoảng 4-4.5. Nguyên nhân của sự axit hóa là sự lắng
đọng của mưa axit và điều này được trình bày trong phần 2.1. Quá trình axit hóa có thể gây ra
các kim loại độc hại, chẳng hạn như nhôm, được rửa trôi thành dung dịch. Một phương pháp để
đảo ngược quá trình axit hóa của một hồ nước bằng cách bón vôi, nhưng đây chỉ là một giải pháp
tạm thời.
Một nguồn axit trong nước bề mặt là hệ thống thoát nước mỏ từ mỏ lưu huỳnh mang than, sắt,
chì, kẽm và đồng. Nước thoát từ các mỏ than dưới lòng đất và bề mặt đặc biệt có tính axit do sự
hiện diện của pyrite( FeS2) trong các vỉ than. Pyrit phản ứng với nước và không khí trong sự hiện
diện của một số vi khuẩn để sản xuất axit sunfuric :
2FeS2 + 702 + 2H20 + 2FeS04 + 2H2S04

Ví dụ 4.1
Một mẫu nước sông đã được phân tích và nồng độ các ion Ca 2+ và CO32- tìm thấy là 30 và 0,25
mgL-1 , tương ứng. Tính toán mức độ bão hòa đối với canxit. K sp = 8,7˟ 10-9 mol2 L-2 cho canxit.
Sự cân bằng giữa muối và các ion hòa tan được xác định bởi các sản phẩm hòa tan, K sp. Cho
canxit khoáng cân bằng có thể được mô tả bởi:


Nơi (s) biểu thị pha rắn. Các sản phẩm của các ion hòa tan đo thực tế trong dung dịch được gọi là
(IAP) ion sản phẩm hoạt động. Đối với các trường hợp ở trên, nồng độ được chuyển thành đơn
vị mol L-1 bằng cách chia khối lượng ion tương ứng và sau đó IAP được tính toán:

Mối quan hệ giữa IAP và Ksp có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái của một dung dịch:
IAP> Ksp, dung dịch là bão hòa và muối sẽ kết tủa.
IAP = Ksp, có sự cân bằng giữa dung dịch bão hòa và muối.
IAP< Ksp, dung dịch chưa bão hòa và muối hòa tan.
Trong trường hợp trên, IAP (3.19* 19 -9 ) < Ksp (Ksp=8.7* 10 -9 ) và dung dịch chưa bão hòa. Do đó
canxit sẽ hòa tan.
Mức độ bão hòa = IAP/Ksp= 3.19*10-9/8.7*10-9=0.37

Quá trình oxy hóa của ion sắt (Fe2+) và ion sắt (Fe3+) sắt sản xuất axit sulfuric hơn:

Hệ thống thoát nước của mỏ được kiểm soát bằng cách niêm phong mỏ bị bỏ rơi, kiểm soát hệ
thống thoát nước và xử lý hóa học liên quan đến bón vôi. Đất phèn cũng có thể hoạt động như
một nguồn axit dưới điều kiện môi trường thích hợp. Đất phèn rất giàu pyrite ( FeS 2) và chúng có
xuất hiện ở đầm lầy và đồng bằng ven biển. Khi hệ thống thoát nước mang oxy vào các loại đất
của pyrit được oxy hóa thành sulfuric axit theo phản ứng tương tự như trên cho hệ thống thoát
nước mỏ axit. Độ pH của nước có thể giảm xuống thấp hơn 4 và mức độ nhôm độc hại được thả
vào dung dịch, đặt ra một mối nguy hiểm đáng kể cho đời sống thủy sinh. Đất phèn được tìm thấy
chủ yếu ở vùng nhiệt đới, ví dụ tốt nhất được biết đến là đồng bằng Bangkok ở Thái Lan nơi đất
phèn chiếm khoảng 600 000 ha.
Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường có tính axit bao gồm:




4.1.6

Sự hủy diệt của đời sống thủy sinh. pH dưới 4, hầu hết các dạng sống ở các vùng nước
bề mặt chết.
Tăng ăn mòn. Điều này có thể có ảnh hưởng đến tàu thuyền, các cấu trúc được xây dựng
dưới nước ( ví dụ như cầu tàu ) và hệ thống đường ống dẫn nước.
Thiệt hại đối với cây trồng nông nghiệp. Nếu độ pH của nước tưới giảm xuống dưới 4.4,
kim loại độc hại cho các nhà máy có thể được rửa trôi vào dung dịch.

