Tìm hiểu về hiện tượng ô nhiễm nước

Chia sẻ: Thang Long | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:19

4
2.766
lượt xem
793
download

Tìm hiểu về hiện tượng ô nhiễm nước

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vấn đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Môi trường nước rất dễ bị ô nhiễm, các ô nhiễm từ đất, không khí đều có thể làm ô nhiễm nước, ảnh hưởng lớn đến đời sống của người và các sinh vật khác

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tìm hiểu về hiện tượng ô nhiễm nước

  1. Tìm hiểu về hiện tượng ô nhiễm nước I. Khái niệm về ô nhiễm nước. Vấn đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự tự nhiên do nền văn minh đương thời. Môi trường nước rất dễ bị ô nhiễm, các ô nhiễm từ đất, không khí đều có thể làm ô nhiễm nước, ảnh hưởng lớn đến đời sống của người và các sinh vật khác. Do sự đồng nhất của môi trường nước, các chất gây ô nhiễm gây tác động lên toàn bộ sinh vật ở dưới dòng, đôi khi cả đến vùng ven bờ và vùng khơi của biển. II. Nguyên nhân ô nhiễm nước: Sự ô nhiễm các nguồn nước có thể xảy ra do ô nhiễm tự nhiên và ô nhiễm nhân tạo • Ô nhiễm tự nhiên là do quá trình phát triển và chết đi của các loài thực vật, động vật có trong nguồn nước, hoặc là do nước mưa rửa trôi các chất gây ô nhiễm từ trên mặt đất chảy vào nguồn nước. • Ô nhiễm nhân tạo chủ yếu là do xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp vào nguồn nước. III. Dấu hiệu đặc trưng của nguồn nước bị ô nhiễm: Nguồn nước bị ô nhiễm có các dấu hiệu đặc trưng sau đây: • Có xuất hiện các chất nổi trên bề mặt nước và các cặn lắng chìm xuống đáy nguồn. • Thay đổi tính chất lý học (độ trong, màu, mùi, nhiệt độ…) • Thay đổi thành phần hoá học (pH, hàm lượng của các chất hữu cơ và vô cơ, xuất hiện các chất độc hại…) • Lượng oxy hoà tan (DO) trong nước giảm do các quá trình sinh hoá để oxy hoá các chất bẩn hữu cơ vừa mới thải vào.
  2. • Các vi sinh vật thay đổi về loài và về số lượng. Có xuất hiện các vi trùng gây bệnh. Nguồn nước bị ô nhiễm có ảnh hưởng rất lớn đến hệ thuỷ sinh vật và việc sử dụng nguồn nước vào mục đích cấp nước hoặc mỹ quan của thành phố. IV. TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới Trong thập niên 60, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại. Tiến độ ô nhiễm nước phản ánh trung thực tiến bộ phát triển kỹ nghệ. Sau đây là vài thí dụ tiêu biểu: + Anh Quốc: Đầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch. Nó trở thành ống cống lộ thiên vào giữa thế kỷ này. Các sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt. + Nước Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán, nhiều sông rộng lớn, nhưng vấn đề cũng không khác bao nhiêu. Cuối thế kỷ 18. các sông lớn và nước ngầm nhiều nơi không còn dùng làm nước sinh hoạt được nữa, 5.000 km sông của Pháp bị ô nhiễm mãn tính. + Hoa Kỳ: Vùng Đại hồ bị ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm trọng. + Mới đây ngày 13/1/2005, vụ nổ nhà máy hóa dầu ở thành phố Cát Lâm (Trung Quốc) gây ô nhiễm sông Tùng Hoa với chất benzen, mức độ ô nhiễm dầu gấp 50 lần mức độ cho phép. 2. Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam. Nước ta có nền công nghiệp chưa phát triển mạnh, các khu công nghiệp và các đô thị chưa đông lắm nhưng tình trạng ô nhiễm nước đã xảy ra ở nhiều nơi với các mức độ nghiêm trọng khác nhau. + Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất, dùng để tưới lúa và hoa màu, chủ yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng. Việc sử dụng nông dược và phân bón hoá học càng góp thêm phần ô nhiễm môi trường nông thôn.
