II. Khu hÖ vi sinh vËt vµ c¸c t¸c nh©n g©y bÖnh trong n−íc th¶i
1. Khu hÖ vi sinh vËt trong n−íc th¶i
Mçi lo¹i n−íc th¶i cã hÖ vi sinh vËt ®Æc tr−ng. N−íc th¶i sinh ho¹t do chøa nhiÒu chÊt h÷u
c¬ giµu dinh d−ìng dÔ ph©n gi¶i nªn chøa nhiÒu vi khuÈn, th«ng th−êng tõ vµi triÖu ®Õn vµi chôc
triÖu tÕ bµo trong 1ml.
- Vi khuÈn g©y thèi: Pseudomonas fluorecens, P. aeruginosa, Proteus vulgaris, Bac. cereus,
Bac. subtilis, Enterobacter cloacae...
- §¹i diÖn cho nhãm vi khuÈn ph©n gi¶i ®−êng, Cellulose, urea: Bac. cellosae, Bac.
mesentericus, Clostridium, Micrococcus urea, Cytophaga sp...
- C¸c vi khuÈn g©y bÖnh ®−êng ruét: Nhãm Coliform, lµ vi sinh vËt chØ thÞ cho møc ®é «
nhiÔm ph©n trong n−íc ë møc ®é cao, cã thÓ dao ®éng tõ vµi chôc ngh×n ®Õn vµi tr¨m ngh×n tÕ
bµo/ml n−íc th¶i.
Trong n−íc th¶i h÷u c¬ vi sinh vËt h×nh èng gi÷ vai trß quan träng, ph¶i kÓ ®Õn vi khuÈn
Sphaerptilus natans, th−êng hay bÞ nhÇm víi nÊm n−íc th¶i, nã phñ lªn bÒ mÆt tÕ bµo mét líp
n−íc cùc bÈn, th−êng t¹o thµnh c¸c sîi hoÆc c¸c bói, khi bÞ vì ra sÏ tr«i næi ®Çy trªn mÆt n−íc.
Nhãm nµy th−êng ph¸t triÓn m¹nh ë n−íc nhiÒu oxygen. Ngoµi ra vi khuÈn Sphaerptilus natans
th−êng thÊy ë c¸c nhµ m¸y th¶i ra nhiÒu xenlulo vµ nhµ m¸y chÕ biÕn thùc phÈm. Bªn c¹nh vi
khuÈn, ng−êi ta cßn gÆp nhiÒu lo¹i nÊm, nhÊt lµ nÊm men Saccharomyces, Candida,
Cryptococcus, Rhodotorula, Leptomitus lacteus, Fusarium aquaeducteum...
Ngoµi ra cßn cã vi khuÈn oxy hãa l−u huúnh nh−: Thiobacllus, Thiothrix, Beggiatoa; vi
khuÈn ph¶n nitrat hãa: Thiobacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans.
Trong n−íc th¶i chøa dÇu ng−êi ta t×m thÊy vi khuÈn ph©n gi¶i hydrocarbon: Pseudomonas,
Nocardia...
Trong n−íc th¶i cßn cã tËp ®oµn t¶o kh¸ phong phó, chóng thuéc t¶o silic: Bacillariophyta,
t¶o lôc: Chlorophyta, t¶o gi¸p: Pyrrophyta.
2. C¸c t¸c nh©n g©y bÖnh trong n−íc th¶i
Ngoµi nh÷ng nhãm sinh lý kh¸c nhau cña vi sinh vËt cã trong n−íc th¶i nh− ®· nãi ë trªn,
ng−êi ta cßn ®Æc biÖt quan t©m ®Õn sù cã mÆt cña c¸c vi sinh vËt g©y bÖnh, ®Æc biÖt ë nh÷ng vïng
cã hÖ thèng vÖ sinh ch−a hîp lý.
C¸c vi sinh vËt g©y bÖnh th−êng kh«ng sèng l©u trong n−íc th¶i v× ®©y kh«ng ph¶i lµ m«i
tr−êng thÝch hîp, nh−ng chóng tån t¹i trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh tuú tõng loµi ®Ó g©y bÖnh
truyÒn nhiÔm cho ng−êi vµ ®éng, thùc vËt. Trong sè nh÷ng vi sinh vËt g©y bÖnh nguy hiÓm ph¶i
kÓ ®Õn mét sè sau:
+ Vi khuÈn g©y bÖnh th−¬ng hµn (Salmonella dyenteria), vi khuÈn nµy sèng ®−îc trong n−íc
tuú thuéc vµo chÊt dinh d−ìng vµ nhiÖt ®é cña nguån n−íc. Th«ng th−êng sèng ®−îc trong vßng
20 - 25 ngµy vµo mïa hÌ vµ 60 - 70 ngµy vµo mïa ®«ng.
+ Vi khuÈn g©y bÖnh kiÕt lþ (Shigella), sèng tèi ®a 10 - 15 ngµy ë nhiÖt ®é 20 - 22oC trong
n−íc th¶i, ë nhiÖt ®é cµng thÊp chóng cµng sèng l©u h¬n.
+ Xo¾n khuÈn (Leptospira), g©y nªn nh÷ng chøng bÖnh s−ng gan, s−ng thËn vµ tª liÖt hÖ thÇn
kinh trung −¬ng. Chóng cã thÓ sèng 30 - 33 ngµy trong n−íc th¶i ë nhiÖt ®é 25oC.
+ Vi khuÈn ®−êng ruét (E. colli), cã thÓ sèng trong n−íc bÈn 9 - 14 ngµy ë nhiÖt ®é 20 -
22oC.
+ Vi khuÈn lao (Mycobacterium tuberculosis), sèng tèi ®a ®−îc 3 tuÇn trong n−íc th¶i ë
nhiÖt ®é 20 - 25oC.
+ PhÈy khuÈn t¶ (Vibrio cholera), sèng tèi ®a 13 - 15 ngµy trong n−íc th¶i.
+ C¸c virus (Adenovirus, Echo, Coxsackie), sèng tèi ®a 15 ngµy.
C¸c vi khuÈn g©y bÖnh trªn ph©n t¸n chËm trong ®Êt kh«, trong n−íc ph©n t¸n theo chiÒu
ngang còng Ýt (kho¶ng 1m), trong khi ®ã ¶nh h−ëng theo chiÒu s©u kh¸ nhiÒu (kho¶ng 3m).
III. vai trß lµm s¹ch n−íc th¶i cña vi sinh vËt
Tr−íc khi ®i vµo c¸c biÖn ph¸p xö lý n−íc th¶i, mét hiÖn t−îng rÊt ®−îc quan t©m trong tù
nhiªn ®ã lµ qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch nguån n−íc th¶i do c¸c yÕu tè sinh häc, mµ trong ®ã vi sinh vËt
®ãng vai trß chñ chèt.
C¸c ao hå, s«ng, ngßi, biÓn lu«n trong t×nh tr¹ng bÈn víi møc ®é kh¸c nhau do r¸c th¶i vµ
n−íc th¶i cña con ng−êi. Nhê qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch mµ c¸c chÊt bÈn th−êng xuyªn ®−îc lo¹i ra
khái m«i tr−êng n−íc.
Qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch n−íc th¶i nhê c¸c qu¸ tr×nh vËt lý hãa häc lµ sù sa l¾ng vµ oxy hãa gi÷
mét vai trß quan träng, song ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh vÉn lµ qu¸ tr×nh sinh häc. Tham gia vµo qu¸
tr×nh tù lµm s¹ch cã rÊt nhiÒu chñng, gièng sinh vËt, tõ c¸c lo¹i c¸, chim, ®Õn c¸c nguyªn sinh
®éng vËt vµ vi sinh vËt.
T¹i chç n−íc th¶i ®æ ra th−êng tô tËp nhiÒu lo¹i chim, c¸, chóng sö dông c¸c phÕ th¶i tõ ®å
¨n vµ r¸c lµm thøc ¨n; tiÕp sau ®ã lµ c¸c ®éng vËt bËc thÊp nh− Êu trïng cña c«n trïng, giun vµ
nguyªn sinh ®éng vËt, chóng sö dông c¸c h¹t thøc ¨n cùc nhá lµm nguån dinh d−ìng. Song vai
trß cña vi khuÈn vµ nÊm men cã tÝnh quyÕt ®Þnh qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch nµy, chóng ®· ph©n huû
chuyÓn hãa c¸c chÊt h÷u c¬ thµnh c¸c chÊt ®¬n gi¶n h¬n vµ cuèi cïng lµ c¸c muèi v« c¬, CO2.
Nãi c¸ch kh¸c lµ trong ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho vi sinh vËt, chóng cã kh¶ n¨ng kho¸ng hãa mét
c¸ch hoµn toµn nhiÒu chÊt bÈn h÷u c¬ ®Ó lµm s¹ch n−íc.
Bªn c¹ch vi khuÈn, nÊm men cßn cã nÊm mèc vµ t¶o ®ãng vai trß quan träng trong viÖc
chuyÓn hãa c¸c chÊt bÈn g©y « nhiÔm m«i tr−êng kh¸c. Trong n−íc th¶i, th«ng qua ho¹t ®éng
sèng cña m×nh t¶o cung cÊp oxygen cho m«i tr−êng, ngoµi ra cßn tiÕt vµo m«i tr−êng chÊt kh¸ng
sinh lµ vò khÝ lîi h¹i ®Ó tiªu diÖt mÇm bÖnh cã trong n−íc th¶i, nhÊt lµ khu hÖ vi sinh vËt g©y
bÖnh ®−êng ruét. T¶o cßn g©y c¶n trë sù ph¸t triÓn cña mét sè vi sinh vËt g©y bÖnh kh¸c, c¹nh
tranh nguån dinh d−ìng cña chóng; t¶o cßn tiÕt ra mét sè chÊt kÝch thÝch cho sù ph¸t triÓn cña vi
sinh vËt h÷u Ých trong m«i tr−êng n−íc th¶i. Trong n−íc th¶i, vai trß rÊt to lín cña t¶o cßn lµ ë
kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c kim lo¹i nÆng nh−: Pb, Cd, As, Cu... vµ c¸c tia phãng x¹.
Th«ng th−êng protein, ®−êng, tinh bét, ®−îc ph©n gi¶i nhanh nhÊt, cßn xenluloza, lignin, mì,
s¸p bÞ ph©n gi¶i chËm h¬n nhiÒu vµ sù ph©n gi¶i x¶y ra kh«ng hoµn toµn, v× vËy hÖ vi sinh vËt
còng thay ®æi theo qu¸ tr×nh ph©n gi¶i vµ thµnh phÇn c¸c hîp chÊt chøa trong n−íc th¶i ®ã ®Ó lµm
s¹ch m«i tr−êng n−íc.
C−êng ®é tù lµm s¹ch n−íc th¶i cßn phô thuéc vµo mét sè yÕu tè sau:
+ C−êng ®é lµm s¹ch th−êng cao ë nh÷ng n¬i cã dßng ch¶y m¹nh do cã sù trao ®æi khÝ gi÷a
n−íc vµ m«i tr−êng kh«ng khÝ x¶y ra m¹nh. Khi ®ã mÆt n−íc cã oxygen m¹nh. Ng−îc l¹i ë
nh÷ng thuû vùc thiÕu sù chuyÓn ®éng cña n−íc nh− ao tï th× n−íc th¶i bÞ ø ®äng, thiÕu oxygen,
sù ph©n gi¶i c¸c chÊt bÈn kÐm. Qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch bÞ c¶n trë.
+ C−êng ®é tù lµm s¹ch n−íc th¶i còng thay ®æi theo mïa: mïa hÌ c−êng ®é x¶y ra m¹nh
h¬n vµo mïa ®«ng, ¸nh s¸ng chiÕu nhiÒu th× c−êng ®é tù lµm s¹ch x¶y ra m¹nh h¬n lµ Ýt cã ¸nh
s¸ng.
+ C−êng ®é tù lµm s¹ch n−íc th¶i ë vïng nhiÖt ®íi x¶y ra m¹nh h¬n ë vïng «n ®íi, vïng hµn
®íi.
IV. C¸c ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc th¶i
HiÖn nay xö lý n−íc th¶i cã c¸c ph−¬ng ph¸p chñ yÕu sau:
1. X©y dùng tr¹m xö lý n−íc th¶i
Muèn x©y dùng ®−îc tr¹m xö lý n−íc th¶i ph¶i dùa vµo nh÷ng chØ tiªu sau :
1.1. L−u l−îng n−íc th¶i
+ TÝnh to¸n l−u l−îng n−íc th¶i sinh ho¹t
- L−u l−îng trung b×nh ngµy vµ ®ªm ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:
sh
tb ngd
n.N
Q1
1000
= (m3/ng®)
Trong ®ã: n1- tiªu chuÈn cÊp n−íc trung b×nh ng−êi/ngµy
N- d©n sè thùc tÕ ë khu vùc
- L−u l−îng trung b×nh giê trong ngµy:
sh
tb.h
n.N
Q.
1
24 100
= (m3/h)
- L−u l−îng trung b×nh gi©y:
sh
tb.sec
n.N
q1
86400
= (l/s)
- L−u l−îng lín nhÊt giê:
(m
sh sh
max . h tb.h ch
QQ.K=3/h)
Kch - hÖ sè kh«ng ®iÒu hoµ cña n−íc th¶i sinh ho¹t, ë ®©y K = 1,4.
- L−u l−îng lín nhÊt gi©y:
sh sh
max.sec tb.sec ch
qq.=K
(l/s)
+ L−u l−îng n−íc th¶i c«ng nghiÖp.
- L−u l−îng trung b×nh ngµy ®ªm:
= 24.000 (m
cn
tb.ngd
Q3 /ng®). Trung b×nh 1000 m3/h
- L−u l−îng trung b×nh giê trong ngµy:
cn
tb.ngd
cn
tb.h
Q
Q24
= = 1000 (m3/h)
- L−u l−îng lín nhÊt giê:
cn cn
max . h tb.h cn
QQ.K= = 1000. 2,5 = 2500 (m3 / h)
Kcn - hÖ sè kh«ng ®iÒu hßa chung cña n−íc th¶i c«ng nghiÖp (K= 2,5).
- L−u l−îng trung b×nh gi©y:
cn
cn tb.h
tb.sec
Q
q,,
1000
36 36
==
= 277,8 (l/s)
- L−u l−îng lín nhÊt gi©y:
cn
cn max.h
max.sec
Q
q,,
2500
36 36
==
= 700 (l/s)
+ L−u l−îng n−íc th¶i tæng sè:
sh.cn sh cn cn
tb.ngd tb.ngd tb.ngd tb.ngd
n.N
QQQ Q
1
1000
=+=+
1.2. Nång ®é bÈn cña n−íc th¶i
+ Nång ®é bÈn cña n−íc th¶i sinh ho¹t:
- Hµm l−îng c¸c chÊt l¬ löng trong n−íc th¶i
a.
Cn
1
1
65 1000 325
200
== = (mg/l)
a1- Hµm l−îng chÊt l¬ löng cña ng−êi th¶i ra trong mét ngµy ®ªm. Theo 20TCN51-84, th× a1=
65 g/ng−êi/ngµy ®ªm.
n1- Tiªu chuÈn cÊp n−íc TCVN. n1 = 200 lÝt/ng−êi/ngµy ®ªm.
- Hµm l−îng chÊt h÷u c¬ theo BOD trong n−íc th¶i sinh ho¹t
a.
Ln
2
1
40 1000 200
200
== =
mg/lÝt
+ Nång ®é bÈn cña n−íc th¶i sinh ho¹t:
§−îc tÝnh b»ng c¸c chØ tiªu: BOD, CÆn (SS), pH
- Hµm l−îng l¬ löng cña hçn hîp n−íc th¶i ®−îc tÝnh:
sh sh cn cn
hh
sh cn
C.Q.C.Q
CQQ
=+
- Hµm l−îng chÊt h÷u c¬ theo BOD cña hçn hîp n−íc th¶i:
sh sh cn cn
hh
BOD sh cn
L.Q.L.Q
CQQ
=+
1.3. TÝnh d©n sè t−¬ng øng víi chÊt l¬ löng vµ BOD
cn cn cn cn
tb.ngd
C.Q L.Q
NN N aa
12
12
=+= +
a2- hµm l−îng chÊt h÷u c¬ theo BOD cña ng−êi th¶i ra trong mét ngµy ®ªm. Theo 20TCN51-
84 a2 = 40 mg/ lÝt.
1.4. Mét sè s¬ ®å biÓu diÔn xö lý n−íc th¶i d−íi t¸c ®éng cña m«i tr−êng vµ vi sinh vËt
Thµnh phÇn sè l−îng vi sinh vËt
Thêi gian
Ciliata
b¬i tù do
Sucioria
Zooflagellata Ciliata
cã s½n
Pnytoflogeliata
Sarcodina
Vi khuÈn
Rotifers
H×nh 18. Sù sinh tr−ëng cña c¸c vi sinh vËt khi xö lý n−íc th¶i chøa chÊt h÷u c¬
S¬ ®å ho¹t ®éng oxy ho¸
Giã
¸
nh s¸ng mÆt trêi
D
2
T¶o
O
2
CO , NH , PO , H O
2342
Vi khuÈn
Vi khuÈn
CH + CO + N
423
h
YÕm khÝ
Tï
y
tiÖn
HiÕu khÝ
N−íc th¶i
CÆn l¾ng
H×nh 19. S¬ ®å xö lý n−íc th¶i sinh ho¹t vµ c«ng n«ng nghiÖp b»ng bÓ l¾ng
Ng¨n tiÕp nhËn
Song ch¾n r¸c
BÓ l¾ng c¸t
BÓ lµm tho¸ng
BÓ l¾ng ngang ®ît I
BÓ Aeroten
BÓ Mª tan
M¸y nghiÒn r¸c
S©n ph¬i
Tr¹m b¬m n−íc th¶i tíi