Chi tieu chat luong nuoc

Chấtlượng nước
và sự ô nhiễm
nguồnnước
Chấtlượng nước
Chấtlượng nước được đánh giá thông qua nồng độ
(hàm lượng) các tác nhân hóa – lý, sinh họccó
trong nướcqua cáctiêuchuẩnquyđịnh cho từng
mục đích sử dụng
9
Nướccôngnghiệp: nướclàmlạnh, nướcnăng lượng, nước
công nghệ,…
9
Nướccấp cho sinh hoạt: ănuống, tắmgiặt
9
Nướcphụcvụ nông nghiệp, nuôi trồng thủysản
9
Nướcphụcvụ du lịch, giao thông
Sự nhiễmbẩnnguồnnước
z
Contaminant
Các chấthóahọccónồng độ cao hơnnồng độ nền
(background levels) mà chưa gây nên thiệthại.
z
Pollutant
Các chấthóahọccónồng độ cao hơnnồng độ nền
(background levels) mà có gây nên thiệthại.
Dấuhiệu đặctrưng củanguồnnướcbị ô nhiễm
9
t/c lý họcthayđổi: độ mặn, độ trong, xuấthiện
mùi, màu, các chấtnổi, cặnlắng,…
9

Thay đổithànhphầnhóahọc: pH, hợpchấthữu
cơ, vô cơ, giảmDO,…
Phân loạinướcthải
Theo nguồngốcphátsinh
9
Nướcthảisinhhoạt

Từ hộ gia đình, khách sạn, trường học, …

Hàm lượng cao các chấthữucơ không bềnsinhhọc
(proteins, mỡ); chấtdinhdưỡng (N, P), vi trùng, chấtrắn,
mùi

Chất độchại: chấttẩyrửa, thuốc nhuộm,…
9
Nướcthảisảnxuất (công, nông nghiệp): phụ thuộc
vào ngành SX, nguyên liệu, sảnphẩm
9
Nướcthảido nướcmưachảytràn
Theo tính chấtcủanguồnthải
9
Nguồn điểm
9
Nguồnkhôngđiểm
Nguồngâyô nhiễmnước
Nguồntự nhiên
9
Nướcmưa, tuyếtchứamộtsố hạtkhoángtừ khí quyển
9
Nướcmặtchảyqua đấtsẽ mang theo những chấtchứa

trong đất(hóachất, chấtrắn, vi sinh vật)
Nguồn do con người
9
Xây dựng và khai thác quặng
9
Nướcthảicôngnghiệp
9
Rò rỉ hoặcbể bồnchứahoặc ống dẫndầu
9
Nướcmưachảyqua cácđôthị mang theo chấtthải
9
Nướcròrỉ từ các bãi xử chôn lấprácthải (landfill), các
trạmxử lý nước
9
Từ ô nhiễmkhí
Các tác nhân gây ô nhiễmnguồnnước
Nhóm các chấthữucơ
9
Các chấthữucơ không bềnsinhhọc: cacbonhydrat,
proteins, chấtbéo,…(khudâncư, KCN chế biếnthựcphẩm)
9
Các chấthữucơ bềnsinhhọc: hydrocacbon thơm, h/c Clo
hữucơ (PCP, PCB, DDT…); độctínhcao, thờigiantồnlưu
dài
→ Hàm lượng oxy hòa tan (DO) giảm
Thông sốđánh giá chung các chấthữucơ
9
Tổng cacbon hữucơ (TOC): là tỷ lệ giữakhốilượng cacbon
so vớikhốilượng h/c
9

Nhu cầuoxy lýthuyết(ThOD): lượng O
2
cần để OXH 1 chất
(dựavàoptpư)
9
Nhu cầuoxy hóahọc(COD)
9
Nhu cầuoxy sinhhóa(BOD)
Các tác nhân gây ô nhiễmnguồnnước (tt)
Các chấtvôcơ
9
Kim loạinặng: chì (Pb), thủy ngân (Hg), asen (As), crom (Cr),
Niken (Ni),…
9
Muốivàkhívôcơ hòa tan: NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
_
, SO
4
2-
9
Chấtrắn không hòa tan (chấtrắnlơ lửng)
Các chấtcómùi(vôcơ, hữucơ)
9

Các chấthữucơ
9
NướcthảiCN hóachất, chế biếndầumỡ
9
Sảnphẩmphânhủy
Màu
9
Chấthữucơ bị phân rã
9
Sắt, mangan dạng keo/hòa tan
9
Nướcthảicôngnghiệp (crom, tannin, lignin,…)
Vi trùng
Các chất phóng xạ
Mộtsố chấtcómùi
Xốc đặctrưngC
6
H
5
OHPhenol
NồngCl
2
Clo
ThịtthốiNH
2
(CH
2
)
4
NHDiamin

