Giáo trình : Môi trường Đại Cương - P5.2

Tài liệu giúp cho sinh viên làm quen các khái niệm, định nghĩa, vấn đề liên quan đến môi trường, đồng thời thấy được và xây dựng phương hướng khắc phục cơ bản nhất.

Trang 1

CHƯƠNG V : SỰ Ô NHIỄM NƯỚC

GV: TRINH NGOC DAO

1

2

Ơ nhiễm nước cĩ nguồn gốc tự nhiên: Do mưa,

tuyết tan, giĩ bão, lũ lụt đưa vào mơi trường

nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật

cĩ hại kể cả xác chết của chúng.

Ơ nhiễm nước cĩ nguồn gốc nhân tạo.

Trang 2

Theo bản chất các tác nhân gây ơ nhiễm:

ơ nhiễm hố chất,

ơ nhiễm sinh học,

ơ nhiễm bởi các tác nhân vật lý.

Các khuynh hướng thay đổi

chất lượng nước

4

Giảm độ pH: ô nhiễm H2SO4, HNO3tăng hàm

lượng NO3-và SO3-2

Tăng hàm lượng các ion Ca, Mg, Si… trong

nước ngầm và nước sông do mưa hoà tan,

phong hoá các quặng cacbonat.

Tăng hàm lượng các ion kim loại: Pb, Cd, Hg,

As, Zn, và anion PO4-3, NO3-, NO2-…

Trang 3

Các khuynh hướng thay đổi

chất lượng nước

5

Tăng lượng các muối

Tăng lượng các hợp chất hữu cơ, chất hữu cơ

khó phân huỷ sinh học.

Giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước do hiện

tượng phú dưỡng các nguồn nước và khoáng

hoá các hợp chất hữu cơ.

CHỈ TIÊU

6

Chỉ tiêu quan trọng trong nước cấp là pH, độ

trong, độ cứng, hàm lượng sắt, mangan, và chỉ

số ecoli.

Các chỉ tiêu đặc trưng của nước thải là : pH,

SS, BOD, COD, nitơ các dạng, photpho, dầu

mỡ, mùi, màu, kim loại nặng, …

Trang 4

PHÂN LOẠI NƯỚC THẢI

7

Phân loại theo nguồn gốc phát sinh

Nước thải sinh hoạt

Nước thải công nghiệp

Nước thấm qua: là nước thấm vào các hệ

thống cống bằng nhiều cách khác nhau : như

qua các khớp nối, các ống có khuyết tật, hay

thành hố gas…

Nước thải tự nhiên: Nước mưa

Nước thải đô thị: chỉ chất lỏng trong hệ thống

thoát nước của thành phố (đô thị), là hỗn hợp

của các loại nước thải kể trên

PHÂN LOẠI NƯỚC THẢI

8

Phân loại theo các nguồn gây ô nhiễm :

Nguồn xác định: nước thải đô thị, công nghiệp,

các cửa cống xả nước mưa, hệ thống cống và

kênh thải.

Nguồn không xác định : nước chảy trôi trên bề

mặt đất, nước mưa, và các nguồn nước phân

tán khác.

Các nguồn xác định có thể định lượng và kiểm

soát được trước khi thải, ngược lại các nguồn

không xác định thường rất khó quản lý.

Trang 5

Thành phần và tính chất đặc

trưng của nước thải

9

Tính chất Nguồn gốc phát sinh

Các tính chất

vật lý :

- Màu Chất thải công nghiệp và sinh hoạt, sự

phân rã các hợp chất hữu cơ tự nhiên

- Mùi Sự thối rữa các chất thải sinh hoạt và

công nghiệp

- Chất rắn chất thải sinh hoạt, và sản xuất, xói mòn,

dòng thấm chảy vào hệ thống cống

- Nhiệt độ Các chất thải sinh hoạt và sản xuất

10

Thành phần hoá

học

- Carbonhydrate Chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

- Mỡ, dầu Chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

- Thuốc trừ sâu Chất thải nông nghiệp

- Phenol Chất thải công nghiệp

- Protein Chất thải sinh hoạt, thương mại

- Các chất hoạt Chất thải sinh hoạt và sản xuất

Trang 6

Nguồn gốc vô cơ

- Độ kiềm NTSH, cấp nước sinh hoạt, quá trình

thấm của nươc ngầm

- Clorua NTSH, cấp nước sinh hoạt, quá trình

thấm của nươc ngầm và các chất làmmềm nước

- kim loại nặng Chất thải công nghiệp

- Nitơ Chất thải sinh hoạt, và nông nghiệp

- pH Chất thải công nghiệp

- Photpho Chất thải sinh hoạt, và công nghiệp

- Lưu huỳnh NTSH, cấp nước SHvà công nghiệp

- Các chất độc Các chất thải công nghiệp

11

Các khí

- H2S Phân huỷ các chất thải sinh hoạt

- CH4 Phân huỷ các chất thải sinh hoạt

- O2 Cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước bề

mặt, chất thải công nghiệp

12

Trang 7

13

Thành phần sinh

học

- động vật Dòng nước hở và nhà máy xử lý

- Thực vật Dòng nước hở và nhà máy xử lý

-Động vật nguyên

sinh Chất thải sinh hoạt và nhà máy xử lý

- Virus Chất thải sinh hoạt

THÀNH PHẦN QUAN TRỌNG

CỦA NƯỚC THẢI

14

Chất rắn lơ lửng

Chất hữu cơ phân huỷ sinh học

Tổng các chất hữu cơ

Các nhân tố gây bệnh

Các chất dinh dưỡng

Các chất rắn vô cơ hoà tan

Kim loại nặng.

Trang 8

MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA NƯỚC

15

1 ð cng

Do sự cĩ mặt của các muối Ca và Mg

ðộ cứng tạm thời: do muối cacbonat hoặc bicacbonat

Ca, Mg Khi đun sơi sẽ tạo kết tủa CaCO3hoặc MgCO3

ðộ cứng vĩnh cữu: do các loại muối sunfat hoặc clorua

Ca, Mg ðộ cứng vĩnh cửu khĩ xử lý

Xác định bằng phương pháp chuẩn độ hoặc tính tốn

theo hàm lượng Ca, Mg trong nước:

ðộ cứng (mg CaCO3/lit) = 2,497 Ca (mg/l) + 4,118 Mg (mg/l)

16

2 ðộ dẫn điện

Liên quan đến sự cĩ mặt của các ion, thường là

muối kim loại NaCl, KCl, SO

2-4, NO

-3, PO

-4

Tác động ơ nhiễm của nước cĩ độ dẫn điện cao

thường liên quan đến tính độc hại của các ion tan

trong nước

ðể xác định độ dẫn điện, dùng các máy đo điện trở

hoặc cường độ dịng điện

Trang 9

Nước chứa nhiều ion H+, pH < 7

Nước nhiều OH-(kiềm), pH > 7

pH cĩ ảnh hưởng tới điều kiện sống của sinh vật

nước Cá thường khơng sống được khi pH < 4 hoặc

pH > 10

Xác định pH bằng phương pháp điện hố, chuẩn độ

hoặc các loại thuốc thử khác nhau

18

4 DO

DO là lượng oxy hồ tan trong nước cần thiết cho

sự hơ hấp của các sinh vật nước

ðược tạo ra do sự hồ tan từ khí quyển hoặc do

quang hợp của tảo

Nồng độ oxy tự do trong nước: 8 - 10 ppm, dao

động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ

hố chất, sự quang hợp của tảo

Trang 10

19

5 BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy

sinh hố)

BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hố

các chất hữu cơ theo phản ứng:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới +

sản phẩm trung gian

BOD cĩ ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ

trong nước cĩ thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật

20

6 COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hĩa học)

Là lượng oxy cần thiết để oxy hố các hợp chất hố học

trong nước bao gồm cả vơ cơ và hữu cơ

Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hố tồn bộ các

chất hố học trong nước, trong khi BOD là lượng oxy cần

thiết để oxy hố một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân

huỷ bởi vi sinh vật

Tồn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được

lấy từ oxy hồ tan trong nước (DO) Do vậy nhu cầu oxy

hố học và oxy sinh học cao sẽ làm giảm nồng độ DO

của nước

Trang 11

CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM NƯỚC

21

1 Ô nhiễm vật lý

a Các chất rắn

Trong nguồn nước tự nhiên: được tạo ra

trong quá trình xói mòn, phong hóa địa chất,

do nước chảy tràn từ đồng ruộng

Ở vùng cửa sông:do quá trình keo tụ các

ion vô cơ khi gặp nước mặn

Từ nước thải sinh hoạt

Tiêu chuẩn của WHO: TDS <= 1200mg/l.

22

Xác định các chất rắn

Chất rắn tổng cộng: Cô mẫu nước và làm khô

cặn thu được 103-105oC đến trọng lượng

không đổi, tính ra đơn vị mg/l Phần cặn này

nếu tiếp tục nung ở 550oC và cân lại sẽ tìm

được tổng chất rắn bay hơi và chất rắn còn lại.

Trang 12

23

Xác định các chất rắn

Chất rắn có thể lọc và chất rắn không thể lọc:

dùng giấy lọc tiêu chuẩn lọc mẫu nước Phần

nước lọc được cô và sấy khô ở 105-105oC

(hoặc 180oC)

Cân phần cặn đã khô: trọng lượng chất rắn có

thể lọc

Phần cặn trên giấy được sấy khô ở 103-105oC,

cân: lượng chất rắn không thể lọc.

24

b Màu

Nước có màu do:

Các chất hữu cơ trong cây cỏ bị phân rã

Nước có sắt và mangan dạng keo hoặc dạng hòa tan

Nước có chất thải công nghiệp

Màu thực của nước là màu tạo ra do các chất hòa tan

hoặc ở dạng hạt keo

Màu bên ngoài (biểu kiến) của nước là màu do các

chất lơ lửng trong nước tạo nên Trong thực tế, người ta

chỉ xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi đã

lọc bỏ các chất không tan

Màu được xác định bằng phương pháp so màu với các

Trang 13

c Mùi

Nước có mùi là do các nguyên nhân:

Có chất hữu cơ từ cống rãnh khu dân cư, xí

nghiệp chế biến thực phẩm.

Có nước thải công nghiệp hóa chất, chế biến

dầu mỡ.

Có các sản phẩm phân huỷ cây cỏ, rong tảo,

động vật.

Sunfua hữu cơ (CH3)2S,

CH3SSCH3 Bắp cải rữaMercaptan CH3SH,

CH3(CN2)3SH Hôi

(CH3)3N Cá ươnDiamin NH (CH ) NH Thịt thối

Trang 14

Để đánh giá sơ bộ về mùi:

Lấy mẫu nước cho vào bình đến phân nửa thể

tích

Đậy nắp, lắc 10-20 giây

Mở nắp và ngửi mùi, ghi chép độ mùi theo các

mức: không mùi, mùi nhẹ, mùi trung bình, mùi

nặng, mùi rất nặng

Để khử mùi đậy nắp lại và đun cách thuỷ đến

60oC, lắc mở nắp, và ngửi lại

c Mùi

28

d Ô nhiễm nhiệt

Trong công nghiệp phần lớn nước được dùng

vào việc hạ nhiệt, sau đó thải ra ngoài khi đang

nóng Riêng nhà máy điện thì bắt buộc phải

thải nhiệt hoặc vào khí quỷen hoặc vào nước

Nước nóng hậu quả: ảnh hưởng trực tiếp

đến đời sống thuỷ sinh vật Sự gia tăng hoạt

động của các loại vi khuẩn làm gia tăng nhu

cầu sử dụng oxy.

Trang 15

2.1 Các chất hữu cơ

Các chất dễ bị phân huỷ sinh học (hoặc các chất

tiêu thụ oxi): cacbonhydrat, protein, chất béo

Đây là chất gây ô nhiễm nặng nhất ở các khu dân

cư, khu công nghiệp chế biến thực phẩm

Tác hại: giảm oxi hòa tan trong nước, suy thoái tài

nguyên thuỷ sản và giảm chất lượng nước cấp cho

sinh hoạt

2 Ô nhiễm hóa học

30

Các chất khó phân huỷ sinh học: hydrocacbon

vòng thơm, các hợp chất đa vòng nhưng tụ, các clo

hữu cơ

Các chất này có độc tính cao, khả năng tồn lưu lâu

dài trong môi trường và cơ thể sinh vật

Trang 16

Các chất hữu cơ chiếm:

55% trong tổng chất rắn,

75% trong chất rắn lơ lửng,

45% trong chất rắn hòa tan

Trong thành phần chất hữu cơ từ nước thải khu

dân cư có 40-60% protein, 25-50%

cacbonhydrat, 10% chất béo

32

Các thông số đánh giá chung các chất hữu cơ

Tổng cacbon hữu cơ (TOC): là tỉ lệ giữa khối

lượng cacbon so với khối lượng hợp chất TOC

được tính dựa theo công thức của hợp chất, đơn vị

g/l, mg/l

Nhu cầu oxi liù thuyết (ThOD): là lượng oxi cần để

oxi hóa một đơn chất ThOD được tính dựa theo

phương trình phản ứng, đơn vị: g hoặc mg oxi theo

thể tích

Trang 17

Ví dụ: Tính TOC và ThOD của quá trình oxi

hóa đường:

C12H12O11 + 12 O2= 12CO2 + 12H2O

M Đường = 342; cacbon C = 12; oxi O2 = 32

2 Ô nhiễm hóa học 2.1 Các chất hữu cơ _ Các thông số đánh giaù

34

C12H12O11 + 12 O2= 12CO2+ 12H2O

TOC = 12× = 0,421

nghĩa là có 0,421g carbon trong 1g đường; nếu dung

12342

2.1 Các chất hữu cơ _ Các thông số đánh giaù

Trang 18

C12H12O11 + 12 O2= 12CO2+ 12H2O

ThOD = 12× = 1,123

nghĩa là để oxi hóa hoàn toàn 1g đường phải tiêu tốn

1,123g oxi; nếu dung dịch đường là 100g/m3 thì

ThOD là 112,3 g/m3

32 342

36

Nhu cầu oxu hoá học (COD): là lượng chất oxi hóa

(thể hiện bằng g hoặc mg O2 theo đơn vị thể tích)

cần để oxi hóa chất hữu cơ

Hiện nay, tác nhân oxi hóa mạnh như kali dicromat

(K2Cr2O7) thường được dùng để xác định COD, vì

chất này có thể oxi hóa đến 95-100% chất hữu cơ

Trang 19

Nhu cầu oxu hoá học (COD):

Cách xác định COD: đun hồi lưu mẫu nước với lượng

đã biết K2Cr2O70,25N trong H2SO450% với Ag2SO4

làm xúc tác

Để ngăn ngừa sự oxi hóa của Cl- (và các ion

halogen), cần thêm HgSO4− để tạo thành HgCl2bền

vững

Sau hai giờ hồi lưu, lương dicromat dư được chuẩn

độ bằng Fe(NH4)2(SO4)2với chất chỉ thị ferroin

38

Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD): là lượng oxi (thể hiện

bằng g hoặc mg O2 theo đơn vị thể tích) do vi sinh

vật tiêu thụ để oxi hóa sinh học các chất hữu cơ

trong bóng tối ở điều kiện chuẩn về nhiệt độ và thời

gian

Quy định của Bộ Y Tế, nước được dùng trong sinh

hoạt có giá trị BOD5<4mg/l Tiêu chuẩn nước thuỷ

sản của FAO: BOD <10mg/l cho các loại cá họ

cyprinid

Vì giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời

Trang 20

Sự khác nhau giữa các thông số COD và BOD

Cả hai thông số đều xác định lượng chất

hữu cơ có khả năng bị oxi hóa có trong

nước hoặc nước thải

BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ dễ bị

phân huỷ sinh học

COD thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có

thể bị oxi hóa bằng tác nhân hóa học

Do vậy tỉ số COD/BOD luôn luôn lớn hơn 1.

40

Trang 21

Một số chất hữu cơ có độc tính cao trong môi

trường nước

Các chất hữu cơ độc tính cao thường là các chất

bền vững, khó bị vi sinh phân huỷ

Một số có tác dụng tích lũy và tồn lưu lâu dài trong

môi trường và trong cơ thể thuỷ sinh vật

Các chất này thường có trong nước thải công

nghiệp và nguồn nước các vùng nông, lâm nghiệp

sử dụng nhiều thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh

trưởng, diệt cỏ

2 Ô nhiễm hóa học 2.1 Các chất hữu cơ

42

Các hợp chất phenol

Phenol và các chất dẫn xuất phenol có trong nước thải

công nghiệp

Các hợp chất phenol làm cho nước có mùi, đgây tác hại

cho hệ sinh thái và sức khỏe dân chúng Giá trị LD 50 (1)

của pentaclorophenol là 27 mg/Kg đối với chuột Một số

phenol có khả năng gây ung thư

(WHO) hàm lượng 2,4-triclophenol và pentaclophenol

trong nước uống không quá 1µg/l Tiêu chuẩn FAO đối

quy định nồng độ các phenol <5mg/l dối với các loại cá họ

2 Ô nhiễm hóa học 2.1 Các chất hữu cơ _ Một số chất hữu cơ có độc

tính cao trong môi trường nước

Trang 22

Các thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ

Hiện nay, có hàng trăm thuốc diệt sâu rầy nấm

mốc phát quang cỏ dại được sử dụng trong nông

nghiệp Các nhóm hóa chất chính là photpho-hữu

cơ, clo-hữu cơ, cacbamat, phenoxi axetic và

pyrethroid tổng hợp

ðặc biệt clo-hữu cơ, có độ bền vững cao trong môi

trường và khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật

2.1 Các chất hữu cơ _ Một số chất hữu cơ có độc

44

Quy định của WHO về nồng độ cho phép thuốc BVTV

trong nước uống Tên hóa chất Nồng độ, mg/l

Aldrin và dieldrin 0,03 Clordan 0,3

Heptaclo 0,1 Hexaclobenzen 0,01 Methoxiclo 30

2.4 - D 100 1.3 diclobenzen 0,1

Trang 23

Tannin và lignin: là các hóa chất có nguồn gốc thực

vật

Lignin có nhiều trong nước thải các nhà máy sản

xuất bột giấy

Tannin có trong nước thài công nghiệp thuộc da,

Các chất này gây cho nguồn nước có màu (nâu,

đen), có độc tính đối với thuỷ sinh và suy giảm chất

lượng nước cấp cho nông nghiệp, sinh hoạt, du lịch

46

Cả hai loại hợp chất lignin và tannin đều có chứa các

nhóm -OH gắn với vòng thơm nên có thể phản ứng

với các axit tạo màu xanh thẩm

Dựa vào tính chất này ta có thể xác định bằng

phương pháp trắc quang được đồng thời lignin và

tannin trong nước thải

Tiêu đề	Sự Ô Nhiễm Nước
Người hướng dẫn	GV: Trinh Ngoc Dao
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Môi Trường
Thể loại	Giáo Trình
Năm xuất bản	2008
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	268,7 KB