Nước thải chứa rất nhiều loại hợp chất khác nhau, với số lượng và nồng độ
cũng rất khác nhau. Do đó, có thể phân loại tính chất nước thải như sau: 2.1.3.1. Đặc tính lý học của nước thải:
Bao gồm các chỉ tiêu như nhiệt độ, màu, mùi, độ đục, chất rắn tổng số (TS) và chất rắn lơ lửng (SS).
Nguồn gốc phát sinh của nước thải là từ các chất thải sinh hoạt, các chất thải
nông nghiệp, các chất thải công nghiệp, sự phân rã tự nhiên của các hợp chất hữu cơ,
sự thối rửa của các chất thải…[7].
2.1.3.2. Đặc tính hóa học của nước thải:
Thành phần nước thải chiếm đến 99,9 % nước. Các thành phần hóa học mặc dù có tỉ lệ rất thấp nhưng có ý nghĩa rất quan trọng trong đánh giá chất lượng nước.
Các thông số mô tả tính chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu cơ, vô cơ và chất khí. Để đơn giản hơn, ta có thể xác định tính chất hóa học của nước thải
thông qua các thông số: độ kiềm, BOD, COD, các chất khí hòa tan, các hợp chất chứa Nitơ, Phospho, pH, các chất rắn (hữu cơ, vô cơ, huyền phù, không tan) và nước.
Nguồn gốc phát sinh từ các chất thải sinh hoạt, các chất thải nông nghiệp, chất
thải công nghiệp, chất thải sản xuất, chất thải thương mại, các quá trình phân hủy tự
nhiên … [7].
2.1.3.3. Đặc tính sinh học của nước thải:
Thành phần và mật độ các loài vi sinh vật có thể sống trong nước phụ thuộc
chặt chẽ vào đặc điểm, thành phần hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và địa
hình nơi cư trú. Trong nước thải chưa được xử lý có chứa hàng triệu tế bào vi khuẩn trong 1 ml nước. Đây là một chỉ tiêu rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô
nhiễm của nước. Sự hiện diện của vi sinh vật trong nước làm cho nước bị nhiễm bẩn
và là nguyên nhân gây bệnh nhiễm trùng đường tiêu hóa.
Các thành phần sinh học trong nước thải bao gồm: các động vật nguyên sinh, thực vật và vi vật nguyên sinh.
Nguồn gốc phát sinh từ các dòng nước hở nhà máy xử lý nước, các chất thải
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
2.1.4. Một số chỉ tiêu cơ bản trong đánh giá chất lượng nước thải [6]
2.1.4.1. Độ pH:
Là thước đo tính acid hoặc base của dung dịch. Thông thường các sinh vật tồn
tại và phát triển tốt nhất ở độ pH = 7. Tuy nhiên, sự sống vẫn nhận một khoảng dưới
giá trị trung tính (6 < pH < 8,5), đôi khi những sinh vật sống ở các pH cực tiểu (0 < pH
< 1) hay cực đại pH = 14, pH còn là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước
cấp và nước thải. Chỉ số này cho thấy việc cần phải trung hòa hay không và tính lượng
chất cần thiết trong quá trình xử lý bằng keo tụ, khử khuẩn,…Sự thay đổi số pH làm
thay đổi các quá trình hòa tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận của các phản ứng sinh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hóa xảy ra trong nước.
2.1.4.2. Hàm lượng các chất rắn:
Các chất rắn có trong nước bao gồm các chất vô cơ và các chất hữu cơ. Các
chất vô cơ là các muối hòa tan hoặc không tan như đất đá ở dạng huyền phù hay lơ
lửng. Các chất hữu cơ như: xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động vật
phù du…Tổng chất rắn TS được xem là thành phần vật lý đặc trưng nhất của nước
thải.
2.1.4.3. Màu nước:
Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải thường có màu đen, nâu đen hoặc đỏ
nâu. Màu của nước được phân thành hai dạng: màu thực là do các chất hòa tan hoặc
dạng keo trong nước, màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước. Trong
thực tế người ta thường xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất
không tan. Có nhiều phương pháp xác định màu của nước, nhưng thường dùng phương
pháp so màu với các dung dịch chuẩn là coban clophantinate. 2.1.4.4. Oxygen hòa tan (DO-Dissoved Oxygen):
DO hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá mức độ ô
nhiễm nước. Bình thường oxygen hòa tan trong nước chứa khoảng 8-10 mg/l, chiếm
khoảng 70-85% khí oxygen bão hòa. Mức oxygen 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, oxygen được dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng
thiếu oxygen trầm trọng, gây ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống của các loài cá cũng như
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
2.1.4.5. Nhu cầu oxygen sinh hóa (BOD-Biochemical oxygen Demand):
Là chỉ số phản ánh lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hữu có trong
mẫu nước nhờ hoạt động sống của vi sinh vật.
Thời gian của quá trình phụ thuộc vào bản chất của các chất hữu cơ, chủng loại
vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, hàm lượng các chất độc có trong nước.
BOD được xem là một chỉ tiêu thông dụng để xác định mức độ ô nhiễm của tất
cả các nguồn nước. Hàm lượng BOD càng tăng thì mức độ ô nhiễm càng tăng và ngược lại.
2.1.4.6. Nhu cầu oxygen hóa học (COD-Chemical oxygen Demand): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị hàm lượng chất hữu cơ trong nước
thải và mức độ ô nhiễm của nước tự nhiên. Đây cũng là một chỉ tiêu không thể thiếu trong đánh giá chất lượng nước.
COD được định nghĩa là lượng oxygen hòa cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước. Lượng oxygen này tương đương với
toàn bộ oxygen cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ trong nước bằng một tác
nhân hóa học mạnh trong môi trường acid.
Hàm lượng COD trong nước càng tăng thì mức độ ô nhiễm càng cao và ngược
lại. Đối với nhiều loại nước thải, BOD và COD có mối tương quan nhất định. Chỉ số
BOD bao giờ cũng nhỏ hơn COD, vì không phải chất hữu cơ nào vi sinh vật cũng phân
hủy được.
2.1.4.7. Các chỉ tiêu về dinh dưỡng (NH4+, NO3-, NO2-, P):
Các chất dinh dưỡng N rất đa dạng. Sự phân giải các hợp chất N cuối cùng tạo
ra Amoniac. Trong môi trường kiềm, khí Amoniac thoát ra có mùi khai khó chịu, cạnh
tranh sự hòa tan của oxygen trong nước, đầu độc các thủy sinh vật. Trong môi trường
kiềm và acid, Amoniac tồn tại dưới dạng cation NH4+, tạo điều kiện cho rêu tảo phát
triển khi có ánh sáng. Khi có mặt oxygen và các vi khuẩn, Amoniac được phân hủy
thành các oxide của N với các giá trị khác nhau. Các chất này đều độc với người và
động vật ở các mức độ khác nhau. Sản phẩm của quá trình phân hủy Amoniac cuối
cùng hình thành NO3- tạo điều kiện cho sự phát triển của rêu tảo khi có ánh sáng. Trong điều kiện kị khí, NO3- sẽ chuyển thành NH4+ hoặc khí N2 tự do.
Các chỉ số về Nitơ cơ bản bao gồm dạng khử như N-hữu cơ, N-NH3, dạng oxy hóa như N- NO2-, NO3-. Trong nước hàm lượng NH4+ >5 mg/l và NO3- > 10 mg/l, là
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
môi trường dinh dưỡng tốt cho sự phát triển của rong tảo, nhưng ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước sinh hoạt và nước nuôi trồng thủy sản.
Chất dinh dưỡng Phospho: Phospho trong nước thải thường tồn tại nhiều ở dạng
phosphat, chỉ tiêu này được quan tâm nhiều trong đánh giá chất lượng nước thải sinh
hoạt, nước thải công nghiệp,…khi đổ vào thủy vực. Phosphat là một trong những
nguyên nhân chính gây bùng phát của tảo ở thủy vực. Theo TCVN (1995), nước thải
công nghiệp khi đổ vào thủy vực phải có hàm lượng phosphat hữu cơ < 0,2 mg/l,
phosphat tổng số < 4 mg/l.
2.1.4.8. Các chỉ tiêu về sinh học:
Trong nước tự nhiên thường tồn tại những sinh vật như vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, thực vật thủy sinh, động vật đơn bào, nhuyễn thể, các loài động vật có xương
sống. Thông thường, nước ô nhiễm là do các vi khuẩn gây bệnh, một số loài nấm, tảo, virus, động vật nguyên sinh, các loại giun sán…bất kỳ loài sinh vật nào trong nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sinh sản quá mức độ và có tính chất nguy hại đều là những tác nhân gây ô nhiễm nước. Để xác định mức độ ô nhiễm sinh học trong nước, thông thường người ta dựa vào nồng độ vi sinh vật chỉ thị trong nước. Có 3 nhóm sinh vật chính chỉ thị ô nhiễm phân:
Nhóm coliforms đặc trưng là Escheriachia coli (E.coli). Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis. Nhóm Clostridia đặc trưng là Clostridium perfringens.
Sự có mặt của các sinh vật này cho thấy nước bị ô nhiễm phân. Trong đó nhóm sinh vật E.coli được cho là nhóm sinh vật chỉ thị lý tưởng nhất vì có một số tiêu chuẩn
lý tưởng hơn các nhóm sinh vật chỉ thị khác như: có thể xác định được ngoài thực địa,
dễ xác định hơn các vi sinh vật chỉ thị khác. Ngoài ra, để đánh giá ô nhiễm nước người
ta còn chú ý đến một số chỉ tiêu như: động vật đáy, phiêu sinh thực vật (phytoplankton).
2.2. Khảo sát chất lượng nước thải nhà máy Đạm Phú Mỹ2.2.1. Phương pháp thu và bảo quản mẫu: 2.2.1. Phương pháp thu và bảo quản mẫu:
Phương pháp lấy mẫu dựa theo TCVN 5992-1995 [2].
Chọn bình chứa mẫu: Bình chứa mẫu được sử dụng là loại bình bằng vật liệu
dẻo bền chắc, chịu nhiệt, dễ đậy kín, dễ mở, dễ kiếm, có thể làm sạch và dùng lại. Bình chứa mẫu cần chống được sự mất mát do hấp thụ, bay hơi và ô nhiễm bởi các chất lạ.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Nơi lấy mẫu: Mục tiêu lấy mẫu nhằm kiểm tra chất lượng nước thải nhà máy
Đạm Phú Mỹ. Do đó tôi đã nghiên cứu kỹ hệ thống và chọn bể đầu ra 40-PK- 2002/BA8 là bể chứa nước thải sau khi đã xử lý và thải ra hệ thống sông Thị Vải. Điểm lấy mẫu là AP 42002.
Thiết bị lấy mẫu
Tôi sử dụng thiết bị lấy mẫu thủ công. Sử dụng các bình bằng vật liệu dẻo hứng trực
tiếp nước chảy vào. Tuy nhiên cần lưu ý:
- Cần tráng rửa các chai đựng mẫu bằng nước thường, nước cất, dán nhãn theo tên mẫu.
- Tại mỗi vị trí lấy mẫu tráng bằng nước của chính vị trí đó rồi mới tiến hành lấy
mẫu.
- Dùng tay cầm chai, lọ nhúng vào khoảng giữa dòng nước cách bề mặt nước độ
30-40cm. Hướng miệng chai, lọ lấy mẫu hướng về phía dòng nước tới. Thể tích nước phụ thuộc vào thông số cần khảo sát.
Thời gian lấy mẫu: Tôi tiến hành lấy mẫu vào khoảng 8 giờ sáng các ngày thứ năm hàng tuần.
Bảo quản, vận chuyển và lưu trữ mẫu: Các mẫu sau khi lấy được vận chuyển
ngay về phòng thí nghiệm bằng xe máy. Do các mẫu sẽ được tiến hành phân tích trong thời gian ngắn nên các mẫu chỉ được bảo quản trong điều kiện nhiệt độ bình thường và
được đậy kín.
2.2.2. Một số chỉ tiêu ô nhiễm phân tích và phương pháp xác định [10]:
- COD và BOD5 - Tổng phosphor - NO2- , NO3- - NH3, tổng Nitơ
- SS, pH, nhiệt độ
2.2.2.1. Xác định nhu cầu oxy hóa học COD
COD (Chemical Oxygen Demand) là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hoá học các hợp chất hữu cơ, chính vì vậy chỉ tiêu COD dùng để đánh giá độ ô nhiễm chất hữu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cơ của nước (đặc biệt là nước thải).
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
với đơn vị là mg/l.
Phương pháp: Xác định COD theo máy quang phổ HACH DR 2010 Nguyên tắc:
Hầu hết các loại hợp chất hữu cơ bị oxy hóa trong dung dịch K2Cr2O7/H2SO4ở
150oC trong 2 giờ. Mẫu được oxy hóa bằng một lượng dư chính xác K2Cr2O7. Sau quá trình phản ứng lượng Cr3+ được đo mật độ quang ở = 420nm. Từ đó sẽ tính được
lượng oxy đã tiêu thụ. Quá trình oxy hóa diễn ra như sau:
Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O
Thuốc thử COD chứa ion Ag+ và ion Hg2+, ion Ag+ là chất xúc tác, Hg2+ dùng
loại trừ ảnh hưởng sự có mặt của Cl-. Các yếu tố ảnh hưởng:
Các ion Cl- gây sai số cho quá trình phân tích:
Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
Để tránh sự sai số trên người ta cho thêm thủy ngân (II) sunfat để tạo kết tủa bền với Cl-. Để giảm nồng độ Cl- có trong mẫu thì nên pha loãng mẫu.
Đối với mẫu nước có nồng độ Cl- quá cao thì xử lý mẫu bằng HgSO4 trong môi trường pH < 2 trước khi tiến hành xác định.
Dụng cụ và thiết bị
Máy quang phổ HACH DR 2010
Ống COD
Pipet 5ml, 1ml Bình định mức 50ml
Bếp gia nhiệt COD Hóa chất:
Ống COD Low Range (Dùng cho mẫu có nồng độ COD từ 0 đến 150 g/l)
Ống COD High Range (Dùng cho mẫu có nồng độ COD từ 0 đến 1500 g/l)
Ống COD High Range Plus (Dùng cho mẫu có nồng độ COD từ 0 đến 15000g/l)
KPH chuẩn (HOOC.C6H4COOK ): Sấy khô KPH ở 110oC với khối lượng không đổi.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Bật bếp gia nhiệt COD, chỉnh ở nhiệt độ 150oC
Bảng 2.1: Nồng độ COD và thuốc thử
Nồng độ (mg/l ) Thuốc thử
0 ÷ 150 Low Range
0 ÷ 1500 High Range
0 ÷ 15000 High Range Plus (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mở nắp thuốc thử đã chọn và giữ nghiêng ở 450C, dùng pipet hút 2 ml mẫu cho vào ống COD (Nếu mẫu đo trong giới hạn 0 đến 15000 mg/l chỉ cần hút 0,2 ml). Thay
mẫu bằng nước cất làm mẫu trắng.
Vặn chặt nắp và lau khô, lắc ngược vài lần để dung dịch được trộn đều.
Đặt mẫu trắng và mẫu cần đo vào bếp gia nhiệt ở 1500C trong 2 giờ. Tắt bếp gia nhiệt, để nguội, tiến hành trộn ngược các mẫu vài lần. Đem đo bằng
máy quang phổ HACH DR 2010.
Đọc kết quả trên màn hình. Xây dựng đường chuẩn:
Pha KHP chuẩn: Hòa tan 850 mg trong H2O cất rồi định mức thành 1000 ml. Dung dịch này có nồng độ COD là 1000 mg/l.
Từ dung dịch 1000 mg/l pha ra các dung dịch có nồng độ 800, 500, 200 và 100 mg/l.
Từ dung dịch có nồng độ 500 mg/l pha dung dịch có nồng độ 120, 100, 50, 20
và 10 mg/l.
Tiến hành xây dựng: hút 2 ml mẫu lần lượt vào các ống COD ở dãy thấp và dãy cao, làm các bước tương tự như đo mẫu ta được độ hấp thụ và đường chuẩn như sau:
Dãy thấp: (0-150 mg/l)
Bảng 2.2: Nồng độ và độ hấp thụ COD dãy thấp
Ống 0 1 2 3 4 5
Nồng độ 0 10 20 50 100 120
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thu quang A và nồng độ
COD dãy thấptrong nước thải.
Bằng phương pháp bình phương cực tiểu, xác định được đường thẳng biểu diễn
mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ COD dãy thấp trong nước thải là: y = -0,002x - 0,003
Suy ra: 0, 003 0, 002
y x
Với x: là nồng độ của COD (mg/l)
y: độ hấp thu
Đường thẳng này không đi qua gốc tọa độ O, tuyến tính theo định luật
Lambert_ Beer và có chỉ số tương quan R2 = 0,993 biểu thị mối tương quan giữa nồng độ và độ hấp thu tương đối cao.
Bảng 2.3: Nồng độ và độ hấp thụ COD dãy cao
Ống 0 1 2 3 4 5
Nồng độ 0 100 200 500 800 1000
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thu quang A và nồng độ COD dãy
caotrong nước thải.
Bằng phương pháp bình phương cực tiểu, xác định được đường thẳng biểu diễn
mối quan hệ giữa độ hấp thu quang A và nồng độ COD dãy thấp trong nước thải là: y = 0,000x - 0,003
Phương trình đường chuẩn không đi qua gốc tọa độ O, tuyến tính tuân theo định