Đặc trưng của nước thải và các phương pháp phân tích một số chỉ tiêu cơ bản

1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thải

Chất lượng nước thải chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm cả các yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng nước thải:

- Tính chất tự nhiên:

Nguồn gốc nước thải: Nước thải có thể xuất phát từ các nguồn khác nhau như dân cư, công nghiệp, nông nghiệp, và thảo dược. Tính chất của nguồn gốc sẽ ảnh hưởng đến thành phần ô nhiễm trong nước thải.

Thành phần hóa học của nước thải: Nước thải có thể chứa các chất ô nhiễm như chất hữu cơ, nitơ, phốtpho, kim loại nặng và các hợp chất hóa học khác. Tỷ lệ và loại chất ô nhiễm này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước thải.

- Hoạt động nhân tạo:

Công nghệ và quy trình xử lý: Phương pháp xử lý nước thải được sử dụng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước thải sau xử lý.

Chất xử lý: Sử dụng các hóa chất, vi sinh vật hoặc vật liệu xử lý khác cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước thải sau xử lý.

- Điều kiện môi trường:

Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học và sinh học trong nước thải. Nước thải nóng thường kích thích quá trình chuyển hóa nhanh hơn.

Độ pH: Độ pH của nước thải có thể ảnh hưởng đến khả năng chuyển hóa các chất ô nhiễm bởi vi sinh vật và các quá trình hóa học.

- Mức độ ô nhiễm ban đầu:

Mức độ ô nhiễm ban đầu trong nước thải: Mức độ ô nhiễm ban đầu sẽ ảnh hưởng đến khả năng và hiệu suất của quá trình xử lý nước thải.

- Quản lý và bảo trì:

Quản lý hệ thống xử lý nước thải: Quá trình quản lý và bảo trì hệ thống xử lý nước thải sẽ ảnh hưởng đến khả năng xử lý và hiệu suất của hệ thống.

- Sự tác động từ môi trường xung quanh:

Thời tiết và mùa: Thời tiết và mùa có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ, lưu lượng nước và môi trường sinh sống, tác động đến quá trình xử lý nước thải tự nhiên và nhân tạo.

Như vậy, chất lượng nước thải là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa nhiều yếu tố khác nhau, từ tự nhiên đến nhân tạo. Để xử lý nước thải hiệu quả, cần phải xem xét và điều chỉnh các yếu tố này một cách tốt nhất.

2. Các chỉ tiêu nước thải cơ bản

- BOD (Biological Oxygen Demand): Đo lượng oxy cần thiết cho việc phân hủy sinh học

- COD (Chemical Oxygen Demand): Đo lượng oxy cần thiết cho việc phân hủy hóa học

-  Nồng độ vi khuẩn coliform: Đánh giá mức ô nhiễm bởi vi sinh vật

- Nồng độ các kim loại nặng: Đo lượng kim loại nặng như chì, thủy ngân, cadmium

3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu nước thải

3.1 Phân tích chỉ tiêu hóa học trong nước thải

Phân tích hóa học chỉ tiêu nước thải là quá trình xác định và đo lường các thành phần hóa học có trong mẫu nước thải. Điều này giúp đánh giá chất lượng nước thải, xác định mức độ ô nhiễm và đảm bảo rằng nước thải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và môi trường.

Dưới đây là một số phương pháp phân tích hóa học chỉ tiêu nước thải phổ biến:

Phân tích quang phổ: Sử dụng thiết bị phân tích quang phổ để xác định các chất hóa học dựa trên sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng. Các phương pháp phổ biến bao gồm phân tích quang phổ UV-Vis (từ cực tím đến gần cực tím) và phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

Phân tích chromatography: Phương pháp này sử dụng các kỹ thuật tách các hợp chất hóa học trong mẫu dựa trên sự tương tác giữa các chất và một pha tĩnh. Các phương pháp phân tích chromatography bao gồm sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký khí (GC), và sắc ký trao đổi ion.

Phân tích điện hóa: Sử dụng phương pháp đo các tính chất điện hóa của các chất hóa học trong nước thải. Ví dụ, đo độ dẫn điện, pH và khả năng oxi hóa khử (ORP) để đánh giá tính chất hóa học và điện hóa của nước thải.

Phân tích phổ hạt tử nhiên (ICP-MS, ICP-OES): Sử dụng phương pháp phổ hạt tử nhiên để định lượng các nguyên tố hóa học trong mẫu nước thải. Phương pháp này rất hiệu quả trong việc xác định các kim loại nặng và nguyên tố vi lượng.

Phân tích titration: Sử dụng phương pháp titration để xác định nồng độ của một chất hóa học trong mẫu nước thải bằng cách thêm từng lượng dung dịch tác nhân cho đến khi phản ứng hoàn thành.

Phân tích hấp phụ: Sử dụng các hợp chất hấp phụ để loại bỏ các chất cụ thể khỏi nước thải và sau đó đo lường nồng độ các chất đã hấp phụ bằng các phương pháp phân tích khác.

Những phương pháp trên thường được sử dụng để xác định các chỉ tiêu hóa học cụ thể trong nước thải như BOD (demand oxy hóa sinh học), COD (demand oxy hóa hoá học), nồng độ các kim loại nặng, các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, và nhiều chỉ tiêu khác. Tùy thuộc vào mục đích và tính chất của nước thải, các phương pháp phân tích khác nhau có thể được áp dụng để đánh giá chất lượng nước thải.

3.2 Phân tích chỉ tiêu sinh học nước thải 

Phân tích sinh học chỉ tiêu nước thải là quá trình đánh giá các yếu tố liên quan đến sự sống và hoạt động của các hệ thống sống trong nước thải, như vi khuẩn, vi sinh vật và các cơ cấu sống khác. Đây là một cách để đo lường tác động của nước thải đối với môi trường sống.

Dưới đây là một số phương pháp phân tích sinh học chỉ tiêu nước thải phổ biến:

BOD (Demand Oxy hóa sinh học): Đo lường lượng oxy cần để vi khuẩn và vi sinh vật chuyển hóacác chất hữu cơ trong nước thải trong một khoảng thời gian nhất định. BOD thường được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và khả năng chuyển hóa của nước thải.

COD (Demand Oxy hóa hoá học): Đo lường lượng oxy cần để oxi hóa hóa học tất cả các hợp chất hữu cơ trong nước thải thành các sản phẩm oxi hóa. COD thường được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ và có thể cho ra kết quả nhanh hơn so với BOD.

Sinh trưởng vi khuẩn: Đánh giá khả năng sinh trưởng của vi khuẩn trong nước thải bằng cách đo lường tăng trưởng vi khuẩn qua thời gian.

Phân tích vi sinh vật: Đánh giá sự hiện diện và sự đa dạng của vi sinh vật trong nước thải thông qua việc xác định loại và số lượng các loài vi khuẩn, tảo và các hệ thống sống khác.

Sinh học phân tích mẫu cỏ thủy sinh: Đo lường hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm bằng cách sử dụng cỏ thủy sinh để chuyển hóa các chất trong nước thải.

Sinh học phân tích các chỉ tiêu khác: Một số chỉ tiêu sinh học khác như hệ số vòng tròn thức ăn, quá trình chuyển hóa khí metan, và các chỉ tiêu sinh học khác có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng môi trường nước thải.

Những phương pháp này giúp đánh giá tác động của nước thải đối với môi trường sống và sức kháng của các hệ thống sống trong nước thải. Các phân tích sinh học chỉ tiêu nước thải thường được sử dụng kết hợp với phân tích hóa học để cung cấp cái nhìn toàn diện về chất lượng nước thải và tác động của nó đối với môi trường.

3.3 Phân tích chỉ tiêu kim loại nặng trong nước thải

Phân tích chỉ tiêu kim loại nặng trong nước thải là quá trình xác định và đo lường nồng độ các kim loại nặng có trong mẫu nước thải. Các kim loại nặng như thủy ngân, cadmium, chì, kẽm, niken, và các kim loại khác có thể gây hại cho sức khỏe con người và gây ô nhiễm môi trường nếu xuất phát từ nước thải.

Dưới đây là một số phương pháp phân tích chỉ tiêu kim loại nặng trong nước thải:

Phân tích phổ hạt tử nhiên (ICP-MS, ICP-OES): Sử dụng phương pháp phổ hạt tử nhiên để định lượng các kim loại nặng trong mẫu nước thải. Phương pháp này cho phép đo lường rất nhỏ và cực kỳ chính xác.

Phân tích AAS (Phân tích hấp thụ nguyên tử): Sử dụng phương pháp hấp thụ nguyên tử để định lượng các kim loại nặng bằng cách đo lường lượng ánh sáng hấp thụ khi các nguyên tử của kim loại hấp thụ ánh sáng có bước sóng cụ thể.

Phân tích voltammetry (Phân tích điện thế): Sử dụng phương pháp đo biến đổi điện thế để định lượng kim loại nặng dựa trên sự tương tác giữa các ion kim loại và điện cực.

Phân tích xạ phổ hạt tử nhiên (XRF): Phân tích XRF đo lường việc phát ra các tia X sau khi mẫu nước thải được chiếu tia X.

Phân tích tự động: Một số thiết bị tự động hóa có thể sử dụng để phân tích kim loại nặng trong nước thải thông qua các phương pháp trên một cách tự động và hiệu quả.

Các phương pháp này thường yêu cầu sử dụng các thiết bị và máy móc chuyên dụng, cùng với việc tiến hành các bước chuẩn bị mẫu cẩn thận. Phân tích chỉ tiêu kim loại nặng trong nước thải rất quan trọng để đảm bảo rằng nước thải không chứa nồng độ quá cao các kim loại nặng gây hại cho môi trường và sức khỏe con người.

Phân tích chỉ tiêu nước thải cung cấp thông tin về thành phần và tình trạng nước thải, từ đó giúp quản lý và điều chỉnh quy trình xử lý trong hệ thống xử lý nước thải để đảm bảo rằng nước thải đạt tiêu chuẩn yêu cầu trước khi được xả ra môi trường. Điều này có thể giúp xác định xu hướng ô nhiễm và hiệu suất quá trình xử lý trong quá khứ.