Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

} CONGNGHE ~

(ỨLÍ Luaa THAI

6 Phần thứ nhất

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CƠ SỞ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THÁI

1.2.2 Nước sống bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên 15

‘ 1.2.4 Hiện tượng nước bị ð nhiễm „ 16

1.3.1.1 Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy 20

1.3.1.2 Các chất hữu cơ khó bị phân hủy 20

1.3.1.3 Một số hợp chất hữu cơ có độc tính cao trong môi trường nước 20

Bể tiếp xúc kị khí, bể lên men metan có thiết bị trộn + có phần lắng

Bề lên men kị khí hay lên men metan ở các lớp nền bùn có

Bể (hoặc thiết bị) lọc hiếu khí có đồng và khí dâng lên

(Biological dry Oxigenated filter) Lọc sinh học hiếu khí với oxi sạch Lên men metan hay xử lí kị khí

Metanten — methantank Bể hoặc thùng lên men metan hay bể phản ứng sinh hoc kị khí:

Bề (hay thiết bị) lọc sinh học được trộn oxi hoặc không khí vào nước trước khi lọc

Vi sinh vat (chi yếu là vi khuẩn) sinh trưởng tạo thành ming gắn trên vật mang hay giá đỡ (thường là các vật liệu lọc) trong quá trình

Vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) sinh trưởng đều khắp trong pha lông ở dạng lơ lửng, có thể bám vào các hạt chất rấn huyển phù- hoặc dạng hạt đưa vào pha lỏng ở dạng lơ lửng (giả lỏng) Sinh trưởng lơ lửng có thể áp dụng ở điều kiện kị khí và hiếu khí, được

dùng nhiều ở hiếu khí và đồng nghĩa với xử lí bằng bùn hoạt tính

Bể lắng tuần hoàn

Bề tuyển nổi

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH:

MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG SÁCH

ADP - Adenozin diphosphat

Aeroten — Aerotank Bé phan tng sinh hoc hiéu khi

AOC - Cacbon hữu cơ đồng hóa

AOX : Hợp chất hữu cơ, dẫn xuất của Halogen

ARN, Axit ribonucleic (théng tin)

ARN, Axit ribonucleic (van chuyén)

BOD Nhu cầu oxi sinh hóa (hay sinh học)

CBOD ` , Nhu cầu oxi hóa sinh ở pha cacbon

EU _Những nước trong Liên hiệp châu Âu

FAO l Tổ chức lương thực và nông nghiệp của Liên hiệp quốc

_LDạo Liễu tối thiểu gây chết 50% động vật thí nghiệm

NBOD Nhu cầu oxi hóa sinh ở pha nitơ

NTK Nitơ xác định theo Kjeldahl

ss Chat rin dang huyền phù, chất rắn lơ lửng

ThOD Nhu cầu oxi lí thuyết

TOC 7 Cacbon hữu cơ toàn phần hay tổng cacbon hữu cơ

LỜI NÓI ĐẦU

“Con hãy nghe _ Nỗi buôn của hành tỉnh héo khô,

- của rừng cây lạnh ngất,

cla chim muéng qué quéait ”

Đấy là tiếng lòng não ruột của nhà tho Thổ Nhĩ Kì - Nadim Hikmet nói về môi

trường sống của hành tỉnh với người con thân yêu và dường như nói với toàn thể chúng ta ,

Môi trường sống quanh ta dang can kiét va Trai Ddt dang héo hắt Hãy cứa lấy môi trường sống ngay từ bây giờ, không sẽ là quả muộn ?

Trong môi trường sống nói chung , vấn đê bảo vệ và-cung cấp nước sạch cho sự

sống của muôn loài sinh vật là vô cùng quan trọng Đồng thời với việc bảo vệ và cung cấp

nguồn nước sạch, việc thải và xử lí nước bị ô nhiễm trước khi đổ vào nguồn là một vấn đê bức xúc đối với toàn thể loài người Trong quá trình công nghiệp “hóa, biện đại hóa đất

nước, chúng ta cũng không ngoài khung cảnh chung này : `

Trên cơ sở các bài giảng “Công nghệ sinh học trọng xử lí nước, rác thải” cho các lớp cao học, sinh viên sinh học ở một số Viện và Trường đại học có chuyên ngành nghiên ˆ cứu về môi trường, tác giả đã biên soạn cuốn sách “Công nghệ xử lí nước thải bằng biện pháp sinh học ", nhằm đáp ứng như cầu đào tạo và góp phân giải quyết những tình huống môi trường đã và đang diễn ra trong thực tế đời sống sinh hoạt và sản xuất của cộng đồng

Nội dung chủ yếu của cuốn sách là các quá trình công nghệ xử lí dựa trên cơ sở hoạt động của vì sinh vật có trong nước thải để loại bỏ các chất bẩn ô nhiễm (chủ yếu là

các chất hữu cơ) Ngoài ra, cuốn sách cũng giới thiệu sơ giản một số phương pháp khác (cơ học, hóa lí, hóa học) để xử lí nước thải

` Cuốn sách cân cho sinh viên các năm cuối về môi trường và những ai quan tâm đến vấn đề nước thải tham khảo Cuốn sách cung cấp những kiến thúc cơ bản về nguén gốc , thành phân của nước thải và từ các biện pháp xử lí chung nhất có thể giúp chúng ta

sáng tạo ra những biện pháp xử lí phà hợp với điền kiện thực tiễn hoạt động cụ thể

Chuyên môn này lò lĩnh vực mới và cuốn sách xuất bản lân đâu nên không thể

tránh khỏi những thiếu sót Mọng sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để lân tái bản sau cuốn

sách được hoàn chỉnh hơn

Thư từ xin gửi về Nhà xuất bản Giáo dục - 81 Trân Hưng Đạo - Hà Nội

Tác giả

1.4.12 Chỉ số LCạo (Nông độ thấp nhất gây ức chế 50% sinh vật thí nghiệm) 1.4.13 Chi s6 vệ sinh (E ~ Coli)

Tiêu chuẩn TCVN về nước mặt, nước ngắm, giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất 6 nhiễm ở một số nước thải

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH NƯỚC THÁI

Thành phần sinh học của nước

2.2.3 Nấm và các vi sinh vật khác

Các sinh vật gây bệnh có ở trong nuéc Hoạt động sống của ví sinh vật trong nước thải 2.4.1 Các quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ trong nước thái, -_2.4.1,1, Quá trình phân hủy hiếu khí

2.4.1.2 Quá trình phân hủy kị khí -

2.4.2 Chuyển hóa lưu huỳnh (S) và ăn mồn kim loại Sinh trưởng của vi sinh vật

Quan hệ sống của giới thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC THAL

Xử tí nước thải bằng phương pháp cơ học 3.1.1 Song chắn rác

3.1.2 Lưới lọc

3.1.3 Lắng cát 3.1.4 Các loại bể lắng 3.1.5 Tách đầu mỡ

3.1.6 Lọc cơ học

Xử lí hước thải bằng phương pháp hóa lí và hóa học

3.2.1 Trung hòa

„3.2.2 Keo tụ 3.2.3 Hấp phụ 3.2.4 Tuyển nổi 3.2.5 Trao đổi ion

74

4,

80 84-

3.3.1.3 Sinh trưởng lơ lửng - Bùn hoạt tính 3.3.1.4 Sinh trưởng đính bám (cố định hay gắn kết) — Màng sinh học 3.3.2 Động học trong quá trình xử lí sinh học a

Phần thứ hai CÁC LOẠI HÌNH CÔNG NGHỆ TRONG DÂY CHUYỀN XỬ LÍ NƯỚC THÁI

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THAI

Sơ đồ công nghệ xử lí nước thai 4.1.1 Xử lí sơ bộ hay xử H bậc I 4.1.2 Xử lí cơ bản hay xử lí bac IT

4.1.3 Xử lí bể sung hay xử Jí bậc IHH

Xử lí bùn cặn Điều hòa lưu lượng và nông độ dòng thải Điều hòa dòng thải bằng bể điều hòa

Khử khuẩn nước sau khi đã xử lí cơ bản

4.4.1 Sát khuẩn bằng clo

4.4.2 Khử khuẩn bằng ozơn

4.4.3: Khử khuẩn bằng tỉa tử ngoại

Chọn các phương án công nghệ xử lí nước thải ĐIÊU KIỆN NƯỚC THÁI ĐƯA VÀO XỬ LÍ SINH HỌC VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÍ TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

Các điều kiện nước thải đưa vào xử lí sinh học Các công trình xử lí sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên 5.2.1 Ao hé sinh hoc

5.2.1a Ao hồ hiếu khí 5.2.1b Ao hồ kị khí 5.2.1c Ao hồ hiếu — kị khí 5.2.1d Ao hồ ổn định xử lí bậc HI

5.2.1e Khả năng áp dụng ao hồ sinh học 5.2.2 Cánh đồng tưới và bãi lọc

CÁC CÔNG TRÌNH HIẾU KHÍ NHÂN TẠO XỬ LÍ NƯỚC THÁI DỰA TRÊN CƠ SỞ SINH TRƯỞNG LƠ LỬNG CỦA VI SINH VẬT

Bể phản ứng sinh học hiếu khí - Aeroten 6.1.1 Đặc điểm và nguyên lí làm việc Của aeroten

6.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của aeroten _

134

137 137:

6.1.3 Phan loai aeroten 6.1.4 Tính toán thiết kế, vận hành và kiểm soát aeroten 6.1.5 Cung cấp oxi cho aeroten

6.2 Mương oxi hóa (oxidation ditch)

Chương VII CÁC CÔNG TRÌNH HIẾU KHÍ NHÂN TẠO DỰA TRÊN CƠ SỞ SINH TRƯỞNG

DÍNH BÁM CỦA VI SINH VẬT 7.1 Lọc sinh học (Biofilter) „ - 7.1.1 Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (bọc nhỏ giọt)

7.1.2 Lọc sinh học với lớp vật liệu ngập trong nước 7.1.3 Lọc sinh học với lớp vật liệu là các hạt cố định

‘7.1.3.1 Biofor

7.1.3.2 Biodrof

7.1.3.3 Oxiazur 7.1.3.4, Nitrazur

7.1.4 Dia quay sinh hgc RBC (Rotating biological contactors)

Chuong Vill XUL{ NUGC THAI BANG PHUONG PHAP SINH HOC KỊ KHÍ

8.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trướng lơ lửng

8.1.1 Xử lí bằng phương pháp tiếp xúc kị khí 8.1.2 Xử lí nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên 8.2 Xử lí nước thải bằng phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết 8.2.1 Lọc ki khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ 8.2.2 Xử lí nước thải bằng lọc kị khí với vật liệu giả lông trương nở: ANAFLUX 8.3 Hồ kị khí

§.4 Một số điều lưu ý về lên men métan và tính toán bể phản ứng lên men mêtan

8.5 Thu khí sinh học từ rác thải sinh hoật

8.6 Khử nitơ và phospho trong nước thải

8.6.1 Khử nitơ trong nước thải bằng biện pháp sinh học

8.6.2 Khử phospho bằng biện pháp sinh học

Phần thứ ba 'CÔNG NGHỆ XỬ LÍ MỘT SỐ DẠNG NƯỚC THÁI Chương 1X XỬ LÍ NƯỚC THAI DO THI

9.1 Xử lí sinh học : làm sạch BOD trong nước thải đô thị 9.1.1 Xử lí nước thải đô thị với bùn hoạt tính tải trọng thấp (không qua lắng 1}

9.1.2 Xử lí với bùn hoạt tính và bể ổn định sinh học

9.1.3 Trạm xử lí với bể lắng bậc I (ling 1) 9.1.3.1 Bể lắng bậc I

9.2 Loại bỏ nitrat sinh học 9.2.1 Loại bổ nitrat bằng bùn hoạt tính 9.2.2 Loại bỏ nitrat bằng màng sinh học 9.3 Loại bỏ phosphat bằng phương pháp sinh học 9.3.1 Phương pháp hai bậc

9.3.2 Phương pháp ba bậc 9.3.3 Phương phắp bốn hay năm bậc Chương X XỬ LÍ NƯỚC THÁI CỦA CÔNG NGHIỆP GIẤY

10.1 Nước thải trong công nghiệp giấy 10.1.1 Sản xuất bột giấy

` 10.1.2 Sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy)

10.1.3 Sơ đổ quy trình công nghệ sản xuất giấy

19.2 Nước thải của công nghiệp giấy 19.3 Xử lí nước thải của các xí nghiệp sản xuất giấy

10.3.1 Giảm thiểu ô nhiễm

10.3.2 Các phương pháp xử 1í nước thải trong công nghiệp giấy 10.3.2.1 Xử lí nước thải của công đoạn sản xuất bột giấy 10.3.2.2 Xử lf nước thải của nhà máy sản xuất giấy và cactông 10.3.2.3 Giới thiệu hai quy trình xử H nước thải giấy ở Hà Lan

