III. QUAN TRẮC MÔI TRƢỜNG NƢỚC (MONITORING) ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG
CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ NƢỚC VÀ NƢỚC THẢ
I. CHÂT LƢỢNG NƢỚC
Chất lượng nguồn nước là một yếu tố quan trọng để quyết định công nghệ xử lý nước, xác định các thông số về liều lượng hóa chất cần phải sử dụng trong quá trình xử lý. (xem các chỉ tiêu chất lượng nước ở chương I)
KHÁI NIỆM VỀ DO, BOD, COD
DO là lượng oxy hồ tan trong nước cần thiết cho sự hơ hấp của các sinh
vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v...) thường được tạo ra do sự hồ tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ DO trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân huỷ hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v... Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực.
COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần
thiết để oxy hố các hợp chất hố học trong nước bao gồm cả vơ cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hố tồn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó OD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật.
Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hoà tan trong nước (DO). Do vậy nhu cầu oxy hoá học và oxy sinh học cao sẽ làm giảm nồng độ DO của nước, có hại cho sinh vật nước và hệ sinh thái nước nói chung. Nước thải hữu cơ, nước thải sinh hoạt và nước thải hoá chất là các tác nhân tạo ra các giá trị OD và COD cao của môi trường nước.
Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ khơng bị oxy hóa bằng vi sinh vật, do đó thường nó có giá trị cao hơn giá trị BOD.
26
BOD : Nhu cầu ơxy hóa sinh học hay nhu cầu ôxy sinh học : là lượng oxy
cần cung cấp để oxy hoá các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật. (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá): lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:
Chất hữu cơ + O2 = CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian Trong mơi trường nước, khi q trình oxy hố sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hồ tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. OD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật.
OD là một chỉ số và đồng thời là một thủ tục được sử dụng trong quản lý và khảo sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học mơi trường.
BOD5: Để Oxy hố hết chất hữu cơ trong nước thường phải mất 20 ngày ở 20oC. Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số OD sau khi Oxy hoá 5 ngày, ký hiệu OD5. Sau 5 ngày có khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hoá.
Q trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước xảy ra theo 2 giai đoạn :
Giai đoạn 1: chủ yếu các chất cacbonhydro bị oxy hóa. Q trình này kéo dài khoảng 20 ngày.
Giai đoạn 2 : Các hợp chất Nitơ bị Oxy hóa, thơng thường bắt đầu từ ngày
thứ 5.
Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian. Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần. Do đó, để xác định gần đúng nhu cầu oxy sinh hóa cần phải đo sau 20 ngày vì lúc đó khoảng 98 đến 99 % lượng chất hữu cơ trong nước thải bị Oxy hóa. Nhưng trong 20 ngày thì mất nhiều thời gian chờ đợi. Hơn nữa, từ ngày thứ 5 trở đi không những các hợp chất cacbonhydro bị oxy hóa mà xảy ra đồng thời sự oxy hóa các hợp chất Nitơ (giai đoạn 2). Khi đó nó sẽ làm ảnh hưởng tới kết quả đo của OD thực tế. Vì vậy, trong thực tế người ta sử dụng OD5 để kiểm soát mức độ ô nhiễm của nước.
Ví dụ: đối với nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành cơng nghiệp có thành phần gần giống với nước thải sinh hoạt thì lượng oxy tiêu hao để oxy hóa các chất hữu cơ trong vài ngày đầu chiếm 21%, qua 5 ngày đêm chiếm
27
87% và qua 20 ngày đêm chiếm 99%. Để kiểm tra khả năng làm việc của các cơng trình xử lý nước thải người ta thường dùng chỉ tiêu OD5. Khi biết OD5 có thể tính gần đúng OD20 bằng cách chia cho hệ số biến đổi 0,68.
BOD20 = BOD5 : 0,68