CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA NƯỚC THẢI

Bảng 1. Tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm

Chỉ tiêu	Tải trọng chất bẩn (g/người.ngày đêm)
Chỉ tiêu	Các quốc gia đang phát triển gần gũi với Việt Nam	Theo tiêu chuẩn TCXD – 51-84 của Việt Nam
Chất rắn lơ lửng (SS)	70 – 145	50 – 55
BOD₅	45 – 54	25 – 30
COD (Bicromate)	72 – 102	-
Nitơ Amonia (N-NH₄⁺)	2.4 – 4.8	7
Nitơ tổng cộng (N)	6 – 12	-
Photpho tổng cộng (P)	0.8 – 4.0	1.7
Các chất hoạt động bề mặt	-	2.0 – 2.5
Dầu mỡ phi khoáng	10 - 30	-

Bảng 2. Đặc tính của bùn tự hoại trong nước thải sinh hoạt

Các chỉ tiêu	Nồng độ (mg/l)
Các chỉ tiêu	Khoảng dao động	Giá trị đặc trưng
Chất rắn tổng cộng	5000 – 100000	40000
Chất rắn lơ lửng	4000 – 100000	15000
Chất rắn lơ lửng bay hơi	1200 – 14000	2000
NOS₅ (BOD₅)	2000 – 30000	6000
NOH (COD)	5000 – 80000	30000
Nito tổng cộng (Nito Kjedhal)	100 – 1000	700
N – NH₃	100 – 800	400
Tổng photpho (P)	50 – 800	250
Kim loại nặng (Fe, Zn, Al)	100 - 1000	300

CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA NƯỚC THẢI

Bên cạnh các chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước mà chúng ta thường gặp trong lĩnh vực cấp nước, trong thành phần của nước thải còn có chứa thêm một số chất bẩn đặc trưng khác do hậu quả của việc sử dụng nước cho các mục đích sinh hoạt, thương mại, công nghiệp,... Bảng 1.5 giới thiệu một số chỉ tiêu đặc trưng cho các tính chất lý học, hóa học và sinh học của các chất bển đã được tìm thấy trong nước thải. Một vài chỉ tiêu đặc biệt khác cũng thường hay được dùng để phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải, chúng thường được xếp loại vào nhóm các chỉ tiêu sinh hóa.

1.CÁC CHỈ TIÊU LÝ HỌC

Các chỉ tiêu lý học quan trọng nhất của nước thải gồm: chất rắn tổng cộng, mùi, nhiệt độ, độ màu, độ đục.

1.1.CHẤT RẮN TỔNG CỘNG

Chất rắn tổng cộng trong nước thải bao gồm các chất rắn không tan hoặc lơ lửng và các hợp chất đã được hòa tan đã được hòa tan vào trong nước. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấp khô giấy lọc ở 105^oC đên một trọng lượng không đổi. Độ chênh lệch khối lượng giữa giấy lọc trước và sau khi lọc mẫu trong cùng một điều kiện cân chính là lượng chất rắn lơ lửng có trong một thể tích mẫu đã được xác định. Khi phần cặn trên giấy lọc được đốt cháy thì các chất rắn dễ bay hơi bị cháy hoàn toàn. Các chất rắn dễ bay hơi được xem như là phần vật chất hữu cơ, cho dù một vài chất hữu cơ không bị cháy và một vài chất rắn vô cơ bị phân ly ở nhiệt độ cao. Vật chất hữu cơ bao gồm các protein, các carbohydrate và các chất béo. Sự hiện diện các chất béo và dầu mỡ trong nước thải ở những lượng quá mức có thể gây trở ngại cho quá trình xử lý. Lượng chất béo hoặc dầu mỡ trong một mẫu được xác định bằng cách cho thêm hexan vào một mẫu chất rắn thu được nhờ sự bay hơi. Bởi vì các chất béo và dầu mỡ hòa tan trong hexan, nên khối lượng của chúng được xác định bằng cách làm bay hơi dung dịch khi đã được gạn lọc hoàn tất.

Trong nước thải đô thị, có khoảng 40 – 60% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng. Các chất rắn này có thê rnooir lên trên mặt nước hay lắng xuống đáy và có thể hình thành nên các bãi bùn không mong muốn khi thải nước thải có chứa nhiều chất rắn vào một con sông. Một số chất rắn lơ lửng có khả năng lắng rất nhanh, tuy nhiên các chất lơ lửng ở kích thước hạt keo thì lắng rất chậm hoặc hoàn toàn không lắng được. Các chất rắn có thể lắng được là những chất rắn mà có thể loại bỏ được bởi quá trình lắng và thường được biểu diễn bằng đơn vị mg/l. Để xác định hàm lượng các chất rắn có khả năng lắng thường tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm, người ta dùng một dụng cụ thủy tinh có chia vạch thể tích gọi là nón Imhoff. Cho 1 lít nước thải vào nón rồi để lắng tiếp khoảng 15 phút. Đọc thể tích chất lơ lửng lắng được bằng các vạch chia bên ngoài. Thông thường, khoảng 60% chất rắn lơ lửng trong nước thải đô thị là chất rắn có thể lắng được.

