Bảo vệ nguồn nước - Chương 2 pot

- ảnh hưởng đến quá trình sống của VSV, động thực vật trong nước.. e Địa hình : Điều kiện địa hình ảnh hưởng rất lớn đến quá trình rửa trôi, xói mòn quyết định khả năng cuốn trôi muối,

Chương II :

Ô NHIỄM NƯỚC

2.1 Sự hình thành nước trong tự nhiên :

2.1.1 Các yếu tố hình thành chất lượng nước tự nhiên :

Chia làm 2 nhóm :

Tác động trực tiếp Tác động gián tiếp

( Hình thành chất lượng nước tự nhiên )

- Nham thạch - Khí hậu

- Đất - Địa hình

- Sinh vật (sinh vật sống ) - Chế độ thuỷ văn

a) Nham thạch ( Khoáng vật ):

 Nhờ quá trình măcma hoá-nham thạch phun lên mặt, thành phần chủ yếu:

- Muối : Cacbonat, Sunphát, Clorua

- Khoáng vật sét

- Khoáng vật phong hoá

 Quá trình hoà tan khoáng vật đặc trưng bằng biểu thức :

dX/dt =K S (CS - Ct )

K: là hệ số hoà tan

S:diện tích tiếp xúc giữa nước và khoáng vật

t: thời gian

CS , CT: nồng độ bão hoà và nồng độ khoáng vật trong nước tại thời điểm t

 Quá trình này quyết định thành phần khoáng của nước

( Ngoài ra còn có MN , SI , Al )

b) Đất :

Đất trồng có nguồn gốc từ nham thạch, được hình thành thông qua quá trình sinh - địa

- hoá Đất cung cấp chất hữu cơ và dinh dưỡng cho nước thiên nhiên thông qua quá trình rửa trôi bề mặt(xác động thực vật)

C) Sinh vật

Đóng vai trò quan trong chuỗi thức ăn, phản ánh chất lượng nước

 Vi khuẩn :

+Chuyển hoá chất hữu cơ từ xác động vật, thực vật thành dạng đơn giản

+Các VK sắt , Mn , ( VK tích tụ kim loại)

+VK quang năng giải phóng O2 và tổng hợp sinh khối tạo chất

 Thực vật : Là nguồn cung cấp ôxy trong nước Điều chỉnh CO2 và O2 trong nước; Làm tăng hàm lượng chất hữu cơ

-Xác định tính cân bằng động trong nước

-Là điều kiện cho các quá trình pha loãng, hoà tan chất hữu cơ trong nước

- ảnh hưởng đến quá trình sống của VSV, động thực vật trong nước

- Hướng chuyển động của nước ngầm , nhiệt độ dòng chảy

e) Địa hình : Điều kiện địa hình ảnh hưởng rất lớn đến quá trình rửa trôi, xói mòn

(quyết định khả năng cuốn trôi muối, chất hữu cơ vào trong nước) , ảnh hưởng đến chất lượng nước, tốc độ dòng chảy , thời gian tiếp xúc giữa nước và đất , tốc độ thấm ,

tốc độ hình thành đầm lầy ,

f) Chế độ thuỷ văn: Tác động đến trữ lượng nước, thành phần, tính chất nước (Biến

động theo mùa)

2.1.2.Các quá trình hình thành chất lượng nước :

a) Quá trình vật lý :

 Khuyếch tán phân tử (khuyếch tán tĩnh): Do chênh lệch mật độ, các phân tử từ khoáng vật , nham thạch , đất được vận động và vận chuyển vào nước nhờ gradien nhiệt độ Quá trình này được mô tả bằng hai định luật của Fix:

2

2

X

C t

C

dX

dC D I















I: Lượng vật chất chuyển qua một đơn vị diện tích

C:Nồng độ vật chất

t:Thời gian vận chuyển

D:Hệ số khuyếch tán = 10-6 đến 10-5 cm2/s

x: Chiều dài dịch chuyển

 Khuyếch tán rối do dòng chảy rối : do chế độ thuỷ lực thay đổi, tạo thành dòng chảy rối dẫn đến sự xáo trộn vật chất trong dòng chảy

