Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ và màng mf để xử lý nước sông suối cấp cho sinh hoạt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ---------------------- LÒ VĂN HUYNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU LỌC HẤP PHỤ VÀ MÀNG LỌC MF ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC SÔNG SUỐI CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học : 2014 - 2018 Thái Nguyên, năm 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ---------------------- LÒ VĂN HUYNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU LỌC HẤP PHỤ VÀ MÀNG LỌC MF ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC SÔNG SUỐI CẤP CHO SINH HOẠT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Lớp : K46KHMT Khoa : Môi trường Khóa học : 2014 - 2018 Giảng viên hướng dẫn : TS.Nguyễn Thanh Hải Thái Nguyên, năm 2018 i LỜI CẢM ƠN Trường đại học Nông lâm với mục tiêu đào tạo được những kỹ sư không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn phải thành thạo thực hành. Được sự nhất trí của Ban chủ nhiệm khoa Môi trường trường đại học Nông lâm Thái Nguyên tôi tiến hành thực tập tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ và màng MF để xử lý nước sông suối cấp cho sinh hoạt”. Hoàn thiện đề tài này trước hết cho tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Thanh Hải đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường, Ban chủ nhiệm đề tài NCKH đã giúp đỡ tôi thực tập và tiếp cận tài liệu nghiên cứu. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Môi Trường, gia đình, bạn bè đã giúp tôi vượt qua những khó khăn, bỡ ngỡ ban đầu của quá trình thực hiện đề tài này. Trong suốt quá trình thực tập, mặc dù đã rất cố gắng nhưng do thời gian thực tập và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế. Vì vậy bản khóa luận này không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy tôi rất mong được sự giúp đỡ, góp ý chân thành của các thầy cô giáo và toàn thể các bạn bè để khóa luận tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Lò Văn Huynh ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i MỤC LỤC ......................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ vi DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ...................................................... vii PHẦN 1: MỞ ĐẦU.......................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2 1.3. Yêu cầu....................................................................................................... 3 1.4. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 3 1.4.1.Ý nghĩa khoa học ..................................................................................... 3 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................... 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................... 4 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................... 4 2.1.1. Cơ sở lý luận của đề tài ........................................................................... 4 2.1.2. Cơ sở pháp lý .......................................................................................... 9 2.1.3. Các tiêu chuẩn so sánh .......................................................................... 10 2.2. Cơ sở thực tiễn ......................................................................................... 10 2.2.1. Hiện trạng môi trường nước trên thế giới ............................................. 10 2.2.2. Hiện trạng môi trường nước ở Việt Nam .............................................. 14 2.2.3. Sơ lược cơ bản của vùng Tây Bắc ........................................................ 18 2.2.4. Hiện trạng môi trường nước tỉnh Hà Giang .......................................... 19 2.3. Tổng quan về vật liệu lọc hấp phụ và màng lọc MF................................ 21 2.3.1. Tổng quan về vật liệu lọc hấp phụ. ....................................................... 21 2.3.2. Tổng quan về màng lọc ......................................................................... 24 iii 2.3.3. Phân loại màng lọc. ............................................................................... 27 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 29 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 29 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 29 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 29 3.2. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 29 3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 29 3.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 29 3.4.1. Phương pháp thu thập, kế thừa số liệu thứ cấp ..................................... 29 3.4.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa ............................................... 30 3.4.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ....................................................... 30 3.4.4. Phương pháp pháp phân tích mẫu nước ................................................ 30 3.4.5. Phương pháp phân tích tổng hợp số liệu ............................................... 31 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 32 4.1. Sơ lược về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Hà Giang ................ 32 4.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 32 4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 36 4.2. Hiện trạng chất lượng và các nguồn gây ảnh hưởng chính đến chất lượng nước suối Tà Vải ............................................................................................. 38 4.2.1. Hiện trạng chất lượng nguồn nước suối Tà Vải .................................... 38 4.2.2. Các nguồn gây ảnh hưởng chính đến chất lượng nước mặt suối Tà Vải .... 39 4.3 . Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ đa năng Zeolit-Diatomit và sử dụng màng lọc để xử lý nước sông suối.......................................................... 43 4.3.1. Đặc điểm của vật liệu lọc Zeolit-Diatomit ( ODM-2F ) ....................... 43 ......................................................................................................................... 43 4.3.2.Nghiên cứu và lựa chọn màng lọc.......................................................... 44 iv 4.3.3. Đặc điểm của màng lọc MF (Microfiltration)....................................... 48 4.3.4 Kết quả sau khi xử lý nước bằng bằng vật liệu lọc đa năng ZeolitDiatomit kết hợp với màng lọc MF................................................................. 50 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................... 53 5.1. Kết luận .................................................................................................... 53 5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 55 v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Tài nguyên nước một số Quốc gia trên thế giới ............................. 11 Bảng 2.2. Kích thước hạt lọc được và áp suất lọc .......................................... 26 Bảng 2.3. Các quá trình lọc màng với động lực là áp suất (màng áp lực) ...... 27 Bảng 4.1. Kết quả phân tích mẫu nước tháng 09/2017 ................................... 38 Bảng 4.2. Đặc tính kỹ thuật của vật liệu lọc đa năng ODM-2F...................... 44 Bảng 4.3. Quá trình lọc màng MF với động lực là áp suất (màng áp lực) ..... 46 Bảng 4.4. Kích thước mao quản và áp suất làm việc của màng MF. ............. 47 Bảng 4.5. Kết quả xác định chất lượng mẫu nước suối Tà Vải - Hà Giang ... 50 Bảng 4.6. Kết quả chất lượng nước sau khi đi qua hệ thống xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit – Diatomit kết hợp với màng lọc MF ............................. 52 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Than hoạt tính ................................................................................. 22 Hình 2.2. Hạt Silicagen ................................................................................... 22 Hình 2.3. Hạt hút ẩm nhôm hoạt tính .............................................................. 23 Hình 2.4. Hạt Zeolit ........................................................................................ 24 Hình 2.5. Khả năng lọc của các kĩ thuật lọc màng ......................................... 25 Hình 2.6. Vùng làm việc của các kĩ thuật lọc và lọc màng ............................ 26 Hình 4.1. Hạt ODM-2F ................................................................................... 43 Hình 4.2. Sơ đồ vận chuyển các chất trong nước qua màng lọc ..................... 45 Hình 4.3. Vùng làm việc của các kĩ thuật lọc và lọc màng ............................ 46 Hình 4.4.Màng lọc MF .................................................................................... 48 Hình 4.5. Khả năng giữ lại chất bẩn và vi sinh vật của màng lọc MF so với các loại bể lọc hạt đa lớp ................................................................ 49 Hình 4.6. Dây chuyền công nghệ xử lý nước suối .......................................... 51 vii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Viết tắt 1 BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường 2 BVMT Bảo vệ môi trường 3 BYT Bộ Y tế 4 KH Kế hoạch 5 KLN Kim loại nặng 6 KT-XH Kinh tế, xã hội 7 KTTV Khí tượng thủy văn 8 LHQ Liên hợp quốc 9 QCCP Quy chuẩn cho phép 10 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 11 QĐ Quyết định 12 QH Quốc hội 13 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 14 TNN Tài nguyên nước 15 TT Thông Tư 16 UBND Ủy ban nhân dân 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Nước là khởi nguồn của sự sống trên trái đất, đồng thời cũng là nguồn để duy trì sự sống tiếp tục tồn tại nơi đây. Sinh vật không có nước sẽ không thể sống nổi và con người nếu thiếu nước cũng sẽ không tồn tại. Theo thống kê của Liên hiệp quốc, thì tình trạng thiếu nước nguyên nhân do nguồn tài nguyên nước trên thế giới phân bổ không đồng đều, gia tăng dân số nhưng nguồn nước lại giảm, sự lãng phí nước tăng cùng với mức sống của người dân tăng lên do sử dụng quá nhiều thiết bị gia dụng, nước bị thất thoát nghiêm trọng, chỉ số 55% lượng nước khai thác được sử dụng một cách thật sự, 45% còn lại bị thất thoát, rò rỉ trong các hệ thống phân phối hoặc bị bay hơi trong tưới tiêu . Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày của con người cũng như trong các hoạt động kinh tế của xã hội. Hiện nay, ngoài việc nghiên cứu sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước, việc nghiên cứu nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt cần phải được chú trọng, đặc biệt là việc nước cấp sinh hoạt cho đồng bào và chiến sĩ vùng núi cao. Hà Giang là một tỉnh miền núi biên giới ở phía Bắc của Tổ quốc, có vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng. Đây là một trong những nơi có lượng mưa lớn nhất trong cả nước, tuy nhiên, do địa hình chia cắt, núi đá tai mèo nên lượng nước sinh thủy thấp, do đó đây cũng là nơi có tới 4 huyện vùng cao núi đá là Đồng Văn, Mèo Vạc,Yên Minh và Quản Bạ thường xuyên thiếu nước về mùa khô. Địa hình phức tạp, nhiều dãy núi cao nguy hiểm, việc dẫn, giữ nước và khai thác tài nguyên nước trong khu vực tỉnh Hà Giang là tương đối khó khăn. Thời gian thiếu nước sinh hoạt thường kéo dài từ tháng 10 cuối năm 2 trước đến tháng 4 năm sau. Để có nước sinh hoạt, người dân phải đi bộ hàng chục km và hứng nước nửa ngày mới đủ nước sinh hoạt dùng trong 4-5 ngày cho gia đình. Nước chủ yếu chỉ được dùng để uống và nấu ăn một cách rất hạn chế; nước sinh hoạt trong mùa khô càng thiếu thốn hơn. Đối với khu vực biên giới, nguồn cung cấp nước chính vẫn là nước suối với đặc điểm: lưu lượng dòng chảy nhỏ, không ổn định, bị tác động rõ rệt bởi các yếu tố lũ quét, mưa bão,.. Đặc biệt chất lượng nước luôn biến động giữa ngày mưa và không mưa, và khó kiểm soát do một phần lưu vực bổ cập nước từ nước ngoài. Các hoạt động khai thác khoáng sản trái phép vùng đầu nguồn các suối đã làm cho nồng độ nhiều chất ô nhiễm như SS, CN-, Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd,... tăng lên rõ rệt. Mặt khác địa hình núi cao, phân bố dân cư không tập trung và nguồn điện thiếu thốn. Đây là những yếu tố rất bất lợi cho việc cung cấp nước khu vực biên giới phía Bắc, nhất là cho các đơn vị quân đội. Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ và màng lọc MF để xử lý nước suối vùng biên giới Tây Bắc cấp nước cho sinh hoạt là rất cấp thiết, thiết thực đem lại những hiệu quả lớn, phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường, đảm bảo an sinh xã hội, an ninh quốc phòng cho vùng Tây Bắc nói chung và lưu vực suối Tà Vải tỉnh Hà Giang nói riêng. Từ những vấn đề nêu trên được sự hướng dẫn trực tiếp của TS.Nguyễn Thanh Hải, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:“Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ và màng lọc MF để xử lý nước sông suối cấp cho sinh hoạt” mang tính cấp thiết. 1.2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ và màng lọc MF để sử dụng trong công nghệ xử lý nước suối. 3 - Đề xuất công nghệ xử lý nước suối bằng vật liệu lọc Zeolit - Diatomit kết hợp với màng lọc MF để cấp nước cho sinh hoạt. 1.3. Yêu cầu - Nghiên cứu được ứng dụng vật liệu lọc hấp phụ và màng lọc MF để xử lý nước sông suối cấp cho sinh hoạt. - Đề tài phải mang tính thực tiễn. - Số liệu phải chính xác, thiết thực. 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1.Ý nghĩa khoa học Ứng dụng được vật liệu lọc hấp phụ và đề xuất công nghệ xử lý phù hợp nhằm tận dụng nguồn nước suối để có thể sử dụng cho mục đích sinh hoạt của người dân. 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Đưa ra cái nhìn khái quát về vật liệu lọc hấp phụ.. Đề xuất công nghệ xử lý bằng vật liệu lọc Zeolit – Diatomit kết hợp với màng lọc MF đạt quy chuẩn về nước cấp cho sinh hoạt. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài 2.1.1. Cơ sở lý luận của đề tài 2.1.1.1. Khái niệm và ý nghĩa của tài nguyên nước a. Khái niệm tài nguyên nước Tài nguyên nước là các nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau. Nước được dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường. Hầu hết các hoạt động trên đều cần nước ngọt. Nước bao phủ 71% diện tích của trái đất trong đó có 97% nước trên Trái đất là nước muối, chỉ 3% còn lại là nước ngọt nhưng gần hơn 2/3 lượng nước này tồn tại ở dạng sông băng và các mũ băng ở các cực. Phần còn lại không đóng băng được tìm thấy chủ yếu ở dạng nước ngầm và chỉ một tỷ lệ nhỏ tồn tại trên mặt đất và trong không khí. - Khái niệm nước mặt Tài nguyên nước mặt: Là nước phân bố trên mặt đất, nước trong các đại dương, sông, suối, ao hồ, đầm lầy. Đặc điểm của tài nguyên nước mặt chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện khí hậu và các tác động khác do hoạt động kinh tế của con người, nước mặt dễ bị ô nhiễm và thành phần hóa lý của nước thường bị thay đổi, khả năng hồi phục trữ lượng của nước nhanh nhất ở vùng thường có mưa. b. Ý nghĩa của tài nguyên nước  Nước cung cấp vào hoạt động sản xuất đảm bảo an ninh lương thực cho xã hội: Nước tưới tiêu, nước canh tác…  Nước tạo ra năng lượng điện để cung cấp cho hoạt động nền kinh tế thông qua việc sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sông 5 làm quay các tuốc bin nước và máy phát điện, đây là nguồn năng lượng sạch và chiếm 20% lượng điện của thế giới, đồng thời hạn chế được giá thành nhiên liệu và chi phí nhân công.  Làm ổn định địa tầng. 2.1.1.2. Khái niệm về môi trường, ô nhiễm môi trường, ô nhiễm môi trường nước. a. Khái niệm môi trường “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật.” . b. Khái niệm ô nhiễm môi trường “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật” . c. Khái niệm ô nhiễm môi trường nước “Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi của các tính chất vật lý - hóa học - sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh học trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất” (Hoàng Văn Hùng, 2008). Theo hiến chương châu Âu về nước đã định nghĩa: “Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã” (Lê Văn Khoa và cs, 2001). - Nguồn gốc gây ô nhiễm nước Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là do tự nhiên hay nhân tạo. 6 + Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão,… hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng. + Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Từ sinh hoạt, từ các hoạt động công nghiệp. Các xu hướng chính thay đổi chất lượng nước khi bị ô nhiễm là: + Giảm độ pH của nước ngọt do bị ô nhiễm bởi: H2SO4, HNO3 từ khí quyển, tăng hàm Lượng SO42- và NO3- trong nước. + Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường nước cùng với chất thải, từ khí quyển và từ các chất thải rắn. + Tăng hàm lượng các chất hữu cơ, trước hết là các chất khó bị phân hủy bằng con đường sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu…) + Giảm nồng độ oxi hòa tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy hóa có liên quan với quá trình Eutrophication các nguồn chứa nước và khoáng các hợp chất hữu cơ.. + Tăng hàm lượng các ion trong nước trước hết là NO3-, PO43-,… + Giảm độ trong của nước: Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do các nguyên tố đồng vị phóng xạ. d. Khái niệm nước sạch “Nước sạch là nước đảm bảo các chỉ tiêu như: nước trong, không màu, không mùi lạ, không chứa các mầm bệnh và các chất độc hại. e. Khái niệm nước suối “Nước suối là nước thiên nhiên, chảy qua các tầng địa chất có chứa một số nguyên tố, khí tự nhiên hay hợp chất khoáng”. g. Các chỉ tiêu hóa lý 7 - Trị số pH : Là chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđrô (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, hoạt độ của ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,008 × 10−14 ở 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung hòa có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít, trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm. - Fe : Trong nước sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe2+) là thành phần của các muối hoà tan như: Fe(HCO3)2 ; FeSO4… hàm lượng sắt có trong các nguồn nước phân bố không đồng đều. Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước có mùi tanh và có màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất. - Màu : Nước thiên nhiên thường không màu, màu của nước mặt chủ yếu do chất mùn, các chất hòa tan, keo hoặc do thực vật thối rữa. Sự có mặt của một số ion kim loại (Fe, Mn), tảo, than bùn và các chất thải công nghiệp cũng làm cho nước có màu. - Tổng chất rắn lơ lửng ( TSS ) : khối lượng tổng chất rắn được giữ lại thông qua bộ lọc. - Độ đục: Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện diện của một số chất lơ lửng có kích thước thay đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo, huyền phù (kích thước 0,1 – 10mm). Trong nước các chất gây đục thường là: đất sét, chất hữu cơ, vô cơ, thực vật và các vi sinh vật bao gồm các loại phiêu sinh động vật. - Amoni: Amoni có công thức hóa học NH3, là chất khí không màu và có mùi khai. Trong nước, Amoni tồn tại dưới 2 dạng là NH3 và NH4+. Tổng NH3 và NH4+ được gọi là tổng Amoni tự do. Đối với nước uống, tổng Amoni sẽ bao gồm amoni tự do, monochloramine (NH2Cl), dichloramine (NHCl2) và 8 trichloramine[7]. Đây cũng là một chất thường dùng trong khâu khử trùng nước cấp, chúng được sử dụng dưới dạng các hóa chất diệt khuẩn chloramines nhằm tạo lượng clo dư có tác dụng kéo dài thời gian diệt khuẩn khi nước được lưu chuyển trong các đường ống dẫn. - Oxy hòa tan (DO) 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 oxy tự 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. - Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) Biochemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hóa): Là lượng oxy cần thiết cung cấp để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian 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 BOD sau khi Oxy hoá 5 ngày, ký hiệu BOD5. Sau 5 ngày có khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hoá. - Nhu cầu oxy hóa học (COD) Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ và một phần nhỏ các chất vô cơ dễ bị oxy hóa có trong nước thải. Chỉ tiêu nhu cầu sinh hóa BOD5 không đủ để phản ánh khả năng oxy hóa các chất hữu cơ khó bị oxy hóa và các chất vô cơ có thể bị oxy hóa có trong nước thải, nhất là nước thải công nghiệp. Vì vậy, cần phải xác định nhu cầu oxy hóa học để oxy hóa hoàn toàn các chất bẩn có trong nước thải. 9 - Mn: Mangan là một kim loại màu trắng bạc, có kí hiệu Mn và có số hiệu nguyên tử 25. Nó được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên (đôi khi kết hợp với sắt) và trong một số loại khoáng vật. Các trạng thái oxi hóa phổ biến nhất của Mangan là +2, +3, +4, +6 và +7. Trong đó, trạng thái ổn định nhất là Mn+2. Mangan là kim loại tương đối hoạt động. Nó dễ bị oxi hóa trong không khí bởi các chất oxi hóa mạnh như O2, F2, Cl2. Trong nước, mangan tồn tại dưới dạng Mn4+ và Mn2+ trong các muối tan của clorua, sulfat, nitrat. - Coliform: được coi là vi khuẩn chỉ định thích hợp để đánh giá chất lượng nước uống, nước sinh hoạt và nước nuôi trồng thủy sản (dễ phát hiện và định lượng), thường tồn tại trong thiên nhiên và không đặc hiệu cho sự ô nhiễm phân. - E.coli: là vi khuẩn đại tràng là một trong những loài vi khuẩn chính ký sinh trong đường ruột của động vật máu nóng (bao gồm chim và động vật có vú). Vi khuẩn này cần thiết trong quá trình tiêu hóa thức ăn và là thành phần của khuẩn lạc ruột. Sự có mặt của E. coli trong nước là một chỉ thị thường gặp cho ô nhiễm phân. E. coli thuộc họ vi khuẩn Enterobacteriaceae và thường được sử dụng làm sinh vật chỉ điểm cho các nghiên cứu về ô nhiễm nguồn nước ăn uống và sinh hoạt. 2.1.2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ môi trường năm 2014 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/06/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2015. - Luật Tài nguyên nước số: 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 26/12/2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013. - Nghị định số 124/2011/NĐ - CP ngày 28/12/2011 của Chính Phủ về sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch. 10 - Quyết định số 09/2005/QĐ - BYT ngày 11/03/2005 của Bộ trưởng Y tế về việc ban hành tiêu chuẩn ngành: Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch. - Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường về bắt buộc áp dụng TCVN về môi trường. - Ngày 17/06/2009 Bộ Y tế đã ra Thông tư số 04/2009/TT-BYT ban hành “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống” kí hiệu là QCVN 01:2009/BYT - QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống.. - TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1: 2006) - Chất lượng nước - Lấy mẫu - Nghị định 201/2013/NĐ- CP quy định chi tiết thi hành một số điều của luật tài nguyên nước. - QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt của Bộ Y Tế. - TCVN 6663-1:2008 – Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu nước sông suối. 2.1.3. Các tiêu chuẩn so sánh Để đánh giá chính xác chất lượng nước, tùy theo từng mục đích sử dụng loại nước mà có những tiêu chuẩn, quy chuẩn khác nhau. Cụ thể trong khóa luận sử dụng các quy chuẩn để đánh giá chất lượng nước: - QCVN 08-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt - QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống. - QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt. 2.2. Cơ sở thực tiễn 2.2.1. Hiện trạng môi trường nước trên thế giới 2.2.1.1. Tài nguyên nước trên thế giới 11 Nước bao phủ 71% diện tích của trái đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Trong 3% lượng nước ngọt trên trái đất thì có khoảng 3/4 lượng nước ngọt mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục địa… Chỉ có 0,5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng. Tuy nhiên nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller, 1988) . Một phần nước ngầm và nước hồ có độ khoáng hóa khá cao. Trên Thế giới nước tự nhiên có độ mặn cao nhất không nằm trong biển và đại dương, mà ở hồ Chết, nơi người và động vật không thể chìm hoàn toàn trong nước được. Chỉ có 2,31% tổng thể nước Trái Đất là nước ngọt, trong đó 85,9% nằm trong băng tuyết hai cực và núi cao, 13,5% nằm trong nước ngầm. Sông ngoài chứa được 1.700 km3 nước, chiếm 0,0001% tổng lượng và 0,005% lượng nước ngọt của Trái Đất. Bảng 2.1. Tài nguyên nước một số Quốc gia trên thế giới (Nguồn: Nguyễn Thị Phương Loan, 2005) Quốc gia Brazin CHLB Nga Trung Quốc Canada Mỹ Ấn Độ Na Uy Pháp Việt Nam Toàn cầu Tổng lượng km3 Tỷ lệ so với toàn cầu Bình quân diện tích 103 m3/km2 Bình quân đầu người 103 m3/người 9.230 4.003 2.550 2.472 1.938 1.680 405 183 88 22,2 9,6 6,1 5,9 4,7 4,1 0,98 0,4 0,7 1.084 234 268 248 207 514 1.248 332 917 135 23,5 2,6 102 9,1 2,4 102 3,7 5,6 41.500 100 279 9,0