Bảng 3. Các chỉ tiêu thông dụng đặc trưng cho các tính chất lý học, hóa học và sinh học của nước thải đô thị

Theo Metcalf và Eddy, thành phần của chất rắn trong nước thải sinh hoạt được mô tả một cách tương đối như ở hình

Hình. Thành phần chất rắn trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý

1.2.MÙI

Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là các phản ứng gay gắt của dân chúng đối với các công trình xử lý nước thải không được vận hành tốt. Mùi của nước thải còn mới thường không gây ra cảm giác khó chịu. , nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ được tỏa ra khi nước thải bị phân hủy sinh học dưới các điều kiện yếm khí. Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là hydrosulfua (H₂S – mùi trứng thối). Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và mercaptan, được tạo thành dưới các điều kiệ yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H₂S. Nước thải công nghiệp có thể có các mùi đặc trưng của từng loại hình sản xuất và sự phát sinh mùi mới trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp. Điều đặc biệt quan tâm đối với việc thiết kế các công trình xử lý nước thải là tránh các điều kiện mà ở đó sẽ tạo ra các mùi khó chịu.

1.3.NHIỆT ĐỘ (^oC)

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nhiệt độ của nước cấp do việc xả các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại hay công nghiệp và nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn nhiệt độ của không khí.

Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng vì phần lớn các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đều ứng dụng các quá trình xử lý sinh học mà các quá trình đó thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ. Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật, đến sự hòa tan của oxy trong nước. Nhiệt độ còn là một trong số những thông số công nghệ quan trọng liên quan đến quá trình lắng các hạt cặn, do nhiệt độ có ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng và do đó có liên quan đến lực cản của quá trình lắng các hạt cặn trong nước thải.

Nhiệt độ của nước thải thường thay đổi theo mùa và vị trí địa lý. Ở những vùng khí hậu lạnh, nhiệt độ của nước thải có thể thay đổi từ 7 – 18^oC, trong khi đó ở những vùng có khí hậu ấm áp hơn, nhiệt độ của nước thải có thể thay đổi trong khoảng từ 18 – 24^oC. ở TP.HCM và các tỉnh phía nam, nhiệt độ của nước thải đô thị thường dao động ở mức 24 – 29^oC, đôi khi lên đến 30^oC.

1.4.ĐỘ MÀU

Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp. Thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là Platin – Coban (Pl-Co).

Độ màu là một thông số thường mang tính chất định tính, có thể sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. Nước thải sinh hoạt để chưa quá 6 giờ thường có màu nâu nhạt. Màu xám nhạt đến trung bình là đặc trưng của các loại nước thải đã bị phân hủy một phần. Nếu xuất hiện màu xám sẫm hoặc đen, nước thải coi như đã bị phân hủy hoàn toàn bởi các vi khuẩn trong điều kiện kị khí (không có oxy). Hiện tượng nước thải ngả màu đen thường là do sự tạo thành các sulfide khác nhau, đặc biệt là sulfide sắt. Điều này xảy ra khi hidro sulfua được sản sinh ra dưới các điều kiện kị khí kết hợp với một kim loại hóa trị hai có trong nước thải, chẳng hạn như sắt.

1.5.ĐỘ ĐỤC

Độ đục của nước thải là do các chất lơ lửng và các chất keo chứa trong nước thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thông dụng là NTU.

Giữa độ đục và hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải ban đầu (chưa xử lý) chưa có mối quan hệ đáng kể nào, tuy nhiên mối quan hệ này thể hiện rõ ở nước sau khi ra khỏi bể lắng đợt 2 và được tính bằng công thức:

Chất lơ lửng, SS(mg/l) = (2.3 – 2.4) × độ đục (NTU)

2.CÁC CHỈ TIÊU HÓA HỌC VÀ SINH HÓA

2.1.pH

pH là chỉ tiêu đặc trưng cho tính axit hoặc tính bazo của nước và được tính bằng nồng độ của ion hydro (pH = -lg[H⁺]). pH là chỉ tiêu quan trọng nhất trong quá trình sinh hóa bởi tốc độ của quá trình này phụ thuộc đáng kể vào sự thay đổi của pH. Các công trình xử lý sinh học nước thải thường hoạt đông tốt khi pH = 6.5 – 8.5.

Đối với nước thải sinh hoạt, pH thường dao động trong khoảng 6.9 – 7.8. nước thải của một số ngành công nghiệp có thể có những giá trị pH khác nhau, ví dụ như nước thải công nghiệp sản xuất bột giấy thường có pH khá cao (10 – 11) trong khi đó nước thải công nghiệp xi mạ thường có pH khá thấp (2.5 – 3.5), nước thải công nghiệp sơ chế mủ cao su có pH có pH khoảng 4 – 4.5. để xử lý các loại nước thải này cần thực hiên biện pháp trung hòa nước thải để nâng pH lên đến giá trị thích hợp.

2.2.NHU CẦU OXY HÓA HỌC – NOH (COD)

Nhu cầu oxy hóa học(viết tắt là NOH hay COD – Chemical oxy gen demand) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn bọ các chất hữu cơ có trong nước thải, kể cả các chất hữu cơ không bị phân hủy sinh học và được xác định bằng phương pháp bicromat trong môi trường axit sulfuaric có thêm chất xúc tác – sulfat bạc. Đơn vị đo của NOH (COD) là mgO₂/l hay đơn giản là mg/l.

2.3.NHU CẦU OXY SINH HÓA – NOS (BOD)

Nhu cầu oxy sinh hóa (viết tắt là NÓ hay BOD) là một trong những thông số cơ bản đặc trưng cho mức độ ô nhiễm nước thải bởi các chất hữu cơ dạng hòa tan, dạng keo và một phần dạng lơ lửng với sự tham gia của các vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí, được tính bằng mgO₂/l hay đơn giản là mg/l. Trong thực tế, thường sử dụng thông số NOS₅, (BOD₅) (5 ngày ủ).

Đối với nước thải sinh hoạt, thông số NÓ = 68% NOH; còn đối với nước thải công nghiệp thì quan hệ giữa NOS và NOH rất khác nhau, tùy theo từng ngành công nghiệp cụ thể.

2.4.NITƠ

Nito có trong nước thải ở dạng các liên kết vô cơ và hữu cơ. Trong nước thải sinh hoạt, phần lớn các liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, thực phẩm dư thừa. Còn nito trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH₄⁺, NH₃ và dạng oxy hóa: NO₂^- và NO₃^-. Tuy nhiên trong nước thải chưa xử lý, về nuyên tắc thường không có NO₂^- và NO₃^-.

2.5.CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT

Các chất hoạt động bề mặt là các chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và nước. Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và công nghiệp.

Sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt có ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý. Chất này làm cản trở quá trình lắng của các hạt lơ lửng, tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các công trình xử lý, kiềm hãm các quá trình xử lý sinh học.

2.6.OXY HÒA TAN

Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxy hòa tan trong nước thải sinh học ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng không hoặc rất nhỏ. Trong khi đó, các công trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxy hòa tan cần thiết không nhỏ hơn 2mg/l.

Trong nước thải sau xử lý, lượng oxy hòa tan không được nhỏ hơn 4mg/l đối với nguồ nước dùng để cấp nước (loại A) và không nhỏ hơn 6mg/l đối với nguồ nước dùng để nuôi cá.

2.7.KIM LOẠI NẶNG VÀ CÁC CHẤT ĐỘC HẠI

Kim loại nặng trong nước thải có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xử lý, nhất là xử lý sinh học. Các kim loại nặng độc hại gồm: niken, đồng, chì, coban, crôm, thủy ngân, cadmi. Ngoài ra, có một số nguyên tố đọc hại khác không phải kim loại nặng như: Xianua, stibi (Sb), Bo,... kim loại nặng thường có trong nước thải của một số ngành công nghiệp hóa chất, xi mạ, dệt nhuộm và một số ngành công nghiệp khác. Trong nước thải, chúng thường tồn tại dưới dạng cation và trong các liên kết với các chất hữu cơ và vô cơ.

KẾT LUẬN

Mỗi chỉ tiêu về chất lượng nhước thải được giới thiệu ở trên không những có ý nghĩa riêng mà trong những trường hợp cụ thể chúng còn có liên quan với nhiều chỉ tiêu khác. Thông thường, để đánh giá thành phần và tính chất nước thải cần xét nghiệm đầy đủ các chỉ tiêu. Nhưng cũng có thể chỉ chọn lựa một số chỉ tiêu quan trọng nhất để xét nghiệm phục vụ cho đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm của nước thải. Hai chỉ tiêu quan trọng nhất đối với nước thải đô thị là: chất rắn lơ lửng (SS) và nhu cầu oxy sinh hóa (NOS):

Nước thải ô nhiễm nhẹ khi SS và NOS < 100 mg/l;
Nước thải ô nhiễm trung bình khi SS và NOS = 100 – 500 mg/l;
Nước thải ô nhiễm nặng khi SS và NOS > 500 mg/l;

Lượng chất hữu cơ không khả năng oxy hóa sinh hóa có thể đánh giá bằng hiệu số: NOH – NOS, còn tỉ số NOS/NOH đặc trưng cho khả năng oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ trong nước thải. Đối với nước thải sinh hoạt NOS/NOH ≈ 0.68; còn đối với nước thải công nghiệp, tỉ lệ này dao động khá rộng nhưng thường thấp hơn so với nước thải sinh hoạt.

Khi tính đến nhu cầu chất dinh dưỡng (N, P) cho quá trình xử lý sinh học, tỉ lệ NOS : N : P cần phải duy trì ở mức 100 : 5 : 1.

Nguồn: Theo sách Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết