Tìm hiểu về hiện tượng ô nhiễm nước

Tìm hiểu về hiện tượng ô nhiễm nước
I. Khái niệm về ô nhiễm nước.
Vấn đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại
môi trường tự 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 người và các sinh vật khác.
Do sự đồng nhất của môi trường nước, các chất gây ô nhiễm gây tác động lên toàn
bộ sinh vật ở dưới dòng, đôi khi cả đến vùng ven bờ và vùng khơi của biển.
II. Nguyên nhân ô nhiễm nước:
Sự ô nhiễm các nguồn nước có thể xảy ra do ô nhiễm tự nhiên và ô nhiễm nhân tạo
•

Ô nhiễm tự nhiên là do quá trình phát triển và chết đi của các loài thực vật,
động vật có trong nguồn nước, hoặc là do nước mưa rửa trôi các chất gây ô
nhiễm từ trên mặt đất chảy vào nguồn nước.

•

Ô nhiễm nhân tạo chủ yếu là do xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp vào
nguồn nước.

III. Dấu hiệu đặc trưng của nguồn nước bị ô nhiễm:
Nguồn nước bị ô nhiễm có các dấu hiệu đặc trưng sau đây:
•

Có xuất hiện các chất nổi trên bề mặt nước và các cặn lắng chìm xuống đáy
nguồn.

•

Thay đổi tính chất lý học (độ trong, màu, mùi, nhiệt độ…)

•

Thay đổi thành phần hoá học (pH, hàm lượng của các chất hữu cơ và vô cơ,
xuất hiện các chất độc hại…)

•

Lượng oxy hoà tan (DO) trong nước giảm do các quá trình sinh hoá để oxy hoá
các chất bẩn hữu cơ vừa mới thải vào.

•

Các vi sinh vật thay đổi về loài và về số lượng. Có xuất hiện các vi trùng gây
bệnh.


Nguồn nước bị ô nhiễm có ảnh hưởng rất lớn đến hệ thuỷ sinh vật và việc sử dụng
nguồn nước vào mục đích cấp nước hoặc mỹ quan của thành phố.
IV. TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới
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 nghệ. Sau đây
là vài thí dụ tiêu biểu:
+ Anh Quốc: Đầu thế kỷ 19, sông Tamise rất sạch. Nó trở thành ống cống lộ thiên
vào giữa thế kỷ này. Các sông khác cũng có tình trạng tương tự trước khi người ta
đưa ra các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt.
+ Nước Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán, 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.
+ Hoa Kỳ: Vùng Đại hồ bị ô nhiễm nặng, trong đó hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm
trọng.
+ Mới đây ngày 13/1/2005, vụ nổ nhà máy hóa dầu ở thành phố Cát Lâm (Trung
Quốc) gây ô nhiễm sông Tùng Hoa với chất benzen, mức độ ô nhiễm dầu gấp 50 lần
mức độ cho phép.
2. Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam.
Nước ta có nền công nghiệp chưa phát triển mạnh, các khu công nghiệp và các đô
thị chưa đông lắm nhưng tình trạng ô nhiễm nước đã xảy ra ở nhiều nơi với các mức
độ nghiêm trọng khác nhau.
+ Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất, dùng để tưới lúa và hoa màu, chủ
yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng. Việc sử dụng nông dược và phân
bón hoá học càng góp thêm phần ô nhiễm môi trường nông thôn.
+ Công nghiệp là ngành làm ô nhiễm nước quan trọng, mỗi ngành có một loại nước
thải khác nhau. Khu công nghiệp Thái Nguyên thải nước biến Sông Cầu thành màu
đen, mặt nước sủi bọt trên chiều dài hàng chục cây số. Khu công nghiệp Việt Trì xả
mỗi ngày hàng ngàn mét khối nước thải của nhà máy hoá chất, thuốc trừ sâu, giấy,


dệt… xuống Sông Hồng làm nước bị nhiễm bẩn đáng kể. Khu công nghiệp Biên
Hoà và TP.HCM tạo ra nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt rất lớn, làm
nhiễm bẩn tất cả các sông rạch ở đây và cả vùng phụ cận.
+ Nước dùng trong sinh hoạt của dân cư ngày càng tăng nhanh do tăng dân số và
các đô thị. Nước cống từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải của các cơ sở tiểu
thủ công nghiệp trong khu dân cư là đặc trưng ô nhiễm của các đô thị ở nước ta.
Các loại nước thải đều được trực tiếp thải ra môi trường, chưa qua xử lý gì cả.
+ Nước ngầm cũng bị ô nhiễm, do nước sinh hoạt hay công nghiệp và nông nghiệp.
việc khai thác tràn lan nước ngầm làm cho hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm phèn
xảy ra ở những vùng ven biển Sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cửu Long, ven
biển miền Trung…

