PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------

Vũ Thị Hiền

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC CỦA SÔNG TÔ LỊCH
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Hồng Côn
đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị và các bạn thuộc phòng thí
Vũ Thị Hiền
nghiệm, Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực
hiện luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo thuộc phòng sau đại học,
PHÂN
TÍCH
ĐÁNH
GIÁKhoa
CHẤT
CỦA
khoa

hóa học
Trường
Đại học
học LƯỢNG
Tự nhiên NƯỚC
– Đại học
QuốcSÔNG
gia HàTÔ
Nội đã
tạo điều kiện và giúp
đỡ tôi
trìnhGIẢI
thực hiện
luậnXỬ
văn.LÝ
LỊCH
VÀtrong
ĐỀ quá
XUẤT
PHÁP
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong
quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Hà Nội, ngày

tháng
năm 2015
Học viên

Mã số: 60440118
Vũ Thị Hiền

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN HỒNG CÔN

Hà Nội – Năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin trân thành cảm ơn PGS.TS Trần Hồng Côn
đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin trân thành cảm ơn các cô chú, anh chị và các bạn thuộc phòng thí
nghiệm, Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực
hiện luận văn.
Tôi cũng xin trân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các bạn sinh viên khoa hóa
học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều
kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong
quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
Hà Nội, ngày

tháng
năm 2015
Học viên

Vũ Thị Hiền

MỤC LỤC


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt……………………….4
Bảng 1.2: Tính chất nước sông Tô Lịch đoạn chảy qua khu công nghiệp Thượng
Đình………………………………………………………………………………….6
Bảng 1.3: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm trong
năm 2009-2010……………………………………………………………………...6
Bảng 2.1: Giá trị chuẩn Q dùng để loại bỏ giá trị bất thường……………………...23
Bảng 2.2: Quan hệ giữa nồng độ chất phân tích và độ lệch chuẩn tương đối (RSD)
cho phép với phương pháp phân tích………………………………………………24
Bảng 3.1 : Kết quả đánh giá độ đúng của thiết bị đo ICP-MS……………………..27
Bảng 3.2: Kết quả đánh giá độ chính xác của thiết bị phân tích COD trong nước..29
Bảng 3.3. Kết quả xây dựng đường chuẩn Amoni trong nước…………………… 29
Bảng 3.4: Kết quả đánh giá độ chính xác của thiết bị phân tích NH 4+ trong
nước………………………………………………………………………………...30
Bảng 3.5: Kết quả xây dựng đường chuẩn nitrit (NO2-) trong nước………………31
Bảng 3.6: Kết quả đánh giá độ chính xác của thiết bị phân tích nitrit (NO 2-) trong
nước. ……………………………………………………………………………….32
Bảng 3.7: Kết quả xây dựng đường chuẩn nitrat (NO3-) trong nước……………....32
Bảng 3.8: Kết quả đánh giá độ chính xác của thiết bị phân tích nitrat (NO 3-) trong
nước………………………………………………………………………………...33
Bảng 3.9: Kết quả xây dựng đường chuẩn P trong nước…………………………..34
Bảng 3.10: Kết quả đánh giá độ chính xác của thiết bị phân tích PO 43- trong
nước………………………………………………………………………………...35
Bảng 3.11: Kết quả phân tích mẫu nước sông Tô Lịch…………………………….35
Bảng 3.12: Kết quả phân tích mẫu nước sông Tô Lịch (tóm gọn)…………………42
Bảng 3.13: Chất lượng nước sông Tô Lịch dùng để nghiên cứu. …………………47

Bảng 3.14: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý COD trong
nước sông Tô Lịch.………………………………………………………………...47
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý TSS trong
nước sông Tô Lịch.………………………………………………………………...48
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý amoni trong
nước sông Tô Lịch.………………………………………………………………...50
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý PO 43- trong
nước sông Tô Lịch.………………………………………………………………...50
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ đến hiệu suất xử lý Coliforms
trong nước sông Tô Lịch.………………………………………………………….51



DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1: Phương trình đường chuẩn xác định COD trong nước………………….28
Hình 3.2: Phương trình đường chuẩn xác định NH4+ trong nước………………….30
Hình 3.3: Phương trình đường chuẩn xác định nitrit (NO2-) trong nước ………….31
Hình 3.4: Phương trình đường chuẩn xác định nitrat (NO 3-) trong nước…………33
Hình 3.5: Phương trình đường chuẩn xác định PO43- trong nước…………………34
Hình 3.6: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ PAC đến hiệu suất xử lý COD
trong nước sông Tô Lịch.…………………………………………………………..48
Hình 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ PAC đến hiệu suất xử lý TSS
trong

nước

sông

Tô

Lịch…………………………………………………………………49
Hình 3.8: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ PAC đến hiệu suất xử lý PO 43trong nước sông Tô Lịch.…………………………………………………………..51
Hình 3.9: Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ PAC đến hiệu suất xử lý Coliforms
trong nước sông Tô Lịch.…………………………………………………………..52


BẢNG CHỮ VIẾT TẮT

TSS Tổng chất rắn lơ lửng
COD Nhu cầu oxy hóa học
BOD Nhu cầu oxy sinh hóa
PAC Polyme nhôm clorit


MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường đã và đang là một trong những vấn đề nhận được sự
quan tâm hàng đầu không chỉ trong nước mà trên cả thế giới. Chúng ta dễ dàng bắt
gặp những hình ảnh thực về ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí… Đặc biệt ở những
thành phố đông dân cư, đông nhà máy, xí nghiệp như Hà Nội thì vấn đề này càng
nóng bỏng hơn. Việc xả rác, xả nước thải chưa qua xử lý ra các con sông vẫn diễn
ra hàng ngày gây lên tình trạng báo động về ô nhiễm các con sông, một trong số đó
phải kể đến là sông Tô Lịch.
Trên báo đài thời gian qua đã phản ánh rất nhiều về tình trạng ô nhiễm nước
sông Tô Lịch, đứng trước tình hình đó nhà nước cũng đã nhanh chóng vào cuộc,
phát động các phong trào vì một môi trường không ô nhiễm và chú ý hơn đầu tư
vào lạo vét sông, đắp bờ, kê bờ. Thêm vào đó việc xử phạt nghiêm ngặt của cơ quan
quản lý môi trường với những đối tượng gây ô nhiễm nên việc xả thải trực tiếp có
phần giảm thiểu đi. Tuy nhiên, chúng ta vẫn băn khoăn liệu nhờ vào những giải
pháp đó thì chất lượng nước sông đã được cải thiện hay chưa. Nhìn qua thì nước
sông vẫn đen ngòm và có mùi hôi nhưng các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước có

nằm trong hay vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép. Để có được câu trả lời chính xác
nhất không có cách nào ngoài việc phân tích chất lượng nước. Xuất phát từ mục
đích trên, tôi thực hiện đề tài “Phân tích, đánh giá chất lượng nước của sông Tô
Lịch và đề xuất giải pháp xử lý” như một việc làm giúp mọi người có cái nhìn cụ
thể hơn về chất lượng nước sông Tô Lịch hiện nay.

9


CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1.

Ảnh hưởng của sông Tô Lịch đến đời sống người dân và mỹ quan đô thị.
Xưa kia, sông Tô Lịch vốn là một con sông khá rộng, nước trong xanh và

thuyền bè có thể qua lại được. Vậy mà ngày nay, lòng sông cứ ngày càng bị thu hẹp
dần, nước chảy lờ đờ chẳng khác nào con mương và được người dân gọi là con sông
chết. Ở bất kỳ đoạn nào cũng thấy dòng nước đen ngòm, bốc mùi hôi thối vô cùng
khó chịu. Những khu dân cư giáp bờ sông hầu như không thể đón gió từ sông thổi
vào nhất là vào mùa khô, còn vào mùa mưa những ngày nước dâng cao, ngập bờ
sông là nỗi ám ảnh của người dân bởi nước sông mang theo hàng nghìn, hàng triệu
loại rác thải, chất bẩn tràn vào nhà, ảnh hưởng nghiêm trọng tới cuộc sống sinh hoạt
người dân.
Việc sử dụng nước sông cho hoạt động sinh hoạt như rửa tay chân, rửa xe,
rửa sân nhà… là điều không thể. Tuy nhiên nước sông còn ảnh hưởng gián tiếp đến
sức khỏe người dân thông qua hoạt động sản xuất nông nghiệp. Tại một số vùng,
người dân vẫn sử dụng nước sông để tưới rau, hoa màu. Điều này làm tích tụ kim
loại nặng, vi khuẩn trong rau gây lên một số bệnh như ung thư, tiêu chảy, bệnh
ngoài da…
Hệ động thực vật dưới sông cũng thưa thớt dần. Mặc dù các cơ quan quản lý

đã chỉ huy trồng các hệ thống cây thủy sinh lọc nước nhưng hầu như ta không hề
thấy sự tồn tại của đời sống thủy sinh dưới lòng sông, cá tôm không còn tung tăng
bơi lội như xưa. Đó cũng là lý do chính vì sao người dân coi đây là một con sông
chết.
Trước đây, hai bên bờ sông Tô Lịch đoạn từ ngã tư Lê Văn Lương – Láng và
Láng Hạ đến cầu Cống Mọc (thuộc địa phận quận Đống Đa) là những thảm cỏ và
tiểu cảnh chay dọc ven sông nhưng gần đây đã mọc lên một dãy nhà tôn để làm chợ

10


tạm bợ cho người dân buôn bán kinh doanh. Họ không chỉ dừng ở mục đích kinh
doanh mà còn cơi nới, cải tạo thành nhà cho dân tứ xứ đến thuê. Khu nhà này không
có hệ thống công trình phụ, nên nước và rác thải sinh hoạt xả thẳng xuống sông,
khiến tình trạng ô nhiễm ngày càng trầm trọng và gây mất mỹ quan đô thị. Hàng
ngày đi dọc bờ sông thấy nước sông đen ngòm và bốc mùi khó chịu. Thử hỏi giữa
thủ đô đã có hơn 1000 năm lịch sử lại có những con sông đã bị ô nhiễm nghiêm
trọng vậy thì mọi người suy nghĩ ra sao đây?
1.2.

Nguyên nhân gây ô nhiễm sông Tô Lịch
Sông Tô Lịch bị ô nhiễm nặng nề là hậu quả của tốc độ tăng dân cư quá

nhanh, nhiều nhà máy, xí nghiệp đã xả nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp
xuống sông.
Theo thống kê của Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, sông Tô Lịch có
hơn 10 cửa xả lớn thu gom nước thải, khoảng 200 cống tròn đường kính từ 300 –
1.800 mm và hàng ngàn cống nhỏ dân sinh đổ ra sông. Trung bình một ngày đêm,
sông Tô Lịch tiếp nhận trên 100.000 m3 nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Trong
đó, có đến khoảng 1/3 là nước thải công nghiệp chưa qua xử lý. Tổng lượng nước

thải sinh hoạt và nước thải sản xuất công nghiệp ở khu vực nội thành Hà Nội
khoảng 500.000 m3 /ngày – đêm. Toàn bộ lượng nước thải này đều tiêu thoát qua hệ
thống cống và 4 con sông tiêu chính là sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và sông
Kim Ngưu, song sông Tô Lịch lại là sông mẹ của ba con sông còn lại. Đó là lí do vì
sao sông Tô Lịch bị ô nhiễm nặng nề nhất. Nước thải từ hoạt động sản xuất, bệnh
viện và cơ sở dịch vụ chứa nhiều chất gây ô nhiễm chưa được xử lý, chiếm tới 90%
tổng lượng nước thải công nghiệp và dịch vụ trên toàn thành phố xả thẳng vào
nguồn nước mặt.
Bên cạnh đó việc vứt rác bừa bãi do người dân sống hai bên bờ sông cũng là
nguyên nhân làm cho chất lượng nước sông bị ô nhiễm. Ngoài nước thải, còn rất
nhiều các chất thải rắn khác được người dân xả xuống. Chỉ với đoạn sông dài 7km

11


từ đường Hoàng Quốc Việt đến Cầu Mới (khu vực Ngã Tư Sở, quận Thanh Xuân),
xí nghiệp thoát nước số 1 thuộc Công ty Thoát nước Hà Nội đã phải bố trí 22 công
nhân suốt ngày thu gom rác thải trên sông. Lượng rác thu về trung bình mỗi ngày
khoảng 2,5 tấn. Thử nhân con số 2,5 tấn/ngày với 365 ngày trong năm, ta không thể
tưởng tượng được con sông Tô Lịch đã phải chứa đựng lượng rác thải khổng lồ như
thế nào. Mặc dù đã có những tấm biển nhắc nhở người dân không vứt rác, nhưng ý
thức của một bộ phận dân cư trong việc giữ gìn môi trường đô thị còn rất kém.
Nhiều người dân thường đổ phế thải xây dựng và tống đủ các loại rác thải sinh hoạt
xuống sông khiến lòng sông bị đầy ứ vì rác, nước sông bị ô nhiễm nặng nề.
Cấp hàm lượng cho phép với chất lượng nước mặt [6]
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08:2008
BTNMT) đã quy định về giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt dùng để
đánh giá và kiểm soát chất lượng của nguồn nước mặt, làm căn cứ cho việc bảo vệ
và sử dụng nước một cách phù hợp.
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt

1.3.

TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn
A

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

pH
Oxy hòa tan (DO)
Tổng chất rắn lơ
lửng (TSS)
COD

BOD5 (20oC)
Amoni (NH4+) tính
theo N
Clorua (Cl-)
Florua (F-)
Nitrit (NO2-) tính
theo N
Nitrat (NO3-) tính
theo N
Phosphat (PO43-) tính
theo P
Asen (As)
Cadimi (Cd)

B

mg/L
mg/L

A1
6-8,5
≥6
20

A2
6-8,5
≥5
30

B1

5,5-9
≥4
50

B2
5,5-9
≥2
100

mg/L
mg/L
mg/L

10
4
0,1

15
6
0,2

30
15
0,5

50
25
1

mg/L

mg/L
mg/L

250
1
0,01

400
1,5
0,02

600
1,5
0,04

2
0,05

mg/L

2

5

10

15

mg/L

0,1

0,2

0,3

0,5

mg/L
mg/L

0,01
0,005

0,02
0,005

0,05
0,01

0,1
0,01

12


14
15
16
17

18
19
20
21
22
1.4.