Chương XI XỬ LÍ NƯỚC THÁI CỦA CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM

11.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất hàng đệt nhuộm 11.2 Nhu cầu về nước và nước thải trong xí nghiệp đệt nhuộm 11.3 Xử lí nước thải dệt nhuộm

11.3:1 Xử lí nước thải đệt nhuộm kết hợp phương pháp hóa lí và sinh học 11.3.1.1 Xử lí sơ bộ

11.3.1.2 Xử lí cơ bản 11.3.1.3 Xử lí bậc 3

12.3.2 Nước thải trong công nghiệp thuộc da

12.3.3 Xử lí nước thải thuộc da : 4 Chương XIII XUL{ NUGC © NHIEM DAU MO

13.1 Giới thiệu so luge vé déu mé va 6 nhiễm dầu mỏ

13.2 Các nguôn nước thải

13.3 Phân hủy sinh học (hay oxi hóa sinh học) các chất hữu cơ có trong nước thải dầu mô

Chương XIV XỬ LÍ NƯỚC THÁI CỦA CÔNG NGHIỆP RƯỢU BIA VA SAN XUAT NAM MEN

14.1 Công nghệ rượu côn 14.1.1 Xử lí nước thải ở các nhà máy rượu cồn dùng nguồn nguyên liệu tỉnh bột

14.1.2 Xử lí nước thải của nhà máy rượu từ rỉ đường :

14.2 Nước thải của nhà máy bia

` 14.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất bia và các nguồn nước thải

14.2.2 Xử lí nước thải ở nhà máy bía

‘Chuong XV XUL{ NUGC THAI TRONG CONG NGHIEP SAN XUAT CAC CHE PHAM SINH HOC

15.1 Quy trình bể hiếu khí kết hợp với kĩ thuật bùn hoạt tính

15.2 Quy trình công nghệ sử dụng lọc sinh học kết hợp với bùn hoạt tính

15.3 Quy trình công nghệ xử lí nước thải của các nhà máy sản xuất lizin

15.4 Sản xuất các chế phẩm sinh học (axit amin, vitamin, enzim )

bằng công nghệ tổng hợp hóa học hay chiết rút từ thực vật, động vật Chương XVI XỬ LÍ NƯỚC THÁI TRONG CONG NGHIEP SUA, DUONG, BOT VA DO HOP RAU QUA 16.1 Các xí nghiệp công nghiệp sản xuất chế biến sữa /

16.2 Công nghiệp đường, bột Xử lí nước thai của nhà máy đường

16.2.1 Công nghiệp đường, bột —„ 16.2.2 Xử lí nước thải của nhà máy đường

16.3 Công nghiệp chế biến khoai sắn, tỉnh bột

16.4 Nhà máy tinh bột

16.5 Nước thải từ các xí nghiệp thực phẩm khác

16.6 Công nghiệp đồ hộp rau quả

Phụ lục

Phụ lục 1 : Các sơ đồ mô tả vòng tuần hoàn cacbon, nitơ, phospho trong tự nhiên

và sinh tổng hợp protein Phụ lục 2 : Chất lượng nước đối với nuôi trồng thủy sản

Tài liệu tham khảo

hân thứ nhất

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CƠ SỞ SINH HỌC

TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THÁI

Chương f

NƯỚC TỰ NHIÊN VÀ NƯỚC THẢ s

1.1 NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN Nước trong tự nhiên bao gôm toàn bộ các đại dương,

biển, vịnh, sông,suối, ao,hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong không khí

Gần 94% nước trên Trái Đất là nước mặn, nếu tính cả nước nhiễm mặn thì tỉ lệ này lên tới

khoảng 97,5% Nước ngọt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ (2 — 3%) ° ‘ ,

Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và cho sự sống trên Trái Đất Nước là dung môi lí tưởng để hòa tan, phân bố các chất vô cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh

dưỡng cho giới thủy sinh cũng như động, thực vật trên cạn, cho thế giới vi sinh vật và cả

con người Nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào các

phản ứng hóa sinh và cấu tạo tế bào mới Có thể nói rằng ở đâu có nước là có sự sống và

ngược lại Nhu cầu về nước sinh hoạt cửa người dân đô thị khoảng 100 — 150lit/ngay dé

cung cấp cho ăn uống, tắm, giặt, làm công tác vệ sinh Ngoài nhu cầu sinh hoạt, nước còn - cung cấp cho tưới tiêu thủy lợi, cho các ngành công nghiệp chế biến nông sản, chế biến các

sản phẩm khác như luyện kim, đệt sợi, giấy Nói chung, nhu cầu về nước ngày càng lớn

Nước dùng cho sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ Sau khi được sử dụng đều trở thành nước thải, bi 6 nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa

trở lại các nguồn nước và nếu không xử lí (làm sạch) thì sẽ làm 6 nhiễm môi trường Hơn

nữa, hàng năm nạn phá rừng trên toàn cầu rất lớn làm cho lớp thực vật che phủ đất bị suy

giảm, lượng nước ngọt càng đễ bay hơi và mức nước ngầm bị hạ xuống Như vậy, số lượng

nước ngọt từ các ao hồ, sông ngòi và một phần nước ngầm bị kiệt dần và chất lượng nước

cũng bị suy giảm

Nước trong tự nhiên được tuần hoàn theo chu trình sau (hình 1.1) Theo chu trình tuần hoàn, nước ngọt được chu chuyển qua quá trình bốc hơi và mưa : (thường là ngắn theo hàng năm) Với chu trình này lượng nước được bảo toàn, nhưng nước

được biến từ dạng lỏng sang hơi va rin (băng tuyết), hoặc từ nơi này sang nơi khác ở các

thủy vực: biển và đại dương, nước mặt (sông suối, ao hồ) và nước ngầm

Bốc bơi từ đất liển - không khí

Bang tu

Hình 1.1, Chu trinh nuéc toàn cầu hàng năm:

1.1.1 Nước mặt Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm ở dang động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hoặc chảy chậm như ao, hồ, đầm, phá v.v Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc cũng có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như dư thừa số lượng trong các tầng nước ngầm

Nước chảy vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và mùa trong năm Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực Nước qua vùng đá vôi, đá phấn thì nước trong và cứng Nước chảy qua vùng đá đất có tính thấm kém thì nước đục và mềm Các hạt mịn hữu cơ hoặc vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng Nước chảy qua rừng rậm nước trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan Nạn phá rừng tràn lan làm cho nước cuốn trôi hầu

Nước cứng thường giầu các ion canxi và magiê, pH cao (thường lớn hơn 7) Nước có pH thấp hơn 7 thường là nước mềm Khi chảy qua các lưu vực sông ở đồng bằng, nước có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu cơ (humic), một số tạp chất chứa ion kim loại, đặc biệt là nhôm và sắt Nước ở vùng này có độ mặn cao, điển hình nhất là nước ở lưu vực sông Hồng

Nước ở ao hồ, đầm phá về mùa mưa được bổ sung và chảy tràn, về nguyên tắc có thể coi ©

là đồng chảy chậm, thời gian lưu lớn Nước này có độ đục thấp, hàm lượng các chất hữu cơ thấp thường được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt Trường hợp nước ở các thủy vực này lưu quá lâu có thể xảy ra biện tượng phát triển của rong tảo lắm giảm chất lượng nguồn nước Các loài thủy thực vật phát triển khi chết, bị phân rã làm ô nhiễm nước Ở đây chưa

kể tới các loài rong tảo có độc tính gây bệnh cho người và động vật

13

1.1.2 Nước ngắm Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc túi trong lòng đất Chất lượng

nước ngầm phụ thuộc vào một loạt yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại; bản chất

lớp đất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước Thông thường nước ngầm chứa ít tạp chất

hữu cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ Nước ngầm ở các vùng khác có thành phần khác

nhau, như ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp v.v Nước ngầm vùng ven biển

Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị, công nghiệp,

tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung, như cây cà phê ở

1.1.3 Nước biển, Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu muối

NaCl, vì vậy nước biển được gọi là nước mặn Khoảng 3/4 bề mặt Trái Đất được che phủ bởi

nước biển Có thể phân theo tỉ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nước mặn ở các

vùng biển và đại dương; nước lợ ở vùng các cửa sông và vett biển; nước ngọt ở sông ngồi, ao

hô Thành phân chủ ,yếu của nước biển là các ion CÍ, SO z2, CO3ˆ, SiO32, Na*,Ca”?, Mẹ??

Nước biển thích hợp với các loài thủy hai sản nước mặn, là môi trường sống quan trọng của

nhiêu giới sinh vật

Biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình tuần hoàn “nước toàn cầu

Thành phần hóa học của nước tự nhiên được giới thiệu ở bảng -1.1

Bảng I.I THÀNH PHẨN HÓA HỌC TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN

Thành phần

Nông độ: mgil 'Thứ tự Nông độ: mgi1 Thứ tự

1.2.Ô NHIỄM MOI TRUONG NƯỚC VÀ NƯỚC THÁI

Nước bị thay đồi thành phần trong quá trình tuần hoàn của thủy quyền và đặc biệt qua

sử dụng của con người Như vậy nước bị ô nhiễm đo các tạp chất có nguồn gốc từ thiên nhiên và con người

Các nguồn nước trong tự nhiên hoặc nước sử dụng cho bất kỳ một mục đích nào cũng đều chứa một lượng các tạp chất vô cơ và hữu cơ hòa tan Các hợp chất này, tùy giới hạn hàm lượng hòa tan, có thể là các chất dinh dưỡng cho cây trồng và động vật hoặc ngược lại

là các chất độc hại Nước chảy qua núi rừng vào các dòng suối rồi đổ vào các dòng sông ra biển cả Quá trình này rửa trôi các khoáng chất có trọng đất đá, cuốn theo các lá cây rừng Trong các yếu tố rửa trôi có thể có những chất độc Trong quá trình phát triển của nên nông ˆ nghiệp, công nghiệp hiện đại cũng như tốc độ đô thị hóa như vũ bão hiện nay dẫn tới việc

sử dụng nước ngày càng nhiều và lượng nước thải ngày càng lớn Trong nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ và thành phần vi sinh vật Nếu không kiểm soát được nước thải, không xử lí thích hợp sẽ ảnh hưởng rất xấu đến môi trường sống nói chung Xét cho cùng ô nhiễm môi trường nước hiện nay trên thế giới đều do hoạt động của con người, trong đó chủ yếu là từ nước thải

1.2.1 Ô nhiễm do nước chảy tràn trên mặt đất

Nước chảy trần trên mặt đất do mưa hoặc do thoát nước từ tưới tiêu đồng ruộng là nguyên nhân gây ô nhiễm nước sông, hồ Nước đồng ruộng cuốn theo thuốc bảo vệ thực vật, phân bón (kể cả phân hữu cơ và phân hóa học), cũng như nước mưa; lũ lụt cùng nước ngầm chảy tràn cuốn theo các chất mâu mỡ của đất, như mùn, phù sa, các vi sinh vật của đất vào các nguồn nước

1.2.2 Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên

Nước ở vùng cửa sông thường bị nhiễm mặn và có thể chuyển 6 nhiễm này vào sâu trong đất liên Nước ở các vùng nhiễm phèn có thể theo kênh rạch chuyển ô nhiễm sang các vùng khác Các yếu tố tự nhiên còn phải kể đến ảnh hưởng của thành phần cấu tạo đất hoặc hoàn cảnh địa lí của từng khu vực Thí dụ: vùng có quặng khoáng sản, núi lửa hoạt động v nước ở các vùng này sẽ bị ô nhiễm do ảnh hưởng của nham thạch, khoáng sản

1.2.3 Ô nhiễm đo nước thải

Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích, như sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi v.v Thông thường nước thải được phân loại theo

— Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt hay là nước thải từ khu dân cư bao gồm nước sau khi sử dụng từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, cơ quan, khu vui chơi giải trí

' Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ bị phân hủy (hidratcacbon, protein, chất béo), các chất:vô cơ sinh đường (phosphat, nitơ), cùng với vi khuẩn (có thể có cả vi sinh vật gây bệnh), trứng giun, sán v.v

Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào điều kiện sống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nước thải Để đánh giá

chính xác, cần phải khảo sát đặc điểm nước-thải từng vùng đân cư, như ở đô thị, nông thôn,

miễn núi, đồng bằng, khu du lịch Để có thể dễ tính toán người ta ước tính số lượng

nước đùng cho một người trong ngày là 100 — 150 lít và kể cả chuồng trại chăn nuôi là

~ Nước thải cồng nghiệp Nước thải từ các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp, giao thông vận tải gọi chung là nước thải công nghiệp Nước thải loại này không có

đặc điểm chung mà phụ thuộc vào các quy trình công nghệ của từng loại sản phẩm Nước

thải từ các cơ sở chế biến nông sản, thực phẩm và thủy sản (đường, sữa, bột, tôm cá, rượu

bia ) có nhiều chất hữu cơ dé bị phân hủy; nước thải của nhà máy thuộc da chứa nhiều kim

loại nặng, sulfua; nước thải của xí nghiệp làm acquy có nồng độ axit và chì cao v.v

Nói chung, nước thải của các ngành công nghiệp hoặc các xí nghiệp khác nhau có thành phân hoá học và hóa sinh là rất khác nhau

—— Nước thấm qua: Đó là nước mưa thấm vào lệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau,

qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố xí

— Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, chúng được thu gom theo một hệ thống thoát riêng

- Nước thải đô thị: Nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, đó là bỗn hợp của các loại nước thải kể trên

Các tính chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nước thải đô thi được trình bày ở bảng 1.2 và thành phần của chúng 6 bang 1.3, 1.4

1.2.4 Hiện tượng nước bị ở nhiễm Nước bị ô nhiễm hay nước nhiễm bẩn có thể quan sát được bằng cảm quan qua các hiện tượng khác thường như sau: thay đổi mầu sắc (nước

“nở hoa”), có mùi vị lạ,, đục v.v

~— Máu sắc: Nước tự nhiên sạch không mầu Nhìn sâu vào bể dây nước sạch ta có cảm

giác nước có mầu xanh nhẹ do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của ánh sáng

Nước có rong tảo phát triển có mầu xanh đậm hơn Nước có màu vàng do nhiễm sắt, màu

vàng bẩn đo nhiễm axit humic có trong mùn Nước thải làm cho nước có mầu nâu đen hoặc đen Mỗi loại nước thải đếu có những mầu sắc khá đặc trưng, nhưng đa số trường hợp nước nhiễm bần nặng đều có mầu nâu hoặc đen

— Mùi vị: Nước sạch Èhông có mùi vị, khi nhiễm bẩn có mùi vị lạ Thí dụ: mùi thối, vị-tanh, chát Trong nước thải chứa nhiệu tạp chất hóa học và làm cho nước có mùi vị lạ đặc trưng Quá trình phân giải các chất hữu cơ có trong nước cứng làm cho nước có mùi vị

Bing 1.2 CAC TINH CHAT VAT Li, HÓA HỌC VÀ SINH HỌC ĐẶC TRUNG CUA

' NƯỚC THÁI VÀ NGUỒN GỐC CỦA CHUNG (Metcalf va Eddy, 1991)

Chất rần Cấp nước cho sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt và sản xuất, xói

mòn đất, dòng thấm, chảy vào hệ thống cống - Nhiệt độ Các chất thải sinh hoạt và sản xuất :

~ THÀNH PHAN HÓA HỌC:

Cacbonhidrat / Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

Mỡ, dầu, dầu nhờn Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

_ Thuốc trừ sâu Chất thải nông nghiệp

Phenol - Chat thai cong nghiép

Protein Các chất thải sinh hoạt và thương mại

Các chất hoạt động bể mặt Các chất thải sinh hoạt và sản xuất

Các chất khác Phân rã tự nhiên các chất hữu cơ

+ Có nguồn gốc vô cơ

Độ kiểm Nước thải sinh hoạt, cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước ngầm Clorua Cấp nước sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt, sự thấm của nước ngầm,

các chất làm mềm nước

Các chất thải công nghiệp Các chất thải sinh hoạt và nông nghiệp Các chất thải công nghiệp

Các chất thải sinh hoạt và công nghiệp

Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và công nghiệp

Các chất thái công nghiệp Phân hủy các chất thải sinh hoạt Phân hủy các chất thải sinh hoạt Cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước bề mặt

Bảng 13 THÀNH PHẦN NƯỚC.THÁI SINH HOẠT PHÂN TÍCH THEO CÁC

PHƯƠNG PHÁP CỦA APHA (GTZ, 1989)

Ngành công nghiệp Chat 6 nhiém trong nước thải Néng 46 (mg/l)

+ Lẫn bụi và các hóa chất công nghiệp

+ Các chất hòa tan vào nước, rồi sau đó kết tủa thành các hạt rắn

: + Đất hòa vào nước ở dạng hạt phân tán v.v

Các dạng hạt vật chất lơ lửng thường hấp ú thụ các ion kim loại độc vi cdc vi sinh vat (trong đó có loài gây bệnh) Nếu lọc nước không kỹ sẽ ảnh hưởng xấu đến người \ và động vật sử dụng

Độ dục càng lớn thì khả năng ánh sing qua nước bị giảm dẫn đến quá trình quang hợp trong nước bị yếu, nồng độ oxi hòa tan trong nước nhỗ-và môi trường trong nước trở nên kị khí ảnh hưởng đến đời sống của nhiều động, thực vật thủy sinh, trong đó có ví sinh vật

— Một số hiện tượng khác thường “Nước nở hoa”: nước vẫn bình thường nhưng quan sắt thấy nước như có cánh hoa nở trong nước, là đo nước giàu chất dinh đưỡng, đặc biệt là

hàm lượng phospho cao làm cho tảo “bùng nổ” sinh trưởng và phát triển Nhiều trường hợp

khác nước vẫn bình thường, nhưng thấy tôm cá đờ đẫn, thở ngấp trên mặt nước, thậm chí bị chết hàng loạt, có khi cả các loại bèo, đặc biệt là bèo tấm, bị chết một số hoặc toàn bộ v.v Những trường hợp này có thể là do nước đã bị nhiễm độc cao các khí hòa tan, các ion kim loại nặng, các hợp chất phenol, các chất bảo vệ thực vật, phân hóa học hoặc cũng có thể là

do hàm lượng quá cao các chất hữu cơ (kể cả các chất để bị phân hủy có giả trị đỉnh dưỡng), oxi hòa tan nhỏ hoặc không có trong môi trường nước

1.3 CÁC CHẤT GÂY NHIỄM BAN NƯỚC C Có rất nhiều chất gây ô nhiễm nước, có thể phân chúng thành 9 loại như sau :

— Các chất hữu cơ bền vững, khó bị phân hủy

~ Các chất hữu cơ dễ bi phân hủy, chủ yếu do tác nhân sinh học (vi sinh vật)

1.3.1 Các chất hữn cơ Dựa vào đặc điểm dễ bị phân hủy do vi sinh vật có trong nước,

ta có thể phân các chất hữu cơ thành hai nhóm: `

1.3.1.1 Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: Đó là các hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật và thực vật Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong

nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm Trong thành phần các chất hữu cơ từ nước thải các khu dân cư có khoảng 40 — 60% protein, 25 — 50% hidrat cacbon, 10% chất béo Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxi hòa tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt

1.3.1.2 Các chất hữu cơ khó bị phân hủy Các chất loại này thuộc các chất hữu cơ có vòng thơm (hidrocacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, -_ phospho hữu cơ Trong số các chất này có nhiều hợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với sinh vật và con người Chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống

.— Trọng nguồn nước tự nhiên hàm lượng các chất hữu cơ rất thấp, ít có ảnh hưởng đến nước sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản và tưới tiêu thủy lợi Khi bị ô nhiễm thì hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước sẽ tăng rất cao

1.3.1.3 Một số hợp chất hữu cơ có độc tính cao trong môi trường nước

Các hợp chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân hủy bởi vi sinh vậi Trong tự nhiên chúng khá bên vững, có khả năng tích lũy và lưu giữ lâu dài trong môi trường, gây Ô nhiễm lâu dài làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái Chúng cũng có thể tích lũy trong cơ thể thủy sinh, gây ngộ độc lâu đài hoặc là tác nhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như con người (nếu như ăn phải các nguồn thủy sinh, như tôm, cá, mực ) Các chất hữu cơ gây độc thường là polyclorophenol (PCP), polyelorobiphenyl (PCB), các hidro cacbua đa vòng ngưng tụ, hợp chat di vòng N và O Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp và nguồn nước ở các vùng nông, lâm nghiệp sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng, các chất làm rụng lá, diet có v.v

- Các hợp chất phenol Phenol và các dẫn xuất của phenol có nhiều trong nước thải công nghiệp hóa học Phenol làm cho nước có mùi hăng nồng, có tính độc cao gây tác hại cho hệ sinh thái, làm ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống của giới sinh vật

PCP (Pentaclorophenoi) - Chất có dạng tinh thể không màu, là dẫn xuất của hidrocacbua

thơm chứa clo (CgHC1;0), do tan 2 g/l ở 20°C dùng làm chất diệt nấm, khử khuẩn và bảo

quản.gỗ Chất này bền trong nước, tùy thuộc vào môi trường nó có thể tồn tại từ vài tuần

đến vài tháng và có thể tích lñy trong cơ thể rong tảo, tôm cá và trong chất sa lắng ‘

PCP.tén tai trong-phéi, da day, rudt trong cơ thể động vật và người, gây độc cho chu trình hô hấp Đối với thực vật nó kìm hăm quá trình quang hợp PCP độc đối với cá, đặc biệt

đà ở dạng muối natri với nông độ 70 ng/1 đã giết chết một số loài cá Liều gãy chết 50% số

động vật thí nghiệm của hợp chất PCP là 27 mg/kg thé trong đối với chuột Tổ chức ÿ tế thế

giới WHO duy định hàm lượng 2,4 - triclorophenol và PCP đối với nước uống là < 1 ng/1 Đối với nước nuôi trồng thủy sản, FAO quy định nềng độ các hợp chất phenol: < 5 mg/1 đối với họ Salmonid (cá hồi) và Cyprinid (cả chép)

— Các chất bảo vệ thực vật (Pesticide)

Các chất bảo vệ thực vật là các hợp chất hữu cơ tổng hợp có cấu trúc hóa học đa đạng Hiện nay có khoảng hơn một vạn chất Trong thành phần hóa học của chúng ngoài cacbon, hidro còn có lưu huỳnh,.phospho, clo, nitơ Chúng có độc tính hoặc tác động tiêu cực lên

quá trình sinh trưởng của cơ thể sinh vật Ngoài ra chúng còn có đặc tính linh động, trơ và tích lũy Những hợp chất này kể cả các sản phẩm phân hủy của chúng có thể là tác nhân gây

Tùy theo tác động lên các đối tượng,người tạ chia các chất bảo vệ thực vật thành:

“Thuốc diệt sâu (insecticide), ° Thuốc diệt cô (herbicide);

Thuốc chống vi khuẩn (bactericide); - / Thuốc điệt nấm mốc (fungicide);

Thuốc diệt loài gậm nhấm (endenticide) V.V

Các chất bảo vệ thực vật hiện nay được dùng nhiều trong nông nghiệp, thường là các hợp chất của phospho hữu cơ, clo hữu cơ, cacbonat, phenoxiaxetic và pirethroid tổng hợp - Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người và động vật Nhiều chất trong chúng, đặc biệt là clo hữu cơ có độ bên vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy

trong cơ thể sinh vật WHO đã có quy định cụ thể về hàm lượng cho phép các chất bảo vệ

thực vật có trong nước uống và FAO quy định nồng độ cho phép các chất bảo vệ thực vật có trong nước nuôi trồng thủy sản: hàm lượng tổng cộng của clo hữu cơ < 0,1ug/1 và phospho

- Các hợp chất cacbuahidro Các hợp chất này thường là thành phần chủ yếu của dầu

mỏ, khí đốt Thành phần chủ yếu là cacbon và hiđro với các đạng hợp chất no, không no, mạch vòng, mạch nhánh và thuộc họ thơm " :

Hàng năm, thế giới sử dụng tới 25 tỷ thùng dầu mỏ (1 thùng = 150 lít) với ước tính có

10 triệu tấn bị thất thoát do rò rỉ, vỡ đắm tầu chuyên chở gây ô nhiễm môi trường

Nhiễm độc dầu làm giảm số lượng, chất lượng'thủy sản, có thể làm động vật thủy sinh _ phát triển không bình thường hoặc phá hoại cả hệ thống sinh thái

— Xà phòng và chất tẩy rửa (detergem)

Xà phòng là những muối của axít béo bậc cao, như natri stearat, được sử dụng như tác nhân làm sạch Trong nước cứng, xà phòng thường kết tủa thành muối canxi và magiê, hiệu

quả làm sạch bị mất Xà phòng thường có pH cao hơn 7, dễ phá hủy các sợi có nguồn là

- protein động vật, nhữ len, tơ tầm Xà phòng vào hệ thống nước thải có thể làm thay đổi pH

của nước, cùng với khả năng tạo váng bọt làm giảm khả năng hòa tan oxi của nước Xà

phòng còn có khả năng sát khuẩn nhẹ, một chừng mực nào đó có tác dụng kìm hãm sinh

trưởng của hệ vi sinh vật trong nước Nhìn chung xà phòng không phải là tác nhân cơ bản

gây ô nhiễm nước :

Các chất tẩy rửa tổng hợp có khả năng làm sạch cao, đồng thời không tạo ra muối không hòa tan như xà phòng gặp nước cứng (muối của Ca** và Mg `"), Các chất tẩy rửa có

hoạt tính bể mặt cao, hòa tan tốt trong nước và có sức căng bể mặt nhỏ, được dùng nhiều

trong sinh hoạt như xà phòng va trong công nghiệp làm tác nhân phân tần, tuyển nổi v.v

Các chất tẩy rửa thường có 10 + 30% là các chất hoạt động bể mặt, 12% các chất phụ

Sản lượng các chất tẩy rửa sản xuất hàng năm trên thế giới vào khoảng trên 25 triệu tấn

Các chất hoạt động bể mặt (ABS) vào nước tạo huyển phù bên vững dưới dạng keo, làm

giảm hoạt tính của màng sinh học trong các phin lọc nước cũng như bùn hoạt tính Các

chất tẩy rửa khi có trong nước thải sẽ làm cho nước tạo một khối bọt lớn vừa gây cảm giác

khó chịu vừa làm giảm khả năng khuếch tán khí vào nước Như vậy, các chất tẩy rửa là

nguồn gây ô nhiễm nước rất đáng quan tam Bản thân chúng ít có độc tính đối với người và

động vật, nhưng gây ô nhiễm nước làm giảm chất lượng của nước, đặc biệt là nước uống

Ngoài ra, chúng làm cho thực vật trong nước phát triển Khi polyphosphat phân hủy trong

nước tạo thành các dạng ion phosphat, là nguồn dinh dưỡng cho các loài thực vật thủy sinh

sản xuất giấy Các chất này làm cho nước có mầu nâu, hoặc đen, có độc tính đối với sinh

vật thủy sinh và gây suy giảm chất lượng nước cấp cho thủy lợi, sinh hoạt và du lịch

Tanin và lignin vào loại tương đối khó bị phân hủy sinh học '

1.3.2 Các chất vô cơ Các ion vô cơ có nồng độ cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tùy thuộc vào các nguồn nước thải Ngoài ra, trong nước thải công nghiệp còn có thể có chứa các ion vô cơ có độc

tính cao như Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, Những chất này thường được gọi là kim loại nặng

1.3.2.1 Các chất chứa nitơ Trong nước hợp chất chứa nitơ thường tồn tại ở 3 đạng: hợp chất hữu cơ, amoniac và dạng oxi hóa (nitrat, nitrit) Các dạng này là các khâu trong chuỗi phân hủy hợp chất chứa nitơ hữu cơ, thí dụ: protein và hợp phần của protein

NO; —_vi khuẩn phần giữ D6) NÓ — NO -> N;O —> Nạ 1

— Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất nitơ hữu cơ, amoniac hoặc NHẠOH, thì chứng tỏ

nước mới bị ô nhiễm NH trong nước sẽ gây độc với cá và sinh vật khác trong nước `

— Nếu trong nước có hợp chất N chủ yee 1a nitrit (N9; ) là nước đã bị 6 nhiễm một thời

- gian đài hơn

— Nếu nước chứa chủ yếu là hợp chất nitơ ở dang nitrat (NO 3.) chứng tỏ quá trình phân

hủy đã kết thúc Tuy vậy, các nitrat chỉ bên ở điều kiện hiếu khí, khi ở điều kiện thiếu khí

hoặc kị khí các nitrat dễ bị khử thành N;O, NO và nitơ phân tử tách khỏi nước bay vào

không khí Nếu nitrat ở trong nước cao có thể gây ngộ độc với người (vì khi vào cơ thể, với

diéu kiện thích hợp ở đường tiêu hóa, nitrat sẽ biến thành nitrit và chất này sẽ kết hợp với

_ hồng.cầu thành chất không vận chuyển | oxi, gây bệnh thiếu máu)

+ Amoniac (NH3) Amoniac ở Ở trong nước tổn tại dạng: NHy và NH‡ (NH,OH,

NH,4NO3, (NH4)250, ) thy thuộc vào pH của nước, vi né 18 mét bazo yéu; NH, hoic NH}

có trong nước cùng với phosphat thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước Tính độc của NH;

cao hon cée ion amon (NH 4) Với nồng 46 0,01 mg/l NH; da gay độc cho cá qua đường

máu, nồng độ 0,2 + 0,5 mg/1 đã gây độc cấp tính

Trong nước mặt tự nhiên: vùng không ô nhiễm có hàm lượng amon (< 0,05 ppm); trong

nước ngầm hàm lượng này cao hơn nhiều; trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí

nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất hóa chất có hàm lượng amon tới 10 + 100 mg/1

Ở Hà Lan quy định hàm lượng amon trong nước mặt trên 5 mg/I là nước ô nhiễm nặng

FAO quy định cho nước nuôi cá: nồng độ amon < 0,2 mg/ đối với cá họ Salmonid (cá hồi)

và 0,8 mg/ đối với họ cá Cyprinid (cá chép)

+ Nitrat (NO; ) Nirat là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các hợp chất hữu

cơ chứa N có trong chất thải của người và động vật, thực vật Trong nước tự nhiên, nồng độ

nitrat thường nhỏ hơn 5 mg/l Vùng bị ô nhiễm do chất thải hoặc phân bón hàm lượng nitrat

trong nước trên 10mg/1, làm cho rong tảo dễ phát triển, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng

nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản

Bản thân nitrat không phải là chất có độc tính, nhưng ở trong cơ:thể nó bị chuyển hóa

thành nitrit (NO2) rồi kết hợp với một số chất khác có thết 'tạo thành các hợp chất nitrozo là

các chất có khả năng gây ung thư

Hàm lượng NO3 trong nước cao, nếu uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làm trẻ xanh

xao (methaemoglobinaemia, blue baby) do chức năng của haemoglobin bị giảm Nguyên

nhân làm giảm chức năng của haemogiobin là do lượng nitrat tăng trong cơ thể

'Theo quy định của WHO, nitrat có trong nước uống không quá 10 mg/l (tính theo nitơ)

hoặc 45 mg NÑOz/1

23

1.3.2.2 Các hợp chất chứa phospho Phospho có trong nước thường ở các dạng ortho —

phošphat — muối phosphat của axit phosphoric HạPO +, HPO T2, PO 2 từ các loại phân bón

hoặc cơ thể động vật, đặc biệt là tôm cá thối rữa; các polyphosphat từ các chất tẩy rửa:

pyrometaphosphat Naz(PO¿)s, tripolyphosphat NazPsO¡o, pyrophosphat NaaPzO; Tất cả

các dạng polyphosphat đều có thể chuyển hóa về orthophosphat trong môi trường nước, đặc

biệt là ở điều kiện môi trường axit và ở nhiệt độ cao (nhất là gần điểm sôi)

Ngoài ra, trong nước còn có các hợp chất phošpho hữu cơ

Nông độ phosphat trong nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/1, ở vùng

sông ngòi nhiễm nước thải sinh hoạt và nông nghiệp lên tới trên 0,5 mg/l Phosphat có

nhiều trong phân động vật và người, trong nước thải của các nhà máy chế biến phân lân; các

xí nghiệp chế biến thực phẩm, đặc biệt là chế biến thủy sản

Bản phân phosphat không phải là chất gây độc, nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho

nước “nở hoa”, làm giảm chất lượng nước - - :

Các nước EU quy định đối với nước sinh hoạt nồng độ orthophosphat thấp hơn 2,18

mg/l (~ 5 mg/l P25)

1.3.2.3 Các kim loại nặng Hâu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với

người và động vật Trong nước thải công nghiệp thường có các kim loại nặng là chì (Pb),

thiy ngan (Hg), Crom (Cr), Cadimi (Cd), Asen (As)

— Chi (Pb) Chi tôn tại ở 2 dạng ion có hóa trị + 2 và +4 Muối chì có hóa trị +2 là hay

gặp nhất và có độ bền cao nhất

Chì là kim loại nặng có độc tính đối với não và có khả năng tích lũy lâu dai trong co

thể Nhiễm độc có thể gây chết người Các hợp chất hữu cơ chứa chì độc gấp 100 lần so với

Trong mới trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông qua độ

tan của nó Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, pH tăng thì độ tan giảm và phụ thuộc vào các

yếu tố khác như độ muối (hàm lượng ion khác) của nước, điều kiện oxi hóa khử Chì trong

nước máy có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỉ trọng khiêm tốn, chủ yếu là từ đường ống dẫn,

các thiết bị tiếp xúc có chứa chì Hàm lượng chì phụ thuộc vào pH, độ cứng, nhiệt độ, thời

gian tiếp xúc Dạng tồn tại của chì trong nước là dạng có hóa trị 2, với nồng độ trên 0,

mg/1 nó kìm hãm quá trình oxi hóa vi sinh các hợp chất hữu cơ và đầu độc các sinh vật bậc

thấp trong nước và nếu nồng độ đạt tới 0,5 mg/1 thì kìm hãm quá trình oxi hóa amoniac

thành nitrat (nitrification) Cũng như phần lớn các kim loại nặng, chì được tích tụ lại trong

cơ thể thực vật sống trong nước, Với các loại thực vật bậc cao, hệ số làm giàu có thể lên đến

100 lần và ở loại bèo có thể đạt tới trên 46 ngàn lần Các vỉ sinh vật bậc thấp bị ảnh hưởng

'xấu ngay cả ở nồng độ 1 — 30 jug/1 Chì có khả năng bị hấp phụ tốt trên các chất sa lắng Chì

có thể thâm nhập vào cơ thể người qua thức ăn, nước uống và hít thở, chủ yếu do thức ăn kế

cả thông qua da Chúng được tích tụ ở trong xương, ít gây độc cấp tính trừ trường hợp liều

lượng rất cao Nguy hiểm hơn cả là sự tích lũy lâu dài trong cơ thể với lượng nhỏ trong thời

gian dài Trẻ sơ sinh, trẻ em dưới sáu tuổi và phụ nữ có mang là đối tượng nhạy cảm nhất

với độc tố chì Cơ chế tác dụng độc là sự kìm hãm hoạt động của các enzym trong quá trình

trao đổi chất của héng cầu Ban đầu chúng được liên kết lỏng lẻo với hồng cầu và được thải

ra khỏi cơ thể với tỉ lệ thấp, phần lớn chúng được vận chuyển đến và tích tụ lại trong xương,

tóc Triệu chứng thể hiện nhiễm độc chì là mệt, mỏi, ăn không ngon, đau đầu, nó tác động

lên cả hệ thân kinh trung ương và ngoại vi

Chì có trong nước thải các xí nghiệp sin xuất pin, acquy, luyện kim, hóa đầu, trong khí

' Trong nước không ô nhiễm thường có một lượng chì rất nhỏ ở dang vết: nước biển

khoảng 0,03 uợ/1, nước sông hồ từ 1 đến 50 hg/]

Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 Hg/kg, trong nước uống quy định cho hàm

lượng chì là 10 — 40 ng/1, trong nước sinh hoạt theo TCVN là 0,05 mg/l

Liéu gay chét 50% (LCsp) cé thí nghiệm nuôi 96 giờ của chì là 1~27 mại: Chì trong

nước được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử hoặc bằng phương

pháp so mầu với thuốc thử đitizon trong cloroform ở bước sóng 510 nm

~Thiy ngân (Hạ) ˆ

Thủy ngân vô cơ va hữu cơ đều là các chất độc mạnh đối với sinh vật Thủy ngân e Có tạo

muối ở ion Hg” và Hgˆˆ

Hg là kim loại ở đạng lỏng đưới điều kiện nhiệt độ thường, có áp suất hơi đắng kể

Trong lớp vỗ Trái Đất, thủy ngân chiếm tỉ trọng khoảng 5 107 Do khả năng bay hơi cao,

thủy ngân phân bố rộng khấp Trong đất không ô nhiễm, nông độ thủy ngân vào khoảng

0,02 — 0,5 mg/kg Than đá chứa 0,1 — 1mg/kg, trong dầu mỏ và khí tự nhiên cũng có chứa

một lượng nhỏ thủy ngân Thủy ngân được sử đụng làm vật liệu điện cực, nhiệt kế, áp kế và

trong một số thiết bị khác Nó còn được sử dụng làm vật liệu hàn răng ở dạng hỗn hống với

bạc Trong một vài trường hợp, muối của thủy ngân được dùng làm xúc tác sản xuất PVC, -

xúc tác thủy ngân trên chất mang than hoạt tính, chế tạo pin, trong công nghiệp điện hóa

xút — clo, bột giấy

Hợp chất thủy ngân có độ tan khác nhau: oxit và sunfua thủy ngân hầu như 7 không tan,

HgCly tan tốt (66g/1 ở 20°C) ⁄

-Nồng độ thủy ngân trong nước ngầm, nước mặt thấp, thường nhỏ hơn 0,5 ng/1 Nó có

thể tồn tại ở dạng kim loại hoặc hóa trị 2 Trong môi trường nước giàu oxi thì chủ yếu ở

dạng hóa trị 2, trong nước ít oxi và pH > 5 thì tôn tại ở dạng kim loại

Thủy ngân kìm hãm khả năng tự làm sạch của các nguồn nước ngay ở mức nông độ 18

tø/L Quá trình trao đổi chất của cơ thể vi sinh vật bị rối loạn do sự kìm hãm hoạt động của

enzym khi có mặt thủy ngân Một số vi sinh vật có khả năng chuyển hóa hợp chất thủy ngàn

vô cơ thành dạng methyl, làm tăng thêm tính độc của nó Tảo và một số vỉ sinh vật trong

nước biển có khả năng tích lũy thủy ngân với hệ số 500 — 100.000 lần Hàm lượng thủy

ngân trong một số loài cá biển có thể tới 20 mg Hg/1kg Thủy ngân có thể bị hấp phy tren

các hạt lơ lửng và sa lắng

Lượng thủy ngân thâm nhập vào cơ thể người từ nguồn thức ăn trong khoảng 2 — 20

mg/ngày, tùy theo các vùng khác nhau Độc tính của thủy ngân phụ thuộc vào dạng hợp

thể hiện sự mất khả năng tập trung, tính tình thất thường

Thủy ngân methy] là hợp chất rất độc do khả năng hòa tan tốt trong mỡ, thể hiện ở sự

co lại của vùng mặt, thính giác kém, mất trí nhớ Néng độ quy định trong nước uống theo

Liễu gây chết 50% (LCso) đối với cá thí nghiệm nuôi trong 96 giờ của thủy ngân là 33

—:400 ug/I Nông độ cho phép của WHO đối với thủy ngân trong nước uống là l g/l, nude nuôi cá tối đa là 5 pg/l Tiêu chuẩn Việt nam (TCVN 1995) là 0,001 mg/l đối với nước

Xác định thủy ngân trong nước bằng phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử hoặc bằng phương pháp so mâu với chất chỉ thị là ditizon trong cloroform ở bước sóng 492 nm

— Asen (As) Asen là chất cực độc, có khả năng tích lãy và có thể gây ung thư

Nước tự nhiên có vết As vào khoảng dưới 10 ng/IL WHO quy định: nước uống có nồng

độ Asen < 50 ng/I FAO quy định cho nước nuôi cá < 25 Hg/1

Asen là nguyên tố bán dẫn, tổn tại ở nhiều dạng thù hình khác nhau Asen dạng kim loại có màu xám và là dạng bên nhất, các dạng khắc là loại á kim có độ bên không cao Trong tự nhiên chúng tồn tại ở dạng hợp chất với lưu huỳnh: realgar (As4S,), auripigment

(AszS4), asenkies (FeAsS), cobaltit (Co, Fe) AsS hoặc hợp kim với đồng và antimon Trong

đất đá, phụ thuộc vào điểu kiện địa chất, hàm lượng Asen vào khoảng 5 — 10 mg/kg mau khô Asen thâm nhập vào nước do quá trình hòa tan, phong hóa từ đất đá, từ các nguồn thải công nghiệp hoặc lắng đọng từ khí quyển Một số nguồn nước ngầm có hàm lượng cao là do hòa tan từ các nguồn đất, quặng tự nhiên Sự thâm nhập của Asen vào cơ thể người do

nguồn nước và thức ăn gần bằng nhau, do không khí không đáng kể Một số sản phẩm có chứa thành phần Asen : hợp kim đồng‹thiếc (đồng đỏ), một số chất trừ sâu và bảo quản gỗ

Trong nước chứa nhiều oxi, Asen tồn tại ở đạng hóa trị 5, rất hiếm ở đạng asenat (TH)

;Trong nước chứa ít oxi (giếng ngầm, sâu) Asen tồn tại ở dang asenat (IIT) va Asen kim loại Một vài dạng hợp chất hữu cơ của Asen cũng tồn tái trong nước

Với nông độ lớn hơn 0,76 mg/l, Asen có tác động kìm hãm khả năng tự làm sạch của

- các nguồn nước, 6 — I0 mg/1 natri-asenit đủ giết chết các loại thực vật bậc cao nhưng lại

kích thích sự phát triển của tảo và nấm Loài nhuyễn thể thân mềm, về cứng (trai, hến, sò, ốc), cá và thủy thực vật có khả năng tích tụ Asen trong cơ thể, riêng loài thực vật có thể tiếp

tục chuyển hóa Asen thành dạng hợp chất Asen khác Nhìn chung Asen hóa trị 3 có độc tính cao hơn loại hóa trị 5; tuy nhiên, trong cơ thể nó,có thể bị Khử về hóa trị 3 Các hợp chất Asen với lưu huỳnh ít độc hơn do độ tan thấp và dễ bị hấp phụ trở lại trong đất Asen

:

tuổi tác trong cộng đồng sử dụng nước có hàm lượng Asen cao

Nông độ tối đa cho phép trong sử dụng nước sinh hoạt cla WHO va các quốc gia khác

đối với Asen là 0,01 mg/l (10pg/1) TCVN - 95 cho phép nồng độ tối đa của Asen là 0,05 mgjl cho nước sinh hoạt và nước ngầm, nước biển & bai tim 14 0,05 mg/l

Asen được xác định bằng quang phổ hấp phụ nguyên tử

— Crom (Cr) Crom có tính độc cao đối với người và động vat

Crom VI (héa tri 6) déc hon Cr III (héa tri 3)

Nồng độ cho phép cia WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống TCVN quy định

Cr VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mgi1

Crom được xác định bằng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử, phương pháp kích hoạt nơtron hoặc khối phổ

— Cađimi (Cả) Cađimi được sử dụng trong công nghiệp mạ, sơn và làm chất ổn định trong công nghiệp chất dẻo Do vậy, nó có thể có trong các loại nước thải và đặc biệt cao ở nước thải công nghiệp ở các xí nghiệp loại này

Cá và các loại thủy sinh rất nhạy cảm với Cađimi Cađimi xâm nhập vào cơ thể qua đường ăn uống, qua hô hấp từ không khí, đặc biệt là qua khói thuốc lá Cađimi tích lũy ở thận và xương Ngưỡng gây tác hại của Cađimi là 200 ug/1

Cađimi là chất gây độc với người WHO quy định Cd trong nước uống tối đa là 0,005 mg/l TCVN cho phép Cd c6 0,01 mg/l Cd c6 trong nước sinh hoạt và nước ngầm:

Cadimi được phân tích bằng phương pháp hấp phụ nguyên tử

1.3.2.4 Một số chất vô cơ khác cần quan tâm ở trong nước

— fon sulphat ( so? ) Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt là nước biển và nước phèn có / nồng độ sulphat cao Nước ở vùng có mỏ thạch cao, quặng chứa lưu huỳnh, nước mưa axit

và nước thải công nghiệp có nhiễu sulphat ' -

Ion sulphat 14 hợp chất ít độc hại nhất ở trong nước Tuy vậy, khi nước có nồng độ ion sulphat cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mất nước, gây ra vị khó chịu cho đồ ăn thức uống Nước có nồng độ sulphat cao gây sét gỉ đường ống và công trình bê tộng, nếu dùng tưới tiêu

sẽ gây tác hại cho cây trồng đặc biệt là sẽ ảnh hưởng tới việc hìnhthành H;S tròng nước, gây mùi khó chịu, nhiễm độc đối với cá, gây hiện tượng đóng cặn cứng trong nồi đun

S04? + hop chất hữu cơ —T _§-? +120 # CO;

S2 +2H†t _ -Vi khuẩn kj kt HạŠ

Người ta cũng quy định cho nước thủy lợi có hàm lượng sulphat tối đa là 1000 mg/1

(ở Mi)

+ Clorua (CỦ ) Vị mặn trong nước đo ion CL tạo ra Nước có hàm lượng NaCl khoảng

250 mg/1 gây cảm giác mặn Nếu là muối của Cat va Mg** thì nồng độ cao đến 1000 mg/1 ‘ cũng không có vị mặn Nước có hàm lượng cao các ion CÍ, Na” và Bo†” có tác hại đối với

cây trồng FAO quy định: nếu nồng độ CY dưới 142 mg/1 thì cây trồng không bị ảnh hưởng

xấu, tren 355 mg/l gay tác hại nặng đối với cây trồng `

—Xianua (CN )

Gốc xianua (CN ) tồn tại ở dạng muối của axit xianic (HCN), muối có độ bền rất kém, yếu hơn cả muối của axit cacbonic Khí HCN có vị đắng Với một số cation của Fe, Cu, Zn, -

Ag, Au nó tạo thành những phức chất có độ bén cao, điển hình là các hợp chất

[Fe(CN)gI ” và [Fe(CN)¢]° - Xianua kết hợp với đường trong hoa quả, củ gây ra vị đắng

trong các loại hạt táo anh đào, mơ, đào và sắn

KCN, NaCN được sử dụng rộng rãi trong công nghệ mạ, thủy luyện (chiết) vàng, bạc từ quặng và có mặt trong nước thải của quá trình luyện cốc, luyện kim Tùy thuộc vào dạng

nước thải, nồng độ giới hạn cho phép đối với xianua từ 0,1 — 2 mg/l

Trừ Zn(CN)¿ và AgCN có độ tan thấp, các hợp chất khác của nó có độ tan rất tốt, ví dụ

độ tan của NaCN là 367 g/l, KCN là 400 g/1 tại 20C

Xianua tôn tại trong nước ở dạng anion CN’, HCN hay dang hợp chất với kim loại, thường với tổng nồng độ nhỏ hơn 10ug/1 Xianua tự do có tính độc cao hơn so với dạng hợp

chất Tính độc cao của xianua trước hết là do khả năng tạo phức bền với các loại enzym có

chứa sắt Nó cũng có thể tấn công vào liên kết disulfid trong mạch của phân tử protein Do

sự phong tỏa enzym chứa sắt cytochrom ~ oxidaza dẫn đến quá trình ngừng hô hấp

Nồng độ cho phép đối với xianua trong nước uống được WHO quy định là 70ug/1; các nước EU là 50 Hg/I1

„-

Hidrosunfua (H;S) dưới điều kiện thông thường ở trạng thái khí không màu và rất độc,

có mùi trứng thối ở nồng độ thấp Độ hòa tan của nó ở trong nước rất thấp và có tính chất

của một axit yếu Trong môi trường axit và trung tính chúng tồn tại ở dạng H;S va HS,

trong vùng pH cao chủ yếu tồn tại ở dạng SỐ” Muối sunfua kiểm (Na, K) dễ tan, muối sunfua của kim loại nặng khó tạn (phụ thuộc vào pH) Muối sunfua kiểm không có màu, các

muối khác có mầu: màu đen (chì, đồng, sắt), vàng (cađimi, asen), hồng nhạt (mangan), đỏ (thủy ngân) Trong nước, nồng độ của HS thấp, hình thành do quá trình khử của muối

sunfat (quá trình vi sinh yếm khí), phân hủy axit amin có chứa lưu huỳnh (nước thải bể phốt, bể lắng, nguồn nước lặng) Hợp chất sunfua kim loại là nguồn nguyên liệu chính của

quá trình luyện kim: sắt, đồng, mangan Chất thải của quá trình chế biến quặng vàng, bạc chứa hàm lượng rất lớn sunfua asen, sắt Hàm lượng hợp chất sunfua của các kim loại trên

có thể chiếm tới trên 90% của tỉnh quặng ˆ :

H;S được hình thành chủ yếu trong môi trường nước yếm khí Trong dong chảy cũng có

thể phát hiện được H;S nhưng chỉ ở vùng tiếp giáp với môi trường yếm khí Trong nước

giàu oxi và thoáng, H;S hầu như không tồn tại vì nó chuyển hóa thành lưu huỳnh (S), sunfat

do phản ứng với oxi và một phần được giải hấp thụ vào không khí Môi trường nước có pH

thấp thuận lợi cho quá trình này

Không có số liệu về độc tính của H;S trong môi trường nước đối với sức khỏe con

người và vì vậy không có chỉ tiêu về hàm lượng cho phép Giới hạn phát hiện về mùi và vị

của HS trong nước là 0,05 - 0,1 mg/I và tiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới

ngưỡng nồng độ cảm nhận về mùi và vị

- Sắt (Fe)

Sắt là nguyên tố phân bố rộng trong đất, đá thường ở trạng thái có độ tan thấp Do các

phản ứng hóa học, các quá trình sinh học, chúng chuyển hóa thành dạng tan, chủ yếu là loại

Fe (ID thấm vào nước ngầm Hàm lượng sắt trong nước ngầm rất khác nhau tùy theo từng

vùng, thường trong khoảng 0,5 — 50 mg/I Trong nước sinh hoạt, sắt còn có nguồn gốc từ

chất keo tụ sắt, ăn mòn thép và ống gang dẫn nước Sắt là một nguyên tố trong thành phần

dinh dưỡng của cơ thể Lượng sắt cần thiết cho cơ thể phụ thuộc vào tuổi tác, giới tính,

trung bình khoảng 10 ~ 50 mg/ngày Để hạn chế sự tích lũy trong cơ thể, mức sử dụng của

cơ thể được xác định là 0,8 mg/kg thể trọng trong ngày, lượng sắt được tính cho tất cả từ

các nguồn: thức ăn, nước uống Lượng sắt trong nước uống được tính là đóng góp khoảng

10%, tức là khoảng.2mg/1 sẽ không gây ảnh hưởng độc hại đến sức khỏe Nước ngâm thiếu

oxi có thể chứa tới 5 — 7 mgFe?*/l vẫn trong và không có mau Khi tiếp xúc với oxi (không '

khi); sit (ID lập tức bị oxi hóa tạo ra Fe(OH)¿, chất khó tan có màu vàng nhạt Sự tồn tại

của sắt trong nước thúc đẩy sự phát triển của loài “vi khuẩn sắt”, chúng sử dụng năng lượng

oxi hóa sắt (II) thành sắt (HI), xác của chúng tạo thành các lớp màng mỏng phủ lên bề mặt

ống dẫn nước Sắt (III) trong vùng nước chua phèn khó tạo thành hidroxit sắt mà chúng tồn

tại ở đạng phức chất với các chất hữu cơ tan, nhất là với axit humic, fulvic ngay cả khi tiếp

túc với không khí Những hợp chất này có độ bên cao và có thể bị quang phân tạo thành sắt

tan dang Fe(ID

Sát kết tủa ở đạng hidroxit gây ố bẩn quần áo khi giặt và các dụng cụ trong gia đình với

nồng độ lớn hơn 0,3 mg/1 Mùi và vị của sắt hầu như không cảm nhận được ở mức 0,3 mg/l

Nông độ 1 — 3mg/1 trong nước giếng yếm khí có thể chấp nhận cho mục đích sinh hoạt về

phương điện tính độc hại Tuy vậy, về mặt cảm quan thì yêu cầu nồng độ thấp hơn, nó

không những làm ố bẩn quần áo, dụng cụ mà cả các loại thức ăn, rau quả khi nấu nướng,

gây mùi tanh khó chịu cho đồ uống, phản ứng với tanin từ các nguồn rau, quả, chè gây màu

mực đen Tiêu chuẩn giới hạn cho phép của các nước EU là 0,2mg/1, của WHO 1a 0,3 mg/l

~ Mangan (Mn)

Mangan cũng là nguyên tố hay gặp trong nước ngầm, thường cùng tồn tại với sắt Trong

đất đá chúng thường ở dạng ít tan, được chuyển hóa thành dạng tan do phản ứng khử và vi

sinh vật thâm nhập vào nước ngầm Về tính chất hóa học, chúng có nhiều điểm tương đồng

với sắt: oxi hóa với oxi, tạo kết tủa, làm ố bẩn quần áo, dung cu sinh hoạt Tuy vậy, oxi hóa mangan (II) với oxi cần điều kiện khắc nghiệt hơn, ví dụ ở pH > 9 và có vị khó chịu hơn

ˆ Nông độ mangan tan trong nước ngầm và nước mặt không thoáng khí có thé dat téi ham

lượng vài mg/I Mangan là nguyên tố vi lượng của cơ thể động vật và cây trồng (chè, đỗ

tương) Lượng cần thiết cho cơ thể là 30 - 50 pg/kg thể trọng và phụ thuộc nhiều vào các

yếu tố: dạng tổn tại, sự có mặt đồng thời của các kim loại khác như sắt và đồng Trẻ em và động vật non có tốc độ hấp thụ mangan lớn Người ta quan sát được tính độc của mangan đối với hệ thân kinh của công nhân mỏ tiếp xúc thời gian dài với bụi chứa mangan, tuy vậy chưa có đủ bằng chứng tin cậy về tính độc của nó đối với con người do sử dụng nước sinh hoạt chứa mangan Liêu lượng mangan vào cơ thể tới 20mg/ngày cũng không thấy gây ra

những tác hại đáng kể nào Cho rằng một người lớn đưa vào cơ thể là 12mg/ngày và người

đó nặng 60 kg thì mỗi đơn vị khối lượng của người đó chịu một liêu 0,2 mg/kg thé trong Cho rằng lượng nước sử dụng hàng ngày đóng góp 20% của tổng số mangan và với hệ số an toàn là 3 lần thì hàm lượng mangan trong nước cho phép là 0,4 mg/I Những kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về độc tính của mangan trên động vật chỉ ra rằng với giới hạn nồng độ nhỏ hơn 0,5mg/1 sẽ không gây ra tác hại về thần kinh hay độc tính nào khác -

Tuy vậy, sự có mặt của mangan trong nước có hàm lượng kể trên gây ra màu và mùi khó chịu như đối với sắt ở mức tệ hại hơn, có thể cám nhận được ở mức nồng độ 0,1 mgíl

Để an toàn về mặt màu, mùi, vị giá trị nông độ được coi là an toàn khi nhỏ hơn 0,05 mg/l, nồng độ tiêu chuẩn của các nước EU là 0,03 mg/1, cia Mi 14 0,04 mg/l

— Nhôm (Al)

Nhôm là nguyên tố dễ gặp và phân bố rộng, chiếm 8% của vỏ Trái Đất, là thành phần hóa học thông dụng trong đất, cây cối, tế bào động vật Nhôm được sử dụng làm chất keo tụ cho quá trình xử lí nước, đặc biệt là nước mặt (khoảng 70% lượng nước sinh hoạt ở Việt Nam) Nhôm thâm nhập vào cơ thể người qua con đường thức ăn và nước uống, khoảng 5%

có nguồn gốc từ nước uống

Nước được lắng trong bằng keo tụ nhôm chứa một lượng nhôm tồn dư nhất định Phụ thuộc vào pH của nước, lượng tồn dư này lớn ở vùng pH thấp do ion nhôm không thủy phân được nằm ở dạng AI” và ở vùng pH cao do tạo thành hợp chất aluminat Al(OH) 4 dé tan Trong vùng pH = 5,34 + 6,96 lượng tồn dư (độ tan) của nhôm là thấp nhất do nhôm hidroxit tôn tại là chủ yếu Độ tan của nhôm tăng vọt khi pH nhỏ hơn 5,2 và lớn hơn 7,5 Nếu keo tụ

ở vùng đó thì nước sẽ chứa nhiều nhôm hơn lượng cho phép theo quy định của EU Nếu quá trình Kĩ thuật xử lí nước không được khống chế chặt chế sẽ dẫn tới sự dư thừa nhôm trong đó

Nhôm tồn tại trong nước do quá trình chiết từ đất và đá, đặc biệt là các vùng mà nước

có dung lượng đệm thấp và nhiều mưa Nước mưa có chứa một phân axit là dung môi chiết rất tốt và kết quả là nước bể mặt của vùng đó chứa nhiều nhôm Những vùng đất chua vì vậy thường chứa nhiều ion nhôm và ion sắt, có thể lên tới nồng độ 0,6 mg/l, đặc biệt ở các vùng

có trồng rừng Những vùng có nguy cơ cao nhất là ở vùng ven biển, lưu vực sông phải hứng

chịu nhiễu gió và tiếp nhận thành phần sa lắng mang theo nhiều loại muối, chúng làm tăng

độ axit và thúc đẩy quá trình hòa tan nhôm từ đất đá

ăn, đồ uống

Theo tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) thì nhom ‘« :có tính độc thấp với động vat nên lượng vào cơ thể cho phép tạm thời là 7mg/kg thể trọng trong một tuần (1988) Tuy vậy, việc trao đổi chất của nhôm trong cơ thể người chưa được nghiên cứu kĩ Trong những năm gần đây, kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều thông tin về tính độc của nhôm cần quan tâm có liên quan đến một số bệnh: đãng trí, phát âm không theo ý muốn, co giật và rối loạn cơ bắp (Parkinson) Những bệnh này được phát hiện nhiều ở vùng đất và nước chứa nhiều nhôm,

Bệnh đãng trí Alzheimer ở người chưa già (45 — 50 tuổi) là bệnh có liên quan với nồng

độ nhôm cao trong nước uống Bệnh tiến triển chậm: Biểu hiện của bệnh ở việc chậm nhận

thức, khó ghi nhớ trong việc tính toán và ngôn ngữ Giai đoạn cuối thể hiện ở việc không tự kiểm chế, điều khiển quá trình tiểu tiện, không tự sinh hoạt được vì không điều khiển được

cơ bắp một cách hữu hiệu Thời gian ủ bệnh kéo dài từ 18 tháng đến 19 năm, trung bình là 8 năm Ở Mĩ, số người ở giai đoạn bệnh nặng là 1,2 triệu, bệnh ở mức trùng bình là 2,5 triệu Với thời gian và tuổi tác số người mắc hội chứng trên có thể tới 20%

Người ta cũng cho rằng hợp chất nhôm vô cơ ít được cơ thể hấp thụ và nhanh chóng thải qua đường nước tiểu Hàm lượng nhôm quy định của nhiều quốc gia và WHO là 0,2 mgiI

là một thành phần trong thuốc đánh rắng Nước tự nhiên cũng chứa một hàm lượng flo nhất định, thường là nhỏ hơn 1,5 mg/l Một số nguồn nước ngầm có thể chứa tới 10 mg/1, ở những vùng chứa nhiều khoáng chất flo Nước ngầm ở miền Trung Việt Nam so với các khu vực khác cũng hay nhiễm flo với nồng độ có thể tới 7 — 8 mg/l Flo là thành phần hóa học được một số quốc gia bổ sung vào nước sinh hoạt nhằm chống sâu răng

Vào thập niên 40, nhiều khảo sát, điều trạ ở Mĩ cho thấy nước có chứa flo có tác dụng ngăn ngừa bệnh sâu răng Kết quả của khảo sát cho thấy nếu hàm lượng flo trong nước vượt quá 1,5 mg/1 sẽ dẫn tới bệnh đốm và giòn răng (dental fluorosis), với nồng độ 1,0 mg/l tắc dụng chống sâu răng là tốt nhất,' dưới mức đó tác dụng sẽ hạn chế Nông độ flo giảm trong nước dẫn tới sự gia tăng bệnh răng Nghiên cứu cũng đưa tới kết luận là nếu bổ sung flo vào nước uống với nồng độ cao hơn 0,6 mg/1 sẽ hạn chế bệnh răng ở trẻ em đang lớn và khoảng tối ưu là 1,0 mg/l Một số nghiên cứu khác cho thay, flo làm giảm quá trình xơ cứng động mạch ở người già, thúc đẩy quá trình phát triển xương

Vì lý do đó nên hiện nay có trên 250 triệu người sử dụng nước sinh hoạt có được bổ

sung thêm flo Ở Mĩ trên một nửa số nguồn cấp nước tập trung được bổ sung Một số quốc

gia khác như New Zealand, Canada, Australia cũng bổ sung flo vào nước, ngược lại Liên Xô

(cũ) và Brazil thì cấm Trong khi ở Ireland và Hy Lạp tất cả các nguồn nước cấp đều bổ

sung flo do nước tự nhiên chứa ít hơn 0,9 mg/1 thì ở các nước Tây Âu khác đã dừng hoặc

chưa bao giờ bổ sung flo vào nước, các nguồn nước được bổ sung ở day nhé hon 1%, quyết

định đó có liên quan đến vấn để sức khỏe vì có mối tương quan giữa hàm lượng flo cao

trong nước với bệnh giòn xương — ˆ

_ Ham _lugng flo cho phép ở hầu hết các quốc gia và WHO là 1,5 mg/1 Các nước EU quy

định chặt chẽ hơn: 1,5 mg/1 tại nhiệt độ 8 — 12°C, trong khoảng 25 - 30°C thi néng độ cho

phép là.0,7 mg/I, do sự tác động của flo phụ thuộc vào nhiệt độ

Đồng có hàm lượng khoảng 0,007% của vỏ Trái Đất Trong tự nhiên nó tổn tại dưới

dạng khoáng vật sunfua hay đạng oxi hóa (oxit, cacbonat), đôi khi ở đạng kim loại Trong

đất, hàm lượng đồng có giá trị 2 ~ 100 mg/kg Tại một số vùng đất trộng nho, cà chua do sử

dụng chất bảo vệ thực vật, hàm lượng của đồng trong đất có thể đạt tới 600 mg/kg

Khoảng 50% lượng đồng dùng trong công nghiệp điện, điện tử, và 40% dùng để chế tạo

hợp kim Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất màu trang trí, chất liệu trừ nấm,

mốc Trong nước sinh hoạt, đồng có nguồn gốc từ đường ống dẫn và thiết bị nội thất, nồng

độ của nó có thể đạt tới vài mg/l nếu nước tiếp xúc lâu với các thiết bị đồng :

Trong nước tự nhiên, đồng tổn tại ở hai trạng thái hóa tri+1 và +2 thường với nồng độ

vai pg/l, trong nước biển 1 — 5 g/l Đồng tích tụ trong các hạt sa lắng và phân bố lại vào

môi trường nước ở đạng phức chất với các hợp chất hữu cơ tự nhiên tồn tại trong nước

Đông rất độc đối với cá, đặc biệt là khi có thêm các kim loại khác như kẽm, cađimi và thủy

-_ Đối với cơ thể người, đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết, tham gia vào quá trình

tạo hồng cầu, bạch cầu và là thành phần của nhiều enzym trong cơ thể Cơ thể thiếu đồng sẽ

ảnh hưởng đến sự phát triển, đặc biệt đối với trẻ em Từ các nguồn thức ăn, cơ thể tiếp nhận

hàng ngày 1 ~ 3mg Khả năng hấp thụ đồng của người lớn khác trẻ em; ngộ độc do đồng

hiếm xảy ra; tuy nhiên, nếu có thì ở vùng nước có nông độ đồng trên 3me/l

Néng 46 cho phép ciia đồng trong nước uống theo WHO là 2mg/l

— Niken (Ni)

Hăm lượng niken trong vỏ Trái Đất chiếm khoảng 0,015% Trong hợp chất nó tồn tại ở

trạng thái hóa trị 2 trọng hợp chất với lưu huỳnh và hỗn hợp với oxit silic (SiO2), asen va

antimon Khoáng vật quan trọng của niken là garnierit và pendlanit Trong than đá và một

số trầm tích cũng có chứa một hàm lượng nhỏ niken Khoảng 60 — 70% lượng niken được

dùng để phủ bể mặt kim loại khác hay chế tạo hợp kim Niken kim loại được sử dụng làm

chất xúc tác cho các phản ứng hóa học, hợp chất niken được sử dụng trong công nghệ mạ

Trong đất, hàm lượng niken có thé dat 5 — 50 mg/kg Trong nước tự nhiên, hàm lượng niken

thường nhỏ hơn 0,02 mg/l; trong nước sinh hoạt (nước máy) do quá trình hòa tan từ các

thiết bị hàm lượng có thể dat Í mg/l Thức ăn hàng ngày cũng có chứa niken, lượng xăm

nhập vào cơ thể từ 0,1 — 0,3 mg/ngày Nước thải của các quá trình công nghiệp chứa hầu hết

lượng thải niken Khí thải của các cơ Sẽ sử dụng nhiên liệu than đá chứa niken và nó lắng đọng xuống đất và nước mặt Độ hòa tan của muối niken nhìn chung khá cao, khả năng thủy phân thấp, độ hòa tan tối thiểu nằm trong vùng pH œ 9 Niken là kim loại có tính linh động cao trong môi trường nước, có khả năng tạo phức chất khá bên với các chất hữu cơ tự nhiên

và tổng hợp Nó được tích tụ trong các chất sa lắng, trong cơ thể thực vật bậc cao và một số

loại thủy sinh Niken có tính độc cao đối với cá, phụ thuộc vào chất lượng nước ở đó Nông

độ trên 30 ug/l gây tác hại cho các cơ thể sống bậc thấp trong nước

Đối với một số gia súc, thực vật, vi sinh vật, niken được xem là nguyên tố vi lượng, còn đối với cơ thể người điều đó chưa rõ ràng Nó có tác dụng hoạt hóa một số enzym Người ta chưa quan sát thấy hiện tượng ngộ độc niken qua đường miệng từ thức ăn và nước uống Tiếp xúc lâu dài với niken gây hiện tượng viêm da và có thể xuất hiện đị ứng ở một số người Ngộ độc niken qua đường hô hấp gây khó chịu, buồn nôn, đau đầu nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng đến phổi, hệ thân kinh trung ương, gan và thận Kim loại và dạng vô cơ của niken xâm nhập qua đường hô hấp có thể gây bệnh kinh niên Chất hữu cơ niken carbonyl

có độc tính cao và gây ung thư (trong thí nghiệm với súc vật) Có một số kết quả cho thấy

niken gây ung thư phổi

Nồng độ cho phép trong nước uống được WHO quy định là 20ug/l; một số nước khác chỉ số này thấp hơn, ví dụ ở Đức là 1 ng/1

— Kém (Zn)

Lớp vỏ Trái Đất chứa khoảng 0,012% kẽm, tổn tại chủ yếu trong khoáng vật, hợp chất với lưu huỳnh và tồn tại cùng với khoáng vật chì, cađimi, bạc Hàm lượng kẽm trong đất dao động từ 10 — 300 mg/kg, nồng độ trung bình trong nước biển và nước ngọt 1 — 10 ug/I, trong nước ngầm ít khi vượt quá 50ug/1 Tuy nhiên, trong nước máy nồng độ của nó có thể cao hơn do sự hòa tan từ các đường ống dẫn và thiết bị

Kẽm được sản xuất chủ yếu để làm lớp phủ bảo vệ sắt, thép và chế tạo hợp kim Nó cũng được làm nguyên liệu sản xuất pin, tấm in, chất ăn mòn trong in vải, chất khử trong tỉnh chế vàng, bạc Một số hợp chất hữu cơ của kẽm sử dụng làm chất bảo vệ thực vật Kẽm

từ nước thải của quá trình sản xuất thâm nhập vào nguồn nước mặt Nước thải sinh hoạt chứa 0,1 ~ 1 mg kẽm/1 Kẽm oxit, kẽm carbonat hầu nhưng không tan trong nước, trong khi kẽm clorua rat dé tan (3,67 g/l tại 20° œ

Trong nước, kẽm tích tụ ở phần chất sa lắng, chiếm 45 — 60%, nhưng nến ở dạng phức chất thì có thể tan trở lại và phân bố đều trong nước Một số thực vật và động vật có khả năng tích tụ kẽm Nó gây độc đối với rong, tảo ở nồng độ rất thấp (1 — 4ng/1)

Kém là nguyên tố vi lượng và là thành phần của trên 70 enzym có trong cơ thể người

Nó có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp protein, cấu tạo và hoạt động của các màng sinh học cũng như hoạt động của các cơ quan cảm giác Kẽm có tác dụng tốt cho việc

chữa lành vết thương Thiếu kẽm dẫn tới kìm hãm phát triển cơ thể Người ta chưa quan sát

thấy sự gây độc do kẽm qua thức ăn và nước uống Tuy nhiên ngộ độc hơi kẽm có quan sát thấy (ví dụ hàn hay nấu kẽm) Liều lượng kẽm lớn qua đường miệng gây hại dạ dày

Liêu lượng tối đa cho phép đối với người là Img/1 kg thể trọng Mức độ cho phép trong nước uống, theo WHO là 3mg/1; EU từ 0,1 — 5 mg/l; Mi Smg/1

— Bari (Ba)

- Bari tồn tại trong nhiều hợp chất của lớp vd Trái Đất: bari sunfat, bari carbonat và là

một thành phần được ứng dụng trong công nghiệp (ví dụ dung dịch khoan đầu), trong đời

sống (y học) Bari có trong nước chủ yếu từ các nguồn tự nhiên và nguồn thâm nhập vào cơ

thể chủ yếu từ thức ăn, từ không khí rất nhỏ :

Một số nghiên cứu về bệnh dịch có chỉ ra mối tương quan giữa bệnh co that co tim va

hàm lượng bari trong nước uống, nhưng các nghiên cứu phân tích trên cộng đồng tại các địa

điểm không xác nhận kết quả trên Các nghiên cứu ngắn hạn trên số người tình nguyện cho

thấy, với nồng độ tới 10mg/1 nước, không gây ra bệnh co thắt cơ tim nhưng làm tăng áp suất

máu trong tỉm, ngay cả ở nồng độ bari thấp trong nước ,

WHO quy dinh néng độ bari trong nước udng 1a 0,7 mg/l

— Bo (B)

Bo là nguyên tố sử dụng trong một số loại vật liệu tổ hợp và hợp chất được dùng trong

một số loại chất tẩy rửa và công nghiệp Hợp chất của bo thâm nhập vào nước từ nguồn

nước thải công nghiệp và sinh hoạt Trong nước sinh hoạt hàm lượng của nó thường dưới

1mg/i, một số nguồn có nồng độ cao hơn là do nguồn gốc tự nhiên Lượng bo thâm nhập

vào cơ thể người được đánh giá từ 1 - 5 mg/ngày `

Ruột hấp thụ nhanh và hầu hết axit boric, muối borat được thải ra qua thận Tiếp xúc

lâu đài với bo ở hàm lượng cao dễ gây viêm ruột nhẹ Quy định về hàm lượng bo trong nước

uống của WHO 1a 0,3 mg/l

— Molipden (Mo) :

_ Nồng độ molipden trong nước thường nhd hon 10 peg/l, tuy nhiên trong vùng khai thác

quặng có thể lên tới 200 ug/1 Hàm lượng molipden trong thức ăn hàng ngày của một người

vào khoảng 100ug/I Molipđen là nguyên tố vi lượng của cơ thể, mỗi ngày khoảng 100 =

300 ng đối với người lớn Molipden không được xếp vào chất gây ung thư qua đường miệng

- Với nồng độ 200 ug/l troig nước uống không quan sát thấy hiệu ứng gây bệnh trong thời

gian đánh giá là hai năm Nông độ giới hạn của molipden trong nước uống theo WHO là

70ug/1

— Antimon (Sb}

Muối và phức chất của antimon là những hợp chất phát hiện được trong thức ăn và nước

uống thường với hàm lượng thấp Nông độ trong nước sinh hoạt thường nhỏ hơn 4ug/1 Còn

trong thức ăn chỉ khoảng 0,02 mg/ngày đối với khẩu phần thức ăn của người lớn Theo tổ

chức nghiên cứu bệnh ung thư quốc tế IARC (International Agency for Research on

“Cancer), antimon trioxit được xếp vào danh mục chất có khả năng gây ung thư cho người,

Dựa trên cơ sở tính toán sức chịu đựng của cơ thể và phần đóng góp của nước là 19%

thì nồng độ antimon cho phép trong nước uống là 0,003 mg/l, giá trị này dưới mức định

lượng trong thực tiễn hiện nay Tổ chức sức khỏe thế giới đưa ra tiêu chuẩn tạm thời là

0,005 mg/l, ting véi khả năng phân tích định lượng ‘

1.4, NHUNG THONG SỐ CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Đánh giá chất lượng cũng như mức độ ô nhiễm nước cần dựa vào một số thông số cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác-nhau

Các thông số cơ bản để đánh giá chất, lượng nước là: độ pH, mầu sic, độ đục, hàm

-_ lượng chất rắn, các chất lơ lửng (huyền phù), các kim loại nặng, oxi hòa tan v.v và đặc biệt

Ia hai chi sé COD va BOD Ngoài các chỉ số hóa học trên, cần phải lưu ý đến các chỉ tiêu sinh học, đặc biệt là chỉ số E.coli

- 1.4.1 Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải Chỉ số _ này cho thấy cần thiết phải trung hòa sa hay không và tính lượng hóa chất cần thiết trong quá

trình xử lí đông keo tụ, khử khuẩn

Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi 'các quá trình hòa tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận tốc của các phản ứng hóa sinh xây ra trong nước

Chất rắn ở trong nước phân thành hai loại (theo kích thước hạt):

— Chất rắn qua lọc có đường kính hạt nhỏ hơn 1pm, trong d6 có chất rắn dạng keo có kích thước từ 10 ` Š đến 10° om và chất rắn hòa tan _ ion và phân tử hòa tan)

— Chất rắn không qua lọc có đường kính trên 10' ` om (lum): Các hạt là xác rong tao, vi

‘ sinh, vat có kích thước 10) - 10” Ấm ở dạng lơ lửng; các sạn, cát nhỏ có kích thước trên

+ Tổng chất rắn (T5) được xác định bằng trọng lượng khô phần còn lại sau khi chọ bay

hơi 1l mẫu nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 103°C cho đến khi ‘trong lượng không đổi Đơn vị tính bằng mg (hoặc g/1)

+ Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (SS) Hàm lượng các chất huyền phù (SS) là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tính, khi lọc 1! mẫu nước qua phếu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 — 105°C tới khi trọng lượng không đổi Đơn vị tính là mg hoặc g/I + Chất rắn hòa tan (DS) Ham lượng chất:rắn hòa tan chính là hiệu số của tổng ‹ chất rắn với huyền phi: DS = TS ~ SS

Don vi tinh bang g ho&c mg/l

.+ Chất rắn bay hơi (VS) Hàm lượng chất rắn bay hơi là trọng lượng mất đi khi nung lượng chất rấn huyện phù 5S ở 550°C trong khoảng thời gian xác định Thời gian này phụ

- thuộc vào loại mẫu nước (nước cống, nước thải hoặc bùn) si

Đơn vị tính là mg/1 hoặc phần trăm (%) của SS hay TS / Ham lugng chat rén bay hoi trong nước thường biểu thị cho chất hữu cơ có trong nước

+ Chất rắn có thể lắng Chất rắn có thể lắng là số mi phần chất rắn của 1 lít mẫu nước

đã lắng xuống đầy phễu sau một khoảng thời gian (thường là 1 giờ) :

1.4.3 Độ cứng Nước tự nhiên thường được phân thành nước cứng và nước mềm

Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại cho sức khỏe con người Nhưng độ cứng lại gây nên ảnh 'hưởng lớn đến công nghệ, như cáu cặn lò hơi, các

Trong nước thải không cần quan tâm đến thông số này

1.4.4 Mầu Nước có thể có mầu, đặc biệt là nước thải thường có mâu nâu đen hoặc đề ˆ

~ Cac chat hitu co trong xác động, thực vật phân rã tạo thành

— Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hòa tan

_ = Nước có chất thải công nghiệp (crom, tanin, lignin)

Mau của nước được phân thành hai dạng; mầu thực do các chất hòa, tan hoặc dạng hạt keo; màu biểu kiến là mâu của các chất lờ lửng trơng nước tạo nên Trong thực tế người ta

xác định mầu thực của nước, nghĩa là sau khi loc bd cdc chất không tan Có nhiều phương pháp xác định mâu của nước, nhựng thường dùng ở đây là phương pháp so mầu với các dung

1.4.5 D6 dye"

Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong nước, gây giảm thẩm mĩ và làm giám chất lượng của nước khi sử dụng Vi sinh vật có thể bị hấp phụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi

Don vj chuẩn của độ đục là sự cản quang đo 1 mg SiOz hòa tan trong 1 1 nước cất gây

ra Đơn vị đo độ đục: 1 đơn vị độ đúc = 1mg SiO¿/lít nước

Độ dục cũng có thể đo bằng số đo trên máy so mầu quang điện với kính lọc mầu đỏ có bước sóng 580 + 620 nm Cách tiến hành như sau: lấy nước trong quay li tam 3000 Y /phit trong vòng 10 + 15 phút, lấy dịch trong của nước đưa lên máy so mẫu, chỉnh máy về số không Sau đó lấy các mẫu thử cho vào Cuvét và đo trên máy so mẫu Số đo được biểu thị

độ đục của mẫu thử Lưu ý: số đo được trên máy so mầu với bước sóng 600 + 620 nm càng

lớn thì độ dục càng lớn và độ trong thì tính ngược lại

1.4.6 Oxi hòa tan (ĐO — Dissolved oxigen)

Oxi hòa tan trong nước rất cần cho sinh vật hiếu khí Bình thường oxi hòa tan trong

nước khoảng 8 ~ 10 mg/1, chiếm 70 — 85% khi oxi bão hòa Mức oxi hòa tan trong nước tự

nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt động của thế giới

thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hóa học và vật lý của nước Trong môi trường nước bị ô-

nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu

Phân tích chỉ số oxi hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá sự ô

nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lí thích hợp

Phân tích DO có 2 phương pháp thường dùng là: phương pháp Iod và phương pháp đo

oxi hòa tan trực tiếp bằng điện cực oxi với màng nhạy trên các máy đo

Sau đây là phương pháp Iod của Winkler hay còn gọi là phương pháp cải tiến azid

— Nguyên lí của phương pháp:

Trong môi trường kiểm, Mn?2 bị oxi hòa tan trong nước oxi hóa đến Mnˆ' dưới dang

Mn*? +20H7 +20; =MnO; J+H;O

— Cách tiến hành phân tích:

Lấy 300 ml mẫu nước cho vào chai phân tích BOD 300ml

Thêm 2ml dung dich MnSO, va 2 ml dung: dich I

Đậy nút và lộn ngược chai 15 lần để trộn đều dịch và phản ứng xảy ra hoàn toàn

Thêm cần thận 2ml H;SOx đặc 36N, cho chảy theo thành chai, rồi lại đậy nút và lộn

ngược vài lần

Lấy 204 ml dung dịch (tương ứng với 200ml mẫu nước) cho vào bình tam giác, thêm

3 ~ 4 giọt chỉ thị hồ tỉnh bột và chuẩn độ bằng dung địch tiosulfat Na;S2Os 0,025 N đến khi,

dung dịch mất mầu xanh và trở nên trắng ngà

ˆ — Tính kết quả:

Lượng oxi hòa tan trong nước tính bằng số ml Na;S2Oa, 1ml dung dịch Na;S2Os 0,025 N

tương đương với 0,2 mg DO và có thể tính

lượng oxi hòa tan (mg/1) tinh theo công thức:

DO = (m]x N) của Na;S2O x8x 1000

Vị ~ Dung tích chai chứa mẫu nước

- V¿ ~ Thể tich cha MnSO, (ml) va KI (ml)

Trong trường hợp này chai phận tích có dung tích là 100 ml và 300 ml Khi cho mau day chai thém 1m! MnSO, va 1 mi KI d6i véi-chai 100ml, va 2ml mỗi loại dung dich nay

đối với chai 300 ml

Nếu dùng chai phân tích có dung tích 100-in1 thi Vị = 100 và Vq = 2

Néu ding chai phan tich có dung tích 300ml thì Vị = 300 và V¿ = 4

_— Cách pha các dung dịch phân tích: số

+ Dung dịch MnSO¿: hòa tan 100g MnSO¿.4H2O trong 200 ml nước cất sôi để đuổi hết

+ Dung dịch KI; hòa tan 100g KOH va.50g KI trong 200 mÌ nước cất sôi

+ Hồ tỉnh bột 1%: {g tính bột hòa tan trong 100 mÌ nước nóng, thêm vài giọt

+ H;SO¿ đậm đặc 36 N để nguyên

+ Hồ tỉnh bột 1% được thêm vài giọt formaldehyt ; „ + Dung dịch Na;S2Oa 0,02N: Hòa tan 6;205g NazS;Oa.5H2O trong nước cất mới sôi rồi

làm lạnh bằng nước cất bổ sung tới llít Có thể thêm 0,4g NaOH/Í để bảo quản Dung dịch

NazS2Os được giữ trơng chai mẫu nâu

1.4.7 Chỉ số BOD (Nhu câu oxi sinh hóa — Biochemical oxigen Demand)

Nhu cầu oxi sinh hóa hay là nhu câu oxi sinh học thường viết tắt là BOD, là lượng oxi

cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn)

hoại sinh, hiếu khí Quá trình này được gọi là quá trình oxi hóa sinh học ,

Qua trình này được tóm tắt như sau:

Chất iữu cơ + O¿ ————> CO¿ + HO

vi sinh vật tế bào mới (tăng sinh khối) Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất hữu

cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng như vào một số chất có độc

tính ở trong nước Bình thường 70% nhu cầu oxi được sử dụng trong 5 ngày đâu, 20% trong

5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21

Xác định BOD được dùng rộng rãi trong kĩ thuật môi trường để:

+ Tính gân đúng lượng oxi cân thiết oxi hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong

+ Lam cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lí

+ Xác định hiệu suất xử lí của một số quá trình

+ Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lí được phép thải vào các nguồn nước Trong

thực tế, người ta không thể xác định lượng oxi cần thiết dé phan hủy hoàn toàn chất hữu cơ -

bằng phương pháp.sinh học, mà chỉ xác định lượng oxi cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20°C trong bóng tối (để tránh hiện tượng qưang hợp ở trong nước) Chỉ số này được gọi là

BODs Chi số này được dùng ở hầu hết các nước trên thế giới

Trong nước thải thường có hàm lượng chất hữu cơ khá lớn và lượng oxi hòa tan không

đủ đáp ứng cho 5 ngày ở 20°C.: Để xác định BOD¿, thường dùng phương pháp pha loãng ' mẫu nước bằng cách bổ sung vào nước một số chất khoáng và làm bão hòa oxi hòa tan Dịch pha loãng được chuẩn bị ở chai miệng to Bão hòa oxi bằng cách thổi khí vào IHt nước cất và lắc nhiều lần đến Khi bão hòa oxi hòa tan sau đó thêm các dung dịch như sau: + Iml dung dịch đệm phosphat pH = 7,2 (hòa tan 8,5g KH¿;PO¿, 21,75g K;HPO¿, 33,4g Na;HPO¿.7H¿O, 1,7 g NH¿CI trong nước cất, định mức tới 1 lít)

+ Iml magie sulfat (héa tan 2,25g MgSO,.7H,0O trong 100ml nước cất)

+ Iml canxi clorua (hda tan 2,75g CaCl; trong 100 ml nước cất)

+ Im] FeCla (hòa tan 0,25g FeCl;.6H2O trong nước cất định mức tới 11)

Cách xác định BOD;: Mẫu nước chứa trong lọ đầy, nút kín Trước khỉ phân tích cần trung hòa về pH = 7 bằng R50, h hoặc bằng NaOH IN Nếu cần sẽ tiến hành pha loãng dựa vào chỉ số BOD:

Nếu BOD trong khoảng 1-6 mg o,f khong cần phải pha loãng

12 mg O¿/I pha loãng theo tỉ lệ : 1:1 (1phần nước + 1 phần dịch pha loãng) /

30 mg Oz/1 pha loãng theo tỉ lệ : 1:4 (Iphân nước + 4 phân dịch pha loãng)

60 mg O¿/1 pha loãng theo tỉ lệ : I;9 (Iphần nước + 9 phân dịch pha loãng)

300 mg O2/1 pha loãng theo tỉ lệ : 2phần nước + 98 phần dịch pha loãng

600 mg O,/l pha loãng theo tỉ lệ : Iphần nước + 99 phần dịch pha loãng

1200 mg Oz/1 pha loãng theo tỉ lệ : 0,5 phần nước + 999,5 phân dịch pha loãng

Khi pha loãng cần hết sức chứ ý không để oxi bị cuốn theo Mẫu nước (sau khi pha loãng) được cho vào 2 chai phân tích BOD có dung tích 300m1, cho đầy, đậy nút kín Một chai để ủ 5 ngày trong tối ở 20°C Một chai đem xác định DO ở ; thời điểm ban đầu Chai ủ sau 5 ngày đem phân tích -

Kết quả sẽ được tính như sau:

D, - D2

BODs,mgO; /1=

Dị lượng oxi hòa tan sau khi pha loãng ở thời điểm ban đầu phân tích (mg/1)

D; lượng oxi hòa tan sau 5 ngày ủ ở 20°C (mg/))

Thể tích mẫu nước đem phân tích

Bị và B;¿ chỉ số DO trước và sau khi ủ (engi) của mẫu nước pha loãng có cấy thêm

nguồn vỉ sinh vat

F la ti số giữa thé tích địch bổ.sưng vi sinh vật trong mẫu và trong đối chứng

%(hay ml) dịch bổ sung vỉ sinh vật trong Dị %(hay mi) dich bé sung vi sinh vat trong By

BODs rất thích hợp cho các nước ôn đới và bây giờ gần như là chỉ số chuẩn dùng để xác

định sự ð nhiễm của nước, đặc biệt là nước thải, ở khắp trên “thế giới Hiện nay ở các nước

có khí hậu nhiệt đới dùng chỉ số BODạ: mẫu nước được ủ ở 30 °C trong 3 ngày, phân tích

DO ở thời điểm ban đầu và cuối khi ủ rồi tính ra BOD3 Cũng có khi dùng chỉ số BOD¿o — ủ

mẫu thử 20 ngày ở 20°C để tính ra nhu cầu oxi cho phân hủy 90 — 95% các hợp chất hữu cơ

dé bị phân hủy có trong nước

Nghiên cứu động học của phản ứng BOD da ching minh được rằng, hầu hết ching 1a

các phản ứng bậc một Điều đó có nghĩa là tốc độ của phản ứng tỉ lệ với lượng chất hữu cơ

trong nước Nếu giả thiết L là hàm lượng BOD me thời gian t và k là hằng số tốc độ phản

cùng của pha cacbon)

Mối quan hệ giữa k (cơ số e) và K (cơ số 10) như sau:

= 2,303