Mở đầu Ô nhiễm môi trường nước là một vấn đề lớn lớn mà Việt Nam đang phải đối mặt. Hầu hết nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp không được xử lý mà được thải trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Xử lý nước thải bằng các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới với ưu điển là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương.
Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý còn có giá trị kinh tế. Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước. Do vậy, em lựa chọn đề tài nghiên cứu về xử lý nước thải bằng bèo tây. Báo cáo đề tài nghiện cứu khoa học 1 Trường ĐHDL Hải Phòng Ngành Kỹ Thuật Môi Trường CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.
Một số khái niệm. - Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. - Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu thủy lợi, chế biến công nghiệp, chăn nuôi. Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.
- Nước thải sinh hoạt hay là nước thải từ các khu dân cư bao gồm nước sau khi sử dụng từ các hộ gia đình, bệnh viện, cơ quan, khách sạn, trường học, khu vực thương mại và các khu vui chơi giải trí.Tình hình ô nhiễm của nƣớc thải sinh hoạt. Phần lớn nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư đô thị, ven đô và nông thôn ở Việt Nam đều chưa được xử lý đúng cách. Nước thải từ các khu vệ sinh mới chỉ xử lý sơ bộ, chưa đạt yêu cấu đã xả ra môi trường hòa cùng dòng nước thải sinh hoạt từ nhà bếp, tắm, giặt. là nguyên nhân gây ô nhiễm, lan tràn dịch bệnh.
Vì vậy trong điều kiện hiện nay, khi mà các dự án thoát nước và xử lý nước chưa được đưa đến mọi nơi, nếu có thì cũng chỉ dừng lại ở tình trạng thoát nước mưa và khắc phục tình trạng ngập, úng, và còn rất nhiều chi phí để vận hành, bảo dưỡng các hệ thống đó, thì việc nghiên cứu làm sạch nước thải cho các hộ gia đình, hay các cụm dân cư, bằng các công nghệ phù hợp, đơn giản, có chi phí xây dựng và vận hành thấp, vừa đảm bảo vệ sinh môi trường là một hướng giải quyết hợp lý, khả thi. Báo cáo đề tài nghiện cứu khoa học 2 Trường ĐHDL Hải Phòng Ngành Kỹ Thuật Môi Trường Nước thải sinh hoạt thông thường thường có những đặc tính sau: Bảng 1. Đặc tính thông thường của nước thải Nồng độ Chỉ tiêu Cao Trung bình Thấp BOD5 400 220 110 COD 1000 500 250 Đạm hữu cơ 35 15 8 Đạm amôn 50 25 12 TN 85 40 20 TP 15 8 4 TSS 1200 720 350 SS 350 220 100 ( Nguồn : Metcalf and Eddy. Trích bởi Chongrak 1989 ) 1.
Một số chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc. pH pH của nước được đặc trưng bằng nồng độ ion H+ trong nước. Giá trị pH trong nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH.
pH = 7 : Nước trung tính. pH > 7 : Nước mang tính kiềm. pH < 7 : Nước mang tính acid. Giá trị của pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước.
Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học hoạt động ở pH nằm trong giới hạn từ 6,5 – 9,0. Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển thường có pH từ 7 – 8. Các vi khuẩn khác nhau thì có giới hạn pH khác nhau. Ví dụ vi khuẩn Nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 – 8,8 còn vi khuẩn Nitrat phát triển thuận lợi nhất ở pH từ 6,5 – 9,3 vi khuẩn lưu huỳnh phát triển tại môi trường có pH từ 1 – 4.
Báo cáo đề tài nghiện cứu khoa học 3 Trường ĐHDL Hải Phòng Ngành Kỹ Thuật Môi Trường Ngoài ra, pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm. Độ đục Nước tự nhiên sạch thường không chứa chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không có màu. Độ đục do các chất rắn lơ lửng gây ra. Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ kim loại cùng các vi sinh vật gây bệnh.
Nước đục còn ngăn cản quá trình chiếu sang của mặt trời xuống đáy thủy vực làm giảm quá trình quang hợp và nồng độ oxy hòa tan trong nước. Mùi Mùi hôi thối khó ngửi của nước thải do các chất hữu cơ của nước thải bị phân hủy, mùi của hóa chất, dầu mỡ trong nước. Các chất có mùi như NH 3, CH4, H2S, các amin, các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh. Có thể xác định mùi của nước theo phương pháp đơn giản sau: Mẫu nước có trong bình đậy nắp kín, lắc khoảng 10 – 20s sau đó mở nắp, ngửi mùi rồi đánh giá không mùi, mùi nhẹ, trung bình, nặng và mùi rất nặng.
Hàm lượng chất rắn. Tổng chất rắn ( TS) là thông số quan trọng đặc trưng nhất của nước thải. Nó bao gồm các chất rắn nổi lơ lửng và keo tan. Các chất rắn lơ lửng có thể dẫn đến làm tăng khả năng lắng bùn và điều kiện kỵ khí khi thải nước vào môi trường không qua xử lý.
TS được xác định bằng trọng lượng thô phần còn lại khi cho bay hơi 1lít nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở 103oC cho đến khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính bằng mg/l ( hoặc g/l). Hàm lượng oxy hòa tan ( DO) Hàm lượng oxy hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất vì oxy không thể thiếu được với các sinh vật. Oxy duy trì quá trình trao đổi chất sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất.
Khi thải các chất thải vào nguồn nước quá trình oxy hóa chúng sẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong các Báo cáo đề tài nghiện cứu khoa học 4 Trường ĐHDL Hải Phòng Ngành Kỹ Thuật Môi Trường nguồn nước này, thậm chí có thể đe doa sự sống của các loài cá cũng như các sinh vật trong nước. Việc xác định thông số oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải. Mặt khác, lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa. Có 2 phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương pháp điện cực oxy.
Nhu cầu oxy sinh hóa ( BOD) BOD là lượng oxy cần thiết mà vi sinh vật sử dụng trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có trong nước. Phương trình tổng quát biểu diễn như sau : Chất hữu cơ + O2 Vi sinh vât CO2 + H2O + Sinh khối Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước, BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước ô nhiễm càng lớn. Trong thực tế, khó xác định được toàn bộ lượng oxy cần thiết để các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có trong nước mà chỉ xác định được lượng oxy cần thiết trong 5 ngày ở nhiệt độ 20oC trong bóng tối. Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian.
Thời gian đấu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần. Nhu cầu oxy hóa học (COD) COD là lượng oxy cần thiết cho toàn bộ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và H2O bằng tác nhân oxy hóa mạnh. Trong thực tế, COD được dùng rộng rãi để đánh giá mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ có trong nước. Do việc xác định chỉ số này nhanh hơn bằng cách dùng một chất oxy hóa mạnh trong môi trường acid để oxy hóa chất hữu cơ.
Ví dụ dùng chất ôxy hóa mạnh như K2Cr2O7 thì phương trình phản ứng như sau : Ag2 SO4 Chất hữu cơ + Cr2O7-2 + H+ CO2 + H2O + Cr3+ Báo cáo đề tài nghiện cứu khoa học 5 Trường ĐHDL Hải Phòng Ngành Kỹ Thuật Môi Trường Sau đó đem đo mật độ quang của dung dịch phản ứng trên, dựa vào đường chuẩn để xác định giá trị COD. Vì chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không bị oxy hóa bởi vi sinh vật nên giá trị COD bao giờ cũng cao hơn giá trị BOD. Tổng hàm lượng Nitơ ( T-N) Tổng Nitơ là tổng các hàm lượng nitơ hữu cơ, amoniac, nitrit, nitrat, chúng có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước. Vì vậy trong xử lý nước thải cùng với các chỉ số trên người ta cần phải xác định chỉ số tổng Nitơ.
Hàm lượng nitơ hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kendal.Tổng nitơ Kendal là tổng nitơ hữu cơ và nitơ amoniac .Chỉ tiêu amoniac thường được xác định bằng phương pháp so màu hoặc chuẩn độ còn nitrit và nitrat được xác định bằng phương pháp so màu. Để xác định được tổng nitơ theo phương pháp Kendal người ta phá mẫu bằng H2SO4 đặc nóng, khi đó các dạng nitơ hữu cơ chuyển về dạng ion NH4+ chuyển thành NH3 sau đó tách NH3 được cất tách ra và xác định bằng chuẩn độ. Tổng hàm lượng photpho (T- P) Hợp chất của Phospho tồn tại trong nước với các dạng H2PO4-, HPO42-,PO43- các polyphosphate như Na3(PO3)6 và phosphor hữu cơ. Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các thủy vực.
Hàm lượng phospho thừa trong nước thải làm cho các loại tảo, các loại thực vật lớn phát triển mạnh làm gây tắc các thủy vực. Hiên tượng tảo sinh trưởng mạnh (hiện tượng phú dưỡng) do nước thừa dinh dưỡng, thực chất là hàm lượng P ở trong nước cao.