Cá ươnCH
3
NH
2
, (CH
3
)
3
NAmin
HôiCH
3
SH, CH
3
(CN
2
)
3
SHMercaptan
Bắpcảirữa(CH
3
)
2
S, CH
3
SSCH
3
Sunfua hữucơ
Trứng thốiH
2
SHydrosunfua

PhânC
8
H
5
NHCH
3
Phân
KhaiNH
3
Ammoni
MùiCông thứcChấtcómùi
Sự biến đổicủacáctácnhângâyô
nhiễmtrongmttự nhiên
Phụ thuộcvàocácyếutố
9
Phương thức đưachất ô nhiễmvàomt: dạng nguồn, lưu
lượng, thành phầncủachất ô nhiễm
9
t/c vậtlý, hóahọccủachấtô nhiễm: độ tan, dạng tồntại,
t/c dễ/khó phân hủy
9
Điềukiệnmôitrường mà chất ô nhiễm được đưavào: diện
tích bề mặt, độ sâu, pH, dòng chảy, nồng độ các chất
khác,…
9
Sự chuyểnchấtô nhiễmgiữa các loài sinh vậtqua dây
truyềnthựcphẩm
Khả năng tự làm sạch của
nguồnnước
Là khả năng khửđượccácchấtbẩn trong nguồn

nước, thể hiệnqua 2 quátrình
9
Quá trình xáo trộn (pha loãng) giữanướcthảivới
nguồnnước
9
Quá trình khoáng hóa các chấthữucơ nhiễmbẩn
→ nồng độ chất nhiễmbẩngiảm
Cường độ quá trình tự làm sạch phụ thuộc:
9
Tốc độ dòng chảy
9
Điềukiệnlàmthoáng, độ sâu nguồnnước
9
Thành phần, t/c củanguồnnước,…
Các thông sốđánh giá
chấtlượng nước
Các thông số đánh giá mức độ ô
nhiễmnước
z
pH
z
CO
2
, Bicarbonate và Carbonate
z
Độ acid và Độ kiềmSắt
z
Độ cứng Các chỉ tiêu vi sinh
z
Hàm lượng Oxy hòa tan (DO)

z
Hàm lượng Oxy sinh hóa (BOD)
z
Hàm lượng Oxy hóa học(COD)
z
Các h/c Nitơ: NH
3
, NO
2
-
, NO
3
-
z
Sulfide và Hydrogen Sulfide
z
Chấtrắn(tổng, lơ lửng và hòa tan)
z
Nhiệt độ
pH
z
pH: là chỉ số biểudiễnnồng độ củaion hydro
z
Cấpnước: pH ảnh hưởng đến
9
Qt keo tụ hóa học
9
Qt khử trùng
9
Làm mềm, kiểmsoáttínhănmòncủanước

z
Xử lý nướcthải
9
pH tối ưuchoqt xử lý sinh học
9
Qt keo tụ nướcthải
9
Làm khô bùn, qt OXH
Đohoạt độ ion hydro
z
Thiếtbị: điệncựchydro
H
2
O → H
+
+ OH
-
z
Hằng số phân ly
z
Do [H
2
O] rấtlớnvàgiảmrấtítdo bị phân ly
→ K
n
= [H
+
][OH
-
]

z
Đốivớinước tinh khiết, ở 20
0
C thì
[H
+
][OH
-
] =10
-14
][
]][[
2
OH
OHH
K
−+
=
pH
z
pH thấp(acid)
9
Kim loạicókhuynhhướng hòa tan
9
Cyanide và sulfide thì độc hơn cho cá
9
Ammonia ít độc hơn cho cá
z
pH cao (base)
9

KL có khuynh hướng kếttủadưới dạng hydroxides
và oxides. Tuy nhiên, nếupH trở nên quá cao, một
số kếttủabắt đầu hòa tan trở lạido sự hình thành
của các hydroxyde complexes
9
Cyanide và sulfide thì độc hơn cho cá
9
Ammonia ít độc hơn cho cá
pH (tt)
HCN ↔ H
+
+ CN
-
(độc) (ít độc)
H
2
S ↔ 2H
+
+ S
2-
(độc) (ít độc)
NH
4
+
↔ NH
3
+ H
+
(NH
3

+ H
2
O ↔ NH
4
+
+ OH
-
)
(ít độc) (độc)
pH thấp pH cao
Độ hòa tan củamộtsố KL kếttủadạng hydroxides theo pH
pH (tt)
9
Nước sông tự nhiên không ô nhiễm:
pH = 6.5 - 8.5
9
Nước ngầmtự nhiên không ô nhiễm:
pH = 6.0 - 8.5
9
Nước mưa sạch: pH ~ 5.7 do CO
2
hòa tan
9
Mưa acid: pH ≤ 5
9
Nướccấp: pH = 6 - 9
Tầmquantrọng củapH
z
Quá trình keo tụ hóa học: kếttủaAl(OH)
3

và
Fe(OH)
3
z
Kiểmsoátsựănmòn
z
Quá trình kếttủacáckimloạinặng: Zn
2+
, Pb
2+
,…
z
Hoạt động sinh học: hầuhếtVSV thíchmtacid
hơn (pH = 6,5 – 8)
z
Quá trình clo hóa trong khử trùng
Cl
2
+ H
2
O → H
+
OCl
-
+ H
+
+ Cl
-
Cl
2

, HOCl và OCl
-
có hoạttínhmạnh ở pH thấp
Độ acid củanước
9
Độ acid: đolường mộtlượng acid được dùng để
trung hòa dung dịch
9
Nướctự nhiên: Do sự hiệndiệncủa các acid yếu:
CO
2
, H
2
PO
4
-
, H
2
S, proteins, acid béo,…
9
Nước ô nhiễm: HCl, H
2
SO
4
,…
Tầmquantrọng củaviệcxácđịnh độ
axit gây ra bởiCO
2
và các axit vô cơ
9

Nguồnnướcmangtínhaxit↔ đặc điểm ăn mòn và kinh
phí cho việckiểmsoátvàloạibỏ nguồngâyănmònvật
liệu.
9
Nhân tốăn mòn trong nướcmặt: phổ biếnlàCO
2
, trong
công nghiệp là các axit vô cơ.
9
Xử lý nướcthảibằng pp sinh học, pH = 6 – 9,5.
9
Trong lĩnh vựccấpnước, việcxácđịnh độ axit → quyết
định phương pháp xử lý, loạivàlượng hóa chấtsử
dụng.
9
Nướcthảicôngnghiệpcóchứa các axit vô cơ, trướckhi
thảirasông, đường ống hoặccácquátrìnhxử lý sinh
họctiếptheocầnphải đượcxử lý đếngiátrị pH thích
hợp.
Độ kiềm
9
Đinh nghĩa: Độ kiềmlàkhả năng củanước
nhậnion H
+
. Độ kiềm đolường khả năng
trung hòa acid của 1 dd.
9
Ý nghĩacủa độ kiềm
z
Độ kiềm → tính lượng hoá chấtchovàotrongxử

lý
z
Độ kiềmcaođồng nghĩavới pH cao, và nước
thường chứamộthàmlượng gia tăng các chấtrắn
hoà tan, không thích hợpdùngtrongsảnxuấtvà
nướccấp
z
Độ kiềmcònđượcxemlàkhả năng đệm củanước
z
Độ kiềmcònđượcxemlàđộ màu mỡ củanước
Độ kiềm(tt)
9
Các chất chính gây ra độ kiềm: muốicủacácacid
yếu(HCO
3
-
, CO
3
2-
) và các bazơ mạnh (OH
-
)
9
Phân loại độ kiềm
z
Độ kiềm hydroxit: pH > 8,3
z
Độ kiềm carbonat: 5 < pH < 8,3
z
Độ kiềm bicarbonat: pH < 5

9
Mộtphầnnhỏđộkiềm gây ra do ammonia và muối
củacácacid yếunhư phosphoric, silicic, boric và
các acid hữucơ
Quan hệ của độ kiềmvàsự
phát triểncủatảo
9
Tảopháttriểnnhanh(tảonở hoa) → pH → 10
z
Do tảosử dụng CO
2
trong qt quang hợp
z
[CO
2
] giảm → [H
+
] giảm → pH tăng → độ kiềmthay
đổi
9
CO
2
trong nướccònđượcgiải phóng từ quá
trình chuyển hóa carbonat và bicarbonat
2HCO
3
-
↔ CO
3
2-

