thiết kế quy trình công nghệ nhà máy xử lý nước cấp tại huyện tuy phong tỉnh bình thuận với công suất 46 000 m3ngày đêm

Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về số lượng vi sinh có tro

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC CẤP TẠI HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN

VỚI CÔNG SUẤT 46 000 M3/NGÀY ĐÊM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH: NÔNG NGHIỆP – MÔI TRƯỜNG

CBHD: TS TRẦN THÁI HÀ SVTH: NGUYỄN THỊ THU HÒA MSSV: 1553010063

KHÓA: 2015

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC CẤP TẠI HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN

VỚI CÔNG SUẤT 46 000 M3/NGÀY ĐÊM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH: NÔNG NGHIỆP – MÔI TRƯỜNG

CBHD: TS TRẦN THÁI HÀ SVTH: NGUYỄN THỊ THU HÒA MSSV: 1553010063

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại trường, tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy cô Khoảng thời gian đó, tôi đã tiếp thu được nhiều kiến thức quý báu qua các buổi học, các buổi báo cáo Với lòng biết ơn chân thành nhất, tôi xin gởi đến quý Thầy cô khoa Công nghệ Sinh học, trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh

Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy Trần Thái Hà, giảng viên khoa Công nghệ Sinh học đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và truyền đạt cho tôi các kiến thức quý báu về mảng Môi trường mà tôi đang theo, những kiến thức đó là hành trang giúp tôi trong tương lai Thầy đã tận tình và tạo điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện tốt khóa luận tốt nghiệp của mình

Tôi xin cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại lớp, cùng tôi học tập, trao đổi kiến thức.Với tất cả nỗ lực của bản thân và những kiến thức đã học được, trong quá trình làm bài sẽ không tránh khỏi các sai sót Kính mong quý Thầy cô thông cảm, chỉ bảo để bài khóa luận của tôi tốt hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Bình Dương, tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Hòa

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC BẢNG VI DANH MỤC PHỤ LỤC VII DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ VIII

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 9

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 9

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 10

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 10

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11

2.1 TỔNG QUAN VỀ HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN 11

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 11

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 14

2.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 15

2.2.1 Tổng quan về nước cấp 15

2.2.2 Các loại nguồn nước sử dụng làm nước cấp 18

2.2.3 Các chỉ tiêu về nước cấp 28

2.2.4 Công nghệ xử lý nước cấp 37

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN KHÓA LUẬN 53

3.1 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN KHÓA LUẬN 53

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54

4.1 TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ TIÊU CHUẨN CẤP NƯỚC 54

4.1.1 Hiện trạng nguồn nước mặt 54

4.1.2 Tính chất nguồn nước cấp và tiêu chuẩn cấp nước 55

4.2 ĐỀ XUẤT VÀ PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 56

4.2.1 Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp 56

4.2.2 Phân tích công nghệ xử lý 60

4.3 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 61

4.4 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP PHÙ HỢP CHO NHÀ MÁY Ở HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN 62

4.4.1 Phân tích ưu điểm và nhược điểm 62

5.1.2 Lưu lượng nước cho sinh hoạt 64

5.1.3 Lưu lượng cho công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp 65

5.1.4 Công suất nhà máy xử lý 65

5.2.9 Tính toán lượng hóa chất cần dùng 102

5.3 Dự toán giá thành xây dựng các công trình đơn vị của hệ thống 106

5.3.1 Chi phí xây dựng 106

5.3.2 Chi phí thiết bị 106

5.3.3 Chi phí vận hành hệ thống 106

5.3.4 Dự toán chi phí cho 1 m3 nước cấp 107

5.3.5 Dự đoán thời gian hoàn vốn 107

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110

PHỤ LỤC 4: ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ 121 PHỤ LỤC 5: CHI PHÍ NHÂN VIÊN, CHI PHÍ SỬ DỤNG ĐIỆN, CHI PHÍ HÓA CHẤT 122

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

QCVN 01-1:2018/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch dùng cho mục đích sinh hoạt

QCVN 08-MT: 2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 09- MT: 2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm

TCXD 33: 2006: Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt 19

Bảng 2.2 Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt (QCVN

Bảng 2.3 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm 24

Bảng 2.4 Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước dưới đất

Bảng 5.4 Các thông số thiết kế bể chứa nước sạch 94

Bảng 5.6 Các thông số thiết kế của sân phơi bùn 100 Bảng 5.7 Vận tốc nước trong đường ống hút và ống đẩy 101 Bảng 5.8 Các thông số thiết kế trạm bơm cấp II 102

Phụ lục 5 Chi phí nhân viên, chi phí sử dụng điện, chi phí hóa chất 122

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

Hình và sơ

Hình vẽ 2.1 Bản đồ huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận 12 Hình vẽ 2.2 Ngôi nhà của người dân tộc Raglai tại Phan Dũng 14

Hình vẽ 4.1 Sông Lòng Sông, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận (Ảnh

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ công nghệ điển hình xử lý nước ngầm 45

Sơ đồ 4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước huyện Tuy Phong, tỉnh Bình

Sơ đồ 4.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước huyện Tuy Phong, tỉnh Bình

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước là một thành phần không thể thiếu trong cuộc sống, nước duy trì sự sống của con người và sinh vật Sự sống gắn liền với sự hiện diện của nước, ở đâu có sự sống thì ở đó phải có nước

Nước rất cần thiết cho nhu cầu vệ sinh cá nhân, vệ sinh cộng đồng, trong xã hội, trong cứu hỏa và trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, Nước còn dùng trong giao thông đường thủy, phát triển du lịch Con người sử dụng sức nước và dòng chảy để tạo ra năng lượng thủy điện, làm mát các nhà máy điện hạt nhân và các trạm năng lượng Bên cạnh những vai trò thiết thực đó, nước là nguồn chứa độc chất và lan truyền mầm bệnh, dịch bệnh gây nguy hại cho sức khỏe con người và sinh vật sống Vì vậy, cần phải có nguồn nước sạch cung cấp cho con người

