Phần thứ nhất
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CƠ SỞ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI
Chương I
NƯỚC TỰ NHIÊN VÀ NƯỚC THẢI
1.1. NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN. Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển, vịnh, sông suối, ao, hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong không khí. Gần 94% nước trên Trái Đất là nước mặn, nếu tính cả nước nhiễm mặn thì tỉ lệ này lên tới khoảng 97,5%. Nước ngọt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ (2 – 3%).
Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và cho sự sống trên Trái Đất. Nước là dung môi lí tưởng để hòa tan, phân bố các chất vô cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh cũng như động, thực vật trên cạn, cho thế giới vi sinh vật và cả con người. Nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào các phản ứng hóa sinh và cấu tạo tế bào mới. Có thể nói rằng ở đâu có nước là có sự sống và ngược lại. Nhu cầu về nước sinh hoạt của người dân đô thị khoảng 100 cung cấp cho ăn uống, tắm, giặt, làm công tác vệ sinh. Ngoài nhu cầu sinh hoạt, nước còn cung cấp cho tưới tiêu thủy lợi, cho các ngành công nghiệp chế biến nông sản, chế biến các sản phẩm khác như luyện kim, dệt sợi, giấy... Nói chung, nhu cầu về nước ngày càng lớn.
Nước dùng cho sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ. Sau khi được sử dụng đều trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa trở lại các nguồn nước và nếu không xử lí (làm sạch) thì sẽ làm ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, hàng năm nạn phá rừng trên toàn cầu rất lớn làm cho lớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng nước ngọt càng dễ bay hơi và mức nước ngầm bị hạ xuống. Như vậy, số lượng nước ngọt từ các ao hồ, sông ngòi và một phần nước ngầm bị kiệt dần và chất lượng nước cũng bị suy giảm.
Nước trong tự nhiên được tuần hoàn theo chu trình sau (hình 1.1)
Theo chu trình tuần hoàn, nước ngọt được chu chuyển qua quá trình bốc hơi và mưa (thường là ngắn theo hàng năm). Với chu trình này lượng nước được bảo toàn, nhưng nước được biến từ dạng lỏng sang hơi và rắn (băng tuyết), hoặc từ nơi này sang nơi khác ở các thủy vực: biển và đại dương, nước mặt (sông suối, ao hồ) và nước ngầm.
1.1.1. Nước mặt. Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm ở dạng động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hoặc chảy chậm như ao, hồ, đầm, phá v.v.. Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc cũng có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như dư thừa số lượng trong các tầng nước ngầm.
Nước chảy vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và mùa trong năm. Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực. Nước qua vùng đá vôi, đá phấn thì nước trong và cứng. Nước chảy qua vùng đá đất có tính thấm kém thì nước đục và mềm. Các hạt mịn hữu cơ hoặc vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng. Nước chảy qua rừng rậm nước trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan. Nạn phá rừng tràn lan làm cho nước cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất.
Nước cứng thường giầu các ion canxi và magiê, pH cao (thường lớn hơn 7). Nước có pH thấp hơn 7 thường là nước mềm. Khi chảy qua các lưu vực sông ở đồng bằng, nước có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu cơ (humic), một số tạp chất chứa ion kim loại, đặc biệt là nhôm và sắt. Nước ở vùng này có độ mặn cao, điển hình nhất là nước ở lưu vực sông Hồng
vào mùa mưa.
Nước ở ao hồ, đầm phá về mùa mưa được bổ sung và chảy tràn, về nguyên tắc có thể coi là dòng chảy chậm, thời gian lưu lớn. Nước này có độ đục thấp, hàm lượng các chất hữu cơ , thấp thường được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt. Trường hợp nước ở các thủy vực này lưu quá lâu có thể xảy ra hiện tượng phát triển của rong tảo làm giảm chất lượng nguồn nước. Các loài thủy thực vật phát triển khi chết, bị phân rã làm ô nhiễm nước. Ở đây chưa kể tới các loài rong tảo có độc tính gây bệnh cho người và động vật.