  3. + Công nghiệp là ngành làm ô nhiễm nước quan trọng, mỗi ngành có một loại nước thải khác nhau. Khu công nghiệp Thái Nguyên thải nước biến Sông Cầu thành màu đen, mặt nước sủi bọt trên chiều dài hàng chục cây số. Khu công nghiệp Việt Trì xả mỗi ngày hàng ngàn mét khối nước thải của nhà máy hoá chất, thuốc trừ sâu, giấy, dệt… xuống Sông Hồng làm nước bị nhiễm bẩn đáng kể. Khu công nghiệp Biên Hoà và TP.HCM tạo ra nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt rất lớn, làm nhiễm bẩn tất cả các sông rạch ở đây và cả vùng phụ cận. + Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do tăng dân số và các đô thị. Nước cống từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải của các cơ sở tiểu thủ công nghiệp trong khu dân cư là đặc trưng ô nhiễm của các đô thị ở nước ta. Các loại nước thải đều được trực tiếp thải ra môi trường, chưa qua xử lý gì cả. + Nước ngầm cũng bị ô nhiễm, do nước sinh hoạt hay công nghiệp và nông nghiệp. việc khai thác tràn lan nước ngầm làm cho hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm phèn xảy ra ở những vùng ven biển Sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cửu Long, ven biển miền Trung… V. CÁC LOẠI Ô NHIỄM NƯỚC Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước. Hoặc dựa vào nguồn gốc gây ô nhiễm, như ô nhiễm do công nghệp, nông nghiệp hay sinh hoạt. Hoặc dựa vào môi trường nước, như ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương. Hoặc dựa vào tính chất của ô nhiễm, như ô nhiễm sinh học, hoá học hay vật lý. 1. Ô nhiễm sinh học của nước Ô nhiễm nước sinh học do các nguồn thải đô thị hay công nghiệp bao gồm các chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa của các nhà máy đường, giấy… Sự ô nhiễm về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men được: chất thải sinh hoạt hoặc công nghiệp có chứa chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu, nước rửa của các nhà máy đường, giấy, lò sát sinh… + Sự ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng. Các bệnh cầu trùng, viêm gan do siêu vi khuẩn tăng lên liên tục ở nhiều quốc gia chưa
  4. kể đến các trận dịch tả. Các nước thải từ lò sát sinh chứa một lượng lớn mầm bệnh. + Các nhà máy giấy thải ra nước có chứa nhiều glucid dễ lên men. Một nhà máy trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đương với một thành phố 500.000 dân. + Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò mổ, đều có nước thải chứa protein. Khi được thải ra dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân hủy cho ra acid amin, acid béo, acid thơm, H2S, nhiều chất chứa S và P., có tính độc và mùi khó chịu. Mùi hôi của phân và nước cống chủ yếu là do indol và dẫn xuất chứa methyl của nó là skatol. 2. Ô nhiễm hoá học do chất vô cơ Do thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Mn, Cu, Hg là những chất độc cho thuỷ sinh vật. Sự ô nhiễm do các chất khoáng là do sự thải vào nước các chất như nitrat, phosphat và các chất khác dùng trong nông nghiệp và các chất thải từ các ngành công nghiệp. Nhiễm độc chì (Saturnisne): Đó là chì được sử dụng làm chất phụ gia trong xăng và các chất kim loại khác như đồng, kẽm, chrom, nickel, cadnium rất độc đối với sinh vật thủy sinh. Thủy ngân dưới dạng hợp chất rất độc đối với sinh vật và người. Tai nạn ở Vịnh Minamata ở Nhật bản là một thí dụ đáng buồn. Hàng trăm người chết và hàng ngàn người bị nhiễm độc nặng do ăn phải cá và các động vật biển khác đã bị nhiễm thủy ngân do nhà máy này thải ra, Sự ô nhiễm nước do nitrat và phosphat từ phân hoá học cũng đáng lo ngại. Phân bón làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng của sản phẩm. Nhưng các cây trồng chỉ sử dụng được khoảng 30 – 40% lương phân bón, lượng dư thừa sẽ vào các dòng nước mặt hoặc nước ngầm, sẽ gây hiện tượng phì nhiêu hoá sông hồ, gây yếm khí ở các lớp nước ở dưới. 3. Ô nhiễm do các chất hũu cơ tổng hợp Ô nhiễm này chủ yếu do hydrocarbon, nông dược, chất tẩy rửa…
  5. a. Hydrocarbons (CxHy) Hydrocarbons là các hợp chất của các nguyên tố của cacbon và hydrogen. Chúng ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dầu và các dung môi hữu cơ Chúng là một trong những nguồn ô nhiễm của nền văn minh hiện đại. Vấn đề hết sức nghiêm trọng ở những vùng nước lợ và thềm lục địa có nhiều cá. Đôi khi cá bắt được không thể ăn được vì có mùi dầu lửa. Sự ô nhiễm bởi các hydrocarbon là do các hiện tượng khai thác mỏ dầu, vận chuyển dầu trên biển và các chất thải bị nhiễm xăng dầu. Các tai nạn đắm tàu chở dầu là tương đối thường xuyên. Có khoảng 3,6 triệu tấn dầu thô thải ra biển hàng năm. Một tấn dầu loang rộng 12 km2 trên mặt biển. Các vực nước ở đất liền cũng bị nhiễm bẩn bởi hydrocarbon. Sự thải của các nhà máy lọc dầu, hay sự thải dầu nhớt xe tàu là do vô ý làm rơi vãi xăng dầu. Tốc độ thấm của xăng dầu lớn gấp 7 lần của nước, sẽ làm các lớp nước ngầm bị nhiễm. b. Chất tẩy rữa: Bột giặt tổng hợp và xà bông c. Nông dược (Pesticides) Người ta phân biệt: Thuốc sát trùng (insecticides) - Thuốc diệt nấm (fongicides) - Thuốc diệt cỏ (herbicides) - Thuốc diệt chuộc (diệt gậm nhấm = rodenticides) - Thuốc diệt tuyến trùng (nematocides) - Các nông dược tạo nên một nguồn ô nhiễm quan trọng cho các vực nước. Nguyên nhân gây ô nhiễm là do các nhà máy thải các chất cặn bã ra sông hoặc do việc sử dụng các nông dược trong nông nghiệp, làm ô nhiễm nứơc mặt, nước ngầm và các vùng cửa sổng, bờ biển.
  6. Ô nhiễm của vùng bờ biển Thái Bình Dương của Hoa Kỳ, ở vịnh Californie, do sự sản xuất nông dược của hãng Montrose Chemicals. Hãng này sản xuất 2/3 số lượng DDT toàn cầu làm ô nhiễm một diện tích 10.000km2, làm cho một số cá không thể ăn được tuy đã nhiều năm trôi qua. Sử dụng nông dược mang lại nhiều hiệu quả trong nông nghiệp, nhưng hậu quả cho môi trường và sinh thái cũng rất đáng kể. 4. Ô nhiễm vật lý Các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lửng, tức làm tăng độ đục của nước. Các chất này có thể là gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể được vi khuẩn ăn. Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng tốc độ đục của nước và làm giảm độ xuyên thấu của ánh sáng. Nhiều chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng như thẩm mỹ. Ngoài ra các chất thải công nghiệp còn chứa nhiều hợp chất hoá học như muối sắt, mangan, clor tự do, hydro sulfur, phènol… làm cho nước có vị không bình thường. Các chất amoniac, sulfur, cyancur, dầu làm nước có mùi lạ. Thanh tảo làm cho nước có mùi bùn, một số sinh vật đơn bào làm nước có mùi tanh của cá. VI. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM NƯỚC 1- Do chất thải giàu dinh dưỡng a. Ở các vực nước chảy Sự thải các chất hữu cơ sẽ gây một sự xáo trộn toàn bộ hệ sinh thái với sự xuất hiện 4 vùng dọc theo dòng nước. Vùng pha trộn giữa nước sông và nước thải. - - Vùng phân huỷ tích cực, ở đó nấm và vi khuẩn sinh sôi và phân huỷ chất hữu cơ. Nếu tất cả O2 được sử dụng hết, vùng này sẽ trở nên hôi thối. Kế đến sẽ là vùng phục hồi, nước sẽ làm giảm lượng chất ô nhiễm. - Vùng nước sach trở lại sau khi phục hồi. -
  7. b. Các vực nước đứng (hồ, ao, đầm lầy…) Thường bị lấp đầy nhanh chóng do sự phát triển mau lẹ của thực vật và các sinh vật khác, do sự tăng độ phì nhiêu của nước bởi các nhân tố dinh dưỡng nhất là nitrat, phosphat làm sinh sôi nảy nở các phiêu sinh thực vật và các sinh vật thuỷ sinh. Kết quả là hồ hẹp lại dần và cạn đi. 2- Do chất thải độc hại a. Độc tố của ô nhiễm hoá học chính Sự sử dụng nông dược để trừ dịch hại, nhất là phun thuốc bằng máy bay làm ô nhiễm những vùng rộng lớn. Các chất này thường tồn tại lâu dài trong môi trường, gây hại cho nhiều sinh vật có ích, đến sức khoẻ con người. Một số dịch hại có hiện tượng quen thuốc, phải dùng nhiều hơn và đa dạng hơn các thuốc trừ sâu. Ngoài ra các hợp chất hữu cơ khác cũng có nhiều tính độc hại. Nhiều chất thải độc hại có chứa các hợp chất hữu cơ như phenol, thải vào nước làm chết vi khuẩn, cá và các động vật khác, làm giảm O2 tăng hoạt động vi khuẩn yếm khí, tạo ra sản phẩm độc và có mùi khó chịu như CH4, NH3, H2S… Thuốc tẩy rửa tổng hợp rất độc cho người và vi khuẩn trong nước. Nông dược b. Muối đồng, các chromates rất độc cho tảo với nồng độ nhỏ. Thước trừ cỏ rất độc với phiêu sinh thực vật. Thuốc sát trùng cũng độc đối với phiêu sinh vật. DDT và các thuốc trừ sâu khác ngăn cản quang hợp của phiêu sinh thực vật và sự nẫy mầm của các tiếp hợp bào tử (zygospores). Các thuốc sát trùng thường có độc tố cao đối với động vật có xương sống máu lạnh và các động vật không xương sống. Nông dược còn làm xáo trộn sự tạo phôi và phát triển hậu phôi của động vật có xương sống thủy sinh, cản trở sự biến thái của nòng nọc ếch, tuyến sinh dục và làm bất thụ cá. c. Các Hydrocarbons
  8. Gây tổn thất cao cho các quần xã sinh vật. Tai nạn đắm tàu dầu gây ô nhiễmï cho sinh vật biển bởi sản phẩm dầu. Cá, tôm, cua bị chết hầu hết. Chim biển là những nạn nhân đầu tiên và dễ thấy của tai nạn dầu. Ngày nay, biển và đại dương đầy những cặn bả của tai nạn dầu. d. Thuỷ ngân (Hg) Là chất ít có trong tự nhiên, nhưng ô nhiễm thủy ngân rất đáng sợ. Thuỷ ngân ít bị phân huỷ sinh học nên có khuynh hướng tích tụ trong sinh vật thông qua chuỗi và lưới thức ăn. Rong biển có thể tích tụ lượng thuỷ ngân hơn 100 lần trong nước; cá thu có thể chứa đến 120 ppm Hg/kg. VII. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Ngoài các biện pháp khoa học để xử lý nước thải trước khi được thải ra như: phương pháp lý học (dùng để lắng cát), phương pháp sinh học (dùng vi sinh, các ao hồ lọc chất thải), phương pháp hóa học (trung hòa nước thải, khử trùng…), phương pháp quá trình tự nhiên (cánh đồng lọc, dùng thủy sinh vật…) thì việc quan trọng nhất là giáo dục ý thức giữ gìn nguồn nước sạch cho mọi người dân như: không xả nước và rác thải sinh hoạt xuống kênh rạch ao hồ, không phóng uế bừa bãi, xây cầu tiêu ngay trên ao nuôi cá, lắp đặt ống nước ngay trong hố ga, trong ống cống.. Ban hành những quy định chặt chẽ, nghiêm khắc về xử lý chất thải và thực hiện những chương trình hành động thiết thực nhằm phục hồi môi trường đang bị xâm hại nghiêm trọng, tăng cường tuyên truyền ý thức bảo vệ môi trường cho mọi người dân nhất là những người dân sống ở ven và trên kênh racïh. Mỗi con người cần ít nhất 1 – 1,5 lít nước trong 1 ngày để uống và khoảng 2 lít nước để nấu ăn, 100 – 150 ml nước cho sinh hoạt (vệ sinh, tắm giặt). Do đó mọi người phải nhận thức được vai trò quan trọng của nước uống và phải biết lo ngại, quan tâm đến nguy cơ ô nhiễm nguồn nước từ nước thải chứa hóa chất độc hại gây biến dị sinh lý lâu dài theo hệ di truyền, những vi khuẩn gây bệnh như thương hàn, dịch tả v.v… đang có khuynh hướng gia tăng trong nước để có ý thức giữ gìn và bảo vệ nguồn nước, một tài nguyên không phải là vô hạn của trái đất.
  9. PHẦN IV XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HỌC Lưu lượng kế (Flow-mettering device) Bể điều lưu (Flow equation tank) Song chắn rác (Bar racks) Bể lắng cát (Grit-Chamber) Khuấy trộn (Mixing devices) Bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tank) Bể keo tụ và tạo bông cặn (Coagulation and Floculation) Bể tuyển nổi (Floatation - chamber) Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc (Filtration) LƯU LƯỢNG KẾ
  10. Các thiết bị đo lưu tốc đã được thương mại hóa. Tuy nhiên việc lựa chọn, sử dụng và bảo trì cho các thiết bị đo lưu tốc chính xác là một yếu tố quan trọng cho việc vận hành các hệ thống xử lý đạt hiệu quả. Một thiết bị đo lưu tốc bao gồm hai bộ phận là (1) đầu dò; (2) bộ phận chuyển đổi các tín hiệu từ đầu dò sang kết quả trên bảng số của thiết bị. Hiện nay có nhiều loại lưu tốc kế của nhiều hãng khác nhau, trước khi lựa chọn nên tham khảo các thông tin từ nhà sản xuất và nên lưu ý đến các yếu tố sau: Loại lưu tốc kế đó thích hợp cho việc đo lưu tốc trong ống cống hay các rãnh hở? Kích thước của nó có phù hợp với dòng chảy cần khảo sát hay không? Các thành phần của nước thải có phù hợp cho lưu tốc kế hay không? Độ chính xác và tin cậy? Việc lắp lưu tốc kế vào dòng chảy có làm giảm áp dòng chảy hay không? Các yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo trì? SONG CHẮN RÁC Chức năng, cấu tạo và vị trí Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s £ v £ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi. Ề LẮNG CÁT Chức năng, vị trí Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát.
  11. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy. KHUẤY TRỘN Khuấy trộn là một hoạt động quan trọng trong nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình xử lý nước thải nhằm: (1) trộn lẫn hoàn toàn chất này với chất khác; (2) khuấy trộn duy trì các chất rắn lơ lửng ở trạng thái lơ lửng; (3) khuấy trộn các giọt chất lỏng ở trạng thái lơ lửng; (4) trộn lẫn các chất lỏng; (4) tạo bông cặn; (5) trao đổi nhiệt. Thường quá trình khuấy trộn còn tạo ra được hiệu quả phụ đó là việc cung cấp thêm oxy hoà tan cho quá trình phân hủy sinh học hiếu khí. Trong xử lý nước thải, người ta thường sử dụng hai kiểu khuấy trộn: Khuấy trộn nhanh, liên tục (continuous rapid mixing): thời gian khuấy từ 30 giây trở xuống nhằm trộn các hóa chất vào nước. Quá trình khuấy trộn này có thể diễn ra bởi (1) việc thay đổi áp suất đột ngột ở các rãnh; (2) các ống hay máng khuếch tán; (3) trong đường ống; (4) bởi các bơm; (5) thiết bị khuấy tĩnh; (6) các thiết bị khuấy cơ học (moteur gắn cánh khuấy). Khuấy liên tục (continuous mixing): để giữ các hạt chất rắn, lỏng trong bể ở trạng thái lơ lửng. Quá trình khuấy trộn này có thể diễn ra bởi (1) các thiết bị khuấy cơ học; (2) khuấy khí động học; (3) khuấy tĩnh và (4) bơm. BỂ LẮNG SƠ CẤP Để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào các bể xử lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp. Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng của nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại được 50 ¸ 70% chất rắn lơ lửng, 25 ¸ 40% BOD của nước thải. Nếu bể lắng sơ cấp được thiết kế như là giai đoạn sửa soạn cho quá trình xử lý sinh học thì các thông số tính toán có thể thay đổi như là thời gian lưu tồn ngắn hơn lưu lượng nạp cho một đơn vị diện tích lớn hơn so với trường hợp bể lắng sơ cấp là phương pháp xử lý duy nhất.
  12. Trước khi vào bể lọc sinh học hoặc bể aeroten, hàm lượng chất lơ lửng trong nước không được quá 150mg/l. Thời gian lắng khi đó chọn không dưới 1,5 giờ. Nếu hàm lượng chất lơ lửng cho phép lại trong nước đã lắng trên 150 mg/l (chẳng hạn khi xử lý nước thải ở cánh đồng lọc, cánh đồng tưới) thời gian lắng có thể giảm xuống 0,5 ¸ 1 giờ. Bể lắng sơ cấp có thể có hình chữ nhật hoặc hình trụ tròn, được trang bị thêm thiết bị gạt váng trên bề mặt và cặn dưới đáy bể, các thiết bị này đã được thương mại hóa nên trong giáo trình này không đề cập đến vấn đề tính toán thiết kế. Phân loại các hiện tượng lắng trong việc xử lý nước thải Loại Mô tả Ứng dụng Lắng từng Xảy ra đối với nước thải có hàm lượng chất rắn Loại bỏ đá, cát trong nước thải. hạt riêng lơ lửng thấp. Các hạt được lắng xuống riêng lẻ, lẻ không xảy ra phản ứng đáng kể nào đối với các hạt lân cận. Tạo bông Trong quá trình lắng các hạt liên kết lại với nhau Loại bỏ một phần SS ở nước cặn hoặc tạo thành bông cặn do đó tăng trọng lượng và thải chưa xử lý và nước thải sau lắng nhanh hơn. quá trình xử lý sinh học. Lắng theo Lực tương tác giữa các hạt đủ lớn để ngăn cản các Xảy ra ở bể lắng thứ cấp đặt sau hạt bên cạnh. Mặt phân cách giữa chất lỏng và bể xử lý sinh học. vùng chất rắn xuất hiện ở phía trên khối lắng Diễn ra khi hàm lượng chất các hạt đủ để tạo nên Diễn ra ở đáy của các bể lắng Nén một cấu trúc nào đó và các hạt này phải được đưa thứ cấp và trong các thiết bị cô lên tục vào cấu trúc đó. bùn. BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN Thực tế phương pháp này là phương pháp kết hợp giửa phương pháp hoá học và lý học. Mục đích của phương pháp này nhằm loại bỏ các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng của bể lắng. Cấu tạo của bể này là loại bể lắng cơ học thông thướng, nhưng trong quá trình vận hành, chúng ta thêm vào một số chất keo tụ như phèn nhôm, polymere để tạo điều kiện cho quá trình keo tụ và tạo bông cặn để cải thiện hiệu suất lắng. Quá trình tạo bông cặn có thể đơn giản hoá trong hình dưới đây. BỂ TUYỂN NỔI
  13. Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và cô đặc bùn sinh học. Không khí được thổi vào bể tạo nên các bọt khí, các bọt khí này kết với các hạt và nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ bằng các thiết bị gạt bọt. Một số loại hóa chất như phèn nhôm, muối ferric, silicat hoạt tính có thể được thêm vào nước thải để kết dính các hạt lại làm cho nó dể kết với các bọt khí để nổi lên bề mặt hơn. Một chỉ số quan trọng để tính toán cho bể tuyển nổi là tỉ lệ A/S (air/solid ratio), theo thực nghiệm tỉ lệ tối ưu nằm trong khoảng 0,005 ¸ 0,060 [mL (air)/mg (solid)]. BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC HẠT LỌC Bể lọc được dùng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng (và cả BOD) của nước thải sau khi qua xử lý sinh học hoặc hóa học. Các hạt lọc thường dùng là cát, sỏi, than... PHAÀN VI XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP HOAÙ HO C Ï Trung hoøa nöôùc thaûi Phöông phaùp keát tuûa Phöông phaùp oxy hoaù khöû Phöông phaùp quang xuùc taùc Phöông phaùp haáp phuï Khöû truøng Ví duï ñieån hình veà söû duïng hoùa chaát ñeå loaïi kim loaïi naëng PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng cặn. Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Các hóa chất thường sử dụng cho quá trình này được liệt kê trong bảng 6.1. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu
  14. quản lý. Thông thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại được 80 ÷ 90% TSS, 40 ÷ 70% BOD5, 30 ÷ 60% COD và 80 ÷ 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thông thường chỉ loại được 50 ÷ 70% TSS, 30 ÷ 40% chất hữu cơ. Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình kết tủa Teân hoùa chaát Coâng t höùc Tr oï ng Troï ng l öôï ng ri eâng, l öôï ng l b/ f 3 t phaân Khoâ Dung dòch t öû Pheøn nhoâm Al2(SO4)3.18H2O 666,7 60 ÷ 75 78 ÷ 80 (49%) Al2(SO4)3.14H2O 594,3 60 ÷ 75 83 ÷ 85 (49%) Ferric chloride FeCl3 162,1 84 ÷ 93 Ferric sulfate Fe2(SO4)3 400 Fe2(SO4)3.3H2O 454 70 ÷ 72 Ferric sulfate FeSO4.7H2O 278,0 62 ÷ 66 (copperas) Voâi Ca(OH)2 56 theo 35 ÷ 50 CaO PHƯƠNG PHÁP OXY HOÁ KHỬ Quá trình oxy hóa khử cũng được sử dụng để xử lý các chất thải độc hại. Hai bảng sau liệt kê các chất oxy hóa khử và các loại chất thải thường được áp dụng phương pháp này. Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa Chất oxy hóa Loại chất thải
  15. Ozone - Không khí (oxy khí quyển) Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2 Khí Chlor Sulfide, Mercaptans Cyanide (CN-) Khí chlor và xút Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat) Chloride dioxide Hypochlorite natri Cyanide, chì Hypochlorite canxi Cyanide Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có lưu Permanganate kali huỳnh, Rotenone, formaldehyde Permanganate Mn Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì Hydrogen peroxide Xử lý chất thải bằng chất khử Chất thải Chất khử SO2, muối sulfite (sodium bisulfite, sodium metabisulfite, sodium Cr (6) hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột nhôm, bột kẽm. Chất thải có chứa thủy ngân NaBH4 Tetra-alkyl-lead NaBH4 Bạc NaBH4 Chất oxy hóa như NaOH được sử dụng nhiều trong việc khử độc thuốc trừ sâu, các thí nghiệm đã cho thấy ở môi trường kiềm thời gian bán hủy của một số loại thuốc trừ sâu bị rút ngắn một cách đáng kể. PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánh sáng sẽ chuyển sang
  16. dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình có thể tóm tắt như sau: Cat + nlgás → * Cat * Cat + chất thải → * chất thải + Cat * Chất thải → sản phẩm Hoặc: *Cat + chất thải → (chất thải)- + Cat+ (chất thải)- → (sản phẩm)- Cat+ + (sản phẩm)- → sản phẩm + Cat PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ Quá trình hấp phụ là quá trình tập hợp các chất hòa tan trong dung dịch lên bề mặt chung của chất lỏng và khí, hai chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn thích hợp. Trong giáo trình này chúng ta chỉ đề cập đến quá trình hấp phụ xảy ra trên bề mặt chung của chất lỏng và chất rắn. Xử lý bằng bột than hoạt tính: bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng, hoặc lọc. Do than hoạt tính rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng polyelectrolyte. Bột than hoạt tính còn được cho vào bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Than hoạt tính sau khi sử dụng thường được tái sinh để xử dụng lại, phương pháp hữu hiệu để tái sinh bột than hoạt tính chưa được tìm ra, đối với than hoạt tính dạng hạt người ta tái sinh trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám trên bề mặt của chúng, trong quá trình tái sinh 5 ÷ 10% hạt than bị phá hủy và phải thay thế bằng các hạPHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật. Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan... Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đến việc khử trùng bằng các hóa chất. Các hóa chất thường sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nó, bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nó, xà bông và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít.
  17. So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp Phương pháp Hiệu quả (%) Lọc thô 0¸5 Lọc tinh 10 ¸ 20 Bể lắng cát 10 ¸ 25 Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cơ học 25 ¸ 75 Bể lắng sơ hoặc thứ cấp có thêm hóa chất trợ lắng 40 ¸ 80 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 ¸ 95 Bể bùn hoạt tính 90 ¸ 98 Chlorine hóa nước thải sau xử lý 98 ¸ 99 HẦN V XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Sơ lược về các quá trình vi sinh trong việc xử lý nước thải Các công trình xử lý nước thải hiếu khí Sử dụng các ao hồ để xử lý nước thải Các hệ thống xử lý yếm khí Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn các phương pháp xử lý sinh học Ơ LƯỢC VỀ CÁC QUÁ TRÌNH VI SINH TRONG BỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Như đã nói ở các chương trước quá trình xử lý sinh học thường theo sau quá trình xử lý cơ học để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của các vi khuẩn.
  18. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay yếm khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau. Tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng ao hồ có sẵn hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý. Sơ lược về các quá trình vi sinh trong việc xử lý nước thải Quá trình hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc (tùy nghi) Để thiết kế và vận hành một bể xử lý sinh học có hiệu quả chúng ta phải nắm vững các kiến thức sinh học có liên quan đến quá trình xử lý. Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có cácloại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh. Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định có thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đó cho thêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào. Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường. Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là (a) các chất dinh dưỡngcần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, (b) số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi. Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm của môi trường.
  19. CAÙC QUAÙ TRÌ NH XÖÛ LYÙ H EÁU KH I Í Beå thoâng khí, beå buøn hoaït tính (Aeroten, Activated sludge) Beå loïc sinh hoïc nhoû gioït (Trickling Filter) Ñiaõ tieáp xuùc hay ñiaõ quay sinh hoïc (Rotating Biological Contactor) Keát hôïp caùc bieän phaùp xöû lyù hieáu khí
Đồng bộ tài khoản