Cỏc tỏc nhõn và thụng số húa lý gõy ụ nhiễm nguồn nƣớc
Độ màu:
- Độ màu thƣờng do cỏc chất bẩn trong nƣớc tạo nờn. Cỏc hợp chất sắt, mangan khụng hoà tan làm nƣớc cú màu nõu đỏ, cỏc chất mựn humic gõy ra màu vàng, cũn cỏc loại thuỷ sinh tạo cho nƣớc màu xanh lỏ cõy. Nƣớc bị nhiễm bẩn bởi nƣớc thải sinh hoạt hay cụng nghiệp thƣờng cú màu xanh hoặc đen. - Đơn vị đo độ màu thƣờng dựng là platin – coban. Nƣớc thiờn nhiờn thƣờng cú độ màu thấp hơn 200PtCo. Độ màu biểu kiến trong nƣớc thƣờng do cỏc chất lơ lửng trong nƣớc tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phƣơng phỏp lọc. Trong khi đú, để loại bỏ màu thực của nƣớc ( do cỏc chất hoà tan tạo nờn) phải dựng cỏc biện phỏp hoỏ lý kết hợp.
Mựi vị:
- Mựi trong nƣớc thƣờng do cỏc hợp chất húa học (hợp chất hữu cơ) hay cỏc sản phẩm từ cỏc quỏ trỡnh phõn hủy vật chất gõy nờn.Nƣớc thiờn nhiờn cú thể mựi đất, mựi tanh, mựi thối. Nƣớc sau khi tiệt trựng với cỏc hợp chất clo cú mựi nồng nếu nhiễm clo.
- Tựy theo thành phần và hàm lƣợng cỏc muối khoỏng hũa tan mà nƣớc cú vị: mặn, ngọt, chỏt, đắng.
Độ đục:
- Nƣớc là một mụi trƣờng truyền ỏnh sỏng tốt. Khi trong nƣớc cú cỏc vật lạ nhƣ cỏc chất huyền phự, cỏc hạt cặn đất cỏt, cỏc vi sinh vật,…khả năng truyền ỏnh sỏng bị giảm đi. Nƣớc cú độ đục lớn chứng tỏ cú chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo đục thƣờng là mg SiO2/l, NTU, FTU. Nƣớc mặt thƣờng cú độ đục 20 -100 NTU, mựa lũ cú khi cao đến 500 – 600 NTU. Nƣớc cấp cho ăn uống thƣờng cú độ đục khụng
vƣợt quỏ 5 NTU.
- Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lƣợng tƣơng quan đến độ đục của nƣớc.
Nhiệt độ:
- Nhiệt độ của nƣớc là đại lƣợng phụ thuộc vào điều kiện mụi trƣờng và khớ hậu. Nhiệt độ cú ảnh hƣởng khụng nhỏ đến cỏc quỏ trỡnh xử lý nƣớc và nhu cầu tiờu thụ. Nƣớc mặt thƣờng cú nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ mụi trƣờng. (Vớ dụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nƣớc thƣờng dao động 13 – 340
C, trong khi đú nhiệt độ trong cỏc nguồn nƣớc mặt ở miền Nam tƣơng đối ổn định hơn (26 – 290
C).
Độ dẫn điện:
- Nƣớc cú độ dẫn điện kộm. Nƣớc tinh khiết ở 2000C cú độ dẫn điện là 4,2μS/m(tƣơng ứng điện trở 23,8MΩ/cm). Độ dẫn điện của nƣớc tăng theo hàm lƣợng cỏc chất khoỏng hoà tan trong nƣớc và dao động theo nhiệt độ. - Thụng số này thƣờng đƣợc dựng để đỏnh giỏ tổng hàm lƣợng chất khoỏng hoà tan trong nƣớc.
Tớnh phúng xạ:
- Tớnh phúng xạ của nƣớc là do sự phõn huỷ cỏc chất phúng xạ trong nƣớc tạo nờn. Nƣớc ngầm thƣờng nhiễm cỏc chất phúng xạ tự nhiờn, cỏc chất này cú thời gian bỏn phõn huỷ rất ngắn nờn nƣớc thƣờng vụ hại. Tuy nhiờn khi bị nhiễm bẩn phúng xạ từ nƣớc thải và khụng khớ thỡ tớnh phúng xạ của nƣớc cú thể vƣợt quỏ giới hạn cho phộp.
Cỏc tỏc nhõn và thụng số húa học gõy ụ nhiễm mụi trƣờng nƣớc:
Độ PH
:
-Độ pH là chỉ số đặc trƣng cho nồng độ ion H+
cú trong dung dịch, thƣờng đƣợc dựng để biểu thị tớnh axit và tớnh kiềm của nƣớc.
Khi pH = 7 nƣớc cú tớnh trung tớnh; pH < 7 nƣớc cú tớnh axit; pH > 7 nƣớc cú tớnh kiềm.
Độ pH của nƣớc cú liờn quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khớ hoà tan trong nƣớc. Ở độ pH < 5, tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nƣớc cú thể chứa sắt, mangan, nhụm ở dạng hoà tan và một số loại khớ nhƣ CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nƣớc.
Độ kiềm:
- Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lƣợng của cỏc ion hyrocacbonat (HCO3-
), hyđroxyl (OH-
) và ion muối của cỏc axit.
- Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lƣợng khớ CO2 tự do cú trong nƣớc.
- Độ kiềm là một chỉ tiờu quan trọng trong cụng nghệ xử lý nƣớc. Để xỏc định độ kiềm thƣờng dựng phƣơng phỏp chuẩn độ mẫu nƣớc thử bằng axit clohydric.
Độ cứng:
- Độ cứng của nƣớc là đại lƣợng biểu thị hàm lƣợng cỏc ion canxi và magiờ cú trong nƣớc. Trong kỹ thuật xử lý nƣớc sử dụng ba loại khỏi niệm độ cứng: + Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lƣợng cỏc ion canxi và magiờ cú
trong nƣớc;
+ Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lƣợng cỏc ion Ca2+, Mg2+ trong cỏc muối cacbonat và hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magiờ cú trong nƣớc; + Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lƣợng cỏc ion Ca2+, Mg2+ trong cỏc
muối axit mạnh của canxi và magie.
- Dựng nƣớc cú độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gõy lóng phớ xà phũng do canxi và magiờ phản ứng với cỏc axit bộo tạo thành cỏc hợp chất khú tan. Trong sản
xuất, nƣớc cứng cú thể tạo lớp cặn trong cỏc lũ hơi hoặc gõy kết tủa ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm.
Độ oxy hoỏ:
- Độ oxy hoỏ là một đại lƣợng để đỏnh giỏ sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nƣớc. Đú là lƣợng oxy cần cú để oxy hoỏ hết cỏc hợp chất hữu cơ trong nƣớc. Chất oxy húa thƣờng dựng để xỏc định chỉ tiờu này là pecmanganat kali (KMNO4). - Trong thực tế, nguồn nƣớc cú độ oxy hoỏ lớn hơn 10 mgO2/l đó cú thể bị nhiễm bẩn. Nếu trong quỏ trỡnh xử lý cú dựng clo ở dạng clo tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo thành cỏc hợp chất clo hữu cơ [trihalomentan(THM)] cú khả năng gõy ung thƣ.
Cỏc chất nitơ:
- Quỏ trỡnh phõn huỷ cỏc chất hữu cơ tạo ra amoniac (NH4+
), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-). Do đú cỏc hợp chất này thƣờng đƣợc xem là những chất chỉ thị dựng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nƣớc. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài cỏc chỉ tiờu cú giỏ trị cao nhƣ độ oxy hoỏ, amoniac, trong nƣớc cũn cú một ớt nitrit và nitrat. Sau một thời gian NH4+, NO2- bị oxy hoỏ thành NO3-. Phõn tớch sự tƣơng quan giỏ trị cỏc đại lƣợng này cú thể dự đoỏn mức độ ụ nhiễm nguồn nƣớc.
Cỏc hợp chất phốt pho:
- Trong nƣớc tự nhiờn, thƣờng gặp nhất là photphat. Đõy là sản phẩm của quỏ trỡnh phõn huỷ sinh học cỏc chất hữu cơ. Cũng nhƣ nitrat là chất dinh dƣỡng cho sự phỏt triển của rong tảo. Nguồn photphat đƣa vào mụi trƣờng nƣớc là từ nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải một số ngành cụng nghiệp và lƣợng phõn bún dựng trờn đồng ruộng.
- Photphat khụng thuộc loại húa chất độc hại đối với con ngƣời, nhƣng sự tồn tại của chất này với hàm lƣợng cao trong nƣớc sẽ gõy cản trở cho quỏ trỡnh xử lý, đặc biệt là hoạt chất của cỏc bể lắng.
Cỏc hợp chất silic:
- Trong nƣớc thiờn nhiờn thƣờng cú cỏc hợp chất silic. Ở pH < 8, silic tồn tại ở dạng H2SIO3. Khi pH = 8-11, silic chuyển sang HSiO3-. Ở pH > 11, silic tồn tại ở
dạng HSiO3-
và SiO32-. Do vậy trong nƣớc ngầm, hàm lƣợng silic thƣờng khụng vƣợt quỏ 60mg/l, chỉ cú ở những nguồn nƣớc cú pH > 9,0 hàm lƣợng silic đụi khi cao đến 300mg/l.
Clo:
Clorua làm cho nƣớc cú vị mặn. Ion này thõm nhập vào nƣớc qua sự hoà tan cỏc muối khoỏng hoặc bị ảnh hƣởng từ quỏ trỡnh nhiễm mặn cỏc tầng chứa nƣớc ngầm hay ở đoạn sụng gần biển. Việc dựng nƣớc cú hàm lƣợng clorua cao cú thể gõy ra bệnh về thận. Ngoài ra, nƣớc chứa nhiều clorua cú tớnh xõm thực đối với bờtụng.
Sunphat:
- Ion sunfat thƣờng cú trong nƣớc cú nguồn gốc khoỏng chất hoặc nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lƣợng sunfat cao hơn 400mg/l, cú thể gõy mất nƣớc trong cơ thể
và làm thỏo ruột.
- Ngoài ra, nƣớc cú nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xõm thực bờtụng.
Florua:
- Nƣớc ngầm từ cỏc vựng đất chứa quặng apatit, đỏ alkalic, granit thƣờng cú hàm lƣợng florua cao đến 10mg/l. Trong nƣớc thiờn nhiờn, cỏc hợp chất của florua khỏ bền vững và khú loại bỏ trong quỏ trỡnh xử lý thụng thƣờng. Ở nồng độ thấp, từ 0,5mg/l đến 1mg/l, florua giỳp bảo vệ răng. Tuy nhiờn, nếu dựng nƣớc chứa florua lớn hơn 4mg/l trong một thời gian dài thỡ cú thể gõy đen răng và huỷ hoại răng vĩnh viễn
Cỏc hợp chất sắt:
- Trong nƣớc ngầm, sắt thƣờng tồn tại dƣới dạng ion Fe2+, kết hợp với cỏc gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đụi khi tồn tại dƣới keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xỳc với oxy hoặc cỏc tỏc nhõn oxy hoỏ, ion Fe22+
bị oxy húa thành ion Fe3+ và kết hợp tủa thành cỏc bụng cặn Fe(OH)3 cú màu nõu đỏ. Nƣớc mặt thƣờng chứa sắt (Fe3+), tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phự. Trong nƣớc thiờn nhiờn, chủ yếu là nƣớc ngầm, cú thể chứa sắt với hàm lƣợng
Với hàm lƣợng sắt cao hơn 0,5mg/l, nƣớc cú mựi tanh khú chịu, làm vàng quần ỏo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của cỏc ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp. Cỏc cặn sắt kết tủa cú thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của cỏc ống dẫn nƣớc.
Hợp chất mangan:
Cũng nhƣ sắt, mangan thƣờng cú trong nƣớc ngầm dƣới dạng ion Mn2+
, nhƣng với hàm lƣợng tƣơng đối thấp, ớt khi vƣợt quỏ 5mg/l. Tuy nhiờn, với hàm lƣợng mangan trong nƣớc lớn hơn 0,1mg/l sẽ gõy nguy hại trong việc sử dụng, giống nhƣ trƣờng hợp nƣớc chứa sắt với hàm lƣợng cao
Khớ hoà tan:
- Cỏc loại khớ hoà tan thƣờng thấy trong nƣớc thiờn nhiờn là khớ cacbonic (CO2), khớ oxy (O2) và sunfua huyđro H2S).
- Nƣớc ngầm khụng cú oxy. Khi độ pH < 5,5, trong nƣớc ngầm thƣờng chứa nhiều khớ CO2. Đõy là khớ cú tớnh ăn mũn kim loại và ngăn cản việc tăng pH của nƣớc.
- Trong nƣớc mặt, cỏc hợp chất sunfua thƣờng đƣợc oxy hoỏ thành dạng sunfat. Do vậy, sự cú mặt của khớ H2S trong cỏc nguồn nƣớc mặt, chứng tỏ nguồn nƣớc đó bị nhiễm bẩn và cú quỏ thừa chất hữu cơ chƣa phõn huỷ, tớch tụ ở đỏy cỏc vực nƣớc.
Chất hoạt động bề mặt:
Một số chất hoạt động bề mặt nhƣ xà phũng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt cú trong nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải một số ngành cụng nghiệp đang đƣợc xả vào cỏc nguồn nƣớc. Đõy là những hợp chất khú phõn huỷ sinh học nờn ngày càng tớch tụ nƣớc đến mức cú thể gõy hại cho cơ thể con ngƣời khi sử dụng. Ngoài ra cỏc chất này cũn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt cỏc vực nƣớc, ngăn cản sự hoà tan oxy vào nƣớc và làm chậm cỏc quỏ trỡnh tự làm sạch của nguồn nƣớc.
Tỏc nhõn sinh học gõy ụ nhiễm nguồn nƣớc:
- Trong nƣớc thiờn nhiờn cú rất nhiều loại vi trựng, siờu vi trựng, rong, tảo và cỏc đơn bào, chỳng xõm nhập vào nƣớc từ mụi trƣờng xung quanh hoặc sống và phỏt triển trong nƣớc, trong đú cú một số vi sinh vật gõy bệnh
cần phải đƣợc loại bỏ khỏi nƣớc trƣớc khi sử dụng.
- Trong thực tế khụng thể xỏc định tất cả cỏc loại vi sinh vật gõy bệnh qua đƣờng nƣớc vỡ phức tạp và tốn thời gian. Mục đớch của việc kiểm tra vệ sinh nƣớc là xỏc định mức độ an toàn của nƣớc đối với sức khoẻ con ngƣời. Do vậy cú thể dựng vài vi sinh chỉ thị ụ nhiễm để đỏnh giỏ sự ụ nhiễm từ rỏc, phõn ngƣời và động vật.
Cú ba nhúm vi sinh chỉ thị ụ nhiễm phõn:
1. Nhúm coliform đặc trƣng là Escherichia Coli ( E.Coli); 2. Nhúm Streptococci đặc trƣng là Streptococcus faecalis; 3. Nhúm Clostridia khử sunfit đặc trƣng là Clostridium perfringents.