+ H
2
O + CO
2
↑
CO
3
2-
+ H
2
O ↔ 2OH
-
+ CO
2
↑
9
Ban đêm: CO
2
đượcsinhratừ hoạt động hô
hấp → giảmpH
Mộtvàilưuý vềđộkiềm
1. Cầnphânbiệtgiữa tính base (basicity) và độ kiềm(alkalinity)
z
Basicity : Hiểnthị bằng sự gia tăng pH
z
Alkalinity : Hiểnthị bằng sự gia tăng khả năng nhậnH
+
VD: dd NaOH 0.001M và HCO
3
-

0.1M
z
Dd 0.001M NaOH: pH = 11; 1 liter dd có khả năng trung hoà 0.001
mol acid
z
Dd 0.1M HCO
3
-
: pH = 5.66; 1 liter dd có khả năng trung hoà 0.1
mol acid (gấp 100 lầnddtrênNaOH0.001M)
2. Đơnvị của độ kiềm: equivalent/L (eq/L) (số mole H
+
trung hoà bởi
độ kiềm trong 1 liter dd)
•Phương trình tính độ kiềm trong mt chỉ chứaHCO
3
-,
CO
3
2-
, OH
-
là tác nhân gây ra độ kiềm:
[alk] = [HCO
3
-
]+ 2[CO
3
2-
]+ [OH

-
]- [H
+
]eq/L
Độ kiềm carbonate:
[alk] = 0,82
[HCO
3
-
] + 1,667[CO
3
2-
] mg CaCO
3
/L
Ví dụ vềđộkiềm
9
Kếthợpvới công thứctínhđộ kiềm:
[alk] = [HCO
3
-
]+ 2[CO
3
2-
]+ [OH
-
] – [H
+
]
9

Tính nồng độ củacácion HCO
3
-
, CO
3
2-
và OH
-
với cùng một độ kiềmvàở 2 giá trị pH (pH 7 và
pH 10) trong nướctự nhiên?
Cho biết: độ kiềmcủanướctự nhiên
[alk] = 0.001 (eq/L)
Độ cứng củanước
Độ cứng là tổng [Ca
2+
] và [Mg
2+
] đượcbiểuthị dưới
dạng mg/l củaCaCO
3
trong dung dịch.
Độ cứng củanước (tt)
Phân loại độ cứng trong nước
9
Theo các ion KL: Độ cứng Ca và độ cứng Mg
z
Canxi và Magnesium là nguồnchủ yếugâynênđộ cứng
trong nướctự nhiên
z
Tổng độ cứng (mg CaCO

3
/L)= 2,497 (Ca
2+
, mg/L) +
4,118 (Mg
2+
, mg/L)
9
Theo các anion lk vớiKL: độ cứng Cacbonat và độ
cứng non-cacbonat
9
Độ kiềm carbonat và bicarbonat hiệndiệntrong
nước đượcxemlàđộ cứng carbonat.
Độ cứng củanước (tt)
Độ cứng củanước (tt)
z
Độ cứng carbonat (độ cứng tạmthời - temporary
hardness), vì có thể loạibỏ bằng quá trình đun
z
Độ cứng non – carbonat (vĩnh cửu): đượcgâyrabởi
các ion khác carbonat và bicarbonat, không thể loại
bỏ hay lắng chúng bằng đun sôi. Các ion gây nên độ
cứng noncarbonat thường là Cl
-
, SO
4
2-
, NO
3
-

…
Độ cứng Non - carbonat = Tổng độ cứng - Độ cứng
carbonat
Độ cứng – ví dụ
9
Kếtquả phân tích mẫunướcngầm ở pH 7,6 như
sau
9
Tính: độ kiềm, tổng độ cứng, độ cứng carbonate
và độ cứng non-carbonate
Oxi hòa tan - DO (Dissolved Oxygen)
Chấtlượng nước DO (mg/L)
Tốt > 8.0
Hơi ô nhiễm 6.5-8.0
Ô nhiễmtrungbình 4.5-6.5
Ô nhiễmnặng 4.0-4.5
Ô nhiễmrấtnặng < 4.0
Nồng độ oxy hòa tan trong nước ở t
0
, p nhất định
Lưu ý
Nồng độ oxi hòa tan bão hòa trong nước theo t
0
0
o
C : 14.7 mg/L,
25
o
C : 8.3 mg/L
35

o
C : 7.0 mg/L
DO (tt)
Giá trị DO phụ thuộcvào
9
Quá trình quang hợpcủa các loài thủysinh
9
Sự chuyển hóa oxi khí quyển thông qua bề
mặtnước
9
Nhiệt độ
9
Độ mặn
9
Áp suấtriêngphầntrênbề mặtnước
9
Sự khuấytrộntrênbề mặtnước