CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về nước
Nước tồn tại trong tự nhiên dưới ba trạng thái: rắn, lỏng và khí, ba thể này khơng ngừng chuyển hóa lẫn nhau. Khối lượng khoảng 1,4.1012 tấn. Lượng nước tự nhiên trên Trái Đất có 97% là nước mặn phân bố ở biển, 3% cịn lại phân bố ở sơng, suối, ao, hồ, đầm lầy, băng tuyết, nước ngầm, nước mưa, hơi nước trong thổ nhưỡng và khí quyển,…
Có thể phân chia tài nguyên nước thành các loại sau: - Nước ngọt bề mặt (sông, hồ, ao, suối);
- Nước mặn, lợ (biển và ven biển); - Nước ngầm;
- Nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Vịng tuần hồn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển. Nước Trái Đất ln vận động chuyển từ thể lỏng sang thể hơi, rồi thể rắn và ngược lại. Nó khơng có điểm bắt đầu và điểm kết thúc.
Hình 2.1. Chu trình tuần hồn nước trên Trái đất
Nước ngọt bề mặt
Các nguồn nước ngọt có xuất phát điểm là từ các cơn mưa rơi xuống ao, hồ, sông, suối và các nguồn nước ngầm hoặc do sự tan chảy của băng hay tuyết. Nước ngọt bề mặt là nước trong sông, hồ vùng đất ngập nước. Nước ngọt bề mặt được bổ sung từ nước mưa (được thu hồi bởi các lưu vực) và mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với khơng khí nên các đặc trưng của nước mặt là:
- Chứa khí hồ tan, đặc biệt là oxy;
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong các ao, đầm, hồ chứa ít chất rắn lơ lửng chủ yếu ở dạng keo);
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao; - Có sự hiện diện của nhiều loại tảo; - Chứa nhiều vi sinh vật.
Nước mặn, lợ
dương (97%), cung cấp 90% lượng nước bốc hơi vào trong vịng tuần hồn nước. Đặc điểm của nước biển:
- Độ mặn trung bình của đại dương khoảng 35 o/oo; - Nước biển giàu các ion hơn nước ngọt;
- Bicacbonat trong trong nước biển nhiều hơn nước sông 2,8 lần; - Tỉ trọng nước biển khoảng 1,020 – 1,030;
- Chứa nhiều phiêu sinh động - thực vật, giàu ion.
Nước ngầm
Nước ngầm còn gọi là nước dưới đất là nước ngọt chứa trong các lỗ rỗng của đất, đá hoặc trong các tầng ngậm nước. Có 3 loại là nước ngầm nông, sâu và nước ngầm chôn vùi.
Đặc trưng chung của nước ngầm là: - Độ đục thấp;
- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định; - Khơng có oxi, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2;
- Chất khống hịa tan, chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, florua; - Khơng có sự hiện diện của vi sinh vật.
Nguồn nước ngầm có khả năng bị nhiễm mặn tự nhiên hoặc do tác động của con người khi khai thác quá mức các tầng chứa nước gần biển mặn/ngọt. Ở Việt Nam, khai thác nước ngầm dùng trong sinh hoạt khá phổ biến với hình thức là giếng đào, giếng khoan…
Nước tự nhiên là nước được hình thành cả số lượng và chất lượng dưới sự ảnh hưởng của q trình tự nhiên, khơng có tác động của nhân sinh. Do tác động của nhân sinh, nước tự nhiên bị nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau dẫn đến kết quả là làm ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước. Các khuynh hướng thay đổi chất lượng nước dưới ảnh hưởng của hoạt động con người bao gồm:
- Giảm độ pH của nước ngọt do bị ô nhiễm H2SO4, HNO3 từ khí quyển, nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng SO32-, NO3- trong nước;
- Tăng hàm lượng ion Ca2+, Mg2+, SiO32-,… trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hịa tan, sự phong hóa các quặng cacbonat;
- Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên như: Pb2+, Cd2+, Hg2+
…
- Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào mơi trường nước từ nước thải, khí quyển và chất thải rắn;
- Tăng hàm lượng các chất hữu cơ, các chất khó bị phân hủy sinh học như: Chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu…
- Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do các nguyên tố phóng xạ. Nước thải là một hệ dị thể phức tạp bao gồm rất nhiều chất tồn tại dưới các trạng thái khác nhau. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất dưới dạng protein, cacbonhydrat, mỡ các chất hoạt động bề mặt, các chất thải từ người và động vật, các hợp chất vô cơ như các ion Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, CO32- , SO42- cùng nhiều loại vi khuẩn gây bệnh.
Phân tích nước thải rất khó khăn và phức tạp, cần phối hợp các quá trình tách, làm giàu, làm sạch và lựa chọn các phương pháp có độ nhạy, độ chọn lọc cao. Một trong các đặc tính gây khó khăn cho việc phân tích nước thải là tính khơng bền vững của nó.