Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho công ty TNHH Hùng Vương - Khu công nghiệp Mỹ Tho - Tiền Giang

n bố trong các sông hồ và nước ngầm, băng ở các cực của trái đất chiếm thể tích khoảng 25 triệu km3 cũng là nước ngọt. Cuối cùng có 50,000 km3 nước trong khí quyển có dạng hơi và mây. Lượng mưa hoá hơi hàng năm khoảng 500,000 km3 và quay trở lại các lục địa vào khoảng 120,000 km3/năm. Tài nguyên nước mặt: Tổng lượng nước mặt bình quân toàn lãnh thổ Việt Nam ước khoảng 880 tỷ m3/năm. Nhưng lượng nước sản sinh trên lãnh thổ dưới dạng mưa chiếm 37% tức là khoảng 325 tỷ m3/năm. Nếu tính theo đầu người, tổng lượng phát sinh trên lãnh thổ khoảng 4700 m3/năm, trong khi đó bình quân của hành tinh là 7400 m3/năm. Nếu mức độ tăng dân số như hiện nay thì sau mỗi thập niên lượng nước tính trên đầu người cũng giảm đáng kể. Một điểm bất lợi là lượng nước rơi trên lãnh thổ lại phân bố không đều theo thời gian và không gian. Ở nước ta, với lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2000 mm phân bố tương đối đều so với các nước trên thế giới. Hệ thống sông ngòi chằng chịt có lưu lượng tương đối lớn. Nước ta hẹp từ Trường Sơn ra Biển Đông, độ dốc lớn lại ít hồ thiên nhiên và nhân tạo nên lượng nước phân bố không đều trong năm. Về mùa mưa thừa nước nên gây ra lụt úng. Về mùa khô nước không đủ cung cấp cho công nghiệp, nông nghiệp và đô thị. Nước ta có khoảng 3000 km đường bờ biển. Nước ngầm vùng đồng bằng ven biển cũng bị ngập mặn do ảnh hưởng của biển trước đây và hiện nay thấm sâu vào lục địa có nơi tới 10m. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã và sẽ xây dựng nhiều hồ chứa vừa để điều hoà dòng chảy vừa để sản xuất điện. Tuy nhiên bất cứ biện pháp nào cũng có mặt trái của nó đố với môi trường. Chẳng hạn xây hồ chứa sẽ làm thay đổi hệ sinh thái của khu vực và hiện tượng phú dưỡng hoá trong hồ là rất khó tránh khỏi. Tài nguyên nước ngầm: Theo đánh giá của ngành địa chất trữ lượng nước ngầm ở nước ta khoảng 50- 60 tỷ bằng 16- 19% lượng nước phát sinh trên lãnh thổ. Nhưng khả năng khai thác tối đa cũng chỉ khoảng 10-12 tỷ m3, hơn nữa lượng nước ngầm lại là nguồn nước bổ sung cho dòng chảy của sông ngòi vào mùa khô. Cũng như nước mặt tài nguyên nước ngầm phân bố không đồng đều đối với các vùng khác nhau. Tầm quan trọng của 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. Nhu cầu dùng nước của con người là từ 100 đến 150 l/ngày.đêm cho các hoạt động bình thường chưa kể đến hoạt động sản xuất. Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, các hoạt động như cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường,…Và mọi ngành công nghiệp hầu như sử dụng nguồn nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không thể thay thế được trong sản xuất. Hiện nay tổ chức liên hợp quốc đã thống kê có một phần ba điểm dân cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt. Do đó người dân phải sử dụng các nguồn nước không sạch. Điều này dẫn tới hàng năm có tới 500 triệu người mắc bệnh và một triệu người( chủ yếu là trẻ em) bị chết, 80% các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc sử dụng nguồn nước không hợp vệ sinh. Việc cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và sản xuất đang là vấn đề quan tâm đặc biệt. Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng 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 một số vi trùng trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, các chỉ tiêu về độ pH, nồng độ oxi hoà tan, độ đục, hàm lượng kim loại hoà tan, độ cứng, mùi, vị,….Tiêu chuẩn chung nhất của Tổ Chức Sức Khoẻ Thế Giới(WTO) hay của công đồng Châu Âu. Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về chất lượng nước cấp còn tuỳ thuộc vào từng mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng. Các nguồn nước trong thiên nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn,do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị ô nhiễm. Nên tuỳ thuộc vào chất lượng nguồn nước và chất lượng về nước cấp mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp có chất lượng tốt và ổn định chất lượng nước cấp cho các nhu cầu. Tổng quan về chất lượng nước: Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ nguồn nước thiên nhiên là nước mặt , nước ngầm, nước biển,.. Việc chọn nguồn nước phải dực trên cơ sở kinh tế kỹ thuật của các phương án nhưng cần lưu ý: Nguồn nước phải có lưu lượng trung bình hàng năm theo tần suất yêu cầu của đối tượng tiêu thụ.Trữ lượng nguồn nước phải đảm bảo khai thác nhiều năm. Chất lượng nước đáp ứng nhu cầu vệ sinh TCXD- 33- 68 ưu tiên chọn nguồn nước dễ xử lý và ít dùng hóa chất. Ưu tiên chọn nguồn nước gần nơi tiêu thụ có sẵn thế năng để tiết kiệm năng lượng, có địa chất công trình phù hợp với yêu cầu xây dựng, có điều kiện bảo vệ nguồn nước. Cần ưu tiên chọn nguồn nước ngầm nếu lưu lượng đáp ứng nhu cầu sử dụng. Vì nước ngầm kinh tế trong khai thác và có nhiều ưu điểm khác. Thành phần và chất lượng nước mặt: Thành phần và chất lượng nước bề mặt chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và các tác động của con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước, thông thường nước bề mặt chứa thành phần sau: Chứa khí hoà tan đặc biệt là oxy. Chứa nhiều chất lơ lửng. Riêng trường hợp nước chứa trong hồ chất rắn lơ lửng còn lại thấp và chủ yếu ở dạng keo. Có hàm lượng chất lơ lửng cao. Có sự hiện diện của nhiều tảo. Bảng 3.1: Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt Chất rắn lơ lửng d >1m Các chất keo d = 0,001 -1m (chủ yếu 0,05 – 0,2mm) Các chất hoà tan d < 0,001m - Đất sét - Cát - Keo Fe(OH)3 -Chất hữu cơ, vi sinh vật - Vi trùng 1-10ìm - Tảo - Đất sét - Protein - Silicat SiO2 - Chất thải sinh hoạt hữu cơ - Cao phân tử hữu cơ - Virut0,03 – 0,3m - Các iôn K+, Na+ Ca2+, NH4+, SO42- Cl-, PO43- - Các chất khí CO2, O2, N2, CH4, H2S… - Các chất hữu cơ - Các chất mùn Nước mặt là nguồn nước tự nhiên gần gủi với con người nhất. Chính vì vậy mà nước bề mặt cũng là nguồn nước dễ bị ô nhiễm nhất. Chúng ta thấy ngày càng hiếm có một nguồn nước bề mặt nào đáp ứng được chất lượng tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp mà không cần xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Do hàm lượng cao của các chất có hại cho sức khoẻ và có nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người trong nước bề mặt. Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sông, chất lượng nước sông phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong khu vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng thải vào sông. Ngoài ra chất lượng nước sông còn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực. Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển mà công tác quản lý các dòng thải công nghiệp, dòng thải nước sinh hoạt không được chú trọng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các hoá chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm… nơi có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn, phong hoá dễ dàng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn, chất mùn có trong nguồn nước. Ngày nay, hiếm thấy có nguồn nước sông nào đạt được chất lượng cho tiêu chuẩn nước cấp mà không cần xử lý. Nghiên cứu thành phần và chất lượng nước mặt, Tổ Chức Y Tế thế giới đưa ra cách phân loại sau về các loại nhiễm bẩn nước: Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virut và các chất hữu cơ gây bệnh. Nguồn nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân huỷ từ động thực vật và các chất thải nông nghiệp. Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, các chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như: phenol, cianua, crom, cađium, chì, kẽm… Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất, chế biến và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước mặt và gây trở ngại lớn trong công trình xử lý nước bề mặt. Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và trong công nghiệp. Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ như các nhà máy phóng xạ, các bệnh viện, các cơ sở nghiên cứu và công nghiệp. Các hoá chất bảo vệ thực vật cùng với ưu điểm là dùng để phòng chống sâu bọ, côn trùng, nấm…. Giúp ít cho nông nghiệp, nó còn mang lại tác hại là gây ô nhiễm cho các nguồn nước, nhất là khi chúng không được sử dụng đúng mức. Các hoá chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi…. Các hoá chất vô cơ nhất là các chất dùng làm phân bón cho nông nghiệp như các hợp chất photphat, nitrat… Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện tuy không gây ô nhiễm trầm trọng nhưng cũng là giảm chất lượng nước bề mặt với nhiệt độ quá cao của nó. Tóm lại, ngoài các yếu tố địa hình, thời tiết là những yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước bề mặt, chúng ta cần xét đến các yếu tố khác chủ quan hơn đó là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước bề mặt. Thành phần và chất lượng nước ngầm: Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh trong nước ngầm cũng tốt hơn các chỉ tiêu vi sinh trong nước bề mặt. Trong nước ngầm không chứa rong tảo là những thứ dễ gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất thải bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa thấm vào nguồn nước. Nước ngầm cũng có thể nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của con người và động vật, các chất thải hoá học, các chất thải sinh hoạt cũng như việc sử dụng phân bón hoá học… tất cả những chất thải đó theo thời gian ngấm dần vào nguồn nước, tích tụ dần và dẫn đến làm hư hỏng nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh và nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng và không loại trừ cả các chất phóng xạ. Bảng 3.2: Một số thành phần có trong nước ngầm, trong nước bề mặt và những điểm khác nhau giữa hai nguồn nước này. Thông số Nước bề mặt Nước ngầm Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Hàm lượng chất rắn lơ lửng Thường cao và thay đổi theo mùa Thấp hoặc hầu như không có Chất khoáng hoà tan Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa Ít thay đổi, cao hơn nước bề mặt ở cùng một vùng Hàm lượng sắt (Fe2+) Mangan (Mn2+) Rất thấp, trừ dưới đáy hồ Thường xuyên có Khí CO2 hoà tan Thường rất thấp hoặc gần bằng không Thường xuyên xuất hiện ở nồng độ cao Khí O2 hoà tan Thường gần bão hoà Thường không tồn tại Khí NH3 Xuất hiện ở các nguồn nước nhiễm bẩn Thường có Khí H2S Không Thường có SiO2 Thường có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao NO3- Thường thấp Thường ở nồng độ cao, do phân bón hoá học Các vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây bệnh) virut các loại và tảo Các vi trùng do sắt gây ra thường xuất hiện Thành phần và chất lượng nước biển: Nước biển thường có độ mặn rất cao. Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi tuỳ theo vị trí địa lý như: khu cửa sông, gần hay xa bờ. Ngoài ra trong nước thường có nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật. Các thông số đánh giá chất lượng nước và tiêu chuẩn chất lượng nước: Các thông số đánh giá chất lượng nước: Các chỉ tiêu vật lý: Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ. Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Ví dụ: ở miền Bắc Việt Nam nhiệt độ nước thường giao động từ 13 – 34 0C. Trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định 26 – 29 0C. Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định 17 – 27 0C. Hàm lượng cặn không tan (mg/l) Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy ở 105 – 110 0C. Hàm lượng cặn nước ngầm thường < 30 – 50 mg/l Hàm lượng cặn nước sông lớn 20 – 5000 mg/l Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản của phương pháp xử lý. Độ màu: Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan không hoà tan làm nước có màu đỏ. Các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loài thuỷ sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen. Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban. Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 Pt-Co. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó muốn loại bỏ màu thực của nước (do các chất hoà tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hoá lý kết hợp. Độ đục: Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt. Khi trong nước có các hạt lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật… Khả năng truyền ánh sáng giảm đi. Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo độ đục thường là mg SiO2/l, NTU, FTU, trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục 20 – 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 – 600 NTU. Nước cấp cho ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được, gọi là độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Đối với nước sinh hoạt, độ đục phải lớn hơn 30cm Mùi vị: Mùi trong nước thường do các hợp chất hoá học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân huỷ vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi tiệt trùng với các hợp chất Clo có thể bị nhiễm mùi Clo hay Clophenol. Tuỳ theo thành phần và các hàm lượng các muối khoáng hoà tan, nước có thể có các mùi mặn, ngọt, chát, đắng… Các chất gây mùi vị trong nước có thể chia thành ba nhóm: Các chất gây mùi vị có nguồn gốc vô cơ như NaCl, MgSO4 gây vị mặn, muối đồng gây mùi tanh, các chất gây tính kiềm, tính axit của nước, mùi Clo do Cl2, ClO2 hoặc mùi trứng thối của H2S. Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải mạ, dầu mỡ, phenol… Các chất gây mùi từ các quá trình sinh hoá, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo như CH3 –S-CH3 cho mùi tanh cá, C12H22O, C12H18O2 cho mùi tanh bùn. Độ nhớt: Độ nhớt là đại lượng biểu thị độ ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ nhớt tăng khi hàm lượng muối hoà tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. Độ dẫn điện: Nước có tính dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 200C có độ dẫn điện là 4,2µS/m. Độ dẫn điện nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hoà tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. Tính phóng xạ: Tính phóng xạ của nước là do sự phân huỷ các chất phóng xạ có trong nước tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy ngắn nên nước thường vô hại. Tuy nhiên khi nhiễm bẩn phóng xạ từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vượt quá giới hạn cho phép. Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ là và thường được dùng để xác định tính phóng xạ của nước. Trong đó các hạt bao gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hoá, gây tác hại cho cơ thể do tính iôn hoá mạnh. Các hạt có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể. Hàm lượng chất rắn trong nước Hàm lượng chất rắn trong nước gồm các chất rắn vô cơ ( các muối hoà tan, chất rắn không hoà tan như huyền phù, sắt, cát,…), chất rắn hữu cơ ( gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, chất thải sinh hoạt, công nghiệp,..). Trong xử lý nước, về hàm lượng chất rắn có các khái niệm sau: Tổng hàm lượng cặn lơ lủng TSS( Total Suspended Solid) là trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 1050C tới khi có trọng lượng không đổi, đơi vị là mg/l. Cặn lơ lửng SS( Suspended Solid) phần trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu, sấy khô ở 1050C tới khi có trọng lượng không đổi, đơi vị đo là mg/l. Chất rắn hoà tan DS( Dissolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn TDS và cặn lơ lửng SS DS= TSS - SS Chất rắn hoá hơi VS( Volatile Solid) là phần mất đi khi nung ở 1050C trong một thời gian nhất định. Phần mất đi là phần chất rắn hoá hơi, phần còn lại là chất rắn không hoá hơi. Các chỉ tiêu hoá học: Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. pH được xác định bằng phương pháp sau: pH = - lg [H+] pOH = - lg [OH] pH + pOH =14 Độ pH được phân loại như sau: pH ≤ 5.5: axit mạnh. 5.5 < pH ≤ 6.5: axit yếu 6.5 < pH ≤ 7.5 : trung tính. 7.5 < pH ≤ 10.5 : kiềm yếu. pH > 10.5 : kiềm mạnh. Trong môi trường riêng của mình một phần phân tử nước phân ly theo phương trình : H2O H+ +OH- Sự tương quan nồng độ các ion H+ và OH- biểu thị bằng biểu thức KN= [H+]. [OH-] Trong đó: KN: tích số ion của nước, có giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ của nước. Nước tinh khiết ở t= 250C có nồng độ ion H+ bằng nồng độ ion OH- [H+]= [OH-] =10-7 iongam/l Thực tế tính acid cũng như tính kiềm của nước ít khi biểu diễn bằng nồng độ ion H+ và OH- mà bằng đại lượng pH: pH= -lg[ H+]= Trong thiên nhiên pH chi phối hầu hết các tiến trình sinh học trong nước, liên quan đến tính ăn mòn, tính tan của nước. pH chi phối các quá trình xử lý như kết bông tạo cặn, làm mềm, khử sắt, diệt vi khuẩn… Việc xác định và điều chỉnh pH vì thế không chỉ đáp ứng những kỹ thuật cho phù hợp yêu cầu của từng khâu quản lý mà còn đảm bảo chất lượng nước đến tận người tiêu dùng. Có nhiều cách xác định pH: dùng chỉ thị, dùng pH kế, chuẩn độ… Độ kiềm: Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các iôn bicacbonat, cacbonat, hydroxyt và amoni của các muối của các axit yếu. Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên độ kiềm toàn phần được đặc trưng bằng tổng hàm lượng các ion sau: Kt = [OH-] + [CO32-] = [HCO3-]. Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do trong nước. Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước. Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hoá chất như phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hoá chất dùng để điều chỉnh pH. Độ axit: Độ axit là khả năng nhường proton của nước. Đơn vị: mg/lCaCO3 Độ axit thường tạo thành từ các axit yếu: H2CO3, H2S, CH3COOH và các muối axit mạnh và bazơ yếu: NH4, Fe2+, Al3+,… Độ cứng: Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm độ cứng. + Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các iôn canxi và magiê có trong nước. Độ cứng toàn phần được xác định theo công thức: C0= + Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magiê có trong nước. Độ cứng tạm thời xác định theo tương quan hàm lượng giữa các ion Ca2+, Mg2+ và HCO32-: CK = CK £ C0 khi + Độ cứng vĩnh cữu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của canxi và magiê có trong nước. Độ cứng vĩnh cửu được xác định theo công thức: Cv = C0 - Ck Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan. Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau: Độ Đức (0dH) : 1 0dH = 10mg CaO/l nước. Độ Pháp (0f) : 1 0f = 10mg CaCO3/l nước. Độ Anh (0e) : 1 0e = 10mg CaCO3/0,7 lit nước. Đông Âu (mgd9l/l) : 1 mgd9l/l = 2,80dH. Tuỳ theo giá trị độ cứng, nước được phân loại thành: Độ cứng < 50 mgCaCO3/l : nước mềm 50 – 150 mg CaCO3/l : nước trung bình. 150 – 300 mgCaCO3/l : nước cứng. > 300 mgCaCO3/l : nước rất cứng. Hàm lượng oxi hoà tan DO( Dissolved Oxygen): Oxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào yếu tố như áp suất, nhiệt độ, thành phần hoá học, vi sinh, thuỷ sinh là đặc tính của nguồn nước. Oxy hoà tan trong nước không tác dụng với nước về mặt hoá học. Các nguồn nước mặt có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí nên thường có hàm lượng oxy hoà tan cao. Nước ngầm thường có hàm lượng oxy hoà tan thấp do các phản ứng oxy hoá khử xẩy ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy. Hàm lượng oxy hoà tan trong nước tuân theo định luật Henry, trong nước ngọt ở điều kiện 1at và O0C, lượng oxy hoà tan trong nước đạt tới 14,6 mg/l, ở 350C và 1 at, oxy hoà tan trong nước chỉ còn 7mg/l. Thông thường nồng độ oxy hoá tan trong nước ở điều kiện tới hạn là 8 mg/l. Clorua: Tồn tại ở dạng Cl-. Ion Cl- không độc hại. Tuy nhiên với hàm lượng lớn (>250mg/l) thì nước có vị mặn, Cl- xâm nhập do sự hoà tan các muối khoáng hoặc quá trình phân huỷ chất hữu cơ. Nước ngầm có khi lên tới 500 -1000mg/l nếu sử dụng sẽ gây bệnh thận, nước có nhiều Cl- sẽ xâm thực bê tông. Các hợp chất silic Trong thiên nhiên thường có các hợp chất silic. Mức độ tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Ở pH< 8- 11 silic chuyển hoá dạng HSiO3-, các hợp chất này có thể tồn tại ở dạng keo hay dạng ion hoà tan. Sự tồn tại các hợp chất này có trong nước cấp cho nồi hơi rất nguy hiểm do cặn silicat đóng thành nồi hơi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ống. Sunfat SO42- Ion sunfat thường có nguồn gốc khoáng chất hay nguồn gốc hữu cơ. Nước có hàm lượng sunfat lớn hơn 250mg/l có tính độc hại cho sức khoẻ người sử dụng. Sắt: Trong nước ngầm sắt tồn tại ở dạng Fe2+, kết hợp với gốc SO42-, Cl-, đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hoặc silic. Khi tiếp xúc với oxy không khí tạo ra Fe3+ dễ tủa màu đỏ. Nước mặt thường chứa sắt ở dạng Fe3+, tồn tại keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù. Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5ng/l: nước có mùi tanh khó chịu, vàng quần áo, hỏng sản phẩm dệt… Mangan: Nước có hàm lượng mangan khoảng 1mg/l sẽ gây trở ngại giống như khi sử dụng nước có hàm lượng sắt cao. Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước. Mangan thường gặp trong nước ngầm nhưng ít hơn sắt nhiều, ít khi lớn hơn 5mg/l. Các hợp chất nitơ: Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải,trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay dán tiếp đưa vào nguồn nước. Do đó các hợp chất này thường được xem là các chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu có giá trị cao như độ oxy hóa, amoniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat. Sau một thời gian amoniac, nitrit bị ô oxy hóa thành nitrat. Có thể mô tả quá trình quá trình tạo thành hỗn hợp chứa nitơ trong nước như sau: Vk Vk Protein NH4+ NO2- NO3- N2 O2 O2 Tuỳ theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ và thời gian nguồn nước bị ô nhiễm. Khi nước bị ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồc gây ô nhiễm củ yếu là NH4( nước nguy hiểm) Nước chứa chủ yếu là NO2- thì nguồn nước bị ô nhiễm một thời gian dài hơn( nước ít ô nhiễm hơn). Nước chứa chủ yếu NO3- thì quá trình oxy hoá đã kết thúc( nước ít nguy hiểm). Nồng độ nitrat cao là môi trường rất tốt cho tảo, rong phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. Nếu dùng nước uống có hàm lượng nitrat cao ảnh hưởng đến sức khoẻ, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ và có thể dẫn tới tử vong. Các hợp chất Photpho Trong nước tự nhiên các hợp chất ít gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và các chất hữu cơ trong quá trình phân huỷ, giải phóng ion PO43 có thể tồn tại dưới dạng H3PO43-, HPO43-, PO43-. Photpho không thuộc loại độc hại với con người nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt động của bể lắng. Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ, nitrat, photphat cao, các bông cặn tạo thành đám nổi trên mặt nước, nhất là lúc trời nắng. o. Các chất khí hoà tan Các loại khí hoà tan thường gặp trong nước thiên nhiên là khí cacbonic, oxy và sufurhydro. Trong nước ngầm, khi pH< 5,5 thì nước chứa nhiều CO2. Hàm lượng CO2 hoà tan trong nước cao thường làm cho nước có tính ăn mòn bêtông ngăn cản sự tăng pH của nước. Trong nước ngầm, khí H2S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong nước. Nó cũng xuất hiện trong nước ngầm mạch nông khi nước ngầm nhiễm bẩn các loại nước thải. Hàm lượng khí H2S hoà tan trong nước nhỏ hơn 0.5mg/l đã tạo cho nước có mùi khó chịu và làm cho nước có tính ăn mòn kim loại. Các kim loại có tính độc cao Arsen(As): Arsen là kim loại có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong nước Arsen thường tồn tại ở dạng arsenic hay arsenat, các hợp chất arsenmetyl có trong môi trường do chuyển hoá sinh học. Arsen xâm nhập vào nước từ các công đoạn hoà tan các chất và quặng mỏ, từ nước thải công nghiệp và từ lắng đọng trong không khí. Đôi khi có mặt trong nước ngầm do sự hoà tan các nguồn khoáng vật trong thiên nhiên. Arsen có khả năng gây ung thư biểu bì da, phế quản, phổi và các xoang. Crom(Cr): Crom có trong nguồn nước tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên( phong hoá). Hợp chất Cr6+ là chất oxi hoá mạnh và độc. Nồng độ của chúng trong nguồn nước tự nhiên rất thấp vì chúng dễ khử bởi các chất hữu cơ. Các hợp chất của Cr6+ dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi, … Thuỷ ngân(Hg): Thuỷ ngân có trong nước bề mặt và nước ngầm ở dạng vô cơ. Thuỷ ngân trong môi trường nước có thể hấp thụ vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là cá và loại động vật không xương sống. Cá hấp thụ thuỷ ngân và chuyển hoá thành metyl thuỷ ngân, (CH3Hg+) rất độc với cơ thể người. Chất này hoà tan trong mỡ, phần chất béo của màng và trong não tuỷ. Thuỷ ngân vô cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thuỷ ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. Chì(Pb): Đây là kim loại nặng có ảnh hưởng đến môi trường rất nhiều. Vì nó có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể và gây nhiễm độc cho người, thuỷ sinh qua dây chuyền thực phẩm. Chì tác dụng lên hệ thống enzyme vận chuyển hydro. Khi nhiễm độc, người bệnh có một số rối loại trong cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết( tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viền đen Burto ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến não,..Nếu bị nặng có thể dẫn tới tử vong. Hoá chất bảo vệ thực vật Hiện nay có rất nhiều hoá chất được sử dụng trong nông nghiệp để diệt sâu, rầy, nấm, cỏ. Các nhóm hoá chất chính: Photpho hữu cơ Clo hữu cơ Cacbonat. Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người. Đặc biệt là Clo hữu cơ có tính bền vững cao trong môi trường và có khả năng tích luỹ trong cơ thể. Việc sử dụng một lượng lớn hoá chất này trên đồng ruộng đang đe doạ làm ô nhiễm nguồn nước. Vì thế hiện nay nhiều nước đã cấm sử dụng một số loại thuốc trừ sâu nhất định và quy định liều lượng cũng như cách thức sử dụng. Các chất hoạt động bề mặt: Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đang được xả vào nguồn nước. Đây là những hợp chất khó phân huỷ sinh học nên ngày càng tích tụ trong nước đến mức có thể gây hại cho con ngưới khi sử dụng. Ngoài ra các chất này còn tạo một lớp màng phủ bề mặt các nguồn nước, ngăn cản sự hoà tan oxi vào nước và làm chậm quá trình tự làm sạch của nước. Các chỉ tiêu vi sinh: Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có các loại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt… việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian. Trong thực tế việc xác định số vi khuẩn trong nước thường là xác định E.coli vi đặc tính của nó có khả năng tồn tại cao hơn các vi trùng gây bệnh khác. Do đó, sau khi xử lý, nếu trong nước không còn phát hiện thấy E.coli chứng tỏ các loài vi trùng khác cũng đã bị tiêu diệt, mặt khác việc xác định loại vi khuẩn này đơn giản và nhanh chóng Vi trùng gây bệnh Vi trùng gây bệnh có mặt trong môi trường nước là vi trùng lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt, ..Mục đích của việc kiểm tra chất lượng nước theo chỉ tiêu này nhằm đánh giá mức độ nhiễm bẩn và khả năng gây bệnh của nguồn nước. Do sự đa dạng về chủng loại nên việc xác định sự có mặt của chúng tiêu tốn nhiều thời gian và khó khăn. Trong thực tế thường áp dụng bằng phương pháp xác định chỉ số vi trùng đặc trưng. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác địng số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. Các chỉ tiêu thưởng sử dụng là chỉ số coli và trị số coli. Trị số coli là đơn vị thể tích nước có chứa một vi khuẩn E.coli. Còn chỉ số coli là lượng vi khuẩn E._.