B i giảng: CN xử lý nớc trờng đại học xây dựng số công nghệ xử lý nớc đặc biƯt PGS TS Ngun ViƯt Anh PCN Bé m«n CÊp thoát nớc, Trờng Đại học Xây dựng Tháng 12 năm 2008 1 Flo ho¸ v% khư Flo n−íc 1.1 Khái niệm Flo l chất vô phổ biến tự nhiên Flo có mặt khắp nơi, thờng với h m lợng nhỏ: loại ®Êt, ngn n−íc, c©y cèi, ®éng vËt, thùc phÈm, Trong thể ngời, Flo tìm thấy với nồng độ cao v xơng Flo với liều lợng cần thiết phòng tránh bệnh (cả sữa v vĩnh cửu) nh sâu răng, cao Liều lợng cao có hại l m đen, hỏng chân Mùa hè, nớc xứ nhiệt đới, cần Flo (do lợng nớc v o thể h ng ng y nhiều hơn, Flo đợc cung cÊp qua thùc phÈm, hoa qu¶, ) PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Flo hoá v% khử Flo nớc ã Sự có mặt Flo giúp ngăn ngừa bệnh Tuy nhiên, sử dụng nớc có h m lợng Flo cao, mắc bệnh răng: có vết đốm răng, đên răng, hoại men răng, trẻ em bị thiếu máu, còi xơng, hệ tim mạch v bị ảnh hởng xấu, Những nơi dùng nớc cấp thiÕu ièt v nhiỊu Flo sÏ bÞ bƯnh b−íu cỉ (vì Flo đẩy Iod khỏi tuyến giáp trạng) 1.2 Ho¸ chÊt Flo ho¸ NaSiF6, Na2SiF6, HF K2SiF6, (NH4)2SiF6, Al2(SiF6)3 CaF2, AlF3, H2SiF6 Tiªu chn – H−íng dÉn vỊ nồng độ Flo nớc v: Việt nam: TT Nớc đơn vị WHO mg/L Mỹ, 1975 Mü, 1979 Mü, 1986 mg/L mg/L mg/L Canada mg/L Liên minh Châu Âu Nhật Ban ViƯt Nam mg/L mg/L mg/L Nång ®é Ghi chó WHO khuyến cáo: nên điều chỉnh theo 1,5 điều kiện cụ thể địa phơng 1,4 2,4 Nồng độ lín nhÊt cho phÐp Nång ®é lín nhÊt cho phép Nồng độ lớn cho phép Khuyến cáo gi− ë møc 1,0 mg/L, v 1,2 1,5 mg/L ë nhng nơi nhiệt độ trung bi`nh nam dới 10oC 1,5 – 12oC 0,7 25 – 30oC 0,8 Nång ®é lín nhÊt cho phÐp 0,7 – 1,5 TC 1329/2002 L−u ý: Nồng độ l nồng độ lớn cho phép Flo (trong nớc tự nhiên hay đa v o nớc) Ngỡng giá trị dới (nếu có, ví dụ nh tiêu chuẩn Canada) l giá trị khuyến cáo PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Các nghiên cứu giới có liên quan: Một nghiên cứu đ5 cũ nhng điển hình Dean (Mỹ) 7300 trẻ em 21 th nh phố sử dụng nớc cấp tập trung có nồng độ Flo khác cho thấy: Nồng độ Flo > 1,5 mg/L: nguy mắc bệnh không tăng nhng xuất bệnh đốm, vết F = 1,0 mg/L: tỷ lệ mắc bệnh thấp F = R 1,0 mg/L: tû lƯ m¾c bƯnh vỊ tăng Nh vậy, nồng độ Flo tối đa n−íc theo tiªu chn ViƯt Nam, 0,7 R 1,5 mg/L, l chấp nhận đợc Tuy nhiên, để tiến tới đáp ứng đợc tiêu chuẩn n y hệ thống cấp nớc tập trung, cần phai cân nhắc kỹ lỡng, xem xÐt theo tõng ®iỊu kiƯn thĨ cđa tõng giai đoạn phát triển hệ thống cấp nớc Lý ®−a Flo v:o n−íc: Fluoride is part of optimal oral health care Water fluoridation is effective !"# $ $$ There are safe levels for fluoride use PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Flo hoá nớc cấp: Hiện nay, Thế giới, Mỹ l nớc trì việc đa Flo v o nớc cấp sinh hoạt cách phổ biến Có tới 66% đô thị Mỹ áp dụng việc Flo hoá nớc cấp sinh hoạt Tại Canada, số dân sử dụng nớc cấp sinh hoạt đo Flo hoá l khoảng 40% Một số nớc khác ¸p dơng Flo ho¸ l óc, Nam Phi, vv Tuy nhiên, hầu hết nớc Châu Âu lại không Flo hoá nớc cấp sinh hoạt Tại Anh, th nh phố, Birmingham v Newcastle, áp dụng Flo hoá nớc cấp sinh hoạt Scotland đo cân nhắc v dừng hẳn việc Flo hoá nớc cấp từ 11/2004 Đức, Thuỵ Sỹ đo dừng việc Flo hoá nớc cấp (4/2003) Pháp v Thuỵ Điển l nớc không Flo hoá nớc cấp sinh hoạt Một nghiên cứu đo cũ nhng điển hình Dean (Mỹ) 7300 trẻ em 21 th nh phố sử dụng nớc cấp tập trung có nồng độ Flo khác cho thấy: Nồng độ Flo F > 1,5 mg/L: nguy mắc bệnh không tăng nhng xuất bệnh đốm, vết F = 1,0 mg/L: tỷ lệ mắc bệnh thấp F = 1,0 mg/L: tỷ lệ mắc bệnh tăng Theo Trung tâm Kiểm soát dịch bệnh Mỹ (CDC, 2005), cã tíi 32% trỴ em Mü hiƯn cã biểu bệnh Flouse răng, 4% trẻ mắc bệnh từ mức độ vừa đến nặng PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, §HXD B i gi¶ng: CN xư lý n−íc Cịng Mỹ, đo có nhiều cố xảy trạm xử lý nớc có Flo hoá, nh hệ thống châm Flo bị hỏng hóc, dẫn đến việc l m nhiễm độc nguồn nớc cấp Điển hình l cố xảy Hooper, Alaska năm 1992, hệ thống châm Flo bị hỏng, lợng lớn Flo lät v o hƯ thèng cÊp n−íc 296 ng−êi ®o bị ngộ độc, ngời chết Các nghiên cứu Thế giới cho thấy, Flo l nhữ hoá hoá chất độc độc (độc Chì, v xếp sau Thạch tín độc tính) Chính vậy, theo số chuyên gia y tế, việc chủ động đa Flo v o nớc lợi bất m cập hại Trên Thế giới gần đo có nhiều trang web, t i liệu phỉ biÕn vỊ t¸c dơng ‘’con dao hai l−ìi’’ cđa Flo hoá nớc cấp cho ăn uống Những t i liệu n y cho thấy nguy cơ gây bệ bệnh ră răng, thậ thận, xơng, ng, no o o, phế ả n, đờng ờng ruộ ộ t, v thậ ậ m chí cò ò n l nguyê n qu đ ru th c nguyên nhâ nhân gâ gây ung th th, với khả tích lũy Flo c¬ thĨ ng−êi 10 PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Flo hầu nh có mặt nguồn nớc sinh hoạt dới dạng ion Với nồng độ Flo thích hợp từ 0,5 đến 0,7 mg/l cần hấp thụ lợng nớc qua đờng ăn uống tự nhiên h ng ng y, lợng Flo v o thể đủ với yêu cầu Tuy nhiên, tỷ lệ nồng độ Flo nớc sinh hoạt Việt Nam thờng đạt khoảng 0,4 mg/l, số địa phơng, l khu vực phía nam, tính đến khả bổ sung cho thêm Flo v o nớc sinh hoạt 11 Flo hoá v% khử Flo nớc 1.3 Thiết bị Thiết bị Flo hoá dạng thùng boo ho sư dơng NaSiF6 d¹ng bét – cho v o n−íc trớc Clo hoá Thiết bị Flo hoá với thùng ho trén + NaSiF6 ThiÕt bÞ thïng ho trén kiĨu phễu chắn NaF Đa Flo v o nớc bơm định lợng Đa Flo v o nớc sau xử lý Có thể đa Clo (Clo hoá không l m ảnh hởng đến hoá chất khử Flo) 12 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i gi¶ng: CN xư lý n−íc 13 Flo hoá v% khử Flo nớc Liều lợng ho¸ chÊt DF = 104(mF aF – F)/(KF CF) Trong đó: mF số phụ thuộc vị trí cho F v o n−íc aF h m l−ỵng F nớc (mùa đông 1.0 mg/l), (mùa hè 0.8 mg/l) F h m l−ỵng F n−íc ngn KF lợng F hoá chất sạch, % Na2SiF6 60.6% (NH4)2SiF6 45.25% CF lợng hoá chất hoá chất thơng phẩm (%): Na2SiF6 loại cao, loại I, II : 59,4 ; 57,5 ; 56,4 NaF : 42,5 ; 38 ; 36,2 : 59,4 (NH4)2SiF6 14 PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Với điều kiện vận h nh nh máy nớc Việt Nam, việc đa v o nớc lợng Flo cần thiết xác l khó khăn, l điều kiện chất lợng nớc nguồn biến động, nhiệt độ nớc thay đổi, nhu cầu dùng nớc đô thị, khu dân c− dao ®éng rÊt lín ng y v năm, trang thiết bị điều khiển tự động hoá hạn chế để hiệu chỉnh nồng độ v lợng hoá chất kịp thời, xác Những khó khăn n y dẫn đến nguy có lợng Flo thiÕu hơt hay d− thõa n−íc sau xư lý, v hai trờng hợp lợi cho sức khoẻ ngời tiêu dùng 15 Đại đa số nh máy nớc, sử dụng nguồn nớc mặt, Việt nam sử dụng phèn nhôm l m chất keo tụ Với điều kiện kỹ thuật, chất lợng hoá chất (sản phẩm công nghiệp) nay, việc d lợng phèn nhôm (đo thuỷ phân) nớc sau trình keo tụ l khó tránh khỏi Bên cạnh nguy mắc bệnh nhôm, hay nguy gây ô nhiễm nguồn nớc d sunphát, , keo hydroxyt nhôm có khả hấp thụ ion Flo đa v o nớc Điều n y dẫn đến tốn hoá chất nhng hiệu xử lý không cao, đồng thời lại tạo hợp chất độc hại Vấn đề n y c ng nghiêm trọng khu vực sử dơng ngn n−íc mỈt l m ngn n−íc cÊp, m , nh đo biết, nguồn nớc mặt có nguy chứa nhiều hợp chất hữu v vô cơ, kể phức chất bền vững, đặc biệt điều kiện quản lý v bảo vệ nguồn nớc yếu, không hiệu 16 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Bên cạnh biện pháp bổ sung Flo cho đủ h m lợng thích hợp ngời qua đờng nớc cấp cho sinh hoạt, có biện pháp bổ sung Flo khác nh qua dung dịch nớc súc miệng, kem đánh răng, thuốc chứa Flo dạng viên hay lỏng, cung cấp Flo qua đờng thực phẩm, vv 17 Các nghiên cứu míi nhÊt trªn ThÕ giíi cho thÊy, Flo l mét hoá chất độc (độc Chì, v xếp sau Thạch tín độc tính) Chính vậy, theo số chuyên gia y tế, việc chủ động đa Flo v o nớc lợi bất m cập hại Tác dụng dao hai lỡi Flo hoá nớc cấp cho ăn uống: nguy gây bệnh răng, thận, xơng, noo, phế quản, đờng ruột, v chí l nguyên nhân gây ung th, với khả tích lũy Flo thể ngời Tiến sĩ Arvid Carlsson (Thuỵ Điển) (Giải Nobel Y học năm 2000) Thuỵ Điển l nớc Châu Âu không đa Flo v o nớc cấp, v Thuỵ Điển l nớc có tỷ lệ mắc bệnh thấp, chí thấp Mỹ, nớc phổ biến ®−a Flo v o hƯ thèng n−íc cÊp 18 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD B i giảng: CN xử lý nớc Nhiều nớc không Flo hoá nớc cấp sinh hoạt, với lý sau ®©y: ViƯc bỉ sung Flo v o n−íc cÊp cã thĨ n»m ngo i ý mn cđa ng−êi sư dơng, ngời ta giải pháp khác tự bổ sung lợng Flo cần thiết cho thể Cơ hội cho giải pháp n y nớc sinh hoạt đo đợc Flo hoá Việc Flo hoá nớc cấp, cần xem xét có thực cần thiết không, sở xem xét tổng thể chất lợng nớc nguồn, nguồn cung cấp Flo khác từ thực phẩm v chế độ dinh dỡng, vv Lợng nớc đa v o thể với thức ăn v n−íc ng (kho¶ng 3,5 – lÝt/ ng−êi.ng y) chØ chiÕm mét phÇn nhá (2,4 – 8%) nhu cÇu dïng n−íc (60 – 150 lÝt/ng−êi.ng y), to n lợng nớc cấp cho th nh phố phải thùc hiƯn Flo ho¸ l tèn kÐm 19 NhiỊu n−íc không Flo hoá nớc cấp sinh hoạt, với lý sau đây: Xét mặt chế, việc ngăn chặn hay tiêu diệt khuẩn gây bệnh nhờ tiếp xúc trực tiếp, cục (kem đánh răng, nớc súc miệng, ) có hiệu Flo l chất độc, gây nguy hại đến sức khoẻ Bên cạnh biện pháp bổ sung Flo cho đủ h m lợng thích hợp ngời qua đờng nớc cấp cho sinh hoạt, có biện pháp bổ sung Flo khác nh qua dung dịch nớc súc miệng, kem đánh răng, thuốc chứa Flo dạng viên hay lỏng, cung cÊp Flo qua ®−êng thùc phÈm, vv 20 PGS TS Nguyễn Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD 10 B i giảng: CN xử lý nớc Flo hoá v% khư Flo n−íc 1.5 Khư Flo n−íc: cã nhóm phơng pháp a) Hấp thụ Al(OH)3 hay Mg(OH)2 hay Ca3(PO4)2: dùng nớc mặt, yêu cầu khö Flo v l m trong, khö m u b) Läc qua vËt liƯu hÊp thơ Flo – dùa trªn nguyên tắc trao đổi ion: sử dụng nớc ngÇm, n−íc biĨn (khư Flo + khư mi, l7m ngät) (a1) Dïng Mg(OH)2 t¹o th nh tõ n−íc chøa Mg2+ trộn với vôi để khử Flo: + Cho Ca(OH)2 pH > 9.5 khử đợc Flo v Mg (t = 12 năm) + Khử mg Flo cÇn 50 – 60 mg Mg hay 100 – 150 mg Mg(OH)2 (Nếu Mg2+ nớc không đủ: cần bỉ sung MgSO4 hay MgCl2) 21 Flo ho¸ v% khư Flo nớc (a2) Phơng pháp lọc muối nhôm Sử dụng sunphát nhôm kiềm: Al(OH)SO4 với pH thấp (4.3 5.0) (axit hoá trớc) 1mg F2 cần 25 – 30 ml Al(OH)SO4/l hay 40 – 50 mg Al2(SO4)3 Sau xư lý ph¶i trung ho n−íc Al(OH)SO4 cã khả hấp thụ Flo tốt Al(OH)3 (b) Sử dụng Al2O3 hoạt tính: phơng pháp phổ biến Tốt ®Ĩ xư lý n−íc ngÇm Läc víi VLL b»ng Al2O3 hoạt tính hấp thụ đợc nhiều Flo Khi h m lợng Flo nớc sau bể lọc tăng dần lên đến 1,5 mg/l hết chu kỳ hoạt động, dừng lại để ho n nguyên dung dịch Al2(SO4)3 (ion SO42 sÏ hÊp thơ Flo) sau ®ã rưa b»ng n−íc, tiÕp tơc l m viƯc 22 PGS TS Ngun Việt Anh, Bộ môn CTN, ĐHXD 11 ... răng, thuốc chứa Flo dạng viên hay láng, cung cÊp Flo qua ®−êng thùc phÈm, vv 20 PGS TS Ngun ViƯt Anh, Bé m«n CTN, §HXD 10 B i gi¶ng: CN xư lý n−íc Flo ho¸ v% khư Flo n−íc 1.5 Khư Flo nớc: có nhóm... khử Flo: + Cho Ca(OH)2 pH > 9.5 khử đợc Flo v Mg (t = 12 năm) + Khử mg Flo cÇn 50 – 60 mg Mg hay 100 – 150 mg Mg(OH)2 (NÕu Mg2+ n−íc kh«ng đủ: cần bổ sung MgSO4 hay MgCl2) 21 Flo hoá v% khử Flo. .. Newcastle, áp dụng Flo hoá nớc cấp sinh hoạt Scotland đo cân nhắc v dừng hẳn việc Flo hoá nớc cấp từ 11/2004 Đức, Thuỵ Sỹ đo dừng việc Flo hoá nớc cấp (4/2003) Pháp v Thuỵ Điển l nớc không Flo hoá nớc