Phương trình KT rối cũng giống khuyếch tán phân tử, tuy nhiên hệ số D là hệ số KT rối

 Quá trình khuếch tán đối lưu: cả khối vật chất chuyển động, hoà tan

 Quá trình lắng đọng

b) Các quá trình hoá học (trao đổi vật chất):

- Thuỷ phân, ô xy hoá - khử, hấp thụ , trao đổi ion, kiềm hoá, keo tụ

- Quá trình thuỷ phân và ô xy hóa- khử có vai trò quan trọng quyết định chất lượng nước

c) Quá trình hấp thụ và tích tụ sinh học:

Sự tham gia của vi sinh vật trong chu trình thức ăn, các quá trình đông tụ sinh học khác ,

2.1.3 Đặc điểm chất lượng nước thiên nhiên :

a) ổn định về thành phần ion :

b) ổn định về chế độ khí : CO 2 -O 2

-Phần lớn nước thiên nhiên có oxi bão tuy nhiên tại một số thời điểm có thể dư thừa hoặc thiếu hụt; Nguồn gốc: Quang hợp, thâm nhập từ bề mặt

- CO2 : Nguồn gốc :Không khí; quá trình hô hấp của vi sinh vật; quá trình nitơ

Ngoài ra còn có 1 số khí khác như H2S, NH4

c) Độ đục, độ màu : Mang tính chất thời điểm ; Thay đổi theo mùa

2.2 Sự nhiễm bẩn nước :

2.2.1 Nguồn gốc và các tác nhân gây ô nhiễm nước :

 Ô nhiễm nước là sự biến đổi chất lượng nước so với trạng thái nước ban đầu, không phù hợp với điều kiện sử dụng do các yếu tố tác động bên ngoài

 Các yếu tố tác động :

- Yếu tố tự nhiên :Khí hậu, thời thiết, thiên tai , các yếu tố địa hình , địa chất , sự vận động của vỏ trái đất

- Yếu tố nhân tạo ra con người :

* Xả chất thải vào nguồn nước: nước thải ,chất thải rắn

* Do hoạt động kinh tế xã hội khác: Ngăn sông, đắp đập làm kìm hãm quá trình tự làm sạch và phục hồi trạng thái chất lượng nước ban đầu

a) Nước thải sinh hoạt :

NƯỚC THẢI TỪ CÁC NGÔI NHÀ

Nước thải phân Nước tiểu Nước tắm Nước thải nhà bếp

giặt

Loại khác

Protein

(65%)

Cacbonhydrat

(25%)

Chất béo (10%)

NƯỚC THẢI

Chất hữu cơ (50-70%) Chất vô cơ ( 30-50%)

Cát Muối Kim loại

 Đặc tính nước thải xả vào môi trường (Người / ngày đêm):

-Cặn lơ lửng (SS) :35-60 g/người - ngày đêm, Cặn hữu cơ chiếm 55-65 %

- Hàm lượng chất hữu cơ cao:

BOD5 chưa lắng: 30  35 g/người-ngđ, đã lắng: 25-30 g/ng.ngđ

- Chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng:N, P, K

N = 8g/ng,ngđ; P = 1.5 - 1.8 g/ng,ngđ

- Tiêu chuẩn thải nước:

+Các nước tiên tiến: 200  500 l/ng,ngđ

+Các đô thị Việt Nam: 100  200 l/ng,ngđ

+Nông thôn: 50  100 l/ng,ngđ

 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước cống:

BOD5 :150250 mg/l

Cặn lơ lửng : 200 290 mg/l

Tổng Nitơ : 35-100 mg/l

Tổng P : 10-20mg/l

Coliform/100 ml: a 104  b 108 MPN/100 ml a,b=19

b) Nước thải bệnh viện:Thành phần, tính chất gần giống nước thải sinh hoạt

 Tính cho 1 giường bệnh:

SS :130 g/ng; BOD5:70 g/ng; Nitơ amoni:16g/ng; Clorua:18g/ng

 Nồng độ nước thải:

Nồng độ Chỉ tiêu

C )Nước thải sản xuất công nghiệp: Nước thải khai khoáng ,luyện kim dầu , công

nghiệp thực phẩm,dệt giấy cơ khí Chia làm 2 loại:

 Nước thải sản xuất bẩn: Thành phần, tính chất phụ thuộc vào điều kiện ,lĩnh vực ,thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm Thành phần nước thải CN không ổn định, tính nguy hại cao

 Nước thải quy ước sạch: có thể dùng lại

c) Nước mưa:

- Nhìn chung trong nước mưa:

SS = 400 - 3000 mg/l

BOD5 = 8 - 180 mg/l

- Thay đổi theo vị trí : BOD5

+Rơi qua mái 12 mg/l

+Rơi xuống sân 15 mg/l

+ Đường phố 35 69 mg/l

- Lượng chất bẩn tích tụ trong nước đợt đầu sau thời gian t được xác định theo công thức:

M=MMAX (1- e-Kz.t )

Trong đó:

+ MMAX :lượng chất bẩn có thể tích tụ lớn nhất phụ thuộc vào cấp đô thị :

Đô thị cấp cao, mật độ dân số thấp MMAX = 10  20 kg/ha )

Khu hành chính thương mại Mmax = 100  140 kg/ha

Khu công nghiệp với trục đường lớn MMAX =200  250 kg/ha

+ KZ :Hệ số động học tính luỹ chất bẩn, phụ thuộc vào cấp độ đô thị

KZ = 0,2  0,5 /ngày

+ t: Thời gian tích luỹ chất bẩn ,ngày

d) Nước thải sản xuẩt nông nghiệp: chủ yếu là do chăn nuôi , trồng trọt

-Trồng trọt : Do bón phân, sử dụng hợp chất diệt sâu , cỏ

LOẠI ĐÔ THỊ, CẤP ĐÔ THỊ, MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

THỜI GIAN GIỮA HAI TRẬN MƯA, THỜI GIAN MƯA CƯỜNG ĐỘ MƯA, ĐIẠ HÌNH

NƯỚC MƯA

THÀNH PHẦN

VÀ TÍNH

CHẤT

- Chăn nuôi : Chất hữu cơ cao, chất dinh dưỡng: N, P cao

f) Giao thông đường thuỷ:

g) Xây dựng công trình thuỷ lợi:

2.2.2 Các quá trình gây ô nhiễm nguồn nước mặt:

a) Các yếu tố vật lý

 Cặn lắng :

