CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1. Tổng quan nước thải sinh hoạt 1. Nguồn gốc thải sinh hoạt Nước thải phát sinh từ dự án chủ yếu là nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt bao gồm: nước thải đen từ nhà vệ sinh (ước tính khoảng 30% tổng lượng nước thải phát sinh), nước thải xám từ nhà vệ sinh (ước tính khoảng 40% tổng lượng nước thải phát sinh), và nước thải từ nhà bếp ước (tính khoảng 30% tổng lượng nước thải phát sinh).
Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, trung tâm thương mại, dịch vụ và các công trình công cộng khác. Đối với nước thải đen từ nhà vệ sinh và nước thải nhà bếp, đặc trưng của hai loại nước thải này là có nhiều chất lơ lửng, nồng độ chất hữu cơ cao (nhất là nước thải từ nhà vệ sinh), mang các loại vi khuẩn gây bệnh như Ecoli, Coliform, các loại dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt, nếu không được tập trung và xử lý thì cũng sẽ ảnh hưởng xấu đến nguồn nước bề mặt. Ngoài ra, khi tích tụ lâu ngày, các chất hữu cơ này sẽ bị phân hủy gây ra mùi hôi thối. Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào: lưu lượng nước thải, tải trọng chất bẩn tính theo đầu người.
Thành phần nước thải sinh hoạt Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: - Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người trong các phòng vệ sinh - Chất thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà… Theo Trịnh Xuân Lai (2009), nước thải sinh hoạt thông thường chiếm khoảng 65% - 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt thường dao động từ 150 đến 450 mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 đến 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học.
Các thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt 1. Các thông số vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng Chất rắn lơ lửng trong nước (Total Suspended Solids – TSS) có thể có bản chất: - Các chất hàm lượng chất rắn lơ lửng - Các chất hữu cơ không tan - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…) Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. Mùi Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S.
Độ màu Màu của nước thải do các chất thải sinh hoạt hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt – Co). Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Các thông số hóa học Độ pH của nước + Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trong nước. Độ pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật. Do vậy rất có ý nghĩa về khí cạnh môi trường.
Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD) Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh), về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước. 9 Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh đồng thời lại thực thiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có được số liệu tương đối về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn.
Theo Trịnh Xuân Lai (2009), COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD) Theo Trịnh Xuân Lai (2009), thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°C, ủ mẫy 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày. Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (Carbonhydrate, protein, lipid,…) BOD là thông số quan trọng: - Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải.
- Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thủy vực thiên nhiên. - Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ công tác quản lý môi trường. Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO) Tất cả các sinh vật sống đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đối với con người cũng như các thủy sinh vật khác.
Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình hóa sinh 2+ 2+ 2- 3- học trong nước- Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe , Mn , S , NH 10 - Oxy hóa các hữu cơ trong nước và kết quả của quá trình này là nước nhiễm bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, được thực hiện nhờ một số vi sinh vật hiếu khí trong nước. Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật trong nước tồn tại và phát triển. Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan.
Khả năng hòa tan của oxy vào nước tương đối thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên là có giới hạn. Cũng vì đó mà hàm lượng oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ ô nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước. Nitơ và các hợp chất chứa nitơ Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sống trên Trái Đất. Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các axit amin trong nhân tế bào.
Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sống của chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải ra môi trường với lượng lớn. Theo Trịnh Xuân Lai (2009), các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy, 4+ 2- 3- khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH , NO và NO để có thể trả lại N2 cho không khí. Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nitơ từ các protein có cấu trúc phức tạp đến các axit amin đơn giản, cũng như các ion Nitơ vô cơ là sản phẩm của quá trình khoáng hóa các chất kể trên. Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kế trong các loại nước thải và nước tự nhiên giàu protein.
Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng hòa tan bao gồm cả Nitơ hữu cơ và Nitơ vô cơ 4+ 3- 2- (NH ,NO , NO ). Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nitơ tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nitơ là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Photpho và các hợp chất chứa Photpho Nguồn gốc các hợp chất chứa Photpho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất thải của người và động vật và lượng phân lân sử dụng trong nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa Photphate sử dụng trong sinh hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước.
Trong các loại nước thải, Photpho hiện diện chủ yếu dưới các dạng Photphate. Các hợp chất Photphate được chia thành Photphate vô cơ và Photphate hữu cơ. Photpho 11 là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật. Việc xác định Photpho tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1) Photpho và các hợp chất chứa Photpho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam.
Chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tác của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp. Các thông số sinh học Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sống kí sinh, phát triển sinh sản.