Đề tài Một số phương pháp xư lý nước ô nhiễm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA SƯ PHẠM Sinh viên thực hiện: PHAN ANH ĐÀO Mã số sinh viên: DHH 021092 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM Giáo viên hướng dẫn: Th.S. NGUYỄN VĂN THẠT An Giang, năm 2004 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ ............................................................................................ LỜI CẢM TẠ -----W›X----- Đề tài này được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô Khoa Sư Phạm, Trường Đại Học An Giang và các cô chú, anh chị ở Sở Tài Nguyên Và Môi Trường. Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với: _ Thầy hướng dẫn : Thạc sĩ NGUYỄN VĂN THẠT đã tận tình chỉ bảo em trong suốt thời gian làm đề tài. _ Ban Giám Hiệu Trường Đại Học An Giang, Ban Chủ Nhiệm Khoa Sư Phạm đã tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ em thực hiện đề tài. _ Các cô chú, anh chị ở Sở Tài Nguyên Và Môi Trường đã cung cấp cho em những số liệu cần thiết để bổ sung vào đề tài. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô Khoa Sư Phạm, bộ môn Hóa đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu làm cơ sở cho em thực hiện đề tài này. LỜI NÓI ĐẦU -----YœZ----- Trong môi trường sống nói chung, vấn đề bảo vệ và cung cấp nước sạch là vô cùng quan trọng. Đồng thời với việc bảo vệ và cung cấp nước sạch, việc thải và xử lý nước thải trước khi đổ vào nguồn là một vấn đề bức xúc đối với toàn thể loài người. Trong những năm gần đây,cùng với sự phát triển của nền công ghiệp nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn, hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường. Mặt khác nước ta là một nước đông dân, có mật độ dân cư cao, nhưng trình độ nhận thức của con người về môi trường còn chưa cao, nên lượng chất thải sinh hoạt cũng bị thải ra môi trường ngày càng nhiều. Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm trọng của môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước, sức khỏe, đời sống của nhân dân cũng như vẻ mỹ quan của khu vực. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời. Ngày nay vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư. Và đây cũng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết của nước ta trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Nhằm mục đích góp phần vào việc bảo vệ môi trường sống của con người, em chọn đề tài “MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XƯ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM “. Trong đề tài này, em trình bày một cách cô đọng về thực trạng ô nhiễm nguồn nước và một số phương pháp xử lý nước hiện nay thông qua các tài liệu có liên quan mà em có điều kiện tham khảo được. Với sự cố gắng thực sự khi nghiên cứu một vấn đề khoa học nhưng không thể tránh khỏi thiếu sót, em rất mong được sự hướng dẫn và đóng góp của quý thầy cô và các bạn. Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào MỤC LỤC Mục lục ..........................................................................................................7 Phần I: ...........................................................................................................10 1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................11 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................11 3. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................11 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................11 5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................11 Phần II: Tổng quan ..................................................................................12 Giới thiệu thông số đánh giá sự ô nhiễm nước .....................................13 A. Tình hình ô nhiễm và các vấn đề môi trường trên thế giới và ở Việt Nam ..............................................................................15 I. Tình trạng môi trường thế giới ..................................................................15 II. Tình trạng môi trường Việt Nam...............................................................19 B. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới và ở Việt Nam..................21 I. Tình trạng ô nhiễm nước trên thế giới.......................................................21 II. Tình trạng ô nhiễm nước ở Việt Nam.......................................................21 II.1. Tình hình chung..................................................................................21 II.2. Ở đồng bằng Sông Cửu Long ............................................................22 II.3. Ở An Giang.........................................................................................23 C. Phân loại nước ô nhiễm và tính chất của nó..................................25 Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 7 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào I. Phân loại ...................................................................................................25 II. Tính chất ..................................................................................................26 Phần III: Các phương pháp xử lý nước ô nhiễm ......................31 I. Các phương pháp sinh học..................................................................32 I.1. Các phương pháp hiếu khí.....................................................................33 I.2. Các phương pháp thiếu khí....................................................................35 I.3. Các phương pháp kỵ khí ........................................................................35 II. Các phương pháp hóa lý .....................................................................36 II.1. Lọc qua song chắn rác ..........................................................................36 II.2. Lắng tụ ..................................................................................................37 II.3. Lọc.........................................................................................................38 II.4. Đông tụ và keo tụ ..................................................................................39 II.5. Tuyển nổi...............................................................................................41 II.6. Hấp phụ.................................................................................................45 II.7. Trao đổi ion ...........................................................................................46 II.8 Thẩm thấu ngược...................................................................................47 II.9. Siêu lọc..................................................................................................48 II.10. Thẩm tách và điện thẩm tách ..............................................................49 II.11. Các phương pháp điện hóa.................................................................49 III. Các phương pháp hóa học ................................................................52 III.1. Phương pháp trung hòa .......................................................................52 III.2. Phương pháp oxy hóa và khử ..............................................................54 III.3. Loại kim loại nặng ................................................................................57 IV. Các phương pháp hóa sinh...............................................................62 Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 8 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào IV.1. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên..............................................63 IV.2. Xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo .............................................64 #.Các công trình xử lý phụ khác ....................................................................66 I. Khử trùng nước thải ..................................................................................66 I.1. Khử trùng bằng phương pháp vật lý....................................................66 I.2. Khử trùng bằng phương pháp hóa học ...............................................67 II. Khử mùi và vị ...........................................................................................68 III. Loại chất phóng xạ ..................................................................................68 Phần IV. Kết luận......................................................................................70 Tài liệu tham khảo .............................................................................................74 Phụ lục...............................................................................................................76 Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 9 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào PHẦN I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 10 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào I. Lý do chọn đề tài: Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nguồn nước nói riêng đang là một thực trạng đáng lo ngại. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã hội và chính bản thân của mỗi cộng đồng dân cư, nước ta cũng không ngoại lệ. Nhằm góp phần vào việc bảo vệ môi trường sống của con người, em đã chọn đề tài này. II. Mục đích nghiên cứu: _ Nhằm phát huy tính tích cực học tập của sinh viên. _ Tập cho sinh viên bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học. _ Viết phần tổng quan lí thuyết về thực trạng ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước và các phương pháp làm sạch nước. III. Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm nguồn nước nói riêng và các phương pháp xử lý nước. IV. Nhiệm vụ nghiên cứu: Tìm và đọc những tài liệu có liên quan đến đề tài, sau đó tổng hợp và trình bày một cách cô đọng, tương đối đầy đủ về thực trạng ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước và các phương pháp xử lý nước hiện nay. V. Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết như: phân tích, tổng hợp lý thuyết, phân loại, hệ thống hoá lý thuyết,... Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 11 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào PHẦN II: TỔNG QUAN Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 12 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào GIỚI THIỆU THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ SỰ Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI: • Giá trị pH của nước. • Hàm lượng chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (Suspended Solid – SS): là phần chất rắn không tan bị giữ lại trên giấy lọc tiêu chuẩn. Đơn vị đo: mg/l. • Màu: thường được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn là clorophantinat coban. Đơn vị: Pt – Co. • Tổng cacbon hữu cơ (Total Organic Carbon – TOC): là chỉ số phản ánh lượng cacbon hữu cơ tổng cộng có trong một mẫu vật, được tính bằng tỉ lệ giữa khối lượng cacbon so với khối lượng hợp chất hữu cơ. Đơn vị: mg/l. • Nhu cầu oxy tổng cộng (Total Oxygen Demand – TOD): là chỉ số phản ánh lượng oxy tổng cộng cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải. Đơn vị: mg/l. • Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical Oxygen Demand – BOD) là chỉ số phản ánh lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hữu có trong mẫu nước nhờ hoạt động sống của vi sinh vật. BOD thể hiện được lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ có trong nước mẫu. Đơn vị: mg/l. • Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand – COD): là chỉ số phản ánh lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất có nhu cầu về oxy trong nứơc mẫu. Giá trị COD thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng tác nhân hoá học và luôn cao hơn giá trị BOD. Đơn vị: mg/l. • Hàm lượng các kim loại và kim loại nặng: asen, cadimi, chì, niken, crom, sắt, kẽm, mângn, thuỷ ngân, thiếc,... Đon vị: mg/l. • Hàm lượng dầu mỡ khoáng, dầu động thực vật. Đon vị: mg/l. • Photpho tổng số, photpho hữu cơ. Đơn vị: mg/l. • Tổng nitơ, amoniac theo nitơ. Đơn vị: mg/l. • Hàm lượng florua, clorua, sunfua. Đơn vị: mg/l. • Hàm lượng phenol, xianua. Đơn vị: mg/l. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 13 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào • Coliform: là chỉ số cho biết số lượng các vi khuẩn gây bệnh đường ruột trong mẫu nước. Đơn vị: MPN/100ml. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 14 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào A. Tình hình ô nhiễm và các vấn đề môi trường trên thế giới và ở Việt Nam: I. Tình trạng môi trường thế giới: Vài thập niên gần đây, khủng hoảng môi trường trầm trọng hơn. Sự phá hoại sinh thái gia tăng, hố ngăn cách giàu nghèo càng rộng thêm và trẻ em trở thành những nạn nhân đầu tiên của sự quản lí kém cỏi về môi trường. Theo một báo cáo quan trọng hàng đầu của Liên Hiệp Quốc về môi trường ( UNEP ), sự ô nhiễm không khí và nước biên giới tiếp tục gia tăng, theo đó sự phá rừng mở rộng diện tích sa mạc, sự giảm sức sản xuất nông nghiệp, tỉ lệ gia tăng dân số quá nhanh trong lịch sử nhân loại. Sự tàn phá đó đã dẫn đến tầm vóc hành tinh và bao gồm sự giảm tầng ozone, sự thay đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu, sự gia tăng chất thải độc hại và sự tuyệt chủng của hàng loạt sinh vật. Báo cáo của GEO-3 ( Báo cáo Viễn cảnh Môi trường Toàn cầu ) về tình trạng môi trường 1972-2002 có những kết luận sau: • Đất: Động lực chính tạo ra các áp lực đối với tài nguyên đất chính là sự gia tăng dân số toàn cầu. So với năm 1972, thế giới hiện nay có thêm khoảng 2,2 tỷ miệng ăn. Tại khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, diện tích đất được canh tác đã tăng từ dưới 125 triệu ha năm 1972 lên tới hơn 175 triệu ha . Tưới tiêu quá nhiều hay quản lý kém đều có thể dẫn tới suy thoái đất do các tác động của mặn hóa. Hơn 10% - tương đương 25-30 triệu ha đất được tưới tiêu trên thế giới được xếp là đất bị thoái hóa nghiêm trọng . Xói mòn là nhân tố chính của quá trình thoái hóa đất. Khoảng 2 tỷ ha đất trên thế giới, lớn hơn cả nước Mỹ và Mexico cộng lại, được xem là thoái hóa do các hoạt động của con người . Một phần sáu diện tích đất này, khoảng 305 triệu ha được xếp là loại đất thoái hóa mạnh hoặc cực kỳ nghiêm trọng. Đất bị thoái hóa nghiêm trọng càng trở nên tồi tệ hơn do không thể khôi phục lại . Các dạng thoái hóa chính là xói mòn do nước (56%); xói mòn do gió (28%); thoái hóa hóa học (12%) và những tổn hại về mặt vật lý hoặc kết cấu (4%). Chăn thả quá mức cũng là nguyên nhân gây thoái hóa (35%); phá rừng (30% ); nông nghiệp (27%); hủy hoại thảm thực vật (7%) và các hoạt động công nghiệp (1%). Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 15 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Điểm nổi bật trong 30 năm qua chính là sự phát triển của đô thị , diễn ra hầu hết ở các gia đình khu vực Đông Nam Á và các đảo Thái Bình Dương. • Nước sạch: Khoảng một nửa các sông trên thế giới bị cạn kiệt nghiêm trọng và bị ô nhiễm. 60% trong số 227 con sông lớn nhất thế giới bị chia cắt ở mức cao và trung bình do xây dựng các đập và các công trình kỹ thuật khác. Các lợi ích gồm tăng sản lượng lương thực và thủy điện. Song các thiệt hại không thể khôi phục lại xảy ra đối với các vùng đất ngập nước và các hệ sinh thái khác. Từ những năm thập kỷ 50, đã có 40-80 triệu người đã phải di dời. Một phần ba dân số thế giới – tương đương 2 tỷ người phụ thuộc vào các nguồn cung cấp nước ngầm. Ở một số nước như các vùng của Ấn Độ, Trung Quốc, Tây Á, gồm Bán đảo Arabia, Liên Xô cũ và phía Tây nước Mỹ, các mực nước ngầm hạ xuống là kết quả của sự khai thác quá mức nguồn nước này. Bơm hút quá mức có thể dẫn đến sự xâm nhập mặn ở các vùng ven biển. Ví dụ, nhiễm mặn đã lấn sâu vào đất liền hơn 10 km ở Madras - Ấn Độ - trong những năm gần đây. Gần 80 nước, chiếm tới 40% dân số thế giới đang trong tình trạng thiếu nước nghiêm trọng kể từ giữa thập kỷ 90. Có khoảng 1,1 tỷ người không có nước sạch an toàn và 2,4 tỷ người được hưởng các điều kiện vệ sinh đã được cải thiện, chủ yếu ở Châu Phi và Châu Á. Tuy nhiên, tỷ lệ người dân có được các nguồn cấp nước đã được cải thiện mới chỉ tăng từ 4,1 tỷ người , chiếm 79% dân số thế giới (năm 1990) đến 4,9 tỷ người, chiếm 82% dân số thế giới (năm 2000). Thiệt hại do các bệnh liên quan đến nước lại thật sự tăng nhanh. Hai tỷ người chịu rủi ro vì bệnh sốt rét, trong đó 100 triệu người có thể bị ảnh hưởng bất cứ lúc nào và hàng năm số người tử vong vì căn bệnh này là 2 triệu người. Ngoài ra, có khoảng 4 tỷ trường hợp khác bị mắc bệnh tiêu chảy và số tử vong hàng năm là 2,2 triệu người. Các bệnh lây nhiễm đường ruột do giun làm khổ sở 10% dân số ở các nước đang phát triển. Có tới 6 triệu người bị mù do bệnh đau mắt hột. Khoảng 200 triệu người khác bị ảnh hưởng do bệnh sán máng là nguyên nhân gây bệnh giun trong máu ở người. • Rừng và đa dạng sinh học: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 16 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Tổ chức nông lương thế giới (FAO) ước tính rừng che phủ một phần ba bề mặt Trái đất-3866 triệu ha giảm 2,4% kể từ năm 1990.Các mức giảm nhiều nhất là ở Châu Phi, nơi có 5,6 triệu ha hay 0,7% độ che phủ rừng đã bị mất trong các thập kỷ qua. Sản lượng gỗ toàn cầu đạt tới 3335 triệu m3, một nửa trong số này được dùng làm nhiên liệu, nhất là ở các nước đang phát triển. Các phương pháp khai thác gỗ thương mại thường mang tính phá hủy, ví dụ ở Tây Phi, 2m3 gỗ cây bị phá hủy để tạo ra 1m3 gỗ xẻ. Cuối năm 2000, 2% diện tích đã được cấp chứng nhận quản lý rừng bền vững theo các chuơng trình của Hội đồng Quản lý rừng. Hầu hết các diện tích rừng này ở Canađa, Phần Lan, Đức, Na Uy, Ba Lan, Thụy Điển và Mỹ. Các khu rừng ngập mặn, vùng lãnh hải, các bãi ương nuôi và cư trú của cá, các vùng trú đông của các loài chim di cư đang bị đe dọa bởi các tác động như khai thác quá mức gỗ và nhiên liệu, phát triển du lịch và phát triển ven bờ. Gần 50% việc phá hủy rừng ngập mặn hiện nay là do chặt phá rừng để phát triển các diện tích nuôi tôm. Suy giảm và chia cắt các nơi cư trú như rừng, đất ngập nuớc, các bãi lầy rừng ngập mặn đã làm tăng thêm các áp lực đối với đời sống hoang dã trên thế giới. 12% hay 1183 loài chim và gần ¼ hay 130 các loài động vật có vú hiện đang bị đe dọa ở qui mô toàn cầu. Trong các năm gần đây cùng với sự biến đổi khí hậu, sự xâm lấn của các loài ngoại lai từ một khu vực thế giới tràn sang các khu vực khác làm nảy sinh mối đe dọa đáng chú ý. Các loài ngoại lai thường không có các loài thiên địch tự nhiên ở các nơi cư trú mới và như vậy có thể chiếm lấy nguồn thức ăn và vùng sinh sản của các loài bản địa. Ước tính từ 1939, có 497 loài ngoại lai sống trong môi trường nước ngọt và môi trường biển đã xâm nhập vào môi trường thủy sản. Từ 1980-1998, số loài này ước tính tăng lên 2.214 loài. Tổng diện tích các khu bảo tồn, như vườn quốc gia đã tăng lên 2,78 triệu km2 từ 1970 đến 12,18 triệu ha vào năm 2000. Số lượng các khu vực bảo tồn tăng từ 3.392 đến 11.496 địa điểm trong cùng thời kỳ. Một cuộc khảo sát 93 khu bảo tồn cho thấy hầu hết các khu này đã rất thành công trong việc ngăn chặn khai hoang đất và không mở rộng phạm vi các vấn đề như khai thác gỗ, săn bắt, cháy rừng và chăn thả gia súc. Qui định ngừng săn bắt cá voi thương mại áp dụng từ giữa thập niên 1980 dường như đã mang lại thành công đáng kể. • Vùng duyên hải và biển: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 17 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Vào 1994, ước tính 37% dân số toàn cầu sẽ sống trong phạm vi 60 km gần bờ biển, nhiều hơn số dân trên hành tinh này năm 1950. Trên toàn cầu, nước cống rãnh là nguồn gây nhiễm bẩn, do khối lượng các dòng thải lớn nhất ở các nước đang phát triển tăng lên và là hậu quả của quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, tăng dân số và thiếu qui hoạch, cũng như ít đầu tư vào hệ thống thoát nước và các trạm xử lý nước thải. Chương trình hành động toàn cầu của UNEP bảo vệ môi trường biển trước các hoạt động từ đất liền đã được khởi xướng năm 1995 và được tiếp tục thúc đẩy vào năm 2001. Giảm thiểu các dòng thải không được xử lý là một mục tiêu quan trọng . Tác động của kinh tế toàn cầu đối với ô nhiễm biển về mặt bệnh tật và sức khỏe con người đã tiêu tốn gần 13 tỷ đô la. Nước cống rãnh cùng với các dòng thải có chứa phân bón trong đất, phát thải từ ô tô và các động cơ khác đã làm giàu thêm nguồn dinh dưỡng nitơ ở các biển và đại dương. Từ 1991-1992, nông dân nuôi cá ở Hàn Quốc đã bị thiệt hại 133 triệu đô do sự bùng nổ của các loài tảo độc, hay còn gọi là thủy triều đỏ xuất hiện do môi trường quá giàu chất dinh dưỡng. Sử dụng phân bón ngày càng tăng ở các nước đang phát triển, còn ở các nước phát triển đã ổn định hơn. Các mối đe dọa khác đối với đại dương gồm biến đổi khí hậu, tràn dầu và các dòng thải có chứa c