1.3.1Tầm quan trọng của nguồn nƣớc
Nƣớc là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, không có nƣớc cuộc sống trên trái đất không tồn tại. Nhu cầu dùng nƣớc của con ngƣời là từ 100 đến 200 l/ngày.đêm cho các hoạt động bình thƣờng (Theo tiêu chuẩn 20 TCVN 33- 2006) chƣa kểđến hoạt động sản xuất.
Trên trái đất, ¾ lãnh thổ là nƣớc, nƣớc trong các đại dƣơng, ở biển, sông ngòi, ao hồ, nƣớc ở trong lòng đất.Tuy nhiên nguồn nƣớc sạch không phải dồi dào nhƣ chúng ta vẫn nghĩ.Kinh tế phát triển kéo theo các hệ lụy không thể tránh khỏi chính là ô nhiễm, tác động xấu đến môi trƣờng cũng nhƣ chất lƣợng nƣớc
1.3.2Một số chứng bệnh liên quan đến thiếu nƣớc sạch
Theo báo cáo của Bộ Y tế, tại Việt Nam, mỗi năm có khoảng 250,000 ngƣời bị mắcbệnh tiêu chảy cấp phải nhập viện. Tình trạng thiếu nƣớc sạch hằng năm ảnh hƣởng tới ít nhất một triệu ngƣời Việt Nam và trong 4 năm qua, có tới 6 triệu trƣờng hợp mắc bệnh liên quan tới thiếu nƣớc sạch, ƣớc tính chi phí cho y tế là khoảng 20 triệu USD. Việt Nam đang đạt tỷ lệ 80% dân số đô thị đƣợc cung cấp nƣớc sạch theo quy chuẩn của Bộ Y tế; tuy nhiên, ở nông thôn dù 85% dân số đƣợc cấp nƣớc hợp vệ sinh nhƣng chỉ có 42% đạt quy chuẩn của Bộ Y tế [5].
Một số chứng bệnh liên quan đến thiếu nƣớc sạch
Bệnh đƣờng tiêu hoávới các bệnh thƣờng gặp nhƣ:tả, lỵ, thƣơng hàn, tiêu chảy, viêm gan A, bại liệt… Bệnh thƣờng xảy ra do ngƣời khoẻ ăn hoặc uống phải những thực phẩm, nƣớc uống bị nhiễm vi khuẩn có trong phân ngƣời (do không rửa tay với xà phòngsau khi đi vệ sinh hoặc sau khi vệ sinh cho trẻ nhỏ, sau đó cầm vào thức ăn hoặc do ruồi, gián đậu lên thức ăn, nƣớc uống không đƣợc đậy kín...)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
17
Bệnh giun sán: giun đũa, giun tóc, giun móc, giun kim thƣờng lây truyền do trứng giun của ngƣời bệnh theo phân ra ngoài rồi lại vào hệ tiêu hoá của ngƣời khoẻ qua thức ăn, nƣớc uống nhiễm bẩn hoặc chui qua da ngƣời vào cơ thể và gây bệnh.
Bệnh do muỗi truyền: những bệnh do muỗi truyền thƣờng thấy là bệnh sốt rét, sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản… Các bệnh này dễ lây lan và có thể bùng phát thành dịch lớn.
Các bệnh về mắt, ngoài da, bệnh phụ khoa: đa phần các bệnh về mắt, bệnh ngoài da và bệnh phụ khoa có thể truyền từngƣời bệnh sang ngƣời lành qua nƣớc.
Bệnh do các vi yếu tố hóa học và các chất độc khác có trong nƣớc:
Bệnh do các yếu tốvi lƣợng hoặc các chất độc khác có trong nƣớc gây ra cho ngƣời là do thừa hoặc thiếu chúng trong nƣớc. Trong nhóm này có thể kể đến các bệnh nhƣ: bệnh bƣớu cổ, bệnh về răng do thiếu hoặc thừa flo, bệnh do Nitrit và Nitrat cao trong nƣớc, bệnh do nhiễm độc bởi các chất độc hóa học gây ra nhƣ chì (Pb), đồng (Cu), Asen (thạch tín)…
1.3.3Các thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc ngầm và tiêu chuẩn chất lƣợng sử dụng nƣớc dụng nƣớc
1.3.3.1 Một số thông số đánh giá chất lượng nước ngầm
pH
Giá trị pH là một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác định nƣớc về mặt hóa học. pH là chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong môi trƣờng môi trƣờng, là một chỉ tiêu cần phải kiểm tra đối với chất lƣợng nƣớc. pH là yếu tố môi trƣờng ảnh hƣởng tới tốc độ phát triển và giới hạn sự sinh trƣởng của sinh vật trong môi trƣờng nƣớc,sựthay đổi giá trị pH có thể dẫn tới sựthay đổi về thành phần các chất trong nƣớc do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, thúc đẩy hay ngăn chặn phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nƣớc. Và đƣợc định nghĩa bằng biểu thức: pH = -lg [H+] ( Đặng Kim Chi, 2001)
Khi pH =7 nƣớc có tính trung tính
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
18
Khi pH >7 nƣớc có tính kiềm ( Trịnh Xuân Lai, 2003)
Độ cứng
Độ cứng: Độ cứng là đại lƣợng biểu thị hàm lƣợng các các ion hóa trị 2 mà chủ yếu là ion Ca2+ và Mg2+. Độ cứng làm tiêu hao nhiều xà phồng khi giặc giũ, đóng rắn trong các thành ống dẫn của nồi hơi làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị, làm tăng tính ăn mòn do tăng nồng độ ion H+. Độ cứng bao gồm 3 loại:
+ Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lƣợng ion Ca2+ và Mg2+ có trong nƣớc.
+ Độ cứng tạm thời là hàm lƣợng các muối của ion HCO3-, CO32-, với Ca2+ và Mg2+.
+ Độ cứng vĩnh cữu là hàm lƣợng các muối của ion Cl-, SO42-, HSO4- với Ca2+ và Mg2+.
Clorua (Cl -)
Cl- là ion chính trong nƣớc thiên nhiên biểu thị độ mặn. Cl- có nhiều nhất ở nƣớc biển và các mỏ muối. Trong nƣớc ngọt và nƣớc ngầm hàm lƣợng Cl- thƣờng dao động từ 20 mg/L – 800 mg/L. Cl- rất có ích cho cơ thể, nhƣng ởhàm lƣợng cao lại có thể gây suy thận, góp phần tăng nguy cơ cao huyết áp…
Hàm lƣợng đạm Nitrat ( N – NO3-)
Nitrat là dạng oxy hóa cao nhất trong chu trình nito và thƣờng đạt đên những nồng độ đáng kể trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình oxy hóa sinh học (Nguyễn Khắc Cường, 2002 ). Ngoài ra nitrat tìm thấy trong các thủy vực là sản phẩm của quá trình nitrat hóa hay do cung cấp từnƣớc mƣa khi trời có sấm chớp.
Trong thủy vực có nhiều đạm ở dạng N-NO3- ,chứng tỏquá trình oxy hóa đã kết thúc. Tuy vậy, các nitrat chỉ bền trong điều kiện hiếu khí. Trong điều kiện yếm khí N-NO3- bị khử thành nito tự do tách ra khỏi nƣớc, loại trừđƣợc sự phát triển của tảo và các loại thực vật khác sống trong nƣớc. Nhƣng mặt khác khi hàm lƣợng nitrat trong nƣớc khá cao có thể gây độc hại với ngƣời, vì khi vào điều kiện thích hợp, ở
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
19
hệ tiêu hoa chúng sẽ chuyển hóa thành nitrit kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vận chuyển oxy, gây bệnh xanh xao thiếu máu ( Đặng Kim Chi,2001 ).
Hàm lƣợng sunfat ( SO42-)
Sunfat là một chỉ tiêu tiêu biểu của vùng nƣớc nhiễm phèn. Sunfat cao, nƣớc sẽ có vị chát, gây bệnh tiêu chảy, và gây xâm thực mạnh trên các công trình xây dựng. Ngoài ra, sunfat sẽ kết hợp với ion Ca2+để tạo thành cặn cứng bám trên thành các thiết bịtrao đổi nhiệt.
Sắt (Fe)
Sắt là kim loại phong phú tạo nên vỏ trái đất. Sắt hiện diện ở hầu hết các nguồn nƣớc thiên nhiên:
Khi trong nƣớc có chứa các ion sắt sẽ gây đục và màu trong nƣớc do: Fe 2+ chuyển thành Fe 3+(màu nâu đỏ).
Đồng thời ảnh hƣởng đến độ cứng, duy trì sự phát triển của một số vi khuẩn gây thoái rửa trong hệ thống phân phối nƣớc. Hàm lƣợng sắt có thể xuất hiện trong nƣớc là do nó hòa tan trong nƣớc ngầm (dƣới dạng Fe2+), hay có trong nƣớc thải công nghiệp.
Sắt thƣờng có trong nƣớc ngầm dƣới dạng muối tan hoặc phức chất do hòa tan từ các lớp khoáng trong đá hoặc do ô nhiễm bề mặt nƣớc bởi nƣớc thải (Đặng Kim Chi,1998). Nƣớc có hàm lƣợng sắt cao (lớn hơn 0.3 mg /l) gây trở ngại rất lớn cho việc sử dụng trong sinh hoạt. Nƣớc đục do sắt có màu vàng nhiều cặn và thức ăn của các loại vi khuẩn ƣa sắt.
Mangan (Mn)
Mangan thƣờng tồn tại trong nƣớc cùng với sắt nhƣng với hàm lƣợng ít hơn. Khi trong nƣớc có mangan thƣờng tạo lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và đáy bồn chứa
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
20
Mangan có độc tính rất thấp và không gây ung thƣ. Ở hàm lƣợng cao hơn 0,15 mg/l có thể tạo ra vị khó chịu, làm hoen ố quần áo. Tiêu chuẩn nƣớc uống và nƣớc sạch đều quy định hàm lƣợng mangan nhỏhơn 0,3 mg/l.
Asen (As)
Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nƣớc ngầm thƣờng chứa asen nhiều hơn nƣớc mặt. Ngoài ra asen có mặt trong nguồn nƣớc khi bị nhiễm nƣớc thải
công nghiệp, thuốc trừ sâu.
Khi bị nhiễm asen, có khả năng gây ung thƣ da và phổi. Tiêu chuẩn nƣớc sạch quy định asen nhỏ hơn 0,05 mg/L. Tiêu chuẩn nƣớc uống quy định asen nhỏ hơn 0,01mg/L
E. Coli
E.coli đƣợc xem là một chỉ tiêu đánh giá sự nhiễm bẩn của nguồn nƣớc và đánh giá hiệu quả của việc khửtrùng. Khi dùng nƣớc có nhiễm khuẩn E.coli, nó gây cho ngƣời một số bệnh nhƣ: tả, lỵ, thƣơng hàn, tiêu chảy…,nặng có thể gây tử vong. Những hạt chất lơ lững, gây ra độ đục trong nƣớc thƣờng có bề mặt hấp phụ các kim loại độc, các vi sinh vật gây bệnh. Chính những hạt này cản trở quá trình diệt trùng của chất diệt trùng khi cần sửlý nƣớc ăn.
1.3.3.2 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước
QCVN 09:2015-MT/BTNMT do Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dưới đất biên soạn, sửa đổi QCVN 09:2008/BTNMT; Tổng cục Môi trƣờng, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và đƣợc ban hành theo Thông tƣ số 66/2015/TT-BTNMT ngày 21 tháng 12 năm 2015 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
21
Bảng 0.1 :Giá trị giới hạn của các thông số chất lƣợng nƣớc dƣới đất
STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn
1 Ph - 5,5 - 8,5
2 Chỉ số pemanganat mg/l 4
3 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 1500
4 Độ cứng tổng số (tính theo CaCO3) mg/l 500
5 Amôni (NH4+ tính theo N) mg/l 1
6 Nitrit (NO-2 tính theo N) mg/l 1
7 Nitrat (NO-3 tính theo N) mg/l 15
8 Clorua (Cl-) mg/l 250 9 Florua (F-) mg/l 1 10 Sulfat (SO42-) mg/l 400 11 Xyanua (CN-) mg/l 0,01 12 Asen (As) mg/l 0,05 13 Cadimi (Cd) mg/l 0,005 14 Chì (Pb) mg/l 0,01 15 Crom VI (Cr6+) mg/l 0,05 16 Đồng (Cu) mg/l 1 17 Kẽm (Zn) mg/l 3 18 Niken (Ni) mg/l 0,02 19 Mangan (Mn) mg/l 0,5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
22 20 Thủy ngân (Hg) mg/l 0,001 21 Sắt (Fe) mg/l 5 22 Selen (Se) mg/l 0,01 23 Aldrin µg/I 0,1 24 Benzene hexachloride (BHC) µg/l 0,02 25 Dieldrin µg/l 0,1 26 Tổng Dichloro diphenyl trichloroethane (DDTs) µg/I 1
27 Heptachlor & Heptachlorepoxide µg/l 0,2
28 Tổng Phenol mg/l 0,001 29 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/I 0,1 30 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/I 1 31 Coliform MPN hoặc CFU/100 ml 3 32 E.Coli MPN hoặc
CFU/100 ml Không phát hiện thấy
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc ăn uống QCVN 01:2009/BYT do Cục Y Tế dựphòng và Môi trƣờng biên soạn, đƣợc Bộtrƣởng Bộ Y tếban hành theo thông tƣ số: 04/2009/TT – BYT ngày 17/6/2009.
Bảng 0.2 :Chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt ăn uống
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa
1 Độđục NTU 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
23
3 Mùi vị Không có mùi, vi lạ
4 Độ pH 6.5 -8.5
5 Độ cứng mg/l 300
6 Độ Oxy hóa KMnO4 mg/l 2
7 Sunfua Hydro mg/l 0.05 8 Clorua mg/l 250 9 Nitrat mg/l 50 10 Nitrit mg/l 3 11 Sunfat mg/l 250 12 Antimon mg/l 0.005 13 Florua mg/l 1.5 14 Bari mg/l 0.7 15 Amoni mg/l 3 16 Natri mg/l 200 17 Sắt mg/l 0.3 18 Mangan mg/l 0.3 19 Đồng mg/l 1 20 Kẽm mg/l 3 21 Nhôm mg/l 0.2 22 Chì mg/l 0.01 23 Asen mg/l 0.01 24 Cadmi mg/l 0.003 25 Thủy ngân mg/l 0.001
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
24
26 Crom mg/l 0.05
27 Xianua mg/l 0.07
28 Borat và Axit boric mg/l 0.3
Ngoài ra, đối với nƣớc sinh hoạt có QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt.
Nƣớc dùng sinh hoạt của gia đình cần phải đạt các chỉ tiêu trong quy chuẩn để đảm bảo sức khỏe. Khi xét nghiệm các chỉ tiêu mà vƣợt quá tiêu chuẩn quy định bạn cần tìm rõ nguyên nhân và hƣớng giải pháp để xử lý. Một số thành phần kim loại nặng nhƣ: Asen (As), Nitrit (NO2-), Mangan (Mn), Sắt (Fe)… Nếu thành phần vƣợt quá sẽ dẫn tới rất nhiều căn bệnh nguy hiểm.
1.3.4Các phƣơng pháp xử lý nƣớc
1.3.4.1 Nguyên tắc lựa chọn nguồn nước và phương pháp xử lý
Lựa chọn nguồn nƣớc cho mục đích cấp nƣớc
Chất lƣợng nguồn nƣớc có ý nghĩa quan trọng trong xửlý nƣớc, quyết định dây chuyền xử lý. Do vậy trong những điều kiện cho phép, cần chọn nguồn nƣớc có chất lƣợng tốt nhất đểcó đƣợc hiệu quả cao trong quá trình xử lý.
Lựa chọn phƣơng pháp xử lý
Xử lý nƣớc là quá trình làm thay đổi thành phần, tính chất nƣớc tự nhiên.Theo yêu cầu của các đối tƣợng sử dụng phụ thuộc vào thành phần, tính chất của nƣớc nguồn và yêu cầu chất lƣợng của nƣớc, của đối tƣợng sử dụng.
Cơ sởđể lựa chọn công nghệ xửlý nƣớc dựa vào các yếu tố sau: - Chất lƣợng của nƣớc nguồn (nƣớc thô) trƣớc khi xử lý.
- Chất lƣợng của nƣớc yêu cầu (sau xử lý) phụ thuộc mục đích của đối tƣợng sử dụng.
- Công suất của nhà máy nƣớc. - Điều kiện kinh tế kỹ thuật. - Điều kiện của địa phƣơng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam
25
1.3.4.2 Các phương pháp xử lý nước thiên nhiên
Trong kỹ thuật xửlý nƣớc ngƣời ta thƣờng hay dùng các phƣơng pháp sau:
Phƣơng pháp cơ học: Ứng dụng các công trình và thiết bị thích hợp để loại bỏ các tạp chất thô trong nƣớc bằng trọng lực: lắng, lọc,... sử dụng quá trình làm thoáng tự nhiên hoặc cƣỡng bức đểđể khử sắt trong nƣớc ngầm.
Phƣơng pháp hóa học và hóa lý: Sử dụng phèn để làm trong và khử màu (quá trình keo tụ) các nguồn nƣớc có độ đục và độ màu cao; sử dụng các tác nhân oxy hóa hóa học để khử sắt, mangan trong nƣớc ngầm, sử dụng clo và các hợp chất của clo để khửtrùng nƣớc. Một phƣơng pháp hóa lý khác hiện nay đang trở nên phổ biến là sử dụng các loại nhựa trao đổi ion để làm mền nƣớc và khử các chất khoáng trong nƣớc.
Phƣơng pháp vật lý: Điện phân NaCl để khử muối, dùng các tia tử ngoại để khử trùng, sử dụng các màng lọc chuyên dụng để loại bỏcác ion trong nƣớc.
Đối với nƣớc mặt mục đích xử lý chủ yếu là giảm độđục, độ màu và loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trong nƣớc, do đó công nghệ xử lý nƣớc mặt thƣờng ứng dụng quá trình keo tụ - tạo bông với việc sử dụng phèn nhôm hay phèn sắt để kết tụ các hạt cặn lơ lửng trong nƣớc tạo nên các bông có kích thƣớc lớn hơn, sau đó lắng lọc và khửtrùng trƣớc khi phân phối vào mạng cấp nƣớc.
Đối với nƣớc ngầm mục đích chủ yếu là khử sắt và mangan công nghệ xử lý thƣờng là làm thoáng tự nhiên (giàn mƣa) hoặc nhân tạo (quạt gió) để oxy hóa các nguyên tố Fe2+, Mn2+ở dạng hòa tan trong nƣớc thành Fe3+, Mn4+ở dạng kết tủa sau đó tách ra bằng quá trình lắng lọc và khử trùng.
a. Quá trình keo tụ
Trong nƣớc sông, hồao,... thƣờng có các hạt cặn có nguồn gốc thành phần và kích thƣớc rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng biện pháp xử lý cơ học trong công nghệ xửlý nƣớc nhƣ lắng lọc có thể loại bỏđƣợc cặn có kích thƣớc lớn hơn 10-4mm. Còn các hạt có kích thƣớc nhỏhơn 10 – 4mm không thể tự lắng đƣợc mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng dùng biện pháp lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học tức là cho vào nƣớc cần xử lý các