CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tình hình ô nhiễm môi trường nước trên thế giới và Việt Nam 1. Ô nhiễm môi trường nước trên thế giới 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 con người và các sinh vật khác.
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 thuật công nghệ chẳng hạn như tại Anh Quốc vào đầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch. uy nhiên, nó trở nên ô nhiễm vào giữa thế kỷ. Các sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt.
Tại nước Pháp có 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 [13]. Ngay tại Trung Quốc, hàng năm lượng chất thải và nước thải công nghiệp thải ra ở các thành phố và thị trấn của Trung Quốc tăng từ 23,9 tỷ m3 trong năm 1980 lên 73,1 tỷ trong năm 2006. Một lượng lớn nước thải chưa quả xử lý vẫn được thải vào các sông.
Hậu quả là, hầu hết nước ở các sông, hồ ngày càng trở nên ô nhiễm. Dựa trên việc đánh giá 140.000 km sông dọc đất nước Trung Quốc trong năm 2006, chất lượng nước của 41,7% chiều dài sông xếp ở loại 4 hoặc thậm chí thấp hơn và 21,8% dưới loại 5 [12]. Sông Citarum, Indonesia, rộng 13.000km2, là một trong những dòng sông lớn nhất của Indonesia. Theo số liệu của Ngân hàng phát triển châu Á (ADB), sông Citarum cung cấp 80% lượng nước sinh hoạt cho 14 triệu dân thủ đô Jakarta, tưới cho những cánh đồng cung cấp 5% sản lượng lúa gạo và là nguồn nước cho hơn 2.000 nhà máy - nơi làm ra 20% sản lượng công nghiệp của đảo quốc này.
Tuy nhiên, hiện tại nó là một trong những dòng sông ô nhiễm nhất thế giới. Citarum như một bãi rác di động, nơi chứa các hóa chất độc hại do các nhà máy xả ra, thuốc trừ sâu trôi theo dòng nước từ các cánh đồng và cả chất thải do con người đổ xuống. Ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại. Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ.
Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ví dụ: ở ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9 - 11; chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu ôxy hoá học (COD) có thể lên đến 700mg/l và 2.500mg/1; hàm lượng chất rắn lơ lửng.
cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép [13]. Hàm lượng nước thải của các ngành này có chứa xyanua (CN-) vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các nguồn nước mặt trong vùng dân cư [13]. Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thấy rõ nhất là ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt không có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận (sông, hồ, kênh, mương).
Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý nước thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được… là những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước. Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố lớn là rất nặng [13]. Về tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp, hiện nay Việt Nam có gần 76% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con người và gia súc không được xử lý nên thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số vi khuẩn Feca coliform trung bình biến đổi từ 1.500MNP/100 ml ở các vùng ven sông Tiền và sông Hậu, tăng lên tới 3800-12.500MNP/p100ml ở 5 các kênh tưới tiêu.
Trong sản xuất nông nghiệp, do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, các nguồn nước ở sông, hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sức khoẻ nhân dân [13]. Nguồn gốc, tính chất, thành phần của nước thải sinh hoạt 1. Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.
Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là 100 đến 250 lít/ người. Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt thường chứa những tạp chất khác nhau. Các thành phần này bao gồm: 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ.
Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loại sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Nước thải sinh hoạt thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. Nhiều trường hợp, lượng chất dinh dưỡng này vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật dùng trong xử lý bằng phương pháp sinh học. Trong các công trình xử lý nước theo phương pháp sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình tính theo tỷ lệ BOD5: N: P là 100: 5: 1 [8].
Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Hệ số tải lượng Tải lượng ô nhiễm Chỉ tiêu ô nhiễm (g/người. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm Nồng độ ô nhiễm (mg/m3) Chất rắn lơ lửng 730 – 1510 Amoni (N-NH4) 25 – 1510 BOD5 469 – 563 Nitơ tổng 63 – 125 Tổng photpho 8 – 42 COD 750 – 1063 Dầu mỡ 104 – 313 Nguồn: Hoàng Huệ - Xử lý nước thải. Số liệu trên cho thấy nước thải sinh hoạt ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng ở mức rất cao. Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt Các chất có trong nước thải Mức độ ô nhiễm STT (mg/l) Nặng Trung bình Nhẹ 1 Tổng chất rắn 1.000 500 200 2 Chất rắn hòa tan 700 350 120 3 Chất rắn không hòa tan 300 150 8 4 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 5 Chất rắn lắng 12 8 4 6 Oxy hòa tan 0 0 0 7 Nitơ tổng 85 50 25 8 Nitơ hữu cơ 35 20 10 9 N-NH3 50 30 15 10 N-NO2 0,1 0,05 0 11 N-NO3 0,4 0,2 0,1 12 Clorua 175 100 15 13 Độ kiềm (mg CaCO3) 200 100 50 14 Chất béo 40 20 0 15 Tổng photpho - 8 - Nguồn: Mackenzio L.
Macten, Principles of Environmental Engineering and Science. 7 Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn [11]. Các biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước 1. Phương pháp cơ học Sử dụng phương pháp cơ học nhằm loại bỏ các loại tạp chất với các kích cỡ khác nhau như rơm cỏ, gỗ mẫu, bao bì, chất dẻo, giấy, cát, sỏi,… ra khỏi nước thải.
Phương pháp này thường xử lý không triệt để nên thường là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi tiến hành xử lý nước thải bằng phương pháp lý hóa học hay phương pháp sinh học. Các công trình cơ học được sử dụng hiện nay gồm: song chắn rác, lưới lọc, lắng cát, các loại bể lắng, tách dầu mỡ, lọc cơ học, xiclon thủy lực [7]. Các phương pháp hóa học và hóa lý 1. Phương pháp hóa học Đó là các quá trình khử trùng nước thải bằng hóa chất (các chất clo, ôzôn), khử nito, phôtpho bằng các hợp chất hóa học hoặc keo tụ nước thải trước khi sử dụng lại.
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ xử lý trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải [3]. Phương pháp hóa lý Phương pháp hóa lý sử dụng các hóa chất (keo tụ và trợ keo tụ) để tăng cường khả năng tách các tạp chất không tan, keo và mất một phần chất hòa tan ra khỏi nước thải, chuyển hóa các chất tan thành không tan và lắng cặn hoặc thành các chất không độc, thay đổi phản ứng (pH) của nước thải (phương pháp trung hòa), khử màu nước thải,… [3]. Phương pháp hóa học và hóa lý có thể là khâu xử lý cuối cùng (nếu mức độ xử lý đạt được, nước thải có thể sử dụng lại) hoặc là khâu xử lý sơ bộ (khử các chất độc hại hoặc các chất ngăn cản sự hoạt động bình thường của công trình xử lý, đảm bảo pH ổn định cho quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học tiếp theo, chuyển các chất độc hại khó xử lý, khó lắng thành đơn giản hơn hoặc lắng đọng keo tụ được,…) [3]. Phương pháp sinh học Các chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của vi sinh vật.