Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.Cơ sở khoa học 1.Một số khái niệm - Khái niệm môi trường: Theo Khoản 1 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật ”[18]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo Khoản 6 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”[18]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường nước: “Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý - hoá học - sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước.
Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất” [18]. - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 5 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2014: “Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền qui định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường”[18]. - Khái niệm nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước được thải ra sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt cộng đồng như tắm, tẩy rửa, giặt giũ, vệ sinh cá nhân,… chúng thường được thải ra từ các căn hộ, trường học, cơ quan, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt trên một địa bàn phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và hệ thống thoát nước.
5 - Khái niệm chỉ thị môi trường: Chỉ thị (indicator) là một tham số (parameter) hay số đo (metric) hay một giá trị kết xuất từ tham số, dùng cung cấp thông tin, chỉ về sự mô tả tình trạng của một hiện tượng/ môi trường/ khu vực, nó là thông tin khoa học về tình trạng và chiều hướng của các thông số liên quan môi trường. Các chỉ thị truyền đạt các thông tin phức tạp trong một dạng ngắn gọn, dễ hiểu và có ý nghĩa vượt ra ngoài các giá trị đo liên kết với chúng. Các chỉ thị là các biến số hệ thống đòi hỏi thu thập dữ liệu bằng số, tốt nhất là trong các chuỗi thứ tự thời gian nhằm đưa ra chiều hướng, Các chỉ thị này kết xuất từ các biến số, dữ liệu. Theo thông tư 08/2010/TT-BTNMT: “Chỉ thị môi trường là thông số cơ bản phản ánh các yếu tố đặc trưng của môi trường phục vụ mục đích đánh giá, theo dõi diễn biến chất lượng môi trường, lập báo cáo hiện trạng môi trường”.Thành phần và đặc tính của nước thải Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 -50%) gồm tinh bột đường xenlulo và các chất béo (5-10%), nồng độ chất hữu cơ trong nước thải dao động trong khoảng 150 - 400 mg/ L theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng. Các chất chứa trong nước thải bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật.Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50 - 60% tổng các chất gồm các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của người, động vật, xác động vật phân hủy,.Các chất hữu cơ trong nước thải theo tính chất hóa học bao gồm: chủ yếu là protein (40 - 60%), hydrat cacbon (25 - 50%), các chất béo, dẫu mỡ (10%), ure cũng là chất hữu cơ quan trọng trong thành phần của nước thải sinh hoạt.
Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD, COD và một số chỉ tiêu khác. Bên cạnh các chất trên, nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp, các chất hoạt tính bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp Ankal benzen sunfonat - ABS, gây nên hiện tượng sủi bọt trong các trạm xử lý nước thải cũng như trên bề mặt các 6 nguồn tiếp nhận nước thải. Các chất vô cơ trong nước thải chiếm khoảng 20 - 40% gồm chủ yếu là cát, đất sét, các axit, bazo vô cơ, dầu khoáng. Trong nước thải có mặt nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, virut, rong, tảo, trứng giun sán,… Trong số các loại vi sinh vật đó có cả vi trùng gây bệnh.
Về thành phần hóa học thì các vi sinh vật thuộc các chất hữu cơ. Một số chất ô nhiễm chứa trong nước thải đáng được quan tâm nữa là kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các chất phóng xạ và một số chất độc hại khác. Mức độ tác hại phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm, nồng độ của chúng. Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương đối ổn định.1: Nồng độ ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý Nồng độ Các chỉ tiêu Nhẹ Trung bình Nặng Chất rắn tổng cộng (mg/l) 350 720 1200 Tổng chất rắn hòa tan (mg/l) 250 500 850 Chất rắn lơ lửng (mg/l) 100 220 350 Chất rắn lắng được (mg/l) 5 10 20 BOD5 (mg/l) 110 220 400 Tổng cacbon hữu cơ (mg/l) 80 60 210 COD5 (mg/l) 250 500 1000 Tổng nito theo N (mg/l) 20 40 800 Tổng photphat theo P (mg/l) 4 8 15 Clorua (mg/l) 30 20 100 Sunfat (mg/l) 20 30 50 Độ kiềm theo CaCO3 (mg/l) 50 100 200 Dầu mỡ (mg/l) 50 100 150 Colifom (mg/l) 106 - 107 107 - 108 107 - 109 Chất hữu cơ bay hơi (µ g/l) <100 100 - 400 >400 (Nguồn [27]) 1.Các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt Bên cạnh những chỉ tiêu cơ bản về chất nước mà chúng ta thường gặp trong lĩnh vực cấp nước, thành phần của nước thải còn có chứa thêm một số chất bẩn đặc 7 trưng khác do hậu quả của việc sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, thương mại, dịch vụ….
Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất lý hoá học và sinh học của các chất bẩn người ta tìm thấy trong nước thải sinh hoạt. Một vài chi tiêu đặc biệt khác thườn được dùng đê phản ánh mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của nước thải, chúng thường được xếp vào nhóm chỉ tiêu sinh hoá. a, Các chỉ tiêu lý hoá. Đặc tính hoá học quan trọng nhất của nước thải gồm: Chất rắn tổng cộng, mùi, nhiệt độ, độ màu, độ đục.
* Chất rắn tổng cộng Chất rắn tổng cộng trong nước thải bao gồm chất rắn không tan hoặc chất rắn lơ lửng và các hợp chất đã được hoà tan vào trong nước. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấy khô giấy lọc ở nhiệt độ 1050c đến trọng lượng không đổi. Độ chênh lệch khối lượng giữa giấy lọc trước khi lọc và sau khi lọc trong cùng một điều kiện cân chính lượng chất rắn có trong một thể tích mẫu đã được xác định. Khi phần cặn trên giấy lọc được đốt cháy thì các chất dễ bay hơi bị cháy hoàn toàn.
Các chất dễ bay hơi được xem như một phần vật chất hữu cơ, cho dù một vài chất hữu cơ không bị cháy và một vài chất rắn vô cơ bị phân ly ở nhiệt độ cao. Vật chất hữu cơ bao gồm các protein, các carbonhydrate và các chất béo. Sự hiện diện các chất béo và dầu mỡ trong nước thải ở những lượng quá mức có thể gây trở ngại cho quá trình xử lý. Lượng chất béo hay dầu mỡ trong một mẫu được xác định bằng cách cho hexanne vào một mẫu chất rắn thu được nhờ sự bay hơi.
Bởi vì các chất béo và dầu mỡ hoà tan trong hexane, cho nên khối lượng của chúng được xác định bằng cách làm bay hơi dung dịch sau khi gạn lọc hoàn tất. Trong nước thải sinh hoạt có khoảng 40-65% chất rắn nằm ở trong trạng thái lơ lửng. Các chất này có thể nổi lên trên bề mặt nước hay lắng xuống dưới đáy và có thể hình thành nên các bãi bùn không mong muốn khi thải nước thải có nhiều chất rắn vào sông, suối. Một số chất rắn lơ lửng có khả năng lắng rất nhanh, tuy nhiên các chất lơ lửng ở kích thước hạt keo thì lắng 8 rất chậm chạp hoàn toàn không thể lắng được.
Các chất rắn lơ lửng có thể đạt được là những chất rắn mà chúng có thể được loại bởi quá trình lắng và thường được biểu diễn bằng đơn vị mg/l. Việc xác định chúng thường đươợ tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng nón Imhoff. Thông thường khoảng 605 chất rắn lơ lửng trong nước thải đô thị là chất rắn có thể lắng được. Theo Metcals & Eddy thành phần của chất rắn trong nước thải sinh hoạt được mô tả một cách tương đối như hình 1 [35].
Tổng cộng (720mg/l Lơ lửng Lọc (220mg/l được (500mg/l Lắng Không Keo Hòa tan được lắng được (50mg/l) (450mg/l) (160mg/l (60mg/l) Hữu cơ Vô cơ Hữu cơ Vô cơ Hữu cơ Vô cơ Hứu cơ Vô cơ (150mg/l) (40mg/l) (45mg/l) (15mg/l) (40mg/l) (10mg/l) (160mg/l) (290mg/l) Hình 1.1: Thành phần chất thải rắn trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý * Nhiệt độ Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nhiệt độ của nước cấp do việc xả các dòng nước nóng ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại … nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn nhiệt độ của không khí. Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phần lớn các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đềi ứng dụng các quá trình xử lý sinh học mà các quá trình đó thường bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh vật, đến sự hoà tan của ô xy trong nước.
