Hóa kỹ thuật môi trường nhiều tác giả, 87 trang

= Các nguôn gây ô nhiễm nước chủ yếu xuất phát từ quá trình sinh hoạt và hoạt động sản xuất của con người như công nghiệp, thủ công nghiệp, nông ngư nghiệp, giao thông thủy, dịch vụ...Ô

= Muc tiéu của học phân: cung cấp một số ứng dung

của phương pháp hóa học trong xử lý môi trường, giúp

sinh viên có thể vận dụng các biện pháp hóa học đề xử

lý ô nhiêm môi trường

| Nội dung học phân: giới thiệu một số ứng dụng của

phương pháp hóa học trong xử lý nước, không khí, chất

thải độc hại và giúp cho sinh viên làm quen với một co

mô hình xử lý nước thải, khí thải trong phòng thí nghiệm

môi trường

KHAI QUAT MON HOG

° Tham gia nhóm thảo luận báo cáo chuyên dé: 25%

° Kiểm tra giữa học kỳ: 25%

° Thi két thuic hoc phan: 50%

* Pham Thi Mai Thao 2007 Bai giảng Hóa kỹ thuật môi trường Trường Dai hoc An Giang =

° Nguyễn Văn Phước 2010 Kỹ thuật xử lý chất thải | công nghiệp TPHCM: NXB Đại học Quốc gia

TPHCM

* Hoang Thai Long 2007 Hóa học môi trường

Trường Đại học Khoa học Huế

GV-Phan Phưởc Tgãñi

PL NGOS THA SNNS PHU GNGIPHAP

HOAHOG

- — CS Ỷ

1.1 Ô NHIÊM MÔI TRƯỜNG NƯỚC”

1.1 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Các khuynh hướng thay đổi chất lượng nước dưới ảnh

hưởng các hoạt động của con người bao gôm:

1 Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H;SO/,

HNO: từ khí quyên, nước thải công nghiệp, tăng hàm

luong sunfat (SO,*) và nitrat (NO+x) trong nước

VÀ Tăng hàm lượng các ion Ca, Mg, Si, trong nước ngâm

và nước sông do quá trình rửa trôi, nước mưa hòa tan, phong hóa các quặng cacbonat và các quặng khác

—

ae

—

—

Tang ham luong cac ion kim loai nang nhu Pb, Cd, Hg,

As, Zn, vacac nhoém anion nhu PO,*, NO;, NO,j

Tăng hàm lượng muối trong nước tự nhiên do sự xâm

nhập của nước thải, khí quyên, chât thải răn,

Tăng hàm lượng các chất hữu cơ trong nước, đặc biệt FE} cac chât bên sinh học (các chât hoạt động bê mặt, thuôc trừ sâu, thuôc sát trùng )

Giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước do các quá trình oxy hóa chât ô nhiêm

Giảm độ trong suốt của nước do các cặn ban, vi sinh vat phát triên,

Tăng khả năng nguy hiểm do ô nhiễm các nguyên tố

Khi dua mot luong qua nhiéu chat gay 6 nhiém vao cac

nguồn nuoc tu nhiên, vượt quá khả năng tự làm sạch

của nó thì nguồn nước đó sẽ bị ô nhiễm

Các tính chất đặc trưng của nước thải CN bao eet pH, hàm lượng chất rắn, nhu cầu oxy sinh hóa BOD, nhu cau oxy hóa học COD, các dạng nitơ, photpho, dầu mỡ, mùi, màu, các kim loại nặng,

Các chỉ tiêu quan trọng trong cấp nước là pH, độ trong,

độ cứng, hàm lượng sắt, mangan va chỉ số Ecoli

GV-Phan Phước Toàn

= Các nguôn gây ô nhiễm nước chủ yếu xuất phát từ quá

trình sinh hoạt và hoạt động sản xuất của con người như công nghiệp, thủ công nghiệp, nông ngư nghiệp, giao thông thủy, dịch vụ Ô nhiễm nước do các yếu tố tự

nhiên như núi lửa, xói mòn, bão, lụt,

PHAN LOẠI

Là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, khu dân

cư, bệnh viện, khách sạn, cơ quan trường học, chứa

các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của

con người

Thành ae cơ bản của nước thải sinh hoạt là các

chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (cacbonhydrat,

protein, dầu mỡ), chất dinh dưỡng (photpho, nifơ), chất rắn và vi trùng

Là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiêu

thủ công nghiệp, từ các nhà máy đang hoạt động, có

cả nước thải sinh hoạt trong đó nhưng nước thải

công nghiệp là chủ yếu

Khác với nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp

có thành phần cơ bản không giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thẻ

ls “= Nước chảy tràn từ mặt đất do mưa, hoặc do thoát

nước từ đồng ruộng là nguồn gây ô nhiễm nước

sông, hô Chúng bi ô nhiễm bởi các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau

Nước chảy tràn qua đồng ruộng có thể cuốn theo chất rắn (rác), hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón

Nước chảy tràn qua khu dân cư, đường phố, cơ sở |

sản xuất công nghiệp, có thể làm ô nhiễm nguồn | nước do chát rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng

ale

Nước thải đô thị thường được thu gom vào hệ thống công thải thành phô, đô thị đê xử lý chung

Thông thường ở các đô thị có hệ thống cống thải,

khoảng 70 đên 90% tông lượng nước sử dụng của

đô thị sẽ trở thành nước thải đô thị và chảy vào đường công

Thành phần cơ bản của nước thải đô thị cũng gần

tương tự nước thải sinh hoại

GV:Phan Phước Tøäg —-

1.2.NGUÒN GÂY Ô NHIEM NƯỚC

“= Bao gồm nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, các cửa xả nước mưa và tất cả các nguôn thải CS nguồn tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ thống cống

và kênh thải (có thể xác định được vị trí, lưu lượng

cu thé)

Bao gồm nước rửa trôi trên bề mặt đất, nước mưa

và các nguôn phân tán khác (không xác định được

cụ thê vị trí, lưu lượng)

Cac ngu6n xac dinh thudng cé thé dinh Iugng va kiém

soát trước khi thải, ngược lại các nguôn không xác định thường rât khó quản lý

Các chất thải sinh hoạt thương mại và sản xuất

Các chât thải sinh hoạt thương mại và sản xuất

Chất thải nông nghiệp Chất thải nông nghiệp

Các chất thải sinh hoạt và thương mại

Các chất thải sinh hoạt và sản xuất

Phân rã tự nhiên của cac chất hữu cơ

GHUONG 1

của nước ngâm Nước thải sinh hoạt nước cấp sinh hoạt quá trình thấm của nước ngâm các chat lam mém nước

Chất thải công nghiệp Nước thải sinh hoạt và công nghiệp Nước thải công nghiệp

Nước thải sinh hoạt và công nghiệp Nước thải sinh hoạt nước cấp sinh hoạt và công nghiệp Các chất thải công nghiệp

Phân hủy các chất thải sinh hoạt sự thấm của nước bẻ

mặt

Cac chat ran lơ lửng

Các chất hừu cơ phân

hủy sinh học

Các nhân tố gây bệnh

Các chất rắn lơ lửng có thẻ dẫn đến tăng khả năng lắng

bùn và điều kiện ky khí khi thải nước thải không qua xử

lý vào môi trường nước Gồm protein cacbohydrat và chất béo Các chất hữu cơ phân hủy sinh học được đo băng chỉ tiêu BOD và COD Nếu thải chúng trực tiếp vào môi trường: quá trình ôn

định sinh học của chúng có thê đẫn đến giảm lượng oxi

trong nước tự nhiên và là nguyên nhân gây mùi hôi khó chịu

Coliform và các vi khuân gây bệnh khác trong nước thải là nguyên nhân gây ra các bệnh về nước

Cac chat v6 co hoa tan

Coliform va cac vi khuan gây bệnh khác trong nước thải là nguyên nhân gây ra các bệnh về nước

Nitơ và photpho là những chất đỉnh đưỡng quan trọng cho sự phát triên của sinh vật Khi thải chúng vào môi

trường nước các chất đỉnh đưỡng này có thê dẫn đền sự

phát triên của các sinh vật ngoài ý muôn (phú đưỡng hóa) và làm ô nhiễm nước ngâm

Không bị phân hủy bởi các phương pháp xử lý thong thường Ví dụ điền hình là các chất hoạt động bề mặt phenol và một số hóa chất trong nông nghiệp

Nhiễm vào nước đo hoạt động công nghiệp cân được khư ra khỏi nước thải

Các thành phân vô cơ như canxi natri sulfat có mặt trong nước thải sinh hoạt Nều nước thải muôn sử dụng lại thì phải khử bỏ chúng

Cac chat hữu cơ

Các chất hữu cơ _ Các chất hữu cơ

sinh học sinh học |

thụ oxy) bên vững)

1.3 TINH CHAT HOA HOG GUAT ™™

NƯỚC THẢI

Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học:

= Cacbonhydrat, protein, chat béo thường có mặt trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thai cong nghiệp chê biên thực phâm là các chât hữu cơ dê bị phân hủy sinh học

Trong nước thải sinh hoạt, có khoảng 60 - 80% lượng chât hữu cơ thuộc loại dê bị phân hủy sinh học

Trong nước thải có mức ô nhiễm trung bình, khoảng 70%

SS va 40% chat ran qua loc la chat hitu co

Trong cac CHC co trong nước thải, protein chiếm II

60%, cacbohydrat chiêm 25 — 50%, dâu mỡ chiêm 10%

Mức độ ô nhiễm CHC được biểu thị bằng các thông sé như BOD, COD hay TOC (tông cacbon hữu co)

n Phước toàn

4.3 TINH CHAT HOA HOG „-

Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học:

“ Quá trình phân hủy các CHC loại này có thé biểu diễn

như sau:

> Phân hủy hiếu khí:

Ó; hòa tan trong nudc

Vi sinh hiéu khi

> Phân hủy ky khí:

Chất hữu cơ Vi sinhvat ky khi_, CH, + axit hữu cơ

Tác hại: làm giảm oxy hòa tan trong nước, dẫn đến sự C1) / thoái tài nguyên thủy sản và giảm chất lượng nước câp cho sinh hoạt

Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học:

“ Cac chat polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCBs: polychlorinated biphenyls), cac hydrocacbon da vong ngung tu (PAHs: polycyclic aromatic hydrocarbons), các hợp chât dị vòng N, hoặc O là các HCHC bên vững

Nguon: thường có trong nước thải công nghiệp, nước chảy tràn từ đông ruộng (thuôc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng ), thường là các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ

" Đặc tính: Thường có độc tính cao, khó bị vi sinh vật

phân hủy, có khả nắng tôn lưu lâu dài trong môi trường

và tích lũy Tale hoc trong co thê sinh vat, co the tham

nhập vào chuôi thức an và đi vào cơ thê con người

GV: Phan Phước Toàn

° Các hợp chất loại này làm cho nước có mùi, gây tác

hại cho hệ sinh thái nước, sức khỏe con người, một số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thư (carcinogens)

* QCVN 08:2008/BTNMT quy định nông độ tối đa của các hợp chất phenol trong nước bề mặt dùng cho sinh

hoat la 0,005 mg/L

1.3 TÍNH CHÁT HÓA HỢC CỬ

NƯỚC THẢI

Các chất hữu co kho bi ee hủy sinh học:

m ¡VW{1(UIiIi Nhâm hóa chẤẦt hả IIVGŒG C¡lIG bac /= A= gla h¡ r^ vat (HCRVT Y, 4 210/10 ‘Ao (SG A eS ee MUU UY Neeoa

se Chia thành các nhóm như: Photpho hữu cơ, Clo hữu

cơ, Cacbamat, Phenoxyaxetic, Pyrethroid tông hợp

° Hầu hết chúng có độc tính cao đối với con người và

động vật, đặc biệt là các clo hữu cơ, bị phân hủy rất chậm trong môi trường, có khả năng tích lũy trong cơ thê sinh vật và con người Nhiều trong số các HCBVTV

là tác nhân gây ung thư

1.3 TINH CHAT HOA HOC CUA™

Cac chat hữu cơ khó bi phân hủy sinh học:

m AVialal, nnn cna 2 'atái Bile) ase

(11(UI1i T1(V/2 CIÍICIL (II AlT1TI L(J7|U All|lx3/

° Dioxin là hai nhóm hợp chất tạp chất sinh ra trong quá trình sản xuất các hợp chất hữu cơ clo hóa Dioxin cũng được tạo thành khi đốt cháy các hợp chất clo hóa

Cac chat hữu cơ khó bị phân hủy sinh học:

= Nhém hop chat dioxin (Dioxins):

*Nhom PCDD co 75 chat, trong dé co một hợp chất

được goi la dioxin, do la hop chat 2,3,7,8- tetrachlorodibenz-p-dioxin (2,3, 7,8-TCDD)

(c) 2,3,7,8—tetrachlorodibenzo—p—dioxin (Dioxm hoặc 2.3.7.§—TCDD hoặc TCDD)

° Nhóm PCDF có 135 chất Độc tính của các hợp chất

dioxin rat khac nhau Doc nhat la hop chat dioxin trén

Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học:

= Nhém hop chat polychlorinated biphenyl (PCBs):

> PCBs la nhom hop chất có từ 1 đến 10 nguyên tử clo gắn vào các vị trí khác nhau của phân tử biphenyl Có thê có đên 209 hợp chât thuộc loại này

° PCBs bên hóa học và cách điện tốt, được dùng làm

dâu biên thê và tụ điện, ngoài ra chúng còn được dùng làm dâu bôi trơn, dâu thủy lực, tác nhân truyên nhiệt

° PCBs có thể làm giảm khả năng sinh sản, giảm khả năng học tập của trẻ em; chúng cũng có thê là các tác nhân gây ung thư

° Các hợp chất PAH thường chứa hai hay nhiều vòng

thơm

° PAH là sản phẩm phụ của các quá trình cháy không

hoàn toàn như: cháy rừng, cháy thảo nguyên, núi lửa phun trào (quá trình tự nhiên); động cơ xe máy, lò nung than cốc, sản xuất nhựa, sản xuất thuốc lá, nướng thịt, (quá trình nhân tao)

s Các PAH thường gây hại khi Te xúc với liều lượng nhỏ trong một thời gian dài, có thê gây ung thư II

1.3 TÍNH CHÁT HÓA HỢC CÚ

Các kim loại nặng

Cl Od Ammoni ash eal

= Trong nước tự nhiên, nhiều ion vô cơ có nông độ rất cao,

đặc biệt là trong nước biên

= [rong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lon cac ion

Cr, SO,2, PO,*, Nat, Kt

—_ ® Trong nu@c thải công nghiệp, ngoài các ion kế trên còn

có thê có các chất vô cơ có độc tính rất cao như các hợp chat cua Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F

Một số chất vô cơ tiêu xem"

nước thải

Các chất dinh dưỡng (N, P):

“ Muối của nitơ và photpho là các chất dinh dưỡng đối với

thực vật, ở nông độ thích hợp chúng tạo điêu kiện cho cây cỏ, rong tảo phát triên

Amoni, nitrat, photphat la cac chất dinh dưỡng thường có mặt trong eT nguôn nước tự nhiên, hoạt động sinh hoạt

và sản xuât của con người đã làm gia tăng nông độ các Ion này trong nước tự nhiên

Nông độ amoni trong nước ngầm thường cao hơn nhiều

Nitrat (NO;):

= Nitrat la san pham cudi cling clla su phan huy cac chat

chứa nitơ có trong chât thải của người và động vật

Trong nước tự nhiên nông độ nitrat thường < 5 mg/L

Các chất thải công nghiệp, nước chảy tràn chứa phân bón từ các khu nông nghiệp làm cho nông độ của nitrat trong các nguồn nước có thê tăng cao trên 10 mg/L Day

là môi trường dinh dưỡng tốt cho sự phát triển các loại tảo, rong gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt

= Photphat la chat cé nhiéu trong phan người, sản xuất

phan lân, thực phâm Giông như nitrat, photphat là chât dinh dưỡng cân cho sự phát triên của thực vật thủy sinh

Nông 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 HC | công nghiệp hoặc nước chảy tràn từ đông ruộng có thê

có nông độ photphat đên 0,5 mg/L

Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con

người, nhưng khi có mặt trong nước ở nông độ đủ lón, cùng với nitơ, photphat sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng

GV: Phan Phuoc Toan