Bài giảng Cấp nước quy mô nhỏ: Quản lý chất lượng nước cung cấp cho người học các kiến thức: Tính chất và thành phần chất lượng của nước thiên nhiên, khái niệm về kế hoạch nước an toàn, yêu cầu chất lượng nước cấp cho các mục tiêu khác nhau về mặt lý, hóa, vi sinh.
Bài giảng: Cấp nước quy mô nhỏ I tÝnh chÊt Thành phần chất lợng nớc thiên nhiên trờng đại học xây dựng Quản lý chất lợng nớc cấp PGS TS Nguyễn Việt Anh Bộ môn Cấp thoát nớc, Viện KH&KT MôI trờng I thành phần tính chất nớc thiên nhiên Thành phần chất lợng nớc mặt: mặt: + Các chất rắn lơ lửng, có hữu vô + Các chất hoà tan, dới dạng ion phân tử, có nguồn gốc hữu vô Đánh giá chất lợng nớc theo tiêu vật lý (nhiệt độ, hàm lợng cặn lơ lửng, độ màu, mùi, vị, ), hoá học (pH, độ cứng, độ kiềm, độ oxi hoá, hàm lợng sắt, ), sinh học (các thuỷ sinh vật) vi sinh (tổng số lợng vi khuẩn, sè Coli, ) + C¸c vi sinh vËt: vi khuÈn, virus, đơn bào, nấm, trứng giun sán, Chất rắn lơ lửng d > 10-4mm - ất sét - cát - keo Fe(OH)3 - chất thải hu cơ, - vi sinh vật - tảo Nghiên cứu dạng tồn tạp chất có nớc Để đánh giá chất lợng nớc, ngời ta tiến hành thí nghiệm phân tích theo tiêu vật lý, hoá học, vi sinh, hay thí nghiệm công nghệ xử lý nớc vào thời điểm đặc trng lựa chọn Các chÊt keo d = 10-4 10-6 mm - đÊt sÐt - protein - silicat SiO2 - chất thải sinh hoạt hu - cao phân tử hu - vi khuẩn Các chất hoà tan d < 10-6mm - ion K+, Na+ - Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42- PO43- - c¸c chÊt khÝ CO2, O2, N2, CH4, H2S, - chất hu - chất mùn PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD Mét sè nguån gây nhiễm bẩn nguồn nớc mặt: mặt: + Do chất thải ngời, động vật trực tiếp hay gián tiếp đa vào nguồn nớc + Do chất hữu phân huỷ từ động vật chất thải nông nghiệp + Do loại chất thải có chứa chất độc hại sở công nghiệp thải + Dầu mỏ sản phẩm dầu mỏ trình khai thác, sản xuất chế biến cận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nớc + Do chất tẩy rửa tổng hợp sinh hoạt công nghiệp thải + Các chất phóng xạ từ sở sản xuất sử dụng phóng xạ + Các hoá chất bảo vệ thực vật đợc dùng nông nghiệp + Các hoá chất hữu tổng hợp, đợc sử dụng rộng rãi công nghiệp + Các hoá chất vô chất dùng làm phân bón cho nông nghiệp Thành phần chất lợng nớc ngầm - Không có hạt keo hay hạt cặn lơ lửng Không có oxy hoà tan - Chứa nhiều tạp chất khoáng hoà tan - Thờng chứa nhiều CO2 d hòa tan (gây xâm thực) - Có nhiệt độ thành phần hoá học thay đổi - Bản chất địa chất đất có ảnh hởng lớn đến thành phần hoá học nớc ngầm - Nớc tiếp xúc với đất: tạo nên cân thành phần đất nớc - Trờng hợp líp n−íc m«i tr−êng khÐp kÝn chđ u, l−u thông kiểu cactơ, thành phần nớc thay ®ỉi ®ét ngét, liªn quan tíi sù thay ®ỉi l−u l−ỵng cđa líp n−íc sinh n−íc m−a - Các loại vi sinh vật gây bệnh: nớc tầng sâu bị ô nhiễm - Đôi bị nhiễm chất đặc biệt, khó xử lý nh Asen, NH4+, NO3-, nhiƠm mỈn PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn Cấp thoát nước, Trường Đại học Xây dựng Bài giảng: Cấp nước quy mô nhỏ I.1 Mét sè tÝnh chất vật lý nớc đánh giá chất lợng nớc theo tiêu vật lý (nhiệt độ, hàm lợng cặn lơ lửng, c, độ màu, mùi, vị, hoạt độ phóng xạ ), Có ảnh hởng quan trọng đến lựa chọn công nghệ hiệu xử lý nớc ! hoá học (pH, độ cứng, độ kiềm, độ oxi hoá, hàm lợng sắt, mangan, hợp chất nitơ, KLN, ), Nớc tinh khiết: chất lỏng suốt, không mầu, không mùi, không vị sinh học (các thuỷ sinh vật) vi sinh (tổng số lợng vi khuẩn, Coli tổng số, E-Coli, Coli chịu nhiệt ) 1ml nớc (tinh khiết) = g Nhiệt độ đóng băng: 0,000C; Nhiệt độ sôi : 100,000C (ở áp suất 760 mm Hg) Hg) Nớc bay (tuỳ theo áp suất khí quyển, độ ẩm k.khí, vận tốc gió, diện tích mặt thoáng, vv Nớc đóng băng PGS TS Nguyn Vit Anh, IESE, ĐHXD PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD I.1 Mét sè tÝnh chÊt vËt lý cđa n−íc I.1 Mét sè tÝnh chÊt vËt lý cđa n−íc §é nhít động học nớc: t0 tăng-> độ nhớt giảm Nhiệt ®é cđa n−íc N−íc cã nhiƯt dung lín (heat capacity) §é dÉn ®iƯn (ë 180C) : 4,3.10-8 (1/Ω.cm) §é dÉn ®iƯn rÊt thÊp + NhiƯt dung lín -> Sư dơng nớc làm chất dẫn nhiệt Nớc đóng vai điều hoà nhiệt độ trái đất (mùa đông chậm nhiệt nguội chậm, mùa hè nóng lên chậm) PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, HXD 10 Sức căng mặt nớc Tính dị thờng nớc Khi tăng từ -> 40C, thể tích nớc không tăng mà lại giảm Tỷ trọng max: 00C mà 40C (chính xác 3,980C): Khi đóng băng -> thể tích tăng, tỷ trọng giảm (khác chất khác) to đóng băng nớc P (chứ không tăng nh chất khác): Nhiệt dung riêng nớc lớn so với chất khác Hằng số điện môi nớc lớn -> có khả hoà tan cao Sức căng mặt nớc khả phân tử nằm biên dính bám, kéo tự nén -> tạo nên lớp màng căng bề mặt Để phá vỡ màng că căng đó, cần tác dụng lực định Sức că căng mặt nớc lớn chất lỏng Chì lỏng > nớc > xăng > axeton > rợu > c.láng kh¸c 500.10-5 N/cm 29.10-5N/cm 72.10-5N/cm 22.10-5N/cm 24.10-5N/cm Cã sức căng mặt cao độ dính ớt (dính b¸m) cao -> mao dÉn PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 11 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 12 Bài giảng: Cấp nc quy mụ nh Độ đục (Nephelometric Turbidity Unit - NTU) Do hợp chất keo nớc gây §é ®ơc (Nephelometric Turbidity Unit - NTU) Th−êng ®o b»ng cách so sánh độ tán sắc ánh sáng chiếu ánh sáng qua mẫu cần xác định mẫu đối chứng Các chất keo: tán sắc, hấp thụ ánh sáng, ngăn không cho ánh sáng qua Độ (cm): Đĩa Secchi Cặn lơ lửng - liên hệ với NTU Phải tổng kết thực nghiệm với nguồn nớc xác định! NTU hay mg/l PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 13 14 §é ®ơc (NTU) -N−íc th«: - 1000 NTU - 1329/QD-2002: NTU - TCVN 5502:2003: NTU Các điểm đo NTU PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 16 15 Độ màu Do hợp chất hoà tan hay keo, thực vật gây Xác định theo thang màu tiêu chn Thang mµu Cobalt Bicromat: lÝt n−íc chøa 0,175 g K2Cr2O7 g CoSO4 lấy 1000 độ chuẩn Thang màu Platin - Cobalt: màu dung dịch chứa 2,49 gam K2PtCl6 2,08 g CoCl2 lÝt n−íc, lÊy b»ng 1000 ®é) Secchi Disk Transparency is a measure of the clarity of the water, and a quick, simple, and accurate method for estimating lake water quality A black and white disk (called a secchi disk) is lowered into the water until it just disappears from sight this depth measurement is recorded The deeper the measurement, the clearer the water Secchi disk measurements give a general indication of problems with algae, zooplankton, water color and silt PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 17 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 18 Bài giảng: Cấp nước quy mơ nhỏ VÞ cđa n−íc Mét sè tÝnh chất vật lý nớc (tiếp) Các muối hoà tan nớc gây nên vị khác nớc nh mặn, đắng, ngọt, chua, chát, , làm giảm chất lợng nớc Ngỡng nhận biết vị theo nồng độ mi n−íc (mg/l): Mïi cđa n−íc: -> mïi thèi r÷a * H2S * Fe-> mïi *Thùc vËt thèi rữa -> mùi bùn, mốc Xác định: dựa vào khả nhận biết đợc mùi sau trộn lẫn mẫu với nớc hay không khí (không mùi) -> pha loãng tới mức độ nhận biết đợc Đo ppmV (ppm by Volume) hay thang ®iĨm (5 ®iĨm: -> 5) hay phân loại (thơm, mùi cá, mùi ) PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD NaCl: 165 FeCl2: 0,35 FeSO4: 1,6 CaCl2: 470 MgSO4: 250 NaHCO3: 450 MgCl2: MnCl2: CaSO4: MnSO4: 70 15,7 135 1,8 PGS TS Nguyễn Vit Anh, IESE, HXD 19 20 Hàm lợng cặn lơ lửng (mg/l) Các hạt rắn có kích thớc nhỏ dới 0,1àm đợc gọi huyền phù keo; keo từ 0,1 - 5àm huyền phù mảnh; mảnh từ - 1000àm (1mm) huyền phù mịn; mịn lớn 1mm huyền phù thô thô Các khoáng sét, oxit kim loại, cácbonát, nh axit humic, protein có khối lợng phân tử lớn vi rút tạo loại huyền phù trạng thái phân tán keo Chúng đợc loại bỏ khỏi nớc phơng pháp keo tụ/đông tụ - lắng, lọc hay vi lọc, siêu lọc, Tạo hệ tán sắc thô, gồm chất huyền phù (chiếm thành phần chủ yếu) nhũ tơng nớc Chóng th−êng cã nhiỊu ngn n−íc mỈt Hun phï đợc tạo hợp chất vô (oxit kim loại, khoáng sét, ) thủy sinh vật (vi khuẩn, tao, ) Các chất lơ lửng ` Các phần tử keo Sét mịn Sét Bùn Hạt cát mịn võa lín KÝch th−íc, mm §é lín thủ lùc, mm/s Thời gian lắng qua chiều sâu m 2.10 ữ 1.10 1.10-3 ÷ 5.10-4 24.10-4 5.10-2 ÷ 27.10-3 0,1 0,5 1,0 7.10-6 7.10 ÷ 17.10-5 5.10-3 1,7 - 0,5 50 100 năm 0,5 - tháng ngđ 10 - 30 2,5 20 s 10 s -4 -6 PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 21 Sự có mặt hạt lơ lửng/huyền phù gây cản trở ánh sáng truyền qua lớp nớc hiệu ứng khuyếch tán Tynđan (Tyndall) tạo độ đục nớc Xác định hàm lợng cặn lơ lửng: lọc, sau sấy 1050C cân Sấy nung tiếp lợng cặn lại 5500C: xác định đợc hàm lợng cặn bay (các hợp chất hữu cơ) tro (các chất dạng vô cơ) 22 Hàm lợng cặn nớc ngầm thờng nhỏ (30 ữ 50 mg/l), chủ yếu cát mịn có nớc gây Hàm lợng cặn nớc sông dao động lớn (20 ữ 5.000 mg/l), có lên tới 30.000 mg/l Cùng nguồn nớc, hàm lợng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn Cặn có nớc sông hạt cát, sét, bùn bị dòng nớc xói rửa mang theo chất hữu nguồn gốc động, thực vật mục nát hoà tan nớc Hàm lợng cặn tiêu để lựa chọn biện pháp xử lý nguồn nớc mặt Hàm lợng cặn nớc nguồn cao việc xử lý phức tạp tốn PGS TS Nguyn Vit Anh, IESE, ĐHXD 23 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 24 Bài giảng: Cấp nước quy mô nhỏ I.2 Mét số tiêu hoá học nớc Nớc chất điện ly yếu, phân ly: Độ pH: Đặc trng cho tÝnh kiỊm hc tÝnh axit cđa n−íc pH = - N−íc trung tÝnh pH 7 - tÝnh kiỊm K= N−íc sinh ho¹t: pH =6,5 - 8,5 pH ảnh hởng đến hiệu suất trì trình keo tụ, khử sắt, làm mềm nớc, khử trùng ! H 2O H+ +OH- [ H + ].[OH − ] H 2O K: tÝch c¸c ion cđa n−íc NÕu t0 =const -> K = const ë nhiƯt ®é xác định: [H+].[OH-] = K=const T0 = 250C -> K=1.10-14 g.ion/l pH = - lg [H+] pH xác định nồng ®é ion [H+] cã n−íc 25 26 I.2 Mét số tiêu hoá học nớc (tiếp) Các liên kết Axit Cácboníc nớc CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ 2H+ + CO32- Dạng hợp chất (1) CO2 + H2CO3 HCO3CO32H2S HSS2H2SiO3 HSiO3SiO32- (PT cân động hệ Cácbonic nớc) Hàm lợng thành phần H2CO3 gồm: HCO3-, CO32-, CO2 nhiệt độ phụ thuộc vào giá trị pH 100 99,9 0,1 - 95 98,9 1,1 100 - pH Nång ®é, % ë 250C 10 11 70 20 30 80 98 95 70 17 5 83 98 91,8 52,9 10,1 1,1 0,0 8,2 47,1 89,9 98,9 99,9 - 0,01 0,1 99,9 99,0 90,9 50,0 8,9 0,8 0,1 1,0 9,1 50,0 91,0 98,2 - 0,1 1,0 27 pH = 4: pH tăng ( 8,4%): pH = 8,4: pH tăng (8,4 12): pH = 12: CO2 = 98% CO2 giảm, HCO3- tăng HCO3- = 98% CO2 = 2% HCO3- giảm; CO2 tăng CO32- = 98% HCO3- = 2% 28 2HCO3- ↔ CO2 + CO32- + H2O 29 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 12 (2) ChØ sè b·o hoµ I : I = pH0 - pHs (3) a (CO2td = CO2cb ) Nớc ổn định (I = 0) 30 Bài giảng: Cấp nước quy mô nhỏ I.2 Mét sè tiêu hoá học nớc (tiếp) Các dạng tồn t¹i cđa Cacbonic n−íc b CO2td > CO2cb → Nớc có tính xâm thực (không ổn định) (I < 0) - Ăn mòn (xâm thực) bê-tông: CO2+CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 tan - Khi xử lý nớc phơng pháp keo tô: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3↓ + 3CaSO4↓ + 6CO2 Cho vào nớc mg Al2(SO4)3 tạo 0,8 mg CO2 c CO2td < CO2cb (I > 0) N−íc kh«ng ổn định (có tính lắng cặn) CO3 2-d +Ca 2= → CaCO3 ↓ 31 §é kiỊm: 32 §é kiềm: Độ kiềm toàn phần nớc nớc:: Do thuỷ phân muối gốc axit yếu kiềm mạnh, xảy theo phơng trình: A- + HOH HA + OH- Khi cho vào nớc ion H+ cân chuyển dịch sang phải trình thuỷ phân muối xảy hoàn toàn Lợng axit cần thiết để trung hoà ion OH- lít nớc gọi độ kiềm toàn phần hay độ kiềm định phân phân Kitp = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] + [BO2-] + [HPO4-] + 2[HPO42-] + 3[PO43-] + [HS-] + [HSiO3-] + [mïn (humic)] - [H+] (mg®l/l) [ ] [ ] Khi nớc thiên nhiên có độ màu lớn (> 400 Cobalt), độ kiềm toàn phần bao gồm độ kiềm muối axit nữu gây 33 Độ kiềm: * Độ kiềm tự ] [ K itp = HCO3− + CO32− + OH − 34 §é kiỊm: [ ] [ K itudo = 0,5 CO32− + OH − ] §é kiỊm, đặc trng cho tính đệm nớc thiên nhiên, có ý nghÜa quan träng c«ng nghƯ xư lý n−íc Trong số trờng hợp, độ kiềm nớc nguồn thấp, cần phải bổ sung hoá chất để kiềm ho¸ n−íc 35 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng TÝnh ®Ưm nớc + Cho axit (kiềm) mạnh vào nớc, dù lợng nhỏ, pH thay đổi rõ rệt Ví dơ: 0,01 g®l HCl → l n−íc → pH giảm từ 0,01 gđl NaOH lít nớc pH tăng từ 12 + Hiện tợng tơng tự xảy cho axit (kiềm) mạnh vào dung dịch muối có gốc axit hay kiỊm m¹nh 36 Bài giảng: Cấp nước quy mơ nh Tính đệm nớc Các dung dịch đệm đợc sử dụng thực tế để giữ môi trờng trung tính, giữ ổn định cho hoạt động sống vi sinh vật (trong máu, xử lý nớc thải, xử lý nớc phơng pháp keo tụ, phân tích hoá học,) + Cho axit (kiềm) vào dung dịch muối gốc axit yếu, với số lợng pH hầu nh không thay đổi, do: H+ axit mạnh + A- axit yÕu (ph©n ly Ýt) → HA OH- + HA H2O + A- Các dung dịch thờng sử dụng: (NaH2PO4 vµ Na2HPO4), (NH4OH + NH4Cl), (CH3COOH vµ CH3COONa), vv… → C¸c ion cđa c¸c mi axit u dung dịch điều hoà nồng độ ion H+ OH-, giảm ảnh hởng yếu tố gây nên thay đổi pH dung dịch dịch 37 38 Độ cứng nớc: biểu thị lợng muối Ca2+, Mg2+ hoà tan nớc, độ cứng toàn phần Ctp: tỉng l−ỵng ion Ca2+, Mg2+ n−íc C = [ Ca + ] [ Mg + ] + , mgdl / l 20 , 04 12 ,16 độ cứng tạm thời (độ cứng Cácbonát) Ck.: Muối HCO3- với Ca2+, Mg2+ Ck = Đơn vị đo độ cøng: mg CaCO3 /l §é §øc: 10dh = 10 mg CaO/l hay 19,9 mg MgO l n−íc §é Ph¸p: 10f = 10 mg CaCO3 l n−íc §é Anh: 10 Clark = 10 mg CaCO3 0,7 l n−íc §é Mü: 10 Mü = mg CaCO3 l n−íc 50,5 ppm CaCO3 = mg®l (Ca + Mg)/l = 2,80dh 10dh = 1,780f = 1,250Clark - Ctp = ÷ 40 dh - n−íc rÊt mỊm (0 - 1,5 mg®l/l) - Ctp = - 80 dh - n−íc mỊm (2,5 - mg®l/l) - Ctp = -120 dh - n−íc cã ®é cøng trung bình (3 - 4,5 mgđl/l ) - Ctp = 12 -180 dh - nớc tơng đối cứng (4,5 - mg®l/l) - Ctp = 18 -300 dh - n−íc cøng (6 - 10 mg®l/l) - Ctp > 300 dh - n−íc rÊt cøng (>10 mg®l/l) [HCO -3 ] 61,02 ®é cøng vÜnh cưu (®é cøng phi C¸cbonat) Cv: C¸c hỵp chÊt CaCl2, MgCl2, MgSO4, CaSO4 C v =C - C t 39 40 I.2 Mét sè chØ tiêu hoá học nớc (tiếp) Tác hại nớc cứng Giặt: tốn thêm nhiều xà phòng dễ đóng cặn + Mòn rách vải Xà phòng mi cđa axit bÐo Ca2+, Mg2+ t¹o (C15H31COO)2Ca/Mg , C17H35COO)Ca/Mg Tạo cặn Mỗi lít nớc có độ cứng 7,1 mgđl tốn 2,4 g xà phòng Nấu thức ăn: khó chín, pha chè không ngấu, lợng chất dinh dỡng giảm, thịt, chất béo Tiêu chuẩn NCSH: < 300 mg CaCO3/l Làm mềm nớc cứng chuyển hoá thành dạng thĨ khã hÊp thơ CÊp n−íc c«ng nghiƯp: GØ nồi hơi, thiết bị, giảm tuổi thọ, dung tích làm việc, giảm khả truyền dẫn điện tốn lợng Vỏ thùng có nhiều cặn to tăng mềm dễ nứt, hỏng, rạn vỡ, tuổi thọ giảm - Làm giảm độ hoà tan Ca(HSO4), Mg(OH)2, CaSiO3, MgSiO3 nớc nóng nồi Nồng độ muối tăng nớc bay tạo nên số hợp chất khác: CaSO4 + Na2SiO3 CaSiO3 + Na2SO4 tạo lớp cặn dày giảm tiết diện, chí tắc đờng ống dẫn - Cặn khô tạo kẽ nứt khe rỗng nớc vào tác dụng với vỏ bình: 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 3H2 gỉ Còn H2 tác dụng với SO42- tạo H2S tác dụng với vỏ thùng ăn mòn thiết bị 41 PGS TS Nguyn Vit Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 42 Bài giảng: Cấp nước quy mô nhỏ I.2 Một số tiêu hoá học nớc (tiếp) Tổng độ khoáng hóa (TDS): nồng độ ion (các muối) nớc Oxy hoà tan (mg/l) P = ∑ Kation+∑ Anion , mg/l SO2− Cl − HCO3− SiO32− Ca2+ Mg2+ Na+ K + + + + + = + + + + 20,04 12,16 23,0 39,0 48,03 35,46 61,03 38,03 S= ∑ ∑ Anion Anion Kation + Kation Độ oxy hoá (mg/l) Độ oxy hoá K2Cr2O7 Độ oxy hoá KMnO4 (mgđl/l) 100(% ) Giá trị sai lệch cho phép: s = (+/-) 3% NÕu sai lÖch s = (+/-) 1% kết phân tích đạt đợc có độ x¸c cao NÕu sai lƯch > (+/-) 5% (5% nớc có độ khoáng hoá cao) kết phân tích không xác 43 Các hợp chất Clo 44 Sunfua Hydro H2S 10 Các hợp chất Sunfat SO42-: Do hoà tan khoáng chất: thạch cao, vào nớc hay sản phẩm oxy hoá H2S hay S2- (từ nớc thải công nghiệp) Thông thờng, n−íc s«ng, hå: [SO42-] < 100 mg/l NÕu [SO42-] cao gây cặn lắng, tăng độ cứng [MgSO4, CaSO4] gây hại cho sức khoẻ (Na2SO4 hại đờng rt) Cl- dƠ tan n−íc Max: MgCl2 (545 g/l), NaCl (360 g/l) Cl- cã n−íc nhiỊu, mi từ đất, nớc biển, hay nớc thải (sinh hoạt) (khi đó, bên cạnh có mặt Cl-, có NH4+, NO2-, COD,….) + N−íc cã Cl- vµ SO42- cao có tính ăn mòn tăng Cl- tiếp xúc với bê tông lấy Ca2+ từ bê tông, tạo CaCl2 ăn mòn bê tông MgSO4 tác dụng với Ca(OH)2 vôi Mg(OH)2 + CaSO4 45 11 Các hợp chÊt chøa Nit¬: NH4+, NO2-, NO3- , N-org 46 13 Các hợp chất Sắt, Mangan: Tồn nớc dới dạng ion Fe2+, Fe3+, Mn2+, keo vô cơ/hữu cơ, hợp chất tán sắc, TC nớc cấp cho sinh hoạt: [Fe], [Mn] 0,5 mg/l 12 Các hợp chÊt chøa Silic: (d¹ng keo hay ion) H2SiO3 ↔ H+ + HSiO3HSiO3- H+ + SiO32 Hàm lợng hợp chÊt Silic th−êng tÝnh theo SiO32- (0,1 40 mg/l) … Nớc cho nồi không đợc chứa nhiều Silic (dễ đóng cặn) 14 Các chất độc hại: Pb, As, Cu, Zn, Hg, Se, Cd, Mo, CN-, Phenol, … - C¸c kim loại nặng: As, Be, Cu, Mo, Pb, Se, Cr, Sr, Zn, - Các hợp chất hữu 47 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 48 Bài giảng: Cấp nước quy mụ nh Các bệnh thành phần hoá học nớc gây Nếu nớc có chứa chất độc hại nhóm, tổng tỷ số nồng độ chất tìm thấy nớc Ci nồng độ giới hạn cho phép tơng ứng chất theo tiêu chuẩn Li phải nhỏ 1: 1 Các chất ô nhiễm vô cơ: Hàm lợng Florua cao Hàm lợng Asen cao Hàm lợng Nitrat cao C1 C C + + + n ≤ L1 L2 Ln PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, HXD 49 50 Các bệnh thành phần hoá học nớc gây Các bệnh thành phần hoá học nớc gây Các chất ô nhiễm hữu cơ: Trihalomthanes (THMs): hình thành khử trùng nớc Clo, Clo tác dụng với hợp chất hữu nớc Thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích tăng trởng, Chất hữu bay (Volatile organic chemicals VOCs): dung m«i, khư mì, phơ gia pha vào xăng dầu, Các tên gọi thờng gặp: benzene, trichloroethylene (TCE), styrene, toluene, vinyl chloride, Cã thĨ g©y bệnh mãn tính nh ung th, hệ thần kinh, gan, thận, bệnh sinh sản nh sảy thai, trẻ khuyết tật, Các chất phóng xạ Sản phẩm trình phân rã chất phóng xạ đất, đá, Có nguy gây th cao (tuỷ xơng, máu, phổi, ) 51 52 Các bệnh liên quan đến vi sinh vật nớc phân COMPOSES TOXIQUES DETERMINATION DE LA DOSE SANS EFFET virus vi khuẩn động vật đơn bào trứng (giun, sán) Facteur d’incertitude pris en compte jusqu’à1000 CALCUL DE LA DOSE JOURNALIERE ADMISSIBLE EN µg/kg/jour PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 53 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 54 Bài giảng: Cp nc quy mụ nh Khả tách chất bÈn vµ VSV tõ n−íc theo kÝch th−íc cđa chóng Các phân tử hợp chất hữu Virus Rota gây bệnh tiêu chảy Động vật nguyên sinh Entamoeba histolytica gây bệnh lỵ amíp Các hợp chất hữu Keo Vi khuẩn 100 m Vi khuẩnTả Vibrio cholerae Vi khuẩn Leptospira interrogans gây bệnh Weil 10 Sợi tóc Các muối hòa tan Virus Men Đơn bào: 10 100 àm nm 0.1 HIV Hồng cầu: àm 0.01 0.001 0.0001 µ m Virus Polio: 0.03 µm ThÈm thÊu ngợc Nhìn đợc mắt thờng: > 40 àm Lọc Nano Siêu lọc Sán thịt bò sán thịt lợn Taenia saginata & T solium Giun ®òa Ascaris Vi läc Läc c¸t PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 55 56 ChÊt l−ỵng nớc mặt virus học Nguyên nhân tử vong trẻ em Thế giới Virus: Sinh vật nhỏ nhất, kích thớc cỡ àm, nhìn thấy đợc qua kính hiển vi điện tử Khác với vi khuẩn, virus cấu trúc tế bào, mà đợc cấu t¹o tõ Axit Nucleic, bao bäc bëi vá Protit Virus có dạng hình cầu, hình khối hay hình que thẳng cong Virus khả tồn môi trờng dinh dỡng phát triên đợc tế bào chủ Enterovirus ngời vi sinh vật thị ô nhiễm nớc ngầm virus 57 Các bệnh đờng ruột Virut 58 Tác động bệnh tiêu chảy đến trẻ em Rotavirus Sút cân, còi cọc Tiêu chảy: Do loại Virut gây ra: Rotavirus, Astrovirus vµ Norovirus Rotavirus Virus – Vi sinh vật đợc hiểu biết hạn chế ngời (do cha nuôi cấy đợc chúng để nghiên cứu PTN) Kích thớc < 0,2 um: Chỉ lọc đợc Siêu lọc Không lọc đợc lọc cát, lõi lọc gốm, vải, Một số loại Virus không bị diÖt bëi Clo 59 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng MÊt nớc: làm thể tới 10 lít nớc/ngày Nhận thức giai đoạn phát triển sau trẻ (trí não phát triển, nói không l−u lo¸t, …) Tư vong 60 10 Bài giảng: Cấp nc quy mụ nh Giun nặng: Chân voi Bé g¸i ti… Giun chØ 14:11' 31/08/2006 (GMT+7) Bệnh nhân H.L (56 tuổi, quê Ninh Bình) thấy đau mắt, chuyển lên Bệnh viện Mắt TƯ (Hà Nội) ngày 29/8 Một giun dài 10cm gắp khỏi mắt bệnh nhân 79 80 BÖnh giun ë ViÖt Nam (2001 (2001)) Và số giun đũa lấy từ bụng bÐ Giun ®òa Ascaris lumbricoides Giun tãc Trichuris trichiura 81 ViÖt Nam (2006) Giun mãc Hook worm 82 ViÖt Nam (2006 (2006)) S¸n phỉ biÕn ë c¸c tØnh miỊn trung miền Bắc: ~0.2 7.2%! Sán gan nhỏ Sán gan lớn Sán phổi Sán dây, ấu trùng sán lợn Giun đũa Ascaris : 60 triệu Giun tãc Trichuris: 40 triÖu Giun mãc (hook worm): 20 triÖu (nguån: ViÖn SR-KST TW) – ng−êi/10 ng−êi ! PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 83 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 84 14 Bài giảng: Cấp nước quy mô nhỏ Bệnh Ghẻ Bệnh Mắt hột Chủ yếu thiếu nớc sinh hoạt: cho vệ sinh cá nhân, Mắt hột mù loà Con ghẻ 85 Mù loà mắt hột: Trên Thế giới Việtnam! 86 Lu ý Để đảm bảo chất lợng nớc cấp an toàn cho sức khoẻ đồng: cộng Các tiêu hoá lý Các tiêu vi sinh Trên thực tế, trừ trờng hợp bất thờng ô nhiễm ký sinh trùng nặng, áp dụng quy trình xử lý nớc khỏi vi khuẩn, virus đảm bảo nguy lan truyền bệnh ký sinh trùng qua đờng nớc không đáng kể Lu ý khâu: Vận chuyển nớc Lu trữ nớc 87 Tiêu chuẩn cấp nớc yêu cầu chất lợng nớc sử dụng - Tiêu chuẩn dùng nớc cho sinh hoạt: (theo TCXDVN) + Hộ sử dụng vòi công cộng: 40 60 l/ng.ngđ + Nhà có vòi/ hộ (sử dụng chung): 70 ữ 100 l/ng.ngđ + Nhà có thiết bị vệ sinh hộ: khép kín (vòi tắm, rửa): 100 ữ 150 l/ng.ngđ + Nhà có thiết bị vệ sinh vòi hoa sen, rửa, xí: 150 ữ 200 l/ng.ngđ + Nhà có thiết bị vệ sinh bồn tắm, vòi nớc nóng cục bộ: 350 ữ 400 l/ng.ngđ + Nhà tËp thĨ, KTX: xÝ, tiĨu, vßi sư dơng chung ë tầng: 75 100 l/ng.ngđ + Khách sạn: 100 … 300 l/ng.ng® + BƯnh viƯn: 300 l/gi−êng.ng® N−íc cấp cho mục đích sinh hoạt: - Cho hoạt động sống (ăn uống, nấu nớng, tắm giặt, rửa, hay tới cây, rửa đờng, hoạt động giải trí: vòi phun nớc, bể bơi, ) Yêu cầu chất lợng: Nớc không màu, không mùi vị, không chứa chất độc hại, vi trùng tác nhân gây bệnh Hàm lợng chất hoà tan không đợc vợt giíi h¹n nguy hiĨm - 88 QCVN 01/2009 … BYT & QCVN 02/2009 - BYT H−íng dÉn cđa tỉ chøc Y tế Thế giới WHO + Hệ số không điều hoà Kđh 89 PGS TS Nguyn Vit Anh, B mụn Cấp thoát nước, Trường Đại học Xây dựng 90 15 Bài giảng: Cấp nước quy mơ nhỏ CÊp n−íc s¶n xuất: Nớc cấp công nghiệp Làm nguội máy móc, thiết bị, nguyên liệu, sản phẩm (nớc đợc nóng lên mà hầu nh không bị nhiễm bẩn); Để hoà tan hợp chất sử dụng sản xuất (một phần theo sản phẩm, phần thải ngoài) Lấy nóng cho trình sản xuất (một phần theo sản phẩm hay tổn thất, phần thải ngoài) Rửa nguyên liệu, sản phẩm (nớc bị nhiễm bẩn); Vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm (nớc bị nhiễm bẩn) Sử dụng với nhiều mục đích lúc: làm nguội sản phẩm, vận chuyển hoà tan chất bẩn, (nớc bị nóng lên nhiễm bẩn) - Các mục đích sử dụng nớc xí nghiệp công nghiệp: + Ăn uống, sinh hoạt công nhân cán bộ; + Tới cây, rửa đờng, rửa bề mặt nhà xởng; + Chữa cháy; + Sản xuất: 91 92 TCDN cho sản xuất: Yêu cầu chất lợng nớc cấp cho sản xuất: Đợc xác định điều kiện cụ thể, phụ thuộc vào mục đích sử dụng yêu cầu quy trình công nghệ, có tính đến loại nguyên liệu sử dụng, thiết bị sản phẩm sau sản xuất, cho: Nớc đợc sử dụng không làm ảnh hởng đến điều kiện vệ sinh kỹ thuật trình sản xuất nơi sản xuất Tuỳ thuộc vào loại hình sản xuất, đặc thù công nghệ sản xuất, No Nớc cấp cho nồi hơi: không đợc chứa chất gây đóng cặn, tạo bọt, ăn mòn kim loại Nớc làm nguội máy móc: Yêu cầu chất lợng: nhiệt độ thấp, không chứa chất lơ lửng, ổn định (không có tính xâm thực), tạp chất thực vật: tảo, rêu, muối cứng Type of Industry Water use, m3/tonn of product Fruit and Vegetable processing – 35 NH3 production 200 – 300 Beer 10 – 16 Bread 2–4 Dairy products 10 – 20 Pulp prodution 250 – 792 Paper manufacturing 120 – 158 Textile bleaching 200 – 300 Textile dyeing 30 – 60 93 Nớc cấp cho nông nghiệp: 94 Khái niệm Kế hoạch cấp nớc an toàn (WSP) ăn uống, chế biến nông sản, thực phẩm rửa máy móc, thiết bị phơc vơ n«ng nghiƯp, t−íi TCVN 6773 : 2000 nu«i trång thủ s¶n, cho gia sóc ng, N−íc chữa cháy PGS TS Nguyn Vit Anh, IESE, HXD 95 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 96 16 Bài giảng: Cấp nước quy mơ nhỏ Vì cần có KHCNAT ? Sơ đồ tổng quát WHO Cách tiếp cận truyền thống Mơc tiªu søc kháe Chữa trị, ứng cứu Rđi ro chấp nhận đợc K hoch cp nc an ton Phũng nga, ch ng Quản lý rủi ro Đánh giá phơi nhiễm, tiếp xúc môi trờng Đánh giá rủi ro Tình hình Sức khỏe cộng đồng PGS TS Nguyn Vit Anh, IESE, ĐHXD 97 98 Lợi ích cách tiếp cận phòng ngừa – Kế hoạch Cấp nước An tồn Nhược điểm cách tiếp cận ‘’chữa trị’’ truyền thống Phát kịp thời Phát muộn Ví dụ: theo dõi Clo dư trực tuyến Nếu clo dư giảm xuống, có điều chỉnh Khách hàng bảo vệ Cùng áp dụng nguyên tắc cho tất trình Walkerton, Canada (2000): người chết Nước kiểm tra Các kết kiểm tra phản hồi muộn Kết giống hầu hết phép kiểm tra Rủi ro quản lý thông qua q trình kiểm sốt Phạm vi kiểm tra/ tiêu chuẩn hẹp Milwaukee, Mỹ (1993): 400,000 người mắc bệnh, 100 người chết Chất lượng nước: tuân thủ tiêu chuẩn Mỹ Khơng có tiêu chuẩn/kiểm tra với Cryptosporidium Kết giống hầu hết tác nhân gây bệnh/chất độc Ví dụ: Clo khử nhiều mầm bệnh Một số theo dõi phần đơng khơng thể Các q trình kiểm sốt kiểm tra theo dõi Nhiều mầm gây bệnh chất độc kiểm sốt số q trình kiểm sốt nhỏ dễ quản lý Phát triển kinh doanh bền vững 99 100 Thùc hiƯn kÕ ho¹ch cấp nớc an toàn Thực KHCNAT Phát triển bền v÷ng KHCNAT Cách tiếp cận quản lý nc cp an ton Nâng cao chất lợng nớc, giảm thiểu rủi ro Giảm chi phí sản xuất, vận hành, sửa chữa Khích lệ đổi Tăng khách hàng lỵi nhn PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 101 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ mơn Cấp nước, Trường Đại học Xây dựng 17 Bài giảng: Cấp nước quy mơ nhỏ 1) Phòng ngừa nhiễm Các quan điểm mới, quan trọng 1) Phòng ngừa, khơng đợi xảy ô nhiễm; 2) Sử dụng nhiều rào cản, cho rào cản bị hỏng nước cấp giữ an tồn 3) Sử dụng hệ thống quản lý để việc quản lý an toàn nước cấp trở nên đáng tin cậy 4) Mỗi cải thiện đáng giá giúp cho cải thiện sức khỏe cộng đồng PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD 103 2) Sử dụng nhiều rào cản Quản lý chất lượng nước Kiểm tra chất lượng nước Quản lý rủi ro bản, có hệ thống Phân tích chất lượng nước Chất lượng nước kiểm soát cách ngăn ngừa, giảm thiểu rủi ro Sau thời gian có kết Thơng tin thu dẫn đến hành động Báo cáo lãnh đạo Cơ hội cho kiểm tra, hoàn thiện, cập nhật Xem xét định (đã muộn?) 105 Kiểm soát trỡnh Kh trựng Xử lý nớc cấp cho đô thị Khách Khá ch hà hàng ng Nguồn nước ước Rào cản Ci Đầu vào Ci+1 Đầu Rào cản Đầu vào Rào cản n Đầu Läc l−íi cỡ mịn Xử lý sơ d Keo tụ Lắng Lọc nhanh Clo hoá lần cuối Hệ thống phân phối chÝnh Khách hàng Khơng có rào cản đạt hiệu suất 100% ! PGS TS Nguyễn Việt Anh, IESE, ĐHXD Độ đục Công đoạn u u cui cựng Ct Nguy hi Co u vo Mức Tải lợng giảm a trung bình (%) (NTU) b Tải lợng tối đa Mức gi¶m a (%) NAc NA 90 >80 NA NA NA 50 NA NA 300 30 NA >99,9 NA 80 >99,9 NA