Bài giảng Hóa kỹ thuật môi trường 1 - Phần 2A - Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
KHOA MÔI TRƯỜNG
Faculty of Environment
GV: TS. Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh
Phần 2
*
Hóa KT MTr nước
I. Các nguồn nước trong tự nhiên và chất lượng nước
II. Các vấn đề về nguồn nước
III.Sự lan truyền, biến đổi các chất ô nhiễm trong mtr nước
IV.Môi trường nước tự nhiên và các vấn đề cần quan tâm
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
2
1
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nguồn nước:
1. Nước mưa
2. Nước mặt
(sông, ao, hồ)
3. Nước ngầm
(giếng khoan)
4. Nước khác
(nước biển,
nước thải)
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
3
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nước mưa
Nước mưa khi rơi xuống có thể:
1. Bay hơi tức thì do bề mặt đất nóng và không thấm kịp
4 lượng nước
này gọi là
(evaporation)
2. Nếu đất khô, nước mưa xâm nhập vào đất và tạo độ ẩm
của đất (infiltration)
lượng nước
phân tách
3. Nước mưa còn tạo độ ẩm cho thảm thực vật (interception)
4. Nước mưa được giữ lại ở các ao trũng, vùng trũng nhỏ
(trapping)
(abstraction)
5. Dòng chảy trực tiếp (direct runoff): lượng nước mưa còn lại
chảy vào dòng chảy (suối, rạch, sông) hoặc hồ gần nhất.
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
4
2
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nước mưa
*Thöôøng chæ söû duïng ôû nhöõng nôi coù nguoàn nöôùc haïn cheá, thieáu nöôùc
nhö haûi ñaûo xa xoâi mieàn nuùi.
*Chaát löôïng nöôùc möa töông ñoái saïch, coù theå nhieãm töø caùc chaát gaây oâ
nhieãm nhö SOx, NOx, buïi, gaây möa axít.
*Söû duïng beå chöùa, theå tích beå chöùa
phuï thuoäc vaøo löôïng möa thoâng
thöôøng laáy baèng 1/3-1/2 nhu caàu
duøng nöôùc trong naêm.
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
5
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nước mưa
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
6
3
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nöôùc maët
*Nöôùc soâng, suoái, hoà baét ñaàu töø 2 nguoàn:
•Doøng chaûy tröïc tieáp
•Doøng ngaàm (base flow or groundwater exfiltration): laø doøng
chaûy vaøo muøa khoâ töø söï xaâm nhaäp cuûa nöôùc ngaàm ra soâng.
*Löôïng nöôùc hình thaønh doøng chaûy (soâng, suoái, hoà) phuï thuoäc vaøo
löôïng nöôùc phaân taùch vaø löu vöïc (catchment area, watershed,
basin)
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
7
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nöôùc maët
Löu vöïc: laø dieän tích vuøng maø taát caû nöôùc möa rôi vaøo ñeàu ñi vaøo
caùc doøng trong phaïm vi ñöôïc bao quanh baèng ñöôøng phaân thuûy.
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
8
4
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nöôùc maët
Chu vi cuûa löu vöïc ñöôïc goïi laø ñöôøng phaân thuûy
(divide) (coù ñoä cao nhaát quanh löu vöïc)
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
9
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nöôùc maët: Nöôùc soâng
*Chaát löôïng nöôùc thay ñoåi theo ñieàu kieän cuûa thoå nhöôõng, thaûm
thöïc vaät bao phuû, chaát oâ nhieãm töø coäng ñoàng daân cö…
*Nöôùc soâng coù khaû naêng töï laøm saïch chaát oâ nhieãm
•Töï laøm saïch lyù hoïc: pha loaõng, khueách taùn, xaùo troän, laéng, haáp thuï,
thoaùng khí…
•Töï laøm saïch hoùa hoïc: oxy hoùa, khöû Fe2+ → Fe3+
•Sinh hoùa: phaân huûy sinh hoïc do caùc VK hieáu khí, tuøy tieän hoaëc kî khí
10
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
5
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Nöôùc maët: Hoà
töï nhieân/hoà
chöùa
*Khaû naêng töï laøm
saïch chuû yeáu laø
laéng vaø laøm saïch
sinh hoïc
*Dễ phân taàng
*Phuù döôõng hoùa
*Bò boài laáp do
caën lô löûng.
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
11
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nöôùc ngaàm
Chaát löôïng nöôùc ngaàm toát hôn nöôùc maët
• Khoâng coù caën lô lửng
• Thöôøng coù haøm löôïng khoaùng cao
• Khoâng coù vi khuaån gaây beänh (tröø tröôøng hôïp taàng nöôùc bò
nhieãm nöôùc thaûi sinh hoaït)
• Coù theå bò nhieãm maën hoaëc suït luùn khi khai thaùc quaù möùc.
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
12
6
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
So sánh tính chất nước mặt và nước ngầm
Đặc diểm
Nước mặt
Nước ngầm
Nhiệt đô
Hàm lượng khoáng
̣
Thay đổi theo mùa
Thay đổi nhiều
Tương đối ổn định
Thấp hoặc không
Sắt(II) và mangan(II)
Thay đổi tùy theo loại đất, Rất ổn định, thường cao hơn
mưa, lớp phủ thực vật…
so với nước mặt
Hàm lượng CO2 cao -> pH Thường không có
thấp, ăn mòn
Thường có hàm lượng cao
Oxy hòa tan
Ammonia
Thường ở mức bão hòa
Tìm thấy trong nước ô
nhiễm
Bằng không
Thường có (không phải do ô
nhiễm)
Hydrogen sulphide H2S
Silica
Nitrate
Sinh vật
Không (có -khi ô nhiễm)
Thấp hoặc trung bình
Thấp
Vi khuẩn, virus, phiêu
sinh, động thực vật nước.
Thường có
Cao
Đôi khi cao
Chủ yếu vi khuẩn sắt
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
13
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nöôùc ngaàm
Quá trình khai thác sử dụng nước ngầm thường dẫn đến 3 vấn đề:
Suy thoaùi gieáng (tröõ löôïng giaûm, suït möïc nöôùc)
Suït luùn neàn ñaát
OÂ nhieãm taàng nöôùc (nöôùc thaûi, xaâm nhaäp maën)
TS. Nguyen Thi N
14
7
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Thành phần hóa học của 1 số nguồn nước ngọt
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Thành phần hóa học của 1 số nguồn nước ngọt
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
16
8
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Thông số (chỉ tiêu) hóa lý quan trọng thể hiện chất lượng nước
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
17
9
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Chất lượng 1 nguồn nước không được quyết định dựa trên thành phần
tạp chất, mà chủ yếu xem xét sự phù hợp cho các mục đích sử dụng.
-
Vd: nước nhiễm nitrate NO3
-
- đ/v mục đích sinh hoạt: [NO3 ] > 10 mg/L Ï ảnh hưởng xấu đến sức khỏe
con người, đặc biệt là trẻ em Ï chất lượng nước xấu – cho m.đ sinh hoạt
-
- đ/v mục đích tưới tiêu:[NO3 ] > 10 mg/L Ï cung cấp chất dinh dưỡng cho
cây trồng Ï chất lượng nước tốt – cho m.đ tưới tiêu
Cần xác định mục đích sử dụng trước khi
«phán xét» về chất lượng nước
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
19
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nhiều chất trong nước có lợi cho đ/sống thủy sinh, sức khỏe con người.
Vd:
-
Carbonate CO32- và bicarbonate HCO3 làm giảm tính nhạy cảm của nước
đ/v mưa acid hay nước rỉ hầm mỏ;
Độ cứng và độ kiềm của nước làm giảm độ tan và độc tính của kim loại;
Các chất dinh dưỡng (N, P), CO2 hòa tan hay oxy hòa tan (DO) rất cần thiết
cho đời sống thủy sinh
Nước tinh khiết, ngoài môi trường PTN, thường không được mong đợi. Vì:
- Ăn mòn kim loại hơn
- Không phù hợp với đời sống thủy sinh
- Vị không “ngon” như nước chứa khoáng và oxy hòa tan
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
20
10
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
(A)Tạp chất hòa tan
(a) Khí hòa tan: O2, CO2, H2S, …
(b) Muối vô cơ
(i) Cations: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Al3+
2-
2-
-
(ii) Anions: CO3 , Cl-, SO4 , NO3
(B) Tạp chất lơ lửng
(a) Vô cơ: Sét và cát
(b) Hữu cơ: giọt dầu, rau củ quả,
các chất thải từ động vật, …
(C) Tạp chất dạng keo
Chất tạo màu, các amino acid, Fe(OH)3, sản
phẩm của chất thải hữu cơ
(D) Vi khuẩn, VSV, tảo, fungi, …
21
Phần 2
*
Hóa KT MTr nước
I. Các nguồn nước trong tự nhiên và chất lượng nước
II. Các vấn đề về nguồn nước
III.Sự lan truyền, biến đổi các chất ô nhiễm trong mtr nước
IV.Môi trường nước tự nhiên và các vấn đề cần quan tâm
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
22
11
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Sự ô nhiễm
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Sự ô nhiễm
Nöôùc ngaàm
T
24
12
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Khan hiếm nước
Việc dùng nước của thế giới năm 2005
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
25
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Khan hiếm nước
T
26
13
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
CẦN:
- Xử lý nước sông/nước mặt đảm bảo an toàn cho sinh hoạt và sản
xuất
- Xử lý nước thải trước khi “trả” lại cho môi trường một cách an
toàn, bền vững
- Xử lý nước thải để tái sử dụng, để bổ cập cho các mạch nước
ngầm, …
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
27
Phần 2
*
Hóa KT MTr nước
I. Các nguồn nước trong tự nhiên và chất lượng nước
II. Các vấn đề về nguồn nước
III.Sự lan truyền, biến đổi các chất ô nhiễm trong mtr nước
IV.Môi trường nước tự nhiên và các vấn đề cần quan tâm
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
28
14
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Trong môi trường tự nhiên, các chất ô nhiễm có thể:
1. Tất cả hay chỉ một phần tồn tại không đổi tại vị trí hiện tại
2. Tất cả hay chỉ một phần bị mang đi nơi khác
a. Chuyển sang pha khác (rắn, lỏng, khí) bởi sự kết tủa, hấp phụ,
hòa tan, bay hơi
b. Di chuyển trong cùng 1 pha dưới tác dụng của trọng lực,
khuếch tán, đối lưu
3. Tất cả hay chỉ một phần bị chuyển sang chất hóa học khác bởi các
quá trình sinh hóa tự nhiên: phân hủy sinh học, tích tụ sinh học, quá
trình oxy hóa khử, acid-bazo, thủy phân, tạo phức, quang hóa.
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
29
ước
30
15
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
KT MTr nước
Distribution and fate of toxic pollutants in an aquatic environment.
16
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Phần 2
Hóa KT MTr nước
CÁC QUÁ TRÌNH LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC
CÁC QUÁ TRÌNH VẬT LÝ
Các chất ô nhiễm hòa tan hay lơ lửng có thể bị chuyển qua pha khác
bởi 4 quá trình:
1/ Bay hơi
2/ Hấp thụ / hấp phụ: do tác dụng của lực tĩnh điện, ái lực hóa học
3/ Kết tủa: chất hòa tan trở nên kết tủa khi môi trường bị thay đởi
pH, thế oxy hóa khử, hoặc do phản ứng với các chất khác trong
môi trường tạo chất ít tan
4/ Lắng: dưới tác dụng của trọng lực, các chất rắn lơ lửng sẽ lắng
xuống. Trước quá trình này có thể có bước keo tụ - tạo bông để
tăng kích thước hạt lơ lửng, hạt keo.
4
17
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Lắng
Keo tụ, tuyển nổi
Nước mặt
Cặn, ô nhiễm hữu cơ,
vi sinh …
Lọc
- cát
- siêu lọc (UF, MF, RO)
Nước ngầm
Sắt, mangan, phèn
chua …
Hấp phụ
(than hoạt tính, zeolit, …)
Khử trùng
(UV, ozone, Clo, …)
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
35
Phần 2
Hóa KT MTr nước
Nước thải
- Sinh hoạt
Dây chuyền công nghệ xử lý
XL
bậc 1
XL
bậc 2
XL
bậc 3
Khử
trùng
- Công nghiệp
- Gạn lọc
- Lắng
- Sinh học
(VSV hiếu
- Sinh học
- Hấp phụ
- Clo
- HClO
- Đông tụ
- Keo tụ
khí / kỵ khí) - Keo tụ - lắng - Ozone
- Lọc - UV
- Tuyển nổi
- Trung hòa
- Oxy hóa khử
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
36
18
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
CÁC QUÁ TRÌNH LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC
CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG
1/ Quang hóa
2/ Tạo phức
3/ Acid- bazo
4/ Oxy hóa khử
5/ Thủy phân và hydrat hóa
6/ Kết tủa
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
37
Phần 2
Hóa KT MTr nước
CÁC QUÁ TRÌNH LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC
CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC
38
19
Hóa Kỹ thuật Môi trường 1 - Khoa Môi
trường - ĐH Bách khoa Tp. HCM
HK2 - 2013-2014
Phần 2
Hóa KT MTr nước
CÁC QUÁ TRÌNH LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC
CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC
hydrolysis
fermentation
acetogenesis
methanogenesis
39
Phần 2
*
Hóa KT MTr nước
I. Các nguồn nước trong tự nhiên và chất lượng nước
II. Các vấn đề về nguồn nước
III.Sự lan truyền, biến đổi các chất ô nhiễm trong mtr nước
IV.Môi trường nước tự nhiên và các vấn đề cần quan tâm
IV.1 pH
IV.3 Độ đệm
IV.6 DO – BOD – COD
IV.7 Kim loại (Fe, Mn, As)
IV.8 Nitrogen
IV.2 Độ acid – độ IV.4 Độ cứng
kiềm
IV.5 Cân bằng hệ carbonate
trong môi trường nước
IV.9 Sulfide – phosphorus
IV.10 Clorua
TS. Nguyen Thi Ngoc Quynh
40
20
20 trang
18220
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Hóa kỹ thuật môi trường 1 - Phần 2A - Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_ky_thuat_moi_truong_1_phan_2a_nguyen_thi_ngoc.pdf