+Làm tích tụ các chất từ đầu miệng xả, phân huỷ khị khí, thiếu hụt O2 ; gây H2S

có mùi và CH4 gây cháy

+Cản trở dòng chảy và quá trình thoát nước

+Gây chết cá

 Nhiệt độ : Tác động mạnh đến quá trình sinh hoá,

t0 tăng 100C tốc độ quá trình sinh hoá tăng 2 lần

ôxy hoá chất HC mạnh

- T ocao Gây thiếu hụt ô xy

Khuyếch tán O2

- to : Là yếu tố giới hạn:o nước thải 40o , t o nguồn  30o C

Thuỷ điện, thuỷ lợi

- Mất nước do bay hơi, thấm

- Mất nước do hang hầm

-Tác động chế độ thuỷ động học, thay đổi hệ sinh thái hạ lưu

Giao

thông

đường

thuỷ

Tầu bè

Cảng

Chất thải

Tác động dòng chảy

Sinh hoạt Dầu mỡ Chế độ thuỷ văn Tàu bè ra vào

Chất thải

Va chạm, tràn dầu

Sinh hoạt, dầu, mỡ

NƯỚC THẢI: - Vật lý: nhiệt độ ,độ đục ,độ màu ,cặn

- Hoá học: Chất hữu cơ, dinh dưỡng, các chất độc hại

- Sinh vật gây bệnhLẮNG CẶN VÙNG PHA LOÃNG VÙNG PHÂN HUỶ CHẤT HỮU CƠ

VÙNG NỞ HOA VÙNG TÁI NHIỄM BẨN

 Độ màu , độ đục : Cản trở quá trình quang hợp

b)Các yếu tố chất hữu cơ: Đặc trưng COD, BOD

Vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ, tiêu thụ ô xy làm thiếu hụt O2 tác động đến sự phát triển của các thành phần sinh vật khác trong nguồn nước

c)Các yếu tố về chất dinh dưỡng :

d) Các chất độc hại :

- Nhóm kim loại nặng :

+ Dễ xâm nhập vào chuỗi thức ăn Nhu cầu của sinh vật đối với kim loại nặng rất nhỏ, nếu vượt quá yếu tố gây độc hại cho sinh vật

+ảnh hưởng đến các quá trình hoá học

+Con người rất dễ nhạy cảm với kim loại nặng

- Chất hữu cơ bền vững: Hoá chất bảo vệ thực vật ; Phenol; Chất dioxin

Tích tụ lâu dài trong chuỗi thức ăn ảnh hưởng đến nút cuối cùng: con người

- Các chất ảnh hưởng đến bề mặt :

+Phân tán nhanh, tạo thành màng trên mặt nước, cản trở quá trình trao đổi chất, năng lượng giữa các pha khí và nước và quá trình quang hợp

+Cản trở quá trình trao đổi chất của sinh vật

e)Các loại vi khuẩn gây bệnh (Sinh vật và vi sinh vật gây bệnh):

- Coliform: Sinh vật chỉ thị, chứng tỏ trong nước có vi khuẩn tả, lỵ, thương hàn

- Trứng giun sán

- Động vật nguyên sinh gây bệnh

Các loại vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào nước mang mầm bệnh cho người

ĐỘNG VẬT PHÙ

DU

CÁ BÉ (ĂN CỎ) TẢO, THỰC VẬT PHÙ

DU

CÁ LỚN (ĂN THỊT)

N VÀ P

N VÀ P DƯ

THỪA

TẢO BÙNG NỔ PHÁT TRIỂN

GIA TĂNG SINH KHỐI

CÁ LỚN (ĂN THỊT )

ĐỘNG VẬT PHÙ

DU

THỰC VẬT BẬC CAO PHÁT

TRIỂN

HẠN CHẾ MẤT CẢNH QUAN

DÒNG CHẢY

MỨC ỔN ĐỊNH MỨC DƯ THỪA

TĂNG CHC GIẢM O 2

MÀU, MÙI TẢO TÍCH TỤ(ĐỘC)

2.2.3 Các quá trình ô nhiễm nước ở dưới đất

a) Từ nước bề mặt :

- Ô nhiễm do nước thải  Nước ngầm mạch nông Nước ngầm mạch sâu

- Rác, bãi rác nước rác dò rỉ  nước mặt, thấm vào đất

- Sản xuất nông nghiệp: Phân bùn thuốc trừ sâu

b) Khai thác và sử dụng giếng khoan

- Khoan : (Khoan thăm dò, thi công giếng)

- Lấp giếng: Không tuân thủ kỹ thuật

- Khai thác nước :

+Công suất động cơ lớn rung  phá vỡ nền G'  nước mặt xâm nhập

+ ống vách nứt , dò rỉ

c) Hệ thống thoát nước : Rò rỉ HTTN, Bể tự hoại ;Thấm lọc

2.3 Các phương pháp đánh giá sự ô nhiễm nước :

2.3.1 Đánh giá trực tiếp :

Mục đích: Có được thông tin nhanh về nguồn gốc gây ô nhiễm thông qua các chỉ tiêu

ô nhiễm đặc trưng: Các chỉ tiêu vật lý, hoá học, sinh học

a) Nhóm các chỉ tiêu vật lý :

- Độ đục; SS; TDS; CND Độ màu; Mùi vị; Nhiệt độ

b)Nhóm các chỉ tiêu sinh thái :

- pH

-DO

Chỉ tiêu này quan hệ mật thiết với H2S (S2- ) , CO2

c) Nhóm các chỉ tiêu hữu cơ :

Với mỗi loại nước khác nhau có tỷ lệ : và

là khác nhau

d) Nhóm các chỉ tiêu dinh dưỡng : N, P

e)Kim loại nặng : -Nước

-Bùn

COD K2Cr2O7 COD

O Mn

Thường đánh theo nhómchỉ tiêu này thông qua các nguyên tố: Pb , Cd,Cr,Ni,

Hg,Zn,Cu,As

f) Các chất độc hại khác:

- Phenol, CN - (xianua) (Nước thải công nghiệp luyện kim ,cơ khí hoá chất , sản xuất miến , cồn , rượu)

- Hoá chất bảo vệ thực vật

g)Vi sinh vật gây bệnh :

-Coliorm :

-Trứng giun sán

-Vi khuẩn kị khí : Wellchi

2.3.2 Đánh giá tổng hợp :

Nguồn gây ô nhiễm làm thay đổi các quá trình sinh thái , thành phần sinh vật ,các yếu

tố sinh hoá học , Quá trình gây ô nhiễm có thể là quá trình lâu dài, vì thế phải dùng biện pháp tổng hợp để đánh giá, qua phương pháp này ta biết được nước có thể bị

ô nhiễm không , có thể sử dụng được hay không

*Hiện nay người ta có thể đánh giá tổng hợp nguồn nước thông qua các chỉ tiêu hoá học tổng hợp Từ đó phân loại chất lượng nước sử dụng: bẩn, rất bẩn, rất sạch , sạch,

*Thông qua các chỉ tiêu thuỷ sinh vật chỉ thị:

Mỗi vùng có một loại thuỷ sinh vật riêng đặc trưng  đó đánh giá mức độ ô nhiễm từng vùng

*Để đánh giá, cần căn cứ vào các chỉ số ô nhiễm đặc trưng (Chỉ thị ô nhiễm).Từ đó xác định:

-Mức độ ô nhiễm

-Khả năng tự làm sạch

a)Các chỉ tiêu hoá học tổng hợp:

Trạng thái

chất lượng

pH NH4

mg/l

NO3-mg/l PO43-

mg/l

Độ bão hoà oxy (%)

COD mg/l BOD5

(mg/l)

Nước rất

sạch

Nước sạch

Nước hơi

bẩn

Nước bẩn

Nước bẩn

nặng

Nước rất

7 8

7,58 6,09,0

5 9

4,0 9,5

<0,05

<0,4

<1,5

<3,0

5,0

5

<0,1

<0,3

<1.0

<4,0

<8,0

8

<0,01

<0,05

<0,1

<0,15

<0,3

0,3

100

100 5090 2050

5 20

<5

<2(6)

<5(20)

<10(50)

<12(70)

<15(10)

15(10)

2

<4

<6

<8

<10

10

bẩn

b)Theo thuỷ sinh vật chỉ thị:

Theo số loài suất hiện và tần suất suất hiện của sinh vật chỉ thị đánh giá được sự nhiễm bẩn

c) Theo các chỉ số tự làm sạch :

I= Gvào /Gra

Hoặc đánh giá qua hệ số K = K1 K2 K3 Kn

(Ki: Hệ số chuyển hoá chất bẩn của từng chất)

Hoặc đánh giá qua nănt suất sinh học P,(bộ các chỉ tiêu chỉ thị - mỗi quốc gia , mỗi vùng có 1 bộ chỉ tiêu riêng)

Palixaplobe ( P )

 -Mezoxaprobe ( -m )

 -Olizoxaprobe ( O )

 -Mezoxaprobe ( -m )

Cá Tôm Mỗi vùng có đặc điểm sinh thái

riêng