Vấn đề cấp nước (có sơ đồ)

Cung cấp nước uống:

Nguồn cung cấp nước uống chính trong các thành phố là sông, hồ và suối. Nước từ các nguồn như vậy được tinh chế hoặc làm cho không có chất ô nhiễm và không có mầm bệnh trước khi được cung cấp cho uống và các mục đích gia đình khác.

Để làm cho nước thô sạch và không gây ô nhiễm, ba bước sau đây được thực hiện:

(i) Trầm tích

(ii) Lọc

(iii) Khử trùng bằng clo

(i) Trầm tích:

Trong quá trình này, phèn, nhôm sunfat hoặc sắt sunfat được trộn với nước thô được rút từ hồ hoặc sông vào bể trộn tạo thành các chất keo giống như thạch với các chất hòa tan và lơ lửng. Nước trộn với chất keo tụ được phép chảy vào bể keo tụ, trong đó các chất keo tụ cùng với các hạt đất lơ lửng, các vật liệu ngoại lai và vi khuẩn khác lắng xuống đáy.

(ii) Lọc:

Sau khi kết tủa floccules, nước sạch được phép đi qua các loại bộ lọc đặc biệt để loại bỏ các vi sinh vật khỏi nó. Với mục đích này, nước được phép thấm qua một số lớp cát và sỏi chồng chất xen kẽ.

(iii) Khử trùng bằng clo:

Nước sau quá trình thay đổi được xử lý clo. Trong quá trình này, khí clo được truyền qua nước là chất oxy hóa mạnh gây ra sự phân hủy nhanh chóng các chất hữu cơ và đồng thời giết chết các vi khuẩn còn lại. Nước thu được sau đó được cung cấp cho công chúng để uống và các mục đích nội địa khác.

Xử lý nước thải:

Xử lý nước thải nhằm mục đích chủ yếu là loại bỏ chất thải rắn và sự thoái hóa của chúng và chuyển đổi thành các chất vô cơ đơn giản thông qua các hoạt động của vi sinh vật.

Các phương pháp sau đây được sử dụng để xử lý nước thải:

1. ngâm hố

2. Bể tự hoại

3. Nhà máy xử lý nước thải thành phố.

1. ngâm hố:

Trong quá trình này, một bể ngầm đục lỗ lớn được tạo thành từ bê tông và xi măng được sử dụng (Hình 13.6). Nước thải được xả vào bể qua đường ống. Nước thải từ bể chảy ra qua các lỗ và thấm vào đất. Các chất thải rắn được phân hủy bởi các vi sinh vật bên trong bể.

2. Bể tự hoại:

Trong phương pháp này, nước thải từ nhà được xả vào bể tự hoại dưới lòng đất thông qua đường ống. Phần rắn của nước thải lắng xuống đáy bể tự hoại và phần chảy ra vào các ống phân phối được lắp ở phần trên của bể và cuối cùng thoát ra ngoài đồng (Hình 13.7). Phần rắn của nước thải được thu thập ở đáy được phân hủy nhanh chóng bởi các vi khuẩn.

3. Nhà máy xử lý nước thải thành phố:

Xử lý và xử lý nước thải ở các thành phố lớn bao gồm ba bước sau đây:

(i) Điều trị chính:

Đối với xử lý chính, nước thải được đưa vào các bể mở lớn thông qua các đường ống. Phần rắn của nước thải lắng xuống đáy bể được thoát qua hệ thống đường ống vào bể xử lý hiếu khí và bị phân hủy. Phần nước thải từ các bể lắng sơ cấp được thoát vào bể lắng thứ cấp và trộn với nhôm sunfat hoặc sắt sunfat tạo thành các chất keo giống như thạch. Các floccules cùng với các vi sinh vật và các hạt rắn lơ lửng lắng xuống đáy bể dưới dạng bùn sau đó được dẫn lưu qua các ống dẫn vào bể xử lý hiếu khí. (Hình 13.8).

(ii) Điều trị thứ cấp:

Phần nước thải chứa vi khuẩn và các vi khuẩn khác cũng như chất thải hữu cơ hòa tan được thu gom vào bể lắng thứ cấp và dòng không khí dưới áp suất được truyền qua phần này để thúc đẩy quá trình phân hủy vi sinh của chất thải hữu cơ hòa tan. Sau đó, một phần được chuyển qua các bộ lọc cát để loại bỏ vi khuẩn. Nước sạch sau đó được phép chảy vào sông và đại dương

Các chất thải rắn và bùn được mang đến bể xử lý bị tấn công và phân hủy bởi vi khuẩn hiếu khí. Sự phân hủy chất thải dẫn đến sự hình thành các khí NH ₃, metan, hydro sunfua được thu thập cho các mục đích công nghiệp khác nhau.

(iii) Điều trị đại học:

Các thành phố phải đối mặt với tình trạng khan hiếm nước cấp tính, nước sạch thu được sau khi xử lý thứ cấp phải được khử trùng bằng clo và sau khi thử nghiệm thích hợp là nguồn cung cấp cho mục đích sinh hoạt. Theo ước tính của Ủy ban kiểm soát ô nhiễm trung ương, tổng sản lượng nước thải từ các khu vực đô thị ở Ấn Độ là khoảng 30.000 tỷ lít mỗi ngày vào năm 1997 và tổng số cơ sở xử lý nước thải hiện tại hầu như không đủ cho 10% tổng lượng nước thải.

Mặc dù các công trình thoát nước đã tăng lên ở các đô thị, nhưng các cơ sở hiện tại không đủ để xử lý tổng lượng nước thải. Các chương trình xử lý nước thải không hoàn toàn thành công do bảo trì kém, thiết kế không phù hợp của các nhà máy xử lý và phương pháp tiếp cận phi kỹ thuật và không có kỹ năng. Kế hoạch xử lý nước thải theo Kế hoạch hành động Ganga giữa năm 1980 và 1990 đã thất bại hoàn toàn vì những lý do nêu trên. Do cơ sở xử lý nước thải và nước thải kém, hầu hết các chất ô nhiễm đều tìm đường vào nước ngầm, sông và các vùng nước khác.

Ở một số túi của Ấn Độ, dân làng vẫn phụ thuộc vào việc uống nước trên các hồ chứa nước tự nhiên và đối mặt với nhiều vấn đề như chi tiết dưới đây:

1. Nước uống chứa nhiều chất ô nhiễm.

2. Nước chứa mầm bệnh dịch tả, thương hàn và một số bệnh về da.

3. Ở một số địa phương, nước có độ mặn cao và chứa fluoride hoặc các yếu tố độc hại khác.

Ở một số khu vực thành thị cũng vậy, việc cung cấp nước uống tinh khiết đã trở thành một vấn đề lớn. Theo ước tính của Ngân hàng Thế giới (1998), khoảng 60% trường hợp tử vong ở khu vực thành thị là do các bệnh liên quan đến nước như bệnh tả, kiết lỵ, viêm dạ dày ruột, viêm gan v.v.

Sự phú dưỡng:

Áp lực ngày càng tăng của con người đối với các vùng nước do tăng trưởng dân số, công nghệ modem và nông nghiệp đã gây ra một số vấn đề ô nhiễm nước. Một trong những vấn đề nghiêm trọng và phổ biến nhất là do làm giàu nước bằng các chất dinh dưỡng thực vật dẫn đến tăng trưởng sinh học và làm cho nước không phù hợp cho các mục đích sử dụng đa dạng.

Các chất dinh dưỡng bổ sung dưới dạng nitơ và các hợp chất phốt pho từ phân bón, nước thải, chất tẩy rửa và chất thải động vật làm tăng tốc độ tăng trưởng của thực vật thủy sinh và tảo. Sự phát triển quá mức của tảo và các thực vật thủy sinh khác do bổ sung chất dinh dưỡng được gọi là phú dưỡng. Điều này dẫn đến năng suất sinh học cao ở một số thực vật thủy sinh, được biểu hiện dưới dạng nở hoa.

Điều này làm cho oxy thiếu nước do sự suy giảm các chất hữu cơ trong cơ thể nước gây ảnh hưởng xấu đến các sinh vật khác. Tảo và thực vật thủy sinh lớn hơn có thể cản trở việc sử dụng nước bằng cách làm tắc đường ống dẫn nước, thay đổi mùi vị của nước và gây ra sự tích tụ chất hữu cơ ở phía dưới. Khi chất hữu cơ này phân rã, mức oxy giảm; cuối cùng cá và một số loài thủy sản khác có thể chết.

Weber (1907) trong khi nghiên cứu các đầm lầy than bùn Bắc Đức nhận thấy rằng các lớp trên chứa nhiều chất dinh dưỡng ở lớp trên của hồ so với các lớp dưới. Ông đã sử dụng thuật ngữ eutrophic (giàu chất dinh dưỡng) và oligotrophic (nghèo chất dinh dưỡng) để phân biệt giữa hai lớp đó. Việc sử dụng các thuật ngữ này trong thuật ngữ học được thực hiện lần đầu tiên bởi Naumann (1919).

Theo khái niệm ngày nay về phú dưỡng:

(i) Làm giàu nước bằng các chất dinh dưỡng thực vật làm tăng sự phát triển của thực vật phù du nhưng không nên được coi là tiêu chí duy nhất cho hiện tượng phú dưỡng vì các điều kiện khác như ánh sáng, nhiệt độ và các yếu tố tăng trưởng khác cũng có thể hạn chế sự tăng trưởng.

(ii) Cúp nước (tỷ lệ cung cấp chất hữu cơ trên một đơn vị diện tích trên một đơn vị thời gian) không thể được đánh đồng với mức độ dinh dưỡng và nó không thể được xác định bởi mật độ tảo và sinh khối vì nó cũng kết hợp sản xuất (FindITEDg, 1955).

(iii) Tiêu chí đáng tin cậy nhất cho hiện tượng phú dưỡng là sự gia tăng năng suất thực vật phù du.

(iv) Cũng có ý kiến ​​cho rằng thuật ngữ phú dưỡng chỉ nên được áp dụng cho sản xuất tự dưỡng trong khi đối với các hồ đẳng hướng nơi cung cấp chất hữu cơ chính là phương tiện khác nên sử dụng thuật ngữ hồ dystrophic.

Quá trình phú dưỡng:

Hiện tượng phú dưỡng là hiện tượng tự nhiên, được tăng tốc bằng cách tăng cung cấp chất dinh dưỡng thông qua các hoạt động của con người. Mặc dù quá trình phú dưỡng được thiết lập ngay khi các hồ được hình thành nhưng tốc độ xâm nhập của các chất dinh dưỡng bằng phương pháp tự nhiên là khá chậm (tức là phú dưỡng tự nhiên).

Khi các hồ bắt nguồn, chúng ở trạng thái oligotrophic và chúng chỉ có lượng chất dinh dưỡng hạn chế và không đủ để tạo ra bất kỳ sự phát triển tảo đáng kể nào. Các nguồn dinh dưỡng duy nhất là tự nhiên cạn kiệt, rụng các bộ phận thực vật khô từ thảm thực vật xung quanh, lượng mưa và phân hủy sản xuất sinh học sau khi chết. Quá trình phú dưỡng bắt đầu khi các chất dinh dưỡng từ bên ngoài bắt đầu vào hồ. Khi tảo chết và phân hủy, các chất dinh dưỡng bị khóa trong cơ thể chúng có sẵn để phát triển tảo tươi.

Trong mỗi chu kỳ, các chất dinh dưỡng tăng dần trong các hồ và sau đó, chu kỳ của các chất dinh dưỡng không duy trì được sự cân bằng giữa bổ sung và phân hủy với kết quả là một chất hữu cơ ngày càng tăng trong hồ cuối cùng bị lắng đọng ở đáy.

Điều này dẫn đến sự hình thành của đầm lầy đầm lầy, đầm lầy và cuối cùng cơ thể nước biến mất. Đây là lý do tại sao quá trình phú dưỡng được gọi là lão hóa của hồ. Do đó, rõ ràng là với sự tiến bộ của phú dưỡng, ngày càng nhiều chất dinh dưỡng được thêm vào cơ thể và cuối cùng là chu trình dinh dưỡng không thể duy trì trạng thái cân bằng giữa bổ sung và phân hủy.

Tốc độ phú dưỡng phụ thuộc vào tốc độ cung cấp chất dinh dưỡng cũng như một số yếu tố khác như khí hậu, v.v ... Nói chung, tốc độ phú dưỡng cao trong khí hậu nóng thúc đẩy việc sử dụng chất dinh dưỡng và tăng trưởng tảo so với tốc độ của khí hậu lạnh và ôn đới . Tốc độ cation phú dưỡng chậm lại theo thời gian do sự thâm nhập ánh sáng giảm do muối làm tăng độ đục và do đó giảm sản lượng chính.

Tác dụng của phú dưỡng:

Khi có sự khởi đầu từ sự cân bằng giữa quang hợp (P) và hô hấp (R), nó chỉ ra sự ô nhiễm. Ở trạng thái cân bằng (P = R) không có sự thay đổi thành phần hóa học và sinh học của nước; một tình trạng được tìm thấy trong nước không bị ô nhiễm, không có nguồn cung cấp chất dinh dưỡng từ bên ngoài. Khi quang hợp vượt quá hoạt động hô hấp, nó cho thấy sự phú dưỡng của các vùng nước. Nó được đặc trưng bởi sự gia tăng dần dần của tảo dẫn đến quá tải hữu cơ.

Trong các hồ sâu sản xuất cực đoan ở bề mặt hồ (P >> R) được cân bằng bởi các điều kiện hoại sinh ở đáy (R >> P) khi hô hấp vượt quá quang hợp, O ₂ hòa tan trở nên cạn kiệt buộc phải khử một số hóa chất oxy hóa như NO ₃ ^-, SO ₄ ^-2 và CO ₂ thành N ₂, NH ₄ ⁺, H ₂ S và CH ₄ tạo ra mùi bẩn và có hại cho một số loài thủy sản. Poole và cộng sự. (1978) đã báo cáo 11 mg mỗi lít là nồng độ gây chết 50% (LC 50) đối với H ₂ S đối với một số sinh vật dưới nước.

Sự phú dưỡng gây ra nhiều thay đổi vật lý và hóa học trong vùng nước mang lại những thay đổi trong hệ thực vật và động vật. Nhiều loài mong muốn bao gồm cả cá được thay thế bằng những loài không mong muốn. Có một sự kế thừa tảo và tảo xanh lam trở nên chiếm ưu thế, nhiều trong số chúng như Microcystis, Anabaena, Oscillatoria tạo ra hoa. Các loại tảo như Chlorella, Scenedesmus cũng có thể hình thành nở hoa. Spirogyra, Cladophora, Zygnema và nhiều loại tảo xanh dạng sợi khác có thể tạo thành thảm nổi trên mặt nước. Những tảo nở hoa và thảm dày làm giảm cường độ ánh sáng bên dưới bề mặt.

Hiện tượng phú dưỡng dẫn đến thay đổi đặc tính của trầm tích đáy. Tích lũy chất hữu cơ ảnh hưởng đến cộng đồng sinh vật đáy. Nở hoa Algal ảnh hưởng đến giá trị giải trí của các vùng nước. Cái chết và sự phân rã của tảo tạo ra mùi hôi và mùi vị trong nước. Cặn tảo kiểm tra sự thâm nhập oxy vào nước và có thể giết chết cá và các sinh vật khác. Trong giai đoạn đầu của sự phát triển của tảo, đủ oxy được tạo ra nhưng khi tảo nở hoa, nước bị thiếu O ₂ do sản xuất oxy bị giảm và tiêu thụ tăng lên do sự phân hủy của tảo chết bởi vi khuẩn hiếu khí. Sự sụt giảm mức độ hòa tan O ₂ trong nước có thể là nguyên nhân gây tử vong cho cá và các sinh vật dưới nước khác.

Các tảo nở hoa gây ra sự đổi màu của nước. Các tác động tổng thể của hiện tượng phú dưỡng làm cho nước không phù hợp với tiêu dùng của con người và nhiều mục đích khác. Bên cạnh đó, chi phí xử lý nước cũng tăng cao.

Chất lượng nước:

Việc đánh giá chất lượng nước được thực hiện theo một số thông số như độ kiềm, oxy hòa tan. Nhu cầu oxy sinh hóa (5 ngày), số lượng vi khuẩn coliform, màu sắc, độ cứng, mùi, pH, độ mặn, nhiệt độ, tổng chất rắn, độ đục, muối-clorua, fluondes, nitrat, phốt phát và sunfat, sự hiện diện của các nguyên tố vi lượng như Al, As, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn và B, thuốc trừ sâu và phóng xạ. Trong số các thuộc tính này, lượng oxy hòa tan, nhu cầu oxy sinh hóa và tổng lượng coliform là những chỉ số tốt về chất lượng nước.

Chúng được thảo luận ngắn gọn ở đây như dưới đây:

Oxy hòa tan:

Nó là thước đo khả năng của nước để hỗ trợ đời sống thủy sinh cân bằng. Đủ lượng oxy hòa tan trong một cơ thể nước mang lại sự phân hủy vi sinh vật nhanh chóng của chất thải hữu cơ. Quá trình oxy hóa sinh hóa amoniac thành nitrat trong nước tự nhiên đòi hỏi oxy hòa tan. Lượng oxy hòa tan trong nước không đủ ảnh hưởng xấu đến quá trình phân hủy vi sinh vật và khí metan được giải phóng thay vì CO ₂, các amin gây ra từ nitơ thay vì NO ₃ và NH ₃ và khí H ₂ S có mùi hôi được hình thành từ lưu huỳnh thay vì SO ₂ .

Nhu cầu oxy sinh học hoặc sinh hóa (BOD):

Chỉ số ô nhiễm nước phổ biến nhất là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) trong đó đề cập đến lượng oxy cần thiết cho vi khuẩn để phân hủy chất thải hữu cơ trên không khí thành CO ₂ và nước. Xét nghiệm BOD thường đo lượng oxy sử dụng trong năm ngày đầu tiên của quá trình phân hủy vi khuẩn hiếu khí trong một thể tích nước thải nhất định ở 20 ° C. Điều này cũng được gọi là HĐQT ₅ .

Do đó, 100 ppm BOD có nghĩa là 100 mg oxy được tiêu thụ bởi một lít mẫu thử trong 5 ngày ở 20 ° C. Nước thải sinh hoạt thường có BOD5 khoảng 200 miligam oxy mỗi lít và đối với chất thải công nghiệp, BOD có thể khoảng nghìn mg mỗi lít. BOD 0, 17 pound hoặc 77 gm cũng được gọi là tương đương dân số, gần bằng với yêu cầu đối với chất thải sinh hoạt ở nồng độ một phần trăm.

Công suất của nhà máy xử lý nước thải thường được đo bằng số lượng tương đương dân số mỗi ngày. Ô nhiễm nước do nước thải là nguyên nhân chính của các bệnh do nước gây ra, ví dụ như bệnh tả, thương hàn, sốt phó thương hàn, kiết lỵ và viêm gan truyền nhiễm.

Tổng số coliform. BOD đưa ra một thước đo sơ bộ về chất lượng nước. Nó không chỉ ra chính xác nguy cơ mắc bệnh. Đối với mục đích đó các thông số cụ thể hơn được yêu cầu. Một trong những thông số phổ biến nhất là số lượng vi khuẩn đường ruột coliform đặc biệt là Escherichia coli trong phân trên một đơn vị thể tích nước. Mặc dù vi khuẩn coliform là vô hại, sự hiện diện của chúng với số lượng lớn cho thấy vi trùng gây bệnh có thể có trong mẫu.

Chất lượng nước của nước sông được giám sát tại 480 trạm theo các chương trình khác nhau như MINARS (Giám sát nguồn lợi thủy sản quốc gia Ấn Độ), GEMS (hệ thống giám sát môi trường toàn cầu) và GAP (Kế hoạch hành động Ganga). Số lượng trạm theo chương trình MINARS khởi xướng năm 1979 tăng dần và hiện tại số lượng trạm là 260.

Một số thông số vật lý, hóa học, sinh học và vi khuẩn đang được xem xét trong chương trình để xác định chất lượng nước nhưng các thông số quan trọng là DO, BOD và TC (Tổng số coliform).

Các loại nước khác nhau để đáp ứng với chất lượng và cách sử dụng tương ứng như sau:

Loại A Nước uống Nguồn nước không có vi khuẩn thông thường trong nước.

Oxy hòa tan hơn 5 mg / lít, TC dưới 50/100 ml.

Nước B Lớp Nước để tắm, bơi lội và sử dụng giải trí, DO> 4 mg / lít và TC <500/100 ml.

Lớp C nguồn nước uống sau khi điều trị thông thường.

Lớp D che Nước cho động vật hoang dã, thủy sản, vv DO> 4 và TC <500/100 ml.

Nước E E Class để tưới, làm mát công nghiệp, không câu cá, bơi lội hay uống rượu. D O.> 3mg / lốp.