Nghiên cứu thiết kế nâng công suất nhà máy cấp nước số 1 thị xă Bạc Liêu

CHÖÔNG 2 : TOÅNG QUAN VEÀ NÖÔÙC CAÁP VAØ CAÙC COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ 2.1. Taàm quan troïng cuûa nöôùc caáp Nöôùc laø nhu caàu thieát yeáu cho moïi sinh vaät treân traùi ñaát, khoâng coù nöôùc cuoäc soáng treân traùi ñaát khoâng theå toàn taïi. Nhu caàu duøng nöôùc cuûa 1 ngöôøi laø töø 3 – 10lít cho caùc hoaït ñoäng bình thöôøng chöa keå ñeán caùc hoaït ñoäng saûn xuaát. Hieän nay toå chöùc Lieân Hieäp Quoác ñaõ thoáng keâ coù moät phaàn ba caùc ñieåm daân cö treân theá giôùi bò thieáu nöôùc saïch sinh hoaït. Do ñoù ngöôøi daânphaûi duøng ñeán nguoàn nöôùc nhieãm baån. Ñieàu naøy daãn ñeán haøng naêm coù tôùi 500 trieäu ngöôøi maéc beänh laø ngöôøi daân ôû caùc nöôùc dang phaùt trieån coù nguyeân nhaân vieäc duøng caùc nguoàn nöôùc bò oâ nhieãm. Vaán ñeà xöû lyù nöôùc vaø caáp nöôùc saïch, choáng oâ nhieãm nguoàn nöôùc do taùc ñoäng cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc thaûi saûn xuaát ñang laø vaán ñeà ñaùng quan taâm. Moãi quoác gia ñeàu coù nhöõng tieâu chuaån rieâng veà chaát löôïng nöôùc caáp. Trong ñoù caùc chæ tieâu cao thaáp khaùc nhau, nhöng nhìn chung caùc chæ tieâu naøy phaûi ñaûm baûo an toaøn veä sinh veà soá löôïng vi sinh coù trong nöôùc, khoâng coù chaát ñoäc haïi laøm aûnh höôûng ñeán söùc khoeû con ngöôøi, caùc chæ tieâu veà pH, noàng ñoä oxy hoaø tan, ñoä ñuïc, maøu saéc, haøm löôïng caùc kim loaïi hoaø tan, ñoä cöùng, muøi vò… Tieâu chuaån chung nhaát laø cuûa toå chöùc söùc khoeû theá giôùi (WHO) hay cuûa coäng ñoàng Chaâu Aâu. Ngoaøi ra nöôùc caáp cho coâng nghieäp beân caïnh caùc chæ tieâu chung veà nöôùc caáp tuyø thuoäc vaøo töøng muïc ñích maø ñaët ra nhöõng yeâu caàu rieâng. Caùc nguoàn nöôùc trong töï nhieân ít khi ñaûm baûo caùc tieâu chuaån ñoù. Do tính chaát coù saün cuûa nguoàn nöôùc hay bò oâ nhieãm neân tuyø thuoäc vaøo chaát löôïng nguoàn nöôùc vaø yeâu caàu veà chaát löôïng nöôùc caáp maø caàn thieát phaûi coù quaù trình xöû lyù nöôùc thích hôïp, ñaûm baûo cung caáp nöôùc coù chaát löôïng toát vaø oån ñònh chaát löôïng nöôùc caáp cho caùc nhu caàu . 2.2. Nguoàn nöôùc caáp Ñeå cung caáp nöôùc saïch, coù theå khai thaùc caùc nguoàn nöôùc thieân nhieân (thöôøng goïi laø nöôùc thoâ) töø nöôùc maët, nöôùc ngaàm, nöôùc bieån. Theo tính chaát cuûa nöôùc coù theå phaân ra: nöôùc ngoït, nöôùc maën, nöôùc lôï, nöôùc chua pheøn, nöôùc khoaùng vaø nöôùc möa. Nöôùc maët: Bao goàm caùc nguoàn nöôùc trong caùc ao, ñaàm, hoà chöùa, soâng suoái. Do keát hôïp caùc doøng chaûy treân beà maët vaø thöôøng xuyeân tieáp xuùc vôùi khoâng khí neân caùc ñaëc trung cuûa nöôùc maët laø: Chöùa khí hoøa tan, ñaëc bieät laø oxy. Chöùa nhieàu chaát raén lô löûng, rieâng tröôøng hôïp nöôùc chöùa trong caùc ao ñaàm, hoà do xaûy ra quaù trình laèng caën neân chaát raén lô löûng coùn laïi trong nöôùc coù noàng ñoä töông ñoái thaáp vaø chuû yeáu ôû daïng keo. Coù haøm löôïng chaát höõu cô cao. Coù söï hieän dieän cuûa nhieàu loaïi taûo. Chöùa nhieàu vi sinhvaät. Nöôùc ngaàm: Ñöôïc khai thaùc töø caùc taàng chöùa nöôùc döôùi ñaát, chaát löôïng nöôùc ngaàm phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn khoaùng hoùa vaø caáu truùc ñòa taàng maø nöôùc thaàm qua. Do vaäy, nöôùc chaûy qua caùc taàng chöùa caùt vaø granit thöôøng coù tính axít vaø chöùa ít chaát khoaùng. Khi nöôùc ngaàm chaûy qua ñòa taàng chöùa ñaù voâi thì nöôùc thöôøng coù ñoä cöùng vaø ñoä kieàm hyñrocacbonat khaù cao. Ngoaøi ra, nöôùc ngaàm coù ñaëc tröng laø: Ñoä ñuïc thaáp. Nhieät ñoä vaø thaønh phaàn hoùa hoïc töông ñoái oån ñònh. Khoâng coù oxy nhöng coù theå chöùa nhieàu khí nhö: CO2, H2S ... Chöùa nhieàu khoaùng chaát hoøa tan chuû yeáu laø saét, mangan, canxi, magie, flo. Khoâng coù hieän dieän cuûa vi sinh vaät. Nöôùc bieån: Nöôùc bieån thöôøng coù ñoä maën raát cao (ñoä maën ôû Thaùi Bình Döông laø 32 – 35 g/l. Haøm löôïng muoái trong nöôùc bieån thay ñoåi tuøy theo vò trí ñòa lyù nhö: cuûa soâng, gaàn hay xa bôø. Ngoaøi ra, trong nöôùc bieån thöôøng coù nhieàu chaát lô löûng, caøng gaán bôø noàng ñoä caøng taêng, chuû yeáu laø caùc phieâu sinh ñoäng thöïc vaät. Nöôùc lôï: Ôû cöûa soâng vaø caùc vuøng ven bieån, nôi gaëp nhau cuûa caùc doøng nöôùc ngoït chaûy töø soâng ra, caùc doøng thaám töø ñaát lieàn chaûy ra hoøa troän vôùi nöôùc bieån. Do aûnh höôõng cuûa thuûy trieàu, möïc nöôùc taïi choã gaëp nhau luùc ôû möùc cao, luùc ôû möùc thaáp vaø do söï hoøa troän giöõa nöôùc ngoït vaø nöôùc bieån laøm cho ñoä muoái vaø haøm löôïng huyeàn phuø trong nöôùc ôû khu vöïc naøy luoân thay ñoåi vaø coù trò soá cao hôn tieâu chuaån nöôùc caáp cho sinh hoaït vaø thaáp hôn nhieàu so vôùi nöôùc bieån thöôøng goïi laø nöôùc lôï. Nöôùc khoaùng: Khai thaùc töø taàng saâu döôùi ñaát hay töø caùc suoái do phun traøo töø loøng ñaát ra, nöôùc coù chöùa moät vaøi nguyeân toá ôû noàng ñoä cao hôn noàng ñoä cho pheùp ñoái vôùi nöôùc uoáng vaø ñaëc bieät coù taùc duïng chöõa beänh. Nöôùc khoaùng sau khi qua khaâu xöû lyù thoâng thöôøng nhö laøm trong, loaïi boû hoaëc naïp laïi khí CO2 nguyeân chaát ñöôïc ñoùng vaøo chai ñeå caáp cho ngöôøi duøng. Nöôùc chua pheøn: Nhöõng nôi gaàn bieån, ví duï nhö ñoàng baèng soâng Cöûu Long ôû nöôùc ta thöôøng coù nöôùc chua pheøn. Nöôùc bò nhieãm pheøn laø do tieáp xuùc vôùi ñaát pheøn, loaïi ñaát naøy giaøu nguyeân toá löu huyønh ôû daïng sunfua hay sunfat vaø moät vaøi nguyeân toá kim loaïi nhö nhoâm, saét. Ñaát pheøn ñöôïc hình thaønh do quaù trình kieán taïo ñòa chaát. Tröôùc ñaây, nhöõng vuøng naøy bò ngaäp nöôùc, coù nhieàu loaïi ñoäng vaät vaø thöïc vaät taàng ñaùy phaùt trieån. Do quaù trình boài tuï, thaûm thöïc vaät vaø lôùp sinh vaät ñaùy bò vuøi laáp vaø bò phaân huûy yeám khí, taïo ra caùc axít muøn höõu cô laøm cho nöôùc coù vò chua, ñoàng thôøi coù chöùa nhieàu nguyeân toá kim loaïi coù haøm löôïng cao nhö nhoâm, saét vaø ion sunfat. Nöôùc möa: Nöôùc möa coù theå xem nhö nöôùc caát töï nhieân nhöng khoâng hoaøn toaøn tinh khieát bôûi vì nöôùc möa coù theå bò oâ nhieãm bôûi khí, buïi vaø thaäm chí caû vi khuaån coù trong khoâng khí. Khi rôi xuoáng, nöôùc möa tieáp tuïc bò oâ nhieãm do tieáp xuùc vôùi caùc vaät theå khaùc nhau. Hôi nöôùc gaëp khoâng khí chöùa nhieàu khí oxít nitô hay oxit löu huyønh seõ taïo neân caùc traän möa axít. Heä thoáng thu gom nöôùc möa duøng cho muïc ñích sinh hoaït goàm heä thoáng maùi, maùng thu gom daãn veà beå chöùa. Nöôùc möa coù theå döï tröõ trong caùc beå chöùa coù maùi che ñeå duøng quanh naêm. 2.3. Nhöõng chæ tieâu veà nöôùc caáp Chaát löôïng nöôùc thieân nhieân coù theå ñöôïc phaân loaïi vaø ñaùnh giaù theo caùc chæ tieâu sau ñaây: caùc chæ tieâu hoùa hoïc, caùc chæ tieâu lyù hoïc, caùc chæ tieâu vi sinh. 2.3.1. Caùc chæ tieâu vaät lyù 2.3.1.1. Nhieät ñoä nöôùc Nhieät ñoä nöôùc laø moät ñaïi löôïng phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän moâi tröôøng vaø khí haäu. Nhieät ñoä coù aûnh höôûng khoâng nhoû ñeán caùc quaù trình xöû lyù nöôùc vaø nhu caàu tieâu thuï. Nöôùc maët thöôøng coù nhieät ñoä thay ñoåi theo nhieät ñoä moâi tröôøng. Ví duï: ôû mieàn Baéc nöôùc ta, nhieät ñoä nöôùc maët thöôøng dao ñoäng töø 13 – 340C, trong khi ñoù nhieät ñoä trong caùc nguoàn nöôùc maët ôû mieàn Nam töông ñoái oån ñònh (26 – 290C). 2.3.1.2. Ñoä maøu Ñoä maøu thöôøng do caùc chaát baån trong nöôùc taïo neân: caùc hôïp chaát saét, mangan khoâng hoøa tan laøm nöôùc coù maøu naâu ñoû; caùc chaát muøn humic gaây ra maøu vaøng; coøn caùc loaïi thuûy sinh taïo cho nöôùc coù maøu xanh laù caây. Nöôùc bò nhieãm baån bôûi nöôùc thaûi sinh hoaït hay coâng nghieäp thöôøng coù maøu xanh hoaëc ñen. Ñôn vò ño ñoä maøu thöôøng duøng laø ñoä theo thang maøu platin – coban. Nöôùc thieân nhieân thöôøng coù ñoä maøu thaáp hôn 200 ñoä Pt – Co. ñoä maøu bieåu kieán trong nöôùc thöôøng do caùc chaát lô löûng trong nöôùc taïo ra vaø deã daøng loaïi boû baèng phöông phaùp loïc. Trong khi ñoù, ñeå loaïi boû maøu thöïc cuûa nöôùc (do caùc chaát hoøa tan taïo neân) phaûi duøng caùc bieän phaùp hoùa lyù keát hôïp. 2.3.1.3.Muøi vò Muøi trong nöôùc thöôøng do caùc hôïp chaát hoùa hoïc, chuû yeáu laø caùc hôïp chaát höõu cô hay saûn phaåm töø caùc quaù trình phaân huûy vaät chaát gaây neân. Nöôùc thieân nhieân coù theå coù muøi ñaát, muøi tanh, muøi thoái. Nöôùc sau khi khöû truøng vôùi caùc hôïp chaát clo coù theå bò nhieãm muøi clo hay clophenol. Tuøy theo thaønh phaàn vaø haøm löôïng caùc muoái khoaùng hoøa tan nöôùc coù theå coù caùc vò maën, ngoït, chaùt, ñaéng, … 2.3.1.4.Ñoä ñuïc Nöôùc laø moät moâi tröôøng truyeàn aùnh saùng toát, khi trong nöôùc coù caùc vaät laï nhö caùc chaát huyeàn phuø, caùc haït caën ñaát caùt, caùc vi sinh vaät, … thì khaû naêng truyeàn aùnh saùng bò giaûm ñi. Nöôùc coù ñoä ñuïc lôùn chöùng toû coù nhieàu caën baån. Ñôn vò ño ñoä ñuïc thöôøng laø mg SiO2/L, NTU, FTU; trong ñoù ñôn vò NTU vaø FTU laø töông ñöông nhau. Nöôùc maët thöôøng coù ñoä ñuïc 20 – 100 NTU, muøa luõ coù khi cao ñeán 500 – 600 NTU. Nöôùc duøng ñeå aên uoáng thöôøng coù ñoä ñuïc khoâng vöôït quaù 5 NTU. Haøm löôïng chaát raén lô löûng cuõng laø moät ñaïi löôïng töông quan ñeán ñoä ñuïc cuûa nöôùc. 2.3.1.5.Ñoä nhôùt Ñoä nhôùt laø ñaïi löôïng bieåu thò löïc ma saùt noäi, sinh ra trong quaù trình dòch chuyeån giöõa caùc lôùp chaát loûng vôùi nhau. Ñaây laø yeáu toá chính gaây neân toån thaát aùp löïc vaø do vaäy noù ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình xöû lyù nöôùc. Ñoä nhôùt taêng khi haøm löôïng caùc muoái hoøa tan trong nöôùc taêng vaø giaûm khi nhieät ñoä taêng. 2.3.1.6.Ñoä daãn ñieän Nöôùc coù tính daãn ñieän keùm. Nöôùc tinh khieát ôû 200C coù ñoä daãn ñieän laø 4,2 mS/m (töông öùng ñieän trôû 23,8 MV/cm). Ñoä daãn ñieän cuûa nöôùc taêng theo haøm löôïng caùc chaát khoaùng hoøa tan trong nöôùc vaø dao ñoäng theo nhieät ñoä. Thoâng soá naøy thöôøng duøng ñeå ñaùnh giaù toång haøm löôïng chaát khoaùng hoøa tan trong nöôùc. 2.3.1.7.Tính phoùng xaï: Tính phoùng xaï cuûa nöôùc laø do söï phaân huûy caùc chaát phoùng xaï coù trong nöôùc taïo neân. Nöôùc ngaàm thöôøng nhieãm caùc chaát phoùng xaï töï nhieân, caùc chaát naøy coù thôøi gian baùn phaân huûy raát ngaén neân nöôùc thöôøng voâ haïi. Tuy nhieân, khi bò nhieãm baån phoùng xaï töø nöôùc thaûi vaø khoâng khí thì tính phoùng xaï cuûa nöôùc coù theå vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp. Hai thoâng soá toång hoaït ñoä phoùng xaï a vaø b thöôøng duøng ñeå xaùc ñònh tính phoùng xaï cuûa nöôùc. Trong ñoù caùc haït a bao goàm 2 proton vaø 2 nôtron coù naêng löôïng xuyeân thaáu nhoû, nhöng coù theå xuyeân vaøo cô theå soáng qua ñöôøng hoâ haáp hoaëc tieâu hoùa, gaây taùc haïi cho cô theå do tính ion hoùa maïnh. Caùc haït b coù khaû naêng xuyeân thaám maïnh hôn, nhöng deã bò ngaên laïi bôûi caùc lôùp nöôùc vaø cuõng gaây taùc haïi cho cô theå. 2.3.1.8. Haøm löôïng chaát raén trong nöôùc Haøm löôïng chaát raén trong nöôùc goàm coù chaát raén voâ cô ( caùc muoái hoaø tan, chaát raén khoâng hoaø tan nhö huyeàn phuø, ñaát caùt, …), chaát raén höõu cô (goàm caùc vi sinh vaät, vi khuaån, ñoäng vaät nguyeân sinh, chaát thaûi sinh hoaït, coâng nghieäp). Trong xöû lyù nöôùc, veà haøm löôïng chaát raén coù caùc khaùi nieäm sau : - Toång löôïng caën lô löûng TSS (total suppended solid) laø troïng löôïng khoâ tính baèng mg cuûa phaàn coøn laïi sau khi cho bay hôi 1 lít nöôùc maãu treân noài caùch thuyû roài saáy khoâ ôû 1050C tôùi khi troïng löôïng khoâng ñoåi, ñôn vò laø mg/l. - Caën lô löõng SS (suppended solid),phaàn troïng löôïng khoâ tính baèng mg phaàn coøn laïi treân giaáy loïc khi loïc 1 lít maãu qua pheãu ,saáy khoâ ôû 1050C tôùi khi troïng löôïng khoâng ñoåi ,ñôn vò laø mg/l. - Chaát raén hoaø tan DS (dissoloved solid) baèng hieäu giöõa toång löôïng caën TDS vaø caën lô löûng SS. DS = TDS – SS - Chaát raén hoaù hôi VS (volatile solid) laø phaàn maát ñi khi nung ôû 5500C trong moät thôøi gian nhaát ñònh. Phaàn maát ñi laø chaát raén hoaù hôi, phaàn coøn laïi laø chaát raén khoâng hoaù hôi. 2.3.2.Caùc chæ tieâu hoaù hoïc 2.3.2.1.Thaønh phaàn ion cuûa nöôùc thieân nhieân: Trong nöôùc thieân nhieân thöôøng chöùa caùc cation vaø anion nhö ôû baûng (2.1) Baûng 2.1. Caùc ion chuû yeáu coù trong nöôùc thieân nhieân Cation Anion Teân goïi Kyù hieäu Teân goïi Kyù hieäu Hyñro H+ Hyñroxyl OH- Natri Na+ Hyñrocacbonat HCO Kali K+ Clo Cl- Amoni NH Hyñrosunfua HS- Canxi Ca2+ Nitrit NO Magie Mg2+ Nitrat NO Saét (hoùa trò II) Fe2+ Flo F- Saét (hoùa trò III) Fe3+ Sunfat SO Bari Ba2+ Silicat SiO Nhoâm Al3+ Octophotphat PO (Nguoàn: Caáp nöôùc – Taäp 2. Xöû lyù nöôùc thieân nhieân caáp cho sinh hoaït vaø coâng nghieäp – TS. Trònh Xuaân Lai) Trong ñaïi ña soá caùc tröôøng hôïp thaønh phaàn ion cuûa nöôùc thieân nhieân ñöôïc xaùc ñònh bôûi caùc ion: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, HCO, SO, Cl-. Caùc ion coøn laïi chieám soá löôïng raát beù, tuy ñoâi khi chuùng coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán chaát löôïng nöôùc. Nöôùc laø chaát ñieän phaân trung hoøa veà ñieän nghóa laø toång haøm löôïng cation bieåu thò baèng mñlg/L phaûi baèng toång haøm löôïng anion. Quy luaät ñöôïc söû duïng ñeå kieåm tra söï ñuùng ñaén cuûa baûng phaân tích nöôùc. Do nöôùc chöùa chuû yeáu laø 7 ion keå treân neân haøm löôïng cuûa ion natri vaø kali ñöôïc tính theo coâng thöùc: (Na+ + K+) = (HCO + SO + Cl-) – (Ca2+ + Mg2+) Toång haøm löôïng cuûa caùc ion hoøa tan trong nöôùc thöôøng ñöôïc ñaùnh giaù gaàn ñuùng baèng löôïng caën saáy khoâ vaø löôïng caën nung chaùy. 2.3.2.2.Caën saáy khoâ: Xaùc ñònh baèng caùch cho boác hôi 1 theå tích nöôùc ñaõ loïc qua giaáy loïc, caën coøn laïi saáy ôû nhieät ñoä 105 – 1200C ñeán troïng löôïng khoâng ñoåi. Caën saáy khoâ bieåu thò haøm löôïng caën hoøa tan khoâng bay hôi ôû trong nöôùc, song thöïc teá moät vaøi hôïp chaát ôû nhieät ñoä 105 – 1200C vaãn coøn giöõ moät löôïng nöôùc keát tinh chöa bay hôi trong caáu truùc cuûa noù vaø cuõng ôû nhieät ñoä naøy moät vaøi chaát höõu cô ñaõ bò oxy hoùa vaø bay hôi do coù löôïng caën saáy khoâ chæ gaàn ñuùng bieåu thò haøm löôïng caën hoøa tan trong nöôùc. 2.3.2.3Caën nung chaùy: Xaùc ñònh baèng caùch nung tieáp caën saáy khoâ ñeán nhieät ñoä 8000C. Ñaàu tieân xaûy ra quaù trình cacbon hoùa, sau ñoù laø söï chaùy cacbon cuûa caùc chaát höõu cô vaø söï bay hôi cuûa hôi aåm coøn laïi trong caën saáy khoâ, ñoàng thôøi xaûy ra söï phaân huûy moät phaàn cacbonat vaø khöû CO2. Vì vaäy caën nung chaùy khoâng bieåu thò chính xaùc toång haøm löôïng muoái trong nöôùc. Toång haøm löôïng muoái trong nöôùc ñöôïc xaùc ñònh chính xaùc baèng caùch coäng caùc haøm löôïng thaønh phaàn cuûa cation vaø anion khi phaân tích nöôùc. 2.3.2.4.Ñoä oxy hoùa cuûa nöôùc: Ñoä oxy hoùa cuûa nöôùc do caùc hôïp chaát höõu cô vaø moät vaøi chaát voâ cô deã bò oxy hoùa nhö H2S, Fe2+ taïo neân. Ñoä oxy hoùa cuûa nöôùc thieân nhieân dao ñoäng trong giôùi haïn lôùn töø moät vaøi mg/l O2 trong nöôùc ngaàm ñeán 60 mg/l O2 trong nöôùc soâng. Nöôùc cuûa caùc ñaàm laày coù khi ñoä oxy hoùa ñaït ñeán haøng traêm mg/l O2. Trong thöïc teá phaân tích hoùa nöôùc ñoä oxy hoùa bieåu thò baèng mg KMnO4 (pecmanganat kali) caàn ñeå oxy hoùa chaát höõu cô vaø moät vaøi chaát voâ cô deã bò oxy hoùa trong 1 lít nöôùc hoaëc bieåu thò baèng soá miligam oxy. Ñoä oxy hoùa 1 mg/l O2 töông öùng vôùi 0,253 mg/l KMnO4. Nguoàn nöôùc coù ñoä oxy hoùa lôùn hôn 10 mgO2/l ñaõ coù theå bò nhieãm baån. Neáu trong quaù trình xöû lyù nöôùc coù duøng clo ôû daïng clo töï do hay hôïp chaát hypoclorit seõ taïo thaønh caùc hôïp chaát clo höõu cô [trihalometan (THM)] coù khaû naêng gaây ung thö. Toå chöùc Y teá theá giôùi quy ñònh möùc toái ña cuûa THM trong nöôùc uoáng laø 0,1 mg/L. 2.3.2.5.Ion sunfat vaø clorua: Coù trong taát caû caùc loaïi nöôùc thieân nhieân döôùi daïng muoái cuûa canxi, natri (CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4, NaCl, KCl). Neáu trong nöôùc ñoàng thôøi coù SO > 250 mg/L vaø Cl- töø 50 – 3.000 mg/L thì nöôùc coù tính xaâm thöïc ñoái vôùi beâtoâng vaø ximaêng pooclaêng. Clorua laøm nöôùc coù vò maën. Ion naøy thaâm nhaäp vaøo nöôùc qua söï hoøa tan caùc muoái khoaùng hoaëc bò aûnh höôûng töø quaù trình nhieãm maën caùc taàng chöùa nöôùc ngaàm hay ôû ñoaïn soâng gaàn bieån. Vieäc duøng nöôùc coù haøm löông clorua cao coù theå gaây ra beänh veà thaän. Nöôùc coù nguoàn goác khoaùng chaát hoaëc nguoàn goác höõu cô thöôøng chöùa ion sunfat. Vôùi haøm löôïng sunfat lôùn hôn 400 mg/L coù theå gaây maát nöôùc trong cô theå vaø laøm thaùo ruoät. Khi nghieân cöùu caùc quaù trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc caàn phaûi tính ñeán aûnh höôûng cuûa noàng ñoä Cl- vaø SO ñeán söï naâng cao ñoä hoøa tan cuûa moät soá hôïp chaát trong nöôùc (CaSO4, CaCO3, Mg(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3), do taêng löïc ion cuûa dung dòch vaø giaûm ñoä hoaït tính cuûa ion. 2.3.2.6.Caùc hôïp chaát cuûa silic: Hôïp chaát cuûa silic raát phoå bieán trong nöôùc thieân nhieân vaø dao ñoäng trong giôùi haïn töø vaøi phaàn möôøi ñeán haøng chuïc mg/L. Phuï thuoäc vaøo pH cuûa nöôùc, caùc hôïp chaát cuûa silic coù theå toàn taïi ôû daïng keo hay daïng ion hoøa tan. ÔÛ pH 11, silic toàn taõi ôû daïng HSiO, SiO. Do vaäy trong nöôùc ngaàm, haøm löôïng silic thöôøng khoâng vöôït quaù 60 mg/L, chæ nhöõng nguoàn nöôùc coù pH > 9 haøm löôïng silic leân cao ñeán 300 mg/L. Söï coù maët cuûa caùc hôïp chaát silic trong nöôùc caáp cho caùc noài hôi aùp löïc cao gaây ra nguy hieåm do taïo neân laéng ñoïng silicat treân thaønh noài hôi, thaønh oáng laøm giaûm khaû naêng truyeàn nhieät vaø gaây taéc oáng. Trong quaù trình xöû lyù nöôùc, silic coù theå ñöôïc loaïi boû moät phaàn khi duøng caùc hoùa chaát keo tuï ñeå laøm trong nöôùc. 2.3.2.7.Caùc hôïp chaát chöùa nitô: Ion NH, nitrit (NO), nitrat (NO) duøng laøm chæ tieâu ñaùnh giaù ñoä nhieãm baån cuûa nöôùc do nöôùc thaûi sinh hoaït gaây ra. Söï toàn taïi trong nöôùc cuûa caùc hôïp chaát amoni (NH) va nitrit (NO) chöùng toû nguoàn nöôùc vöøa bò nhieãm baån bôûi nöôùc thaûi. Sau moät thôøi gian NH vaø NO bò oxy hoùa ñeán nitrat NO, vì theá khi phaùt hieän thaáy trong nöôùc, coù theå keát luaän nguoàn nöôùc tröôùc ñaây ñaõ bò nhieãm baån bôûi nöôùc thaûi sinh hoaït. 2.3.2.8.Caùc hôïp chaát photpho: Trong nöôùc töï nhieân, thöôøng gaëp nhaát laø photphat. Ñaây laø saûn phaåm cuûa quaù trình phaân huûy sinh hoïc caùc chaát höõu cô. Cuõng nhö nitrat laø chaát dinh döôõng cho söï phaùt trieån cuûa rong taûo. Nguoàn photphat ñöa vaøo moâi tröôøng nöôùc laø töø nöôùc thaûi sinh hoaït, nöôùc thaûi moät soá ngaønh coâng nghieäp vaø löôïng phaân boùn duøng treân ruoäng ñoàng. Photphat khoâng thuoäc loaïi hoùa chaát ñoäc haïi ñoái vôùi con ngöôøi nhöng söï toàn taïi cuûa chaát naøy vôùi haøm löôïng cao trong nöôùc seõ gaây caûn trôû trong quaù trình xöû lyù, ñaëc bieät laø hoaït chaát cuûa caùc beå laéng. Ñoái vôùi nhöõng nguoàn nöôùc coù haøm löôïng chaát höõu cô, nitrat vaø photphat cao, caùc boâng caën keát caën ôû beå taïo boâng seõ khoâng laéng ñöôïc ôû beå maø coù khuynh höôùng taïo thaønh ñaùm noåi treân maët nöôùc, ñaëc bieät vaøo nhöõng luùc trôøi naéng. 2.3.2.9.Ion iod vaø ion flo: Nöôùc ngaàm töø gieáng saâu hoaëc töø suoái phun ôû vuøng ñaát chöùa quaëng apatit thöôøng chöùa ion flo vôùi haøm löôïng cao (2 – 2,5 mg/L). Tuy florua canxi (CaF2) vaø floruamagie (MgF2) laø caùc hôïp chaát ít hoøa tan nhöng chuùng khoâng laéng ñoïng trong quaù trình xöû lyù nöôùc vì haøm löôïng flo trong nöôùc thieân nhieân thöôøng raát beù. Trong soâng ngoøi khoâng xaûy ra quaù trình töï laøm saïch ion flo. Ion iod coù trong ñaïi boä phaän caùc nguoàn nöôùc thieân nhieân vôùi haøm löôïng raát beù. ÔÛ nhöõng vuøng trong nöôùc thieân nhieân khoâng coù ñuû löôïng iod thì nhöõng saûn phaåm noâng nghieäp trong vuøng cuõng chöùa vôùi haøm löôïng iod raát thaáp. 2.3.2.10. Ñoä hoøa tan cuûa caùc chaát trong dung dòch nöôùc: Trong caùc qui trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc caáp ñeå khöû moät chaát naøo ñoù ra khoûi nöôùc thöôøng aùp duïng caùc bieän phaùp hoùa hoïc ñeå bieán noù thaønh hôïp chaát khoù tan vaø taïo thaønh caën deã laéng vaø loïc. ÔÛ moãi nhieät ñoä nhaát ñònh, noàng ñoä cuûa hôïp chaát khoù tan trong dung dòch khoâng thay ñoåi. Ñoä hoøa tan ñöôïc ñaëc tröng bôûi tích soá tan vaø heä soá hoaït hoùa cuûa caùc ion trong dung dòch. 2.3.2.11. Ñoä pH cuûa nöôùc: Ñoä pH laø chæ soá ñaëc tröng cho noàng ñoä ion H+ coù trong nöôùc (pH = -lg[H+]). Tính chaát cuûa nöôùc ñöôïc xaùc ñònh theo caùc giaù trò khaùc nhau cuûa pH. Khi pH = 7 nöôùc trung tính, pH 7 nöôùc coù tính kieàm. Ñoä pH cuûa nöôùc coù lieân quan ñeán söï hieän dieän cuûa moät soá kim loaïi vaø khí hoøa tan trong nöôùc. ÔÛ pH < 5, tuøy thuoäc vaøi ñieàu kieän ñòa chaát, trong moät soá nguoàn nöôùc coù theå chöùa saét, mangan, nhoâm ôû daïng hoøa tan vaø moät soá loaïi khí nhö CO2, H2S toàn taïi daïng töï do trong nöôùc. Ñoä pH ñöôïc öùng duïng ñeå khöû caùc hôïp chaát sunfua vaø cacbonat coù trong nöôùc baèng bieän phaùp laøm thoaùng. Ngoaøi ra khi taêng pH vaø coù theâm taùc nhaân oxy hoùa, caùc kim loaïi hoøa tan trong nöôùc chuyeån thaønh daïng keát tuûa vaø deã daøng taùch ra khoûi nöôùc baèng bieän phaùp laéng loïc. 2.3.2.12. Ñoä kieàm: Coù theå phaân bieät thaønh ñoä kieàm toaøn phaàn vaø rieâng phaàn. Ñoä kieàm toaøn phaàn laø toång haøm löôïng caùc ion bicacbonat, cacbonat, hyñroxyt vaø anion cuûa caùc muoái axit yeáu. Do haøm löôïng caùc muoái naøy coù trong nöôùc raát nhoû neân coù theå boû qua. Khi nöôùc thieân nhieân coù ñoä maøu lôùn ( > 40 Pt – Co), ñoä kieàm toaøn phaàn seõ bao goàm ñoä kieàm do muoái cuûa caùc axít höõu cô gaây ra. ÔÛ nhieät ñoä nhaát ñònh, ñoä kieàm phuï thuoäc vaøo ñoä pH vaø haøm löôïng khí CO2 töï do coù trong nöôùc. Ñoä kieàm rieâng phaàn laø ñoä kieàm bicacbonat hay ñoä kieàm hyñrat, goùp phaàn taïo neân tính ñeäm cho dung dòch nöôùc. Nguoàn nöôùc coù tính ñeäm cao, neáu trong quaù trình xöû lyù coù xöû duïng theâm caùc hoùa chaát nhö pheøn thì ñoä pH cuûa nöôùc cuõng ít thay ñoåi neân seõ tieát kieäm ñöôïc hoùa chaát duøng ñeå ñieàu chænh pH. Ñoä kieàm cuûa nöôùc coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán toác ñoä vaø hieäu quaû xöû lyù nöôùc. Vì theá trong moät soá tröôøng hôïp nöôùc nguoàn coù ñoä kieàm thaáp, caàn thieát phaûi boå sung hoùa chaát ñeå kieàm hoùa nöôùc. 2.3.2.13. Ñoä cöùng: Ñoä cöùng cuûa nöôùc laø ñaïi löôïng bieåu thò haøm löôïng caùc ion canxi vaø magie coù trong nöôùc. Trong kyõ thuaät xöû lyù nöôùc söû duïng 3 khaùi nieäm ñoä cöùng: Ñoä cöùng toaøn phaàn bieåu thò toång haøm löôïng caùc ion canxi vaø magie coù trong nöôùc. Ñoä cöùng taïm thôøi bieåu thò toång haøm löôïng caùc muoái cacbonat vaø bicacbonat cuûa canxi vaø magie coù trong nöôùc. Ñoä cöùng vónh cöûu bieåu thò toång haøm löôïng caùc muoái coøn laïi cuûa canxi vaø magie coù trong nöôùc. Duøng nöôùc coù ñoä cöùng cao trong sinh hoaït seõ gaây laõng phí xaø phoøng do canxi vaø magie seõ phaûn öùng vôùi caùc axít beùo taïo thaønh caùc hôïp chtaát khoù tan. Trong saûn xuaát, nöôùc cöùng coù theå taïo lôùp caùu caën trong caùc loø hôi hoaëc gaây keát tuûa aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Coù nhieàu ñôn vò ño ñoä cöùng khaùc nhau: Ñoä Ñöùc (0dH): 10dH = 10 mgCaO/L nöôùc Ñoä phaùp (0f): 10f = 10 mgCaCO3/L nöôùc Ñoä Anh (0e): 10e = 10 mgCaCO3/0,7L nöôùc Ñoâng Aâu (mgñl/L): 1mgñl/L = 2,80dH Tuøy theo giaù trò ñoä cöùng, nöôùc ñöôïc phaân loaïi thaønh: Ñoä cöùng: < 50 mgCaCO3/L: nöôùc meàm 50 – 150 mgCaCO3/L: nöôùc trung bình 150 – 300 mgCaCO3/L: nöôùc cöùng > 300 