Tài liệu Tổng quan về nước và tác động tới môi trường

MỤC LỤC CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU....................................................................................................3 I. Đặt vấn đề......................................................................................................................3 II. Mục tiêu nghiên cứu :.................................................................................................4 1.Mục tiêu chung...............................................................................................................4 2. Mục tiêu cụ thể..............................................................................................................4 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................5 I. Định nghĩa.....................................................................................................................5 1. Theo Hiến chương Châu Âu:........................................................................................5 2. Định nghĩa Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980 :.................5 3. Định nghĩa chung :........................................................................................................5 II. Phân loại nước thải.......................................................................................................5 1.Nước thải sinh hoạt :......................................................................................................5 2. Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất):.......................................7 3. Nướcthảitựnhiên:..........................................................................................................8 4. Nướcthảiđôthị...............................................................................................................9 III. Thành phần và tính chất của nước thải.......................................................................9 1. Thành phần :..................................................................................................................9 2. Tính chất của nước thải :............................................................................................20 b. Tính chất hóa học :......................................................................................................21 IV.Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường.................................................................23 1.Nước Và Sinh Vật Nước :............................................................................................23 2. Đất và sinh vật đất......................................................................................................28 3. Không khí:..................................................................................................................29 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 4. Ảnh hưởng đến con người :........................................................................................30 V. Luật và chính sách đối với nước thải :.......................................................................43 1. Luật :...........................................................................................................................43 2. Chính sách của nhà nước đối với nước thải :.............................................................48 VI. Các quá trình xử lý nước thải...................................................................................48 1. Phương pháp xử lý lý học..........................................................................................49 a.Song chắn rác...............................................................................................................49 b. Lắng cát......................................................................................................................50 c. Lắng............................................................................................................................50 2. Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý........................................................................51 3. Phương pháp sinh học.................................................................................................52 KẾT LUẬN.....................................................................................................................55 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU I. Đặt vấn đề Sự bùng nổ của các cuộc cách mạng công nghiệp-nông nghiệp đã tác động mạnh mẽ đến nền kinh tế của các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Hàng loạt các doanh nghiệp, xí nghiệp…với các qui mô khác nhau lần lượt ra đời nhằm phục vụ cho đời sống và sản xuất. Mặt trái của sự phát triển vượt bậc đó là việc môi trường sống đang bị phá hủy một cách nghiêm trọng do các chất thải, nước thải, khí thải từ các doanh nghiệp, xí nghiệp phát ra. Đặc biệt là ô nhiễm môi trường do nước thải. Và nó đã trở thành một vấn nạn không chỉ ở Việt Nam mà còn là một vần đề chung trên thế giới và cần phải giải quyết. Theo Viện Nước quốc tế Xtốc-khôm (SIWI) tình trạng ô nhiễm nguồn nước đang gia tăng ở mọi nơi trên Trái đất, với trung bình mỗi ngày khoảng hai triệu tấn chất thải sinh hoạt bị đổ ra sông, hồ và biển chủ yếu ở dạng nước thải. Nghiêm trọng nhất là tại các nước đang phát triển, có đến 70% lượng chất thải công nghiệp không qua xử lý bị trực tiếp đổ vào các nguồn nước, khiến nguồn nước cho sinh hoạt con người bị ô nhiễm nghiêm trọng. Thiếu vệ sinh và thiếu nước sạch là nguyên nhân gây tử vong cho hơn 1,6 triệu trẻ em mỗi năm. Hiện nay, dư luận xã hội Việt Nam đang xôn xao về việc các doanh nghiệp, xí nghiệp…xả bỏ nước thải chưa qua xử lý vào môi trường gây ô nhiễm trầm trọng. Nổi cộm là vụ Vedan giết chết sông Thị Vải bởi nước thải năm 2008. Hai năm sau, Công ty cổ phần dịch vụ Sonadezi gây ô nhiễm sông Đồng Nai cũng bằng nước thải. Nó không chỉ ảnh hưởng đến đời sống của con người và sinh vật ở khu vực gần đó, mà nó còn ảnh hưởng đến toàn cầu do sự biến đổi khí hậu từ ô nhiễm môi trường. Viện Môi trường và Tài nguyên TP HCM ước tính lượng nước thải xả ra trung bình tại TP HCM khoảng 1,2 triệu m3/ngày đêm , trong khi chỉ có một nhà máy xử lý nước thải đô thị công suất 150.000 m3/ngày đêm. Vì những lý do trên, chúng tôi quyết định tiến hành nghiên cứu về Tổng quan và tác động của nước thải nhằm cung cấp thêm thông tin về tình hình ô nhiễm môi trường. Từ đó, góp phần nâng cao ý thức và trách nhiệm của mỗi người trong việc bảo vệ môi trường sống. 3 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG II. Mục tiêu nghiên cứu : 1.Mục tiêu chung Cung cấp kiến thức chung về nước thải. 2. Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu về thành phần, tính chất nước thải - Phân loại nước thải - Hiểu rõ về các ảnh hưởng của nước thải đến con người và môi trường ( đất, nước, không khí), và sinh vật. 4 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU I. Định nghĩa 1. Theo Hiến chương Châu Âu: Theo Hiến Chương Châu Âu định nghĩa nước ô nhiễm như sau : :“Ônhiễmnướclàsự biếnđổinóichungdoconngườiđốivớichấtlượngnước,làmnhiễmbẩnnướcvà gâynguyhiểmchoconngười,chocôngnghiệp,nôngnghiệp,nuôicá,nghỉngơi, giảitrí,chođộngvậtnuôivàcácloàihoangdã”. 2. Định nghĩa Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980 : Nướcthảilànướcđã đượcthảirasaukhiđãsửdụnghoặcđượctạoratrongmộtquátrìnhcôngnghệvà khôngcòngiátrịtrựctiếpđối vớiquátrìnhđó. 3. Định nghĩa chung : Ônhiễmnướclàsựthayđổitheochiềuxấuđicáctínhchấtvậtlý–hoáhọc– sinhhọccủanước,vớisựxuấthiệncácchấtlạởthểlỏng,rắnlàmchonguồnnướctrởnênđộchại vớiconngườivàsinhvật.Làmgiảmđộđadạngsinhvậttrongnước. II. Phân loại nước thải 1.Nước thải sinh hoạt : a. Khái niệm: Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học hay các cơ sở khác. Nước thải sinh họat là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường được thải ra từ các các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. b.Đặc điểm: Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: 5 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG  Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.  Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt. Lượng nước thải sinh hoạt dân cư phụ thuộc vào dân số và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các chất như: protein (40-50%), hydratcacbon (40-50%), chất béo (5-10%), nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có thể tính bằng 80% lượng nước được cấp. Nước thải sinh hoạt chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi. c. Phân loại: c.1 Nước đen: Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là: các chất hữu cơ như phân, nước tiểu, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng. Nước thải khu vệ sinh thường được thu gom và phân hủy một phần trong bể tự hoại làm giảm nồng độ chất hữu cơ đến ngưỡng phù hợp với các quá trình sinh học. Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho. Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng N và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bị phú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có hàm lượng N và P cao. c.2 Nước thải khu nhà bếp. Nước thải khu nhà bếp có đặc trưng là nước chứa thành phần hàm lượng dầu mỡ rất cao, lượng cặn, rác lớn.. Lượng dầu mỡ này có thể ảnh hưởng đến các quá trình xử lý đằng sau nên nước thải khu nhà bếp cần phải được xử lý sơ bộ tách dầu mỡ trước khi đưa vào hệ thống xử lý. 6 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Nước thải từ khu tắm giặt – hay còn được gọi là nước xám.Loại nước thải này chứa thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể, do đó không cần xử lý sơ bộ mà đưa luôn vào hệ thống xử lý phía sau. c.3 Nước thải giặt: Nước thải giặt là nước có tính chất hoàn toàn khác biệt với các loại nước thải trên, hàm lượng chất hữu cơ không đáng kể mà chủ yếu là các hóa chất dùng để tẩy rửa. Các hóa chất này cần phải được xử lý theo phương pháp khác so với các loại nước thải trên, tránh gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý chung. 2. Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất): a. Khái niệm: Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từcác công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như nước thải khi tiếnhành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên. Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vàonhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của côngnghệ, tuổi thọ của thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên. Trong quá trình công nghệ các nguồn nước thải có thể phân thành:  Nước hình thành do phản ứng hóa học (chúng bị ô nhiễm bởi các tác chất và các sản phẩm phản ứng).  Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong quá trình chế biến.  Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị.  Nước hấp thụ. b. Đặc điểm: Mỗi loại nước thải của mỗi ngành công nghiệp có một đặc tính riêng, tuy nhiên các thành phần chính của nước thải khiến ta phải quan tâm hơn trong việc xử lý nó bao 7 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG gồm: kim loại nặng, dầu mỡ( chủ yếu trong nước thải ngành xi mạ), chất hữu cơ khó phân hủy ( có trong nước thải sản xuất dược phẩm, nông dược,dệt nhuộm …). Các thành phần này không những khó xử lý mà còn độc hại đối với con người và môi trường sinh thái. Quy mô hoạt động sản xuất càng lớn thì lượng nước càng nhiều kéo theo lượng xả thải cũng càng nhiều. Bên cạnh đó, các thành phần khác trong nước thải công nghiệp tuy không phải là nguy hiểm nhưng nếu quá nhiều và không được xử lý đúng cách cũng là mối đe dọa lớn đối với nguồn nước và môi trường. c. Phân loại: Nước thải sản xuất bẩn, là nước thải sinh ra từ quá trình sản xuất sản phẩm, xúc rửa máy móc thiết bị, từ quá trình sinh hoạt của công nhân viên, loại nước này chưa nhiều tạp chất, chất độc hại, vi khuẩn, … Nước thải sản xuất không bẩn là loại nước sinh ra chủ yếu khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước cho nên loại nước thải này thường được quy ước là nước sạch. 3. Nướcthảitựnhiên: a. Khái niệm: Nước mưa được xem như là nước thải tự nhiên. Ở những thành phố hiện đại, nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng. b. Đặc điểm: Nước mưa có độ pH nhỏ hơn 6, đơn giản là do nó hấp thụ điôxít cacbon trong khí quyển, bị điện ly một phần trong nước, tạo ra axít cacbonic. Các trận mưa có pH thấp hơn 5,6 thì được coi là mưa axít. Mỗi hạt nước mưa khi rơi từ trên cao xuống đã rửa sạch một vài km không khí trong môi trường ô nhiễm. Do đó, trong nước mưa cũng có thể có rất nhiều vi trùng gây bệnh, nhiều chất hòa tan độc hại (axit nitoric, axit sunfuric). Hơn nữa, nước mưa được hứng từ các mái nhà, là nơi tích lũy nhiều chất bẩn. c. Phân loại: 8 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Nước chảy tràn: nước mưa sau khi rớt xuống một phần sẽ chảy tràn trên bề mặt đất, theo các đường ống đi vào hệ thống thoát nước chung. Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga. 4. Nướcthảiđôthị Nước thải đô thị nướcthảiđôthị làmộtthuật ngữchungchỉchấtlỏngtronghệ thốngcốngthoátcủamộtthànhphố,thịxã;đólà hỗnhợpcủacácloạinướcthải trên. III. Thành phần và tính chất của nước thải 1. Thành phần : Có thể nói nước thải là một hệ dị thể phức tạp, bao gồm rất nhiều chất tồn tại dưới các trạng thái khác nhau. Nếu như nước thải công nghiệp chứa nhiều các hóa chất vô cơ và hữu cơ thì nước thải sinh hoạt lại chứa rất nhiều các chất dưới dạng protein, hidrocacbon, mỡ, các chất thải, rác rưởi, các chất hoạt động bề mặt, COD, BOD.... các hợp chất vô cơ thường gặp ở đây: K +, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42- CO32-. Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa các vi khuẩn, virus, rong, rêu… a.BOD và COD : a.1 BOD (Biochemical (hay Biological) Oxygen Demand) : Nhucầuoxysinhhóa(BOD)làlượngoxycầnthiếtđểvisinhvậtoxyhóacácchấthữu cơcókhảnăngphânhủysinhhọctrongđiềukiệnhiếukhí.Kháiniệm“cókhảnăngphânhủy” cónghĩalà chấthữu cơ cóthểdùnglàm thức ăn cho vi sinh vật. BODlàmộttrongnhữngchỉtiêuđượcdùngđểđánhgiámứcđộgâyônhiễmcủacác chất thải sinhhoạt,nước thải côngnghiệpvà khảnăngtựlàm sạch củanguồnnước. ChỉtiêuBODđượcxácđịnhbằngcáchđođạclượngoxymàvisinhvậttiêuthụtrongquátrì nhphânhủycácchấthữucơ.Cácmẫuphảiđượcbảoquảntránhtiếpxúcvới khôngkhíđểngăncảnoxythôngkhíhòatanvàonướckhihàmlượngoxyhòatan trongmẫugiảm.Dohàmlượngoxyhòatanbãohòatrongnướcđạtkhoảng9mg/Lở200C,nhữngl oạinướcthảicóhàmlượngchấthữucơcaophảiđượcphaloãngthíchhợpđểbảođảmlượngoxyhò atanphảitồntạitrongsuốtquátrìnhthínghiệm.Phân 9 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG tíchBODápdụngquátrìnhsinhhọcnênphảikhốngchếđiềukiệnmôitrườngthíchhợpchosựsin htrưởngcủacácvisinhvật.Cácchấtđộchạiđốivớivisinhvậtphảiđượcloạikhỏidungdịch.Tấtc ảcácthànhphầndinhdưỡngcầnthiếtchosựpháttriển của visinhvật Pvànhữngnguyêntốvilượngphảiđượcbổ nhưN, sung.Quátrìnhoxy hóahoàntoàncácchấthữucơdướitácdụngcủavisinhvậtsẽtạothànhCO2vàH2O. Dođó, vi sinh vật đượcbổ sung trongphân tích BODđượcgọilà“seed”. Phương trìnhphảnứng tổngquátcóthểbiểudiễnnhưsau: CnHaObNc+ (n +a/4-b/2-3/4c)O2nCO2+(a/2–3/2c)H2O +NH3 VậntốcphảnứngphânhủychấthữucơtrongthínghiệmBODphụthuộcvàonhiệtđộ vànồngđộchất hữucơ cótrongmẫuphântích. nghiệmđượctiếnhànhở200C.Theolýthuyết, Đểloạitrừảnhhưởng phảnứngcó củanhiệt độ,thí thểxemlàhoàntoàntrong vòng20ngày,đâylàkhoảngthờigiankhádài.Kinhnghiệmchothấy,tỷlệ BOD5/BODtổngcộngtươngđốicaonênthờigianủ5ngàylàhợplý.Tỷlệnàycaohay thấptùythuộcvàođặctínhcủa“seed”vàbảnchấtcủachấthữucơ.Nướcthảisinhhoạtvànhiềuloạ inướcthảicôngnghiệp cóBOD5=70– 80%BODtổng.Thờigianủ5ngàycòncótácdụngloạitrừảnhhưởngcủaquátrìnhoxyhóaammo niadoNitrosomonas vàNitrobactergây ra. PHƯƠNG PHÁP XÁCĐỊNHBOD ChỉtiêuBODđượcxácđịnhbằngcáchphântíchhàmlượngoxyhòatan.Thườngmẫuphâ ntíchcóhàmlượngchấthữucơcaonêncầnphảiphaloãng.Tuynhiên,khihàmlượngchấthữucơt rongmẫuthấp,cóthểtiếnhànhphântíchtrựctiếp,khôngphảiphaloãngmẫu.  Phương pháptrựctiếp : VớimẫucóBOD5khôngvượtquá7mg/L,khôngphaloãng,chỉcầnsụckhíđểđạtoxy bãohòathíchhợplúcbắtđầuthínghiệm.Trườnghợpnàythườngthấyđốivớinước sông.HaihoặcnhiềuchaiBODđựngđầymẫu.Mộtchaiđượcdùngđểphântíchngayhàm lượngoxyhòatan(DO0)vànhữngchaicònđượcủ5ngàyở200C.Sau5ngày,xác địnhhàmlượngoxy hòa tan cònlại(DO5).BOD5=DO0– 10 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG DO5.PhươngpháptrựctiếpxácđịnhBODkhôngbiếnđổimẫu,dođóchokếtquảởđiều kiệngầnnhưtương tự vớimôi trường tựnhiên.  Phương pháp phaloãng : PhươngphápphaloãngđểxácđịnhBODdựatrêncơsởtốcđộphânhủysinhhóa chấthữucơtỷlệthuậnvớilượngchấthữucơchưabịoxyhóatồntạiởmộtthờiđiểmnàođó. TrongthínghiệmphântíchchỉtiêuBODcầntránhcácchấtđộchạiđốivớivisinh vật;pHvàđiềukiệnthẩmthấuphảithíchhợp,chấtdinhdưỡng,nhiệtđộtiêu chuẩn và seed.NhiềunướcthảicôngnghiệpcóBOD5rấtcaonênphảiphaloãngnhiềulầndokhảnă nghòa tangiớihạnoxytrongnước.Nước thải sinhhoạt chứanhiều chất dinhdưỡng nhưNvàP,trongkhiđónhiềuchấtthảicôngnghiệpthiếumộthoặcđôikhicảhainguyên tốnày. Dođó,việc sửdụngnước phaloãnglà cần thiết. ỨNGDỤNG CỦA SỐLIỆUBOD SốliệuBODđượcdùngrộngrãitrongthựctếkỹthuậtmôitrường.BODlàchỉtiêuquantrọngđ ểđánhgiátínhchấtnướcthảisinhhoạtvànướcthảicôngnghiệp.BODlà chỉtiêuduynhấtđểxácđịnhlượngchấthữucơcókhảnăngphânhủysinhhọc.BOD cònlàchỉtiêuđánhgiálàmtựsạchcácnguồnnhậnvàlàtiêuchuẩnđểkiểmtrachất lượngcủacácdòngthảivàonguồnnướcnày.BODlàcơsởđểchọnphươngphápxửlývàxácđịnh kíchthướccủanhữngthiếtbịvàđểđánhgiáhiệuquảcủatừngđơnvị tronghệthốngxửlý. a.2 COD(Chemical Oxygen Demand ) : ChỉtiêuCODđượcdùngđểxácđịnhhàmlượngchấthữucơcótrongnướcthảisinhhoạtvà nướcthảicôngnghiệp.CODlàlượngoxycầnthiếtđểoxyhóachấthữucơ thànhCO2vàH2Odướitácdụngcủacácchấtoxyhóamạnh.Phươngtrìnhphảnứngoxy hóa có thểbiểudiễnđơngiảnnhư sau: CnHaObNc+(n+ a/4-b/2-3/4c) O2nCO2+(a/2-3/2c)H2O + cNH3 Trongthựctếhầunhưtấtcảcácchấthữucơđềubịoxyhóadướitácdụngcủacác chấtoxyhóamạnhtrongmôitrườngacid.Amino(sốoxyhóa-3)sẽchuyểnthànhNH3N(phươngtrình1).Tuynhiên,nitơhữucơcósốoxyhóacaohơnsẽchuyển thànhnitrate. 11 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG KhiphântíchCOD,cácchấthữucơsẽchuyểnthànhCO2vàH2O,vídụcảglucosevàligni nđềubịoxyhóahoàntoàn.Dođó,giátrịCODlớnhơnBODvàcóthểCODrấtlớnhơnnhiềusovới BODkhimẫuchứađaphầnnhữngchấtkhóphânhủysinhhọc,vídụnước thảigiấy cóCOD>>BODdohàmlượnglignin cao. MộttrongnhữnghạnchếchủyếucủaphântíchCODlàkhôngthểxácđịnhphầnchất hữucơcókhảnăngphânhủysinhhọcvàkhôngcókhảnăngphânhủysinhhọc. Thêm vàođóphântíchCODkhôngchobiếttốcđộphânhủysinhhọccủacácchấthữucơcó trongnướcthảidướiđiều kiện tựnhiên. ƯuđiểmchínhcủaphântíchchỉtiêuCODlàchobiếtkếtquảtrongmộtkhoảngthờigiann gắnhơnnhiều(3giờ)sovớiBOD(5ngày).Dođótrongnhiềutrườnghợp,CODđượcdùngđểđán hgiámứcđộônhiễmchấthữucơthaychoBOD.ThườngBOD=fx COD, trongđó flàhệ sốthực nghiệm. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCHCODĐÃDÙNG Nhiềuchấtoxyhóahóahọcđãđượcdùngđểxácđịnhnhucầuoxyhóahóahọccủanướcbịô nhiễm.Nhiềunămtrướcđây,dungdịchKMnO4đượcdùngtrongphântíchCOD.Mứcđộoxyhó adopermanganatethayđổitheonhữngloạihợpchấtkhácnhau vàmức độoxy hóa thay đổiđáng kể theonồngđộ các tác chất sửdụng. GiátrịCODxácđịnhbằngphươngphápnàyluônluônnhỏhơnnhiềusovớiBOD5. Điềuđóchứngtỏrằngpermanganatekhôngthểoxyhóahoàntoàntấtcảcácchấthữu cótrongnước phân cơ tích. Cericsulfate,iodatekali,vàdichromatekalilànhữngchấtoxyhóađãđượcdùngtrongphântích COD.Trongđó,dichromatekalilàchấtoxyhóathíchhợpnhấtvìdichromate kalicókhảnăngoxyhóahoàntoànhầuhếtcácchấthữucơthànhCO2vànước.Vìtất cảcácchấtoxyhóadđầudùngvớilượngdưnêncầnphảixácđịnhlượngcònthừa. Saukhiphảnứngkếtthúcđểtínhtoánlượngchấtoxyhóathậtsựđãdùngđểoxyhóa chấthữucơ.K2Cr2O7làchấtrấtdễxácđịnhbấtcứlượngdưcònlạinào(dùnhỏ)sauphảnứng Dođó, K2Cr2O7chiếmưuthếhơnnhiều chất oxy hóa khác. 12 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Mộtsốchấthữucơ,đặcbiệtlàcácacidbéophântửlượngthấp,khôngbịoxyhóanếu khôngcóchấtxúctác.Ag+làtácnhânxúctácrấthiệuquảđượcdùng.Các hydrocacbonthơm vàpyridine khôngbịoxy hóa trongđiều kiện thí nghiệm. K2Cr2O7cóthểoxyhóahoàntoànchấthữucơtrongmôitrườngacidmạnhvàởmột nhiệtđộxácđịnh.Cácchấthữucơdễbayhơicósẵntrongmẫuhoặctạothànhtrongquá trìnhphânhủy dễdàngbị thất thoátnênquátrìnhngưngtụhoànlưurấtcần thiết. b. Độ pH, Tổng hàm lượng các chất lơ lửng (SS), tổng số Nito, tổng số Photpho.  Độ pH: được xác định thông qua nồng độ ion H +. Tính axit của nước là một trong những nguyên nhân gây nhiễm bẩn môi trường nước, do các trầm tích thường giải phóng độc chất trong môi trường axit.Nồng độ pH khoảng 1 – 14. Để xử lý nước thải có hiệu quả pH thường trong khoảng 6 – 9,5 (hay tối ưu là 6,5 – 8).  Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) : là những chất rắn không tan trong nước. Hàm lượng các chất lơ lửng (SS : Suspended Solids) là lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L.  Nitơ: thường tồn tại ở các dạng N hữu cơ, N-NH3, N-NO2, N-NO3. Sự hiện diện của nitơ trong nước thải là cần thiết để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng quá trình sinh học.  Photpho: là chất cần thiết cho tất cả các tế bào sống và là thành phần tự nhiên của nước thải. Dạng tồn tại chính là photphat – muối của axit photphoric. Đây là nhân tố cần thiết cho hoạt động sinh hóa Photpho thường trong khoảng 6 – 20 mg/l. c. Thành phần vi sinh : Nước thải không chỉ chứa các hợp chất vô cơ, hữu cơ, mà còn chứa rất nhiều vi sinh vật với số lượng hàng triệu tế bào trong 1ml. Trong quá trình sống và phát triển vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ để nhận năng lượng cần thiết và thường xuyên làm thay đổi thế năng oxi của nước thải.Vi sinh vật trong nước thải bao gồm: vi khuẩn, virut, nấm, động vật nguyên sinh, giun sán.... 13 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao.  Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có đường kính khoảng 1-3 mm; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3 -1,5 mm chiều dài khoảng 1 -10,0 mm (điển hình cho nhóm này là vi khuẩn E. coli có chiều rộng 0,5mm chiều dài 2 mm); nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6 -1,0 mm và chiều dài khoảng 2- 6 mm; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài có thể lên đến 50 mm; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100 mm hoặc dài hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên cũng như trong các bể xử lý. Do đó đặc điểm, chức năng của nó phải được tìm hiểu kỹ. Ngoài ra các vi khuẩn còn có khả năng gây bệnh và được sử dụng làm thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân.  Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là loài hóa dị dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải. Cùng với vi khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Về mặt sinh thái học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát triển trong điều kiện ẩm độ thấp và pH. Không có sự hiện diện của nấm, chu trình carbon sẽ chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường.  Tảo gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp nó sẽ phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện tượng “tảo nở hoa”. Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước bởi vì chúng tạo nên mùi và vị.  Nguyên sinh động vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu khí hoặc yếm khí không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí. Các nguyên sinh động vật quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bao gồm các loài Amoeba, Flagellate và Ciliate. Các nguyên sinh động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý sinh học. Một số nguyên sinh động vật gây bệnh cho người như Giardalamblia và Cryptosporium.  Động vật và thực vật bao gồm các loài có kích thước nhỏ như rotifer đến các loài giáp xác có kích thước lớn. Các kiến thức về các loài này rất hữu ích trong 14 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguồn nước cũng như độc tính của các loại nước thải.Vi rút là các loài ký sinh bắt buộc, các loại vi rút phóng thích ra trong phân người có khả năng lây truyền bệnh rất cao. Một số loài có khả năng sống đến 41 ngày trong nước và nước thải ở 20 oC và 6 ngày trong nước sông bình thường.Nước thải có chứa một lượng khá lớn các sinh vật gây bệnh bao gồm vi khuẩn, vi rút, nguyên sinh động vật và các loại trùng. Nguồn gốc chủ yếu là trong phân người và gia súc.Năm 1986, Shuval và các cộng sự viên đã xếp loại các nhóm vi sinh vật này theo mức độ gây nguy hiểm của nó đối với con người. Ông cũng đưa ra nhận xét là các tác hại lên sức khỏe con người chỉ xảy ra đáng kể khi sử dụng hoặc phân tươi hoặc phân lắng chưa kỹ, và các biện pháp xử lý thích đáng sẽ góp phần đáng kể trong việc bảo vệ sức khỏe con người.  Coliform và E.coli Coliforms và Fecal Coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh gaz ở nhiệt độ 35 ± 0.5 oC, coliform có khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặt biệt trong môi trường khí hậu nóng.Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống như Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Fecal coliforms (trong đó E. Coli là loài thường dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân). Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân. Tuy nhiên việc xác định số lượng Fecal coliform có thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lượng E. coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp nhất cho việc quản lý nguồn nước. 15 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG khuẩn lạc Coliform Vi khuẩn E.Coli  Fecal streptococci: Nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S. equinus; một số loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S. faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S. faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Việc đánh giá số lượng Faecal streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên; tuy nhiên nó có các giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F. streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ. Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella. Ở Mỹ, số lượng 200 F. coliform/100 mL là ngưỡng tới hạn trong tiêu chuẩn quản lý các nguồn nước tự nhiên để bơi lội.  Clostridium perfringens: Đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại vi rút và trứng ký sinh trùng. Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân người ta dùng các chỉ định như là sự hiện diện của Fecal Coliforms, Fecal Streptocci, Clostridium perfringens vàPseudomonas acruginosa. Cũng cần phải 16 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG nói thêm rằng mối quan hệ giữa sự chết đi của các vi sinh vật chỉ thị và vi sinh vật gây bệnh chưa được thiết lập chính xác. Ví dụ khi người ta không còn phát hiện được Fecal Coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các vi sinh vật gây bệnh đều đã chết hết. Trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý các nhà khoa học và kỹ thuật phải hạn chế tối đa các ảnh hưởng của chất thải tới sức khoẻ cộng đồng. Mỗi nước, mỗi địa phương thường có những tiêu chuẩn riêng để kiểm tra khống chế. Do kinh phí và điều kiện có giới hạn các Sở KHCN & MT thường dùng chỉ tiêu E. coli hoặc tổng coliform để qui định chất lượng các loại nước thải. Xếp loại các vi sinh vật có trong phân người và gia súc theo mức độ nguy hiểm Mức độ nguy hiểm cao Mức độ nguy hiểm trung bình Mức độ nguy hiểm thấp Ký sinh trùng(Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Taenia) Vi khuẩn đường ruột (Chloera vibrio, Sallmonella typhosa, Shigella và một số loại khác) Các vi rút đường ruột  Salmonella spp.: một vài loài Salmonella có thể hiện hiện trong nước thải đô thị, kể cả S. typhi (gây bệnh thương hàn). Doran et al, 1977 cho rằng số lượng 700 Salmonella/L; khoảng chừng đó Shigellae và khoảng 1.000 Vibrio cholera/L thường phát hiện trong nước thải đô thị của khu vực nhiệt đới. Shigellae và Vibrio cholera nhanh chóng chết đi khi thải ra môi trường. Do đó nếu chúng ta sử dụng một biện pháp xử lý nào đó để loại được Salmonella thì cũng có thể bảo đảm là phần lớn các vi khuẩn kia đã bị tiêu diệt. 17 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG  Enteroviruses: có thể gây các bệnh nguy hiểm như sởi, viêm màng não.  Rotaviruses: gây bệnh vùng vị trường. Số lượng của chúng tương đối thấp hơn enteroviruses. Người ta đã chứng minh được rằng việc loại bỏ các loài vi rút có quan hệ mật thiết với việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng.  Ký sinh trùng: thường thì các bệnh ký sinh trùng chủ yếu là do Ascaris lumbricoides, trứng của loài ký sinh trùng này có kích thước lớn (45-70mm 35- 50 mm) và các phương pháp để xác định ký sinh trùng đã được thiết lập bởi WHO, 1989. Một số vi sinh vật chỉ thị dùng để quản lý cho các nguồn nước có mục đích sử dụng khác nhau Mục đích sử dụng của nguồn nước Nước uống Nguồn nước ngọt cho các dịch vụ Vi sinh vật chỉ thị Coliform tổng số (Total coliform) Fecal coliform Fecal coliform Nguồn nước ngọt cho các dịch vụ giải E. coli trí Enterococci Fecal coliform Nguồn nước lợ cho các dịch vụ giải trí Coliform tổng số (Total coliform) Enterococci Coliform tổng số (Total coliform) cho Tưới tiêu trong nông nghiệp nước thải đã xử lý 18 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Fecal coliform Coliform tổng số (Total coliform) Đôi khi chúng ta cần phải xác định là nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân người hay Nước thải sau khi khử trùng phân gia súc để có những biện pháp quản lý thích hợp. Khi đó người ta thường sử dụng tỉ lệ Fecal coliform trên Fecal streptococci. Số lượng các vi sinh vật chỉ thị trên đầu người và đầu gia súc Sinh vật Gà Bò Người Heo TB mật độ cá thể/g phân Fecal Fecal Streptococc Coliform i (10^6) (10^6) 1,3 3,4 0,23 1,3 13 3 3,3 84,0 TB mật độ cá thể cho ra/ đầu.24h Fecal Fecal Streptococc Coliform FC/FS i (10^6) (10^6) 240 620 0,4 5.400 31.000 0,2 2.000 450 4,4 8.900 230.000 0,04 Qua bảng chúng ta thấy tỉ lệ FC/FS của các gia súc, gia cầm đều dưới 1 trong khi tỉ lệ FC/FS của người lớn hơn 4. Nếu FC/FS nằm trong khoảng từ 1 ¸ 2 và mẫu được lấy cận khu vực nghi ngờ bị ô nhiễm bởi phân, ngưới ta có thể suy luận là nguồn nước bị ô nhiễm bởi cả phân người và phân gia súc. Để việc suy luận đạt được độ tin cậy, các điều kiện sau đây phải được thỏa: pH của mẫu phải từ 4 ¸ 9 để bảo đảm không có ảnh hưởng xấu đến cả hai nhóm vi khuẩn này. Mỗi mẫu phải được đếm í nhất 2 lần. Để giảm thiểu sai số do tỉ lệ chết khác nhau, mẫu phải được lấy tại nơi cách nguồn gây ô nhiễm không quá 24 h (tính theo vận tốc dòng chảy). Chỉ những cá thể Fecal coliform phát hiện ở phép thử ở 44 oC mới được dùng để tính tỉ lệ FC/FS Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý Sinh vật Tổng coliform Fecal coliform Fecal streptococci Enterococci Số lượng cá thể/mL 105 – 106 104 – 105 105 – 104 102 – 103 19 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG Shigella Salmonella Pseudomonas aeroginosa Clostrium perfringens Mycobacterium tuberculosis Cyst nguyên sinh động vật Cyst của Giardia Cyst của Cryptosporium Trứng ký sinh trùng Vi rút đường ruột Hiện diện 100 – 102 101 – 102 101 – 103 Hiện diện 101 – 103 10-1 – 102 10-1 – 101 10-2 – 101 101 – 102 Mức độ nhiễm bẩn vi sinh vật của nguồn nước phụ thuộc nhiều vào tình trạng vệ sinh trong khu dân cư và nhất là các bệnh viện. Đối với nước thải bệnh viện, bắt buộc phải xử lý cục bộ trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung hoặc trước khi xả vào sông hồ. Nguồn nước bị nhiễm bẩn sinh học không sử dụng để uống được, thậm chí nếu số lượng vi khuẩn gây bệnh đủ cao thì nguồn nước này cũng không thể dùng cho mục đích giải trí như bơi lội, câu cá được. Các loài thủy sản trong khu vực ô nhiễm không thể sử dụng làm thức ăn tươi sống được vì nó là ký chủ trung gian của các ký sinh trùng gây bệnh. 2. Tính chất của nước thải : a. Tính chất vật lý của nước thải :  Độ đục: Nước thải không trong suốt. Các chất rắn không tan tạo ra các huyền phù lơ lửng. Các chất lỏng không tan tạo dạng nhũ tương lơ lửng hoặc tạo váng trên mặt nước. Sự xuất hiện của các chất keo làm cho nước có độ nhớt.  Màu: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là có màu xám vẩn đục. Sự xuất hiện màu trong nước thải rất dễ nhận biết. Màu xuất phát từ các cơ sở công nghiệp nói chung và các sơ sở tẩy nhuộm nói riêng. Màu của các chất hoá học còn lại sau khi sử dụng đã tan theo nguồn nước thải. Màu được sinh ra do sự phân giải của các chất lúc đầu không màu. Màu xanh là sự phát triển của tảo lam trong nước. Màu vàng biểu hiện của sự phân giải và chuyển đổi cấu trúc sang các hợp chất trung gian của các hợp chất hữu cơ.Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối. 20 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG