BÀI GIẢNG TÓM TẮT HOÁ HỌC NƯỚC THẢI KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC

3 định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn; nước giàu dinh dưỡng hoặc nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng hoặc nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng hoặc nhẹ II.1 Thành p

2

CHƯƠNG 1 :

KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

I KHÁI NIỆM

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

nguyên thiên nhiên: Nước

- Nước là chất lỏng duy nhất tăng thể tích khi đóng băng và trọng lượng giảm nên băng nổi trên mặt nước hiện tượng phân tầng nhiệt trong các hồ nước

và đại dương

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

 yếu tố chính ảnh hưởng tới khí hậu tòan cầu

- Về mặt hóa học, nước (H2O) có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng hóa học (hòa tan tốt)hòa tan khí oxy nhiều hơn bất kỳ chât lỏng nào (31mL

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

Tòan bộ nước cấp sinh họat, nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ sau khi sử dụng đều trở thành nước thải Nước thải đã bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đứ vào môi trường Ngoài ra do mất rừng, suy giảm lớp thực vật che phủ mặt đất, lượng nước ngọt ngày càng dễ bị mất (cục bộ) do bốc hơi và do mực nước ngầm Như vậy, khối lượng nước ngọt có thể sử dụng hiện nay chủ yếu từ sông hồ

và một phần nước ngầm đã rất hạn chế mà còn bi cạn kiệt (ở từng vùng) về số lượng và bị suy giảm dần về chất lượng

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

bổ sung kịp thời Hiện nay, nước sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và sinh họat chiếm 250 m3/năm/đầu người

 Điều đó đặt ra yêu cầu khẩn cấp để bảo vệ nguồn nước  Phải xử lý để sản xuất nước sạch cho sinh họat và sản xuất, hạn chế thải chất ô nhiễm vào MT tự nhiên

-

II HÓA HỌC NƯỚC

Các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hòa tan, khí hòa tan, dạng rắn hoặc lỏng Chính sự phân bố cúa các hợp chất này quyết

3

định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn; nước giàu dinh dưỡng hoặc nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng hoặc nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng hoặc nhẹ

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

Ta nhận thấy tổng nồng độ các ion hòa tan trong nước biển cao hơn rất nhiều so với trong nước sông Sự hòa tan các chất rắn (ion) trong nước chính là yếu tố quyết định độ mặn của nguồn nước Nồng độ các ion hòa tan càng cao độ dẫn điện

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

II.2 Sự hòa tan các khí

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

Oxy: với oxy độ bão hòa chủ yếu phụ thuộc vào t0 của nước, p khí quyển trên bề mặt của nước và 1 phần vào độ mặn của nước Trong điều kiện nguồn nước không bị ô nhiễm do các chất hữu cơ không bền (từ nước thải sinh họat, công nghiệp thực phẩm, phân hủy sinh khối…), giá trị DO đo được thường gần bằng giá trị oxy hòa tan ở mức bão hòa Do đó thông số DO thường được sử dụng để đành giá mức độ ô nhiễm nguồn nước do chất hữu cơ Khi nước bị ô nhiễm do các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật thì lượng oxy hòa tan trong nước sẽ bị tiêu thụ bớt, do đó giá trị DO sẽ rất thấp so với DO bão hòa tại

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

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

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

CO 2 : nồng độ CO2 hòa tan trong nước đóng một vai trò quan trọng Khí CO2 được hấp thu vào môi trường nước, phản ứng với nước tạo ra các ion carbonat (CO32-) và bicarbonat (HCO3-) Nồng độ CO2 trong nước phụ thuộc vào

độ pH: ở pH thấp CO2 ở dạng khí, ở pH 8-9 dạng bicarbonat là chủ yếu, ở pH ≥ 10 dạng carbonat chiếm tỷ lệ cao (vẽ diagram HCO3- và CO32-) Nồng độ CO2 ảnh

4

hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất, quá trình hóa học, sinh học của nước như độ kiềm, độ axit, khả năng xâm thực, quá trình quang hợp,…

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

phân thành 2 lọai dựa theo kích thước:

- Chất rắn có thể lọc được có đường kính  10-6m (1 m): Chất rắn dạng keo

và vi khuẩn thuộc loại chất rắn dạng keo

- Chất rắn không thể lọc: các chất rắn có đường kính lớn hơn 10-6m: Tảo, hạt, bùn, sạn, cát thuộc loại chất rắn có thể lắng

Các loại chất rắn

- Chất rắn bay hơi và chất rắn không bay hơi

 Chất rắn lơ lửng (suspended solids – SS):

 Chất rắn hòa tan (dissolved solids - DS):

- Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

-Nước biển

Về phương diện hóa học, có thể xem nước biển là dung dịch hỗn hợp của NaCl 0,5 M và MgSO4 0,05 M, nước biển cũng chứa nhiều nguyên tố hóa học khác với nồng độ thấp hơn Nước biển trên toàn cầu có những đặc điểm sau:

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

cầu, nước biển khá đồng nhất về tỷ lệ thành phần của các cấu tử chính, nồng độ tuyệt đối của các cấu tử này có thể biến động theo vùng, khu vực:

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

c Cân bằng trao đổi giữa các cation hòa tan trong nước biển với lớp silicat trầm tích ở đáy đại dương:

 pE ổn định: pE của nước biển cũng có giá trị ổn định trong khoảng 12,5 0,2 Do đó nước biển không những có tác dụng đệm pH mà còn có khả năng đệm

độ oxy hóa khử

5

- Nước sông

Nồng độ các nguyên tố hóa học trong nước sông phân bố phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí thủy vực Nhìn chung, đặc điểm thành phần các ion hòa tan của các dòng sông trên thế giới do 3 yếu tố chủ đạo quyết định:

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

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

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

Ở vùng cửa sông, thành phần hóa học của nước bị ảnh hưởng mạnh bởi thành phần hóa học của nước biển, đặc biệt là các ion Cl, Na+, SO42 và HCO3

III CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC

Nguồn nước có thể sử dụng được cho các mục đích khác nhau của con người, chúng ta phải xác định các tính chất vật lý, tính chất hóa học của nước để đánh giá chất lượng nguồn nước Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nguồn nước dựa vào các yếu tố sau:

A CHỈ TIÊU VẬT LÝ

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

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

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

này có thể là thực vật hoặc các chất hữu cơ dưới dạng keo Độ màu không gây độc hại đến sức khỏe

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

hưởng đến độ truyền ánh sáng Độ đục không gây độc hại đến sức khỏe nhưng ảnh hưởng đến quá trình lọc và khử trùng nước

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

nước có mùi Các mùi vị thường gặp: mùi đất, mùi tanh, mùi thúi, mùi hóa học đặc trưng như Clo, amoniac, vị chát, mặn, chua…

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

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

6

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

nước này vô hại đôi khi có thể dùng để chữa bệnh Nhưng nếu chỉ tiêu này bị nhiễm bởi các chất phóng xạ từ nước thải, không khí, từ các chất độc hại vượt quá giới hạn cho phép thì rất nguy hiểm

B CHỈ TIÊU HÓA HỌC

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

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

2 Độ acid: Trong nước thiên nhiên độ acid là do sự có mặt của CO2, CO2 được hấp thụ từ khí quyển hoặc từ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải công nghiệp (chiếm đa số) và nước phèn Độ acid không gây độc hại đến sức khỏe con người nhưng ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước cấp và nước thải

3 Độ kiềm: do 3 ion chính HCO3-, OH-, CO32-làm cho nước có độ kiềm Nước có

độ kiềm cao làm cho người sử dụng nước cảm thấy khó chịu trong người Độ kiềm ảnh hưởng đến quá trình keo tụ, khử sắt, làm mềm nước, kiểm tra độ ăn mòn, khả năng đệm của nước thải, của bùn

4 Độ cứng: Độ cứng của nước biểu thị hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ Độ cứng không gây độc hại đến sức khỏe con người, nhưng dùng nước có độ cứng cao sẽ tiêu hao nhiều xà bông khi giặt đồ, tăng độ ăn mòn đối với các thiết bị trao đổi nhiệt, nồi hơi tạo nên cặn bám, khe nứt gây nổ nồi hơi

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

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

6 Sulfat (SO 4 2- ): Sulfat tiêu biểu cho nguồn nước bị nhiễm phèn hoặc nước có

nguồn gốc khoáng chất hoặc hữu cơ Sulfat gây độc hại đến sức khỏe con người vì sunfat có tính nhuận tràng Nước có Sulfat cao sẽ có vị chát, uống vào sẽ gây bệnh tiêu chảy

7 Sắt (Fe 2+ , Fe 3+ ): Sắt tồn tại trong nước dạng sắt III (dạng keo hữu cơ, huyền

phù), dạng sắt II (hòa tan) Sắt cao tuy không gây độc hại đến sức khỏe con người nhưng nước sẽ có mùi tanh khó chịu và nổi váng bề mặt, làm vàng quần áo khi giặt, hư hỏng các sản phẩm ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp, đóng cặn trong đường ống và các thiết bị khác làm tắc nghẽn các ống dẫn nước

8 Mangan (Mn 2+ ): Mangan có trong nước với hàm lượng thấp hơn sắt nhưng

cũng gây nhiều trở ngại giống như sắt

7

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

áp suất và đặc tính của nguồn nước (thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh) Xác định lượng Oxy hòa tan là phương tiện để kiểm soát ô nhiễm và kiểm tra hiệu quả

xử lý

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

chất hữu cơ có trong nước Nước nhiễm bẩn sẽ có độ oxy hóa cao phải tốn nhiều hóa chất cho công tác khử trùng

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

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

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

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

phân hủy bởi quá trình làm sạch Nếu thường xuyên dùng nước có florur lớn hơn 1,3mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7mg/l đều dễ mắc bệnh hư hại men răng

13 Dihydro sulfur (H 2 S): Khí này là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất

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

nó có tính ăn mòn vật liệu

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

sẽ rất nguy hiểm do cặn silicat lắng động trên thành nồi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ống

15 Photphat (PO 4 2- ): Có phốt phát vô cơ và photphat hũu cơ Trong môi trường tự

nhiên, P hữu cơ hầu hết là những chất mang độc tính mạnh dưới dạng thuốc diệt côn trùng, các vũ khí hóa học Photphat làm hóa chất bón cây, chất kích thích tăng trưởng, chất tạo bọt trong bột giặt, chất làm mềm nước, kích thích tăng trưởng nhiều loại vi sinh vật, phiêu sinh vật, tảo… photphat gây nhiều tác động trong việc bảo vệ môi trừơng

16 Nitơ (N) và các hợp chất chứa Nitơ (NH4+, NO2-, NO3-): Sự phân hủy của rác thải, các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp tạo thành các sản phẩm amoniac, nitrít, nitrát Sự hiện diện của các hợp chất này là chất chỉ thị để nhận biết trạng thái nhiễm bẩn của nguồn nước

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

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

8

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

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

nước với một hàm lượng rất nhỏ cũng đủ gây độc hại đến tính mạng con người, thậm chí gây tử vong, đó là các chất: Arsen (As), Berili (Be), Cadimi (Cd), Cyanur (CN), Crôm (Cr), Thủy ngân (Hg), Niken (Ni), Chì (Pb), Antimoin (Sb), Selen (Se), Vanadi (V) Một vài gam thủy ngân hoặc Cadimi có thể gây chết người, với hàm lượng nhỏ hơn chúng tích lũy trong các bộ phận của cơ thể cho tới lúc đủ hàm lượng gây ngộ độc Chì tích lũy trong xương, Cadimi tích lũy trong thận và gan, thủy ngân tích lũy trong các tế bào não

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

béo đưa vào nguồn nước từ các nguồn nước thải, các lò sát sinh, công nghiệp sản xuất dầu ăn, lọc dầu, chế biến thực phẩm… Chất béo ngăn sự hòa tan oxy vào nước, giết các vi sinh vật cần thiết cho việc tự làm sạch nguồn nước

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

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

hệ thần kinh nếu tiếp xúc lâu ngày, chúng cũng có thể tích tụ trong cơ thể gây ra những biến đổi gien hoặc các bệnh nguy hiểm

C CHỈ TIÊU SINH HÓA

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

khuẩn này hoặc sống trong nước, hoặc từ đất rửa trôi vào nước hoặc từ các chất bài tiết Chỉ tiêu này không đánh giá về mặt độc hại đối với sức khỏe mà chỉ đánh giá chất lượng nguồn nước

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

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

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

(nhiễm phân người hoặc động vật), gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đôi khi thành dịch bệnh lan truyền

IV CÁC TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Tiêu chuẩn chất lượng nước được đặt ra để xác định nguồn nước có thích hợp cho mục đích sử dụng hay không Thông thường tiêu chuẩn chất lượng nước

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

9

Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lượng nước

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

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

sinh

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

vực nước sông dùng cho mục đích cấp Nước sinh hoạt TCVN 6981:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

vực nước hồ dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

TCVN 6982:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

vực nước sông dùng cho mục đích thể thao và giải trí dưới nước TCVN 6983:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

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

TCVN 6984:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

vực nước sông dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh

TCVN 6985:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

vực nước hồ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh

TCVN 6986:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

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

TCVN 6987:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào

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

Các qui chuẩn kỹ thuật quốc gia

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

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

ngầm

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

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

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

nghiệp

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

ví dụ axit humic, amino axit, ion clorua, Ngoài ra, trong nước tự nhiên còn có các tác nhân tạo phức nhân tạo xuất phát từ các loại chất thải công nghiệp thải vào các nguồn nước

Các tác nhân tạo phức này có thể tạo phức với hầu hết các ion kim loại có trong nước (Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Ni2+, Sr2+, Cd2+, Ba2+)

Do các phản ứng tạo phức đã nêu, nên các ion kim loại thường tồn tại trong nước dưới nhiều dạng khác nhau, tùy theo pH, các tác nhân có mặt, và rất ít khi tồn tại dưới dạng ion tự do đơn lẻ

Phản ứng tạo phức xảy ra trong nước có thể ảnh hưởng đến các phản ứng riêng của phối tử và các kim loại, làm thay đổi mức oxy hóa của ion kim loại, hòa tan các hợp chất không tan của kim loại Ngược lại, phản ứng tạo phức cũng có thể làm kết tủa một số kim loại dưới dạng hợp chất phức

Nhiều cation kim loại bị giữ lại trong đất do quá trình trao đổi ion, nhưng khi tạo phức với một số phối tử mang điện tích âm, các ion kim loại sẽ tạo thành các anion phức và do đó không còn bị hấp thụ vào đất nữa

Hợp chất humic là các phối tử tạo phức quan trọng nhất thường gặp trong nước tự nhiên Tính chất của nước tự nhiên bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của các hợp chất humic do tính axit - bazơ, khả năng hấp phụ và tạo phức của chúng Axit fulvic tan được trong nước, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước; axit humic và humin tuy không tan được trong nước nhưng cũng có khả năng ảnh hưởng đến tính chất nước thông qua khả năng trao đổi ion và chất hữu

cơ với nước

11

Do có khả năng liên kết với nhiều ion kim loại và không tan trong nước, nên humin và axit humic có khả năng tích lũy một lượng lớn kim loại trong trầm tích

I.2 Phản ứng oxy hóa-khử

Hiện tượng oxyhóa-khử rất quan trọng trong hóa học nước và nước thải Trong nước mặt các chất ô nhiễm hữu cơ bi oxy hóa bởi oxy hòa tan trong nước, phản ứng này làm lượng oxy hòa tan bị giảm đi điều này ảnh hưởng đến sự sống của các thủy sinh vật hiếu khí trong nước (tôm , cá…)

Trong quá trình XL nước thải, phản ứng oxy hóa khử được ứng dụng trong 1 công đọan của chuổi hệ thống XL

Sự biến đổi NH4+, NO2-, NO3- trong nước

- Trong nước, rất nhiều phản ứng oxy hoá khử xảy ra được xúc tác bởi VSV Các VSV là các chất xúc tác, oxy sẽ oxy hóa các chất hữu cơ,

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

- Sự dịch chuyển của e trong phản ứng oxyhóa-khử kèm theo sự dịch chuyển của ion H+ và ở đây có mối quan hệ chặt chẻ giữa quá trình oxyhóa-khử và quá trình acid-base

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

- Ở môi trường khử, trong lớp bùn lắng ky khí, carbon của CO2 (ở lớp nước cạn có thể bi khử đến CH4 Trong trường hợp lớp nước dưới đáy trở nên kỵ khí,

có thể tồn tại các chất ở trạng thái bị khử như: Fe2+, Mn2+, CH

II CÁC CHU TRÌNH CHUYỂN HÓA TRONG NƯỚC

Vai trò của vi sinh vật trong các chuyển hóa hóa học của môi trường nước Các vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc và tảo đóng vai trò trung gian tạo điều kiện cho nhiều chuyển hóa hóa học xảy ra trong nước và đất Vi sinh vật thông qua nhiều phản ứng khác nhau tạo thành nhiều loại trầm tích và các khoáng vật sa lắng Nhiều loại

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

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

12

II.1 Phản ứng chuyển hóa cacbon

Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong chu trình cacbon Các loại tảo quang hợp là loại sinh vật cố định cacbon quan trọng nhất trong môi trường nước Tảo quang hợp tiêu thụ CO2, làm pH của nước tăng và do đó làm kết tủa CaCO3

và CaCO3.MgCO3 Lượng cacbon hữu cơ được tạo thành nhờ hoạt động của vi sinh vật sẽ tiếp tục bị chính vi sinh vật phân hủy chuyển hóa trong chu trình sinh địa hóa thành nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá, than bùn,… Cacbon hữu

cơ trong sinh khối, nhiên liệu hóa thạch có thể bị vi sinh vật phân hủy hoàn toàn tạo thành CO2 Có thể tóm tắt các quá trình chuyển hóa cacbon có liên quan đến vi sinh vật như sau:

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

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

CO2 + H2O + h  {CH2O} + O2(k)

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

điều kiện có oxy phân tử O2:

{CH2O} + O2(k)  CO2 + H2O

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

hợp như NO3, SO42…, không sử dụng oxy phân tử

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

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

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

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

(methane-forming bacteria) như Methanobacterium chuyển thành metan trong điều kiện thiếu khí (anoxic) ở lớp trầm tích bằng phản ứng lên men (đây là một

loại phản ứng oxy hóa khử, trong đó chất oxy hóa và chất khử đều là chất hữu cơ): 2{CH2O}  CH4 + CO2

quá trình này đóng vai trò quan trọng trong chu trình cacbon Quá trình này cung cấp khoảng 80% lượng CH4 cho khí quyển

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

hydrocacbon lớn có thể bị Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium và

13

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

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

CH3CH2CH2CH2CH2O2H + O2  CH3CH2CH2O2H + 2CO2 + 2H2O  Sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ: như các quá trình xảy ra trong

quá trình xử lý nước thải đô thị Có thể biểu diễn sự phân hủy này bằng phản ứng đại diện sau:

{CH2O} + O2(k)  CO2 + H2O + sinh khối

II.2 Phản ứng chuyển hóa nitơ

Chu trình nitơ là một trong các quá trình hóa học quan trọng nhất trong nước và đất có sự tham gia của vi sinh vật Quá trình này dựa vào 4 chuyển hóa quan trọng:

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

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

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

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

NO3 (do vi khuẩn Nitrozomonas và Nitrobacter):

NH3 + 3/2 O2  H+ + NO2 + H2O (Nitrosomonas)

NO2 + ½ O2  NO3 (Nitrobacter)

nitrat hóa đóng một vai trò rất quan trọng trong tự nhiên, nó cung cấp ion nitrat cho thực vật hấp thụ (đây là dạng nitơ chủ yếu thực vật có thể hấp thụ được) Phân bón dạng muối amoni sẽ được vi khuẩn chuyến hóa thành nitrat để thực vật có thể hấp thụ tốt nhất

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

14

II 3 Phản ứng chuyển hóa lưu huỳnh

Chu trình lưu huỳnh có liên quan đến sự chuyển hóa qua lại giữa các dạng hợp chất khác nhau của lưu huỳnh như: hợp chất sulfat vô cơ tan, hợp chất sulfat không tan, hợp chất sinh học chứa lưu huỳnh, hợp chất hữu cơ tổng hợp chứa lưu huỳnh Các quá trình có sự tham gia của vi sinh vật trong chu trình lưu huỳnh bao gồm:

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

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

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

dụng của vi khuẩn có thể tạo ra các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh bay hơi và có mùi khó chịu, như metyl thiol CH3SH, dimetyl disulfua CH3SSCH3 Quá trình phân hủy này cũng tạo ra H2S

II.4 Phản ứng chuyển hóa photpho

Các quá trình có sự tham gia của vi sinh vật trong đất và nước đóng một vai trò quan trọng trong chu trình photpho Một số vi khuẩn có khả năng tích lũy photpho từ nước tốt hơn tảo Photpho tích lũy trong tế bào và có thể giải phóng trở lại giúp vi khuẩn phát triển khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng này

Photphat (PO 4 3 ): cũng như nitrat, photphat là chất dinh dưỡng cần cho sự

phát triển của thực vật thủy sinh Nồng độ photphat trong các nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/L Nước sông bị ô nhiễm do nước thải đô thị, nước thải công nghiệp hoặc nước chảy tràn từ đồng ruộng chứa nhiều loại phân

15

bón, có thể có nồng độ photphat đến 0,5 mg/L Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhiều tiêu chuẩn chất lượng nước không quy định nồng

độ tối đa cho photphat

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

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

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

mức  0,01 mg/l (tính theo P) và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100, thì sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước Hiện tượng phú dưỡng thường xảy ra với các hồ, hoặc các vùng nước ít lưu thông trao đổi

Sulfat (SO 4 2 )

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

độ sulfat cao Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật chuyển hóa tạo ra sulfit và axit sulfuric có thể gây ăn mòn đường ống và bê tông Ở nồng độ cao, sulfat có thể gây hại cho cây trồng

Clorua (Cl)

Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải Clorua kết hợp với các ion khác như natri, kali gây ra vị cho nước Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn mòn kim loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ của các công trình bằng bê tông, Nhìn chung clorua không gây hại cho sức khỏe con người, nhưng clorua có thể gây ra vị mặn của nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống và sinh hoạt

Các kim loại nặng

Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn, thường có trong nước thải công nghiệp Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con người và các động vật khác

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

kim, hóa dầu Chì còn được đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10  100 lần so với chì vô cơ đối với các loại cá

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

(thuốc chống nấm) và trong công nghiệp (làm điện cực) Trong tự nhiên, thủy ngân được đưa vào môi trường từ nguồn khí núi lửa Ở các vùng có mỏ thủy ngân,

16

nồng độ thủy ngân trong nước khá cao Nhiều loại nước thải công nghiệp có chứa thủy ngân ở dạng muối vô cơ của Hg(I), Hg(II) hoặc các hợp chất hữu cơ chứa thủy ngân

Thủy ngân cũng rất độc với các động vật khác và các vi sinh vật Nhiều loại hợp chất của thủy ngân được dùng để diệt nấm mốc

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

tự nhiên (các loại khoáng chứa arsen) hoặc nguồn nhân tạo (luyện kim, khai khoáng ) Arsen thường có mặt trong nước dưới dạng arsenit (AsO33), arsenat (AsO43) hoặc arsen hữu cơ (các hợp chất loại methyl arsen có trong môi trường

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

Arsen và các hợp chất của nó là các chất độc mạnh (cho người, các động vật khác và vi sinh vật), nó có khả năng tích lũy trong cơ thể và gây ung thư Độc tính của các dạng hợp chất arsen: As(III) > As(V) > Arsen hữu cơ

II 5 Phản ứng chuyển hóa sắt

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

dụng các hợp chất của sắt để lấy năng lượng cho quá trình đồng hóa của chúng, thông qua quá trình oxy hóa Fe(II) thành Fe(III) với oxy phân tử:

4Fe2+ + 4H+ + O2  4Fe3+ + 2H2O

Người ta thường tìm thấy những lượng lớn sắt (III) oxid tích tụ dưới dạng bùn sa lắng ở những nơi vi khuẩn oxy hóa sắt phát triển mạnh

17

CHƯƠNG 3:

HÓA NƯỚC – Ô NHIỄM NƯỚC

I CÁC CHẤT Ô NHIỄM CHÍNH TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

I.1 Ô nhiễm môi trường nước

Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng

Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước

Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý Có nhiều chất gây ô nhiễm nước Tác hại của các chất gây

ô nhiễm không những tùy thuộc vào tính chất vật lý, hóa học mà còn phụ thuộc vào dạng tồn tại của chúng trong môi trường Ví dụ: arsen là nguyên tố độc, nhưng các dạng arsen khác nhau thì có độc tính khác nhau, các hợp chất vô cơ của As (III) độc hơn các hợp chất As (V) tương ứng, còn arsen ở dạng (CH3)2As +

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

Vì vậy, khi đánh giá về mức độ ô nhiễm nước, không những chỉ cần phân tích xác định sự có mặt của nguyên tố, hoặc hợp chất gây ô nhiễm mà còn phải xác

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

Do hoạt động tự nhiên và nhân tạo mà thành phần và chất lượng của nước trong môi trường có thể bị thay đổi Sau một thời gian nước có thể tự làm sạch thông qua các quá trình tự nhiên như hấp phụ, lắng, lọc, tạo keo, phân tán, oxy hóa, khử, polime hóa, biến đổi dưới tác dụng của vi sinh vật Khả năng tự làm sạch của nước chỉ đáng kể đối với các nguồn nước có lưu thông (sông, suối, ) Do trong điều kiện có dòng chảy oxy từ không khí mới có thể khuếch tán và hòa tan vào nước để tham gia vào quá trình phân hủy các chất ô nhiễm của vi sinh vật Khi đưa một lượng quá nhiều chất gây ô nhiễm vào các nguồn nước tự nhiên, vượt quá khả năng tự làm sạch của nó thì nguồn nước đó sẽ bị ô nhiễm

18

I.2 Các nguồn gây ô nhiễm nước

Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu xuất phát từ quá trình sinh hoạt và hoạt động sản xuất của con người tạo nên (công nghiệp, thủ công nghiệp, nông ngư nghiệp, giao thông thủy, dịch vụ…) Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt, ) có thể rất nghiêm trọng, nhưng không thường xuyên, và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu Các nguồn gây ô nhiễm nước thường gặp là nước thải

Các tiêu chí ô nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng)

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

có thể ở các vùng khác sâu hơn trong nội địa cũng có thể bị nhiễm mặn Nước sông bị nhiễm mặn theo các kênh rạch đưa nước mặn vào các hồ chứa gây nhiễm mặn các vùng xa bờ biển Nước sông, kênh rạch bị nhiễm phèn có thể chuyển axit, sắt, nhôm đến các vùng khác gây suy giảm chất lượng nước vùng bị tác động

Người ta thường chia các nguồn gây ô nhiễm nước thành hai loại là nguồn điểm và nguồn không điểm:

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

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

19

 Nguồn không điểm (nonpoint source): là nguồn gây ô nhiễm không xác

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

Phân loại các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước

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

Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ của chất ô nhiễm trong môi trường nước

phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường;

tính chất vật lý của chất ô nhiễm;

tính chất hóa học của chất ô nhiễm;

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

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

điều kiện khí tượng thủy văn;

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

II CÁC LOẠI NƯỚC THẢI- ĐẶC TÍNH-NGUỒN XẢ THẢI

 Nước thải sinh họat:

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

ra từ các các căn hộ gia đình, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác Lượng nước thải này của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh Chất hữu cơ chứa trong nước

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

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

sinh hoạt (tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt + nước thải vệ sinh + nước thải của các cơ sở thương mại, công nghiệp nhỏ)

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

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

Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các chất hữu cơ còn có các kim loại nặng, sulfua,

Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào lọai hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn Lưu lượng nước thải của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản xuất Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong 1 ngành công nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất hoặc điều kiện môi trường

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

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

đô thị Đại lượng này được xác định dựa vào lượng thải trung bình của một người trong một ngày đối với một tác nhân gây ô nhiễm xác định Các tác nhân gây ô nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng)

21

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

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

ra trong một ngày là 50 g/người.ngày

Như vậy, xét đối với thông số BOD5, nước thải của nguồn thải này tương đương với nước thải của một khu dân cư có 4 800 người

III QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NƯỚC (MONITORING)- ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG

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

trường với các trọng tâm, trọng điểm hợp lý nhằm phục vụ các hoạt động bảo vệ môi trường và phát triển bền vững Các mục tiêu cụ thể của quan trắc môi trường gồm:

Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường trên quy mô quốc gia, phục vụ việc xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường

Cung cấp các đánh giá về diễn biến chất lượng môi trường của từng vùng trọng điểm được quan trắc để phục vụ các yêu cầu tức thời của các cấp quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường

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

Xây dựng cơ sở dữ liệu về chất lượng môi trường phục vụ việc lưu trữ, cung cấp và trao đổi thông tin trong phạm vi quốc gia và quốc tế

III.1 Các thông số quan trắc môi trường nước

- Môi trường nước mặt: pH, nhiệt độ, TDS, EC, SS, DO, OD, COD, N-NH, N-NO, độ đục, Fe, Cl-, S2-,SO42- ,PO43 , dầu mỡ khoáng, Coliform

- Môi trường nước mưa : pH, độ dẫn điện (EC), NO2, SO42-, NO3-, Cl-, NH4+,

Na+, Ca2+, Mg2+, K+, PO4

3-22

III.2 Tần suất và thời gian lấy mẫu

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

- Khi có những thay đổi theo chu kỳ hay thường xuyên, cân thiêt kế không gian và thời gian giữa 2 lần lấy mẫu liên tiếp để phát hiện được những thay đổi

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

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

23

24

III.3 Đánh giá tác động môi trường

Đánh giá tác động môi viết tắt là ĐTM (tiếng Anh là EIA) là quá trình phân tích, đánh giá, dự báo ảnh hưởng đến môi trường của các dự án quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội, của các cơ sở sản xuất, kinh doanh, công trình kinh tế, khoa học kỹ thuật, y tế, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng và các công trình khác 

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

Các hoạt động kể trên tác động đến môi trường có thể tốt hoặc xấu, có lợi hoặc có hại nhưng việc đánh giá tác động môi trường sẽ giúp những nhà ra quyết định chủ động lựa chọn những phương án khả thi và tối ưu về kinh tế và kỹ thuật trong bất cứ một kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội nào

25

CHƯƠNG 4 :

CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

I CHÂT LƯỢNG NƯỚC

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

lý nước, xác định các thông số về liều lượng hóa chất cần phải sử dụng trong quá trình xử lý (xem các chỉ tiêu chất lượng nước ở chương I)

KHÁI NIỆM VỀ DO, BOD, COD

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

vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v ) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo Nồng độ DO trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự

ô nhiễm nước của các thuỷ vực

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

thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó OD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ

dễ phân huỷ bởi vi sinh vật

Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tan trong nước (DO) Do vậy nhu cầu oxy hoá học và oxy sinh học cao sẽ làm giảm nồng độ DO của nước, có hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nước nói chung Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hoá chất là các tác nhân tạo ra các giá trị OD và COD cao của môi trường nước

Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng vi sinh vật, do đó thường nó có giá trị cao hơn giá trị BOD

26

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

cần cung cấp để oxy hoá các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá): lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2 = CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật

sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước OD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật

OD là một chỉ số và đồng thời là một thủ tục được sử dụng trong quản lý và khảo sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học môi trường

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

Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số OD sau khi Oxy hoá 5 ngày, ký hiệu OD5 Sau 5 ngày có khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hoá

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

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

dài khoảng 20 ngày

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

thứ 5

Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần Do đó, để xác định gần đúng nhu cầu oxy sinh hóa cần phải đo sau 20 ngày vì lúc đó khoảng

98 đến 99 % lượng chất hữu cơ trong nước thải bị Oxy hóa Nhưng trong 20 ngày thì mất nhiều thời gian chờ đợi Hơn nữa, từ ngày thứ 5 trở đi không những các hợp chất cacbonhydro bị oxy hóa mà xảy ra đồng thời sự oxy hóa các hợp chất Nitơ (giai đoạn 2) Khi đó nó sẽ làm ảnh hưởng tới kết quả đo của OD thực tế

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

Ví dụ: đối với nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành công nghiệp có thành phần gần giống với nước thải sinh hoạt thì lượng oxy tiêu hao để oxy hóa các chất hữu cơ trong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm