CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.6 Những thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước
1.6.1 Độ pH
Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hịa hay khơng và tính tốn lượng hóa chất cần thiết trong q trình xử lý đơng tụ, khử khuẩn…
Sự thay đổi pH làm thay đổi các thành phần hòa tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận tốc của các phản ứng sinh hóa xảy ra trong nước [4], [31].
1.6.2 Hàm lượng các chất rắn
Các chất rắn có trong nước như các chất vơ cơ ở dạng muối hịa tan hoặc không tan và các chất hữu cơ như xác các vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động thực vật phù du…, các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải cơng nghiệp.
Chất rắn trong nước làm trở ngại cho việc sử dụng và lưu chuyển nước, làm giảm chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất, gây trở ngại cho việc nuôi trồng thủy sản.
1.6.3 Màu sắc
Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu. Nguyên nhân xuất hiện màu do các chất hữu cơ trong xác động vật, thực vật phân rã tạo thành, hoặc nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hịa tan. Đối với nước thải công nghiệp, tùy thuộc vào bản chất từng loại nước khác nhau cho màu sắc khác nhau: dệt nhuộm, luyện kim, xi măng…
1.6.4 Độ đục
ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong nước, gây giảm thẩm mỹ và làm giảm chất lượng của nước khi sử dụng. Vi sinh vật có thể bị hấp phụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn.
Độ đục được đo bằng phương pháp so sánh với một thang độ đục chuẩn. Đơn vị là NTU.
1.6.5 Oxi hòa tan (DO – Dissolve oxigen)
DO là hàm lượng oxi hòa tan trong nước rất cần thiết cho các vi sinh vật sống và phát triển. Thơng thường oxi rất ít tan trong nước, độ tan của oxi trong nước không quá 31 mg/l ở 200C.
Mức oxi hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, các hoạt động của giới thủy sinh, các hoạt động sinh hóa, hóa học và vật lý của nước. Trong mơi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho các q trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng. Chỉ số oxi hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá sự ô nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lý thích hợp.
1.6.6 Chỉ số BOD (nhu cầu oxi sinh hóa – Biochemical oxigen Demand)
Là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật. Q trình này được gọi là q trình oxi hóa sinh học.
Q trình này được tóm tắt như sau:
Q trình này địi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất hữu cơ, các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, các chất có độc tính ở trong nước. Bình thường 70% nhu cầu oxi được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.
Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O
Để xác định BOD5 người ta lấy một lượng nhất định mẫu vào chai sẫm màu, pha lỗng bằng một thể tích dung dịch pha lỗng (nước cất có bổ sung một vài nguyên tố dinh dưỡng N, P, K… bão hòa oxi) theo tỉ lệ tính tốn sẵn sao cho đảm bảo dư oxi hịa tan cho q trình phân hủy sinh học (nếu mẫu nước chứa vi sinh vật vào).
Xác định nồng độ oxi hòa tan (D1) sau đó đem ủ mẫu trong buồng tối 200C, sau 5 ngày đem xác định lại nồng độ oxi hòa tan (D5).
1 5 5 D D BOD P
(mg O2/l); P: tỉ số pha loãng Thể tích mẫu nước thải đem phân tích
P =
Tổng thể tích nước thải đem phân tích và nước pha lỗng
1.6.7 Chỉ số COD (nhu cầu oxi hóa học – chemical oxigen Demand)
Chỉ số này được sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên.
COD là lượng oxi cần thiết cho q trình oxi hóa tồn bộ các chất hữu cơ có trong mẫu nước thành CO2 và nước.
Để xác định COD người ta thường sử dụng một chất oxi hóa mạnh trong mơi trường axit. Chất oxi hóa thường dùng là kali đicromat (K2Cr2O7).
1.6.8 Hàm lượng nitơ
Trong q trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ vi sinh vật đã sản sinh ra một lượng nitơ đáng kể. Nitơ hữu cơ, nitơ amoniac, nitơ nitrit, nitơ nitrat và nitơ tự do. Vì nitơ là ngun tố chính xây dựng tế bào, tổng hợp protein nên số liệu về nitơ sẽ rất cần thiết để xác định khả năng có thể xử lý một loại nước thải nào đó bằng các q trình sinh học.
Chỉ tiêu hàm lượng nitơ trong nước cũng được xem như các chỉ thị cho biết tình trạng ơ nhiễm của nước vì NH3 tự do là sản phẩm phân hủy các hợp chất chứa protein, nghĩa là ở điều kiện hiếu khí xảy ra q trình oxi hóa theo trình tự sau:
Oxi hóa
Protein NH3 Nitromonas NO2- Nitrobacter NO3-
Tổng nitơ là tổng các hàm lượng nitơ hữu cơ, amoniac, nitrit, nitrat. Hàm lượng nitơ hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kendal. Tổng nitơ Kendal là tổng nitơ hữu cơ và nitơ amonac. Chỉ tiêu amoniac thường được xác định bằng phương pháp so màu hoặc chuẩn độ, còn nitrit và nitrat được xác định bằng phương pháp so màu.
1.6.9 Hàm lượng photpho
Ngày nay người ta quan tâm đến việc kiểm soát hàm lượng các hợp chất chứa photpho trong nước bề mặt, nước thải sinh hoạt và nước thải cơng nghiệp vì ngun tố này là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự phát triển bùng nổ của tảo ở một số nguồn nước mặt (hiện tượng phú dưỡng). Chỉ tiêu này có ý nghĩa quan trọng để kiểm sốt sự hình thành cặn rỉ ăn mịn và xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
1.6.10 Hàm lượng sunfat
Ion sunfat thường có trong nước cấp sinh hoạt cũng như trong nước thải. Lưu huỳnh cũng là nguyên tố cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein và được giải phóng ra trong q trình phân hủy chúng. Sunfat bị phân hủy kị khí theo phản ứng sau:
Khí hidrosulfua được giải phóng vào khơng khí, một phần khí này tích tụ tại các hốc bề mặt nhám của ống dẫn và có thể bị oxi hóa sinh học tạo
Chất hữu cơ + SO42- Vi khuẩn kị khí
S2- + H2O + CO2 S2- + 2H+ H2S
thành axit sunfuric làm ăn mòn các ống dẫn. Mặt khác khí hidrosulfua cịn gây mùi khó chịu và độc hại cho con người.
1.6.11 Chỉ số vệ sinh (E.coli)
Trong nước thải đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải vùng du lịch… nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn trong phân người và phân gia súc. Trong đó có thể có nhiều lồi vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là các bệnh về tiêu hóa như tả, lị, thương hàn, các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm. Các vi khuẩn đường ruột được chia thành 3 nhóm:
- Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia coli (E.coli). - Nhóm Streptococus đặc trưng là Streptococus faecalis. - Nhóm Clotridium đặc trưng là Clostridium perfringens.
Việc xác định tất cả các loài vi sinh vật ở trong phân bị hòa tan vào nước, kể cả các vi khuẩn gây bệnh rất khó khăn và phức tạp. Trong các nhóm vi sinh vật ở trong phân, người ta thường chọn E.coli làm vi sinh vật chỉ thị cho chỉ tiêu vệ sinh