Là một sinh viên hóa học, tôi chọn đề tài “Tim hiểu về công nghệ xử lý nước cấp ở một số nhà máy cấp nước tại thành phố Hồ Chí Minh” làm khóa luận tốt nghiệp, nhằm qua đó có thé tìmhiểu
Trang 1BỘ GIAO DỤC VA ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH
Người hướng dẫn khoa học: Th.S NGUYEN VĂN BINH
Người thực hiện : NGUYEN PHỤNG HIỂU
TP HO CHÍ MINH, THANG 5 NĂM 2007
b.=
Trang 2Em xin cám ơn nhà máy nước Thủ Đức và công ty khai thác và xử lý
nước ngầm thành phố, chị Lê Nguyễn Minh Phương, cô Nguyễn Thị Khanh tại nhà máy đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em tham quan và tìm hiểu về công nghệ
tại đây.
Cuối củng, em xin được cảm ơn các anh chị, các bạn cùng học tại trường
đã góp ý, ủng hộ và giúp đờ em trong suốt khóa học
Em xin cám ơn!
SV NGUYEN PHỤNG HIẾU
Trang 3PHAN 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN iii etna ant
2.1 Tổng quan về môi trường nước -s vse+xseteszse —3
2.1.1 Vai trò và sự phân bố nước trên Trái ĐẮI - :‹5655555- 3
2.1.1.1 Vai trò của nước 2ss9968)59683S09992649358809992a9924e03s059384284s9gs32 3
2.1.1.2 Sự phân bố nước trên Trái Đất - o-occsocosccceccoccee 3
2.1.2 Đặc điểm các nguồn nue - cecscecssesssecovesecssvensvecsecssescerscacessvessneenes 4
PAR EE hi a | ee 4
2.1.2.2 Đặc điểm các nguồn nuse csscesesssessesssesssssssvecsnssssesesseessvesenseesseeeees 4
2.1.3 Thanh phần và chất lượng mu ccscecssesssesseesseessecssesnneceneesnecsvees 6
2,1⁄3:1 ' Thành pliin cle HƯỚY100626/200662040)024/4u0066,tuaad 68.1.1: Chất hăng tiểu NI sa 2260 0i (0c 622224 206262222 §
2.1.3.3 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước -c - 10
2.1.3.4 Một số tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho mục đích sinh hoạt 18
2.2 Sự ô nhiễm môi trường nước «sex sexseezseesssesse „20
2.2.1 Sơ lược vé van dé ô nhiễm môi trường - 555 20
2.2.2 Ô nhiễm môi trưởng nước -ccccvcoccsecccveeirrrrcee 21
2.2.2.1 Tác nhân gây 6 nhiễm nguồn nude , -.-c.-secsoeescoescveecsseesnneesvseee 21
2.2.2.2 Dấu hiệu nước ô nhiễm eo 23
2.2.2.3 Ô nhiễm nguồn nước mặt -. - «cniriiiie 24
2.2.2.4 Ô nhiễm nguồn nước ngầm - 2 22 ©2s©22Z222szccvszc 27
2.3 Một số vấn đề về tài nguyên nước Việt Nam - ‹ssecsee 27
2.3.1 Cac nguồn ñước ở Việt NHÀ ác c1 ccct các s-tboae 27
SEA ĐIỂM 7 Ê N x"x ~- 272.3.1.2 Ngudn nước ngam ccccsssssoescoeesssersversvesssessvensnessnersnnensvensnneenneeee 30
Trang 42.3.2 — Tình hình khai thác va sử dụng tài nguyên nước 30
2.4 Các phương pháp và công nghệ xử lý nước tự nhiên 31
2A Ð €Cácpiaarnp pags Ky :ccc:ccs (2c Ÿttaddskoaoivee 31 2.42 Công rgd XW lý nuớc täAMHÔN.ecoseeneŸoŸboiiaecooicoo 31 2.4.2.1 Quá trình keo ty ee 34 2.4.2.2 Qué trình lăng và tuyên Oi cece eeeseeeeeeereceseeneneesneeees 35 1/010 TU 7 Ỷ-rrre—=ssseseeeeeaaeooressseisoease 36 2.4.2.4 Quá trình khử trùng nước - SA 37
“4,20 CAG QUẾ HÌìnH Sử lý KH soaeeeicueieoicosikoicreanuiaoeee 40 NHỮNG THEDHNGDETATE ——————— 49
3.1 Hiện trạng nguồn nước tại thành phố Hồ Chí Minh 49
%1 “MST ANGGG6cCcácciovocd06600 66400 666cuug8 49 Sih THƯỚC TH ((GÀ242G6Q0602 (062400000024 (Q40 ⁄4 lát 143 49 3.1.2.1 Giới thiệu về lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn 49
3.122 Chỗ lưng nguồn HƯỚC occccccGic6oiDtbssiiiseaooaa 50 3.2 Công nghệ xử lý nước cấp ở một số nhà máy tại thành phố Hd Chí Minh 7m .11.
3.2.1 Công nghệ xử lý nước cấp tai nhà máy nước Thủ Đức 53
3.2.1.1 Giới thiệu về nhà máy nước Thủ Đức . 53
3.2.1.2 Công nghệ xử lý nước tai nhà máy nước Thủ Đức 55
3.2.2 Công nghệ xử ly nước cấp tại công ty khai thác và xử ly nước ngàn (hành DhD 646 es oa ee ee eis 65 3.2.2.1 Giới thiệu về công ty khai thác và xử ly nước ngầm thành phd 65
3.2.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch của nhà máy nước Tân Bình 66
3.2.2.3 Thành phần chất lượng nguồn nước 2- 67 3.2.2.4 Công nghệ xử lý nước tại nha máy - + <<<<5 69 3.3 So sánh công nghệ xử lý nước ngầm và nước mặt „78
E"ANZ.X#ẽf® Cf |, i.—.-xs«sxee ones eee 80 A | | ae 80 4.2 Kiến nghị - để xuat 200 ccccsscssseccneecsnneesseeneeesnecsneseneessnecsnesenneennecceneeesee 81
Trang 5Công nghệ xử lý nước cắp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
PHAN1 MODAU
1.1 Lý do chọn dé tai
Trong những năm gan đây, nước ta đã dat được những thành tựu to lớn
trong nhiều lĩnh vực kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội và từng bước hội nhậ
quốc tế Đời sống người dân không ngừng được cải thiện và nâng cao Vì thẻ,
nhu cầu của con người ngày càng được đáp ứng day đủ, nhất là nhu cầu về ăn,
mặc, ở Trong đó vấn đề đảm bảo chất lượng nước sạch trong sinh hoạt luôn là mối quan tâm hàng đầu của người dân cũng như mỗi quốc gia trên thé giới.
Được xem là vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, thành phố Hồ Chí Minh
và các tinh lân cận như Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tau luén đứng
đầu cả nước về tốc độ tăng trưởng kinh tế, đạt được những thành tựu to lớn từ
các quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa Song bên cạnh những
thay đôi tích cực, dân cư tập trung đông, sự xuât hiện các khu công nghiệp, khu
chế xuất, các nhà máy, xí nghiệp, đã tác động mạnh mẽ đến môi trường nơi
đây, đặc biệt là môi trường nước Chất lượng nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt
ngày càng giảm theo chiều hướng đáng báo động
Vậy, làm thế nào để cung cấp nguồn nước sạch cho người dân, biện pháp
xử lý khi nguồn nước có hiện tượng ô nhiễm là gì? Là một sinh viên hóa học, tôi
chọn đề tài “Tim hiểu về công nghệ xử lý nước cấp ở một số nhà máy cấp nước
tại thành phố Hồ Chí Minh” làm khóa luận tốt nghiệp, nhằm qua đó có thé tìmhiểu thêm những kiến thức cơ bản về môi trường nước và ứng dụng của hóa họcvào quá trình nâng cao chất lượng nước, phục vụ đời sống sức khỏe cho con
người.
1.2 Mục đích nghiên cứu
- Tim hiểu nguồn nước cắp ở thành phố Hỗ Chí Minh
- Nắm được dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp
- _ Đánh giá được hiệu quả của các phương pháp xử lý đã nghiên cứu
1.3 Nhiệm vụ của đề tài
- Tìm đọc và nắm được cơ sở lý luận của môi trường nước, cơ sở khoa
học của các phương pháp xử lý nước tự nhiên
- Tham quan, khảo sát thực tế
- Phan tích đánh giá tình hình trên cơ sở thực tế khách quan
1.4 Khách thé và đối tượng nghiên cứu
- _ Khách thé: các phương pháp xử lý nước
- Đối tượng nghiên cứu: nước cấp và công nghệ xử lý
SVTH: NGUYEN PHỤNG HIEU Trang |
Trang 6Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BỈNH
1.5 Pham vi nghién ciru
_ ~ Công nghệ xử ly nước cấp tai một số nhà máy xử ly nước ở thành phố
Hỗ Chí Minh
- _ Các phương pháp xử lý thuộc chuyên ngành hóa học và cơ học
1.6 Phương pháp nghiên cứu
- Đọc và nghiên cứu tài liệu có liên quan
- Diéu tra khảo sát thực tế tại nhà may nước
- Phan tích đánh giá kết quả khảo sát
SVTH: NGUYÊN PHUNG HIEU Trang 2
Trang 7Công nghệ xứ lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
PHÀN2 CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1 Tổng quan về môi trường nước
2.1.1 Vai trò và sự phân bố nước trên Trái Đắt
2.1.1.1 Vai trò của nước
Nước là yếu tố chủ yếu của hệ sinh thái, là nhu cầu cơ bản của mọi sự
sống trên Trái Dat và cần thiết cho các hoạt động kinh tế - xã hội của loài người
Cùng với các dạng tai nguyên khác, tai nguyên nước lả một trong bón nguồn lực
cơ ban dé phát triển kinh tế - xã hội, là đối tượng lao động và là một yêu tố cầuthành lực lượng sản xuất
Nước là tài nguyên tái tạo được, sau một thời gian nhất định được dùng
lại Nước là một trong các nhân tố quyết định chất lượng môi trường sống của
con người Trong cơ thé sống nước chiếm tỉ lệ lớn, có 65 — 68% nước trong cơ
thể con người, nếu mat nước 12% là hôn mê, có thé chết Trong, các động vậtkhác cơ thể chiếm 70% nước Nước tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng
và điều hòa nhiệt độ cơ thẻ Nước giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi
giống của các sinh vật, và còn là môi trường sống của nhiều loài sinh vật
Nước tác động trực tiếp đến thạch quyền, khí quyển dẫn tới sự biến đổi
của khí hậu, thời tiết /3,6/
2.1.1.2 Sự phân bố nước trên Trái Đất
Tài nguyên nước bao gồm nước trong khí quyển, nước mặt, nước dưới
đắt (nước heo ÁN nước biển (đại dương) Khối lượng toàn bộ nguồn nước trên
Trái đất ước tính 1.454.000.000 km’, trong đó:
- _ Diện tích nước mặt chiếm đến 70% diện tích bẻ mặt Trái Dat, song có
đến 97% lượng nước toàn cầu là nước mặn
- 39% còn lại là nước ngọt, nhưng hơn 3/4 nước này không thé có giá trị
sử dụng cho các thực vật, động vật cũng như con người; bởi vì nó tập trung ở hai
cực và nằm sâu trong lòng dat 0.5% nước ngọt còn lại nằm trong sông, hồ, nướcngam, băng tuyết Tuy nhiên, lượng nước này hoặc bị ô nhiễm cao hoặc ở quá
sâu (1000m) tương đối khó và giá dat để khoan nó
Vi vậy, số lượng nước cung ứng còn lại chỉ khoảng 0.003% nước của Trái
Dat Minh họa cho điều này chúng ta có thẻ hiểu rằng nếu Trái Dat có 100 lít
nước thì lượng nước ngọt mả con người có thê sử dụng chỉ khoảng 0.003 lít (tức
1/2 muỗng tra) Hơn nữa sự phân bô của các nguồn nước ngọt lại không đều
theo không gian va thời gian cảng khiến cho nước trở thành một dang tài nguyên
đặc biệt, cân phải được bảo vệ và sử dụng hợp lý /3j
SVTH: NGUYÊN PHUNG HIEU Trang 3
Trang 8Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BỈNH
2.1.2 Đặc điểm các nguồn nước
2.1.2.1 Chu trình nước toàn cầu
Nguồn nước trong tự nhiên vận động tạo thành một vòng tuần hoàn nướchay còn gọi là chu trình thủy văn Theo chu trình này lượng nước được bảo toàn,
chỉ chuyên tử dạng này sang dạng khác (lỏng, khí, răn) hoặc từ nơi này sang nơi
khác.
Năng lượng bức xạ mặt trời đi tới bề mặt Trái Dat được hấp thụ và làm
cho nước bốc hơi Hơi nước có trong khí quyền là do hiện tượng hơi từ các
thé nước mặt (biến, ao, hô, sông, suối ) và sự thoát hơi nước từ cây côi, vật
nuôi Sự tiếp nhận năng lượng bức xạ mặt trời ở các vùng trên Trái Dat là không
giống nhau Do đó, ở vùng xích đạo va vùng lân cận lượng nước bốc hơi lớn hơn
nhiều so với các vùng khác
_ Vành đai không khí nóng mang nặng hơi nước này dâng lên cao, khuếchtán về các cực của Trái Đắt, gặp lạnh hơi nước ngưng tụ lại và mưa xuống trở lạimặt đất và mặt biển Một phan lượng mưa thấm vào đất, phần khác chảy tran
trên mặt đất thành dòng chảy mặt, phần còn lại được động vật và thực vật sử
dụng.
Nước là một nguồn tài nguyên tái tạo được Nước mà con người đã sửdụng thường được chuyền trở lại nguồn nước mặt dưới dạng nước có mang theochất thải các loại do hoạt động nhiều mặt của con người tạo ra Các chất thải,chất bj xói mòn hoặc thâm thấu từ dat ra tồn tại dưới dạng hòa tan hay lơ lừng,cudi cùng được mang ra biển Ở biển, nước lại được làm sạch qua quá trình bay
hơi bởi năng lượng mặt trời.
Sự làm sạch và quá trình phân bố nước như vậy hiện nay không còn đáp
ứng được nhu câu của con người Nước được sử dụng mà chưa kịp qua quá trình
tự làm sạch do hiện tượng boc hơi Do đó, ngoài sự làm sạch tự nhiên chúng ta
cần phải có một hệ thống làm sạch nhân tạo bằng các kỹ thuật xử lý nước /3/
2.1.2.2 Dae điểm các nguồn nước
2.1.2.2 Nguén nước mưaNguồn nước mưa được sử dụng rộng rãi ở các vùng khan hiếm nước ngọtnhư vùng sa mạc, hoang mạc hóa, đải ven biển nơi ma nước mặt, nước sát mặt
và nước dưới đất bị nhiễm mặn Ngoài ra ở các vùng hải đảo, đặc biệt là các
vùng san hô, nguồn nước dùng chủ yếu là nước mưa
Lượng nước mưa phân bố trên bẻ mặt Trái Dat rat không đều theo không
gian và thời gian Nhìn chung, nguồn nước mưa là nguồn nước sạch, chưa bị 6
nhiễm, đáp ứng được các tiêu chuẩn dùng nước.
2.1.2.2.2 Ngudn nước mặt
SVTH: NGUYÊN PHUNG HIEU Trang 4
Trang 9Công nghệ xử ly nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
Do có mặt thoáng tiếp xúc với không khi, nguôn nước mặt thưởng xuyên
tiếp nhận nước bé sung từ nước mưa, nước ngam tang nông va nước thải ra từ
các vùng đân cư, các vùng sản xuất nông nghiệp và công nghiệp Vi vậy chất
lượng nước mặt thay đôi nhiều tir vùng này qua vùng khác, từ mùa này qua mùa
khác trong năm Đối với nước trong các dòng chảy, do sy vận chuyển của nước
mà sự xáo trộn giữa các lớp nước được thực hiện nên sự phân bố nhiệt độ, nồng
độ các chất hòa tan tương đối đồng đều trong toàn bộ mặt cắt ngang
Mặt khác do có mặt thoáng tiếp xúc với không khí nên ở nước mặt tiếp
nhận oxy từ không khí vào do khuếch tán diễn ra hy dàng Ngoài ra, nước mặt
còn tiếp nhận các chất ô nhiễm không khí do nước mưa mang theo Lớp nước ở
đáy không chịu ảnh hưởng khuấy đảo, tách biệt với lớp nước ở mặt bởi lớp
chuyển tiếp nên nồng độ oxy thấp, ánh sáng mặt trời không thể xâm nhập tới.
Trong lớp nước này quá trình phân hủy chất hữu cơ thường diễn ra trong điều
kiện yếm khí nên xuất hiện các sản phẩm phân hủy độc hại như H;S, NH;
“Nee cống lấy nước từ hồ nằm trong vùng yếm khí thi nước xả ra có nồng độ
oxy thấp đồng thời chứa các sản phâm phân hủy có mùi và độc hại, gây ảnh
hưởng đến chất lượng dòng chảy phía hạ lưu giống như một nguồn ô nhiễm
Trong những trường hợp như vậy, dòng chảy phía hạ lưu đập chỉ có thể khôi
phục được trạng thái háo khí sau những khoảng cách tương đối lớn (thường x4p
xỉ 20 km).
Nhìn chung chất lượng nước mặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cau trúc
địa chất, địa hình, địa mạo, các hoạt động khác nhau của con người và hiện tượng ô nhiễm không khí /3/
2.1.2.2.3 Nguén nước ngầmNước ngằm tổn tại trong các khoảng trống dưới đất, trong các khe nứt,các mao quản, thấm trong các lớp dat đá, có thé tập trung thành từng bẻ, thànhbồn, thành dong chảy trong lòng đắt
Nước ngầm chứa các hợp chất hòa tan tir các lớp đất đá mà nó chảy qua
Một phan nước dưới đất do nước mưa thâm trực tiếp xuống ngay trong và saucơn mưa Nước mưa khi rơi xuống đắt thường mang theo các tạp chất hữu cơ vả
vô cơ, các vi sinh vật Trong quá trình thắm xuống và chảy dưới đất, chất
lượng nước ngầm được cài thiện đáng kẻ, các hạt lơ lửng được loại do tác dụng
lọc của các lớp dat, các hợp chất hữu cơ bị phân giải sinh học, các vi sinh vật
gây bệnh bị tiêu diệt dần Mặt khác, tùy thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn
mà ham lượng các chất vô cơ hòa tan trong nước dưới đất có thé lại được tăng lên.
Theo độ sâu, nước ngầm được chia thành nước ngầm tầng mặt và nước
ngam tang sâu Nước ngằm tang mat không có lớp ngăn cách với địa hình bẻ
mặt nên thành phân, chat lượng phụ thuộc vảo trạng thái của nước mặt Nước
SVTH: NGUYÊN PHỤNG HIỂU Trang Š
Trang 10Công nghệ xứ lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
ngầm tang sâu thường nằm trong đất đá xốp ngăn cách phía trên và dudi nên
tương đôi sạch và không phụ thuộc vao chat lượng nước mặt /3/
2.1.3 Thanh phan và chất lượng nước
2.1.3.1 Thanh phần của nước
Tuy thuộc vào bản chất, xuất xứ của nguồn nước mà thành phan của nước
(các chất chứa trong nước) khác nhau Dựa vảo kích thước và đặc điểm cấu tạo
(hoá học, sinh học ) các chất trong nước phân chia thành các nhóm sau:
2.1.3.1.1 Cac chất huyền phù
Các chất huyền phù thường có nhiều trong nước bẻ mặt Đó là các hạt rin
có kích thước nhỏ, nổi lơ lửng trong nước Chúng có nguồn gốc từ các chất vô
cơ (oxit kim loại, khoáng sét ) và các sinh vật (vi khuân, tảo ).
Kích thước các hạt huyền phủ thay đổi từ | pm đến Imm (10° - 10”m)
Các hạt huyện phù nhỏ trên 1 m (hoặc nhỏ hon vải micromet) và lớn hon vải
nanomet được gọi là các hạt huyền phù dạng keo Đó là các khoáng sét, các oxitkim loại, các cacbonat, các acid humic, protein có khối lượng phân tử lớn và cácloại vi rút Sự có mặt của các hạt huyền phù làm cản trở ánh sáng truyền qua lớp
nước và tạo ra độ đục cảu nước.
Các hạt huyền phù cỏ thể loại bỏ bằng các kỹ thuật cổ điển như làm trong
(gan, lọc đơn giản) hoặc bằng các kỹ thuật hiện đại như kỹ thuật vi lọc /2, 3.7/
2.1.3.1.2 Các chất hòa tan
2.1.3.1.2.1 Các chất khí
Se eeCH,) Các chất khí hòa tan trong nước là do sự hap thy của không khí vào nước
hoặc do các quá trình sinh hóa trong nước tạo ra.
a Oxi hòa tan: có ý nghĩa lớn đối với quá trình tự làm sạch của nước(oxi hóa các chất hữu cơ trong điều kiện tự nhiên), và đảm bảo sự sống cho sinh
vật trong nước Tùy thuộc vào nhiệt độ (giảm về ban đêm) hoặc mức độ ô nhiễm
nguồn nước mà lượng oxi hòa tan có thê thiếu hoặc thừa cho các hoạt động của
mội hệ sinh thái dưới nước Thường nước it khi bảo hòa oxi, ma chỉ khoảng
70-80% so với mức bao hòa.
b Khi Cacbonic (CO;): mặc dù chỉ chiếm 0,03% trong khí quyển
nhưng đóng vai trò cực ky quan trọng trong nước Khi hòa tan CO; tạo ra các
ion hidrocacbonat và cacbonat: HCO;, CO;” Sự tổn tại của các ion này quyết
định sự ổn định của nước, tránh hiện tượng xâm thực của CO; và các hiện tượnglắng cặn của các muối cacbonat CO; ở đạng tự do trong nước và hidrocacbonat rất quan trọng đối với hoạt tính quang hợp của thực vật xanh, nguồn sản xuất
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 6
Trang 11Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
thức ăn, cung cấp oxi cho nước, và rat cần thiết cho cá và các động vật khác ở
trong nước (2, 3, 7/
2.1.3.1.2.2 Các chất hữu cơ hòa tanTrong nước có chứa nhiều chất hữu cơ Nguyên nhân là do nước ngắmqua đất hòa tan các chất hữu cơ có trong đắt; do sự phân hủy của xác động thựcvật hoặc do tác động của con người.
_ Dựa vào khả năng các chất hữu co bj phân hủy do vi sinh vật trong nước,
có thé chia làm 2 nhóm:
- Các chất dé bị phân er sinh học (hoặc các chat tiêu thy oxi) như cácchất đường, chất béo, protein, dầu mỡ động thực vật Trong môi trường nước
các chất này dé bị vi sinh vật phân hủy tạo ra khí cacbonic và nước.
- Các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học như các hợp chất clo hữu
cơ, DDT, linđan, anđrin, poli cloro-biphenyl (PCB), các hợp chat đa vòng ngưng
tụ như pyren, naphtalen, antracen, dioxin Day là những chất có độc tính cao,lại bền trong môi trường nước, có khả năng gây tác hại lâu dài cho đời sống sinh
vật và sức khỏe con người.
Tuy nhiên nồng độ của chất hữu cơ hòa tan thường nhỏ (ng/ml - pg/ml)
trừ các trường hợp bị ô nhiễm nghiêm trọng (2,3 7j
2.1.3.1.2.3 Các muối vô cơ hòa tanNước tự nhiên là dung môi tốt các acid, baz và mudi vô cơ
Bảng 2.1 Thanh phan các chất vô cơ trong nước /6]
Trang 12Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BINH
Mangan MnFe va Mn có rất nhiều trong vo trái đất Chúng tan nhiều trong nước với © œ ~ì © t€+À fF Wwe N
nông độ từ 1 - 10 yg Fe/l và 0,1 - 3 pg MmI Mặc dù không độc ở các nông độ
đó, song chúng cần được loại bỏ trước khi sử dụng (liên quan đến độ đục, màu
sắc, sự kết lắng các oxit trong đường ống, phát triển vi khuân ưa sắt )
Thanh phan hóa học của nước biển tương đối đồng nhất, nhưng của nướcsông không đông nhất vì còn phụ thuộc vao đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo
và vị trí của thủy vực.
Như vậy nước tự nhiên là một hệ bao gồm nhiều hợp chất phức tạp: vô cơ,hữu cơ và sinh vật Tùy thuộc vào nguồn nước và tỉnh trạng ô nhiễm mà thànhphần (nồng độ và chủng loại) các hợp chất sẽ thay đổi Do đó chất lượng nguồn nước ban đâu, chất lượng nước sạch cần được sản xuất sẽ quyết định hạng mục quá trình, tinh chất và quy mô day chuyển xử lý nước thích hợp.
2.1.3.2 Chat lượng của nước
Chất lượng nước phụ thuộc vào thành phan, tinh chất va số lượng của
các chất hữu cơ, vô cơ, sinh vật tồn tại trong nước.
2.1.3.2.1 Chất lượng nước mặtThanh phần và chất lượng nước mặt chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tổ
tự nhiên, nguôn gôc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh va đặc biệt là tác động của con người khi khai thác và sử dụng nguôn nước.
Nước sông, hd, suối chiếm tỉ lệ khá lớn trong tổng lượng nước mặt Chất
lượng nước sông, hồ phụ thuộc vào các yếu tố:
SVTH: NGUYEN PHỤNG HIẾU Trang 8
Trang 13Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
- Điều kiện khí tượng thủy văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu của
nước Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nước sông hay hò.
Chẳng hạn, nơi có lượng mưa nhiêu, đất đai bị xói mòn thì nước sông bị thường
ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan, có độ đục cao do các chất lơ lửng và các
chat ran, chất mùn có trong nguồn nước
Nơi thiếu ánh sáng mặt trời, điều kiện lưu thông nước kém, các chất thải
hữu cơ chảy vào hồ nhiều thì nồng độ oxy hòa tan thấp, điều kiện yếm khí tăng,
nước hồ sẽ có mùi khó chịu Nơi có nhiêu ánh sáng mặt trời, điều kiện quang
hợp tốt thì các loài thực vật trong nước phát triển mạnh, chất dinh dưỡng tích tụ nhiều và cũng làm suy giảm chất lượng nước hồ.
- Các hoạt động của con người như mức độ phát triển công nghiệp, mật
độ dân sô trong lưu vực sông, hiệu quả của việc quản lý các nguôn thải chày vào
sông Trong lưu vực sông hoặc hé, nếu công nghiệp phát triển mạnh, có mật độ
dân cư cao nhưng việc quản lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp không
chặt chẽ thì nước sông, hồ không tránh khỏi bị ô nhiễm với mức độ ngày càng
tăng /3/
2.1.3.2.2 Chat lượng nước ngầm
Thành phan và chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nước ngằm, cấu tạo dja tang của khu vực, và chiều sâu của địa tầng nơi khai thác
Trong nước ngầm hau như không chứa các chất dé gây ô nhiễm như cáchạt keo, các chất rắn lơ lửng, vi sinh vật, rong tảo Mặc dù vậy, nước ngầm
cũng có thể bị ô nhiễm do tác động của con người, nhất là do các chất thải của
sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, Các chất này không được chôn lấp, xử lý
cần thận, theo mưa thấm qua các lớp đất đá và sau một thời gian cũng có thé tới
được nước ngầm va làm ô nhiễm nước ngầm
Tuy nhiên, do ít bị ảnh hưởng bởi các tác động của con người, nước ngầm
có chat lượng tôt và ôn định hơn so với nguồn nước mặt.
SVTH: NGUYEN PHỤNG HIẾU Trang 9
Trang 14Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
Bảng 2.2 So sánh đặc điểm khác nhau về chất lượng nước giữa nước
mặt và nước ngầm [5]
Thông số Nguồn nước mặt Nguồn nước ngầm
lNhiệđộ Thay đôi theo mùa Tương đối ôn định
Hàm lượng chất rắn lơ | Thường cao và thay đổi Thấp hoặc hau như
lừng theo mùa không có
Chit khoáng hòa tan Be đổi theo chat đắt, it thay đổi, cao hơn nước
ượng mưa
Hàm lượng sắt (Fe””), er P
(Mn*), mangan rat thắp, trừ dưới đáy hỗ thường xuyên có
Khí CO; hòa tan rat thập, gần bằng 0 Có ở nồng độ cao
Khí O, hòa tan Thường gin bão hòa thường không tồn tại
Có ở các nguồn nước bị ô
SiO: |C6ởnồngđộtrungbình Có ở nồng độ cao
Thường ở nồng độ cao
do phân bón hóa học
22238155650 12-SĐ Vi trùng (nhiều loại gây Các vi trùng do sắt gây ra
bệnh), virut và các loại tảo | thường xuất hiện
2.1.3.3 Chi tiêu đánh giá chất lượng nước
Dựa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN hoặc tiêu chuẩn quốc tế chất lượng
nước được đánh giá bởi các chỉ tiêu (thông số) hóa học, lí học và sinh học.
Nước nguồn phải giám sát các thông số như độ pH, độ cứng, màu sắc, độ
đục, hàm lượng oxy hòa tan, kim loại nặng (Pb, Mn, )
Nước đã qua sử dụng phải giám sát độ pH, COD, BOD, N, P, S, các hóa
chất hữu cơ, kim loại nặng
SVTH: NGUYÊN PHỰNG HIẾU Trang 10
Trang 15Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
2.1.3.3.1 Các chi tiéu lp học
2.1.3.3.1.1 Nhiét độ
Nhiệt độ của nước phy thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết của lưu VỰC, môi trường của khu vực và thay đổi theo độ sâu của nguồn nước Nhiệt độ là yếu
tô quan trọng, nó quyết định loài sinh vật nào tồn tại và phát triển ưu thế trong
hệ sinh thái nước Nhiệt độ nước được xác định bằng nhiệt kế hoặc thiết bị đo
nhiệt độ dã ngoại.
Nước mặt có nhiệt độ thay đổi, trong khi đó nhiệt độ nước ngầm tương
đối ổn định 17 + 27°C Nước thai công nghiệp, đặc biệt là nước thải của nhà
may nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân thường có nhiệt độ cao hơn
nước tự nhiên trong lưu vực nhận nước nên làm cho nước nóng lên (ô nhiễmnhiệt) Nhiệt độ cao làm thay đổi các quá trình sinh, hóa, lý học của hệ sinh thái
nước Sự thay đổi nhiệt độ nước thông thường không có lợi có sự cân bằng tự nhiên của hệ sinh thái nước Vì thế, nhiệt độ của nước có ảnh hưởng đến quá
trình xử lý và tiêu thụ nước.
2.1.3.3.1.2 Ham lượng cặn
Nước mặt luôn chứa | cặn nhất định (các hạt sét, cát ) do dòng
nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động, thực vật mục nát
hòa tan vào trong nước.
Cùng một nguồn nước, ham lượng cặn khác nhau tùy theo mùa- mùa
khô ít, mùa lũ nhiều, Hàm lượng cặn nước ngằm chủ yếu là đo cát mịn, giới hạn
tôi đa là 30 + 50 mg/ml Hàm lượng nước sông thường dao động lớn, có khi lên
đến 300 mg/ml
2.133.143 Mau sắcNước tỉnh khiết không màu Màu sắc của nước do các chất humic, các
hợp chất keo của sắt, nước thải của một số ngành công nghiệp hay do sự phát
triên mạnh của rong tảo trong các nguồn nước thiên nhiên tạo nên Do đó màu
sic của nước là biểu hiện của sự ô nhiễm.
Người ta phân biệt màu thực và màu biểu kiến Màu thực của nước là docác chất hòa tan hoặc các chất hữu cơ, thực vật ở dạng keo tạo nên; ví dụ mùn
humic có màu vàng, thủy sinh, rong tảo có màu xanh Màu biéu kiên của nước là
màu của các chất lơ lửng trong nước, xử lý đơn giản hơn Nước thải công nghiệp
có màu hỗn hợp vừa thực vừa biểu kiến.
Độ màu được xác định bằng phương pháp so màu với dung dịch chuẩn
trong ống Nestler, thường dùng dung dịch K;PtCl, + CaCl ; Img/l K2PtCl, bằng
1 đơn vị chuẩn màu Có thé dùng phương pháp trắc quang.
2.1.3.3.1.4 Mui và vị của nướcSVTH: NGUYEN PHỤNG HIẾU Trang 11
Trang 16Công nghệ xử lý nước cắp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BỈNH
Nước có mùi vị là do các chất hữu cơ, vô cơ có mùi đặc trưng hòa tan
trong nước Vi dụ: mùi trứng thôi (H;S), mùi hôi của mercaptan (CH;SH), mùi
cá ươn của amin, mùi thịt thối của diamin, mùi hắc của phenol Dé đánh giá
mức độ mùi của nước, người ta dùng phương pháp pha loãng cho đến khi không
cảm nhận được mùi nữa Chăng hạn, khi nói nước có độ mùi 2, 4, 8 tức là taphải pha loãng một lượng nước cất bằng 2, 4, 8 lần để nó không còn mùi nữa.
Danh giá vị của nước cũng theo phương pháp tương tự.
Độ đục được giám sát thông qua hàm lượng SiO, trong | lít nước, đơn
vị mg SiOx/l Độ đục của nước được xác định bằng máy đo độ đục hoặc bằng
phương pháp hỏa lý trong phòng thí nghiệm.
2.1.3.3.2 Các chỉ tiêu hóa học
2.1.3.3.2.1 Dé cứng
Độ cứng của nước do ham lượng canxi va magiê hòa tan trong nước gây
ra Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại đến
sức khỏe con người nhưng nó lại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ và hậu quả
kinh tế Thường phân biệt 2 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu
- Độ cứng tạm thời: do các muỗi cacbonat hoặc hidrocacbonat của
Ca va Mg gây ra, loại nước này khi đun sẽ tạo ra kêt tủa CaCO, hoặc MgCO; va
sẽ bớt độ cứng.
- Độ cứng vĩnh cửu: do Các muối sunfat hoặc clorua của Ca và Mg
gây ra, bên cạnh 2 cation này, stronti, sắt và mangan cũng tham gia tao độ cứng.
Độ cứng của nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ hoặc tính
theo ham lượng Ca, Mg trong nước.
- Phương pháp tính toán theo hàm lượng Ca, Mg trong nước: phân
tích riêng lẻ Ca va Mg, sau đó dựa vào công thức dé tính độ cứng và biêu thị ra
mg CaCO) trong mội lit.
Độ cứng (mg CaCOVI) = 2,55 Ca (mg/l) + 3,58 Mg (mg/Ù)
- Phương pháp chuẩn độ bang Trilon B (EDTA: etylendiamintetraacetic và mudi natri của nó): khi thêm EDTA vào dung dịch chứa các ion
Ca va Mg, một phức hòa tan được tạo thành Sau đó ở pH=10, thêm chỉ thị màu
SVTH: NGUYEN PHỤNG HIỂU Trang 12
Trang 17Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
Enocrom đen T hoặc Calgamit, dung dịch có màu đỏ của rượu nho Dùng
EDTA chuẩn độ Ca và Mg cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ rượu nho
sang màu xanh ve chai.
ml EDTA chuẩn độ x 1000
Độ cứng (mg CaCOyÏ)= —————mTnước TT
Theo giá trị độ cứng tính bằng mg/l CaCO, có thé phân loại nước thành:
Độ cứng của nước Hàm lượng CaCO; (mg/l)
- Nước mềm <50
- Nước cứng trung bình 150
- Nước qua cứng >300
2.1.3.3.2.2 Ham lượng oxi hòa tan (DO - dissolved oxygen)
DO là lượng oxy hòa tan trong nước Oxy trong nước dam bảo sự sống,
quá trình trao đôi chất của các sinh vat nước.
DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước DO tối ưu từ
4-6 mg/l, khi DO thấp hơn thì nước bị ô nhiễm Thường nồng độ oxi tự do tantrong nước khoảng 8-10 ppm (ppm= mg/1).
> Lượng oxi hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố:
- Sự khuếch tán oxi từ không khí vào nước
; - Sự tiêu hao oxi do quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ của vi
khuân hóa khí
- Sự bé sung oxi do quá trình quang hợp
~ Sự hao hụt oxi hòa tan do sự hô hap của động thực vat trong nước
> Có 2 phương pháp để xác định giá trị DO: phương pháp iot của
Winkler (thường dùng) và phương pháp điện cực oxi.
Phương pháp iod của Winkler:
- Xác định lượng oxy hòa tan nhờ phan ứng:
e Nếu có oxy trong nước
Mn”” + 20H" + 1/20; = MnO; 3 (nâu đen) + H;O
« Nếu không có oxy trong nước
Mn** + 2OH — Mn(OH); + (màu trắng)
- Gan kết tủa MnO;, hòa tan trong acid H;SO,, rồi chuẩn độ lượng iod
bằng Na;S;O; tink thir hồ tinh bột
MnO, + 4H” + 21 = Mn* +2 H;O +1,
ly + 2NaS.O3 = NayS4O¢ (không màu) + 2 Nal
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 13
Trang 18Công nghệ xử lý nước cap GVHD: Th.S NGUYEN VAN BỈNH
Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD) là lượng oxi ma vi sinh vat cần ding dé oxi
hóa các chất hữu co (dé phân hủy sinh học) có trong nước trong điều kiện háo
khi.
Phản ứng xảy ra như sau:
Chất hữu co+O, —Vikhuẩn, CO, + H;O + tế bào mới + sản phẩm trung gian
Chi số BOD cao thi nước bj 6 nhiễm nặng Nước sạch thi BOD < 2 mg
O,/1, nước thai sinh hoạt thường có BOD khoảng 80-240 mg O,/I Phương pháp
xác định BOD:
- Phuong pháp xác định trực tiếp:
BOD, = DO, - DO;
Trong đó DO,: giá trị của DO được xác định ở 0 ngày
DOs: giá trị của DO sau 5 ngày ủ
2.1.3.3.2.4 Nhu cầu oxi hóa học (COD - chemical oxygen
demand)
COD là lượng oxi can thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu
cơ có trong mẫu thành CO; và nước Để xác định COD người ta thường dùng
bicromat làm chất oxi hóa theo phản ứng sau:
chất hữu cơ + ;O# +H Fog POO: + H,O + 2Cr;”
Lượng Cr,0,*> du được chuẩn độ bằng dung dich muối Mohr
Fe(NH,);(SO/¿); và dùng ferroin làm chất chỉ thị
6 Fe" + CrạO;Ÿ + 14H” -> 6FeÌ” + 2Cr` + THạO
Hàm lượng COD được tính theo công thức:
COD (mg/l) = (A - B) N 8 1000
ml mau
Trong đó, A: số ml dung dịch muối Mohr chuan độ trăng
B: số ml dung dịch muối Mohr chuẩn độ dung dịch mẫuSVTH: NGUYÊN PHUNG HIỂU Trang l4
Trang 19Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
N: nông độ đương lượng của mudi Mohr
8000: hệ sô chuyên đôi két qua sang mg O;/1
2.13.3.2.5 ĐộpH Nước trung tính có pH = 7, pH <7 có tính acid, pH > 7 có tính baz.
Nước ngằm có pH = 4-5, nước thải có pH dao động nhiều, đặc biệt trong quá
trình keo tụ, khử trùng, khử sắt, làm mềm nước, chống ăn mòn Sự thay đổi độ
pH của nước liên quan đến sự có mặt của các hóa chất acid hoặc kiềm, sự thủyphân hữu cơ, sự hòa tan một số anion SO,”, NOy
Độ pH có ảnh hưởng đến điều kiện sống bình thường của các sinh vậttrong nước: cá thường không sống được khi nước có pH < 4 hoặc pH >10 pH làchỉ tiêu rất cần thiết cho phép xác định phương pháp xử lý nước thích hợp Độ
pH của nước có thé xác định bằng phương pháp điện hóa, chuẩn độ hoặc bằngcác loại thuốc thử khác nhau
Độ acid tự nhiên là do CO;, hoặc acid vô cơ gây ra, có thé ăn mòn kim
loại CO; có mặt trong nước do quá trình hap thụ không khí hoặc từ các hoạt
động oxy sinh hóa các chất hữu cơ Acid vô cơ thường có trong nước ngầm khichảy qua các vùng mỏ hoặc các lớp khoáng chất, thường thấy dưới dang hợp
chất lưu huỳnh
Độ kiểm tự nhiên do 3 nhóm ion OH’, CO;Ÿ, HCO; tạo nên Một số
muối như borat, silicat , muối của các acid hữu cơ bèn với chất oxy hóa sinhhọc (humic) làm tăng độ kiểm và tăng độ pH Độ kiểm cao gây ảnh hưởng
wi đến đời sống vi sinh vật /3,6,7/
2.1.3.3.2.6 Ham lượng các kim loại nặng
Các kim loại nặng như Hg, Cd, Pb, Sb, As, Cr, Cu, Zn, Mn có trong
nước uống với nồng độ lớn đều làm cho nước bj 6 nhiễm Kim loại nặng không
tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa và thường tích lũy lại trong cơ
thé sinh vật Vì vậy hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con
người vả các loải động vật khác.
Các kim loại nặng có trong nước từ nhiều nguồn khác nhau như nước
thải công nghiệp và sinh hoạt, y tế, nông Bị HE" khai thác khoảng san, Trong
tiêu clin chất lượng môi trường nước, nông độ các nguyên tố kim loại nặng
được quan tâm hàng đầu Dé xác định nồng độ các kim loại nặng trong nước
người ta có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau như phân tích hóa học hoặcphân tích quang ph hấp thụ nguyên tử, phân tích kích hoạt hoặc phân tích cực
phô.
a) SắtSắt tồn tại trong nước dưới dang Fe?" và Fe” Trong nước sinh hoạt nếu
hàm lượng sắt lớn hơn 0,3 mg/1 thì nước có mùi tanh và màu vàng Trong nước
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang \5
Trang 20Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
ngằm sắt thường ở dang Fe”" hòa tan, còn trong nước mặt ở dạng keo hay hợp chất hoặc ở dạng hợp chat humic sắt Nước ngầm ở nước ta thường có hàm
lượng sắt lớn.
b) Mangan (Mn)
Mn là một nguyên tố khá phổ biến trong vỏ trái đất Trong đất ham
lượng Mn 500- 900 mg/kg Mn được đưa vào môi trường do quá trình rửa trôi,
xói mòn và do chất thải công nghiệp Mn có độc tính không cao song có ảnh
hướng tới vị giác Mn thường có trong nước ngâm cùng với sắt ở dạng
bicacbonat Mn””.
c) Chì (Ph)
Chì có trong nước thải của cơ sở sản xuất pin acqui, luyện kim hóa dâu, trong khí thải giao thông Chì có khả năng tích lũy lâu trong cơ thẻ, độc tính đối
với não Các hợp chất chì hữu cơ độc gap 100 lần Chi trong nước được xác định
băng phương pháp quang phô hap thụ nguyên tử hoặc phương pháp chiết trắc
quang với thuốc thử dithizon trong clorofom, đo ở mật độ quang 510 nm.
đ) Thủy ngân (Hg)
Thủy ngân đưa vào môi trường từ núi lửa, từ mỏ thủy ngân, đốt nhiên
liệu hóa thạch, ngành công nghiệp xút - clo, bột giấy Con người nhiễm độc
thủy ngân qua đường ăn uống và hit thở không khí có hơi thủy ngân ¬
Thủy ngân trong nước được xác định băng phương pháp quang phô hâp
thụ nguyên tử hoặc phương pháp chiết trắc quang với thuốc thử dithizon trong
clorofom, đo ở mật độ quang 492 nm,
e) Asen (As)
Các hợp chất asen có trong chất thải một số ngành công nghiệp luyện
kim, khai khoáng (đồng, chì) Trong nguồn nước asen ở dạng asenat hoặc asenit.
Asen là chât độc mạnh có khả năng tích lũy và gây ung thư Nước tự nhiên có
chứa vết asen với nồng độ I0ug/1 Asen thường được xác định bằng phương
pháp quang phổ hap thụ nguyên tử.
f) Crom (Cr)
Crom có nhiều trong một số loại đá: 5 mg/kg đá granit, 1800 mg/kg đá
serpentin, trong đất 2-6 mg/kg Crom có độc tính cao đối với động vật và con
người (crom (VI) độc hơn crom (III), Crom được xác định băng phương pháp
quang phỏ phat xạ nguyên tử, phương pháp kích hoạt notron hoặc phô khối
g) Cadimi (Cd)
Cd có hàm lượng cao trong nước thải công nghiệp Cadimi xâm nhập
vào con người qua đường ăn uống từ các cây trồng và tôm cá, qua hô hap tir không khí, đặc biệt là người nghiện thuốc lá Cd tích lũy vào thận và xương, là
ee Em,
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 16
Trang 21Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
nguyên tố gây độc tính cao đối với con người Cd được phân tích bằng phươngpháp quang phô hấp thụ nguyên tử.
2.1.3.3.2.7 Cac hợp chất vô cơa) Acid silic
Thường gặp trong nước thiên nhiên ở nhiều dạng khác nhau (từ keo đến ion) Trong nước ngầm thường gặp nồng độ silic cao, khi 6.5 < pH < 7.5 gây
khó khăn cho việc khử sắt.
b) Các hợp chất của nitơ
Các chất hữu cơ có trong nước thường tồn tại dưới dạng amoniae, nitrit,
nitrat vả nitơ tự do Tôn tại những hợp chất nà chứng tỏ nước bị nhiễm bản bởi
nước thải Có NH; chứng tỏ nước đang bị nhiễm ban rất nguy hiểm cho CaSO,,
Mi HNO;, HNO, chứng tỏ nước bị nhiễm ban khá lâu, các quá trình oxy hóa đã
kêt thúc.
c) Clorua và sulfat
lon Cl, SO,” có trong nước do sự hòa tan các muối khoáng hoặc do quá
trình phân hủy các hợp chất hữu cơ lon CT có tính xâm thực đối với bêtông, gâybệnh thận, ion SO,” với hàm lượng > 250mg/1 gây tổn hại đến sức khỏe con
người, > 300 mg/1 xâm thực mạnh đối với bêtông.
đ) lod và floruaChúng có trong nước dưới dạng ion và có ảnh hưởng trực tiếp đến sức
khỏe con người Thiếu florua sinh bệnh đau răng, thừa gây hỏng men răng
Thiếu lượng iod gây bệnh bướu cô.
2.1.3.3.2.8 — Các hợp chất hữu cơe) Các hợp chất phenol
Các hợp chất phenol có trong nước thải các ngành công nghiệp (lọc dâu,bột giấy, nhuộm) Nó gây mùi cho nước và ảnh hưởng đến hệ sinh thái Theo qui
định của WHO hàm lượng của 2,4-triclophenol va pentaclorophenol trong nước
uống không quá 10 g/l Các hợp chat phenol được xác định bằng phương pháp
trắc quang.
f) Các hóa chất bảo vệ thực vật hữu cơ
Bao gồm các hợp chất photpho hữu cơ, clo hữu cơ, cacbamat,
phenoxiacetic, Hầu hết các chat này có độc tính cao đối với con người và động
vật Các chat clo hữu cơ có độ bền vững cao trong môi trường và có khả năng
tích lũy trong cơ thé sinh vật và con người
Tiêu chuẩn của FAO đối với nước thủy sản chỉ cho phép nồng độ tông
cộng clo hữu cơ bằng 0,1 g/l và nồng độ tông cộng lân hữu cơ bằng 0,2 g/l.
—=-=e——
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 17
Trang 22Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BÌNH
Tiêu chuẩn Việt Nam qui định nông độ tối đa cho phép tổng các thuốc bảo vệ
thực vật trong nước bề mặt là 0,15 ug/1, riêng đôi với DDT là 0,001 ug/1.
Việc phân tích các hóa chất bảo vệ thực vật thường được thực hiện bằng
phương pháp sắc kí khí hoặc sắc kí phổ khối.
g) Các hidrocacbon đa vòng ngưng tụ
Các chất này có trong nước thải công nghiệp (hóa dầu, giấy, bột phẩm)
Chúng có độc tính cao, có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thê sinh vật Trong
số các chất đó, có chất gây ung thư, biến dj tác hại phôi thai như
7,12-benzopiren, dioxin,
h) Tanin va lignin
Hai hợp chat này có nguồn gốc thực vật Chúng có trong nước thải công
nghiệp giấy và da, tạo màu đen cho nước và gây độc đối với thủy sinh và con
người Do trong phân tử có hai nhóm chức OH găn với vòng thơm nên chúng
có thê phản ứng tạo mảu xanh với các acid tungsophotphoric và molipdophotphoric Việc phân tích các chât nảy có thê thực hiện băng phương
pháp trắc quang
2.1.3.3.3 Các chỉ tiêu vé vỉ sinh vật
Đây là một chi số quan trọng dé đánh giá độ nhiễm ban vi sinh của nước
Sinh vật có trong nước ở nhiều dạng khác nhau, nhóm có ích và nhóm gây bệnh
hoặc truyền bệnh cho con người và động vật Trong số này đáng chú ý là cácloại vi khuắn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng gây bệnh như ta, ly, thương hàn, sốt
rét, viêm gan B, viêm não Nhật Bản, giun,
Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân, rác,
nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước và rác thải bệnh vién, Dé đánh gia mức độ ô nhiễm sinh học, người ta dùng chỉ số coliform Chỉ số này phản ánh số
lượng vi khuẩn E, coli, là loại vi khuẩn sống dai trong nước Người ta xác địnhchi số coliform bằng cách nuôi cấy mẫu trong dung dịch đặc biệt và đếm sốlượng E.coli sau một thời gian nhất định /3, 5,6, 7/
2.1.3.4 Một số tiêu chudn chất lượng nước cấp cho mục dich sinh hoạt
Trên cơ sở chất lượng nước của các lưu vực nước tự nhiên, đáp ứng nhucầu phát triển kinh tế xã hội, tiêu chuẩn đảm bảo sức khỏe con người và các sinh
vật sông trong nước mà các quốc gia đều đưa ra bảng tiêu chuẩn chất lượng
nước riêng.
SVTH: NGUYÊN PHỤNG HIỂU Trang 18
Trang 23Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BÌNH
Bang 2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt - TCVN 5942-1995
nitrat (tinh theo N)
nitrit (tinh theo N) cianua
Trang 24Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
Bang 2.4 Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm - TCVN 5944-1995 (6)
noo
6,5-8,5
oa 5-50
độ cứng (tính theo CaCOs) 300-500Chất rắn tổng số 750-1500
Coliform MPN/100ml
2.2 Su ô nhiễm môi trường nước
2.2.1 Sơ lược về vấn đề 6 nhiễm môi trường
Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất của môi trường, vi phạm tiêu chuân môi trường, thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp các thành phân và đặctính vật lý, hóa học, sinh học, ở bất kỳ thành phần nào của môi trường hay
toàn bộ môi trường Thông thường, tiêu chuẩn môi trường là những chuẩn mực
giới hạn cho phép được quy định dùng làm căn cứ để quản lý môi trường.
Chất gây ô nhiễm là những nhân tố làm cho môi trường trở thành độc hại,gây tôn hại hoặc có khả năng tổn hại đến sức khỏe, sự phát triển của con người
và sinh vật trong môi trường đó.
Sự ô nhiễm môi trường có thể là hậu quả của các hoạt động tự nhiên, như
hoạt động núi lửa, thiên tai lũ lụt, bão hoặc các hoạt động do con người thực hiện trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông và trong sinh hoạt.
SVTH: NGUYÊN PHỤNG HIỂU Trang 20
Trang 25Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
Có nhiều phương pháp đánh giá mức độ 6 nhiễm môi trường như dựa vào
tình trạng sức khỏe và bệnh tật của con người và sinh vật sống trong môi trường
ấy hoặc dựa vào thang tiêu chuẩn chất lượng môi trường (3j
2.2.2 Ô nhiễm môi trường nước
Sự ô nhiễm môi trường nước là sự thay đôi thành phan và tính chat của
nước gây ảnh hưởng đến hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật.
Khi sự thay đổi thành phan và tính chất của nước vượt quá một ngưỡng cho
phép sẽ lảm giảm giá trị sử dụng của nước, ảnh hưởng xâu đến sự tôn tại và phát
triển của sinh vật đặc biệt là đối với sức khỏe con người.
2.2.2.1 Tac nhân gây ô nhiễm nguồn nước
2.2.2.1.1 Nguồn gốcTác nhân gây ô nhiễm nước có thể do tự nhiên hoặc nhân tạo, trong đó nhân
tạo là chủ yêu.
- Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do mưa, tuyết tan, gid bão, lũ
lụt Nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, đường phô đô thị, khu công
nghiép kéo theo các chất ban xuống sông, hồ, hoặc các sản phẩm của hoạt
động sống của sinh vật, kể cả các xác chết của chúng Sự ô nhiễm này còn được
gọi là ô nhiễm điện.
- Sự ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải từ các vùng dân cư, khu
công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và phân
bón trong nông nghiệp vào môi trường nước.
% Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt
Các khu vực đô thị, vùng tập trung đông dân cư hàng ngày thải ra môi
trường một lượng lớn rác thải răn và nước thải sinh hoạt.
Nước ta hiện nay có trên 569 đô thị lớn nhỏ với dân số khoảng hơn 20 triệu người Trong đó, có 2 thành phó lớn với dân số từ 3 đến gần 10 triệu người,còn lại là các thị xã, thị tran với sô dân ít hon Chỉ ước tính cho thành pho | triệu
dân với lượng rác thải 0,5 kg/ngườingày và nước thải 100 lit/ngudi/ngay thì
mỗi ngày thành phố cũng có 500 tin rác thải và 100.000 mỶ nước thai sinh hoạt
thải ra môi trường.
Nước thải sinh hoạt chứa một lượng chất vô cơ và nhiều nhất là các chất hữu cơ, các vi trùng, virut gây bệnh Khi vào môi trường nước, các chất hữu cơ
sẽ bị phân hủy bởi các vi sinh vật Quá trình này làm giảm lượng oxy hòa tantrong nước, làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái trong nước Ngoài ra, nước thải sinh hoạt còn chứa các chất tây rửa tổng hợp Các chất này không có khả năng phân
hủy sinh học, khó xử lý Từ đó dẫn đến tình trạng ô nhiễm lâu dài và tác hại
nghiêm trọng đến hệ sinh thái.
SVTH: NGUYEN PHUNG HIẾU Trang 2\
Trang 26Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
4+ Nguồn 6 nhiễm do nông nghiệp
Sản xuất nông nghiệp có thé gây 6 nhiễm nguồn nước do các hoạt động
sau:
Y Do nước thải của chuồng trai chăn nuôi chảy tràn trên bé mặt, kéo
theo nhiều phân gia cầm, gia súc, rơm ra mục xuống sông, hồ làm ô nhiễm
nguồn nước
Y Do sử dụng các loại phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, điệt cỏ trên
đồng ruộng, một phần lượng chất hữu cơ này theo nước trở lại sông
Do sử dụng các phân bón hóa học chứa nhiều chất dinh dưỡng
như nitơ, photpho gây nên hiện tượng phú dưỡng (sự phát triển mạnh các loài
thực vật trong nước) ở các đoạn sông, ho, hạ lưu các khu tưới.
Nguồn ô nhiễm đo công nghiệp
Ô nhiễm do các rác thải và nước thải công nghiệp bằng nhiều con đường
khác nhau tập trung hoặc chảy vào sông, hồ, biên hoặc ngắm xuống tang chứa
nước ngầm Tùy theo từng ngành công nghiệp mà nước thải công nghiệp cóthành phần và đặc tính khác nhau.
Nước thải và rác thải của các ngành công nghiệp có chứa nhiều chất độc hại, kim loại nặng như phenol, cianua, crom, chỉ, kẽm Dau mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ trong quá trình chế biến, vận chuyển và sử dụng có thể làm ô
nh nặng nguồn nước mặt nhất là nước ở các vùng ven biển Các chất hữu cơ
hợp trong các ngành công nghiệp chất dẻo, dược phẩm, vải sợi, gây 6
Ki nguồn nước do các chất này ben và khó tách ra khỏi môi trường Nước
thải từ các nhà máy nhiệt điện có nhiệt độ cao gây nên ô nhiễm nhiệt Các cơ sởsản xuất và sử dụng chất phóng xạ, các bệnh viện, cơ sở nghiên cứu là một
nguồn ô nhiễm nước rat nguy hiểm.
Theo thời gian các dạng gây ô nhiễm có thé diễn ra thường xuyên hoặc
tức thời do sự cô rủi ro (3, $7
2.2.2.1.2 Phân loại: có nhiều loại khác nhau
- Theo bản chất của các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân biệt: ô
nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hóa học, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý (ô nhiễm nhiệt hoặc do các chat lơ lửng không tan), 6 nhiễm phỏng xa
- Theo vị trí thải vào môi trường nước, người ta phân biệt:
e Ô nhiễm điểm: các nguồn thải từ các hệ thống công rảnh trong các
khu đô thị, khu công nghiệp Nguôn thải này phụ thuộc rất nhiều vào mức sống của nhân dân và chuẩn mực vệ sinh trong khu vực.
SVTH: NGUYEN PHỤNG HIẾU Trang 22
Trang 27Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BỈNH
© © nhiễm điện hay phân tán: nguồn thải có khu vực rat rộng lớn,
bao gồm các khu vực sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp và các vùng chảy tràn từ
khu đô thị ví dụ ô nhiễm từ một vụ tràn dau trên một vùng biển
- Theo vị trí không gian, người ta phân biệt: 6 nhiễm sông, 6 nhiễm hô, 6
nhiễm biến, 6 nhiễm nước mặt, ô nhiễm nước ngam
2.2.2.1.3 Thành phần nước ô nhiễm
Nước 6 nhiễm thưởng có chứa những thành phan sau:
- Các chất thải hữu cơ có nguồn gốc động thực vật làm cho néng độ oxy
hòa tan trong nước bị giảm do qua trình phân hủy sinh học Các vn này có
trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
- Cac vi sinh vật gây bệnh
- Các chất dinh dưỡng thực vật (các hợp chất tan của nitơ, photpho,
kali, ) làm cho cỏ tảo trong nước phát triển quá mức.
- Các hóa chất hữu cơ tông hợp: thuốc trừ sâu, thuốc tăng trưởng, bảo vệthực vật, các chất tây rửa
- Các hóa chất vô cơ tạo ra từ quá trình sản xuất, khai thác mỏ, phân
bón,
- Các chat lắng đọng gây bởi lắp dòng chảy.
- Các chất phóng xạ từ các quá trình khai thác, chế biến quặng, bụi phỏng
xạ từ các vụ thử hạt nhân.
- Nước thải có nhiệt ni cao từ các quá trình làm lạnh trong công nghiệp,
sự ngăn dòng tạo hồ chứa
2.2.2.2 Dau hiệu nước ô nhiễm
2.2.2.2.1 Madu sắc
Mau sắc của nước là biểu hiện của sy 6 nhiễm Mau xanh đậm hoặc có
váng trắng là biểu hiện của trạng thái thừa dinh dưỡng hoặc phát triển quá mứccủa thực vật nổi và sản phẩm phân hủy thực vật chết Nước có màu nâu hoặc
vàng bân do các acid humic (acid mùn), nước có màu nâu, đen là do sắt,
mangan,
Nước thải của các nhà máy, công xưởng, lò mô có nhiều màu sắc khác
nhau, đặc biệt mau sắc do hóa chat gây nên rất độc đôi với sinh vật trong nước.
2.2.2.2.2 Mùi và vị
Khi nước bj ô nhiễm, vị của nỏ bị biến đổi, làm cho giá trị sử dụng của
nước giảm đi nhiều Nước thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hóa học làm
cho nước có vị không tốt và đặc trưng Ví dụ: các muối của sắt, mangan, clo tự
do, hidrosunfua, các phenol, các hidrocacbon không no Các quá trình phân giải
SVTH: NGUYEN PHUNG HIẾU Trang 23
Trang 28Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
các chất hữu cơ như rong tảo đều tạo nên những sản phẩm làm cho nước cỏ vị
khác thường.
Mùi của nước là một đặc trưng quan trọng cho mức độ ô nhiễm nước do
các chất gây mùi như amoniac, phenol, clo tự do, các sunfua, xianua Nguyên
nhân là do sự có mặt của các hợp chất hữu cơ như dầu mỡ, rong tảo và các chất
hữu cơ đang phân rã Một sô vi sinh vật gây mùi như động vật đơn bào
Dinobryon và tảo Volvox gây mùi tanh cá.
2.2.2.2.3 Độ đục
Nước bị đục do các nguyên nhân:
- lẫn bụi va các hóa chất công nghiệp
- hòa tan sau đó kết tủa các hóa chất ở dang hat ran
- lam phân tán các hạt đất do phức hệ hap thụ dat bị phá vỡ Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp có độ đục lớn do các chất
lơ lửng gây ra Những hạt vật chất gây đục thường hấp thụ các kim loại độc và các vi sinh vật gây bệnh lên bề mặt của chúng Vì vậy độ đục là đặc trưng chủyếu của nước thải hay nước ô nhiễm nặng
2.2.2.2.4 Nhiệt độNhiệt độ tăng làm giảm lượng oxy hòa tan, xúc tiến sự phát triển các
sinh vật phù du Do đó ô nhiễm nhiệt do nước thải từ các nhà máy nhiệt điện
góp phân thay đôi màu sắc và mùi vị của nước.
2.2.2.3 Ô nhiễm nguồn nước mặt
Nguồn nước các sông ngòi, kênh rạch, ao hồ tự nhiên, dự trừ, đồng
ruộng đều có mức độ ô nhiễm cao Tác nhân gây ô nhiễm nước mặt thường
là các chất vô cơ, hữu cơ, các chất gây phú dưỡng, các kim loại nặng, hóa c
độc hại, thuốc bảo vệ thực vật, các vi sinh vat
2.2.2.3.1 Ô nhiễm sông ngòi
2.2.2.3.1.1 Khả năng tự làm sạch của nước sông Nước sông có khả năng pha loãng nước thải và tự làm sạch nước trong
sông Khi lượng chất gây ô nhiễm không quá lớn thì sự pha loãng giúp cho nước
sông tránh khỏi ô nhiễm Hơn nữa, dòng sông có khả năng tự tự phục hôi lại
chất lượng ban đầu của nó khi nguồn nước bị ô nhiễm, đó là hiện tượng tự làm
sạch của nước sông Hiện tượng tự làm sạch của nước sông có ý nghĩa quan
trọng trong việc làm biến đổi các chất gây ô nhiễm và duy trì chất lượng nước.
a Cơ chế tự làm sạch của nước sông
Khả năng tự điều chỉnh của hệ sinh thái nước khi bị ô nhiễm thể hiện qua
khả năng đông hóa các chat thải của nước Điều nay góp phân khắc phục tình
SVTH: NGUYÊN PHUNG HIẾU Trang 24
Trang 29Công nghệ xử lý nước cap GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
trạng ô nhiễm và đưa hệ sinh thái nước trở về trạng thái cân bằng Quá trình tự
làm sạch nguồn nước diễn ra theo các cơ chế vật lý, hóa học và sinh học.
- Cơ chế vật lý: là quá trình lắng đọng các loại chất rắn vô cơ và hữu
cơ xuống đáy Các chất hữu cơ này có thể bị phân hủy theo cơ chế sinh học yếm
khi.
- Cơ chế hóa học: là các quá trình hóa học xảy ra trong nước tạo ra các
biến đổi hóa học hoặc tạo thành các kết tủa hóa học không độc hai.
- Cơ chế sinh học: là cơ chế làm sạch nước quan trọng nhất, bao gồm các quá trình quang hợp của thực vật nước, quá trình phân hủy háo khí và yếm
khí các chất hữu cơ nhờ vào các vi sinh vật trong nước, trong đó chủ yếu là quá
trình phân hủy sinh học háo khí.
Các loài thực vật trong nước như rong, tảo qua quá trình quang hợp tạo thành các cacbon hidrat, giải phóng oxy, làm tăng lượng oxy hòa tan trong nước.
Các vi sinh vật háo khí sử dụng oxy hòa tan trong nước dé phân hủy các
chat hữu cơ tạo thành các khối vi sinh, khí CO) và nước Quá trình phân hủy háokhí chỉ xảy ra ở lớp nước mặt trong điều kiện có đủ lượng oxy hòa tan Quá trìnhphân hủy sinh học yếm khí xảy ra không cần oxy, mà do các vi sinh vật yêm khí
ở các lớp bùn đáy sông tạo ra các loại khí độc, có mùi hôi như khí HS, CH¿,
SO; và các khối ví sinh
Các khối vi sinh tham gia vao dây chuyền thức ăn trong hệ sinh thai nước
Nhờ đó, nước dần dan được làm sạch
b Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của nước
- Néng độ oxy trong nước càng cao, nước sông càng dé tự làm sạch.
- Tinh chat và hàm lượng các chat ô nhiễm trong nước: chất 6 nhiễmhữu cơ dé phân hủy sinh học và lượng chất ô nhiễm không vượt quá kha năng
phân hủy của các vi khuẩn trong nước sông
- Loại và số lượng các vi khuẩn và vi sinh vật trong nước sông cảngphong phú thì sẽ càng tăng nhanh tốc độ phân hủy sinh học các chất ô nhiễm và
tăng khả năng tự làm sạch của nước sông.
- Điều kiện khí tượng như nhiệt độ, gió, Nhiệt độ nước càng caocàng thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học Tốc độ gió lớn sẽ tăng sự xáotrộn trên bé mặt nước, tạo điều kiện cho oxy không khí khuếch tán vào nước,
làm tăng khả năng tự làm sạch của nước.
- Điều kiện dòng chảy: lưu lượng nước, tốc độ nước Lưu lượng
nước lớn thì sẽ tăng khả năng pha loãng Téc độ nước làm tăng khả năng khuếch
tán của oxy vào nước.
SVTH: NGUYEN PHỰNG HIẾU Trang 25
Trang 30Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
- Diéu kiện mặt cắt sông: sông rộng nhưng nông sẽ tạo điều kiện cho
oxy hỏa tan nhiêu hơn vào nước, làm tăng khả năng làm sạch của nước.
2.2.2.3.1.2 Sự ô nhiễm nước sông
Mặc dù nước sông có khả năng pha loãng và tự làm sạch, tuy nhiên nếu
hàm lượng các chất gây ô nhiễm quá lớn thì cũng không tránh khỏi tình trạng bị
ô nhiễm Do đó, chúng ta cần có biện pháp kiểm soát, xử lý nguồn nước thải vàosông, hd, tăng cường khả năng tự làm sạch của nước (nạo vét, cải tạo lòng sông)
2.2.2.3.2 Sự ô nhiễm h tự nhiên và hô dự trữ nước
2.2.2.3.2.1 Hiện tượng phú dưỡng của nước hồ
Phú dưỡng là hiện tượng gia tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng (nitơ,
photpho) dẫn đến sự phát trién quá mức các thực vật bậc thấp (rong, tảo )
trong nước hồ Biểu Ì hiện rõ nhất của hiện tượng là sự lan rộng các thực vật trôi
nổi kết thành bè, mảng trên bề mặt nước và trong tầng nước sát mặt.
Nguyên nhân gây nên hiện tượng phú dưỡng trong hồ chủ yếu do nước
thải tử các khu đô thị, khu công nghiệp, đặc biệt là nước từ các khu canh tác
nông nghiệp có chứa quá nhiều chất dinh dưỡng (nitơ, photpho )
Bắt kỳ nguồn nước nào tiếp nhận quá mức các chất dinh dưỡng đều bị phú
dưỡng Tuy nhiên mức độ phú dưỡng cao ở những lưu vực nước yên tĩnh, di
chuyên chậm, ít bị pha loãng như các hồ tự nhiên, các hồ chứa, các vùng biển,
vịnh bị đóng kín.
2.2.2.3.2.2 Anh hưởng của hiện tượng phú dưỡng
Sự phú dưỡng làm cho toàn bộ hệ sinh thái nước bị biến đối Các loài sinhvật bậc thấp như tảo lục lam phát triển mạnh và chiếm ưu thế Chúng kết thànhmảng bè trên mặt nước, tạo ra các độc tố và có mùi khó chịu khi chết đi Điều
này làm ảnh hưởng đến chất lượng nước giảm, giá trị sử dụng (sinh hoạt, ăn
uống) không còn
Ban đầu, các sinh vật bậc cao và các loài thủy sản khác trong hồ cũng
tăng lên theo lượng chất dinh đưỡng Nhưng do độ đục và sự thiếu hụt oxy tănglên làm cho số lượng của các sinh vật bậc cao giảm dân
Sự phú dưỡng của nước làm cho lượng oxy hòa tan giảm, nhất là ở tang dưới sâu Do đó, nước có tính acid, độ pH thấp, là điều kiện thuận lợi cho quá
trình phân hủy yếm khí Nước dùng cho công nghiệp cũng không thích hợp vì có
độ acid tăng, tăng sự ăn mòn kim loại.
Ngoài ra, các lớp tảo, thực vật trong nước khi chết đi sẽ làm tăng sự bôi
lắng trong hỏ, làm giảm độ sâu của hỏ
2.2.2.3.2.3 Bién pháp giảm hiện tượng phú đưỡng
SVTH: NGUYÊN PHỤNG HIỂU Trang 26
Trang 31Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BỈNH
> Ngăn chặn các nguén đinh dưỡng đi vào hồ:
- Kiểm soát việc sử dụng phân bón ở khu canh tác nông nghiệp
_ Xử lý nước thải sinh hoạt của khu dân cư trước khi đỗ ra sông, hồ
băng bê tự hoại, xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung
> Xử lý làm giảm các chất dinh dưỡng trong nước hồ:
- Logi bỏ tảo khỏi bể mặt nước
- Tăng lượng oxy cho nước : dùng bơm xáo trộn nước hồ, sục khí
nhân tạo vào nước ở đáy hồ
- Nao vét các chất lăng đọng ở đáy dé loại bỏ chat dinh dưỡng
- _ Xử lý hóa học nước hô dé giảm các chất dinh dưỡng
2.2.2.4 Ô nhiễm nguồn nước ngầm
Nước ngâm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia.
Do đó, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống con
người.
Nước ngầm nói chung ít bị ô nhiễm hơn nước mặt nhờ quá trình lọc của
lớp đất khi nước thắm xuống ting chứa nước ngằm Tuy nhiên, khi các chất ônhiễm thâm thấu tới những nguồn nước ngầm có địa hình nông thì sự ô nhiễm sẽkhó xử lý và trở nên rất nguy hiểm đối với con người Vì nước ngầm nằm sâutrong lòng đất, khi đã bị ô nhiễm con người rất khó can thiệp để làm sạch Cácmach nước ngằm chảy rất chậm, hoạt dộng của các vi khuẩn rất kém cỏi nên khảnăng tự làm sạch của nước ngâm rat hạn chế Nếu nước ngầm đã bj 6 nhiễm va
dù có ngăn chặn re nguồn gay 6 nhiễm trên bề mặt dat thi cũng phải mat hàng
thập kỷ sau các chất ô nhiễm mới ra khỏi khu vực và nhập vào nước của đại
đương.
Tóm lại, việc bảo vệ nguồn nước ngầm khỏi bj ô nhiễm là một nhiệm vụ
cực ky quan trọng trong việc bảo vệ dự trữ nguồn nước sạch cho con người.
[3,5]
2.3 Một số vấn đề về tài nguyên nước Việt Nam
2.3.1 Các nguồn nước ở Việt Nam
2.3.1.1 Nguồn nước mặt
Việt Nam có mạng lưới sông sudi khá dày đặc với 2360 con sông Trong
đó có 9 hệ thống sông lớn, bao gồm các hệ thống sông Cửu Long, sông Hồng,sông Đồng Nai, sông Mã, sông Cả, sông Ba, sông Kỳ Cùng, sông Thái Bình vàThu Bên với tông diện tích lưu vực trên 10.000 km’ /7, 3J
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 27
Trang 32Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
Bang 2.5: Trữ lượng nước mặt của các sông (Nguén: Viện Quy hoạch và
Quản lý nước)
› 2 Tổng lượng nước sông
diện tích lưu vực (km*) (ke Dnăm)
Toàn bộ | Trong | Ngoài | Toàn | Trong i
nude nước bộ nước
tg lam [eas is [mm im.
Trang 33Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BINH
Cũng như sự phân bố lượng mưa, dòng chảy sông ngòi Việt Nam phân bố
không đều, nơi có lượng mưa lớn thì dòng chảy lớn và ngược lại Lượng mưa
trung bình hàng năm trên toàn lãnh thổ dao động từ 1500-200 mm (gấp 2,6 lần
mức trung bình của châu Á) Đây là nguồn tài nguyên to lớn và quý giá cho việc
phát triển sản xuất, phục vụ nhân dân Do đó, cần có kế hoạch bảo vệ và phân bố
sử dụng hợp lý cho nhiều ngành kinh tế.
KẼE
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 29
Trang 34Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VAN BINH
Nước ta có nhiều hỗ tự nhiên như hd Ba Bé ở Bắc Kạn, với diện tích
khoảng 5km”; Hồ Tây ở Hà Nội, 4, 5km; Biển Hồ ở Gia Lai, 8km”; hồ Lak ở
Đắk Lak, 10km” Vẻ hỗ nhân tao, có 750 hồ lớn và trung bình và hàng nghìn ho nhỏ Trong đó có 7 hồ với dung tích trên 500 triệu mì: Hòa Bình, 5.680 triệu m’;
Trị An, 2.547 triệu mì Thác Bà, 2160 trên mỉ”: Thác Mo, 1311 triệu mỉ; Dâu
Tiếng, 1.111 triệu mì: Yaly, 779 triệu m*; Hàm Thuận - Da Mi, 535 triệu mỉ.
Một số đập và ho lớn hiện đang được xây dựng và chuẩn bị xây dựng trên sông
Đà, sông Gâm, sông Sê San, sông Đông Nai
2.3.1.2 Nguồn nước ngầm
Trữ lượng (tiểm năng) nước ngầm của Việt Nam khá lớn, xấp xi 15%tong trữ lượng nước bề mặt Tong trữ lượng có tiềm năng khai thác được trên cảnước của các tang trữ nước trên toàn lãnh thé, chưa ké phan hải đảo, ước tính
gần 2000m*/s, tương ứng khoảng 60 tỷ m”/năm Trữ lượng này thay đổi nhiều
theo các vùng: đồi dào nhất ở Đồng bang sông Hồng, Đông bằng sông Cửu
Long, Đông Nam Bộ; khá nhiều ở Tây Nguyên và ít hơn tại các vùng núi Tây
Bắc, Đông Bắc và duyên hải Bắc và Nam Trung Bộ.
Trữ lượng ở giai đoạn tìm kiếm và thăm dò sơ bộ mới đạt khoảng 8 tỷ
mỶ/năm, tức khoảng 13% tổng trữ lượng Theo kết quả điều tra, khảo sát và
nghiên cứu đã có đên năm 1999 thì trữ lượng nước ee thuộc loại có thé khai
thác ngay với độ tin cậy cao (cấp A) vào khoảng 736.205 mỉ/ngày; thuộc loại có
thể khai thác với độ tin cậy khá (cấp B) vào khoản kì 939.625 m /ngày; thuộc loại
đã được dự báo là có khả năng khai thác (cập Cl), 2.007.165 va (C2),
10.848.451m /ngày Tổng lượng đã khai thác chỉ mới vào khoảng 5% tổng trữ
lượng Trong các năm tới lượng khai thác có thé lên tới khoảng 12 tỷ m`/năm.
So sánh với thế giới trữ lượng nước ngầm của Việt Nam ở vào mức trung bình.
2.3.2 Tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên nước
Ở nước ta hiện nay có khoảng 621 đô thị lớn nhỏ, trong đó có 78 đô thị có
số dân từ 15.000 người trở lên, số còn lại thuộc các đô thị nhỏ Tiêu chuẩn cấp
nước mới đạt 50-60 liƯngười/ngày Hiện nay chỉ gần % dân số đô thị được cấp
nước Tong lượng nước cap cho các đô thị đạt công suất 2,6 triệu mẺ/ngày, trong
đó 2/3 từ nguồn nước mặt và 1/3 từ nguồn nước ngâm
Cho đến nay mới đảm bảo cấp được nước sạch cho 32% dân số ở nôngthôn, trong đó sử dụng giếng khoan, giếng đào, nước từ sông ngòi không qua xử
lý khoảng 28%; nước mưa 10% còn lại là từ các nguồn khác
Nhiều thành phố như Ha Nội, Bà Rịa — Vũng Tàu, Mỹ Tho, Tiền Giang,Lạng Sơn, đang sử dụng nước ngầm với công suất hơn 900.000 m’/ngay,
chiếm 1/3 tông công suất các nhà máy nước Riêng thủ đô Hà Nội sử dụng hoàn
toàn nước ng m Hiện nay chúng ta đang nghiên cứu phương án dùng nguồn
nước mặt cung cấp cho thủ đô Hà Nội
SVTH: NGUYÊN PHUNG HIEU Trang 30
Trang 35Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
Ngoài mục đích sinh hoạt, nước ngọt khai thác ở nước ta chủ yếu phục vụ
cho nông nghiệp, chiêm trên 90% tông sô nước sử dụng, còn lại được sử dụng
cho ngành thủy điện, giao thông vận tải, ngành thủy sản.
Tóm lại, nhu cầu sử dụng nước sạch của con người là rất lớn Tuy nhiên
đứng trước tình trạng chất lượng nguồn nước hiện nay đang bị 6 nhiễm đáng kẻ thì van dé đảm bảo nguồn nước sạch trong sinh hoạt luôn là nhiệm vụ hàng đầu
của cơ quan có chức năng Có thé sử dụng những phương pháp xử ly nao, qua
các giai đoạn xử ly ra sao là công việc đặt ra của các nhà máy xử ly nước cấp.
2.4 Các phương pháp và công nghệ xử lý nước tự nhiên
2.4.1 Các phương pháp xử lý
Có các phương pháp xử lý cơ bản sau:
- Phương pháp xử lý cơ học: nước cấp được xử lý qua các công trình
và thiết bị như: song chắn rác, lưới chắn rác, bé lắng và bé loc;
- Phương pháp hóa học: xử lý nước bằng việc bổ sung các hóa chất như: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, clo để khử trùng
- Phương pháp lý học: dùng các tia tử ngoại, sóng siêu âm dé khử trùng nước, điện phân nước để khử muối, làm thoáng dé khử khí CO; hòa tan,
- Phương pháp sinh học: sử dụng các vi sinh vật dé thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ
Tuy nhiên các phương pháp hóa học va lí học thường ding đẻ hỗ trợ và
tăng cường hiệu quả cho phương pháp xử lý cơ học Còn phương pháp xử lý
sinh học thường được sử dụng rộng rai trong các công trình xử lý nước thải.
(4.7)
2.4.2 Công nghệ xử lý nước tự nhiên
Tuỳ thuộc vào các tác nhân gây ô nhiễm, mức độ ô nhiễm và chỉ tiêu chất
lượng nguồn nước, các phương pháp xử lý (hóa học, cơ học) mà dây chuyển
công nghệ xử lý sẽ khác nhau.
Hình 2.1 Sơ đồ day chuyền công nghệ xử lý nước cấp /6/
SVTH: NGUYÊN PHỤNG HIỂU Trang 31
Trang 36Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
Bảng2.6 Phương pháp xứ lý hóa học và các hóa chất sử dung
Chỉ tiêu chất lượng nước | Phương pháp xử lý hóa | Hóa chất sử dụng
Trang 37Công nghệ xử lý nước cap GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
Có mùi va vị Cacbon hóa, clo hóa ' Than hoạt tính, clo lỏng,
nước, clo hóa nước kèm | kali
amoniac hóa, xử lý băng | amoniac, ozon,
kali
Nước có nhiều muối | Khử cacbon, làm mềm | Vôi, xôđa, phèn (sắt
cứng băng vôi, xôđa, trao đôi | clorua), muôi ăn, acid
i sulfuric
ion
Hàm lượng muối cao | Trao đổi ion, điện phân, | Acid sulfuric
hơn tiêu chuân chưng cât
Có hidro sulua(H;S) | Acid hóa, làm thoáng, | Acid sulfuric, vôi, xôđa
clo hóa, đánh phèn
Nhiều oxy hòa tan Liên kết bằng các chất|Sulfat hoặc natri
khử thiosulfat, khí sulfuro,
hydrazin
Nước không én định trị Permanganat, ozon hóa, | Vôi, xôđa, natri phophat
số bão hòa thấp kiềm hóa, photphat hóa
Nước không ổn định có | Acid hóa, phophathóa | Acid sulfuric,
chỉ số bão hòa cao natri phophat
Nước có vi trùng Clo hóa, ozon hóa Clo, vôi, xôđa, phèn,
kali permanganat
Nước có nhiễu sắt Làm thoáng, clo hóa, | Clo, vôi, kali
kiểm hóa, đánh phèn | permanganatbằng kali permanganat,
lọc cation
Có nhiều giai đoạn xử lý với các phương pháp khác nhau nhưng nhìnchung dây chuyền công nghệ xử lý nước đều có các qua trình cơ bản sau:
> Quá trinh keo tụ
> Quá trình lắng và tuyển nôi
Trang 38Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BINH
2.4.2.1 Qua trình keo tụ
2.4.2.1.1 Khái niệm
Quá trình keo tụ là quá trình sử dụng hóa chat dé liên kết các hạt cặn, chấtrin lơ lửng dang huyền phù với nhau tạo thành những hạt có kích thước lớn hơn,
dé dàng tách ra bằng các phương pháp lắng, lọc hay tuyển nỗi thông thường
Do trong nước các hạt keo luôn mang điện tích nên trong quá trình
chuyên động, giữa lớp điện tích trên bề mặt hạt keo và lớp ion khuếch tan trái
dấu trong dung dịch xuất hiện điện thé zeta (š) Thế zeta càng lớn, lớp điện tích
kép càng dày, điện tích trong lớp đó càng lớn Khi đó các hạt keo càng bén vững
và khó kết hợp lại với nhau (keo tụ).
Như vậy, vẻ mặt lý thuyết, keo tụ là quá trình lâm giảm bớt hoặc loại bỏ các điện tích bề mặt hạt keo (loại bỏ thế zeta &) nhằm kết hợp các hạt keo lại khi
chúng tiếp xúc với nhau Tiếp theo nhờ sự khuấy trộn các hạt keo đã bị keo tụ
liên kết lại, đây còn gọi là quá trình tủa bông.
Cho vào nước các chất điện ly đơn giản như NaCl Khi nồng độ chất điện
ly tăng lên, ion chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép tăng lên, làmgiảm thế zeta đồng thời cũng giảm lực đây tĩnh điện giữa các hạt Biện pháp nàyđơn giản nhưng đòi hỏi sử dung nhiều chất điện ly với liều lượng chính xác, do
đó, ít được sử dụng.
2.4.2.1.2.2 Keo tụ bằng keo ngược đấuNgười ta cho vào nước các muối kim loại hóa trị III có thể thủy phân như
phèn nhôm: _— sulfat Al;(SO,);.!4H;O, nhôm pm AICl;.6H;O, policlorua
sắt (II) clorua FeCl, sulfat sắt nhôm AlFe(SO,)s nH.O, sulfat clo sắt FeCISO,,
FeCl;.Fe(SO¿)a
Trong nước, các ion Al””, Fe`" kết hợp với nước tạo phức chat Tùy thuộc
vào pH của môi trường và nông độ các ion kim loại mà các phức này tôn tại ở
các dạng khác nhau.
Khi tăng pH các phản ú ứng đối với phèn nhôm xây ra như sau:
AI(H;O)¿*"' + H;ạO => AI(H;O).(OH)° + HO"
Tăng acid: Al(H;O),(OH);” + HO — Al(H;O),(OH);” + HO”
Tăng kiểm: Al(H;O),(OH);` + HạO > Al(H;O)¿` + 3H;O + H;O”
SVTH: NGUYEN PHUNG HIỂU Trang 34
Trang 39Công nghệ xử lý nước cắp GVHD: Th.S NGUYEN VĂN BÌNH
Al(OH); + OH’ Al(OH),
Hoặc các ion kim loại tự do cũng có thé cho phan ứng thủy phân với
nước, tạo thành các phức hidroxo:
Al’ + 3H,0 > Al(OH); + 3H”
Fe*’ + 3H;O — Fe(OH); + 3H"
Tat cả các sản phẩm tao thành trong khoảng pH = 3 - 6 và các hidroxit
nhôm, sắt đều mang điện tích dương mạnh, có khả năng kết hợp với các hạt keo
âm dé tạo thành bông cặn Ngoài ra, ion H” được giải phóng sẽ khử độ kiểm tự
nhiên của nước Ngược lại Đến nước có độ kiêm tự nhiên thấp, không đủ trung
hòa H” thì phải kiềm hóa nước bằng vôi, sôđa, xút
2.4.2.1.2.3 Tăng cường quá trình keo tu bằng các hợp chất cao
phân tử
Có thể dùng các hợp chất cao phân tử như polimer hữu cơ (amidon,
alginat, polielectrolyt tông hợp), poliner vô cơ (sol oxit silic) Chúng tan trong
nước, có cấu tạo mạch dài có khối lượng mol từ 10° - 10” g/mol, đường kính phân tử trong dung dịch khoảng 0,1- | um để keo tụ hoặc làm chất trợ keo tụ
cho các phèn nhôm và sắt
Tuy nhiên các loại polime này có nhược điêm là không bảo quản được
lâu, công nghệ sản xuất đắt, giá thành sản phẩm cao Ở nước ta hầu như chưa
dùng loại keo này.
2.4.2.2 Quá trình lắng và tuyển nỗi2.4.2.2.1 Qud trình lắng gan
Lắng gan là phương pháp dùng để tách các chất huyền phù va chat keo
sau quá trình keo tụ - tủa bông Dựa vào đặc điểm kết lắng của các hạt mà người
ta phân loại như sau:
- Các hạt cặn đơn lẻ; các hạt không thay đổi hình đáng và độ lớn trong
quá trình lăng Ví dụ: các hạt phù sa, cát trong các nguồn nước đục Quá trình
lăng sơ bộ không dùng phèn.
- Cac hạt kết tủa bông, có khả năng kêt đính, thay đôi hình dang và độ lớn trong quá trình lắng Quá trình lắng của các hạt bông cặn sau quá trình keo
tụ.
Trong xứ lý nước sinh hoạt, người ta thường tiến hành lắng gan trong một dòng liên tục (dòng chuyển động) Có nhiều kiểu dòng chuyển động thường
gặp trong kỹ thuật lang gan: :
- Lăng gan theo dòng thăng đứng, sử dung trong các thiệt bị lang
hình côn trụ, vùng lắng gan nằm ở phan hình trụ.
- Lắng gan theo kiểu dòng chảy ngang, sử dụng trong thiết bị lắng
dang hình hộp có các bẻ mặt chữ nhật đôi khi cũng áp dụng cho thiêt bị hình trụ.
———————
SVTH: NGUYEN PHỰNG HIẾU Trang 35
Trang 40Công nghệ xử lý nước cấp GVHD: Th.S NGUYÊN VĂN BÌNH
- Lắng gạn kiểu dòng nghiêng, sử dụng trong thiết bị có các tắm
mỏng, dòng chảy thuận chiều hoặc ngược chiéu.
Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt cặn lớn có tốc độ lắng lớn
hơn tốc độ dang của dòng chảy sẽ lắng xuống đáy bể Ngược lại, các hạt cặn nhỏ
có tốc độ lắng bé nên chỉ lơ lửng hoặc bị Đến theo dong chảy lên phía trên mặt
bẻ Mặt khác, khi có dùng chất keo tụ, các hạt keo nhỏ bị dòng chảy day lên,
chúng va chạm kết dính với nhau va tăng dần kích thước, cho đến khi tốc độ
lắng lớn hơn tốc độ dâng của dòng chảy thì lắng xuống
2.4.2.2.2 Quá trình tuyển nỗi
Tuyển nỗi là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi nước khi trọng lượng riêng
của chúng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước Về nguyên lý, quá trình tuyên
ndi là quá trình ngược với quá trình lắng gạn Quá trình tuyển nỗi thường được
tăng cường bằng cách thôi không khí vào nước, tao ra các bọt khí va khi các bot
khí nôi lên sẽ kéo theo các hạt cặn bám vào.
Trong công nghiệp, quá trình tuyển nổi được dùng dé xử lý các chất
khoảng, tái sinh nguyên liệu từ nước rửa, xử lý nước thải và xử lý bùn Trong xử
lý nước cấp, quá trình tuyên nỗi được kết hợp với quả trình keo tụ, tủa bông, đặcbiệt là đối với các chất mùn và tảo được tách ra sau quá trình keo tụ.
2.4.2.3 Quá trình lọc nước
2.4.2.3.1 Khdi niệm
Lọc nước là giai đoạn kết thúc của quá trình làm trong nước, được thực
hiện trong các bé lọc Các bé lọc có nhiệm vụ giữ lại các hạt cận nhỏ và một số
vi khuẩn còn lại sau khi nước đã qua quá trình lắng và tuyển nỗi.
Quá trình lọc nước được thực hiện bằng cách cho nước đi qua lớp vật liệu
lọc, thường là cát thạch anh hoặc antraxit (than gầy đập vụn) có kích thước 0,5
-1,0 mm Sau một thời gian làm việc, các lớp vật liệu lọc bị nhiễm ban và ảnh
hưởng xấu đến chất lượng nước sau lọc Do đó phải tiến hành rửa bể lọc, khoảng
thời gian giữa hai lần rửa bé lọc gọi là chu kỳ lọc.
2.4.2.3.2 Phan loại
Bé loc duge phan thành, nhiều loại dựa vào nguyên tắc làm việc, cấu tạo
lớp vật liệu lọc va các thông số vận hành (tốc độ lọc, chu kỳ lọc) Trong đó hai
loại bé lọc thường được sử dụng là bể lọc chậm va bé lọc nhanh.
lọc chậm cho nước đi qua lớp cát lọc với vận tốc rất nhỏ (0,1 - 0,5
m/h) và trên bề mặt lớp cát lọc sẽ dan dân hình thành màng lọc Ưu điểm của bẻ
là hiệu quả xử lý rat cao, 90 - 99% cặn ban và vi trùng bị giữ lại, thời gian lọc
của bé lâu (1 - 2 tháng) Tuy nhiên do tốc độ lọc chậm nên kích thước của bẻ
lớn, giá thành xây dựng cao, rửa bể bằng phương pháp thủ công vat vả Do đó,
=——sss====———
SVTH: NGUYEN PHUNG HIEU Trang 36