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống, sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau Các nguồn nước mặt thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao Các nguồn nước ngầm thì hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước Hiện nay, tuy tài nguyên nước bề mặt của nước ta tương đối dồi dào, nhưng đó không phải là nước sạch để dùng cho ăn uống, sinh hoạt vì nước sông, suối, ao hồ đều đang bị ô nhiễm nặng Kể cả nước ngầm nhiều nơi hiện nay cũng đang trở nên ô nhiễm và thiếu do bị khai thác quá mức Nước mưa cũng có nguy cơ bị ô nhiễm do một số nguyên nhân như không khí ô nhiễm, việc thu hứng để lấy nước mưa không đảm bảo Chính vì vậy, trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng [3]

Huyện Tuy Phong thuộc tỉnh Bình Thuận là huyện nằm trong vùng khô hạn nhất nước ta, với những đặc trưng cơ bản là mưa ít, nắng, gió nhiều và không có mùa đông giá rét Việc cấp nước cho huyện Tuy Phong và các vùng lân cận hiện chủ yếu dựa vào các nguồn

nước từ sông Lòng Sông và suối Đá Bạc Do đặc điểm địa hình bị chia cắt mạnh, các sông suối đều ngắn và dốc, diện tích lưu vực sông nhỏ nên thường gây ra lũ lụt vào mùa mưa và thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô Không chỉ vậy, nguồn nước ngầm trên địa bàn huyện không phong phú, chỉ có khả năng khai thác đáp ứng một phần cho nhu cầu sinh hoạt Trữ lượng nước ngầm cũng biến đổi theo từng khu vực, vùng ven biển nước ngầm bị nhiễm mặn

Để đáp ứng nhu cầu nước sạch cho người dân trong sinh hoạt hằng ngày cũng như tăng thêm nguồn nước cho phát triển nông nghiệp, công nghiệp, đẩy mạnh hoạt động kinh tế - xã hội của huyện Tuy Phong thì cần phải khảo sát và đầu tư xây dựng một nhà máy xử lý

nước tập trung là việc cần thiết Do đó đề tài “Thiết kế quy trình công nghệ nhà máy xử

lý nước cấp tại huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận với công suất 46 000 m3/ngày đêm”

được thực hiện

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Thiết kế quy trình công nghệ nhà máy xử lý nước cấp tại huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận với công suất 46 000 m3/ngày đêm, nhằm giải quyết vấn đề thiếu nước vào mùa khô và đáp ứng nhu cầu sử dụng nguồn nước sạch của người dân trong huyện

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Giải quyết vấn đề thiếu nước sạch ở huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận

Đẩy mạnh tiến độ thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn

Nền nông nghiệp, công nghiệp phát triển, thu hút vốn đầu tư nước ngoài

Kinh tế - xã hội của huyện Tuy Phong phát triển, đời sống của người dân được cải thiện Tạo tiền đề cho các dự án, đầu tư từ các ngành, các cấp và trung ương

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

Vị trí địa lý

Huyện Tuy Phong nằm ở phía Bắc của tỉnh Bình Thuận, có đường ranh giới giáp với tỉnh Ninh Thuận và tỉnh Lâm Đồng Trung tâm huyện lỵ đặt tại thị trấn Liên Hương, cách thành phố Phan Thiết 90 km về phía Bắc

Vị trí đất đai của huyện nằm ở tọa độ địa lý từ 110 17’30” đến 110 37’30’’ vĩ độ Bắc và từ 108030’đến 1080 52’30’’ kinh độ Đông

• Phía Bắc và Đông Bắc giáp huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận

• Phía Nam và Đông Nam giáp biển Đông

• Phía Tây và Tây Bắc giáp huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận và huyện Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng

Trong số 12 đơn vị hành chính của huyện, chỉ có hai thị trấn thuộc vùng đồng bằng, 10 xã thuộc vùng cao, miền núi và trung du (bao gồm: một xã vùng cao là Phan Dũng, bốn xã miền núi là Phong Phú, Vĩnh Hảo, Vĩnh Tân , Phú Lạc và năm xã còn lại là trung du)

Hình 2.1 Bản đồ huyện Tuy Phong, tỉnh Bình ThuậnĐịa hình

Chia làm ba vùng: vùng núi trung du, vùng đồng bằng và vùng ven biển

Miền núi trung du chiếm 2/3 diện tích tự nhiên, chủ yếu là đồi núi thấp, phân bố trải dài theo lãnh thổ ở phía Tây của huyện

Đồng bằng tập trung ở các xã Phú Lạc, Phước Thể, Hòa Minh, Vĩnh Hảo và thị trấn Liên Hương Đồng ruộng phần lớn nằm dọc theo sông Lòng Sông và một phần của sông Lũy Do địa hình thấp dần về phía biển nên rất thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống tưới tiêu cho đồng ruộng

Vùng ven biển, xung quanh các đầm nước tự nhiên là vùng trồng cây ăn quả quanh năm xanh tốt Mùa nào cũng có rau xanh, quả ngọt, cung cấp cho địa phương một nguồn thực phẩm dồi dào, chất lượng tốt [8]

Điều kiện khí hậu

Tuy Phong là một huyện nằm trong vùng khô hạn nhất nước ta, khí hậu nhiệt đới gió mùa chia làm hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Mùa khô kéo dài từ đầu tháng 12 năm

trước đến cuối tháng 5 năm sau, nhưng trên thực tế mùa mưa chỉ tập trung vào ba tháng 8, 9 và tháng 10, vì vậy mùa khô ở đây thường kéo dài Lượng mưa trung bình hằng năm từ 500 – 800 mm/năm, thuộc loại thấp nhất nước Đặc biệt, trong các tháng 12, 1, 2, 3, 4 hằng năm thời tiết nắng hanh, gió lớn, lượng bốc hơi nước cao, hình thành các vật liệu dễ cháy trong rừng và đây là thời điểm thường xảy ra cháy rừng

