Tổng Quan Về Ô Nhiễm Các Hợp Chất Hữu Cơ Trong Nước Sông

1.4 Tổng quan về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ trong nước sông

1.4.1 Phân loại các hợp chất hữu cơ

Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học như Cacbonhidrat, protein, chất béo… thường có mặt trong nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm. Trong nước thaỉ sinh hoạt, có khoảng 60-80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân huỷ sinh học. Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học thường ảnh hưởng có hại đến nguồn lợi thuỷ sản, vì khi bị phân huỷ các chất này sẽ làm giảm oxy hoà tan trong nước, dẫn đến chết tôm cá.

Các chất hữu cơ bền vững Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi sinh vật phân huỷ trong môi trường. Một số chất hữu cơ có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường và tích luỹ sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có khả năng tích luỹ sinh học, nên chúng có thể thâm nhập vào chuỗi thức ăn và từ đó đi vào cơ thể con người. Các chất polychlorophenol(PCPs), polychlorobiphenyl (PCBs: polychlorinated biphenyls), các hydrocacbon đa vòng ngưng tụ(PAHs: polycyclic aromatic hydrocacbons), các hợp chất dị vòng N, hoặc O là các hợp chất hữu cơ bền vững. Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp, nước chảy tràn từ đồng ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng…). Các hợp chất này thường là các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong môi trường.

Dầu mỡ là chất khó tan trong nước, nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ. Dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp. Dầu thô có chứa hàng ngàn các phân tử khác nhau, nhưng phần lớn là các Hidro cacbon có số cacbon từ 2 đến 26. Trong dầu thô còn có các hợp chất lưu huỳnh, nitơ, kim loại. Các loại dầu nhiên liệu sau tinh chế (dầu DO2, FO) và một số sản phẩm dầu mỡ khác còn chứa các chất độc như PAHs, PCBs,…Do đó, dầu mỡ thường có độc tính cao và tương đối bền trong môi trường nước. Độc tính và tác động của dầu mỡ đến hệ sinh thái nước không giống nhau mà phụ thuộc vào loại dầu mỡ.

1.4.2 Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước sông

Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm hợp chất hữu cơ trong nước sông có thể do nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Sự nhiễm bẩn tự nhiên là do mưa rơi xuống mặt đất kéo theo các chất bẩn như cặn bã, dầu mỡ… xuống sông hồ hoặc tràn qua nắp đậy các hố ga chảy vào hệ thống thoát nước thải.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 109 trang tài liệu này.

Sự nhiễm bẩn nhân tạo chủ yếu do nước thải vùng dân cư đô thị, công nghiệp cũng như tàu thuyền xả ra. Các tác nhân gây ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo điển hình có thể kể đến như:

- Nước thải sinh hoạt: Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các

thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 -10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 – 450% mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 – 40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.

- Nước thải sản xuất, công nghiệp: Là loại nước thải sau quá trình sản xuất, phục thhuộc loại hình công nghiệp. Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào loại hình công nghiệp và công nghệ lựa

chọn. Nhiều lĩnh vực công nghiệp tiêu thụ và thải ra một lượng nước khổng lồ trong đó chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao, điển hình có thể kể đến các loại hình nước thải như nước thải chăn nuôi, nước thải sản xuất tinh bột sắn, nước thải sản xuất đường mía,…

Tốc độ đô thị hóa nhanh, sự phát triển mạnh của các ngành công nghiệp cùng sự gia tăng mật độ dân số là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm nguồn nước tại Hà Nội. Ô nhiễm nguồn nước gây ra nhiều hệ lụy xấu ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống

và sức khỏe của người dân thủ đô. Nước thải mà cư dân thủ đô cùng các nhà máy công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp thải ra chứa nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọngnhư là chất hữu cơ, dầu mỡ, kim loại năng, dung môi cùng nhiều kim loại khác.

Có nhiều nguyên nhân khác nhau khiến môi trường nước ở Hà Nội bị ô nhiễm nghiêm trọng bao gồm các nguyên nhân chủ quan và nguyên nhân khách quan

Nguyên nhân khách quan

- Dân số trên địa bàn thành phố Hà Nội cũng như cả nước tăng lên với số lượng nhanh chóng kéo theo lượng nước thải cũng tăng theo

- Các ngành công nghiệp phát triển, các nhà máy, khu công nghiệp mọc lên nhanh chóng. Lượng chất thải, nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp này chưa được xử lý triệt để đã thải ra môi trường bên ngoài gây ô nhiễm môi trường nước

- Hệ thống cấp thoát nước của thành phố xuống cấp nhưng chưa được đầu tư xây dựng tu bổ khiến cho lượng nước thải bị thất thoát ra ngoài môi trường gây ô nhiễm nguồn nước ngầm tự nhiên

Nguyên nhân chủ quan

- Phần lớn người dân trên địa bàn thành phố chưa có ý thức về bảo vệ môi trường nước, bảo vệ nguồn nước cũng như các sống ngòi ao hồ tự nhiên. Người dân vẫn xả rác, nước thải ra các sông hồ một cách tự nhiên

- Việc quy hoạch đô thị chưa nghiên cứu kỹ tới vấn đề môi trường nước và những biện pháp hạn chế ô nhiễm môi trường nước

- Các doanh nghiệp, nhà máy, xí nghiệp chưa có ý thức bảo vệ môi trường chưa chú trọng đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn, đầu tư vào các thiết bị hiện đại như máy ép bùn ứng dụng trong công tác xử lý nước thải.

1.4.3 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm chất hữu cơ

1.4.3.1 Tách nước thải và nước mưa đợt đầu khỏi sông

Khi xả vào sông các loại nước thải đô thị sẽ gây lắng cặn, ô nhiễm hữu cơ làm thiếu hụt oxy, gây phú dưỡng và độc hại đối với nguồn nước. Vì vậy, các loại nước thải này cần được tách khỏi sông hoặc phải được xử lý đáp ứng yêu cầu vệ sinh mới được xả vào sông hồ. Nước mưa từ các khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp cuốn trôi các chất bẩn trên bề mặt và khi chảy vào sông, hồ sẽ gây nhiễm bẩn thuỷ vực. Ngoài nước thải, nước mưa đợt đầu trong khu vực đô thị cũng cần phải tách khỏi sông. Bộ phận công trình chính để tách nước thải và nước mưa ra khỏi sông là đập tràn tách nước. Về mùa khô cũng như khi mưa nhỏ, nước trong cống không thể vượt qua đập tràn để chảy vào sông. Nước thải và nước mưa đợt đầu theo tuyến cống bao chảy ra mương thoát nước hoặc về trạm xử lý nước thải tập trung. Khi mưa to có thể một lượng cát trên bề mặt chảy vào cống nước mưa.

1.4.3.2 Xử lý nước thải trước khi xả vào sông

Trong trường hợp đặc biệt, khi tổ chức thoát nước phân tán, nước thải được xử lý đáp ứng các quy định về vệ sinh môi trường và phù hợp với khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận sẽ được xả vào hồ. Sơ đồ tổ chức thoát nước và xử lý nước thải như thế sẽ có hiệu quả kinh tế cao do giảm được kinh phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước thải. Mặt khác, về mùa khô khi độ bốc hơi từ mặt nước hồ lớn, nước thải được làm sạch sẽ thường xuyên bổ cập để duy trì mực nước , đảm bảo cảnh quan đô thị. Tổ chức thoát nước với trạm xử lý nước thải hồ Trúc Bạch (Hà Nội) là một ví dụ điển hình của nguyên tắc này.

Đối với các trạm xử lý nước thải lưu vực sông hồ, các yêu cầu xử lý tập trung vào giảm hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, các chất dinh dưỡng nitơ và phốt pho

…đến mức giới hạn cho phép nhằm duy trì chế độ oxy cũng như hạn chế nguy cơ phú dưỡng và xuất hiện bệnh dịch hồ.

Các phương pháp xử lý nước thải lưu vực hồ có thể là xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo hoặc xử lý hoá học. Sơ đồ công nghệ, cấu tạo và chế độ vận hành

các công trình trạm xử lý nước thải phụ thuộc loại nguồn tiếp nhận. Khi xây dựng các trạm xử lý nước thải trong khu vực hồ đô thị, điểm cần lưu ý là đảm bảo các yêu cầu vệ sinh môi trường và cảnh quan. (Ngoại trừ Kim Liên, Trúc Bạch xử lý tại nguồn thì Yên Sở là trạm xử lý sau khi thu gom, NTSH vẫn đc vận chuyển qua hệ thống kênh cấp I – các sông nội đô)

1.4.3.3 Tăng cường quá trình tự làm sạch trong sông

Tự làm sạch là tổ hợp các quá trình tự nhiên như các quá trình thuỷ động lực, hoá học, vi sinh vật học, thuỷ sinh học, diễn ra trong nguồn nước mặt bị ô nhiễm bẩn nhằm phục hồi lại trạng thái chất lượng nước ban đầu. Như vậy, tự làm sạch bao gồm các quá trình vật lý pha loãng nước sông với nước thải, làm giàu oxy cho hồ và quá trình sinh học, hoá học chuyển hoá các chất ô nhiễm trong sông.

Tăng cường quá trình pha loãng nước sông với nước thải

Nước thải xả vào sông phải đáp ứng các yêu cầu: không ảnh hưởng đến môi trường cảnh quan khu vực và hiệu quả xáo trộn là tốt nhất. Như vậy nước thải phải được xả ngập và nên xả có áp. Có thể dùng loại miệng xả như cống xả ejectơ, cống xả phân tán…để làm xáo trộn đều nước thải với nước sông hồ và làm giàu oxy cho nguồn nước.

Tăng cường pha loãng nước nguồn với nước thải bằng biện pháp bổ cập nước sạch

Chất lượng nước trong phụ thuộc vào hai yếu tố: tải trọng chất bẩn và lưu lượng nước. Để có được nồng độ chất ô nhiễm tại điểm tính toán sau khi tiếp nhận nước thải nằm trong giới hạn cho phép phải bổ sung thêm nước sạch từ thuỷ vực khác. Một số đề xuất như: dùng nước hồ Yên Sở sau khi làm sạch để thau rửa sông Sét và sông Kim Ngưu, dùng nước hồ Tây để thau rửa, làm sạch mương Thuỵ Khê ở Hà Nội; kết nối các hồ thành chuỗi trong để sử dụng nước hồ phía trước đã được làm sạch để pha loãng nước cho các hồ phía sau (ví dụ: chuỗi hồ Bình Minh, Hào Thành, Bạch Đằng… tại Hải Dương)

Làm giàu oxy

Quá trình tự làm sạch sông nội đô có thể được tăng cường bằng biện pháp làm thoáng nhân tạo hay là cấp oxy cưỡng bức. Quá trình này sẽ bổ sung thêm oxy để vi khuẩn tiếp tục oxy hoá các chất hữu cơ theo nước chảy vào hồ. Cơ chế oxy hoá các chất trong hồ giống như cơ chế tự oxy hoá, tuy nhiên nó còn kèm theo hàng loạt các phản ứng khác, hỗ trợ cho quá trình phục chất lượng nước sau khi tiếp nhận nước thải. Hiện nay có nhiều biện pháp làm thoáng nhân tạo để cấp oxy cho nguồn nước. Đó là các biện pháp động học, cơ khí, thuỷ động lực học, khí nén hoặc biện pháp tổng hợp bao gồm các quá trình sục khí, khuấy trộn…

Tăng cường quá trình chuyển hoá các chất ô nhiễm trong sông bằng thực vật thuỷ sinh

Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa trên cơ sở quá trình chuyển hoá vật chất trong hệ sinh thái thủy vực thông qua chuỗi thức ăn. Trong môi trường nước, tảo và các thực vật thuỷ sinh tạo nên nanưg suất sơ cấp của thuỷ vực. Chúng hấp thụ nitơ (NH4 , NO3...) , phốt pho, carbon để sinh trưởng. Thực vật thuỷ sinh có vai trò rất quan trọng trong việc tham gia loại bỏ các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng , nitơ, phốt pho, các kim loại nặng, các tác nhân gay bệnh. Tuỳ thuộc vào đặc điểm của nước thải và nước hồ mà người ta sử dụng các loại thực vật thuỷ sinh như thế nào cho phù hợp. Để xử lý nước thải người ta thường dùng các loại thực vật nổi như bèo lục bình, bèo ong…

Tăng cường quá trình chuyển hoá các chất ô nhiễm trong sông hồ bằng chế phẩm sinh học

Nhiều nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Môi trường, Khoa sinh học trường Đại học tự nhiên, Viện Khoa học và kỹ thuật môi trường (trường Đại học Xây dựng…) cho thấy trong các hồ đô thị có nhiều chủng loại vi sinh vật có khả năng sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng và nhờ vậy sinh khối của chúng tăng lên. Các vi sinh vật này được sử dụng để phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ dư

thừa và gây độc trong môi trường nước. Năm 2009, PGS.TS Tăng Thị Chính được Sở KHCN Vĩnh phúc giao đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý ô nhiễm và làm sạch các ao hồ, kênh mương do ô nhiễm từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, nước thải làng nghề bằng chế phẩm hữu cơ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc", đã sử dụng thành công chế phẩm vi sinh Biomix 2 kết hợp với chế phẩm LTH100 của Công ty Cổ phần xanh, Khu công nghệ Cao Láng Hoà Lạc để xử lý nước ao hồ bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và nước thải từ quá trình tái chế nhựa tại thôn Đông Mẫu, xã Yên Đồng, huyện Yên Lạc, Vĩnh Phúc.

Chế phẩm sinh học Sagi Bio2 dùng cho các công trình xử lý nước thải giàu hữu cơ hiếu khí, thiếu khí và ao hồ bị ô nhiễm hữu cơ nhằm thúc đẩy nhanh quá trình phân huỷ chất thải hữu cơ làm sạch môi trường nước. Các chế phẩm vi sinh Sagi Bio đã được Tổng Cục môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp phép chế phẩm sinh học được sử dụng trong xử lý môi trường tại Việt Nam và được chuyển giao cho doanh nghiệp để sản xuất và thương mại hóa trên thị trường.

1.4.3.4 Giảm thiểu nguồn ô nhiễm từ tầng đáy và bùn cặn

Nạo vét lòng sông

Biện pháp này thường chỉ áp dụng cho các sông hồ nhỏ, đặc biệt là các sông hồ nội thành. Vấn đề lớn nhất của giải pháp này là việc xử lý bùn cặn nạo vét và dễ gây ra hiện tượng phốt pho tái hoà nhập tức thời vào nước lớn, làm thay đổi môi trường thuỷ sinh. Chi phí cho giải pháp này thường cao. Điều kiện lý tưởng để áp dụng phương pháp này là trường hợp không yêu cầu bảo vệ thuỷ sinh trong quá trình nạo vét. Khi đó nước sông hồ sẽ được tháo cạn, toàn bộ bùn đáy được nạo vét bằng các thiết bị cơ giới.

Sông Tô Lịch được nạo vét định kỳ nhưng do lượng chất thải tiếp nhận vẫn quá nhiều nên dòng sông vẫn bị ô nhiễm nặng. Phương tiện máy móc được sử dụng phần lớn trong các cộng đoạn nạo vét lòng sông và khơi thông dòng chảy thế nhưng có nhiều đoạn sông công nhân phải trực tiếp thực hiện dưới dòng nước đen ngòm bốc mùi hôi thối.

Hình 1.5: Hình ảnh nạo vét sông Tô Lịch

Thay nước tầng đáy

Nước tầng đáy thường nghèo oxy và giàu chất dinh dưỡng do quá trình lắng và bổ sung từ bùn đáy. Biện pháp này nhằm bổ sung oxy cho tầng đáy và giảm lượng dinh dưỡng trong nước. Nước tuần hoàn trở lại tạo điều kiện xáo trộn, phá vỡ sự phân tầng, tạo chế độ động trong sông hồ.

Thông khí tầng đáy

Khi nguồn nước bị ô nhiễm, một trong những biểu hiện là thiếu oxy hoà tan trầm trọng, đặc biệt ở tầng đáy. Trong kỹ thuật thông khí tầng đáy, khối nước nghèo oxy ở tầng đáy được thiết bị hút lên và trải đều trên mặt thoáng. Do được tiếp xúc trực tiếp với không khí giàu oxy nên hiệu quả trao đổi oxy hơn hẳn các phương pháp khác. Oxy hoà tan được phân bố đều khắp nguồn nước nên quá trình tự làm sạch của nước hồ diễn ra mạnh, vi khuẩn hiếu khí phát triển hạn chế sự phát triển của tảo. Ngoài ra các khí độc H2S, NH3, CH4 ở tầng nước đáy được đưa lên và khuyếch tán vào không khí. Khi đưa lên mặt thoáng, nước được sát trùng loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh bởi tia cực tím của mặt trời. Tầng đáy được thông khí sẽ kích thích vi sinh vật hiếu khí, động vật bậc thấp tầng đáy phát triển, giảm lượng bùn đáy, độ pH nước tăng tạo điều kiện chuyển hoá phốt pho (P) thành dạng không hoà tan, thuỷ phân lắng tụ kim loại nặng…Tải lượng ô nhiễm mà nguồn nước có thể chịu được cao hơn, chất lượng nước hồ được cải thiện.