Độ mặn


Trong khi hầu hết nước trên thế giới là nước muối (tức là nước biển), trong nước ngọt độ mặn
không đáng kể. Tuy nhiên, nước ngọt có thể trở thành nước muối do:






Nước thải công nghiệp có xu hướng chứa hàm lượng cao các muối vô cơ được hình
thành bởi các quá trình công nghiệp khác nhau.
Nước trong đường thoát nước có chứa muối được sử dụng để làm tan chảy băng tuyết
trên đường cao tốc.
Tưới tiêu hòa tan muối từ đất
Nước biển xâm nhập vào sông khi triều cao và dòng chảy thấp.
Nước mặn từ các giếng dầu và mỏ đôi khi chảy vào nước ngọt.

Độ mặn trong nước ngọt có thể gây ra một số vấn đề:




4.1.7

Nước mặn không thích hợp là một nguồn nước uống.
Độ mặn có thể ảnh hưởng xấu đến sinh vật dưới nước trong vùng nước ngọt bởi vì,
không giống như các dạng sinh vật biển, chúng thường không thích nghi với độ mặn cao.
Độ mặn trong nước tưới có thể ảnh hưởng xấu đến tăng tưởng thực vật và sản xuất cây
trồng.

Ô nhiễm ven biển:

Các thành phần của nước biển là khá khác so với các vùng nước ngọt (xem Bảng 4.4); nước
biển là một dung dịch điện phân cô đặc có chứa ion nồng độ cao. Hơn nữa, nước biển có khả
năng chống lại sự thay đổi pH khi bổ sung axit hoặc kiềm hơn nước ngọt do khả năng đệm lớn
hơn của nó. Mặc dù cho đến nay nguồn tích trữ nước lớn nhất trong thủy quyển, khả năng của
đại dương đối với chất thải hấp thụ không phải là vô hạn và có bằng chứng về ô nhiễm nước
biển trên toàn thế giới. Tuy nhiên, các vùng ven biển là nơi bị ảnh hưởng tồi tệ nhất. Vùng nước
biển nhận cả hai nguồn thải nước thải trực tiếp và sông bị ô nhiễm. Ô nhiễm môi trường của các
vùng ven biển từ lâu đã là một vấn đề lớn trên toàn thế giới và các vấn đề đang gia tăng. Ô
nhiễm môi trường ven biển đặc biệt nghiêm trọng ở các nước đang phát triển, nơi mà nước thải
và chất thải khác được thải ra vùng nước cửa sông và ven biển mà không cần xử lý trước.
Thông thường, các chất thải chứa đầy chất thải hữu cơ có hàm lượng chất dinh dưỡng cao. Mật
độ dân số ở các vùng ven biển, ngay cả ở những khu vực cho đến thời gian gần đây vẫn có thể
được coi là xa hoặc nguyên sơ, đã tăng lên do sự mở rộng của du lịch như một nguồn thu ngoại
tệ lớn ở nhiều quốc gia đang phát triển. Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường ven biển trên sức
khỏe cộng đồng là một mối quan tâm nghiêm túc như thủy sản là nguồn chính và ưu tiên về dinh
dưỡng trong các nước này. Tăng ô nhiễm vùng nước ven biển đe dọa sử dụng cho cả du lịch và
sản xuất thủy sản. Ô nhiễm môi trường ven biển mang theo những mối đe dọa như sau:




Hiện tượng phú nhưỡng. Xả nước thải có lượng chất dinh dưỡng cao có thể tạo ra tảo nở
hoa và dẫn đến khử oxy trong vùng nước ven biển. Phân hủy các chất hữu cơ sử dụng
oxy và nén DO xuống mức có thể dẫn đến cái chết của cá và các sinh vật khác trong cả
trang trại nuôi cá ven biển và đánh bắt thủy sản, làm giảm năng suất biển tổng thể và giảm
nguồn cung cấp thực phẩm.
Tích lũy sinh học của các kim loại độc hại. Kim loại độc hại thải ra trong nước thải có thể
được sinh học tập trung trong hải sản, đặc biệt là động vật có vỏ như sò, do đó đưa ra một
mối nguy hiểm sức khỏe cho người ăn hải sản.






4.1.8

Ô nhiễm vi sinh vật. Việc xả nước thải để nước biển ven bờ mang theo nó là các mối đe
dọa của ô nhiễm vi sinh vật của nước và hải sản. Mức độ ngày càng tăng của vi khuẩn
E.coli trong vùng nước ven biển đã được tương quan với các dấu hiệu bệnh về tiêu hóa
và da trong người đã tắm tại vùng nước đó. Tiêu thụ thủy sản bị ô nhiễm là một vấn đề
sức khỏe cộng đồng quan trọng ở các nước đang phát triển. Tuy nhiên, sự bùng phát của
ngộ độc thực phẩm thủy sản, đặc biệt là động vật có vỏ, không phải là hiếm ngay cả ở các
nước phát triển, bằng chứng là cảnh báo công khai đưa ra theo thời gian.
Thủy triều đỏ. Tiềm năng đóng góp ô nhiễm độc hại ven bờ của tảo nở hoa, hay còn gọi là
thủy triều đỏ, là một mối lo lắng nghiêm trọng trong khu vực ven biển của nhiều nước đang
phát triển. Thủy triều đỏ là do sự hiện diện của một loại tảo cụ thể, một loài đặc biệt quan
trọng ở Đông Á là Pyrodinium bahamense var. compressa. Thủy triều đỏ chịu trách
nhiệm cho nhiều cái chết hơn hai thập kỉ qua, chủ yếu là trong số những người ăn động
vật có vỏ từ vùng hỗ trợ nở hoa của tảo độc. Một lời giải thích có thể đã được đề xuất cho
sự xuất hiện ngày càng tăng của thủy triều đỏ là sự thay đổi trong tỷ lệ N và P trong nước
thải và tăng tải trọng chất dinh dưỡngcó thể đã góp phần vào một sự thay đổi trong sự
thống trị loài thực vật phù du trong nước, với loài tảo độc hại hơn di dời những tảo này.

Ô nhiễm nước ngầm

Nước ngầm từ lâu đã được dùng như một nguồn nước uống và ngày hôm nay nó vẫn quan
trọng. Tại Mỹ, khoảng 50% dân số phụ thuộc vào nguồn nước uống là nước ngầm . Như
nước ngầm đang bị cô lập từ bề mặt, hầu hết mọi người cứ cho rằng nước ngầm tương đối
tinh khiết và không gây ô nhiễm. Mặc dù hầu hết nước ngầm vẫn có chất lượng cao, ở một
số nơi nó đang trở thành ngày càng khó để duy trì độ tinh khiết của nước ngầm. Nguồn gây
ô nhiễm nước ngầm bao gồm:
- ở nước mặn xâm nhập. Tập trung nguồn nước ngầm có thể gây ra mực nước giảm,
cho phép nước biển xâm nhập vào nội địa gây ô nhiễm tầng nước ngầm.
- ở bãi rác. Rò rỉ hóa chất từ thành phố công nghiệp và bị lấp đầy đất có thể xâm
nhập qua đất qua nước ngầm gây ô nhiễm. Phương pháp kiểm soát ô nhiễm này
bao gồm sử dụng lót để ngăn chặn rò rỉ và một hệ thống thu nước thải mà rỉ từ
bãi rác.
- ở bể chứa ngầm. Tại Bắc Mỹ 1,4 triệu thùng chứa ngầm chứa xăng và chất độc
hại. Rò rỉ chỉ có một vài lít có thể có hậu quả nghiêm trọng về chất lượng nước
ngầm.
- ở Nông nghiệp. Một số hoạt động nông nghiệp đóng góp vào ô nhiễm nước mặt
đất: phân bón và thuốc trừ sâu , thủy lợi, hoạt động chăn nuôi động vật. Nước
thải nông nghiệp có thể thấm qua đất và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.
- ở bể tự hoại. Bể tự hoại thường được sử dụng trong các cộng cộng nông thôn
không thong với hệ thống cống rãnh. Thậm chí theo phân tích trong một nước
phát triển gây ô nhiễm 147 nước Mỹ có hơn 20 triệu bể tự hoại. Rò rỉ từ bể tự


hoại được thiết kế xấu và hoạt động kém có thể gây ô nhiễm nước ngầm với các
chất dinh dưỡng, các chất độc hại và vi khuẩn.
- ở giếng dâù. Giếng dầu bị bỏ có thể gây ô nhiễm nước ngầm với ngâm nước muối
khi vỡ vỏ bọc .
- ở đường thoát nước. Muối sử dụng trên những con đường để kiểm soát tuyết,
hóa chất từ do tai nạn tràn dầu và các chất khác trên đường cuối cùng được rửa
sạch và thoát ra vào nước ngầm.
. trong một số cách gây ô nhiễm Nước ngầm khác nhau từ bề mặt nước biển Vẫn còn các
nguồn khác bao gồm các bãi thải phóng xạ, chất thải khai thác khoáng sản và khai quật xây
dựng. Vi khuẩn phân hủy các chất ô nhiễm là rất chậm so với bề mặt nước biển do sự vắng
mặt của vi khuẩn hiếu khí. trong nước ngầm do thiếu oxy. Ngoài ra, dù tốc độ dòng chảy của
nước ngầm thấm đá rất là chậm so với lưu lượng nước mặt và ô nhiễm không có thể được
pha loãng hoặc phân tán một cách dễ dàng. Tuy nhiên, đá và đất có thể lọc một số ô nhiễm

4.1.9

xử lý nước thải

Công tác phòng chống bệnh liên quan đến nước là nguyên nhân chính cho phương pháp
kiểm soát ô nhiễm nước. Trong thời Trung cổ ở châu Âu, nước thải được thải ra đường phố
và để lại đó. Ở Anh, xả nước thải ra sông đã được bắt đầu vào khoảng năm 1810. Trong
Cách mạng công nghiệp, nhiều con sông ô nhiễm nặng và dịch tả dịch bệnh trở nên phổ
biến. Hệ thống thoát nước đầu tiên trên thế giới đã được cài đặt trong Hamburg, Đức, vào
năm 1843 và hệ thống thoát nước đầu tiên tại thị trường Mỹ xây dựng vào năm 1855. Bộ
lọc đầu tiên được giới thiệu tại Anh vào đầu những năm Thế kỷ 19 nhưng điều này đã
không thoát khỏi tác nhân gây bệnh. Năm 1875 các hồ đầu tiên Đạo luật y tế đã được thông
qua ở Anh, làm cho chính quyền địa phương chịu trách nhiệm để xử lý nước thải. Hành
động này nói rằng nước thải từ vi khuẩn nguy hiểm được xử lí miễn phí, nhưng các công
nghệ cần thiết để đạt được điều này là chưa có. Luật phòng chống ô nhiễm sông đã được
thông qua trong Vương quốc Anh vào năm 1876, cấm xả trực tiếp chất thải công nghiệp ra
sông. Các ngành công nghiệp đã được yêu cầu để xả chất thải của họ vào hệ thống cống
rãnh và thị trấn hội đồng chịu trách nhiệm xử lý nước thải. Ở Mỹ, nhà máy xử lý nước thải
đầu tiên được xây dựng trong những năm 1870 và 1910 khoảng 10% nước thải ở Mỹ đã
được xử lí. Kỹ thuật khử trùng lần đầu tiên được giới thiệu vào đầu thế kỷ 20 ở Anh và sử
dụng rộng rãi của họ đã giảm đáng kể sự xuất hiện của bệnh từ nước . Ngày nay, ở nhiều
nước phát triển, gần 100% nước thải được xử lý và nhiều nước đã ban hành về mặt pháp lý
chất lượng nước tiêu chuẩn (xem phụ lục 111). Tuy nhiên, ở nhiều nước đang phát triển, xử
lý nước thải là gần như không tồn tại và nước thải được thải ra vào các nguồn nước, gây ra
vấn đề ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng. nước thải từ các hộ gia đình và các ngành công


nghiệp được nhận xử lí ở các nhà máy xử lí được thiết kế đặc biệt. Một số ngành công
nghiệp có thể có các nhà máy xử lý nước thải được thiết kế riêng để làm giảm các chất ô
nhiễm cụ thể . Sau khi xử lí , xả nước thải vào một nguồn nước (sông, hồ, biển). Xử lý nước
thải được phân loại thành ba loại: bậc 1 bậc hai bậc ba, theo thứ tự tăng dần khả năng
thanh lọc.
Ở xử lý sơ cấp. Đây là xử lí thô sơ nhất mà có thể loại bỏ hầu hết các chất rắn trong nước
và vừa giảm BOD. Nước thải vào nhà máy thông qua một loạt các màng để lọai bỏ các đối
tượng nổi lớn. Tiếp theo, nước thải đi vào một buồng nơi cát, đá và đá mạt được xử lí
bằng trọng lực kéo xuống đáy của buồng. hạt sạn được xử lý tại một bãi chôn lấp. Nước
thải sau đó đi vào bể lắng mà chất rắn lơ lửng lắng xuống. để tạo thành một bùn liệu được
thu thập và xử lý. Hóa học phụ gia có thể được sử dụng để giúp cho quá trình bồi lắng diễn
ra tốt hơn. Chính xử lí loại bỏ khoảng 60% các chất rắn và khoảng 35% cặn. Đây là phương
pháp xử lí loại phổ biến nhất mà nhà máy hay sử dụng xử lí nhất.
Ở xử lý thứ cấp. Này sử dụng quá trình sinh học để loại bỏ thêm vật chất và tiếp tục giảm
cặn. Thứ hai xử lí thường sử dụng quá trình bùn hoạt tính, mặc dù Jilters nhỏ giọt cũng
được sử dụng. Nước thải được đưa vào một bể hiếu khí, nơi nó được trộn với không khí và
với kích hoạt bùn tái chế từ các bể lắng tiếp theo. Các nước thải vẫn còn trong bể trong vài
giờ và vi khuẩn hiếu khí, tự nhiên trong bùn, phá vỡ các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước
thải. Nước thải chảy qua bể lắng nơi bùn lắng ra. Một số bùn này được tái chế vào bể hiếu
khí. Hầu hết bùn được đưa đến một bể bùn nơi mà nó được xử lý bằng vi khuẩn kỵ khí,
trong đó tiếp tục suy giảm bùn. Metan được sản xuất trong bể phân huỷ và nó là một trong
hai bị đốt cháy rhoặc được sử dụng làm nhiên liệu trong nhà máy. Bùn được sau đó sấy khô
và xử lý bằng cách chôn lấp. Trong bể lọc sinh học, nước thải được phun lên bề mặt bồn, bể
chứa nguyên liệu lớn nghiên cứu (đá, mảnh gạch, vv.) Vi sinh vật tạo thành video trên các
tài liệu phân tích nước và tiêu thụ chất dinh dưỡng từ nước thải nhỏ giọt thông qua các đáy
hồ. Khoảng 90% chất rắn và cặn có thể được giảm bằng cách xử lý thứ cấp. bậc 3 hoặc cao
cấp điều trị. Xử lí bậc 3 được thiết kế tiếp tục giảm nồng độ các chất ô nhiễm cụ thể trong
các chất thải nước. Nhiều quá trình có sẵn tùy thuộc vào các chất gây ô nhiễm để được loại
bỏ. Điều trị bậc 3 có thể loại bỏ các chất rắn lơ lửng, giải thể các hợp chất hữu cơ, chất dinh
dưỡng hòa tan (phốt pho và nitơ) và kim loại nặng. Phương pháp liên quan đến các bộ lọc
cát, than bộ lọc, lọc điện, thẩm thấu ngược, trao đổi ion và việc sử dụng hóa chất phụ gia
như chất đông tụ (phèn) và oxy hóa (ozone,hydrogen peroxide). Một số các quá trình này có
thể khá tốn kém. Xử lí bậc 3 có thể loại bỏ hơn 95% của các chất ô nhiễm trong nước thải,
nhưng nó không được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải. Bất kể loại xử lí
được sử dụng, xử lý nước thải là cuối cùng xử lí bằng khí clo trước khi thải ra môi trường.


Này tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Hiệu quả của quy trình xử lý sơ cấp và thứ cấp được sử
dụng rộng rãi trong nhà máy xử lý nước thải được tóm tắt trong bảng 4.3.
Nước vào và ra của nhà máy xử lý nước thải được phân tích cho một số các thông số sau
trong chương này. trong số các quy trình xử lý phải được thiết kế đặc biệt cho các loại nước
thải được nhiều người hỏi và do đó nó là cần thiết để biết loại và Nồng độ các chất ô nhiễm
trong nước thải mà là để được xử lí Ngoài ra, nó là cần thiết để xác định rằng nước thải xử
lý đáp ứng một cách hợp pháp ban hành tiêu chuẩn và có thể được thải ra một cách an
toàn vào môi trường. Nhiều quá trình yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các điều kiện hoạt động
(Ví dụ pH) và nó có thể là cần thiết để thực hiện phân tích ở nhiều giai đoạn trong quá trình
xử lí. Một nhà máy xử lý nước thải hiện đại có thể có liên tục, công cụ phân tích được cài
đặt.

4.1.10 Xử lý nước uống
Tính trung bình, mỗi người ở Mỹ sử dụng từ 300 đến 400 lít nước nội địa mỗi ngày (uống, giặt
giũ, nấu ăn, rửa nhà vệ sinh, tưới vườn). Khoảng 8% lượng nước ngọt toàn cầu được sử dụng
cho mục đích sinh hoạt. Nước sinh hoạt là chủ yếu rút ra từ nước ngầm và nước mặt. nước
ngầm,chiết xuất từ các tầng ngậm nước dưới mực nước ngầm, từ lâu đã là một nguồn nước
quan trọng. Giếng vẫn còn được sử dụng để bơm nước ngầm trong nhiều cộng đồng nông thôn.
Mặc dù nước ngầm thường có chất lượng cao hơn so với nước mặt, nhưng nó cũng dễ bị ô
nhiễm môi trường (xem Phần 4.1.8). Nước nội địa cho sử dụng nói chung cần phải được xử lý
để phù hợp với tiêu chuẩn nước uống quốc gia (xem Phụ lục 111). Khoảng 60% lượng nước sử
dụng được trả lại cho các con sông như nước thải.
Trong vùng có đông dân số và các hoạt động công nghiệp đáng kể, sự đóng góp của nước thải
vào tổng lưu lượng sông có thể là cao, đặc biệt là trong mùa khô.Do đó, nước thải xả vào một
con sông có thể được thêm vào hạ lưu và phục vụ như một nguồn nước sinh hoạt cho cộng
đồng. Nói cách khác, chất thải của một người có thể ảnh hưởng tới nước uống của người khác.
vì vậy, duy trì chất lượng nước là vô cùng quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Nói chung, nước để sử dụng trong nước đầu tiên được lưu trữ trong hồ chứa, nơi cặn có thể
lắng được, nhằm cải thiện độ trong của nước.Sau đó, nước được xử lý trong một nhà máy xử lý
nước trước khi vàonguồn cấp nước đô thị. Cách xử lí khác nhau tùy thuộc vào chất lượng
các nguồn nước, nhưng nó thường được lọc và xử lý hóa chất (ví dụ như clo, flo). Trong một số
địa điểm nơi có rất ít nguồn nước ngọt, người ta thực hiện lấy nước biển khử muối và phân tích
nước được thực hiện thường xuyên tại các nhà máy xử lý nước để đảm bảo về mặt pháp lý theo
tiêu chuẩn được ban hành.
Do vấn đề công cộng (thường được coi là không có cơ sở) về chất lượng nước sinh hoạt, và sự
phản đối với khẩu vị của nước khử trùng bằng clo, nhiều người thích uống nước khoáng đóng
chai. Phân tích nước được thực hiện thường xuyên tại các nhà máy đóng chai nước khoáng, và
các nhà cung cấp được yêu cầu xác định thành phần của nước. Mặc dù cả nước khoáng đóng
chai và nước nội địa ở các nước đang phát triển thướng là an toàn để uống , đã có trường hợp ô
nhiễm đặc biệt không được chú ý trong các phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng. Điều này
không ngạc nhiên, xem xét rằng khoảng 1000 chất có thể có mặt trong nước công cộng , phòng


thí nghiệm thường lọc các chất ô nhiễm ra khỏi nước, nước cũng có thể ô nhiễm trong suốt thời
gian phân bố. Ví dụ, mối quan tâm đáng kể đã đượcbày tỏ trong quá khứ là ô nhiễm chì trong
nước uống. Nguồn nhiễm chì là do đường ống dẫn nước và nhà cửa, đường ống dẫn trong
tòa nhà, hàn chì trong ống đồng và vòi nước bằng đồng. Ngày nay, ô nhiễm chì trong nước uống
chủ yếu là một vấn đề trong các tòa nhà cũ. nước cũng có thể được vô tình bị ô nhiễm trong quá
trình xử lí cẩu thả, và như vậy sự cố đã được báo cáo cho cả nước đóng chaivà nước nội địa.

4.1.1 1 Phân tích nước
Phân tích nước có thể liên quan đến một số mẫu sau đây: nước bề mặt từ hồ, sông, biển, nước
ngầm, nước uống, nước trong công nghiệp ,nước thải đô thị và nước của lò hơi. Nồng độ lớn
ion trong một số vùng nước bề mặt được liệt kê trong Bảng 4.4.
Chất lượng nước thường xuyên theo dõi qua nước thải và nước tưới cây. phương pháp
đã được phát triển cho phân tích một loạt các chất vô cơ và hữu cơ được gọi là các kỹ thuật
phân tích. các phương pháp phân tích này đã được hình thành thông qua các ngành công nghiệp
nước và được gọi là phương pháp chuẩn. Phương pháp mà có thể dễ dàng thực hiện bằng cách
sử dụng thiết bị cơ bản được đưa ra trong cuốn sách này, và một số trong số là phỏng theo
phương pháp tiêu chuẩn.
Có rất nhiều dụng cụ phân tích nước có sẵn trên thị trường. Những dụng cụ này chủ yếu dựa
trên sự đo màu và phương pháp điện, đây là cách thông dụng. Hầu hết các phương pháp thử
nghiệm
liên quan đến việc bổ sung các thuốc thử dạng viên hoặc dạng bột, sau đây là bảng tham khảo:

Những thuốc thử này được sử dụng cách thông dụng giống như những phương pháp chuẩn
nhưng được cung cấp thêm lượng dùng. Các nhà sản xuất phát triển cho các bộ dụng cụ kiểm tra
thêm thuận tiện và dễ dàng sử dụng. Một ví dụ là bộ kiểm tra Hach (xem tài liệu tham khảo trong
Hach được liệt kê dưới đây). Một số bộ dụng cụ khác bao gồm các đầu dò di động cho pH, nhiệt
độ và oxy hòa tan. Đầu dò cầm tay dựa trên điện cực ion chọn lọc ngày càng phát triển phù hợp
với một loạt các thành phần hóa học.
Các phương pháp được thảo luận ở đây rất thích hợp cho mọi loại mẫu nước, nhưng ta giả định
cho rằng hầu hết các mẫu sẽ là mẫu nước mặt thu thập từ sông, hồ, vùng nước ven biển hoặc
nước thải. Bạn cũng có thể áp dụng các phương pháp phân tích này cho nước máy và nước
khoáng đóng chai.

4.1.12 lấy mẫu và lưu trữ
Khối lượng mẫu được thu thập sẽ phụ thuộc vào số lượng của phương pháp phân tích sẽ được


thực hiện. Nếu một phân tích toàn diện của nước được thực hiện, 2 L mẫu phải được thu thập.
Nếu một hoặc một vài chất phân tích sẽ được xác định, khối lượng nhỏ hơn có thể được thỏa
đáng tùy thuộc vào khối lượng cần thiết cho việc kiểm tra. Nhựa hoặc chai thủy tinh
có thể được sử dụng, tùy thuộc và chất phân tích. Trong một số trường hợp ta có thể thu thập các
mẫu cần thiết trong một số chai khác nhau. phân tích oxy hòa tan đòi hỏi chai riêng biệt.
Bạn nên nhớ rằng các mẫu mà bạn thu thập chỉ đại diện cho 1 địa điểm và 1 thời gian lấy mẫu.
Các thành phần của mẫu cũng có thể thay đổi trong quá trình vận chuyển và lưu trữ, chủ yếu là
do các phản ứng sinh hóa và bề mặt. Hãy chắc chắn làm theo các thủ tục được đề nghị cho mỗi
chất phân tích.\
Mẫu nước bề mặt là dễ dàng thu thập nhất. Mẫu thu thập tại độ sâu yêu cầu thu đặc biệt, trong đó
có một số loại (Ruttner, Kemmerer, Dussart, Valas, Watt, vv.) Phổ biến nhất
lấy mẫu là mẫu Van Dorn , thể hiện trong hình 4.1. các mẫu chứa trong một xylanh PVC có hai
van cao su ở đầu và cuối ống. Hai van được nối với nhau bằng một ống cao su và cũng có một
chuỗi gắn liền với chúng. Trước khi ngâm trong nước hai van được
kéo ra và các dây được gắn vào một khóa trang bị bên ngoài xi lanh. Xi lanh, mở ở cả hai đầu,
được hạ xuống đến độ sâu mong muốn bằng dây chia vạch. Một kim loại được theo dây.tấn
công các khóa và theo hai van cao su để đóng xi lanh. Các mẫu sau đó được kéo lên khỏi mặt
nước và mẫu chuyển giao cho một chai để lưu trữ. Nó cũng có thể lấy mẫu từ độ sâu khác nhau
bằng cách bơm nước qua một ống nhựa hạ xuống đến độ sâu mong muốn.

Thông thường bạn sẽ được thu thập mẫu ngay tại chỗ, hoặc gần đó hay nước
bề mặt. Lấy chai mẫu sạch, đổ đầy nước tinh khiết trong phòng thí nghiệm vào chai.làm khô chai
và sau đó rửa sạch nhiều lần với mẫu nước thu thập. Cuối cùng ghi nhãn vào chai chứa mẫu, và
mang nó đến phòng thí nghiệm để phân tích.
Các chai cần được lấp đầy từ từ để tránh sự hỗn loạn và bong bóng khí. Khi lấy mẫu nước từ các
giếng và vòi nước, máy bơm hoặc máy nên để chạy đủ lâu để lấy đủ mẫu đại diện.
Tùy vào vật liệu chai, chất bảo quản và thời gian lưu trữ là được đưa ra trong Bảng 1.4.. Tốt
nhất, các mẫu nên được phân tích càng sớm càng tốt, nhưng điều này thường khó được thực


hiện. Một số thủ tục bảo quản đã được khuyến cáo cho các mẫu chất dinh dưỡng
khi họ không thể được phân tích kịp thời là:
- Làm Lạnh - làm chậm lại, nhưng cũng không loại trừ vi khuẩn và phản ứng hóa học, tốc độ phản
ứng tại t 4o C bằng khoảng một phần tư tốc độ phản ứng ở 25oC.
- Đông lạnh - điều này làm giảm các phản ứng hóa học và vi khuẩn thậm chí hơn nữa.
-Bổ sung các axit ~ giảm độ pH giảm đáng kể vi khuẩn hoạt động.
-Bổ sung chất diệt khuẩn - nhiều giống vi khuẩn đã được sử dụng để loại bỏ hoàn toàn các hoạt
động của vi sinh vật; chloroform và thủy ngân (II) clorua là phổ biến nhất.

4.1.13

Lọc:

Thường được sử dụng trong phân tích nước để tách các thành phần hoà tan có mặt trong chất lơ
lững. Tuy nhiên, lọc có thể gặp một vài vấn đề:






Các chất không hoà tan đi qua lọc. Nguyên tắc để lọc mẫu là cho mẫu qua giấy lọc có kích
thước lổ là 0.45 pm, các thành phần qua lọc là chất hoà tan. Định nghĩa này trong thực tế
thì nó độc đoán và không chính xác bởi vì keo và các polime có thể có thể đi qua lọc cùng
với các chất thực sự hoà tan.
Nhiểm bẩn. các chất trong vật liệu lọc có thể hoà tanvaof mẫu trong quá trình lọc. điều này
là vấn đề khi phân tích vết kim loại trong mẫu tương đối sạch. Các loại lọc thường được
rửa bằng acid trước khi lọc, để loại bỏ bất kì kim loại gây nhiểm bẩn từ vật liệu lọc.
Hấp phụ. Một vài chất phân tích có thể hấp phụ trên vật liệu lọc hoặc đơn vị lọc. ví dụ, một
số kim loại có thể hấp phụ trên tường của vật liệu lọc thuỷ tinh.

Hướng dẫn lọc được nêu ra trong các thí nghiệm thích hợp. Bộ locj nên đưa về điều kiện ban đầu
bằng cánh rửa, đầu tiên rửa nước sau đó với một số mẫu cần được loại bỏ. sau đó lọc mẫu thích
hợp. All-glass Millipore filter holder và bình chân không thì thích hợp nhất để phân tích hàm lượng
vết khi không có tổn hao do hấp phụ. Tuy nhiên, các thiết bị khác có thể phù hợp cho phân tích
chung.


Trong hình 4.2 chân không được áp dụng bằng cách nối bình với 1 máy bơm không khí hoặc 1
cái bơm hút nước và bật máy bơm nước hoặc hút nước trước khi kết nối với bình. Khi lọc xong,
các ống nối nên được ngắt trước khi tắt bơm.
Với phân tích kim loại, mẫu phải được acid hoá sau khi lọc. acid hoá trước lọc có thể làm hoà tan
1 số kim loại đó không phải là dd đúng trong mẫu. do đó kết quả phân tích sẽ không đại diện cho
điều kiện thực địa. lọc được khuyến cáo khi đó nó cần thiết cho lưu trữ mẫu trong thời gian dài vì
nó loại bỏ vật liệu sinh học lớn có thể là nguyên nhân can thiệp vào phản ứng với chất phân tích
trong quá trình lưu trữ.

4.1.14

câu hỏi và vấn đề:

4.1.15

đề xuất cho dự án:

1.
biên soạn nhiều thông tin về nước thải và xử lí nó trong khu vực của bạn( thị xã/ thành
phố) gồm:
Thành phần nước thải.
Tỉ lệ xả lượng nước thải.
Công nghệ xử lí
Tiêu chuẩn quốc gia/ địa phương về nước thải.
Phân loại, nếu có thể thì định lượng nước thải theo nguồn: nước thải sinh hoạt, công nghiệp,
nông nghiệp. bạn có thể có được thông tin hữu ích từ các công trình xử lí ở địa phương, và chính
quyền địa phương. Nếu đầy đủ thông tin bạn có thể tính toán tỉ lệ xả của từng chất ô nhiểm. bạn


có thể thăm các công trình địa phương và xem quy trình xử lí nước thải. xem xét công nghệ xử lí,
tiêu chuẩn và chiến lược quản lí. Biên soạn các dữ liệu mà bạn đã tập hợp thành các dạng trực
quan hấp dẫn và dẽ hiểu( bảng biểu, biểu đồ, bảng xếp hạng,..) và chuẩn bị báo cáo phát hiện
của bạn. bạn có thể trình bài kết quả nghiên cứu của bạn trong cuộc hội thảo và thảo luận thêm
với các sinh viên của bạn.
2.
thực hiện 1 cuộc khảo sát toàn diện về chất lượng nước mặt trong các bước nêu ra trong
chương này. Bạn có thể xem xét phân tích 2 mẫu, hoặc 3 mẫu mỗi lần và báo cáo trung bình của
phép đo. Điều này sẽ cung cấp cho bạn 1 số ý tưởng về việc làm thế nào để diển tả phân tích
của bạn. nhập kết quả thành 1 bảng. cũng ghi màu sắc, mùi, và bất kỳ những gì quan sát được.
3.
thực hiện phân tích chi tiết của nguồn nước thải bằng cách sử dụng pp được mô tả trong
chương này và nhập kết quả của bạn thành 1 bản.
4.
lấy mẫu và phân tích nước cấp từ 1 số ngôi nhà trong khu vực của bạn. ngoài ra, phân tích
nước khoáng đóng chai khác nhau trên thị trường. so sánh chất lượng nướ cấp thành phố và
nước khoáng đóng chai.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×