Chì (Pb)
Crom III (Cr3+)
Crom VI (Cr6+)
Đồng (Cu)
Kẽm (Zn)
Niken (Ni)
Sắt (Fe)
Thủy ngân (Hg)
Coliform

mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
MPN/100m
l

0,02
0,05

0,01
0,1
0,5
0,1
0,5
0,001
2500

0,02
0,1
0,02
0,2
1,0
0,1
1
0,001
5000

0,05
0,5
0,04
0,5
1,5
0,1
1,5
0,001
7500

0,05
1

0,05
1
2
0,1
2
0,002
10000

Một số nghiên cứu về chất lượng nước sông Tô Lịch thời gian qua.
Chất lượng nước sông Tô Lịch là một trong những vấn đề nhức nhối thu hút

sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu. Nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và
cộng sự cho thấy giá trị BOD5, COD của nước sông Tô Lịch cao hơn nhiều lần so
với tiêu chuẩn cho phép. Giá trị TSS của nước sông đo được dao động từ 448 đến
553mg/L, giá trị này vượt quá tiêu chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT cho phép nhiều
lần (từ 4 đến 6 lần). Đặc biệt, giá trị NH 4+ của nước sông dao động từ 13,5 đến 28,4
mg/l vượt quá tiêu chuẩn từ 14 đến 28 lần. Giá trị này biến đổi theo từng vị trí lấy
mẫu có thể do sông Tô Lịch có nhiều cửa xả lớn và là điểm hội tụ của các mương
nhánh.[2]
Nguyễn Quang Trung với luận án “Xác định mô hình điều khiển hệ thống
thủy nông xử lý ô nhiễm nước (thuộc hệ thống thủy nông sông Nhuệ), 2001” đã chỉ
ra nước sông Tô Lịch bị ô nhiễm nặng nề. Hàm lượng BOD5 lớn gấp 3÷5 lần so với
tiêu chuẩn cho phép. Hàm lượng H 2S lên tới 29,75mg/L. Tại cửa xả khu công
nghiệp Thượng Đình, hàm lượng BOD5 lên từ 176÷712 mg/L. Đặc biệt nước thải
của nhà máy bóng đèn phích nước Rạng Đông có hàm lượng độc tố xianua lên tới
224mg/L [9]. Phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm như bảng 1.2
Bảng 1.2: Tính chất nước sông Tô Lịch đoạn chảy qua khu công nghiệp
Thượng Đình
Chỉ tiêu
pH

Tại Cầu Mới
7,7-8,2

13

Tại Kim Ngưu
7,5


TSS (mg/L)
COD (mg/L)
BOD5 (mg/L)
NO2- (mg/L)
NH4+ (mg/L)
DO (mg/L)
H2S (mg/L)

230-570
183-328
21-120
0,39
5,2-17,4
2-2,6
3,2

545
242
17-25
0,66

9,7
3
29,75

Đào Thị Hồng Vân với luận án “Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật bản địa
nhằm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị Hà Nội, 2012” đã chỉ ra kết quả phân tích
chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm trong năm 2009-2010.[11]
Bảng 1.3: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch tại một số điểm
trong năm 2009-2010.
STT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

1.5.

Chỉ tiêu

QCVN 08:2008/
BTNMT
(cột B2)

Cầu Trung Hòa (sông Tô Lịch)
Tháng
Vượt
Tháng
Vượt so
11/2009
so với
4/2010
với
QCVN
QCVN
(lần)
(lần)
7,3±0,01
7,3±0,09
2,4±0,03
1,9±0,1
65±2,83
55,5±4,95
64,5±3,54
2,68
85,5±2,12
3,42
166,5±4,95
3,33
174±11,31
3,48
0,1±0,01
2,0
0,13±0,04

2,6
3,6±0,41
4,5±0,05
43,7±6,43
47,1±5,52
4,5±1,78
4,2±0,98
6
2,8 x 10
6,2 x 106

pH
5,5-9,0
DO (mg/L)
>2,0
TSS (mg/L)
100
BOD5 (mg/L)
25
COD (mg/L)
50
NO2 (mg/L)
0,05
NO3 (mg/L)
15
N tổng (mg/L)
P tổng (mg/L)
Coliform
104
(CFU/100ml)

Ghi chú: (-) không quy định

Một số phương pháp xử lý nước thải
Trong thành phần nước ô nhiễm có chứa nhiều loại tạp chất nhiễm bẩn có

tính chất khác nhau: từ các loại chất không tan, đến các chất ít tan và những hợp
chất tan trong nước. Để xử lý nước ô nhiễm chúng ta thường dựa vào đặc điểm của

14


từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp [5]. Thông thường có
các phương pháp xử lý sau:
Xử lý bằng phương pháp sinh học.
Xử lý bằng phương pháp hóa lý.
Xử lý bằng phương pháp hóa học.
1.5.1. Các phương pháp sinh học.
-

Thực chất của biện pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng
sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bền hữu cơ trong nước thải.
Chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng
và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được các chất làm vật
liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối được tăng lên.
Phương pháp này thường được sử dụng để làm sạch các loại có chứa các chất
hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy, chúng thường được dùng
sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học gồm các phương pháp sau:
-

Phương pháp hiếu khí
Phương pháp kỵ khí
Phương pháp thiếu khí

Các phương pháp này có những ưu điểm sau:
-

Có thể xử lý nước thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ tương đối rộng.
Hệ thống có thể tự điều chỉnh theo phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độ

-

của chúng.
Thiết kế và trang thiết bị đơn giản.

Đồng thời chúng cũng có những nhược điểm sau:
-

Đầu tư cơ bản cho việc xây dựng khá tốn kém.
Phải có chế độ công nghệ làm sạch đồng bộ và hoàn chỉnh.
Các chất hữu cơ khó phân hủy cũng như các chất vô cơ có độc tính ảnh
hưởng đến thời gian và hiệu quả làm sạch. Các chất có độc tính tác động

15


đến quần thể sinh vật nói chung và trong bùn hoạt tính làm giảm hiệu suất
1.5.2.

xử lý của quá trình.

Có thể phải làm loãng nước thải có nồng độ chất bẩn cao, như vậy sẽ làm

tăng lượng nước thải và cần diện tính mặt bằng rộng [8].
Các phương pháp hóa lý
Làm sạch sinh học chỉ được ứng dụng trong trường hợp cần loại ra khỏi

nước các chất hữu cơ, nếu các chất bẩn có nguồn gốc vô cơ thì phương pháp này
không phù hợp. Các phương pháp hóa lý được ứng dụng để xử lý nước thải gồm
lọc, đông tụ và keo tụ, tuyển nối, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, siêu lọc,
thẩm tách và điện thẩm tách… Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi
nước thải các hạt phân tán lơ lửng (rắn và lỏng), các khí tan những chất vô cơ và
hữu cơ hòa tan.
Việc ứng dụng các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải có những ưu điểm
sau:
Có khả năng loại các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học
Hiệu quả xử lý cao hơn
Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hơn
Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn
Có thể tự động hóa hoàn toàn
Không cần theo dõi hoạt động của sinh vật
Có thể thu hồi các chất khác nhau.
1.5.3. Các phương pháp hóa học
-

Các phương pháp hóa học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy
hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hóa học nên là
phương pháp đắt tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất
hòa tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi các phương pháp này
được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như một
phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước [1].

16


CHƯƠNG 2 – MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Địa điểm và thời điểm lấy mẫu
- Địa điểm lấy mẫu:
Tiến hành lấy mẫu tại 3 điểm chạy dọc con sông là Cầu Bươu, Cầu Mới và
Cầu Giấy.
- Thời điểm lấy mẫu:
Tiến hành lấy mẫu vào các thời điểm khác nhau trong năm là mùa mưa
(tháng 8/2014) và mùa khô (tháng 1/2015).
2.1.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nội dung và phương pháp nghiên cứu bao gồm:
- Thông qua việc phân tích các chỉ tiêu trong nước bằng các phương pháp
tiêu chuẩn để xác nhận giá trị sử dụng của các thiết bị phân tích tại phòng Thí
nghiệm thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng.
- Phân tích mẫu nước thực tế lấy trên sông Tô Lịch để đánh giá mức độ ô
nhiễm nước sông.
- Đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm nước.
2.2. Hóa chất và dụng cụ
- Hóa chất được sử dụng là các loại hóa chất tinh khiết của Merck như:
HNO3, H2SO4,…. , dung dịch chuẩn đa nguyên tố dùng cho phân tích ICP-MS.
- Dụng cụ thí nghiệm: Các dụng cụ thường dùng trong phòng thí nghiệm như
bình định mức, phễu lọc, pipet các loại…

17

- Thiết bị:
+ Bộ phá mẫu phân tích COD
+ Máy quang phổ tử ngoại khả kiến (model: UVD – 3200) của Labomed.
+ Hệ thống khối phổ plasma cảm ứng LC/ICP/MS
(model: 1260 HPLC/ICP-MS) của Agilent Technologies.
+ Một số thiết bị phụ trợ khác
2.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu [10]
Trước khi lấy mẫu, cần súc rửa bình lấy mẫu (chai nhựa PE) bằng cách lấy
đủ nước tại vị trí lấy vào bình rồi xoay bình để nước láng đều tất cả bề mặt bên
trong của bình. Đổ bỏ nước súc rửa trong bình sao cho nước súc rửa đó không làm
nhiễm bẩn nước nơi được lấy mẫu.
Lấy mẫu trực tiếp vào bình bằng cách nhúng ngập bình vào trong nước tại vị
trí lấy mẫu, hướng miệng bình về phía thượng nguồn dòng chảy của nước. Đưa cổ
bình xuống dưới mặt nước cho đến khi ngập ở độ sâu khoảng 25 cm. Tránh không
để nước lấy được bị nhiễm bùn đáy.
Nghiêng cổ bình sao cho bình hướng hơi nghiêng về phía mặt nước và về
phía dòng chảy. Để cho nước chảy vào bình với lượng mẫu cần yêu cầu (lấy đầy
đúng đến miệng bình để đẩy được hết không khí trong bình ra). Nhấc bình ra khỏi
nước và đậy nắp bình lại thật kỹ, dán nhãn lên bình.
Sau khi đã lấy được mẫu, mẫu được bảo quản trong tủ lạnh khoảng 4 0C trong
phòng thí nghiệm và phân tích càng sớm càng tốt.
2.4. Các phương pháp phân tích đánh giá chất lượng nước sông.
2.4.1.

Xác định tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước

18


* Nguyên tắc: Tổng chất rắn lơ lửng là tổng lượng vật chất hữu cơ và vô cơ

lơ lửng (phù sa, mùn bã hữu cơ, tảo) trong nước. Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng
hoặc hàm lượng chất rắn có khả năng lắng tụ là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm
của nước.
* Phương pháp xác định: TSS được xác định theo phương pháp khối lượng
* Tiến hành định lượng:
- Sấy giấy lọc ở nhiệt độ 105oC trong 2 giờ
- Cân giấy lọc vừa sấy xong: m1 (mg)
- Lọc V ml mẫu nước qua giấy lọc đã xác định khối lượng
- Để ráo
- Dùng kẹp (không dùng tay) đưa miếng giấy lọc vào sấy ở nhiệt độ
-

105oC trong 2 giờ
Làm nguội, rồi cân giấy lọc: m2(mg)

* Công thức tính: TSS (mg/L) =
Trong đó:
m1= Khối lượng ban đầu của giấy lọc (mg)
m2= Khối lượng sau của miếng giấy lọc và phần vật chất lọc được
(mg)
V= Thể tích mẫu nước đem lọc (ml)
1000 hệ số chuyển đổi thành 1 lít
2.4.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
- Nguyên tắc:
Phương pháp phân tích này dựa trên nguyên tắc chuyển cấu tử thành hợp
chất có khả năng hấp thụ ánh sáng. Sau đó đo sự hấp thụ ánh sáng của hợp chất tạo
thành và suy ra hàm lượng chất cần xác định.
-

Cơ sở định lượng:

Cơ sở để định lượng chất theo phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử là
dựa trên định luật Lamber-beer. Khi chiếu một chùm photon đơn sắc qua dung dịch
thì mức độ hấp thụ của dung dịch tỉ lệ thuận với công suất chùm photon và nồng độ
các phân tử hấp thụ:

19


A = Ɛ.b.C
Trong đó
A là độ hấp thụ quang
Ɛ là hệ số hấp thu phân tử
C là nồng độ dung dịch (mol/L)
b là độ dày truyền ánh sáng (cm)
-

Phương pháp đường chuẩn:
+ Pha một loạt dung dịch chuẩn có nồng độ tăng dần một cách đều đặn. Các
dung dịch chuẩn phải có cùng điều kiện như dung dịch xác định.
+ Tiến hành đo độ hấp thụ quang A của dãy chuẩn ở bước sóng đã chọn
+ Dựng đồ thị Ax = f(x). Viết phương trình hồi quy tuyến tính của đường
chuẩn
+ Tiến hành pha chế dung dịch xác định
+ Đo độ hấp thụ quang A của mẫu
+ Căn cứ vào phương trình hồi quy tuyến tính của dãy chuẩn và độ hấp thụ
quang của mẫu mà xác định nồng độ của chất trong mẫu.
2.4.2.1. Xác định COD
* Nguyên tắc: COD được xác định theo phương pháp bicromat. Theo
phương pháp này mẫu được đun hồi lưu trong 2h ở 150 oC với K2Cr2O7 trong môi

trường axit đặc có Ag2SO4 làm xúc tác (Ag2SO4 được dùng để thúc đẩy quá trình
oxy hóa các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng thấp) theo phản ứng:
Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7 H2O
Nếu trong nước có hàm lượng Cl- cao (≥300 mg/L) xảy ra phản ứng:

20


Cr2O72- + 14H+ + 6Cl- 3Cl2 +2Cr3+ + 7H2O
Điều này cản trở quá trình xác định COD, vì vậy để tránh ảnh hưởng của ion
này ta thêm HgSO4 để tạo phức với Cl-.
Sau quá trình oxy hóa chất hữu cơ bằng K 2Cr2O7, chỉ số COD được xác định
bằng cách xác định hàm lượng Cr3+ sau phản ứng bằng phương pháp so màu ở bước
sóng 600nm.
* Hóa chất:
-

Pha hỗn hợp phản ứng: Sấy K2Cr2O7 ở 105oC trong 2h, cân 10,216g K2Cr2O7 hòa tan
trong 500ml nước, thêm 167ml dung dịch H 2SO4 đặc và 33,3 g HgSO4. Để nguội rồi

-

định mức lên 1000ml với nước cất.
Pha thuốc thử axit: Hòa tan 4,96g Ag2SO4 trong 500ml H2SO4 (pha thuốc thử theo
tỷ lệ 22g/4kg H2SO4. Để dung dịch đã pha trong 2 ngày trước khi sử dụng để lượng

-

Ag2SO4 tan hoàn toàn).
Dung dịch chuẩn kaliphtalat: Sấy khô Kaliphtalat (HOOCC 6H4COOK) ở 120oC

trong 2 giờ, cân 850 mg Kaliphtalat hòa tan trong nước cất và định mức đến1000ml

-

với nước cất. Được dung dịch chuẩn có nồng độ 1000 mgO2/L.
Đường chuẩn: Lần lượt lấy 2,5ml dung dịch chuẩn có nồng độ là 0; 20; 50; 100;
200; 400; 600 mg/L vào ống phá mẫu. Thêm 1,5ml hỗn hợp phản ứng và 3,5ml
thuốc thử axit, lắc đều đem phá mẫu ở 150 oC trong 2h. Để nguội đem đo quang ở

-

bước sóng 600nm.
Xác định COD: Lấy 2,5ml vào ống phá mẫu, thêm 1,5ml hỗn hợp phản ứng và
3,5ml thuốc thử axit, lắc đều đem phá mẫu ở 150 oC trong 2h. Để nguội đem đo

2.4.2.2.

quang ở bước sóng 600nm.
Xác định hàm lượng amoni [NH4+] trong nước bằng phương pháp so màu với thuốc
thử Nessler
* Nguyên tắc: Amoni trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler
(K2HgI4) tạo phức có màu vàng hay nâu sẫm phụ thuộc vào hàm lượng amoni có
trong nước. Cường độ màu này được định lượng gián tiếp bằng máy đo quang ở
bước sóng 420nm. Phương trình phản ứng như sau:
2K2HgI4 + NH3 + KOH→ NH2Hg2I3 + 5KI + H2O

21


Một số ion kim loại trong nước có thể gây cản trở đến phản ứng như: ion sắt,

Ca2+, Mg2+… Chúng cần phải loại bỏ bằng dung dịch Xetnhet hay dung dịch
Complexon III. Nước đục được xử lý bằng dung dịch ZnSO 4 5%. Clo dư trong nước
được loại trừ bằng dung dịch natrithiosunfat 5%.
* Chuẩn bị hóa chất:
-

Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn NH4+:

+ Dung dịch A (dung dịch NH4+ 1000mg/L): Hòa tan 2,9722g NH4Cl tinh
khiết (đã sấy khô đến khối lượng không đổi ở 105-110o C trong 2h) bằng nước cất
trong bình định mức dung tích 1 L, thêm nước cất đến vạch và thêm 1ml Clorofoc
(để bảo vệ), 1ml dung dịch này có 1 mg NH4+.
+ Dung dịch B (dung dịch NH4+ 10 mg/L): Lấy 10ml dung dịch A pha loãng
bằng nước cất đến vạch 1 L và thêm 1ml clorofoc, 1ml dung dịch này có 0,01mg
NH4+
-

Dung dịch muối Xetnhet: Hòa tan 50g KNaC 4H4O6.4H2O trong nước cất và thêm
nước đến 100ml. Dung dịch cần lọc, sau đó thêm 5ml dung dịch NaOH 10% và đun

-

nóng một thời gian để đuổi hết NH3, thể tích dung dịch sau khi đun còn 100ml.
Chuẩn bị dung dịch Nessler: Cân 4,55 g KI2, sau đó trộn đều rồi hòa tan trong một
lượng nước cất nhỏ (khoảng 30ml). Cân 11,2 g KOH pha riêng trong khoảng 30-40
ml nước cất 2 lần, để nguội. Đổ dung dịch KOH sau khi để nguội vào hỗn hợp dung
dịch trên. Định mức đến 100ml, để lắng tủa vài ngày (chỗ tối) và gạn dung dịch
trong suốt vào lọ có nút cao su, để chỗ tối. Thuốc thử có màu vàng yếu. Sau một
tuần thì dùng được.
- Tiến hành phân tích:

Phân tích mẫu thực: Pha loãng mẫu bằng nước cất sao cho nồng độ mẫu nằm
trong khoảng đường chuẩn. Lấy 5ml mẫu cho vào ống nghiệm khô, thêm 0,2ml
Xetnhet và 0,3 ml Nessler, lắc đều để yên 10 phút cho màu ổn định và đo quang ở
bước sóng 420nm. Tính toán nồng độ mẫu theo phương trình đường chuẩn.

22


Dựng đường chuẩn: Lấy vào các ống nghiệm khô lượng các dung dịch tiêu
chuẩn B (từ dung dịch gốc 0,01mg/ml NH 4+). Sau khi cho thuốc thử gồm 0,2ml
xetnhet và 0,3 ml nessler, lắc đều ống nghiệm, để yên 10 phút rồi đem đo màu ở
bước sóng 420nm. Từ kết quả đo mật độ quang thu được ta xây dựng đường chuẩn
2.4.2.3.

biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ amoni trong mẫu.
Xác định hàm lượng Nitrit (NO 2-) trong nước bằng phương pháp so màu với thuốc
thử Griss
* Nguyên tắc:
Trong môi trường acetic, ion nitrit (NO2-) phản ứng với axit sunfanilic và α –
naphtylamin tạo thành hợp chất có màu đỏ. Cường độ màu tỷ lệ với hàm lượng
nitrit trong nước. Đem đo quang ở bước sóng 520nm, từ giá trị mật độ quang thu
được và dựa vào phương trình đường chuẩn ta rút ra hàm lượng Nitrit tương ứng.
Ion NO3- không gây ảnh hưởng gì cho việc xác định.
* Hóa chất cần thiết:
-

Chuẩn bị thuốc thử Griss:

+ Dung dịch axit sunfanilic: Hòa tan 0,5g axit sunfanilic trong 150 ml dung
dịch axit acetic 12%, dung dịch này được giữ trong lọ tối.

+ Dung dịch α – naphtylamin: Cân 0,1g α – naphtylamin trong 200ml nước
cất, đun cách thủy trên bếp khoảng 30 phút cho tan hết. Sau đó để nguội, thêm
150ml CH3COOH 12%.
-

Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn nitrit (NO2-):

+ Dung dịch 1 (NO2- 100mg/L): Hòa tan 0,150 g NaNO 2 tinh khiết hóa học
(đã sấy khô ở 150oC trong 2h) bằng nước cất, pha loãng đến vạch định mức 1 L,
1ml này có 0,1mg NO2- .

23


+ Dung dịch 2 (NO2- 1mg/L): Pha loãng dung dịch 1(NO2- 100mg/L) 100 lần
để được dung dịch 2 có hàm lượng NO 2- 1mg/L. 1ml dung dịch này có 0,001mg
NO2-.
Tiến hành phân tích:
Lấy 5ml mẫu nước cho vào ống nghiệm khô, thêm 1ml axit sunfanilic và 1ml
α – naphtylamin. Lắc đều, để yên 20 phút rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng
520nm.
-

Lập đường chuẩn:

Lần lượt cho vào các ống nghiệm khô những thể tích dung dịch tiêu chuẩn
NO2- 0,001mg/ml, sau đó cho thuốc thử, lắc đều để yên 10 phút rồi đem đo quang ở
bước sóng 520nm.
2.4.2.4.

Xác định nitrat (NO3-) trong nước bằng phương pháp so màu với thuốc thử
phenoldisunfonic
Nguyên tắc: Ion nitrat (NO3-) tác dụng với phenoldisunfonic tạo thành axit
nitrophenoldisunfonic. Axit này khi phản ứng với ammoniac tạo phức màu vàng.
Cường độ màu tỷ lệ với hàm lượng nitrat trong dung dịch. Có thể đo độ hấp thụ
quang trên máy đo màu ở bước sóng 410nm.
Chuẩn bị hóa chất:
Dung dịch axit phenoldisunfonic: Hòa tan 50 g phenol trong 100 ml axit
sunfuric đặc, đun hồi lưu hỗn hợp dung dịch trong khoảng 1-2 giờ để tan hết
phenol. Sau đó để nguội, dung dịch thu được có màu nâu đỏ, sánh.
Dung dịch Amoniac đặc (25%)
Phép phân tích:

24


Phân tích mẫu thực: Lấy 5ml mẫu cho vào cốc, đun cạn. Thêm 0,5ml axit
phenoldisunfonic, lắc đều. Thêm khoảng 10ml nước cất, lắc đều. Chuyển tất cả vào
bình định mức 25ml, và định mức. Sau đó, để yên 10 phút, đo độ hấp thụ quang ở
bước sóng 410nm.
2.4.2.5.

Xác định PO43- trong nước theo phương pháp so màu với amoni molipdat
Nguyên tắc: Phản ứng giữa ion octophosphat và một dung dịch axit chứa

molipdat và ion antimony tạo ra phức chất antimon phosphomolipdat.
Khử phức chất bằng axit ascorbic tạo thành phức chất molipden màu xanh
đậm. Đo độ hấp thụ của phức chất để xác định nồng độ octophosphat.

-

Chuẩn bị hóa chất:
Dung dịch axit ascorbic 100g/l: Hòa tan 10g ± 0,5 g axit ascorbic (C 6H8O6) trong
100ml ± 5ml nước.
Dung dịch molipdat trong axit (dung dịch I):
Hòa tan 13 g ± 0,5 g amoni heptamolipdat ngậm bốn nước
[(NH4)6Mo7O24.4H2O)] trong 100 ml ± 5 ml nước. Hòa tan 0,35 g ± 0,05 g antimon
kali tartrat ngậm 1/2 nước [K(SbO)C4H4O8.1/2 H2O] trong 100 ml ± 5 ml nước.
Cho dung dịch molipdat vào 300 ml ± 5 ml dung dịch axit sulfuric 9M,
khuấy liên tục. Thêm dung dịch tartrat và trộn đều.
- Dung dịch molipdat trong axit (dung dịch II):
Hòa cẩn thận 230 ml ± 0,5 ml dung dịch axit sulfuric 9M trong 70 ml ± 5 ml
nước, làm nguội. Hòa tan 13 g ± 0,5 g amoni heptamolipdat ngậm bốn nước
[(NH4)6Mo7O24.4H2O)] trong 100 ml ± 5 ml nước. Thêm dung dịch axit và trộn đều.
Hòa tan 0,35 g ± 0,05 g antimon kali tartrat ngậm 1/2 nước [K(SbO)C 4H4O8.1/2
H2O] trong 100 ml ± 5 ml nước. Thêm dung dịch axit – molipdat và trộn đều.
Dung dịch chuẩn gốc [P] 2 mg/l
Sấy khô vài gam KH2PO4 tới khối lượng không đổi ở 105 oC. Hòa tan 0,2197
g ± 0,0002 g KH2PO4 trong khoảng 800 ml ± 10 ml nước trong bình định mức
1000ml. Thêm 10 ml ± 0,5 ml dung dịch H2SO4 4,5M và thêm nước tới vạch.

25