Bài giảng hóa học nước thải kỹ thuật xử lý nước thải

m co ww w Be en HÓA HỌC NƯỚC THẢI KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC TS TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 2011 m CHƢƠNG co KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC NƢỚC VÀ NƢỚC THẢI I KHÁI NIỆM en Nhờ có nước sống trái đất tồn phát triển nhờ có nguồn tài nguyên thiên nhiên: Nước - Nước chất lỏng tăng thể tích đóng băng trọng lượng giảm nên băng mặt nước tượng phân tầng nhiệt hồ nước đại dương - Nhiệt hóa cao nên tích lũy nhiệt lượng lớn phóng thích ngưng tụ  yếu tố ảnh hưởng tới khí hậu tòan cầu - Về mặt hóa học, nước (H2O) có khả tham gia vào nhiều phản ứng hóa học (hòa tan tốt)hòa tan khí oxy nhiều chât lỏng (31mL O2/1 L nước)  sống xuất lòng ao , hồ, biển, đại dương w Be Tòan nước cấp sinh họat, nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ sau sử dụng trở thành nước thải Nước thải bị ô nhiễm với mức độ khác lại đứ vào môi trường Ngoài rừng, suy giảm lớp thực vật che phủ mặt đất, lượng nước ngày dễ bị (cục bộ) bốc mực nước ngầm Như vậy, khối lượng nước sử dụng chủ yếu từ sông hồ phần nước ngầm hạn chế mà bi cạn kiệt (ở vùng) số lượng bị suy giảm dần chất lượng ww Nguồn nước ngầm thường có xu hướng giảm khai thác nhiều mà không bổ sung kịp thời Hiện nay, nước sử dụng công nghiệp, nông nghiệp sinh họat chiếm 250 m3/năm/đầu người  Điều đặt yêu cầu khẩn cấp để bảo vệ nguồn nước  Phải xử lý để sản xuất nước cho sinh họat sản xuất, hạn chế thải chất ô nhiễm vào MT tự nhiên II HÓA HỌC NƢỚC Các hợp chất vô hữu nước tự nhiên tồn dạng ion hòa tan, khí hòa tan, dạng rắn lỏng Chính phân bố cúa hợp chất định chất nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ nước mặn; nước giàu dinh dưỡng nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng nhẹ .co m Thành phần hóa học trung bình nƣớc hồ nƣớc biển tòan cầu Ta nhận thấy tổng nồng độ ion hòa tan nước biển cao nhiều so với nước sông Sự hòa tan chất rắn (ion) nước yếu tố định độ mặn nguồn nước Nồng độ ion hòa tan cao độ dẫn điện (EC) nước cao Độ mặn xác định qua độ dẫn điện (EC), đơn vị micro Siemen/cm (S/cm) Độ mặn (% ppt)=K*EC (S/cm)*1000; K=0,5 -0,85 (tùy vùng) Trong thực tế, hàm lượng nguyên tố hóa học nước sông phân bố phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo vị trí thủy lực Sự hòa tan khí Khí hòa tan vào nước đến giới hạn định, giới hạn gọi độ bão hòa w Be en Oxy: với oxy độ bão hòa chủ yếu phụ thuộc vào t nước, p khí bề mặt nước phần vào độ mặn nước Trong điều kiện nguồn nước không bị ô nhiễm chất hữu không bền (từ nước thải sinh họat, công nghiệp thực phẩm, phân hủy sinh khối…), giá trị DO đo thường gần giá trị oxy hòa tan mức bão hòa Do thông số DO thường sử dụng để đành giá mức độ ô nhiễm nguồn nước chất hữu Khi nước bị ô nhiễm chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật lượng oxy hòa tan nước bị tiêu thụ bớt, giá trị DO thấp so với DO bão hòa điều kiện Vì vậy, DO thường sử dụng thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu nguồn nước DO có ý nghĩa lớn trình tự làm sông (assimilative capacity - AC): phân hủy chất hữu điều kiện tự nhiên CO2 : nồng độ CO2 hòa tan nước đóng vai trò quan trọng Khí CO2 hấp thu vào môi trường nước, phản ứng với nước tạo ion carbonat (CO32-) bicarbonat (HCO3-) Nồng độ CO2 nước phụ thuộc vào độ pH: pH thấp CO2 dạng khí, pH 8-9 dạng bicarbonat chủ yếu, pH ≥ 10 dạng carbonat chiếm tỷ lệ cao (vẽ diagram HCO3- CO32-) Nồng độ CO2 ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều tính chất, trình hóa học, sinh học nước độ kiềm, độ axit, khả xâm thực, trình quang hợp,… Các chất rắn bao gồm thành phần vô cơ, hữu sinh vật phân thành lọai dựa theo kích thước: -6 Chất rắn lọc có đường kính  10 m (1 m): Chất rắn dạng keo vi khuẩn thuộc loại chất rắn dạng keo - Chất rắn lọc: chất rắn có đường kính lớn 10 m: Tảo, hạt, bùn, sạn, cát thuộc loại chất rắn lắng Các loại chất rắn ww - -6 Chất rắn bay chất rắn không bay  Chất rắn lơ lửng (suspended solids – SS):  Chất rắn hòa tan (dissolved solids - DS): - Tổng chất rắn hòa tan (TDS) -Nước biển Về phương diện hóa học, xem nước biển dung dịch hỗn hợp NaCl 0,5 M MgSO4 0,05 M, nước biển chứa nhiều nguyên tố hóa học khác với nồng độ thấp Nước biển toàn cầu có đặc điểm sau:  Tỷ lệ thành phần cấu tử ổn định: nhìn chung phạm vi toàn cầu, nước biển đồng tỷ lệ thành phần cấu tử chính, nồng độ tuyệt đối cấu tử biến động theo vùng, khu vực: a Tỷ lệ Na/Cl: 0,55  0,56 b Tỷ lệ Mg/Cl: 0,06  0,07 c Tỷ lệ K/Cl: 0,02  pH ổn định: pH nước biển gần ổn định giá trị 8,1  0,2 phạm vi toàn cầu Điều giải thích do: a Tác dụng đệm hệ đệm H2CO3  HCO3  CO32 b.Tác dụng đệm hệ đệm B(OH)3  B(OH)4 c Cân trao đổi cation hòa tan nước biển với lớp silicat trầm tích đáy đại dương:  pE ổn định: pE nước biển có giá trị ổn định khoảng 12,5  0,2 Do nước biển có tác dụng đệm pH mà có khả đệm độ oxy hóa khử - Nước sông Nồng độ nguyên tố hóa học nước sông phân bố phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo vị trí thủy vực Nhìn chung, đặc điểm thành phần ion hòa tan dòng sông giới yếu tố chủ đạo định:  Ảnh hưởng nước mưa (vùng nhiệt đới nhiều mưa)  Ảnh hưởng bốc  kết tinh (vùng sa mạc)  Ảnh hưởng phong hóa (vùng ôn đới, mưa) Ở vùng cửa sông, thành phần hóa học nước bị ảnh hưởng mạnh thành phần hóa học nước biển, đặc biệt ion Cl, Na+, SO42 HCO3 ww w Be en co m - III Các tiêu chuẩn, quy chuẩn liên quan đến chất lƣợng nƣớc QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 10:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước biển ven bờ QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt QCVN 24:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp co Các tiêu chuẩn liên quan đến chất lƣợng nƣớc m QCVN 09:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm ww w Be en TCVN 5942-1995 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng Nước mặt TCVN 5943-1995 - Chất lượng nước -Tiêu chuẩn chất lượng nước biển ven bờ TCVN 5944-1995 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm TCVN 5945-1995 - Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải TCVN 6772:2000 - Chất lượng nước - Nước thải sinh hoạt - Giới hạn ô nhiễm cho phép TCVN 6773:2000 - Chất lượng nước - Chất lượng nước dùng cho thuỷ lợi TCVN 6774:2000 - Chất lượng nước - Chất lượng nước bảo vệ đời sống thuỷ sinh TCVN 6980:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích cấp Nước sinh hoạt TCVN 6981:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước hồ dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt TCVN 6982:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích thể thao giải trí nước TCVN 6983:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước hồ dùng cho mục đích thể thao giải trí nước TCVN 6984:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh TCVN 6985:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước hồ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh TCVN 6986:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước biển ven bờ dùng cho mục đích bảo vệ thuỷ sinh TCVN 6987:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước biển ven bờ dùng cho mục đích thể thao giải trí nước CHƢƠNG co m CÁC CHU TRÌNH HÓA HỌC TRONG KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG CÁC QUÁ TRÌNH VÀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Phản ứng tạo phức Nước tự nhiên có chứa nhiều ion hợp chất có khả tạo phức mạnh, ví dụ axit humic, amino axit, ion clorua, Ngoài ra, nước tự nhiên có tác nhân tạo phức nhân tạo xuất phát từ loại chất thải công nghiệp thải vào nguồn nước Các tác nhân tạo phức tạo phức với hầu hết ion kim loại có nước (Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Ni2+, Sr2+, Cd2+, Ba2+) Do phản ứng tạo phức nêu, nên ion kim loại thường tồn nước nhiều dạng khác nhau, tùy theo pH, tác nhân có mặt, tồn dạng ion tự đơn lẻ Phản ứng tạo phức xảy nước ảnh hưởng đến phản ứng riêng phối tử kim loại, làm thay đổi mức oxy hóa ion kim loại, hòa tan hợp chất không tan kim loại Ngược lại, phản ứng tạo phức làm kết tủa số kim loại dạng hợp chất phức Nhiều cation kim loại bị giữ lại đất trình trao đổi ion, tạo phức với số phối tử mang điện tích âm, ion kim loại tạo thành anion phức không bị hấp thụ vào đất Hợp chất humic phối tử tạo phức quan trọng thường gặp nước tự nhiên Tính chất nước tự nhiên bị ảnh hưởng đáng kể có mặt hợp chất humic tính axit - bazơ, khả hấp phụ tạo phức chúng Axit fulvic tan nước, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước; axit humic humin không tan nước có khả ảnh hưởng đến tính chất nước thông qua khả trao đổi ion chất hữu với nước Do có khả liên kết với nhiều ion kim loại không tan nước, nên humin axit humic có khả tích lũy lượng lớn kim loại trầm tích Phản ứng oxy hóa-khử Hiện tượng oxyhóa-khử quan trọng hóa học nước nước thải Trong nước mặt chất ô nhiễm hữu bi oxy hóa oxy hòa tan nước, phản ứng làm lượng oxy hòa tan bị giảm điều ảnh hưởng đến sống thủy sinh vật hiếu khí nước (tôm , cá…) Trong trình XL nước thải, phản ứng oxy hóa khử ứng dụng công đọan chuổi hệ thống XL Sự biến đổi NH4+, NO2-, NO3- nước ww w Be en I - Trong nước, nhiều phản ứng oxy hoá khử xảy xúc tác VSV Các VSV chất xúc tác, oxy oxy hóa chất hữu cơ, Rất nhiều chất nước có khả trao đổi H+ e Sự dịch chuyển e phản ứng oxyhóa-khử kèm theo dịch chuyển ion H+ có mối quan hệ chặt chẻ trình oxyhóa-khử trình acid-base co Trong môi trường nước, tượng oxy hóa khử xảy sau: m - - Ở môi trường khử, lớp bùn lắng ky khí, carbon CO2 (ở lớp nước cạn bi khử đến CH4 Trong trường hợp lớp nước đáy trở nên kỵ khí, tồn chất trạng thái bị khử như: 2+ 2+ + Fe , Mn , CH4, NH4 , H2S Sự bão hòa DO nước làm cho lớp nước bề mặt có tính oxy hóa nồng II độ oxy cao (môi trường oxy hóa) Sự oxy hóa khử nước ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước đời sống thủy sinh CÁC CHU TRÌNH CHUYỂN HÓA TRONG NƢỚC en Vai trò vi sinh vật chuyển hóa hóa học môi trường nước Các vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc tảo đóng vai trò trung gian tạo điều kiện cho nhiều chuyển hóa hóa học xảy nước đất Vi sinh vật thông qua nhiều phản ứng khác tạo thành nhiều loại trầm tích khoáng vật sa lắng Nhiều loại vi sinh vật tham gia vào nhiều chu trình chuyển hóa nguyên tố môi trường, chu trình gọi chu trình sinh địa hóa w Be Phản ứng chuyển hóa cacbon Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng chu trình cacbon Các loại tảo quang hợp loại sinh vật cố định cacbon quan trọng môi trường nước Tảo quang hợp tiêu thụ CO2, làm pH nước tăng làm kết tủa CaCO3 CaCO3.MgCO3 Lượng cacbon hữu tạo thành nhờ hoạt động vi sinh vật tiếp tục bị vi sinh vật phân hủy chuyển hóa chu trình sinh địa hóa thành nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, than đá, than bùn,… Cacbon hữu sinh khối, nhiên liệu hóa thạch bị vi sinh vật phân hủy hoàn toàn tạo thành CO2 Có thể tóm tắt trình chuyển hóa cacbon có liên quan đến vi sinh vật sau:  Quang hợp: trình tảo loại thực vật bậc cao, vi khuẩn quang hợp sử dụng lượng ánh sáng để cố định cacbon thành chất hữu cơ: ww CO2 + H2O + h  {CH2O} + O2(k)  Qúa trình hiếu khí: trình chất hữu bị oxy hóa điều kiện có oxy phân tử O 2: {CH2O} + O2(k)  CO2 + H2O m  Qúa trình kỵ khí: trình oxy hóa chất hữu sử dụng nguồn oxy kết hợp NO3, SO42…, không sử dụng oxy phân tử .co  Sự phân hủy sinh khối: vi khuẩn nấm mốc phân hủy xác động thực vật, chuyển cacbon hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh, photpho thành dạng hợp chất hữu vô đơn giản hấp thụ thực vật  Quá trình tạo metan: chất hữu bị vi khuẩn tạo metan (methane-forming bacteria) Methanobacterium chuyển thành metan điều kiện thiếu khí (anoxic) lớp trầm tích phản ứng lên men (đây loại phản ứng oxy hóa khử, chất oxy hóa chất khử chất hữu cơ): 2{CH2O}  CH4 + CO2 trình đóng vai trò quan trọng chu trình cacbon Quá trình cung cấp khoảng 80% lượng CH4 cho khí en  Quá trình phân hủy hợp chất hydrocacbon: hợp chất hydrocacbon lớn bị Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium Nocardia oxy hóa điều kiện hiếu khí Nhờ có trình mà chất thải dầu mỏ bị phân hủy nước đất Ví dụ phản ứng: CH3CH2CH2CH2CH2O2H + O2  CH3CH2CH2O2H + 2CO2 + 2H2O w Be  Sự phân hủy sinh học hợp chất hữu cơ: trình xảy trình xử lý nước thải đô thị Có thể biểu diễn phân hủy phản ứng đại diện sau: {CH2O} + O2(k)  CO2 + H2O + sinh khối Phản ứng chuyển hóa nitơ Chu trình nitơ trình hóa học quan trọng nước đất có tham gia vi sinh vật Quá trình dựa vào chuyển hóa quan trọng:  Cố định nitơ (nitrogen fixation): trình phân tử N2 từ khí chuyển thành nitơ hữu (chủ yếu vi khuẩn Rhizobium): 3{CH2O} + 2N2 + 3H2O + 4H+  3CO2 + 4NH4+ ww  Nitrat hóa (nitrification): trình oxy hóa NH3 NH4+ thành NO3 (do vi khuẩn Nitrozomonas Nitrobacter): NH3 + 3/2 O2  H+ + NO2 + H2O (Nitrozomonas) NO2 + ½ O2  NO3 (Nitrobacter)  Khử nitrat (nitrate reduction): trình khử NO3 thành NO2: co ½ NO3 + ¼ {CH2O}  ½ NO2 + ¼ H2O + ¼ CO2 m nitrat hóa đóng vai trò quan trọng tự nhiên, cung cấp ion nitrat cho thực vật hấp thụ (đây dạng nitơ chủ yếu thực vật hấp thụ được) Phân bón dạng muối amoni vi khuẩn chuyến hóa thành nitrat để thực vật hấp thụ tốt  Denitrat hóa (denitrification): trình NO3 NO2 bị khử thành N2 điều kiện oxy tự do: 4NO3 + 5{CH2O} + 4H+  2N2 + 5CO2 + 7H2O Phản ứng chuyển hóa lƣu huỳnh trình denitrat hóa tạo thành NO N2O en Chu trình lưu huỳnh có liên quan đến chuyển hóa qua lại dạng hợp chất khác lưu huỳnh như: hợp chất sulfat vô tan, hợp chất sulfat không tan, hợp chất sinh học chứa lưu huỳnh, hợp chất hữu tổng hợp chứa lưu huỳnh Các trình có tham gia vi sinh vật chu trình lưu huỳnh bao gồm:  Khử sulfat thành sulfua tác dụng vi khuẩn Desulfovibrio: SO42 + 2{CH2O} + 2H+  H2S + 2CO2 + 2H2O w Be H2S tạo thành độc có mùi khó chịu nên làm giảm chất lượng nước  Oxy hóa sulfua tác dụng vi khuẩn Thiobacillus: 2H2S + 4O2  4H+ + 2SO42 Một số loại vi khuẩn oxy hóa sulfua chịu môi trường axit nguy hiểm cho môi trường Ví dụ, vi khuẩn loại oxy hóa pyrite FeS2 nước rò rỉ từ mỏ khai thác quặng tạo thành axit sulfuric Axit tạo thành hòa tan nhiều kim loại quặng cuối vào nguồn nước ngầm / nước mặt gây ô nhiễm ww  Quá trình phân hủy hợp chất hữu có chứa lưu huỳnh tác dụng vi khuẩn tạo chất hữu chứa lưu huỳnh bay có mùi khó chịu, metyl thiol CH3SH, dimetyl disulfua CH3SSCH3 Quá trình phân hủy tạo H2S Phản ứng chuyển hóa photpho Các trình có tham gia vi sinh vật đất nước đóng vai trò quan trọng chu trình photpho Một số vi khuẩn có khả tích lũy photpho từ nước tốt tảo Photpho tích lũy m tế bào giải phóng trở lại giúp vi khuẩn phát triển môi trường thiếu chất dinh dưỡng .co Photphat (PO43): nitrat, photphat chất dinh dưỡng cần cho phát triển thực vật thủy sinh Nồng độ photphat nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ 0,01 mg/L Nước sông bị ô nhiễm nước thải đô thị, nước thải công nghiệp nước chảy tràn từ đồng ruộng chứa nhiều loại phân bón, có nồng độ photphat đến 0,5 mg/L Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại người, nhiều tiêu chuẩn chất lượng nước không quy định nồng độ tối đa cho photphat Sulfat (SO42) Mặc dù không độc hại người, song có mặt nước nồng độ tương đối lớn, với nitơ, photphat gây tượng phú dưỡng (eutrophication) Theo nhiều tác giả, hàm lượng photphat nước đạt đến mức  0,01 mg/l (tính theo P) tỷ lệ P:N:C vượt 1:16:100, gây tượng phú dưỡng nguồn nước Hiện tượng phú dưỡng thường xảy với hồ, vùng nước lưu thông trao đổi Clorua (Cl) en Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển nước phèn, thường có nồng độ sulfat cao Sulfat nước bị vi sinh vật chuyển hóa tạo sulfit axit sulfuric gây ăn mòn đường ống bê tông Ở nồng độ cao, sulfat gây hại cho trồng w Be Là ion quan trọng nước nước thải Clorua kết hợp với ion khác natri, kali gây vị cho nước Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả ăn mòn kim loại, gây hại cho trồng, giảm tuổi thọ công trình bê tông, Nhìn chung clorua không gây hại cho sức khỏe người, clorua gây vị mặn nước nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống sinh hoạt Các kim loại nặng Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn, thường có nước thải công nghiệp Hầu hết kim loại nặng có độc tính cao người động vật khác ww  Chì (Pb): chì có nước thải sở sản xuất pin, acqui, luyện kim, hóa dầu Chì đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm khí thải giao thông Chì có khả tích lũy thể, gây độc thần kinh, gây chết bị nhiễm độc nặng Chì độc động vật thủy sinh Các hợp chất chì hữu độc gấp 10  100 lần so với chì vô loại cá  Thủy ngân (Hg): thủy ngân kim loại sử dụng nông nghiệp (thuốc chống nấm) công nghiệp (làm điện cực) Trong tự nhiên, thủy ngân đưa vào môi trường từ nguồn khí núi 10 m lửa Ở vùng có mỏ thủy ngân, nồng độ thủy ngân nước cao Nhiều loại nước thải công nghiệp có chứa thủy ngân dạng muối vô Hg(I), Hg(II) hợp chất hữu chứa thủy ngân Thủy ngân độc với động vật khác vi sinh vật Nhiều loại hợp chất thủy ngân dùng để diệt nấm mốc .co  Asen (As): asen nguồn nước nguồn gây ô nhiễm tự nhiên (các loại khoáng chứa asen) nguồn nhân tạo (luyện kim, khai khoáng ) Asen thường có mặt nước dạng asenit (AsO33), asenat (AsO43) asen hữu (các hợp chất loại methyl asen có môi trường phản ứng chuyển hóa sinh học asen vô cơ) Phản ứng chuyển hóa sắt Asen hợp chất chất độc mạnh (cho người, động vật khác vi sinh vật), có khả tích lũy thể gây ung thư Độc tính dạng hợp chất asen: As(III) > As(V) > Asen hữu en Một số vi khuẩn (như Ferrobacillus, Gallionella, Sphaerotilus) sử dụng hợp chất sắt để lấy lượng cho trình đồng hóa chúng, thông qua trình oxy hóa Fe(II) thành Fe(III) với oxy phân tử: 4Fe2+ + 4H+ + O2  4Fe3+ + 2H2O ww w Be Người ta thường tìm thấy lượng lớn sắt (III) oxid tích tụ dạng bùn sa lắng nơi vi khuẩn oxy hóa sắt phát triển mạnh 11 m CHƢƠNG I Các chất ô nhiễm môi trƣờng nƣớc Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc co HÓA HỌC NƢỚC – Ô NHIỄM NƢỚC Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên: Do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, sinh vật vi sinh vật có hại kể xác chết chúng Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải chất độc hại chủ yếu dạng lỏng chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước en Theo chất tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm tác nhân vật lý Có nhiều chất gây ô nhiễm nước Tác hại chất gây ô nhiễm tùy thuộc vào tính chất vật lý, hóa học mà phụ thuộc vào dạng tồn chúng môi trường Ví dụ: asen nguyên tố độc, dạng asen khác có độc tính khác nhau, hợp chất vô As (III) độc hợp chất As (V) tương ứng, asen dạng (CH3)2As + CH3COO (asenobetain) có nhiều hải sản lại độc w Be Vì vậy, đánh giá mức độ ô nhiễm nước, cần phân tích xác định có mặt nguyên tố, hợp chất gây ô nhiễm mà phải xác định dạng tồn môi trường (speciation) ww Do hoạt động tự nhiên nhân tạo mà thành phần chất lượng nước môi trường bị thay đổi Sau thời gian nước tự làm thông qua trình tự nhiên hấp phụ, lắng, lọc, tạo keo, phân tán, oxy hóa, khử, polime hóa, biến đổi tác dụng vi sinh vật Khả tự làm nước đáng kể nguồn nước có lưu thông (sông, suối, ) Do điều kiện có dòng chảy oxy từ không khí khuếch tán hòa tan vào nước để tham gia vào trình phân hủy chất ô nhiễm vi sinh vật Khi đưa lượng nhiều chất gây ô nhiễm vào nguồn nước tự nhiên, vượt khả tự làm nguồn nước bị ô nhiễm Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu xuất phát từ trình sinh hoạt hoạt động sản xuất người tạo nên (công nghiệp, thủ công nghiệp, nông ngư nghiệp, giao thông thủy, dịch vụ…) Ô nhiễm 12 co m nước yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt, ) nghiêm trọng, không thường xuyên, nguyên nhân gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc thƣờng gặp nƣớc thải en Các tác nhân gây ô nhiễm thường sử dụng để so sánh COD (nhu cầu oxy hóa học), BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng) w Be  Nước sông bị ô nhiễm yếu tố tự nhiên: nước sông vùng ven biển vùng khác sâu nội địa bị nhiễm mặn Nước sông bị nhiễm mặn theo kênh rạch đưa nước mặn vào hồ chứa gây nhiễm mặn vùng xa bờ biển Nước sông, kênh rạch bị nhiễm phèn chuyển axit, sắt, nhôm đến vùng khác gây suy giảm chất lượng nước vùng bị tác động Người ta thường chia nguồn gây ô nhiễm nước thành hai loại nguồn điểm nguồn không điểm:  Nguồn điểm (point source): nguồn gây ô nhiễm xác định vị trí, lưu lượng cụ thể, ví dụ cống thải nước thải đô thị vào sông, hồ, cống thải nhà máy,  Nguồn không điểm (nonpoint source): nguồn gây ô nhiễm không xác định cụ thể vị trí, lưu lượng, ví dụ nước chảy tràn khu đô thị, nông thôn, nước mưa bị ô nhiễm, Các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ chất ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ww phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường; tính chất vật lý chất ô nhiễm; tính chất hóa học chất ô nhiễm; tính chất sinh hóa (khả chuyển hóa) chất ô nhiễm; đặc điểm tác dụng sinh học (tích lũy sinh học chất ô nhiễm); điều kiện khí tượng thủy văn; độ pH môi trường, độ bền vửng chất ô nhiễm 13 Nước thải sinh họat : Thành phần co chất hữu dễ bị phân hủy sinh học chất tiêu thụ oxy; chất hữu bền vững; kim loại nặng; ion vô cơ; khí hòa tan; dầu mỡ; chất phóng xạ; vi trùng; chất có mùi; chất rắn II Các loại nƣớc thải- đặc tính-nguồn xả thải m Phân loại tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc  chất dinh dưỡng (photpho, nitơ),  chất rắn vi trùng… en  chất hữu dễ bị phân hủy sinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ,…), w Be Nước thải đô thị: thành phần gần tương tự nước thải sinh hoạt (tạo thành gộp chung nước thải sinh hoạt + nước thải vệ sinh + nước thải sở thương mại, công nghiệp nhỏ) Nước thải công nghiệp (industrial wastewater): nước thải từ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp thành phần giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể Ví dụ: nước thải xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn chất hữu cơ; nước thải xí nghiệp thuộc da chất hữu có kim loại nặng, sulfua, ww Đại lượng PE (population equivalent) thường sử dụng để so sánh cách tương đối mức độ gây ô nhiễm nước thải công nghiệp với nước thải đô thị Đại lượng xác định dựa vào lượng thải trung bình người ngày tác nhân gây ô nhiễm xác định III Quan trắc môi trƣờng nƣớc (Monitoring)- Đánh giá tác động môi trƣờng Quan trắc môi trường việc theo dõi thường xuyên chất lượng môi trường với trọng tâm, trọng điểm hợp lý nhằm phục vụ hoạt động bảo vệ môi trường phát triển bền vững Các mục tiêu cụ thể quan trắc môi trường gồm: 14 m Cung cấp đánh giá diễn biến chất lượng môi trường quy mô quốc gia, phục vụ việc xây dựng báo cáo trạng môi trường Cung cấp đánh giá diễn biến chất lượng môi trường vùng trọng điểm quan trắc để phục vụ yêu cầu tức thời cấp quản lý nhà nước bảo vệ môi trường Các thông số quan trắc môi trƣờng nƣớc co Cảnh báo kịp thời diễn biến bất thường hay nguy ô nhiễm, suy thoái môi trường Xây dựng sở liệu chất lượng môi trường phục vụ việc lưu trữ, cung cấp trao đổi thông tin phạm vi quốc gia quốc tế Môi trường nước mặt: pH, nhiệt độ, TD , EC, SO, PO, dầu mỡ khoáng, Coliform , DO, OD, COD, N-NH, N-NO, độ đục, Fe, Cl, - Môi trường nước mưa : pH, độ dẫn điện (EC), NO2, SO42-, NO3-, Cl-, NH4+, Na+, Ca2+, Mg2+, K+, PO43- en - ww w Be Tần suất thời gian lấy mẫu - Tùy thuộc vào yêu câu công tác quản lý môi trường, đặc điểm nguồn nước - Khi có thay đổi theo chu kỳ hay thường xuyên, cân thiêt kế không gian thời gian lần lấy mẫu liên tiếp để phát thay đổi - Quan trắc cố MT-thu mẫu hàng ngày nhiều lần ngày - Về nguyên tắc, tần số thu mẫu dày, độ xác đánh giá cao 15 m co en w Be ww 16 m co en Đánh giá tác động môi trƣờng ww w Be Đánh giá tác động môi trường trình phân tích, đánh giá, dự báo ảnh hưởng đến môi trường dự án quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội, sở sản xuất, kinh doanh, công trình kinh tế, khoa học kỹ thuật, y tế, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng công trình khác  đề xuất giải pháp thích hợp bảo vệ môi trường Các hoạt động kể tác động đến môi trường tốt xấu, có lợi có hại việc đánh giá tác động môi trường giúp nhà định chủ động lựa chọn phương án khả thi tối ưu kinh tế kỹ thuật kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội 17 [...]... 3 Nước thải công nghiệp (industrial wastewater): là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải. .. Các loại nƣớc thải- đặc tính-nguồn xả thải m Phân loại các tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc  chất dinh dưỡng (photpho, nitơ),  chất rắn và vi trùng… en  các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ,…), w Be 2 Nước thải đô thị: thành phần cơ bản cũng gần tương tự nước thải sinh hoạt (tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt + nước thải vệ sinh + nước thải của các... thải nước thải đô thị vào sông, hồ, cống thải nhà máy,  Nguồn không điểm (nonpoint source): là nguồn gây ô nhiễm không xác định được cụ thể vị trí, lưu lượng, ví dụ nước chảy tràn ở khu đô thị, nông thôn, nước mưa bị ô nhiễm, Các yếu tố ảnh hƣởng đến nồng độ của chất ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc ww phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường; tính chất vật lý của chất ô nhiễm; tính chất hóa học. .. trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng vn Ô nhiễm nước có nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước en Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ... suy thoái chất lượng nước toàn cầu Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc thƣờng gặp là nƣớc thải en Các tác nhân gây ô nhiễm chính thường được sử dụng để so sánh là COD (nhu cầu oxy hóa học) , BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa) , SS (chất rắn lơ lửng) w Be  Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên: nước sông vùng ven biển và có thể ở các vùng khác sâu hơn trong nội địa cũng có thể bị nhiễm mặn Nước sông bị nhiễm mặn... ô nhiễm; tính chất hóa học của chất ô nhiễm; tính chất sinh hóa (khả năng chuyển hóa) của chất ô nhiễm; đặc điểm tác dụng sinh học (tích lũy sinh học của chất ô nhiễm); điều kiện khí tượng thủy văn; độ pH của môi trường, độ bền vửng của chất ô nhiễm 13 1 Nước thải sinh họat : Thành phần cơ bản là vn co các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học hoặc các chất tiêu thụ oxy; các chất hữu cơ bền vững; các... phân tán, oxy hóa, khử, polime hóa, biến đổi dưới tác dụng của vi sinh vật Khả năng tự làm sạch của nước chỉ đáng kể đối với các nguồn nước có lưu thông (sông, suối, ) Do trong điều kiện có dòng chảy oxy từ không khí mới có thể khuếch tán và hòa tan vào nước để tham gia vào quá trình phân hủy các chất ô nhiễm của vi sinh vật Khi đưa một lượng quá nhiều chất gây ô nhiễm vào các nguồn nước tự nhiên,... trình đồng hóa của chúng, thông qua quá trình oxy hóa Fe(II) thành Fe(III) với oxy phân tử: 4Fe2+ + 4H+ + O2  4Fe3+ + 2H2O ww w Be Người ta thường tìm thấy những lượng lớn sắt (III) oxid tích tụ dưới dạng bùn sa lắng ở những nơi vi khuẩn oxy hóa sắt phát triển mạnh 11 m CHƢƠNG 3 I Các chất ô nhiễm chính trong môi trƣờng nƣớc 1 Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc co HÓA HỌC NƢỚC – Ô NHIỄM NƢỚC Ô nhiễm nước có nguồn... đối mức độ gây ô nhiễm của nước thải công nghiệp với nước thải đô thị Đại lượng này được xác định dựa vào lượng thải trung bình của một người trong một ngày đối với một tác nhân gây ô nhiễm xác định III Quan trắc môi trƣờng nƣớc (Monitoring)- Đánh giá tác động môi trƣờng Quan trắc môi trường là việc theo dõi thường xuyên chất lượng môi trường với các trọng tâm, trọng điểm hợp lý nhằm phục vụ các hoạt... đưa nước mặn vào các hồ chứa gây nhiễm mặn các vùng xa bờ biển Nước sông, kênh rạch bị nhiễm phèn có thể chuyển axit, sắt, nhôm đến các vùng khác gây suy giảm chất lượng nước vùng bị tác động Người ta thường chia các nguồn gây ô nhiễm nước thành hai loại là nguồn điểm và nguồn không điểm:  Nguồn điểm (point source): là nguồn gây ô nhiễm có thể xác định được vị trí, lưu lượng cụ thể, ví dụ cống thải ... hợp chất định chất nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ nước mặn; nước giàu dinh dưỡng nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng nước mềm; nước bị ô nhiễm nặng nhẹ .co m Thành phần hóa học trung bình nƣớc... 10:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước biển ven bờ QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt QCVN 24:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp... lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích thể thao giải trí nước TCVN 6983:2001 - Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thải vào vực nước