V. CÁC LOẠI Ô NHIỄM NƯỚC
Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước. Hoặc dựa vào nguồn gốc gây ô nhiễm, như
ô nhiễm do công nghệp, nông nghiệp hay sinh hoạt. Hoặc dựa vào môi trường nước,
như ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương. Hoặc dựa vào tính chất của ô
nhiễm, như ô nhiễm sinh học, hoá học hay vật lý.
1. Ô nhiễm sinh học của nước
Ô nhiễm nước sinh học do các nguồn thải đô thị hay công nghiệp bao gồm các chất
thải sinh hoạt, phân, nước rửa của các nhà máy đường, giấy…
Sự ô nhiễm về mặt sinh học chủ yếu là do sự thải các chất hữu cơ có thể lên men
được: chất thải sinh hoạt hoặc công nghiệp có chứa chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu,
nước rửa của các nhà máy đường, giấy, lò sát sinh…
+ Sự ô nhiễm sinh học thể hiện bằng sự nhiễm bẩn do vi khuẩn rất nặng. Các bệnh
cầu trùng, viêm gan do siêu vi khuẩn tăng lên liên tục ở nhiều quốc gia chưa kể đến
các trận dịch tả. Các nước thải từ lò sát sinh chứa một lượng lớn mầm bệnh.
+ Các nhà máy giấy thải ra nước có chứa nhiều glucid dễ lên men. Một nhà máy
trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đương với một thành phố 500.000 dân.
+ Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò mổ, đều có nước
thải chứa protein. Khi được thải ra dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân hủy cho
ra acid amin, acid béo, acid thơm, H2S, nhiều chất chứa S và P., có tính độc và mùi


khó chịu. Mùi hôi của phân và nước cống chủ yếu là do indol và dẫn xuất chứa
methyl của nó là skatol.
2. Ô nhiễm hoá học do chất vô cơ
Do thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải
do luyện kim và các công nghệ khác như Zn, Mn, Cu, Hg là những chất độc cho
thuỷ sinh vật.
Sự ô nhiễm do các chất khoáng là do sự thải vào nước các chất như nitrat, phosphat
và các chất khác dùng trong nông nghiệp và các chất thải từ các ngành công nghiệp.
Nhiễm độc chì (Saturnisne): Đó là chì được sử dụng làm chất phụ gia trong xăng và

các chất kim loại khác như đồng, kẽm, chrom, nickel, cadnium rất độc đối với sinh
vật thủy sinh.
Thủy ngân dưới dạng hợp chất rất độc đối với sinh vật và người. Tai nạn ở Vịnh
Minamata ở Nhật bản là một thí dụ đáng buồn. Hàng trăm người chết và hàng ngàn
người bị nhiễm độc nặng do ăn phải cá và các động vật biển khác đã bị nhiễm thủy
ngân do nhà máy này thải ra,
Sự ô nhiễm nước do nitrat và phosphat từ phân hoá học cũng đáng lo ngại. Phân bón
làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng của sản phẩm. Nhưng các cây trồng chỉ
sử dụng được khoảng 30 – 40% lương phân bón, lượng dư thừa sẽ vào các dòng
nước mặt hoặc nước ngầm, sẽ gây hiện tượng phì nhiêu hoá sông hồ, gây yếm khí ở
các lớp nước ở dưới.
3. Ô nhiễm do các chất hũu cơ tổng hợp
Ô nhiễm này chủ yếu do hydrocarbon, nông dược, chất tẩy rửa…
a. Hydrocarbons (CxHy)
Hydrocarbons là các hợp chất của các nguyên tố của cacbon và hydrogen. Chúng ít
tan trong nước nhưng tan nhiều trong dầu và các dung môi hữu cơ Chúng là một
trong những nguồn ô nhiễm của nền văn minh hiện đại. Vấn đề hết sức nghiêm
trọng ở những vùng nước lợ và thềm lục địa có nhiều cá. Đôi khi cá bắt được không
thể ăn được vì có mùi dầu lửa.


Sự ô nhiễm bởi các hydrocarbon là do các hiện tượng khai thác mỏ dầu, vận chuyển
dầu trên biển và các chất thải bị nhiễm xăng dầu. Các tai nạn đắm tàu chở dầu là
tương đối thường xuyên.
Có khoảng 3,6 triệu tấn dầu thô thải ra biển hàng năm. Một tấn dầu loang rộng 12
km2 trên mặt biển.
Các vực nước ở đất liền cũng bị nhiễm bẩn bởi hydrocarbon. Sự thải của các nhà
máy lọc dầu, hay sự thải dầu nhớt xe tàu là do vô ý làm rơi vãi xăng dầu. Tốc độ
thấm của xăng dầu lớn gấp 7 lần của nước, sẽ làm các lớp nước ngầm bị nhiễm.
b. Chất tẩy rữa: Bột giặt tổng hợp và xà bông

c. Nông dược (Pesticides)
Người ta phân biệt:
-

Thuốc sát trùng (insecticides)

-

Thuốc diệt nấm (fongicides)

-

Thuốc diệt cỏ (herbicides)

-

Thuốc diệt chuộc (diệt gậm nhấm = rodenticides)

-

Thuốc diệt tuyến trùng (nematocides)

Các nông dược tạo nên một nguồn ô nhiễm quan trọng cho các vực nước. Nguyên
nhân gây ô nhiễm là do các nhà máy thải các chất cặn bã ra sông hoặc do việc sử dụng
các nông dược trong nông nghiệp, làm ô nhiễm nứơc mặt, nước ngầm và các vùng cửa
sổng, bờ biển.
Ô nhiễm của vùng bờ biển Thái Bình Dương của Hoa Kỳ, ở vịnh Californie, do sự
sản xuất nông dược của hãng Montrose Chemicals. Hãng này sản xuất 2/3 số lượng DDT
toàn cầu làm ô nhiễm một diện tích 10.000km 2, làm cho một số cá không thể ăn được tuy
đã nhiều năm trôi qua.

Sử dụng nông dược mang lại nhiều hiệu quả trong nông nghiệp, nhưng hậu quả cho
môi trường và sinh thái cũng rất đáng kể.
4. Ô nhiễm vật lý


Các chất rắn không tan khi được thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lửng, tức làm
tăng độ đục của nước. Các chất này có thể là gốc vô cơ hay hữu cơ, có thể được vi khuẩn
ăn. Sự phát triển của vi khuẩn và các vi sinh vật khác lại càng làm tăng tốc độ đục của
nước và làm giảm độ xuyên thấu của ánh sáng.
Nhiều chất thải công nghiệp có chứa các chất có màu, hầu hết là màu hữu cơ, làm
giảm giá trị sử dụng của nước về mặt y tế cũng như thẩm mỹ.
Ngoài ra các chất thải công nghiệp còn chứa nhiều hợp chất hoá học như muối sắt,
mangan, clor tự do, hydro sulfur, phènol… làm cho nước có vị không bình thường. Các
chất amoniac, sulfur, cyancur, dầu làm nước có mùi lạ. Thanh tảo làm cho nước có mùi
bùn, một số sinh vật đơn bào làm nước có mùi tanh của cá.
VI. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM NƯỚC
1- Do chất thải giàu dinh dưỡng
a. Ở các vực nước chảy
Sự thải các chất hữu cơ sẽ gây một sự xáo trộn toàn bộ hệ sinh thái với sự xuất hiện
4 vùng dọc theo dòng nước.
-

Vùng pha trộn giữa nước sông và nước thải.

- Vùng phân huỷ tích cực, ở đó nấm và vi khuẩn sinh sôi và phân huỷ chất hữu
cơ. Nếu tất cả O2 được sử dụng hết, vùng này sẽ trở nên hôi thối.
-

Kế đến sẽ là vùng phục hồi, nước sẽ làm giảm lượng chất ô nhiễm.

-

Vùng nước sach trở lại sau khi phục hồi.

b. Các vực nước đứng (hồ, ao, đầm lầy…)
Thường bị lấp đầy nhanh chóng do sự phát triển mau lẹ của thực vật và các sinh vật
khác, do sự tăng độ phì nhiêu của nước bởi các nhân tố dinh dưỡng nhất là nitrat,
phosphat làm sinh sôi nảy nở các phiêu sinh thực vật và các sinh vật thuỷ sinh. Kết quả là
hồ hẹp lại dần và cạn đi.
2- Do chất thải độc hại
a. Độc tố của ô nhiễm hoá học chính


Sự sử dụng nông dược để trừ dịch hại, nhất là phun thuốc bằng máy bay làm ô
nhiễm những vùng rộng lớn. Các chất này thường tồn tại lâu dài trong môi trường, gây
hại cho nhiều sinh vật có ích, đến sức khoẻ con người. Một số dịch hại có hiện tượng
quen thuốc, phải dùng nhiều hơn và đa dạng hơn các thuốc trừ sâu.
Ngoài ra các hợp chất hữu cơ khác cũng có nhiều tính độc hại. Nhiều chất thải độc
hại có chứa các hợp chất hữu cơ như phenol, thải vào nước làm chết vi khuẩn, cá và các
động vật khác, làm giảm O2 tăng hoạt động vi khuẩn yếm khí, tạo ra sản phẩm độc và có
mùi khó chịu như CH4, NH3, H2S…
Thuốc tẩy rửa tổng hợp rất độc cho người và vi khuẩn trong nước.
b.

Nông dược

Muối đồng, các chromates rất độc cho tảo với nồng độ nhỏ. Thước trừ cỏ rất độc
với phiêu sinh thực vật.
Thuốc sát trùng cũng độc đối với phiêu sinh vật. DDT và các thuốc trừ sâu khác
ngăn cản quang hợp của phiêu sinh thực vật và sự nẫy mầm của các tiếp hợp bào tử

(zygospores).
Các thuốc sát trùng thường có độc tố cao đối với động vật có xương sống máu lạnh
và các động vật không xương sống.
Nông dược còn làm xáo trộn sự tạo phôi và phát triển hậu phôi của động vật có
xương sống thủy sinh, cản trở sự biến thái của nòng nọc ếch, tuyến sinh dục và làm bất
thụ cá.
c.

Các Hydrocarbons

Gây tổn thất cao cho các quần xã sinh vật. Tai nạn đắm tàu dầu gây ô nhiễmï cho
sinh vật biển bởi sản phẩm dầu. Cá, tôm, cua bị chết hầu hết. Chim biển là những nạn
nhân đầu tiên và dễ thấy của tai nạn dầu.
Ngày nay, biển và đại dương đầy những cặn bả của tai nạn dầu.
d. Thuỷ ngân (Hg)
Là chất ít có trong tự nhiên, nhưng ô nhiễm thủy ngân rất đáng sợ. Thuỷ ngân ít bị
phân huỷ sinh học nên có khuynh hướng tích tụ trong sinh vật thông qua chuỗi và lưới


thức ăn. Rong biển có thể tích tụ lượng thuỷ ngân hơn 100 lần trong nước; cá thu có thể
chứa đến 120 ppm Hg/kg.
VII. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
Ngoài các biện pháp khoa học để xử lý nước thải trước khi được thải ra như:
phương pháp lý học (dùng để lắng cát),
phương pháp sinh học (dùng vi sinh, các ao hồ lọc chất thải),
phương pháp hóa học (trung hòa nước thải, khử trùng…),
phương pháp quá trình tự nhiên (cánh đồng lọc, dùng thủy sinh vật…)
thì việc quan trọng nhất là giáo dục ý thức giữ gìn nguồn nước sạch cho mọi người
dân như: không xả nước và rác thải sinh hoạt xuống kênh rạch ao hồ, không phóng uế
bừa bãi, xây cầu tiêu ngay trên ao nuôi cá, lắp đặt ống nước ngay trong hố ga, trong ống

cống.. Ban hành những quy định chặt chẽ, nghiêm khắc về xử lý chất thải và thực hiện
những chương trình hành động thiết thực nhằm phục hồi môi trường đang bị xâm hại
nghiêm trọng, tăng cường tuyên truyền ý thức bảo vệ môi trường cho mọi người dân
nhất là những người dân sống ở ven và trên kênh racïh. Mỗi con người cần ít nhất 1 – 1,5
lít nước trong 1 ngày để uống và khoảng 2 lít nước để nấu ăn, 100 – 150 ml nước cho
sinh hoạt (vệ sinh, tắm giặt). Do đó mọi người phải nhận thức được vai trò quan trọng
của nước uống và phải biết lo ngại, quan tâm đến nguy cơ ô nhiễm nguồn nước từ nước
thải chứa hóa chất độc hại gây biến dị sinh lý lâu dài theo hệ di truyền, những vi khuẩn
gây bệnh như thương hàn, dịch tả v.v… đang có khuynh hướng gia tăng trong nước để có
ý thức giữ gìn và bảo vệ nguồn nước, một tài nguyên không phải là vô hạn của trái đất.


PHẦN IV
XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HỌC
Lưu lượng kế (Flow-mettering device)
Bể điều lưu (Flow equation tank)
Song chắn rác (Bar racks)
Bể lắng cát (Grit-Chamber)
Khuấy trộn (Mixing devices)
Bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tank)
Bể keo tụ và tạo bông cặn (Coagulation and Floculation)
Bể tuyển nổi (Floatation - chamber)
Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc (Filtration)

LƯU LƯỢNG KẾ


Các thiết bị đo lưu tốc đã được thương mại hóa. Tuy nhiên việc lựa chọn, sử dụng và bảo
trì cho các thiết bị đo lưu tốc chính xác là một yếu tố quan trọng cho việc vận hành các hệ
thống xử lý đạt hiệu quả. Một thiết bị đo lưu tốc bao gồm hai bộ phận là (1) đầu dò; (2)

bộ phận chuyển đổi các tín hiệu từ đầu dò sang kết quả trên bảng số của thiết bị.
Hiện nay có nhiều loại lưu tốc kế của nhiều hãng khác nhau, trước khi lựa chọn nên tham
khảo các thông tin từ nhà sản xuất và nên lưu ý đến các yếu tố sau:
Loại lưu tốc kế đó thích hợp cho việc đo lưu tốc trong ống cống hay các rãnh hở?
Kích thước của nó có phù hợp với dòng chảy cần khảo sát hay không?
Các thành phần của nước thải có phù hợp cho lưu tốc kế hay không?
Độ chính xác và tin cậy?
Việc lắp lưu tốc kế vào dòng chảy có làm giảm áp dòng chảy hay không?
Các yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo trì?
SONG CHẮN RÁC
Chức năng, cấu tạo và vị trí
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải để đảm
bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác được giữ
lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng
rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn
rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm
trong khoảng (0,65m/s £ v £ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng
khe hở của các song thay đổi.
Ề LẮNG CÁT
Chức năng, vị trí
Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải,
bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công
trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các
kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch
các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát.
Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi
người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho
việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống

nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và
các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi.
Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy
(dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy.
KHUẤY TRỘN
Khuấy trộn là một hoạt động quan trọng trong nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình xử
lý nước thải nhằm: (1) trộn lẫn hoàn toàn chất này với chất khác; (2) khuấy trộn duy trì
các chất rắn lơ lửng ở trạng thái lơ lửng; (3) khuấy trộn các giọt chất lỏng ở trạng thái lơ
lửng; (4) trộn lẫn các chất lỏng; (4) tạo bông cặn; (5) trao đổi nhiệt. Thường quá trình
khuấy trộn còn tạo ra được hiệu quả phụ đó là việc cung cấp thêm oxy hoà tan cho quá
trình phân hủy sinh học hiếu khí.
Trong xử lý nước thải, người ta thường sử dụng hai kiểu khuấy trộn:
Khuấy trộn nhanh, liên tục (continuous rapid mixing): thời gian khuấy từ 30 giây
trở xuống nhằm trộn các hóa chất vào nước. Quá trình khuấy trộn này có thể diễn
ra bởi (1) việc thay đổi áp suất đột ngột ở các rãnh; (2) các ống hay máng khuếch
tán; (3) trong đường ống; (4) bởi các bơm; (5) thiết bị khuấy tĩnh; (6) các thiết bị
khuấy cơ học (moteur gắn cánh khuấy).
Khuấy liên tục (continuous mixing): để giữ các hạt chất rắn, lỏng trong bể ở
trạng thái lơ lửng. Quá trình khuấy trộn này có thể diễn ra bởi (1) các thiết bị
khuấy cơ học; (2) khuấy khí động học; (3) khuấy tĩnh và (4) bơm.
BỂ LẮNG SƠ CẤP
Để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào các bể
xử lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp. Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn
có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ
trọng của nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại được 50 ¸ 70% chất rắn
lơ lửng, 25 ¸ 40% BOD của nước thải.
Nếu bể lắng sơ cấp được thiết kế như là giai đoạn sửa soạn cho quá trình xử lý sinh học
thì các thông số tính toán có thể thay đổi như là thời gian lưu tồn ngắn hơn lưu lượng nạp
cho một đơn vị diện tích lớn hơn so với trường hợp bể lắng sơ cấp là phương pháp xử lý
duy nhất.

Trước khi vào bể lọc sinh học hoặc bể aeroten, hàm lượng chất lơ lửng trong nước không
được quá 150mg/l. Thời gian lắng khi đó chọn không dưới 1,5 giờ.
Nếu hàm lượng chất lơ lửng cho phép lại trong nước đã lắng trên 150 mg/l (chẳng hạn
khi xử lý nước thải ở cánh đồng lọc, cánh đồng tưới) thời gian lắng có thể giảm xuống
0,5 ¸ 1 giờ.


Bể lắng sơ cấp có thể có hình chữ nhật hoặc hình trụ tròn, được trang bị thêm thiết bị gạt
váng trên bề mặt và cặn dưới đáy bể, các thiết bị này đã được thương mại hóa nên trong
giáo trình này không đề cập đến vấn đề tính toán thiết kế.

Phân loại các hiện tượng lắng trong việc xử lý nước thải

Loại

Mô tả

Ứng dụng

Lắng từng Xảy ra đối với nước thải có hàm lượng chất rắn lơ Loại bỏ đá, cát trong nước thải.
hạt riêng lửng thấp. Các hạt được lắng xuống riêng lẻ, không
lẻ
xảy ra phản ứng đáng kể nào đối với các hạt lân cận.
Tạo bông
cặn

Trong quá trình lắng các hạt liên kết lại với nhau
Loại bỏ một phần SS ở nước thải
hoặc tạo thành bông cặn do đó tăng trọng lượng và chưa xử lý và nước thải sau quá
lắng nhanh hơn.

trình xử lý sinh học.

Lắng theo Lực tương tác giữa các hạt đủ lớn để ngăn cản các Xảy ra ở bể lắng thứ cấp đặt sau
vùng
hạt bên cạnh. Mặt phân cách giữa chất lỏng và chất bể xử lý sinh học.
rắn xuất hiện ở phía trên khối lắng
Nén

Diễn ra khi hàm lượng chất các hạt đủ để tạo nên
một cấu trúc nào đó và các hạt này phải được đưa
lên tục vào cấu trúc đó.

Diễn ra ở đáy của các bể lắng thứ
cấp và trong các thiết bị cô bùn.

BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN
Thực tế phương pháp này là phương pháp kết hợp giửa phương pháp hoá học và lý học.
Mục đích của phương pháp này nhằm loại bỏ các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu
suất lắng của bể lắng. Cấu tạo của bể này là loại bể lắng cơ học thông thướng, nhưng
trong quá trình vận hành, chúng ta thêm vào một số chất keo tụ như phèn nhôm,
polymere để tạo điều kiện cho quá trình keo tụ và tạo bông cặn để cải thiện hiệu suất
lắng. Quá trình tạo bông cặn có thể đơn giản hoá trong hình dưới đây.
BỂ TUYỂN NỔI
Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và
cô đặc bùn sinh học. Không khí được thổi vào bể tạo nên các bọt khí, các bọt khí này kết
với các hạt và nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ bằng các thiết bị gạt bọt. Một số
loại hóa chất như phèn nhôm, muối ferric, silicat hoạt tính có thể được thêm vào nước
thải để kết dính các hạt lại làm cho nó dể kết với các bọt khí để nổi lên bề mặt hơn. Một
chỉ số quan trọng để tính toán cho bể tuyển nổi là tỉ lệ A/S (air/solid ratio), theo thực
nghiệm tỉ lệ tối ưu nằm trong khoảng 0,005 ¸ 0,060 [mL (air)/mg (solid)].

BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC HẠT LỌC
Bể lọc được dùng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng (và cả BOD) của nước thải sau khi qua
xử lý sinh học hoặc hóa học. Các hạt lọc thường dùng là cát, sỏi, than...

PHẦN VI
XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC
Trung hòa nước thải
Phương pháp kết tủa
Phương pháp oxy hoá khử
Phương pháp quang xúc tác
Phương pháp hấp phụ
Khử trùng
Ví dụ điển hình về sử dụng hóa chất để loại kim loại nặng
PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA
Cơ chế của q trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất
hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thơng qua q trình
lắng cặn.
Trước đây người ta thường dùng q trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là
BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo
mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi
cho vào q trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các q trình lắng trong các bể lắng sơ
và thứ cấp. Các hóa chất thường sử dụng cho q trình này được liệt kê trong bảng 6.1.
Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và u cầu quản lý. Thơng thường
nếu tính tốn tốt q trình này có thể loại được 80 ÷ 90% TSS, 40 ÷ 70% BOD5, 30 ÷
60% COD và 80 ÷ 90% vi khuẩn trong khi các q trình lắng cơ học thơng thường chỉ
loại được 50 ÷ 70% TSS, 30 ÷ 40% chất hữu cơ.
Các hóa chất thường sử dụng trong q trình kết tủa

Tên hóa chất

Công thức

Phèn nhôm

Trọng lượng

Trọng lượng riêng, lb/ft3
Khô

Dung dòch

Al2(SO4)3.18H2O

666,7

60 ÷ 75

78 ÷ 80 (49%)

Al2(SO4)3.14H2O

594,3

60 ÷ 75

83 ÷ 85 (49%)

Ferric chloride

FeCl3

Ferric sulfate

Fe2(SO4)3

400

Fe2(SO4)3.3H2O

454

Ferric sulfate (copperas)

FeSO4.7H2O

Vôi

Ca(OH)2

162,1

84 ÷ 93

70 ÷ 72

278,0

62 ÷ 66

56 theo CaO

35 ÷ 50

PHƯƠNG PHÁP OXY HỐ KHỬ
Q trình oxy hóa khử cũng được sử dụng để xử lý các chất thải độc hại. Hai bảng sau
liệt kê các chất oxy hóa khử và các loại chất thải thường được áp dụng phương pháp này.

Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa

Chất oxy hóa

Loại chất thải

Ozone

-

Khơng khí (oxy khí quyển)

Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2

Khí Chlor

Sulfide, Mercaptans

Khí chlor và xút

Cyanide (CN-)


Chloride dioxide

Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat)

Hypochlorite natri

Cyanide, chì

Hypochlorite canxi

Cyanide

Permanganate kali

Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có lưu
huỳnh, Rotenone, formaldehyde

Permanganate

Mn

Hydrogen peroxide

Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì

Xử lý chất thải bằng chất khử

Chất thải

Chất khử

Cr (6)

SO2, muối sulfite (sodium bisulfite, sodium metabisulfite, sodium
hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột nhôm, bột kẽm.

Chất thải có chứa thủy ngân

NaBH4

Tetra-alkyl-lead

NaBH4

Bạc

NaBH4
Chất oxy hóa như NaOH được sử dụng nhiều trong việc khử độc thuốc trừ sâu, các thí
nghiệm đã cho thấy ở môi trường kiềm thời gian bán hủy của một số loại thuốc trừ sâu bị
rút ngắn một cách đáng kể.
PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC
Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa bằng chất xúc
tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánh sáng sẽ chuyển sang dạng
hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải sẽ bị
biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình có thể tóm tắt như sau:
Cat + nlgás → * Cat
* Cat + chất thải → * chất thải + Cat

* Chất thải → sản phẩm
Hoặc:
*Cat + chất thải → (chất thải)- + Cat+
(chất thải)- → (sản phẩm)Cat+ + (sản phẩm)- → sản phẩm + Cat
PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
Quá trình hấp phụ là quá trình tập hợp các chất hòa tan trong dung dịch lên bề mặt chung
của chất lỏng và khí, hai chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn thích hợp. Trong giáo
trình này chúng ta chỉ đề cập đến quá trình hấp phụ xảy ra trên bề mặt chung của chất
lỏng và chất rắn.
Xử lý bằng bột than hoạt tính: bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau
xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt
tính được cho lắng, hoặc lọc. Do than hoạt tính rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất
trợ lắng polyelectrolyte. Bột than hoạt tính còn được cho vào bể aeroten để loại bỏ các
chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Than hoạt tính sau khi sử dụng thường được tái sinh
để xử dụng lại, phương pháp hữu hiệu để tái sinh bột than hoạt tính chưa được tìm ra, đối
với than hoạt tính dạng hạt người ta tái sinh trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám
trên bề mặt của chúng, trong quá trình tái sinh 5 ÷ 10% hạt than bị phá hủy và phải thay
thế bằng các hạPHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG
Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng sẽ tiêu diệt
hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết các vi sinh vật.
Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các bệnh thương
hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...
Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng các quá trình cơ lý, sử dụng
các bức xạ. Trong phần này chúng ta chỉ bàn đến việc khử trùng bằng các hóa chất. Các
hóa chất thường sử dụng cho quá trình khử trùng là chlorine và các hợp chất của nó,
bromine, ozone, phenol và các phenolic, cồn, kim loại nặng và các hợp chất của nó, xà
bông và bột giặt, oxy già, các loại kiềm và axít.

So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp


Phương pháp

Hiệu quả (%)

Lọc thô
0¸5
Lọc tinh
10 ¸ 20
Bể lắng cát
10 ¸ 25
Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cơ học
25 ¸ 75
Bể lắng sơ hoặc thứ cấp có thêm hóa chất trợ lắng
40 ¸ 80
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
90 ¸ 95
Bể bùn hoạt tính
90 ¸ 98
Chlorine hóa nước thải sau xử lý
98 ¸ 99
HẦN V
XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Sơ lược về các quá trình vi sinh trong việc xử lý nước thải
Các công trình xử lý nước thải hiếu khí
Sử dụng các ao hồ để xử lý nước thải
Các hệ thống xử lý yếm khí

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn các phương pháp xử lý sinh học


Ơ LƯỢC VỀ CÁC QUÁ TRÌNH VI SINH TRONG BỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Như đã nói ở các chương trước quá trình xử lý sinh học thường theo sau quá trình xử lý
cơ học để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của các vi khuẩn. Tùy
theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay yếm khí mà người ta thiết kế các công trình
khác nhau. Tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng ao hồ
có sẵn hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý.
Sơ lược về các quá trình vi sinh trong việc xử lý nước thải
Quá trình hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc (tùy nghi)
Để thiết kế và vận hành một bể xử lý sinh học có hiệu quả chúng ta phải nắm vững các
kiến thức sinh học có liên quan đến quá trình xử lý. Trong các bể xử lý sinh học các vi
khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần
hữu cơ trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các
vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các
chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các
giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia,
Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hóa là Nitrosomonas và
Nitrobacter. Ngoài ra còn có cácloại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix,
Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò
quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn
các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh.
Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn có sẵn trong
nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi
khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định có thể
dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đó cho thêm vào bể mới như là một hình
thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý
bao gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của

các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi
với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào.
Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến
hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời
gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường.
Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một
số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là (a) các chất dinh dưỡngcần
thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, (b) số lượng vi
khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi.


Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi
nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm
nhanh. Giai đoạn này có thể do các lồi có kích thườc khả kiến hoặc là đặc điểm
của mơi trường.
CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HIẾU KHÍ
Bể thông khí, bể bùn hoạt tính (Aeroten, Activated sludge)
Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter)
Điã tiếp xúc hay điã quay sinh học (Rotating Biological Contactor)
Kết hợp các biện pháp xử lý hiếu khí