BAI-THUYET-TRINH-XU-LY-NUOC-CHO-NONG-THON

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐỀ TÀI CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC SẠCH CHO NƠNG THƠN VIỆT NAM GVHD: T.S : Nguyễn Cơng Ngun BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC TÊN THÀNH VIÊN MSSV PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC  Tìm hiểu phương pháp khử NGUYỄN THỊ XUÂN QUỲNH 1310824 trùng nước , trọng phương pháp khử trùng Clo  Trình bày nội dung word  Chỉnh sửa powerpoint  Làm poster  Tìm hiều phương pháp khử sắt NGUYỄN THỊ NGỌC QUYÊN 1310829 magan  Trình bày powerpoint  Tìm hiều phương pháp làm LÊ THỊ LAN TRINH 1310848 mềm nước cứng CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC SẠCH CHO NÔNG THÔN VIỆT NAM I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC HIỆN NAY Vai trò tài nguyên nước sống người  Nước vật phẩm quý giá nhất mà tạo hóa đã ban tặng cho lồi người, nó khởi ng̀n của sự sớng: vạn vật không có nước tồn tại người cũng không ngoại lệ Các nghiên cứu khoa học đã cho thấy người có thể nhịn đói được tuần sẽ chết khát nếu ngày không được uống nước Nước chiếm 99% trọng lượng sinh vật sống môi trường nước 70% trọng lượng thể người, người mỗi ngày cần 250 lít nước cho sinh hoạt…  Nước cũng tài nguyên có ý nghĩa đa ngành, nguồn nguyên liệu thiếu cho hoạt động của ngành kinh tế Hiện nay, nông nghiệp vẫn ngành sử dụng nước nhiều nhất, chiếm 75-80% tổng lượng nước sử dụng hàng năm, kế theo nước dùng cho công nghiệp, dịch vụ sinh hoạt Tỷ trọng của ngành cũng có những thay đổi đáng kể: nôn0g nghiệp dịch vụ dùng 134 tỷ m3, công nghiệp 40 tỷ m3 Tiềm trạng tài nguyên nước Việt Nam 2.1 Tiềm  Theo tính toán hiện nay, tài nguyên nước thế giới 1.39 tỉ km3, tập trung thủy 97,2% (1.35 tỷ km3), còn lại khí thạch quyển; 94% lượng nước nước mặt, 2% nước tập trung băng ở hai cực; 0,6% nước ngầm, còn lại nước sông, hồ Lượng nước khí khoảng 0.001%, sinh 0,002%, sông suối 0,00007% tổng lượng nước trái đất Ngoài lượng nước mưa trái đất 105.000 km3/năm  Đới với Việt Nam, nhìn chung tài nguyên nước phong phú Việt Nam nước có lượng mưa trung bình vào loại cao, khoảng 2000mm/năm, gấp 2,6 lượng mưa trung bình của vùng lục địa thế giới  Đối với nước đất, hình thức sử dụng phở biến hiện cấp nước sinh hoạt tưới tiêu Hiện khoảng 70-80% nguồn nước sinh hoạt cấp cho nông thôn nước từ đất loại cơng trình giếng đào, giếng khoan mạch lộ Khả khai thác nước đất để phục vụ cho tưới tiêu lớn, chủ yếu tập trung cho số trồng có giá trị kinh tế như: cà phê ở Tây Nguyên, vải ở Bắc Giang… theo thống kê sơ bộ, lượng nước đất sử dụng cho tưới khoảng 425 triệu m3/năm 2.2 Thực trạng  Nước thiết yếu vậy, loài người hiện đứng trước nguy thiếu nước nghiêm trọng, chất lượng nguồn nước ngày suy giảm, đó đã gây những tác hại rất lớn đối với sức khỏe đời sống người Theo thống kê cho thấy thế giới hiện có 80 quốc gia 40% dân số không đủ nước dùng, 1/3 điểm dân cư phải dùng nguồn nước ô nhiễm để ăn uống sinh hoạt, hệ quả hàng năm có 500 triệu người mắc bệnh, 10 triệu người (chủ yếu trẻ em) bị chết, riêng bệnh tiêu chảy đã cướp mạng sống của 2,5 triệu trẻ em mỗi năm Năm 2008, nhận xét báo cáo của quốc gia UNICEF WHO “Đánh giá tình hình thực hiện tiêu nước ́ng vệ sinh”, ông David Agnew, chủ tịch kiêm tổng giám đốc UNICEF Canada phát biểu sau: “Báo cáo đã gióng lên hồi chuông cảnh tỉnh đối với cộng đồng thế giới Hiện phải chứng kiến 40% dân số thế giới thiếu nước sạch cho sinh hoạt điều kiện vệ sinh tối thiểu  Riêng đối với Việt Nam , nước phát triển, mặc dù tài nguyên nước tương đối đa dạng, phong phú lại có sự phân bố không mặt không gian thời gian Hàng năm hiện tượng mưa bão gây lũ lụt cũng tình trạng hạn hán, khan hiếm ng̀n nước vẫn còn xảy phổ biến ở nhiều vùng, địa phương phạm vi cả nước Hơn thế nữa tình trạng nhiễm nguồn nước đã vấn đề bản, xúc hiện Sự tác động của nhiều yếu tố như: sự bùng nổ dân số, chất thải sinh hoạt khu dận cư, chất thải bệnh viện, công nghiệp, nông nghiệp hành vi, thói quen không hợp vệ sinh của người… chúng đã trở thành nguyên nhân khiến cho nguồn nước sử dụng cho ăn uống sinh họat của người dân bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, đời sống của hàng triệu người dân ở cả thành thị nông thôn  Và hiện mặc dù nhà nước đã quan tâm đến vấn đề sử dụng bảo vệ tài nguyên nước, đặc biệt biện pháp vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh hoạt đời sớng nhân dân, song tình trạng thiếu nước hoặc sử dụng nguồn nước không hợp vệ sinh vẫn còn phổ biến Ở nhiều khu vực, đặc biệt khu vực nông thôn hiện người dân vẫn còn phải sử dụng những nguồn nước không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, nhiều dịch bệnh liên quan đến nước phát sinh ngày trở nên phổ biến II NƯỚC SẠCH ĐỐI VỚI CON NGƯỜI Thế nước Nước sạch nước phải trong, không có màu, không có mùi vị, không chứa mầm bệnh chất độc hại Đảm bảo QCVN 01:2009/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ăn ́ng Vai trị nước đời sống  Nước sạch nhu cầu bản đối với sống hàng ngày, vấn đề ngày trở nên cấp thiết cũng trọng tâm của mục tiêu phát tiển thiên niên kỷ  Nước sạch góp phần vào việc nâng cao sức khỏe, giảm thiểu bệnh tật, tăng sức lao động sản xuất cho người  Nước sạch cũng được coi nhân tố thiết yếu góp phần vào công xóa đói, giảm nghèo, cải thiện điều kiện sống mang lại sống văn minh, tiến cho người III SỰ CẦN THIẾT ĐỐI VỚI VIỆC CẤP NƯỚC SẠCH CHO NÔNG THÔN HIỆN NAY Hiện dân số Việt Nam vào khoảng 8,6 triệu người, đó có đến khoảng 60 triệu người dân sinh sống ở khu vực nông thôn, chiếm 70% dân số cả nước Do điều kiện phát triển còn thấp, với thói quen sinh hoạt truyền thống nên cho đến hiện đa phần dân cư nông thôn vẫn thường sử dụng nguồn nước như: nước giếng, ao hồ nhỏ, nước mưa, nước sông, rạch… để sử dụng hàng ngày chứa nước dụng cụ thô sơ bể, chum vại… sau dã áp dụng biện pháp lọc thô, đánh phèn…trong không xác định được rõ chất lượng của ng̀n nước mà sử dụng Hơn nữa vấn đề có thể coi xúc hiện đó tình trạng nhiễm mơi trường sớng, nhiễm của sông ngòi, ao hồ, kênh rạch đã khiến cho nguồn nước sử dụng cho ăn uống sinh hoạt của người dân nông thôn trở nên ô nhiễm trầm trọng Việc sử dụng nguồn nước không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh nguyên nhân trực tiếp chủ yếu khiến cho nhiều loại dịch bệnh liên quan đến nguồn nước phát triển ngày lan rộng, đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe đời sống của dân cư nông thôn: Kết quả khảo sát gần nhất của quan chức cho biết mức độ ô nhiễm cao đối với nguồn nước ở số tỉnh Hà Nam (64,03%), Hà Nội (61,63%), Hải Dương (51,99%), Đồng Tháp (37,26%)…thậm chí có những mẫu nuớc hàm lượng Asen vượt 100 lần so với tiêu chuẩn cho phép Kết quả kinh hồng cho thấy, những người dân nơng thơn thực sự phải đối mặt với nguồn nước tử thần Theo tài liệu khoa học thế giới đã phát hiện thấy có 300 mầm bệnh lây truyền qua nước Có nguyên nhân ảnh hưởng đến sức khỏe liên quan đến nước đó vi sinh vật có khả truyền bệnh sang người chất hóa học, chất phóng xạ gây Đới với Việt Nam những năm gần đây, tình trạng mắc số bệnh liên quan đến nước không những không giảm mà còn có xu hướng gia tăng nhanh Thống kê của Bộ Y tế cho thấy với 26 bệnh truyền nhiễm hệ thớng báo cáo có tới 10 mầm bệnh liên quan đến nước, vệ sinh cá nhân vệ sinh môi trường Vi sinh vật lây truyền qua nước gây nên hầu hết bệnh ở đường tiêu hóa Vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, tiêu chảy…; vi rút gây bệnh bại liệt, viêm gan…; ký sinh trùng gây bệnh lỵ Amip, giun, sán…Các tác nhân có thể xâm nhập vào thể người trực tiếp qua đường nước uống hoặc nước dùng chế biến thực phẩm Những bệnh có thể gây thành dịch lớn làm cho số người mắc bệnh tỉ lệ tử vong rất cao CÁC BỆNH LÂY LAN QUA ĐƯỜNG NƯỚC Các bệnh 1995 Tả Thương hàn Lỵ 30.900 Ỉa chảy 573.300 Sốt vi rút 80.447 Sốt rét 666.153 4.886 48.350 1996 491 23.30 57.86 598.7 00 89.96 532.8 06 1999 2000 2001 2002 219 176 16 317 6.874 4.367 9.614 7.090 149.180 169.610 174.722 984.617 1.055.17 1.062.44 36.868 25.269 42.878 28.728 31.529 293.016 257.793 185.529 138.25 975.20 (Nguồn: Vụ Y tế dự phòng, Bộ Y tế năm 2002) Khi nguồn nước nhiễm hóa chất từ sản xuất, sinh hoạt của người, nước thaỉ từ khu công nghiệp thường gây bệnh mãn tính, bệnh ung thư, ảnh hưởng đến sinh sản di truyền: - Thời gian vừa qua, báo chí đã nói rất nhiều đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước cách nghiêm trọng ở vùng nông thôn Việt Nam, đặc biệt những khu vực tập trung nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất làng nghề Nếu đã lần đến làng ung thư tại Thạch Sơn - Lâm Thao - Phú Thọ có thể thấy sự kinh hồng mà những người dân nơi phải gánh chịu từ những nguồn nước chết, thải từ khu công nghiệp quanh đó Nguồn nước xung quanh khu vực đã bị nhiễm độc nghiêm trọng cả nguồn nước ngầm, những thực phẩm vẫn mọc lên xanh mướt, đó màu xanh của chết chóc - Sau Thạch Sơn, đã kinh hoàng phát hiện hàng loạt những làng ung thư ở Hà Tây, Hà Nam, Nghệ An, Quảng Nam nhất Thủy Nguyên (Hải Phòng)…Theo khảo sát cảu bệnh viện K năm gần đây, trung bình ở nước ta mỗi năm có khoảng 150.000 bệnh nhân ung thư phát hỉện, có khoảng 70.000 người bị chết bệnh Bệnh ung thư giờ đã trở thành hiện tượng không còn hiếm hoi ở nông thôn Việt Nam tất cả liên quan trực tiếp đến tình trạng nhiễm mơi trường nghiêm trọng tác nhân trực tiếp chính nguồn nước không đảm bảo tiêu chuẩn Hiện nay, rất đông dân cư nông thôn sử dụng nguồn nước đã qua xử lý thô lọc qua bể lọc hoặc nước mưa để phục vụ cho sinh hoạt đời sống Tuy nhiên việc xử lý thô sơ của người dân có thể tránh được kim loại nặng nước sắt lọc hết được những chất độc Asen, vậy những ng̀n nước khơng thể đảm bảo an tồn vệ sinh đặc biệt tránh khỏi được những loại bệnh tật nguy hiểm cho người Ngoài hàng năm nước ta vẫn phải đới mặt với tình trạng khan hiếm nguồn nước tại tỉnh miền núi miền trung, sự cố lũ lụt tại Duyên hải miền trung, Đồng SCL, Không những thế nguồn nước bị nhiễm phèn, nhiễm mặn cũng những nguyên nhân gây những ảnh hưởng, khó khăn rất lớn cho sức khỏe đời sống dân cư vùng nông thôn Như vậy từ những kết quả đã phân tích nêu đã chứng minh cho thấy nguồn nước vấn đề liên quan đến nguồn nước của dân cư nông thôn hiện đã thực sự trở thành vấn đề xúc Sức khỏe cho người dân, văn minh, tiến cho nông thôn Việt Nam sẽ có nếu giải quyết đáp ứng được nhu cầu thiết yếu trước nhất đó vấn đề nước sạch cho đời sống Và có thể nói đối với nông thôn Việt Nam hiện nước sạch nhu cầu tất yếu khách quan IV MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Để bảo vệ tài nguyên nước cung cấp đủ lượng nước sạch đáp ứng cho nhân dân vấn đề hết sức cấp bách hiện Đề tài đề x́t sớ phương pháp xử lý tình trạng nhiễm nước thường gặp ở số địa phương ở nơng thơn Việt Nam tình trạng nhiễm phèn Fe, nước nhiễm nước cứng, nhiễm bẩn chất hữu cơ, đục có mùi không tốt, vẫn còn nhiều vi khuẩn gây bệnh đường ruột tả , kiết lỵ, vi khuẩn E.coli v.v gây ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân sinh hoạt ăn uống Trong phương pháp khử trùng nước có nhiều cách xử lý nước phương pháp vật lý hay hóa học được đưa phương pháp khử trùng nước Clo xử lý học khơng thể loại bỏ hết toàn VSV vi trùng nước vậy ta phải tiến hành biện pháp khử trùng nước Qua việc đề xuất đề tài này, qua đó có thể biết được liều lượng Clo cần thiệt để khử trùng nước bị nhiễm khuẩn cách khắc phục lượng Clo dư sau xử lý Đề xuất biện pháp khử Fe Mangan khu nông thôn có nước bị nhiễm phèn sắt V ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Giới thiệu số công nghệ triển khai  Dự án unicef Công nghệ cấp nước chủ yếu ở nông thôn xây dựng hệ thống cấp nước tập trung (tự chảy hoặc bơm dẫn) với công xuất từ – 50m3 /h Ngồi cũng sử dụng ng̀n nước từ giếng khoan nhỏ đã có để xây dựng cơng trình nới mạng Hệ cấp nước tập trung nhỏ (nới mạng) loại hình tận dụng giếng khoan đường kính nhỏ, giếng đào, thay bơm tay lắp bơm điện đưa lên tháp nước có thể tích nhỏ, độ cao từ (5 – 7m), dùng đường ống dẫn đến hộ gia đình, có lắp đờng hờ đo nước phục vụ khoảng (50 – 100) hộ gia đình Loại hình phù hợp với vùng dân cư ở tập trung đồng sông Hồng, đồng sông Cửu Long, Duyên Hải miền Trung Những trường hợp hộ gia đình sớng nhỏ lẻ khơng tập trung cấp thông tin cấp nước nhỏ lẻ như:: giếng đào, bể lọc chậm, lu chứa nước mưa , từ công nghệ xử lý đơn giản cho cơng trình cấp nước nhỏ lẻ đến công nghệ xử lý hiện đại cho hệ thống cấp nước tập trung quy mô lớn Các công nghệ xử lý thường áp dụng bao gồm: - Xử lý nước mặt phương pháp đánh phèn (ở vùng ven biển đồng sông Cửu long) Phương pháp có tác dụng làm nước, tiêu hoá học hoặc vi sinh không xử lý được vậy chất lượng nước rất lượng nước rất kém - Xử lý nước mặt công nghệ giếng thấm (áp dụng cho hộ hoặc nhóm hộ gia đình) - Xử lý nước mặt bể lọc chậm cho cụm dân cư nhỏ * Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước tập trung: - Dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt bể lọc chậm Một sớ cơng trình xử lý nước sạch ở nông thôn Phương pháp khử sắt a Khử sắt phương pháp làm thoáng Thực chất phương pháp khử sắt làm thoáng làm giàu Canxi cho nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxi hóa thành Fe3+, thực trình thủy phân để tạo thành hợp chất tan Fe(OH)3, dùng bể lọc để giữ lại Làm thoáng làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo Sau làm thoáng, trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ thủy phân Fe3+ thành Fe(OH)3 kết tủa xảy môi trường tự do, môi trường hạt hay môi trường xúc tác Các yếu tố ảnh hưởng tới trình oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ sau: – Quá trình thủy phân giải phóng H+ Nếu môi trường có nhiều H+ (tức pH thấp) phản ứng bị kìm hãm Mặt khác, nước có sẵn ion HCO 3-, tác dụng với H+ vừa giải phóng để tạo thành H2O CO2 Hàm lượng HCO3- lớn (tức độ kiềm lớn) tốc độ phản ứng xảy nhanh Ngoài độ kiềm cần thiết cho trình thủy phân Fe 3+ dạng ion thành dạng hydroxyt Fe(OH)3 – Để oxy hóa 1mg Fe2+ cần 0,14mg O2, đồng thời làm tăng 1,6 mg CO độ kiềm giảm 1,8 mgCaCO3/l Nếu nước tồn chất hòa tan H 2S, NH3, chất bẩn hữu … chúng gây cản trở trình oxy hóa Fe 2+ Do đó, làm thoáng phải đuổi hết H2S để trình oxy hóa Fe2+ xảy thuận lợi Khi tất ion Fe2+ hòa tan nước chuyển hóa thành cặn Fe(OH) việc loại bỏ cặn khỏi nước thực bể lọc chủ yếu theo chế giữ cặn học Xử lý sắt với hệ kết hợp giàn mưa-bể lắng- bể lọc Hệ xử lý gồm có giàn phun mưa với mục đích làm thoáng, tạo điều kiện cho Fe2+ chuyển sang Fe3+ kết tủa Fe(OH)3 sau đó qua bể lắng bể lọc kết tủa Fe(OH)3 sẽ bị giữ lại chế lọc khe hở chế hấp phụ Mơ hình xây dựng sau: 10 b Khử sắt phương pháp dùng hóa chất : Khử sắt chất oxy hóa mạnh : Các chất oxy hóa mạnh thường dùng để khử sắt : Cl 2, KMnO4, O3 … Khi cho chất oxy hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn nhö sau : 2Fe2+ + Cl2 + 6H2O  2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+ 3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O  3Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+ Các phản ứng xảy nhanh Để oxy hóa 1mg Fe 2+, cần 0,64mg Cl2; 0,43mg O3 0,94mg KMnO4 đồng thời độ kiềm nước giảm 0,9 mgCaCO3/l So sánh với phương pháp khử sắt làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản ứng xảy nhanh hơn, pH thấp (pH < 6) Nếu nước có tồn 11 hợp chất H 2S, NH3 chúng gây ảnh hưởng đến trình khử sắt Khử sắt vôi : Phương pháp khử sắt vôi thường không đứng độc lập, mà kết hợp với trình ổn định nước làm mềm nước Khi cho vôi vào nước, trình khử sắt xảy theo trường hợp : – Trường hợp nước có oxy hòa tan : vôi coi chất xúc tác & làm tăng pH, phản ứng khử sắt diễn sau : 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4Ca(OH)2 → 4Fe(OH)3 + 4Ca(HCO3)2 Sắt hydroxyt tạo thành dễ dàng lắng lại bể lắng giữ lại hoàn toàn bể lọc – Trường hợp nước oxy hòa tan : cho vôi vào nước, phản ứng diễn sau : Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → FeCO3 + CaCO3 + H2O Trong trường hợp này, sắt khử dạng FeCO hydroxyt sắt Khử sắt keo tụ : Khi sắt dạng phức chất vô cơ, hữu dạng keo, khử keo tụ, rối lắng, lọc Thực nghiệm cho thấy sử dụng phèn nhôm tốt nhiều so với phèn sắt Khi khử sắt dùng phèn nhôm kết hợp với làm thoáng vôi, Cl c Khi hàm lượng sắt nước 0.6mg/l nồng độ nước cứng 350mg/l xử lý cách nào? Trước hết xử dụng giàn phun mưa để làm giàu oxy tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+ thực hiện trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 lắng xuống , rồi dùng bể lọc để giữ lại Khi sử dụng cho mục đích ăn ́ng đun để loại bỏ độ cứng nước 12 Công nghệ xử lý nước cứng 2.1 Khái niệm chung làm mềm nước: Làm mềm nước q trình làm giảm nờng độ của ion canxi magie chất gây độ cứng của nước Có nhiều phương pháp làm mềm nước,vì thế phải mức độ làm mềm cần thiết(độ cứng còn lại của nước),chất lượng nước nguồn tiêu kinh tế khác để chọn phương pháp làm mềm thích hợp nhất 2.2 Phương pháp làm mềm nướcbằng nhựa trao đổi ion a .Khái niệm Hạt nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước ) có dạng gel, những chất khơng hồ tan có chứa ion có thể dễ dàng trao đổi với ion khác dung dịch phản ứng với nó Sự trao đổi không làm biến đổi tính chất vật lý của vật liệu trao đổi ion Hạt nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước ) loại polymer có khả trao đổi những ion cụ thể của nó với ion khác hiện diện dung dịch chảy qua cột phản ứng Vật liệu trao đổi ion tổng hợp được sử dụng phổ biến nhựa polystyrene với nhóm sulphonate có khả trao đổi ion dương nhóm amine trao đổi ion âm Các loại nhựa tổng hợp được sử dụng chủ yếu để tinh sạch nước, còn nhiều ứng dụng khác bao gồm việc phân tách yếu tố lẫn dung dịch b Cấu trúc hạt nhựa trao đổi ion Hạt nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước ) có kết cấu, nhóm, hình thái ion, cơng nghệ chế tạo khác với màu sắc khác màu vàng, nhóm màu nâu, trắng, đen, xám v.v Có thể đáp ứng được yêu cầu sử dụng khác Hạt nhựa dùng xử lý nước thông thường có bề hạt nhựa styrene dạng gel, màu vàng suốt; hạt nhựa macroprous không suốt (hoặc trong); nhựa macroprous cation styrene màu vàng nhạt hoặc nâu xám nhạt, hạt nhựa macroprous anion styrene có màu trắng; nhựa acrylic màu trắng hoặc trắng sữa Nhựa macroprous styrene hình thái ion khác sẽ xảy hiện tượng biến đổi màu sắc, ví dụ: hạt nhựa 001x7 từ trạng thái tái sinh sang trạng thái hết tác dụng sẽ biến đổi từ màu đậm sang màu nhạt, từ trạng thái hết tác dụng sang trạng thái tái sinh màu sắc lại biến đởi từ nhạt sang đậm, trình vậy có thể chuyển ngược được Khi hạt nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước )bị bẩn, màu sắc của nó bị thay đổi, mức độ thay đổi tỷ lệ thuận với độ bẩn của hạt nhựa, trường hợp thường khó chuyển ngược được.Vì thế, trình sử dụng, phải ý đến sự thay đổi màu sắc của hạt, để xác định độ bẩn của nó 13 Ví dụ: hạt nhựa 201x7 gặp sắt hoặc nhiễm bẩn từ vật chất hữu cơ, màu sẽ trở nên đậm thậm chí thành nâu đen Nhựa 001x7 nếu hỏng oxy liên kết trao đởi nhóm sẽ bị oxy hóa, màu chuyển nhạt, thể tích lớn hơn, thế dễ vỡ giảm dung lượng trao đổi c Ứng dụng hạt nhựa trao đổi ion Mục đích của việc dùng hạt nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước ) hệ thống lọc nước uống nhằm làm mềm nước hoặc loại bỏ chất khống khơng cần thiết nước Nước được làm mềm cách sử dụng loại nhựa có chứa ion Na+ liên kết với cation (ion âm) khác, cation đó có khả liên kết với Ca2+ Mg2+ mạnh Na+ Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion cho nước cần xử lý chảy qua cột, cation có nhựa sẽ liên kết với ion Ca2+ Mg2+ giữ chúng lại cột, đồng thời sẽ giải phóng Na+ vào nước, cách giúp loại bỏ ion Ca2+ Mg2+ có nước uống, giúp nước “mềm” Nếu nước xử lý u cầu phải loại bỏ hồn tồn lượng khống có nước tiếp tục xử lý cách cho nước chảy qua cột trao đổi ion với nhựa chứa H+ (sẽ loại bỏ được cation) sau đó qua cột có nhựa chứa ion OH-(loại bỏ anion) H+ OH sau đó sẽ kết hợp với tạo thành nước (H2O) d Ưu nhược điểm nhựa trao đổi ion ( hạt nhựa làm mềm nước ) Quy trình có nhược điểm đó nếu nước tồn tại hợp chất hữu hay ion Fe3+, chúng sẽ bám dính vào hạt nhựa ion, làm giảm khả trao đởi ion của nhựa Ngồi nhược điểm trên, việc sử dụng nhựa trao đổi ion có nhiều tiện ích thời gian sử dụng lâu dài, tái sinh được nhiều lần với chi phí thấp, lượng tiêu tốn nhỏ … đặc biệt phương pháp xử lý nước thân thiện với môi trường nó hấp thu chất sẵn có nước e Cách loại bỏ Mg2+ khỏi nước? Có bước sau: +ở nhiệt độ thấp (đến 180o),ta có phản ứng: Mg(HCO3)2 MgCO3 + CO2 + H20 +Khi tiếp tục tăng nhiệt độ,MgCO3 thủy phân theo phản ứng: MgCO3 + H2O Mg(OH)2 + CO2 2.3 Khử trùng 14  Ngồi cấc tạp chất vơ hữu cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn loại vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn Để ngăn ngừa bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải được khử trùng  Các xử lý học khơng thể loại bỏ hết tồn VSV vi trùng nước vậy ta phải tiến hành biện pháp khử trùng nước 3.1 Phương pháp lý học a Khử trùng nhiệt độ b c d  3.2 Khi đun sôi nước ở 1000C đa số vi sinh vật bị tiêu diệt Còn số ít nhiệt độ tăng lên cao liền chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững Chúng không bị tiêu diệt dù có đun sôi liên tục vòng 15 đến 20 phút Để tiêu diệt được nhóm vi khuẩn bào tử này, cần đun sơi nước đến 1200C hoặc đun theo trình tự sau: đun sơi ở điều kiện bình thường 15 đến 20 phút, nước nguội đến 350C giữ vòng hai giờ cho bào tử phát triển trở lại, sau đó lại đun sôi nước lần nữa Phương pháp nhiệt đơn giản tốn lượng nên thường được áp dụng ở quy mô nhỏ Khử trùng tia cực tím Tia cực tím (UV) tia xạ điện từ có bước sóng khoảng – 400nm (nanometer) Độ dài sóng của tia cực tím nằm vùng phát hiện, nhận biết của mắt thường Dùng tia cực tím để khử trùng không làm thay đổi tính chất hóa học lý học của nước Tia cực tim tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn, tia cực tím có độ dài bước sóng 254nm có khả diệt khuẩn cao nhất Phương pháp siêu âm Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ 2W/cm2 khoảng thời gian phút có khả tiêu diệt toàn vi sinh vật nước Phương pháp lọc Đại phận vi sinh vật có nước (trừ siêu vi trùng) có kích thước – µm Nếu đem lọc nước qua lớp lọc có kích thước khe rỡng nhỏ µm có thể loại trừ được đa số vi khuẩn Lớp lọc thường dùng tấm sành, tấm sứ có khe rỗng cực nhỏ Với phương pháp này, nước đem lọc phải có hàm lượng cặn nhỏ 2mg/l Khử trùng phương pháp vật lý, có ưu điểm bản không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước, không gây nên tác dụng phụ Tuy nhiên hiệu suất thấp nên thường áp dụng ở quy mô nhỏ với điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép Phương pháp hóa học 15 Cơ sở của phương pháp hóa học sử dụng chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào vi sinh tiêu diệt chúng Các hóa chất thường dùng là: Clo, brom, iod, clo dioxit, axit hypoclorit muối của nó, ozone, kali permanganate, hydro peroxit Do hiệu suất cao nên ngày khử trùng hóa chất được áp dụng rộng rãi ở qui mô a Khử trùng Clo + Chloramine (NH2CL) hợp chất hóa học hữu có chứa ion Clo dương gọi Clo hoạt động Clo hoạt động có tác dụng khử trùng, diệt vi khuẩn nước, ở nồng độ nhất định Clo dương có tác dụng diệt khuẩn nên thông thường người ta quy hợp chất có chứa Clo dùng để tiệt trùng lượng Clo dương hay còn gọi Clo hoạt động Chẳng hạn, mỗi kilôgam Cloramin B dùng để làm sạch nước hiện chứa 250 đến 290 gram Clo dương hay Clo hoạt động + Trên thị trường Việt Nam hiện có loại hóa chất chứa Clo có tác dụng khử trùng khí Clo (công thức hóa học Cl2), nước Javen (dung dịch NaOCl 8%), Canxihypocloro hay còn gọi Clorua Vôi (Ca (OCl)2), Cloramin + Hàm lượng Clo cho vào nước cần làm sạch phải vừa đủ có tác dụng diệt khuẩn Sau diệt khuẩn khoảng nửa tiếng, lượng Clo dư còn lại chừng 1-2 g/m3 nước đạt yêu cầu + Nếu lượng Clo hoạt động ít hoặc hoặc nhiều giới hạn trên, Clo hoạt động hoặc sẽ không có tác dụng hoặc gây nguy hiểm với sức khỏe người dùng  Ưu điểm + Tiêu diệt vi khuẩn vi trùng còn lại sau bể lọc + Giảm lượng vi trùng ở nguồn nước thô bị nhiễm bẩn nặng + Chi phí thấp + Dễ sử dụng hiệu quả  Nhược điểm + Hàm lượng Clo dư cao cực kỳ nguy hại đối với sức khỏe “Dùng nước sau làm sạch có hàm lượng Clo dư lớn có nguy mắc nhiều bệnh hiểm nghèo, nhất ung thư” + Khó bảo quản đắt : Không những độc hại, Cloramin B còn khó bảo quản và, nhất đắt hơn, so với hợp chất Clo có tác dụng khử trùng khác Bảo quản không tốt, hàm lượng Clo hoạt động Cloramin B sẽ giảm giảm hiệu khử trùng + Cloramin còn dễ gây rủi ro cao cho người dùng chúng thuộc nhóm hữu “Ion Clo dương rất dễ phản ứng với hợp chất hữu để gây hợp chất mới, đó có dioxin, có nguy gây ung thư người” 16 + Nếu dùng Clorua Vôi, nước được khử trùng sẽ trở nên cứng bị bổ sung calcium, thành phần có Clorua Vôi + Nếu dùng nước javen, nước trở nên kiềm b Khử trùng nước Clo hợp chất Clo chất oxy hóa mạnh, ở bất dạng nào, nguyên chất hay hợp chất tác dụng với nước tạo phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh Quá trình diệt vi sinh vật xảy qua giai đoạn Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với men bên tế bào phá hoại q trình trao đởi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào Tốc độ của trình khử trùng được xác định động học của trình khuếch tán chất diệt trùng qua vỏ tế bào động học của trình phân hủy men tế bào Tớc độ của q trình khử trùng tăng nồng độ của chất khử trùng nhiệt độ nước tăng, đồng thời phụ thuộc vào dạng khơng phân ly của chất khử trùng, q trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy nhanh q trình phân ly Tớc độ khử trùng bị châm rất nhiều nước có chất hữu cơ, cặn lơ lững chất khử khác  Phản ứng đặc trưng sự thủy phân của clo tạo axit hypoclorit axit clohydric Cl2 + H2O ⇔ HOCl + HCl Hoặc ở dạng phương trình phân ly: Cl2 + H2O ⇔ 2H+ + OCl- + ClKhi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng, phản ứng sẽ là: Ca(OCl)2 + H2O ⇔ CaO + 2HOCl 2HOCl ⇔ 2H+ + 2OClNhư đã biết khả diệt trùng của Clo phụ thuộc vào sự tồn tại của HOCl Theo sự phân ly của HOCl của công thức HOCl phụ thuộc vào H+ có nước, phụ thuộc vào PH của nước Kết quả thực nghiệm cho thấy trình thủy phân Clo xảy hồn tồn PH>4 Hằng sớ thủy phân của Clo nước ở nhiệt độ 250C K= 4.05*10-4 Khi PH tăng, nồng độ HOCl giảm làm cho hiệu quả khử trùng cũng giảm tương ứng ` 17 Bảng Mức độ phân ly của HOCl phụ thuộc vào giá trị PH khác của nước 200c hINhiNH Hình11 Hình Hình  Để trình khử trùng nước Clo hiệu quả , nên tiến hành ở PH thấp , trước xử lý ổn định  Xét mặt hiệu quả theo thời gian cho thấy để diệt được 99% số E.coli có nước liều lượng 0.1 mg/l clo tự do, thời gian cần thiết đã tăng từ phút PH=6 đến 180 phút PH = 11  Để đảm bảo cho q trình khử trùng đạt được hồn tồn, sau sử trùng, cần giữ lại nước lượng Clo thích hợp Với hệ thống cấp nước sinh hoạt, lượng Clo dư cần để chống sự nhiễm bẩn trở lại của nước mạng lưới đường ống phân phối hoặc nơi tiêu thụ, thường lấy từ 0.2 mg/l tới 0.3 mg/l tính theo Clo tự Do khả diệt trùng khác của Clo tự Clo kết hợp , lượng dư cần thiết của chúng nước cũng khác  Clo hóa nước với liều lượng cao Để khử trùng nước bị nhiểm bẩn nặng, đặc biệt nước có chứa vi trùng có sức đề kháng cao đối với chất oxi hóa, trường hợp cần khử màu, mùi vị của nước, có thể sử dụng clo với liều lượng cao đến 10mg/l hoặc Lượng clo lớn vừa đảm bảo khả khử trùng vừa oxi hóa chất gây mùi vị Tuy nhiên nhiều trường hợp lượng clo dư còn lại nước lớn cần phải khử bớt clo dư để hạ xuống đến chuẩn từ 0,3- 0,5 mg/l, tránh ảnh hưởng đến người tiêu dùng  Các yếu tố ảnh hưởng tới trình khử nước Clo 18  Ảnh hưởng Ph: Như đã nêu, độ ph của nước những yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả trình khử nước Clo Khỉ Ph tăng, hiệu quả khử trùng giảm  Ảnh hưởng nhiệt độ: nhiệt độ nước tăng độ nhớt giảm, chuyển động nhiệt độ tăng lên làm cho trình khuyếch tán chất khử trùng qua vỏ tế bào vi sinh vật tăng lên Với cloramin, nhiệt độ có ảnh hưởng lớn so với clo tự Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ khử trùng  Ảnh hưởng nồng độ: Khi tăng nồng độ chất khử trùng, thời gian tác dụng sẽ giảm xuống  Khử Clo dư nước Clo chloramines có thể được loại bỏ số cách được mô tả đây: Hấp thụ than hoạt tính Có nhiều dạng than hoạt tính được sử dụng để khử Clo, đó dạng than hạt (GAC) thường được sử dụng lọc nước lớn Hợp chất Chloramines sẽ khó xử lý gấp 2-3 lần so với Clo đòi hỏi thời gian tiếp xúc với than hoạt tính lâu Than hoạt tính loại bỏ Clo hợp chất Clo chế hấp thụ bề mặt, ra, Carbon của than hoạt tính còn phản ứng trực tiếp với Clo, theo nhiên cứu cho thấy kg Carbon có thể phản ứng với kg Clo c Sử dụng hóa chất Clo có thể được loại bỏ bởi phản ứng giảm sử dụng sulfite, bisulfites hoặc metabisulfites Tuy nhiên phương pháp sử dụng hóa chất sẽ làm tăng ion ( ví dụ Na, Clo, sulfate ) từ đó làm tăng tải trọng cho thiết bị xứ lý phía sau thiết bị khử ion d Khử tia cực tím Tia cực tím với cường độ cao, xạ quang phổ rộng sẽ làm giảm cả Clo tự Chloramines cách tách thành acid hydrochloric Với bước sóng 185 nm sẽ làm giảm clo tự với bước sóng từ 245 đến 365 nanomet sẽ có hiệu quả Chloramines Lượng tia cực tím cần thiết khử Clo cao gấp 15 đến 30 lần so với yêu cầu khử trùng cũng tia cực tím Tuy nhiên đó, với lượng tia cực tím đồng thời cũng sẽ bước khử trùng hiệu quả cho nước e Khử trùng nước iod Iod chất oxy hóa mạnh thường được dùng để khử trùng nước ở bể bơi Là chất khó hào tan nên iod được dùng ở dạng dung dịch bảo hòa Độ hòa tan của iod phụ thuộc vào nhiệt độ nước Ở 00C độ hòa tan 100mg/l Ở 200C độ hòa tan 300mg/l Khi độ pH của nước nhỏ 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0.3 đến mg/l Nếu sử dụng cao 1.2mg/l sẽ làm cho nước có mùi vị iod f Khử trùng ozone 19 Ozone có công thức hóa học O3 Ozone được sản xuất cách cho oxy hoặc không khí qua thiết bị phóng tia lửa điện Để cấp đủ lượng ozone khử trùng cho nhà máy xử lý nước, dùng máy phát tia lửa điện gồm hai điện cục kim loại đặt cách khoảng cho không khí chạy qua Cấp dòng điện xoay chiều vào điện cực để tạo tia hồ quang, đồng thời với việc thổi luồng không khí sạch qua khe hở giữa điện cực để chuyển phần oxy thành ozone g Khử trùng nước ion của kim loại nặng Với nồng độ rất nhỏ của kim loại có thể tiêu diệt được vi sinh vật riêu tảo sống nước, Khử trùng ion kim loại nặng đòi hỏi tgian tiếp xúc lớn Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận Dựa hiện trạng tình hình nhiễm nước dùng cho sinh hoạt ăn uống của vùng nông thôn hiện cho thấy tình hình nhiễm nước được coi vấn đề xúc hiện : tình trạng ô nhiễm môi trường sống, ô nhiễm của sông ngòi, ao hồ, kênh rạch đã khiến cho nguồn nước sử dụng cho ăn uống sinh hoạt của người dân nông thôn trở nên ô nhiễm trầm trọng Việc sử dụng nguồn nước không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh nguyên nhân trực tiếp chủ yếu khiến cho nhiều loại dịch bệnh liên quan đến nguồn nước phát triển ngày lan rộng, đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe đời sống của dân cư nông thôn, đặc biệt khu vực ở gần khu công nghiệp với nguy nhiễm hàm lượng kim loại nặng nước dùng hàng ngày Qua đề xuất số biện pháp đơn giản để xử lý vấn đề thường gặp vấn đề ô nhiễm nước của địa phương với biện pháp có:  Chi phí thấp  Dễ sử dụng  Thiết kế đơn giản  Phù hợp với ở nông thông có dân trí thấp 3.2 Kiến nghị Các phương pháp giải quyết được số trường hợp ô nhiễm thường gặp nên đối với vấn đề ô nhiễm nguồn nước ô nhiễm thuốc bảo thực vât, kim loại nặng Đòi hỏi địa phương cần áp dụng công nghệ tiên tiến hơn, tránh xa nguồn nước gần khu công nghiệp Chính quyền địa phương cần thường xuyên cử cán có chuyên môn xuống kiểm tra đề xuất công nghệ cũng hướng dẫn cách thực hiện cho nhân dân nông thôn 20 21