Nhìn chung, các yếu tố khí hậu thời tiết có những mặt thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng và phát triển, cho phép bố trí đa dạng hóa cây trồng vật nuôi Nhưng bên cạnh những mặt thuận lợi, các thông số về khí hậu thời tiết cũng phản ánh khó khăn lớn nhất là tình trạng khô hạn kéo dài, thiếu nước nghiêm trọng cho sản xuất và đời sống trong suốt mùa khô, không đáp ứng được yêu cầu tăng vụ và tăng năng suất cây trồng Nghiên cứu xây dựng hệ thống thủy lợi để giữ nước và phân phối nước là nhiệm vụ đặt ra hết sức quan trọng đối với phát triển kinh tế - xã hội của huyện [13]

gần cửa biển nên thường bị nước mặn xâm nhập, không đáp ứng được nhu cầu nước cho sản xuất và sinh hoạt Do đặc điểm địa hình chia cắt mạnh, các sông suối đều ngắn và dốc, diện tích lưu vực nhỏ nên thường gây ra lũ lụt vào mùa mưa và thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô

• Nguồn nước ngầm: Theo tài liệu điều tra của chương trình nước sinh hoạt nông thôn, nguồn nước ngầm trên địa bàn huyện không phong phú, chỉ có khả năng khai thác đáp ứng một phần cho nhu cầu sinh hoạt Trữ lượng nước ngầm cũng biến đổi theo từng khu vực Vùng ven biển, nước ngầm bị nhiễm mặn

Nghiên cứu, giải quyết nguồn nước sạch phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp đối với huyện Tuy Phong là nhiệm vụ đặt ra hết sức quan trọng cho cả giai đoạn trước mắt và lâu dài Đồng thời, đẩy mạnh tiến độ thực hiện chương trình mục tiêu quốc gia cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn [13]

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Dân số

Theo thống kê năm 2015, dân số toàn huyện là 141.331 người với mật độ là 178 người/km2 Thành phần dân tộc: chủ yếu là người Kinh (chiếm khoảng 94% dân số), sống rải rác ở khắp các xã và thị trấn Dân tộc Chăm chiếm 5,4% dân số, chủ yếu tập trung ở xã Phú Lạc, các dân tộc Cơ Ho, Raglai tập trung chủ yếu ở xã Phan Dũng và một số dân tộc khác như: Tày, Nùng, Hoa,… chiếm chưa đến 1% dân số

Cơ cấu kinh tế

Huyện Tuy Phong nằm trong vùng khí hậu khô hạn nhất nước ta, diện tích đất đồi núi dốc chiếm tỷ lệ lớn, vùng đồng bằng nhỏ hẹp, các yếu tố khí hậu thời tiết không thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp Huyện có tiềm năng lớn về khai thác hải sản, được các thành phần kinh tế tập trung đầu tư cải hoán và đóng mới nhiều phương tiện công suất lớn, tăng sản lượng khai thác, nhưng hiệu quả sản xuất chưa cao Các ngành công nghiệp và dịch vụ đạt tốc độ tăng trưởng khá, nhưng quy mô sản xuất và khối lượng sản xuất còn nhỏ bé, chưa tương xứng với tiềm năng của huyện [13]

2.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.2.1 Tổng quan về nước cấp

Nước là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên Trái Đất, không có nước cuộc sống trên Trái Đất không thể tồn tại Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu trong cuộc sống của con người

Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đời sống tinh thần cho người dân Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước thì khác nào cơ thể không có máu Nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau

Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu, đồng thời còn có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó là những nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật

Nước sạch là nước đáp ứng các chỉ tiêu theo quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN 01-1:2018/BYT do Bộ Y tế ban hành Nước sạch là nước phải trong, không có màu, không có mùi, không chứa mầm bệnh và các chất độc hại

Nước giữ một vai trò đặc biệt trong đời sống sinh tồn và phát triển của con người Nước sạch là sự sống, con người, động, thực vật sẽ không tồn tại nếu thiếu nước Nước giúp duy trì cân bằng của bầu khí quyển đem lại cho con người bầu không khí trong lành

Để đảm bảo sức khỏe tốt, nước cần được bổ sung hằng ngày nhằm thay thế lượng nước mất qua nước tiểu, qua đường thở, qua da Khi thiếu nước, nhẹ thì cơ thể sẽ bị khát, mệt mỏi, phản ứng chậm, nặng thì có thể gây hạ huyết áp, nhịp tim tăng có thể gây tử vong Trong cơ thể, nước có vai trò vô cùng quan trọng Nước là dung môi của các phản ứng hóa học trong cơ thể, không có dung môi nước rất ít các phản ứng hóa học xảy ra, các chức năng sống của cơ thể sẽ không thể điều hòa và thực hiện được Nhờ đó mà các chất hóa học của cơ thể sống có thể tồn tại và linh động thực hiện các chức năng cho cuộc sống Nước trong mạch máu giúp cho máu có dạng lỏng và hòa tan các chất dinh dưỡng, vận chuyển chúng đến các mô và tế bào của cơ thể Những chất thừa sinh ra trong quá trình chuyển hóa như carbon, ure,… cũng được hòa tan trong nước của máu và được vận chuyển đến phổi và thận để bài tiết ra ngoài Không chỉ vậy, nước còn là chất phản ứng tham gia trực tiếp vào các phản ứng khác nhau và còn là chất bôi trơn quan trọng của cơ thể, đặc biệt là nơi tiếp xúc các đầu nối, tạo nên sự linh động tại đầu xương và sụn, màng phổi, cơ hoành, miệng,…Ngoài ra, nước còn giúp cơ thể điều hòa nhiệt độ, nước có vai trò quan trọng trong việc phân phối hơi nóng của cơ thể thông qua việc phân phối nhiệt độ cơ thể Nhiệt độ sinh ra thường vượt quá nhu cầu duy trì nhiệt độ của cơ thể, nhiệt độ thừa sẽ được tỏa ra ngoài qua đường hô hấp và qua da Điều đặc biệt hơn nữa, nước còn cung cấp nguồn chất khoáng cho cơ thể, nước mà chúng ta sử dụng hằng ngày thường chứa một lượng đáng kể các chất khoáng như canxi, magie, natri, đồng, flo Tỷ lệ các chất khoáng này phụ thuộc vào nguồn nước và các nhà sản xuất

Nước không những có vai trò quan trọng trong cơ thể con người mà nó còn được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp Nước dùng để làm nguội các động cơ, làm quay các tubin, là dung môi làm tan các hóa chất màu và các phản ứng hóa học Nước sạch góp một phần tạo ra các sản phẩm chất lượng, an toàn vệ sinh Mỗi ngành công nghiệp, mỗi loại

hình sản xuất và mỗi công nghệ yêu cầu một lượng nước, loại nước khác nhau Nếu không có nước thì toàn bộ các hệ thống sản xuất công nghiệp đều ngừng hoạt động và không tồn tại

Đó là những giá trị không hề nhỏ mà nước đã đem lại cho chúng ta Nước là nguồn tài nguyên vô giá nhưng không vô tận, vì vậy đối với mỗi chúng ta phải biết sử dụng nguồn nước một cách hiệu quả và tiết kiệm

Nước sạch có vai trò vô cùng quan trọng trong sự sống của Trái Đất, một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống của con người chúng ta Nước sạch không chỉ nâng cao sức khỏe, giảm thiểu bệnh tật, tăng sức lao động và sản xuất của con người mà nó còn được coi là một nhân tố thiết yếu góp phần vào công cuộc xóa đói, giảm nghèo, cải thiện điều kiện sống và mang lại một cuộc sống văn minh, tiến bộ cho con người [6]

Nước sạch rất cần thiết trong đời sống và sinh hoạt của con người, thế nhưng hiện nay chúng ta đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm môi trường và khan hiếm nguồn nước sạch Khi sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm về đường tiêu hóa như tả, lỵ, thương hàn,… Môi trường ô nhiễm sẽ gây ra hàng trăm bệnh khác nhau như bệnh hen, bệnh viêm phổi tắc nghẽn mãn tính,…mà chi phí cho việc chữa các bệnh này là rất cao, có khi kéo dài hằng tháng làm ảnh hưởng đến hiệu suất công việc cũng như kết quả học tập Vì vậy, vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm

Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về số lượng vi sinh có trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các chỉ tiêu pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, độ màu, hàm lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi vị,… Tiêu chuẩn chung nhất là của Tổ chức sức khỏe thế giới WHO hay của cộng đồng châu Âu Ngoài ra, nước cấp cho công nghiệp, bên cạnh các chỉ tiêu về nước cấp thì tùy thuộc từng mục đích mà đặt ra những yêu cầu riêng

Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng của nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước phù hợp, đảm bảo cung cấp nước chất lượng tốt và ổn định

2.2.2 Các loại nguồn nước sử dụng làm nước cấp

Nước cung cấp cho con người sử dụng luôn luôn được đảm bảo an toàn về chất lượng Các nguồn nước thiên nhiên bao gồm nước mưa, nước mặt (sông, suối, hồ,…) và nước dưới đất (nước ngầm mạch nông và nước ngầm mạch sâu) là nguồn cung cấp nước chính

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau Đối với các nguồn nước mặt, thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao Đối với các nguồn nước ngầm, hàm lượng sắt và mangan thường vượt giới hạn cho phép Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lý chúng [4]

Nước mặt

Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối Do kết hợp từ dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

• Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy

• Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao, đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo

• Có hàm lượng chất hữu cơ cao

• Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

• Chứa nhiều vi sinh vật [9]

Nguồn nước mặt tiếp nhận nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và vi khuẩn gây bệnh Nguồn nước tiếp nhận các dòng thải công nghiệp thường bị ô nhiễm bởi các chất độc hại như kim loại nặng, các chất hữu cơ và các chất phóng xạ

Thành phần và chất lượng của nguồn nước mặt chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ và tác động của con người trong quá trình khai thác và sử dụng

Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhất nhưng cũng là nguồn nước rất dễ bị ô nhiễm Do đó, nguồn nước mặt tự nhiên khó đạt yêu cầu để đưa vào trực tiếp sử dụng trong sinh hoạt hay phục vụ sản xuất mà không qua xử lý

Hàm lượng các chất có hại cao và nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người trong nguồn nước mặt nên nhất thiết phải có sự quản lý nguồn nước, giám định chất lượng nước, kiểm tra các thành phần hóa học, lý học, mức độ nhiễm phóng xạ thường xuyên

Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt Chất rắn lơ lửng

d > 𝟏𝟎-4 mm

Các chất keo d = 10-4 – 10-6 mm

Các chất hòa tan d < 10-6 mm

Đất sét Đất sét Các ion K+, Na2+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, PO43-

N2, CH4, H2S,…

Các chất thải hữu cơ, vi sinh vật

Chất thải sinh hoạt hữu

Tổ chức thế giới đưa ra một số nguồn ô nhiễm chính trong nước mặt như sau:

• Nước nhiễm bẩn do vi trùng, vi rút và các chất hữu cơ gây bệnh Nguồn nhiễm bẩn này có trong chất thải của người và động vật, trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước Hậu quả là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ,… sẽ lây qua môi trường nước ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng

• Nguồn ô nhiễm là các chất hữu cơ phân hủy từ động vật và các chất thải trong nông nghiệp Các chất này không trực tiếp gây bệnh nhưng là môi trường tốt cho các vi sinh vật gây bệnh hoạt động Đó là lý do bệnh tật dễ lây lan qua môi trường nước

• Nguồn nước bị nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, crom, cyanur, cadimi, chì,… các chất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra các tác hại lâu dài

• Nguồn ô nhiễm dầu mỡ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước và gây trở ngại lớn trong công nghệ xử lý nước

• Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp được sử dụng và thải ra trong sinh hoạt, công nghiệp tạo ra một lượng lớn chất hữu cơ không có khả năng phân hủy sinh học cũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước mặt

Tóm lại, các yếu tố địa hình, thời tiết là yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt; còn xét đến các yếu tố khác chủ quan hơn là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước mặt

Bảng 2.2 Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT)

35 Coliform

MPN hoặc CFU/100

ml

MPN hoặc CFU/100

A1 – Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (sau khi áp dụng xử lý thông thường), bảo tồn động thực vật thủy sinh và các mục đích khác như loại A2, B1, B2

A2 – Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp hoặc các mục đích sử dụng như loại B1, B2

B1 – Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2

B2 – Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp

Nước ngầm

Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy, nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao Ngoài ra, đặc trưng chung của nước ngầm là:

• Độ đục thấp

• Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

• Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S,…

• Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie,…

• Không có hiện diện của vi sinh vật

Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt, do đó nước ngầm có chất lượng tốt hơn Thành phần đáng quan tâm của nước ngầm là sự có mặt của các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan và các chất hữu cơ

Trong nước ngầm, hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn so với nước mặt Ngoài ra, nước ngầm không chứa rong tảo là những nguồn rất dễ gây ô nhiễm nước

Bảng 2.3 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm

Chất khoáng hòa tan

Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa

Ít thay đổi, cao hơn so với nước mặt ở cùng một vùng

Fe2+ và Mn2+ Rất thấp (trừ dưới đáy hồ) Thường xuyên có Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp hoặc không có Nồng độ cao

NH4+ Xuất hiện ở những vùng nước

SiO2 Thường có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao

do sự phân hủy hóa học

Vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây bệnh), virus các loại và tảo

Các vi khuẩn do sắt gây ra thường xuất hiện

Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm, nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất, nó tạo nên sự cân bằng giữa thành phần của nước và đất

Nước chảy dưới lớp đất cát hay granite là axit và ít muối khoáng Nước chảy trong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi

Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định Người ta, chia nước ngầm ra hai loại khác nhau:

• Nước ngầm hiếu khí (có oxy): thông thường loại này có chất lượng tốt, có trường hợp loại này không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu dùng Trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4,…

• Nước ngầm yếm khí (không có oxy): trong quá trình nước thấm qua đất đá oxy bị tiêu thụ, lượng oxy hòa tan tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao cùng với sự có mặt của ion Mg2+ sẽ tạo nên độ cứng cho nước Ngoài ra, trong nước còn chứa các ion như Na+, Fe2+, Mn2+, NH4+, SO42-, Cl-,…

Đặc tính chung về thành phần, tính chất nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ, tính chất ít thay đổi và không có oxy hòa tan Các lớp nước trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa Ngoài ra, một tính chất của nước ngầm là thường không có mặt của vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh

Bảng 2.4 Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước dưới đất (QCVN 09- MT: 2015/BTNMT)

Nước mưa

Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi và thậm chí có cả vi khuẩn có trong không khí Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khác nhau Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxi nito hay oxi lưu huỳnh sẽ tạo nên các trận mưa axit Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệ thống máng, mái thu

gom dẫn về bể chứa Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che để dùng quanh năm [9]

2.2.3 Các chỉ tiêu về nước cấp

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau: + Các chỉ tiêu vật lý cơ bản như: độ màu, độ đục, mùi và vị, hàm lượng chất rắn + Các chỉ tiêu hóa học: pH, độ cứng, sắt, mangan, độ oxy hóa, clo, nito amon, nitrit, nitrat, đồng, kẽm,…

+ Các chất độc hại: florua, xianua, asen, selen, thủy ngân, cadimi, chì, crom (VI) + Các chỉ tiêu vi sinh vật: tổng số vi khuẩn, tổng số coliform

2.2.3.1 Chỉ tiêu vật lý

Độ màu

Nước có độ màu cao thường gây ra cảm giác khó chịu về mặt cảm quan Với các quy trình xử lý nước như sục khí ozon, clo hóa sơ bộ, keo tụ, lắng, lọc có thể làm giảm độ màu của nước Cần lưu ý, khi nguồn nước có màu do hợp chất hữu cơ, việc sử dụng clo có thể tạo ra chất mới là trihalomethane có khả năng gây ung thư

Nước tinh khiết không có màu Màu trong nước hình thành do sự có mặt của các tạp chất màu tan trong nước và thường bền trong môi trường nước Trong các nguồn nước mặt tự nhiên, màu của nước chủ yếu là các sản phẩm của quá trình phân hủy thực vật, động vật Màu hấp thụ ánh sáng, vì vậy cũng tác động tiêu cực đến thủy thực vật Nước ngầm thường có độ màu thấp do các thành phần gây màu bị hấp phụ trong tầng đất [1]

Độ đục

Độ đục của nước hình thành do các thành phần chất rắn không tan trong nước, thường do sự hiện diện của chất keo, sét, tảo và vi sinh vật, nó gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng,

gây ra màu tối cho nước Độ đục của nước tự nhiên ít tác động đến cuộc sống của thủy động vật, tuy nhiên nó cản trở tính thấu quang của môi trường nước, cản trở quá trình quang hợp của thủy thực vật sống chìm trong nước, đất [1]

Mùi và vị

Vị của nước chủ yếu tạo ra bởi muối và một số kim loại đặc thù như sắt (tanh), đồng, mangan và kẽm Tổng chất rắn hòa tan là một chỉ số đặc trưng về vị của nước Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan thấp không tạo ra hương vị khó chịu Một vài loại muối có ảnh hưởng rõ rệt đến vị, không được ưa chuộng của nước như muối clorua và magie carbonat Ngược lại, muối sunfat của canxi và magie không gây vị khó chịu, thậm chí còn tạo ra vị “êm hơn” Vị và mùi khó chịu cũng bị gây ra bởi một số loại các hợp chất hữu cơ nhân tạo hay do quá trình xử lý nước Ví dụ, mùi gây ra bởi các dung môi hữu cơ chứa clo như 1,4 diclorobenzen (0,0003mg/l), tricloetylen (0,5mg/l), tetracclooetylen (0,3mg/l), carbontetraclorua (0,2mg/l) Giá trị trong ngoặc đơn là nồng độ các chất đó trong nước có thể phát hiện bằng cảm quan

Nhiều người không ưa vị clo trong nước sau khử trùng, mức cảm nhận được là 0,2 mg/l tại pH trung bình Vị của flo có thể cảm nhận khá rõ khi nồng độ của nó vượt quá 2,4 mg/l Cây cỏ bị thối rửa hoặc các hợp chất hữu cơ tạo thành do quá trình trao đổi chất của sinh vật là nguồn chính gây ra mùi và vị trong các nguồn nước mặt Sinh vật có liên quan đến mùi và vị của nước mặt là loại vi khuẩn dạng sợi và tảo lam, chừng mực nào đó là các giống tảo lam khác, vi khuẩn khác, nấm mốc, động vật nguyên sinh

Hợp chất sinh hóa gây mùi, vị trong nước mặt có nguồn gốc từ tảo và vi khuẩn dạng sợi là geomin và metylisobornel (MIB), chúng có mùi tanh của bùn và có thể cảm nhận được với nồng độ rất thấp 10 μg/l [1] Mùi vị khác lạ sẽ gây cảm giác khó chịu khi dùng nước Tùy theo loại mùi vị mà có cách xử lý phù hợp như dùng hóa chất diệt tảo trong ao hồ, keo tụ, lắng, lọc, hấp phụ bằng than hoạt tính,…

Hàm lượng chất rắn

Hàm lượng chất rắn trong nước gồm các chất rắn vô cơ (các muối hòa tan, chất rắn không tan như huyền phù, đất cát,…), chất rắn hữu cơ (các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo và các chất hữu cơ vô sinh như phân rác, nước thải công nghiệp,…)

2.2.3.2 Chỉ tiêu hóa học

pH

Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH Khi pH = 7, nước có tính trung tính Khi pH < 7, nước có tính acid do có chứa nhiều ion gốc acid Khi pH > 7, nước có tính bazo, nguồn nước có chứa nhiều ion nhóm carbonate và bicarbonate (do chảy qua nhiều tầng đất đá) pH có thể được xác định bằng chỉ thị màu hoặc bằng dụng cụ đo pH cực hydro hoặc cực thủy tinh

Vai trò của độ pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình lý hóa, ví dụ khi xử lý nước bằng hóa học, quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu ở một giá trị pH nhất định trong những điều kiện nhất định [12]

Độ cứng

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi, magie có trong nước Trong quá trình xử lý nước, thường phân biệt ba loại độ cứng: độ cứng toàn phần, độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh viễn Dùng nước có độ cứng cao, tác hại là các ion canxi, magie phản ứng với acid béo tạo ra các hợp chất khó hòa tan, trong sinh hoạt gây lãng phí xà phòng, trong sản xuất các muối canxi, magie kết tủa gây trở ngại cho quá trình sản xuất

Sắt và Mangan

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng hóa trị II của các muối bicarbonat, sunfat, clorua hòa tan, đôi khi sắt tồn tại trong keo của acid humic hoặc keo silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hóa, sắt (II) bị oxy hóa thành sắt (III) và kết tủa thành bông cặn

Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Nước bề mặt thường chứa sắt (III) tồn tại ở dạng keo hữu cơ, cặn hoặc huyền phù Nước thiên nhiên thường có sắt với hàm lượng tới 30 mg/l, đôi khi cao hơn Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt,… Các cặn sắt kết tủa làm tắc hoặc làm giảm khả năng vận chuyển của hệ thống dẫn nước

Cũng như sắt, mangan có trong nước ngầm với hàm lượng nhỏ hơn, ít khi vượt quá 2 mg/l Với hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0,05 mg/l sẽ gây trở ngại nhiều trong việc sử dụng giống như nước có chứa sắt ở hàm lượng cao [12]

Độ oxy hóa

Độ oxy hóa của nước là hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước Chất hữu cơ là các chất có chứa H, O, C, N, xuất phát từ cơ thể sống của động thực vật, vi sinh vật,… Chất hữu cơ có nhiều loại khác nhau nên dung dịch KMnO4 làm oxy hóa chất hữu cơ Chất oxy hóa không những tác dụng với chất hữu cơ mà còn tác dụng với các chất vô cơ có tính khử mạnh như: Fe2+, S2-,… Chất hữu cơ đó được biểu thị bằng số ml oxy cung cấp từ KMnO4 Độ oxy hóa được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước Nguồn nước nào có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao thì nguồn nước đó bị ô nhiễm

Các hợp chất Clorua

Clo tồn tại trong nước ở dạng ion Cl- Ở nồng độ cho phép, không gây độc hại Ở nồng độ cao (250 mg/l), làm cho nước có vị mặn Các nguồn nước ngầm có thể có hàm lượng clo lên đến 500 – 1000 mg/l Sử dụng nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận Nước chứa nhiều ion Cl- có tính xâm thực đối với bê tông Ion Cl- có trong nước do sự hòa tan các muối khoáng hoặc do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ

Các hợp chất của Nito

Các hợp chất của nito có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên, trong các chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp

hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng amoniac, nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố nito

Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nito, mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm nguồn nước Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2- và NO3- Sau một thời gian NH3 vàNO2- sẽ bị oxy hóa thành NO3- Như vậy, ta có thể kết luận rằng nước chứa NH3 và nito hữu cơ thì coi như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm, nước chủ yếu có NO2- thì nước đã bị ô nhiễm thời gian dài hơn, ít nguy hiểm hơn, nếu nước chủ yếu NO3- thì quá trình oxy hóa đã kết thúc

Ở điều kiện yếm khí, NO3- sẽ bị khử thành N2 bay lên Amoniac là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá Việc sử dụng rộng rãi các nguồn phân bón hóa học cũng làm cho hàm lượng amoniac trong nước tự nhiên tăng lên Trong nước ngầm và nước đầm lầy hay gặp nitrat và amoni với hàm lượng cao Người ta đã phát hiện nếu trong nước uống có chứa hàm lượng nitrat cao thường gây bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ và có thể dẫn đến tử vong [12]

Đồng

Đồng hiện diện trong nước do hiện tượng ăn mòn trên đường ống và các dụng cụ, thiết bị làm bằng đồng hoặc đồng thau Các loại hóa chất diệt tảo được sử dụng rộng rãi trên ao hồ cũng làm tăng hàm lượng đồng trong nguồn nước Nước thải từ nhà máy luyện kim, xi mạ, thuộc da, sản xuất thuốc trừ sâu, diệt cỏ hay phim ảnh cũng góp phần làm tăng lượng đồng trong nguồn nước

Kẽm

Kẽm là nguyên tố vi lượng và là thành phần của trên 70 enzym trong cơ thể người Nó có vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp protein, cấu tạo và hoạt động của các màng sinh học Kẽm có tác dụng tốt trong việc chữa lành vết thương, thiếu kẽm dẫn tới kìm hãm phát triển cơ thể [2]

Kẽm ít khi có trong nước, ngoại trừ bị ô nhiễm từ nguồn nước thải của các khu khai thác quặng Chưa có phát hiện nào cho thấy, kẽm gây độc cho con người, nhưng ở hàm lượng > 5 mg/l đã làm cho nước có màu trắng sữa

Các hợp chất Florua

Nước ngầm ở giếng sâu hoặc ở các vùng đất có chứa quặng apatit thường có hàm lượng các hợp chất florua cao (2,0 đến 2,5 mg/l), tồn tại ở dạng cơ bản là canxi florua và magie florua

Các hợp chất florua khá bền vững, khó bị phân hủy ở quá trình tự làm sạch Hàm lượng florua trong nước cấp ảnh hưởng đến việc bảo vệ răng Nếu thường xuyên dùng nước có hàm lượng florua lớn hơn 1,3 mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7 mg/l đều dễ bị mắc bệnh loại men răng Thường xuyên sử dụng nguồn nước có hàm lượng các hợp chất florua cao hơn 4 mg/l có thể làm mục xương, không có biểu hiện gây ung thư [12]

Xianua

Xianua tồn tại trong nước ở dạng anion CN-, HCN hay dạng hợp chất với kim loại, thường với tổng nồng độ nhỏ hơn 10 μg/l Xianua tự do có tính độc cao hơn so với dạng hợp chất Tính độc cao của xianua trước hết là do khả năng tạo phức bền với các loại enzym có chứa sắt Xianua có mặt trong nguồn nước do ô nhiễm từ các loại nước thải ngành nhựa, xi mạ, luyện kim, hóa chất, sợi tổng hợp Xianua rất độc, thường tấn công các cơ quan như phổi, da, đường tiêu hóa

Trong nước chứa nhiều oxy arsen tồn tại ở dạng hóa trị 5, rất hiếm ở dạng arsenat (III) Trong nước chứa ít oxy arsen tồn tại ở dạng arsenat (III) và arsen kim loại Một vài dạng hợp chất hữu cơ của arsen cũng tồn tại trong nước Với nồng độ lớn hơn 0,76 mg/l arsen có thể tác động kìm hãm khả năng tự làm sạch của các nguồn nước [2]

Nước ngầm thường chứa arsen nhiều hơn nước mặt do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau Ngoài ra, arsen có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp, thuốc trừ sâu Khi bị nhiễm asen, có khả năng gây ung thư da và phổi

Thủy ngân

Nồng độ thủy ngân trong nước ngầm, nước mặt thấp, thường nhỏ hơn 0,5 μg/l Nó có thể tồn tại ở dạng kim loại hoặc hóa trị +2 Trong môi trường nước giàu oxy thì chủ yếu ở dạng hóa trị 2, trong nước ít oxy và pH > 5 thì tồn tại ở dạng kim loại Thủy ngân kìm hãm khả năng tự làm sạch của các nguồn nước ngay ở mức nồng độ 18 μg/l [2]

Thủy ngân hiếm khi tồn tại trong nước Tuy nhiên, các muối thủy ngân được dùng trong công nghệ khai khoáng có khả năng làm ô nhiễm nguồn nước Khi nhiễm độc thủy ngân, các cơ quan như thận và hệ thần kinh sẽ bị rối loạn

Cadmi

Hàm lượng cadmi trong nước thường nhỏ hơn 1 μg/l nên lượng thâm nhập vào cơ thể chủ yếu do thức ăn, từ 10 – 35 μg/ngày Trong nước, cadmi tồn tại chủ yếu ở dạng hóa trị 2 và rất dễ bị thủy phân trong môi trường kiềm Ngoài dạng hợp chất vô cơ, nó liên kết với các chất hữu cơ, đặc biệt là acid humic tạo thành phức chất và phức chất này có khả năng hấp phụ tốt trên các hạt sa lắng, chiếm 60 – 75% nồng độ tổng trong các dòng nước Với nồng độ 0,1 mg/l cadmi kìm hãm quá trình tự làm sạch của nước và với 0,2 μg/l nó đã có tác dụng tiêu cực lên các sinh vật bậc thấp sống trong nước [2]

Nước ngầm thường chứa hàm lượng cadmi nhiều hơn nước mặt do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau Ngoài ra, cadmi còn thấy trong nguồn nước bị nhiễm nước thải công nghiệp khai thác mỏ, nước rỉ rác Cadmi có thể xuất hiện trong đường ống thép tráng kẽm nếu xảy ra hiện tượng ăn mòn Cadmi có tác động xấu đến thận, với hàm lượng cadmi cao có khả năng nhiễm độc gây ra hiện tượng ói mữa

Chì

Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông qua độ tan của nó Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, pH tăng thì độ tan giảm và phụ thuộc vào các yếu tố khác như độ muối của nước, điều kiện oxy hóa khử Chì trong nước máy có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỷ trọng khiêm tốn, chủ yếu là đường ống dẫn, các thiết bị tiếp xúc có chứa chì Hàm lượng phụ thuộc vào pH, độ cứng, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc Dạng tồn tại của chì trong nước là dạng hóa trị 2, với nồng độ trên 0,1 mg/l nó kìm hãm quá trình oxy hóa vi sinh các hợp chất hữu cơ, đầu độc các sinh vật bậc thấp trong nước và nếu nồng độ đạt tới 0,5 mg/l thì kìm hãm quá trình oxy hóa amoniac thành nitrat [2]

Trong nguồn nước thiên nhiên, hàm lượng chì biểu hiện là 0,4 – 0,8 mg/l Tuy nhiên, do ô nhiễm nước thải công nghiệp hoặc hiện tượng ăn mòn đường ống nên có thể phát hiện chì trong nước uống ở mức độ cao hơn Khi hàm lượng chì trong máu cao có thể gây tổn thương não, rối loạn tiêu hóa, yếu cơ, phá hủy hồng cầu Chì có thể tích lũy trong cơ thể mức cao và gây độc

Crom (VI)

Crom có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp khai thác mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy và gốm sứ Crom hoá trị VI có độc tính mạnh hơn crom hóa trị III và tác động xấu đến các bộ phận cơ thể như gan, thận, cơ quan hô hấp Nhiễm độc crom cấp tính có thể gây xuất huyết, viêm da, u nhọt Crom được xếp vào chất độc nhóm 1 (có khả năng gây ung thư cho người)

2.2.3.3 Chỉ tiêu vi sinh vật

Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước được chia thành hai nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vô hại Nhóm vi sinh có hại cần phải loại bỏ trước khi sử dụng

Tổng số vi khuẩn

Trong chất thải của người và động vật, luôn có loại vi khuẩn E.coli sinh sống và phát triển Sự có mặt của E.coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm bởi phân rác, chất thải của người và động vật, có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh Vi trùng trong nước gây bệnh lỵ, thương hàn, dịch tả, bại liệt,… Việc xác định sự có mặt của các loại vi trùng gây bệnh thường rất khó và mất nhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Số lượng E.coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức nhiễm bẩn của nguồn nước Đặc tính của vi khuẩn E.coli là có khả năng tồn tại cao hơn các loài vi trùng gây bệnh khác, do đó sau khi xử lý, nếu trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loài vi trùng khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định số lượng vi khuẩn E.coli thường đơn giản và nhanh chóng

Người ta phân biệt trị số E.coli và chỉ số E.coli Trị số E.coli là đơn vị thể tích nước có chứa một vi khuẩn E.coli, còn chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có trong một lít nước Ngoài ra, trong một số trường hợp, số lượng vi khuẩn hiếm khí và kỵ khí cũng được xác định, để tham khảo thêm việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước [12]

Tổng coliform

Nhóm vi sinh vật coliform được gọi là tổng coliform, là nhóm vi khuẩn hiếu khí, tùy nghi và yếm khí, dạng gram âm, không tạo bào tử, dạng que Loại vi khuẩn này có thể lên men đường lactose, tạo ra khí carbonic ở nhiệt độ 35℃ trong 48 giờ Tổng coliform bao gồm cả E.coli là loại vi khuẩn dạng tùy nghi chiếm phần lớn trong phân của động vật máu

nóng và loại entrobacter, ktebsicilla, citribacter Các loại vi khuẩn sau có mặt trong nước

thải, trong đất và thực vật

Tổng coliform là chất chỉ thị Nhược điểm của tổng coliform, với tư cách chỉ thị là chúng có thể “ tái phát triển” trong môi trường nước, có nghĩa là trị số xác định được có nguy cơ cao hơn giá trị thực trong nguồn nước Mặt khác, nhiều loại vi sinh vật có khả năng

sống dai hơn nhóm thuộc tổng coliform Tuy vậy, tổng coliform là tiêu chí thích hợp đặc trưng cho chất lượng nước sinh hoạt về phương diện sinh học [1]

2.2.4 Công nghệ xử lý nước cấp

2.2.4.1 Chọn nguồn nước

Chất lượng nguồn nước có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình xử lý nước, do vậy trong những điều kiện cho phép cần chọn nguồn nước có chất lượng tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý

Chất lượng nước nguồn quyết định dây chuyền xử lý Lựa chọn một dây chuyền xử lý nước phải phù hợp với từng nguồn nước, ví dụ, thành phần độ bẩn và bản chất của nó, số lượng nước nguồn và độ tin cậy của nguồn nước Công nghệ xử lý cho nguồn nước cụ thể phải mang tính khả thi Các phân tích về hóa học, lý học, vi trùng học cần thiết để có đủ thông tin về nguồn nước và để thấy được các điều kiện tiếp theo Dựa vào hướng dẫn về các tiêu chuẩn chung, các thông số cần chú ý khi chọn nguồn nước bao gồm:

+ Nồng độ cặn lơ lửng trong nước quyết định nhiều đến dây chuyền công nghệ Một phần dựa vào thông số này người ta quyết định có nên sử dụng quá trình keo tụ tạo bông cặn không hay là phải có tất cả các quá trình thông thường

+ Hàm lượng carbon hữu cơ, DOC (Dissolved Organic Carbon), thể tích các hạt cặn trong nước tỷ lệ thuận với nồng độ các chất muối có trong nước, với nồng độ acid humic Nếu DOC cao thì phải dùng carbon hoạt tính để hấp thụ DOC hoặc cho nhiều chất keo tụ để phá vỡ trạng thái ổn định của DOC

+ Các chất hữu cơ gây ra nhiều loại chất lơ lửng trong nước, từ những phân tử hữu cơ lớn như các chất muối, protein,… cho đến các chất nhỏ như virut, vi trùng, tảo,… chúng gây màu cho nước Gần đây, các chất mùn được xem như có chứa chất độc trihalogenmetan là chất gây bệnh cấp tính, mãn tính và ác tính trong nước

Nếu các chất hữu cơ như phenol, hóa chất bảo vệ thực vật hoặc chất tẩy rửa ở nồng độ không cho phép thì phải có quá trình oxy hóa sơ bộ vì chúng không thể bị tách khỏi bằng cách xử lý thông thường

2.2.4.2 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước

Lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước thô, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm xử lý nước cần xử lý Hầu như, các chất bẩn trong nước có kích thước hạt từ milimet đến nanomet hoặc nhỏ hơn Các hạt có kích thước trong khoảng (10-4 – 10-6 mm) được gọi là hạt keo Hệ gồm các khoáng chất, các chất keo, phù du kết hợp đất, vi trùng, tảo, virut, polyme sinh học và các phân tử lớn Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-6 mm là các chất hòa tan gồm các ion, các phân tử vô cơ đơn giản và các tổ hợp

Chất lượng nguồn nước thay đổi theo vị trí và thời gian, từ chỗ này đến chỗ khác và từ mùa này qua mùa khác, do vậy công nghệ xử lý nước và quá trình vận hành cũng thay đổi theo tính chất lý, hóa, sinh của nước thô Trong một nguồn nước, người ta cố gắng giữ chất lượng nước đưa vào xử lý không thay đổi theo mùa, bằng các quá trình xử lý sơ bộ

Lựa chọn công nghệ xử lý nước trước hết được tiến hành trong phòng thí nghiệm để tìm ra các thông số tối ưu và hóa chất sử dụng, liều lượng sử dụng, chất xúc tác, độ pH Sau đó, đánh giá các thông số thiết kế và các điều kiện vận hành tối ưu, thử nghiệm công nghệ trên môi trường thực nghiệm là cần thiết Tuy nhiên, các công việc nói trên cần nhiều thời gian, đặc biệt là xử lý vi sinh

Các vấn đề cần được đề cấp đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn của nước sau xử lý Dựa vào các chất liệu đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần tách gì ra khỏi nước, chọn các thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể, chọn hóa chất và liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa các điều kiện vận hành cho từng bước xử lý và sắp xếp các bước xử lý cho thật hợp lý [10]