CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư phụ thuộc vào khả cung cấp nước nhà máy nước hay trạm cấp nước có Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao so với vùng ngoại thành nông thôn, lượng nước thải sinh hoạt tính đầu người có khác biệt thành thị nông thôn Nước thải sinh hoạt trung tâm đô thị thường thoát hệ thống thoát nước dẫn sông rạch, vùng ngoại thành vànông thôn hệ thống thoát nước nên nước thải thường tiêu thoát tự nhiên vào ao hồ thoát biện pháp tự thấm 1.2 Thành phần đặc tính nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại: - Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh - Nước thải nhiễm bẩn chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu dễ bị phân huỷ sinh học, có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải bao gồm hợp chất protein(40-50%); hydrat cacbon(40-50%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh hoạt dao động khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu khó bị phân huỷ sinh học Ơ khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không xử lý thích đáng nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng 1.3 Tác hại đến môi trường Tác hại đến môi trường nước thải thành phần ô nhiễm tồn nước thải gây - COD, BOD: khoáng hoá, ổn định chất hữu tiêu thụ lượng lớn gây thiếu hụt oxy nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước Nếu ô nhiễm mức, điều kiện yếm khí hình thành Trong trình phân huỷ yếm khí sinh sản phẩm H2S, NH3, CH4, làm cho nước có mùi hôi thúi làm giảm pH môi trường - SS: lắng đọng nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí - Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh vật nước - Vi trùng gây bệnh: gây bệnh lan truyền đường nước tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… - Ammonia, P: nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ nước cao dẫn đến tượng phú dưỡng hoá ( phát triển bùng phát loại tảo, làm cho nồng độ oxy nước thấp vào ban đêm gây ngạt thở diệt vong sinh vật, vào ban ngày nồng độ oxy cao trình hô hấp tảo thải ) - Màu: mỹ quan - Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy bề mặt 1.4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi ô nhiễm nước thải Nguồn nước mặt sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … nơi tiếp nhận nước thải từ khu dân cư, đô thị , khu công nghiệp hay xí nghiệp công nghiệp Một số nguồn nước số nguồn nước quí giá, sống đất nước, để bị ô nhiễm nước thải phải trả giá rấ t đắt hậu không lường hết Vì vậy, nguồn nước phải bảo vệ khỏi ô nhiễm nước thải Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu tất dạng nước thải chưa xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi tính chất hoá lý sinh học nguồn nước Sự có mặt chất độc hại xả vào nguồn nước làm phá vỡ cân sinh học tự nhiên nguồn nước kìm hãm trình tự làm nguồn nước Khả tự làm nguồn nước phụ thuộc vào điều kiện xáo trộn pha loãng nước thải với nguồn Sự có mặt vi sinh vật, có vi khuẩn gây bệnh, đe doạ tính an toàn vệ sinh nguồn nước Biện pháp coi hiệu để bảo vệ nguồn nước là: - Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước - Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm nước thải theo qui địng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả nguồn nước Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải chu trình kín có ý ngiã đặc biệt quan trọng CHƯƠNG II: CÁC LOẠI NƯỚC THẢI ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA TỪNG LOẠI NƯỚC THẢI 2.1 Các loại nước thải Chúng ta chia nước thải thành loại sau: - Nước thải sinh hoạt: Là nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường thải từ hộ, quan , trường học, bệnh viện, chợ công trình công cộng khác - Nước thải công nghiệp: Là nước sau sử dụng trình công nghệ sản xuất xí nghiệp công nghiệp - Nước mưa chảy tràn: Nước mưa vốn xem nguồn nước có khả bị nhiễm bẩn tiếp xúc với chất ô nhiễm khí lôi kéo chất tích tụ mặt đất vào nguồn nước 2.2 Đặc tính loại nước thải Ta xét đặc tính nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp - Nước thải sinh hoạt: Chứa nhiều chất hữu dễ bị phân hủy sinh học Ngoài có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm - Nước thải công nghiệp: Có đặc tính phụ thuộc vào công nghệ sản xuất riêng nhà máy Ví dụ như: nhà máy luyện kim có nước thải chứa nhiều kim loại nặng, nhà máy thực phẩm chứa nhiều chất hữu cơ,… 2.2.1 Nước thải sinh hoạt: (thành phần tương đối ổn định) - Chất hữu chiếm khoảng 50-60% tổng chất Bao gồm: chất hữu thực vật (cặn bả thực vật, rau, hoa, quả, giấy…) chất hữu động vật (chất thải tiết người dộng vật, xác động vật…) - Các chất vô chiếm 40-42% Gồm chủ yếu là: cát, đất sét,các axit, bazo vô cơ, Ngoài nước thải có mặt nhiều vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rong tảo, trứng giun sán… Trong có vi sinh vật gây bệnh như: lỵ, thương hàn… Các tiêu Nồng độ Nhẹ Trung bình Nặng Chất rắn tổng cộng, mg/L 350 720 1200 Tổng chất rắn hòa tan, mg/L: Cố định (fixed), mg/L Bay hơi, mg/L 250 145 105 500 300 200 850 525 325 Chất rắn lơ lửng, mg/L: Cố định, mg/L Bay hơi, mg/L 100 20 80 220 55 165 350 75 275 Chất rắn lắng được, mg/L 10 20 NOS5 (BOD5), mg/L 110 220 400 Tổng cacbon hữu cơ, mg/L 80 160 210 NOH (COD), mg/L 250 500 1000 Tổng nito (theo N), mg/L: Hữu Amonia tự Nitrit Nitrat 20 12 0 40 15 25 0 85 35 50 0 Tổng photpho (theo P), mg/L Hữu Vô 15 10 Clorua, mg/L 30 50 100 Sunfat, mg/L 20 30 50 Độ kiềm (theo CaCO3), mg/L 50 100 200 Dầu mỡ, mg/L 50 100 150 Coliform No/100, mg/L 104 - 107 107 - 108 108 - 109 Chất hữu bay hơi, µg/L 400 2.2.2 Nước thải công nghiệp: (thành phần tính chất phụ thuộc vào hoạt động sản xuất riêng nhà máy sản xuất) Thành phần ô nhiễm nước thải công nghiệp là: - Các hợp chất vô bao gồm hợp chất Nito, Photpho Amon, Ortho-Photphat (nhà máy luyện kim, nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, nhà máy phân bón vô cơ,…) - Các chất hữu dạng hòa tan - Các chất hữu vi lượng gây mùi: mùi nước thải thường không gây cảm giác khó chịu, loạt hợp chất gây mùi khó chịu tỏa nước thải bị phân hủy sinh học điều kiện yếm khí Hợp chất gây mùi đặc trưng Hydrosulfua (H2S – mùi trứng thối) Các hợp chất khác, chẳng hạn Indol, Skatol, Cadaverin Mercabtan, tạo thành điều kiện yếm khí gây mùi khó chịu H2S Nước thải công nghiệp có mùi đặc trưng loại hình sản xuất phát sinh mùi trình xử lí - Các chất hữu khó bị phân hủy sinh học hay bền vững sinh học (một số dạng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ…) - Chất hoạt động bề mặt ABS (Alkylbenzene-Sunfonat): chất hữu gồm phần: kị nước ưa nước tạo nên hòa tan chất dầu nước Nguồn tạo việc sử dụng cấc chất tẩy rửa sản xuất - Một số chất hữu gây độc cho thủy sinh vật (benzen, chlorebenzen, nitropjenol, touen…) - Các chất hữu phân hủy sinh học - Ngoài ra, nước thải công nghiệp chứa dầu, mỡ chất nổi, chất lơ lửng, kim loại nặng (như Niken, đồng, chì, Coban, Crom, thủy ngân, Cadmi phát sinh công nghiệp hóa chất, xi mạ, dệt nhuộm ), chất dinh dưỡng (N,P) hàm lượng cao CHƯƠNG III: THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÁC CHỈ TIÊU TƯƠNG ỨNG CỦA NƯỚC THẢI Nước thải hay chất thải lỏng nước sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất mục tiêu khác Sau sử dụng nước bị nhiễm bẩn đồng thời có chứa nhiều vi trùng chất độc hại khác Nước thải bị thay đổi so với ban đầu thành phần, tính chất vật lý, tính chất hóa học, tính chất sinh học từ phát sinh chất làm ô nhiễm môi trường sống xung quanh Do nước thải trước xả vào nguồn tiếp nhận ( sông, hồ, biển…) cần phải tiến hành xử lý loại bỏ chất độc hại nhằm thỏa mãn yêu cầu bảo vệ môi trường theo quy định Để xử lý chất độc hại cách hiệu ta phải hiểu rõ thành phần, tính chất nước thải 3.1 Thành phần nước thải 3.1.1 Thành phần vật lý Nước thải chứa chất rắn có kích thước khác có nguồn gốc khác Khoảng phần ba đến nửa khối lượng chất rắn dạng lơ lửng không tan, lại phần lớn dạng tan dạng keo Theo trạng thái lý học: chất bẩn nước thải chia làm nhóm sau đây: - Nhóm 1: gồm chất không tan dạng lơ lửng kích thước lớn ( hạt có đường kính >10-1 mm), dạng huyền phù, nhũ tương, bọt ( hạt có kích thước từ 10 -1 đến 10-4 mm ) - Nhóm 2: gồm chất dạng keo ( hạt có kích thước từ 10-4 đến 10-6 mm) - Nhóm 3: gồm chất hòa tan dạng phân tử Những hạt có đường kính H2S Ngược lại điều kiện hiếu khí, sunphua tiếp tục bị oxy hóa thành sunphat, môi trường ẩm ướt biến thành H2SO4 Hiện tượng đặc biệt xảy đường cống thông thoáng bên cống bị xâm thực dần 3.3.2.5 Nitơ – Amonia – Nitrit – Nitrat Đơn vị tính: mg/l Các hợp chất Nitơ thành phần axit amin, mắt xích chuỗi protein Nitơ có mặt hầu hết động vật, thực vật Sự phân rã chất thải, tiết xác bã động vật, thực vật giải phóng Amonia, Nitrit, Nitrat Các dạng hợp chất Nitơ: Nitơ tổng cộng bao gồm Nitơ hữu cơ, Amonia, Nitrit, Nitrat Nitơ hữu xác định phương pháp Kjeldahl 3.3.2.6 Photpho – Photphat (P - PO43- ) Đơn vị đo: mg/l 23 Photpho với Nitơ tạo môi trường thuận lợi cho phát triển xanh, đặc biệt thực vật nước Các loài phiêu sinh Zooplankton, Phytoplankton cần lượng vài phần ngàn mg/l photpho điều kiện chiếu sáng đầy đủ lan rộng nhanh, phủ kín bề mặt khu vực rộng lớn Photpho thành phần tăng trưởng động vật Photpho xâm nhập vào nước qua nhiều cách Là thành phấn bột giặt tổng hợp Phần lớn photphat hữu có nguồn gốc từ chất tiết, chất thải động vật Đối với nông nghiệp, photphat nguồn phân bón, thành phần công thức thuốc trừ sâu 3.3.2.7 Sắt Mangan Đơn vị đo: mg/l Sắt nguyên tố cần thiết cho thể sống Trong nước ngầm hàm lượng sắt đạt đến ngưỡng vài chục mg/l, có nơi cá biệt có hàm lượng sắt cao Nguồn nước có chứa sắt cao không độc hại sức khỏe người với hàm lượng sắt > 0.5 mg/l nước có mùi khó chịu váng bề mặt, làm vàng quần áo giặt, làm hư hỏng sản phẩm dệt, tẩy, sản xuất giấy, phim ảnh, đồ hộp Ngoài ra, sắt gây đóng cặn đường ống thiết bị trao đổi nhiệt, cặn sắt kết tủa đường ống làm tắc làm giảm khả cận chuyển nước đường ống dẫn nước 3.3.2.8 Oxy hòa tan (DO) Đơn vị đo: mg/l Lượng oxy hòa tan nước không nhiều, nhiệt độ áp suất khí mức bão hòa 20-30oC, lượng oxy hòa tan vào khoảng 7-9 mg/l Độ hòa tan phụ thuộc vào yếu tố: nhiệt độ, áp suất, đặc tính nguồn nước (bao gồm thành phần hóa học, vi sinh vật, thủy sinh sống nước) Các nguồn nước mặt tiếp xúc trực tiếp với không khí nên hàm lượng oxy hòa tan tương đối cao, thường DO > 4mg/l Gặp nơi có dòng chảy rối, độ xáo trộn mạnh đạt đến mức bão hòa Sự sụt giảm DO biểu thị nguồn nước bị nhiễm bẩn hữu cơ, trình biến dưỡng sinh học thiên dần chiều kị khí Sự quang hợp hô hấp thủy sinh làm thay đổi lượng oxy hòa tan nguồn nước mặt Nước ngầm có lượng oxy hòa tan giới hạn, phần lớn 24 bị tiêu hao phản ứng oxy hóa xảy lòng đất, việc đo đạc mạch nước sâu DO thường Xác định lượng oxy hòa tan nước công cụ kiểm soát môi trường kiểm tra hiệu công trình xử lý Trong điều kiện tự nhiên, hoạt động vi sinh vật xảy theo chiều hiếu khí, phân hủy theo hướng ngược lại (kị khí ) thường đưa vào môi trường chất bất lợi như: sulphua (H2S, HS-, S2-), ammonia … 3.3.2.9 Nhu cầu oxy sinh học (NOS-BOD) Đơn vị đo: mg/l hay g/m3 Đó lượng oxy cần thiết để oxy hóa sinh hóa hiếu khí (oxy hóa với tham gia vi sinh vật hiếu khí ) ổn định chất hữu nước thải khoảng thời gian xác định Nhu cầu oxy sinh học xác định lượng oxy tiêu thụ sau năm ngày nuôi cấy nhiệt độ 20oC Căn vào đại lượng nhu cầu oxy sinh học đánh giá mức độ nhiễm bẩn nước thải nước nguồn chất hữu ( dạng keo, hòa tan lơ lửng không lắng được) Lượng nhu cầu oxy sinh hóa lớn nước thải ( nước nguồn) bị nhiễm bẩn hữu cao ngược lại Ngoài ra, BOD dùng để xác định lượng chất hữu nước thải công nghiệp nước thải đô thị chứa chất độc hoạt động sống sinh vật 3.3.2.10 Nhu cầu oxy hóa học (NOH-COD) Đơn vị đo: mg/l hay g/m3 Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn chất hữu có nước thải, kể chất hữu không bị phân hủy sinh học Vì vậy, nhu cầu oxy hóa học hay độ oxy hóa học đại lượng đặc trưng để xác định mức độ nhiễm bẩn tất chất hữu nước thải nguồn nước Xác định nhu cầu oxy hóa học cách sử dụng chất oxy hóa mạnh KMnO K2Cr2O7 môi trường axit, đun nhiệt độ 100oC tính toán lượng oxy tương đương Vì thực điều kiện oxy hóa mạnh, nên hạn chế phép đo nhu cầu oxy hóa học phân biệt rõ ranh giới chất hữu bề mặt sinh học chất hữu dễ phân hủy vi sinh vật điều kiện tự nhiên Phương pháp xác định nhu cầu oxy sinh học phép đo bổ sung cho nhược điểm 3.3.2.11 Chất béo dầu mỡ Đơn vị tính: mg/l 25 Trong nước thải sinh hoạt ngày lớp bùn cống thoát nước bùn cửa cống lớp bùn đáy nhiều kênh rạch, sông ngòi thành phố, thường phát hàm lượng chất béo đáng kể Với đặc tính dễ phân tán khuếch tán, chất béo cũa dầu mỡ lan rộng chiếm trọn diện tích bề mặt rộng lớn, chất béo bám chặt vào thành ống dẫn, vật tiếp xúc dọc theo dòng chảy Đây điểm tác hại chất béo, nhờ dựa vào mà nhà nghiên cứu tìm cách loại bỏ công nghệ xử lý chất béo Sự lan rộng chất béo mặt nước, với lớp mỏng độ vài micron đủ tạo thành lớp váng bề mặt ngăn cản hòa tan oxy vào nước, giết hại chủng loại vi sinh hiếu khí, làm giảm khả tự làm nguồn nước Chất béo loại bỏ qua thiết bị thu vớt chất béo, qua trình lắng (các vật liệu bám dính), lọc (bám vào vật liêu lọc), tuyển (khuếch tán khí), sau phương pháp xử lý sinh học 3.3.2.12 Chất hoạt tính bề mặt Đơn vị tính: mg/l Các chất có hoạt tính bề mặt chất hóa học có chứa gốc hóa học “kị nước” Chất hoạt tính bề mặt xâm nhập vào nguồn nước qua đường nước thải sinh hoạt hay từ nguồn nước thải nhà máy sản xuất xà bông, bột giặt tổng hợp, chất tẩy rửa hóa học Hoạt tính chất thể qua việc chúng tích tụ bề mặt tiếp xúc giá thể nước tơ sợi, chất bám dính, khí, dầu, mỡ, bụi, vết bẩn… sau phản ứng làm tách vật dạng bọt khí, hạt nhũ tương, chất khuếch tán, chất lơ lửng … Chất hoạt tính bề mặt thường phân tử có mang gốc Hydrocacbon đa Cacbon 10-20 nguyên tử C, phân làm hai nhóm mà nhóm chủ yếu nhóm ion hóa tạo phản ứng 3.3.2.13 Thuốc bảo vệ thực vật Hiện ước tính giới có tới 67,000 loại thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu đặc hiệu sử dụng nông nghiệp chăn nuôi với khối lượng 2,500,000 năm Có thể phân loại thuốc bảo vệ thực vật thành nhóm theo đặc tính sinh học sau: thuốc diệt côn trùng, thuốc diệt cỏ dại, thuốc diệt nấm mốc, thuốc diệt chấy rận… Tuy nhiên phân loại theo đặc tính cấu trúc hóa học xếp thuốc bảo vệ thực 26 vật vào ba nhóm sau: nhóm Clo hữu ( tiêu biểu DDT, Lindan, Dieldrin, hay Endrin…), nhóm Photpho hữu ( tiêu biểu Parathion, Malathion, …) nhóm sau nhóm Cacbanat có công thức hóa học tổng quát R 1-NH-COOR2 Độc tính nhóm giảm dần theo lần theo thứ tự 3.3.2.14 Kim loại nặng Đơn vị tính: mg/l Hầu hết kim loại nặng có nước có nhiều nguồn gốc khác nhau: từ quặng mỏ thiên nhiên, qua đường chất thải công nghiệp hay tiểu thủ công nghiệp, … Tác hại kim loại nặng môi trường đánh giá qua hai mặt: tạo cảm giác khó chịu cho người sử dụng hay gây ngô độc cho sinh vật, gây ngộ độc cho người sinh vật Tuy nhiên, vài trường hợp kim loại nặng nguyên tố vi lượng thiếu để trì điều hòa hoạt động thể, tăng cường sức đề khang giúp thể chống lại bệnh tật CHƯƠNG 4: ĐỊNH NGHĨA VÀ Ý NGHĨA CỦA MỘT SỐ CHỈ TIÊU VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI TT Thông số Đơn vị pH BOD5(20 0C) Định nghĩa Ý nghĩa Giá trị QCVN 14:2008 A B Đánh giá tính axit hay kiềm dung dịch nước 5-9 5-9 − Là tiêu đặc trưng cho tính axit bazo nước tính nồng độ ion H (pH = lg[H+]) mg/l Là lượng oxy cần Giúp đo lượng oxy cần 30 50 27 thiết để oxy hóa thiết để ổn định chất sinh hóa hiếu khí thải mặt sinh học Đánh giá mức độ (oxy hóa với tham gia vi sinh vật hiếu khí ) ổn định chất hữu nước thải nhiễm bẩn nước thải nước nguồn chất hữu (ở dạng keo, hòa tan lơ lửng không lắng được) ngày Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Là tổng lượng chất Đánh giá khả tái rắn tồn dạng sử dụng nước thải 50 100 500 1000 mg/l lơ lửng nước xác định xem dạng công thải trình trình thích hợp để xử lí chúng Tổng chất rắn hòa tan Sunfua (tính theo H2S) mg/l mg/l Amoni (tính theo N) Hàm lượng lưu huỳnh có nước thải Đánh giá nước bị nhiễm phèn, nhiễm mặn 1.0 4.0 Hàm lượng nitơ có nước thải Để đánh giá diện chất dinh dưỡng nước thải mức độ phân hủy chúng nước thải 10 Hàm lượng nitrat Để đánh giá 30 50 có nước thải diện chất dinh mg/l Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/l dưỡng nước thải mức độ phân hủy 28 chúng nước thải, dạng oxy hóa có hợp chất nitơ Dầu mỡ động, thực vật Hàm lượng dầu, mỡ có nước thải Đánh giá khả tái sử dụng nước thải xác định xem dạng công trình trình thích hợp để xử lí chúng 10 20 Hàm lượng chất hóa học có mg/l chứa gốc hóa học kị nước Xác định xem dạng công trình trình thích hợp để xử lí chúng 10 Hàm lượng Để đánh giá 10 photphat có diện chất dinh nước thải dưỡng nước thải 3.000 5.000 mg/l Tổng chất hoạt động bề mặt 10 Phosphat (PO43-) (tính theo P) mg/l mức độ phân hủy chúng nước thải 11 Tổng Coliforms MP N/ 100 ml Vi trùng gây bệnh Để kiểm nghiệm nước diện vi khuẩn gây bệnh hiệu trình chlorin hóa nước thải 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Xuân Lai – Tính toán công trình xử lý nước thải sinh hoạt Lâm Minh triết – Giáo trình xử lý nước thải đô thị công nghiệp 30