Đánh giá chất lượng nước cấp từ nguồn nước sông Đà tại Hà Nội.

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU TRANG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC CẤP TỪ NGUỒN NƢỚC SÔNG ĐÀ TẠI HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ MÔI TRƢỜNG Hà Nội - 2015 Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU TRANG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC CẤP TỪ NGUỒN NƢỚC SÔNG ĐÀ TẠI HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trƣờng LUẬN VĂN THẠC SĨ MÔI TRƢỜNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS NGHIÊM TRUNG DŨNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS.
- LÝ BÍCH THỦY Hà Nội - 2015 Hà Nội – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
- Trong khoảng thời gian qua cô là ngƣời truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và là ngƣời theo sát quá trình thực nghiệm.
- Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trƣờng, các cán bộ hƣớng dẫn thí nghiệm đã giúp đỡ nhiệt tình trong thời em nghiên cứu.
- Xin cảm ơn các bạn lớp Kỹ thuật Môi Trƣờng đã cùng đồng hành trong thời gian thí nghiệm nghiên cứu.
- TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH KHỬ TRÙNG, VI SINH VẬT TRONG NƢỚC CẤP VÀ HỆ THỐNG NƢỚC CẤP TỪ NGUỒN NƢỚC SÔNG ĐÀ TẠI HÀ NỘI.
- Quá trình khử trùng bằng clo trong xử lý nƣớc cấp.
- Tác hại của dƣ lƣợng chất khử trùng và các sản phẩm phụ.
- Vi sinh vật trong nƣớc cấp sinh hoạt.
- Ảnh hƣởng của VSV gây bệnh trong nƣớc cấp tới sức khỏe của ngƣời sử dụng.
- Các chỉ thị VSV trong nƣớc.
- Sự tái phát triển của VSV trong hệ thống phân phối nƣớc cấp.
- Hiện trạng cung cấp nƣớc sạch từ nguồn nƣớc ngầmtại Hà Nội[12.
- Mạng lƣới cung cấp nƣớc của Công ty nƣớc sạch Hà Nội.
- Công suất khai thác nƣớc ngầm của Công ty kinh doanh nƣớc sạch Hà Nội.
- Đặc điểm nguồn nƣớc mặt và quá trình xử lý nƣớc mặt làm nƣớc cấp.
- Đặc điểm nguồn nƣớc sông Đà và quá trình xử lý, hệ thống phân phối nƣớc cấp nguồn sông Đà.
- Đặc điểm nguồn nƣớc sông Đà trƣớc xử lý [13.
- Hệ thống cấp nƣớc từ nguồn nƣớc sông Đà tại thành phố Hà Nội.
- Quy trình công nghệ sản xuất nƣớc sạch lấy từ nguồn nƣớc sông Đà của công ty nƣớc sạch Vinaconex.
- 27 1.5.4.Hệ thống phân phối nƣớc cấp nguồn sông Đà.
- ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
- Nội dung nghiên cứu.
- Đối tƣợng nghiên cứu.
- Phƣơng pháp nghiên cứu.
- Dƣ lƣợng chất khử trùng trong nƣớc cấp.
- Nồng độ các sản phẩm phụ từ quá trình khử trùng nƣớc cấp.
- 47 3.3.Nồng độ vi sinh vật.
- 48 3.3.Nồng độ NH4+, COD và tổng photpho trong nƣớc cấp sông Đà.
- Mối quan hệ giữa chất dinh dƣỡng và nồng độ VSV trong mẫu nƣớc cấp sông Đà.
- 69 DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng biểu Trang 1.1 Giá trị Ct để làm bất hoạt virus bằng clo 10 1.2 Một số mầm bệnh vi khuẩn có khả năng lan truyền trong nƣớc 16 1.3 Chất lƣợng nƣớc sông Đà trƣớc xử lý 25 3.1 Nồng độ clo tự do, cloramin, tổng clo các mẫu tháng 10 năm Nồng độ clo tự do, cloramin, tổng clo các mẫu tháng 1 năm So sánh giá trị nồng độ các dạng clo và % cloramin/tổng clo giữa kết quả nghiên cứu nƣớc cấp sông Đà và các nghiên cứu khác 46 3.4 Giá trị tổng coliform và HPC các mẫu tháng 10 năm Giá trị tổng coliform và HPC các mẫu tháng 1 năm Nồng độ NH4+, COD, tổng photpho các mẫu tháng 10 năm Nồng độ NH4+, COD, tổng photpho các mẫu tháng 1 năm Giá trị trung bình nồng độ NH4+, COD, tổng photpho các mẫu tháng 10 năm 2014 và tháng 1 năm 2015 59 DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1 Quan hệ giữa giá trị pH của nƣớc và tỷ lệ giữa HClO & ClO- 5 1.2 Các dạng clo ramin chủ yếu trong các khoảng pH 6 1.3 Các phản ứng giữa clo và amoni theo Jafvert & Valentine 7 1.4 Đƣờng cong lý thuyết quan hệ giữa lƣợng clo đƣa vào & nồng độ clo dƣ 12 2.1 Bản đồ khu vực lấy mẫu 31 3.1 Nồng độ clo tự do trong các mẫu tháng 8 năm Nồng độ clo tự do, cloramin trong các mẫu tháng 10 năm Nồng độ clo tự do, cloramin trong các mẫu tháng 1 năm Nồng độ THMs trong mẫu tháng 8 năm Nồng độ clo tự do – tổng coliform trong mẫu tháng 10 năm Nồng độ clo tự do – HPC trong mẫu tháng 10 năm Nồng độ clo tự do – tổng coliform trong mẫu tháng 1 năm Nồng độ clo tự do – HPC trong mẫu tháng 1 năm Nồng độ NH4+ trong mẫu tháng 10 năm Nồng độ COD trong mẫu tháng 10 năm Nồng độ tổng photpho trong mẫu tháng 10 năm Nồng độ NH4+ trong mẫu tháng 1 năm Nồng độ COD trong mẫu tháng 1 năm Nồng độ tổng photpho trong mẫu tháng 1 năm 2015 59 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nguyên nghĩa QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DBPs Disinfection by products ( Các sản phẩm phụ của quá trình khử trùng ) THMs Trihalometans HAAs Axit haloaxetic AOC Assimilable organic carbon (Cacbon hữu cơ đƣợc đồng hóa) TOC Total organic carbon (Tổng cacbon hòa tan) BDOC Biodegradable organic carbon (Cacbon hữu cơ hòa tan có khả năng phân hủy sinh học) BOM Biodegradableorganic matter (Vật chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học) VSV Vi sinh vật HPC Heterotrophic plate count ( Tổng vi sinh vật dị dƣỡng cấy đƣợc) WHO World Health Organization ( Tổ chức y tế thế giới) 1 LỜI MỞ ĐẦU Tài nguyên nƣớc là thành phần chủ yếu của môi trƣờng sống, quyết định sự thành công trong các chiến lƣợc, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia.
- Do đó con ngƣời cần phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc.
- Tại Việt Nam, nƣớc cấp cho sinh hoạt và ăn uống hiện nay chủ yếu đƣợc xử lý từ nƣớc ngầm bởi nƣớc ngầm có ƣu điểm là độ đục thấp và ít vi sinh vật.
- Ở thủ đô Hà Nội, để đáp ứng nhu cầu dân sinh nên nƣớc sinh hoạt đƣợc xử lý cả từ nƣớc mặt và nƣớc ngầm.
- Tuy nhiên theo các kết quả nghiên cứu về chất lƣợng nƣớc cấp lấy từ nƣớc ngầm của khu vực thủ đô Hà Nội trong những năm gần đây cho thấy tình trạng ô nhiễm sắt, mangan, asen, amoni… gia tăng.
- Để bổ sung thêm lƣợng nƣớc cấp cho thành phố, ngày 25 tháng 3 năm 2009, toàn bộ mạng cấp nƣớc phía Tây nam thành phố đƣợc sử dụng nguồn nƣớc sạch sông Đà.
- Để đánh giá nguồn nƣớc sông Đà có đạt chất lƣợng, tiêu chuẩn của BYT hay không em chọn đề tài ― Đánh giá chất lượng nước cấp từ nguồn nước sông Đà tại Hà Nội” nhằm làm tiền đề cho việc xem xét đƣa ra các biện pháp cải thiện chất lƣợng nguồn nƣớc cấp lấy từ nguồn nƣớc sông Đà.
- Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu đánh giá chất lƣợng nƣớc cấp từ nguồn nƣớc sông Đà.
- Trong đó tập trung nghiên cứu nồng độ chất khử trùng và nồng độ vi sinh vật (VSV), cũng nhƣ là các chất dinh dƣỡng ảnh hƣởng đến sự phát triển của VSV trong đƣờng ống tại khu vực phía Tây Nam thành phố Hà Nội, bao gồm các quận: Thanh Xuân, Hà Đông, Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm và Hoàng Mai.
- Qua đó, đánh giá mối qua hệ 2 giữa nồng độ VSV và nồng độ clo tự do.
- đánh giá sự ảnh hƣởng của các chất dinh dƣỡng tới sự tái sinh và phát triển của VSV trong nƣớc cấp sông Đà tại các hộ gia đình.
- Nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày trong 63 trang, 03 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về quá trình khử trùng, vi sinh vật trong nƣớc cấp và hệ thống nƣớc cấp từ nguồn nƣớc sông Đà tại Hà Nội.
- Chƣơng 2: Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận 3 CHƢƠNG I.
- Quá trình khử trùng bằng clo trong xử lý nƣớc cấp Trong dây chuyền xử lý nƣớc cấp, mặc dù sau quá trình đông keo tụ, lắng, lọc, một phần các mầm bệnh đã bị tiêu diệt, công đoạn khử trùng vẫn cần đƣợc áp dụng để làm bất hoạt các loại vi sinh vật, đảm bảo chất lƣợng nƣớc.
- Tuy nhiên, bào tử sẽ tái sinh khi không còn bị chất khử trùng ức chế và nó sẽ phát triển, tăng số lƣợng khi có điều kiện dinh dƣỡng phù hợp.
- Vì vậy, trong quá trình khử trùng hóa học, ngoài lƣợng chất khử trùng đƣợc đƣa vào nƣớc có tác dụng phản ứng với các thành phần hữu cơ, vô cơ trong nƣớc và làm bất hoạt vi sinh vật, một lƣợng dƣ nhất định chất khử trùng đƣợc duy trì để ngăn chặn sự tái sinh và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật trong hệ thống phân phối.
- 1.1.1.1.Các quy định pháp lý về sử dụng chất khử trùng trong nước cấp ở Việt Nam và trên thế giới * Tại Việt Nam: Đối với chất lƣợng nƣớc cấp, ở Việt Nam có hai quy chuẩn đƣợc áp dụng, đó là: QCVN 01:2009/BYT và QCVN 02:2009/BYT.
- Cả hai quy chuẩn đều có quy định về lƣợng chất khử trùng clo.
- Cụ thể: QCVN 01:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc ăn uống: Đƣợc áp dụng cho các cơ quan, tổ chức, cá nhận và hộ gia đình khai thác kinh doanh nƣớc ăn uống, nƣớc dung cho các cơ sở để chế biến thực phẩm [1].
- Trong đó quy định về nồng độ dƣ lƣợng clo trong nƣớc là mg/L) và sản phẩm phụ là monocloramin (3 µg/L).
- Do là quy chuẩn dùng để ăn uống trực tiếp nên QCVN này cũng có thêm các quy định về nồng độ các sản phẩm phụ của chất 4 khử trùng, đáng quan tâm nhất đó là THMs và HAA do chúng dễ sinh ra khi sử dụng clo [10].
- QCVN 02:2009/BYT – Quy cẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt: Đƣợc áp dụng cho các cơ quan, tổ chức, cá nhân và hộ gia đình khai thác, kinh doanh nƣớc sinh hoạt, bao gồm cả các cơ sở cấp nƣớc tập trung dùng cho mục đích sinh hoạt có công suất dƣới 1.000 m3/ngày đêm.
- cá nhân và hộ gia đình tự khai thác nƣớc để sử dụng cho mục đích sinh hoạt.
- Nƣớc sử dụng cho mục đích sinh hoạt thông thƣờng không sử dụng đểăn uống trực tiếp hoặc dùng cho chế biến thực phẩm tại các cơ sở chế biến thực phẩm.
- Quy định này chỉ quy định chất khử trùng duy nhất là clo, với nồng độ clo dƣ là 0,3 – 0,5 mgCl2/L [10.
- Trên thế giới: Tại Mỹ: Trong tiêu chuẩn quốc gia về nƣớc ăn uống của Mỹ do Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (EPA Mỹ) phát hành [45], quy định về nồng độ các chất khử trùng (bao gồm giới hạn cho phép tối đa của 3 chất khử trùng: lƣợng dƣ clo là 4 mg/L, cloramin là 4 mg/L, clo đioxit là 0,8 mgClO2/L) và sản phẩm phụ của chúng (gồm Haloaxetic axits - HAA5 - tổng nồng độ mono-, di-, tri-cloraxetic axit và mono-, dibroaxetic axit nhỏ hơn 0,06 mg/L và tổng THMs nhỏ hơn 0,01 mg/L cùng các hợp chất khác).
- EPA Mỹ cũng quy định đối với các cơ sở cung cấp nƣớc, nồng độ tối thiểu của clo tự do trong nƣớc trƣớc khi vào hệ thống phân phối (tại đầu ra của nhà máy) là 0,2mg/L.
- WHO đƣa ra những hƣớng dẫn quốc tế về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt.
- Bản hƣớng dẫn chỉ tiêu nƣớc ăn uống của WHO năm 2011 có đề cập tới các chất khử trùng clo, cloramin, clo đioxit, natri diclo-isoxyanua [51].
- Vai trò của chất khử trùng clo trong nước 5 Môi trƣờng nƣớc tự nhiên có chứa nhiều loại VSV, trong đó có cả những VSV mang mầm bệnh có khả năng gây bệnh.
- Các mầm bệnh có thể xuất hiện trong nguồn cấp nƣớc do vậy quá trình khử trùng là rất quan trọng.
- Quá trình khử trùng có thể tiêu diệt hoặc làm bất hoạt các VSV gây bệnh trong nguồn cấp nƣớc.
- Các phƣơng pháp khử trùng trong nƣớc bao gồm các quá trình clo hóa, clodioxit, cloramin, ozon.
- Trong đó, clo là chất khử trùng đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng nhƣ tại Việt Nam bởi các lí do sau đây.
- Có khả năng tiêu diệt hoặc làm bất hoạt VSV là tác nhân gây bệnh thƣờng đƣợc tìm thấy trong nƣớc.
- Nƣớc sau xử lý có thêm 1 lƣợng ‗‗dƣ‘‘ clo nhằm đảm bảo duy trì sự ức chế VSV trong đƣờng ống phân phối nên có thể dễ dàng đo lƣờng, kiểm soát.
- Các dạng tồn tại của clo sau quá trình khử trùng Clo tự do – Free chlorine[4] Sau khi lƣợng clo yêu cầu phản ứng hết với các chất hữu cơ và vô cơ trong nƣớc, lƣợng clo đƣợc bổ sung sẽ tồn tại trong nƣớc ở dạng clo tự do (gồm HClO và ClO.
- Nồng độ của HClO và ClO- đƣợc gọi là nồng độ clo tự do.
- Quan hệ giữa giá trị pH của nƣớc và tỷ lệ giữa HClO và ClO- đƣợc thể hiện qua hình 1.1.
- Quan hệ giữa giá trị pH của nước và tỉ lệ giữa HClO và ClO- Phản ứng thủy phân xảy ra tạo thành axit hypoclorit và axit clohydric: 6 Cl2+ H2O HClO + HCl (1.1) Tùy thuộc vào pH của nƣớc, HClO lại phân ly thành ion H+ và ion ClO-theo phƣơng trình: HClO H.
- Total cloramine Bên cạnh clo tự do, các cloramin là sản phẩm của phản ứng giữa clo và amoni cũng có tác dụng khử trùng.
- Nồng độ tổng cloramin bao gồm nồng độ monocloramin, dicloramin và tricloramin.
- Nếu trong nƣớc có NH4+ thì khi cho clo vào nƣớc, NH4+ phản ứng với clo tạo ra cloramin theo các phản ứng cơ bản sau: NH3 + HClO NH2Cl + H2O (1.3) NH2Cl + HClO NHCl2 + H2O (1.4) NHCl2 + HClO NCl3 + H2O (1.5) Monocloramin hình thành đầu tiên và chiếm ƣu thế trong khoảng pH từ 7,5 – 9.
- Tuy nhiên, nồng độ clo đƣa vào nƣớc cao hơn, hay pH thấp hơn sẽ hình thành đi- và tricloramin.
- Hình 1.2 biểu diễn các dạng cloramin tồn tại chủ yếu ở từng khoảng giá trị pH [36].
- Các dạng cloramin chủ yếu trong các khoảng pH 7 Ban đầu clo phản ứng với các hợp chất chứa nitơ để tạo thành cloramin, khi tỷ lệ theo khối lƣợng Cl2:NH tỷ lệ theo mol là > 1:1, quá trình tạo ra monocloramin theo phản ứng (1.3).
- Phản ứng này chịu ảnh hƣởng lớn bởi nồng độ các chất tham gia, pH và nhiệt độ.
- Monocloramin đƣợc sinh ra cân bằng với NH3và HClO3 còn lại trong phản ứng.
- Điều này giải thích sự tồn tại của ―clo tự do‖ song song với monocloramin đƣợc thể hiện qua đƣờng cong quan hệ giữa lƣợng clo bổ sung và nồng độ clo tự do trong nƣớc có amoni.
- Tuy nhiên, song song với đó là rất nhiều phản ứng phụ khác đƣợc biểu diễn trong hình 1.3 [28].
- Các phản ứng giữa clo và amoni theo Jafvert và Valentine [28] Do cân bằng đạt đƣợc phụ thuộc vào điều kiện pH, nhiệt độ và sự có mặt của các chất hóa học khác, lƣợng dicloramin và tricloramin thực tế sinh ra khá hạn chế[7].
- Khi tiếp tục cho clo vào, tỷ lệ Cl2/NH4+ sẽ lớn hơn 1,1, bắt đầu xảy ra quá trình oxy hóa mono và đicloramin bằng axit HClO nhƣ sau:

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt