PhÇn tæng quan nghiªn cøu MỞ ĐẦU Hiện nay sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp và quá trình đô thị hoá đang làm gia tăng sự ô nhiễm môi trường Các chất thải của các nhà máy, xí nghiệp và sinh hoạ[.]
MỞ ĐẦU Hiện phát triển nhanh chóng cơng nghiệp q trình thị hố làm gia tăng ô nhiễm môi trường Các chất thải nhà máy, xí nghiệp sinh hoạt người đổ vào môi trường mà nhiều nơi khơng kiểm sốt Một mơi trường chứa tất chất thải mơi trường nước Sù thay đổi thành phần chất nguồn nước bị nhiễm xảy mặt khác thay đổi tính chất lý học (màu, mùi, vị, độ trong) thay đổi thành phần hoá học chứa nước (tăng hàm nước chất hữu cơ, chất vô cơ, hợp chất độc) làm thay đổi hệ sinh vật hoại sinh, vi khuẩn virus gây bệnh làm xuất nước loại sinh vật mà trước khơng có nguồn nước Để giảm lượng ô nhiễm môi trường nước thải gây ra, số quốc gia giới ứng dụng thành cơng phương pháp xử lý hệ thống tuần hồn tự nhiên(NCSWT)- Hệ thống hồ sinh học Tháng năm 2004, Viện hóa học cơng nghệ Việt Nam thử nghiệm thành công NCSWT Hà Nội, mở hướng làm nước sông, hồ bị ô nhiễm nghiêm trọng Nằm dự án thoát nước giai đoạn một, hệ thống hồ Yên Sở xây dựng theo NCSWT nhằm xử lý phần lớn nước thải thành phố Hà Nội Với mục đích góp phần điều tra vai trò xử lý nước thải hệ thống hồ Yên Sở, chúng tơi chọn thực khóa luận tốt nghiệp với đề tài nghiên cứu “Tìm hiểu vai trị xử lý nước thải hệ thống hồ Yên Sở- Thanh Trì- Hà Nội” với mục tiêu : Tìm hiểu khái quát đặc điểm tự nhiên khu vực hồ Yên Sở Xác định nguyên tắc hoạt động đánh giá khả làm nước hệ thống hồ Yên Sở Đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu hoạt động hệ thống hồ Yên Sở CHƯƠNG PHẦN TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1.Ơ nhiễm nước 1.1.1.Ơ nhiễm nước ? “Ơ nhiễm nước biến đổi nói chung người gây với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước gây nguy hiểm cho người, cho công nghiệp, nơng nghiệp, ni cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật ni lồi hoang dã.” Nguồn gốc ô nhiễm nước bao gồm : + Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bản, sinh vật vi sinh vật có hại kể xác chết chúng + Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Q trình thải chất độc hại chủ yếu dạng lỏng chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước 1.1.2 Các dạng ô nhiễm nước * Ô nhiễm vật lý Được biểu qua đặc tính mùi, vị, màu sắc, độ đục nhiệt độ nước Mùi đặc trưng quan trọng nước dễ nhận biết Mùi thường gây hợp chất hoá học có mùi mạnh ammoniac, dẫn xuất của phenol, clo tù do, sunfua, xyanua…Ngoài ra, phân huỷ rong tảo, hợp chất hữu động vật, thực vật khác làm cho nước có mùi khó chịu Ví dụ nh H2S có mùi trứng thối, amin hữu có mùi cá, hợp chất chứa photpho có mùi giun Nước có vị khơng tốt chất thải cơng nghiệp có chứa nhiều hợp chất hố học muối sắt, mangan, clo tù do, hydrosunfua, dẫn suất phenol hydrocacbns khơng no…Ngồi ra, số loài tảo xuất với lượng lớn làm cho nước có vị khó chịu Nước nguyên chất khơng màu, suốt nước sơng, hồ đầm có màu thuỷ vực tiếp nhận nhiều loại chất thải cơng nghiệp chứa chất có màu Trong nước thải cịn nhiều chất lơ lửng với kích thước khác Khi loại nước thải đổ vào sông, hồ, đầm, chúng làm cho nước thuỷ vực đục, làm giảm khả xuyên sâu ánh sáng, từ ảnh hưởng đến quang hợp loài sinh vật tự dưỡng Các chất gây đục cho nước bao gồm chất vô hữu Các nhà máy luyện kim, nhà máy điện, nhà máy đường, nhà máy giấy…cần đến trình làm lạnh nước nên nước thải nhà máy thường có nhiệt độ cao Khi nước thải nhà máy xả thuỷ vực làm cho nhiệt độ nước thuỷ vực tăng lên đáng kể, làm giảm hàm lượng oxy hoà tan, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống thuỷ sinh vật Mặt khác, nhiệt độ nước tăng kích hoạt vi khuẩn hệ động vật nước, lượng oxy giảm sút nghiêm trọng gây phân huỷ yếm khí tạo mùi hôi thối thuỷ vực, làm giảm khả làm nước * Ơ nhiễm hố học + Ơ nhiễm chất vơ Trong nước có chứa hàm lượng chất nitơ, phosphate từ nước thải nông nghiệp chất thải luyện kim công nghệ khác nh Zn, Mn, Cu, Hg chất độc cho thủy sinh vật Sự ô nhiễm nước nitrat phosphate từ phân hoá học đáng ngại Phân bón làm tăng suất trồng chất lượng sản phẩm Nhưng trồng sử dụng khoảng 30- 40% lượng phân bón, lượng dư thừa vào dòng nước mặt nước ngầm, gây tượng phì nhiêu hố sơng hồ, gây yếm khí lớp nước + Ô nhiễm chất hữu cơ: Hydrocarbons hợp chất nguyên tố cacbon hydrogen Chóng Ýt tan nước tan nhiều dầu dung môi hữu cơ, chúng nguồn ô nhiễm văn minh đại Sự ô nhiễm hydrocarbons tượng khai thác mỏ dầu, vận chuyển dầu biển chất thải bị xăng dầu Các vực nước đất liền bị nhiễm bẩn hydrocarbons Sự thải nhà máy lọc dầu, hay thải dầu nhớt xe tàu, tốc độ thấm xăng dầu gấp lần tốc độ thấm nước, làm lớp nước ngầm bị nhiễm Chất tẩy rửa: Bao gồm loại bột giặt tổng hợp xà bơng Đa số chất tẩy rửa có thị trường hợp chất có tính kiềm axit mạnh nên khơng an tồn cho sức khoẻ người nh môi trường Bột giặt tổng hợp phổ biến từ năm 1950 Chúng chất hữu có cực (polar) khơng có cực (nonpolar) Có loại bột giặt :anionic, catinonic non-ionic Bột giặt anionic sử dụng nhiều nhất, có chứa TBS (tetrazopylene benzene sulfonate) không bị thuỷ phân sinh học Xà tên gọi chung muối kim loại với acid béo Ngồi xà bơng Natri Kali tan nước, thường ding sinh hoạt, cịn có xà bơng khơng tan chứa canxi, sắt, nhơm…sử dơng kỹ thuật(các chất bôi trơn, sơn, verni) Nông dược : Bao gồm thuốc sát trùng, thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ,thuốc diệt gặm nhấm…Các nông dược tạo nên nguồn ô nhiễm nghiêm trọng cho vực nước Nguyên nhân gây ô nhiễm nhà máy thải chất cặn bã sông việc sử dụng nông dược nông nghiệp, làm ô nhiễm nước mặt, nước ngầm vùng cửa, bờ biển Sử dụng nông dược mang lại nhiều hiệu nông nghiệp, hậu cho môi trường sinh thái đáng kể + Ô nhiễm sinh học nước Ô nhiễm mặt sinh học tác nhân vi khuẩn gây bệnh, số nấm, tảo, virus, động vật nguyên sinh gây bệnh, loại giun kÝ sinh… có chất thải y tế, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp, chất thải sinh hoạt nước công nghiệp Sự ô nhiễm mặt sinh học lại thường gây bệnh cho sinh vật thủy vực cho sinh vật khác bao gồm người, sử dụng nguồn nước thủy vực + Các chất thải nông nghiệp sinh hoạt gây nhiễm khuẩn nặng, nguyên nhân gây lên bệnh cầu trùng, viêm gan, sốt xuất huyết, dịch tả… tiếp lượng lớn mầm bệnh tạo từ lò mổ, lò sát sinh động vật khơng kiểm sốt + Các nhà máy giấy thải nước có chứa nhiều glucid dễ lên men.Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lị mổ, có nước thải chứa protein Khi thải dòng chảy, protein, acid béo, acid thơm, H 2O, nhiều chất chứa S P có tính độc mùi khó chịu 1.2.Các phương pháp xử lý nước thải Để xử lý bị ô nhiễm, người ta thường dùng phương pháp: học, hoá học, hoá lý hoá học sinh học 1.2.1.Phương pháp xử lý học Là loại bỏ tạp chất khơng hồ tan khỏi nước thải cách gạn lọc, lắng lọc Những phần tử rắn gồm chất lơ lửng chất lắng đọng có chất vơ hữu cần phải loại Nước thải lọc qua lưới màng lọc, sau cho nước từ từ chảy qua mét 2-3 bể chứa cát sỏi Trong nhiều nhà máy xử lý nước thải lắp đặt hệ thống ống xiphông để gom hút nhiều mảng dầu mỡ lên mặt nước Để tách hợp chất không tan, người ta sử dụng phương pháp xyclon thuỷ lực quay ly tâm Nước cần xử lý cho vào phòng xyclon thuỷ lực nhờ động tạo lực đẩy phía ngồi kéo theo tạp chất phía ngồi rìa Nước vòng xyclon thuỷ lực bị thổi xuống dưới, chất rắn phía rìa Sau đó, bể lắng, nước thải giữ lâu để lắng đọng hoàn toàn hạt rắn 1.2.2.Phương pháp xử lý hoá học hoá lý * Phương pháp hoá học Thực chất đưa vào nước thải chất phản ứng Chất tác dụng với tạp chất bẩn chứa nước thải có khả loại chúng khỏi nước thải dạng cạn lắng dạng hồ tan khơng độc hại + Phương pháp ozon hoá: Là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất bẩn hữu dạng hồ tan tạo keo ozon Ozon có khả oxi hoá cao dễ dàng nhường nguyên tử hoạt động cho tạp chất hữu + Phương pháp điện hoá: Phá huỷ tạp chất độc hại nước cách oxy hoá điện cực anốt * Phương pháp hoá lý Những phương pháp dựa sở ứng dụng trình: Tụ keo; Hấp thụ; Trưng bay hơi; Trao đổi ion; Tinh thể hoá Phương pháp hoá học hoá lý ứng dụng chủ yếu để xử lý nước thải công nghiệp Phụ thuộc vào điều kiện địa phương mức độ cần thiết xử lý mà phương pháp xử lý hoá học hay hoá lý giai đoạn cuối * Phương pháp sinh học Phương pháp sinh học thường dùng để loại chất phân tán nhá, keo đất hữu hồ tan (đơi vơ cơ) khỏi nước thải Nguyên lý phương pháp dựa vào hoạt động sống vi sinh vật, có khả phân huỷ bẻ gãy đại phân tử hữu thành hợp chất hữu đơn giản hơn, đồng thời chúng sử dụng chất có nước thải làm nguồi dinh dưỡng cacbon, nito, phospho…Bởi sản phẩm thu nhận từ phương pháp sinh học sử dụng làm phân bón hữu Có nhiều chủng vi sinh vật khác phân huỷ hợp chất khác giai đoạn khác Một số vi khuẩn nấm sợi tiết enzim xenlulaza thường có khả phân huỷ gluxit tốt chuyển xenluloza thành đường có phân tử lượng nhỏ Quá trình phân huỷ protein vi khuẩn, nấm nhờ xúc tác proteaza thành axit amin sau thành amonium Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý học Có phương pháp xử lý sinh học - Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo: Có thể thực đến mức hoàn toàn COD nước thải giảm đến 90- 95% khơng hồn tồn COD giảm 40- 80% Q trình khơng thể loại trừ cách triệt để loại vi trùng gây bệnh Bởi sau giai đoạn xử lý sinh học nhân tạo cần thực giai đoạn khử trùng nước thải trước xả vào nguồn - Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên: Trong môi trường tự nhiên, q trình lý, hố, sinh học diễn đất, nước, vi sinh vật không khí tác động qua lại với Lợi dụng trình này, người ta thiết kế hệ thống tự nhiên để xử lý nước thải Các trính xảy tự nhiên giống trình xảy nhân tạo, ngồi cịn có thêm q trình quang hợp, quang oxy hố hấp thụ, hấp thụ dưỡng chất hệ thực vật Trong hệ thống tự nhiên trình diễn đồng thời hệ sinh thái, trong hệ thống nhân tạo trình diễn bể phản ứng nhiệt -Hồ sinh học : Hồ sinh học hay gọi hồ oxy hố hồ ổn định Đó chuỗi gồm đến hồ Nước thải chảy qua hệ thống hồ với vận tốc không lớn Trong hồ nước thải làm trình tự nhiên bao gồm tảo vi khuẩn nên tốc độ oxy hố chậm, địi hỏi thời gian lưu thuỷ học lớn(30- 50 ngày) vi sinh vật sử dụng oxy sinh trình quang hợp tảo oxy hấp thụ từ khơng khí để phân huỷ chất hữu Còn tảo sử dụng CO 2, NH4+, phosphat giải phóng trình phân huỷ chất hữu để thực trình quang hợp Để hồ sinh học làm việc bình thường cần trì pH nhiệt độ giá trị tối ưu 1.3 Phân loại mức độ ô nhiễm Để phân loại độ ô nhiễm thuỷ vực người ta thường vào tiêu lý học, hoá học, sinh học Aliokin đưa bảng tiêu hoá học độ nhiễm bẩn nước Dựa tiêu DO, BOD5, NH4+ tác giả chia mức độ ô nhiễm nước loại sau: Nước sạch, nước sạch, nước bẩn, nước bẩn vừa, nước bẩn nước bẩn Ví dụ: nước có hàm lượng oxy hoà tan dao động từ 9-13mg/l, BOD từ 0,5-1,0mg/l, NH4+ 0,05mg/l Ở nước bẩn DO=0, BOD>10mgO 2/l, NH4+= 3mg/l Duncan Mara phân tích BOD5 COD nước thải thành phố lớn thuộc nước cơng nghiệp phát triển khu vực có khí hậu nóng đề xuất phân chia nhiễm nước theo mức độ sau STT Mức độ BOD5 (mgO2/l) COD (mg/l) Yếu 700 >1500