mgCaCO3/L: nöôùc raát cöùng 2.3.2.14. Caùc hôïp chaát cuûa axit cacbonic: Caùc hôïp chaát cuûa axit cacbonic trong nöôùc aûnh höôûng raát lôùn ñeán caùc quaù trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc, chuùng coù theå toàn taïi döôùi daïng phaân töû khoâng phaân ly cuûa axit cacbonic H2CO3 (khoaûng 2%), döôùi daïng phaân töû khí cacbonic hoøa tan CO2, phaân ly thaønh ion hyñrocacbonic HCO vaø caû döôùi daïng ion cacbonat CO khi pH 8,4. Caàn coù 1 löôïng CO2 töï do hoøa tan trong nöôùc ñeå caân baèng vôùi löôïng ion hyñrocacbonat (HCO) goïi laø löôïng CO2 caân baèng. Nöôùc coù haøm löôïng CO2 vöôït quaù löôïng CO2 caân baèng goïi laø nöôùc coù tính xaâm thöïc (hoøa tan caùc vaät cöùng coù chöùa muoái cacbonat nhö CaCO3, MgCO3,…). Ngöôïc laïi, neáu haøm löôïng CO2 cuûa nöôùc thaáp hôn löôïng CO2 caân baèng seõ taïo neân söï laéng ñoïng CaCO3 khi vaän chuyeån nöôùc theo ñöôøng oáng, khi chöùa nöôùc trong beå chöùa, hay treân beà maët caùc beå loïc,… Tính oån ñònh cuûa nöôùc lieân quan ñeán haøm löôïng CO2 töï do hoøa tan trong nöôùc. Nöôùc oån ñònh seõ khoâng laøm aên moøn (xaâm thöïc) ñöôøng oáng hoaëc ñoùng caùu caën trong quaù trình vaän chuyeån vaø löu trö.õ 2.3.2.15. Caùc hôïp chaát saét, mangan: Trong nöôùc ngaàm, saét thöôøng toàn taïi döôùi daïng ion Fe2+, keát hôïp vôùi caùc goác bicacbonat, sunfat, clorua; ñoâi khi toàn taïi döôùi daïng keo cuûa axit humic hoaëc keo silic. Khi tieáp xuùc vôùi oxy hoaëc caùc taùc nhaân oxy hoùa ion Fe2+ bò oxy hoùa thaønh Fe3+ vaø keát tuûa thaønh caùc boâng caën Fe(OH)3 coù maøu naâu ñoû. Nöôùc ngaàm thöôøng coù haøm löôïng saét cao, ñoâi khi leân ñeán 40 mg/L hoaëc cao hôn. Nöôùc maët thöôøng chöùa saét (Fe3+) toàn taïi ôû daïng keo höõu cô hoaëc caën huyeàn phuø. Vôùi haøm löôïng saét cao hôn 0,5 mg/l, nöôùc coù muøi tanh khoù chòu, laøm vaøng quaàn aùo khi giaët, laøm hoûng saûn phaåm cuûa caùc ngaønh deät, giaáy, phim aûnh, ñoà hoäp. Caùc caën saét keát tuûa coù theå laøm taéc hoaëc giaûm khaû naêng cuûa caùc oáng daãn nöôùc. Mangan thöôøng coù trong nöôùc ngaàm döôùi daïng ion Mn2+, nhöng vôùi haøm löôïng töông ñoái thaáp, ít khi vöôït quaù 5 mg/l. Trong caùc nguoàn nöôùc maët, ñaëc bieät laø nöôùc co maøu thì mangan toàn taïi trong caùc hôïp chaát höõu cô hay chaát keo. Vôùi haøm löôïng mangan trong nöôùc lôùn hôn 0,1 mg/l seõ gaây nhieàu nguy haïi trong vieäc söû duïng, gioáng nhö nöôùc chöùa saét vôùi haøm löôïng cao. 2.3.2.16. Caùc chaát khí O2, H2S, CH4: Haøm löôïng O2 hoøa tan trong nöôùc phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, aùp suaát, ñaëc tính cuûa nguoàn nöôùc. Caùc nguoàn nöôùc maët thöôøng coù haøm löôïng oxy hoøa tan cao do coù beà maët thoaùng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi khoâng khí. Nöôùc ngaàm coù haøm löôïng oxy hoøa tan thaáp hoaëc khoâng coù, do caùc phaûn öùng oxy hoùa khöû xaûy ra trong loøng ñaát ñaõ tieâu hao heát oxy. Khí H2S laø saûn phaåm cuûa quaù trình phaân huûy caùc chaát höõu cô, phaân raùc. Khi trong nöôùc coù H2S laøm nöôùc coù muøi tröùng thoái khoù chòu vaø aên moøn kim loaïi. Khí metan thöôøng xuaát hieän trong nöôùc ao tuø, ñaàm laày do caùc quaù trình thoái röûa chaát höõu cô vaø thaûo moäc. Khí metan khoâng laøm giaûm chaát löôïng nöôùc aên uoáng, tuy vaäy neáu noàng ñoä khí metan cao trong caùc coâng trình kín nhö beå chöùa, beå laéng,… coù theå gaây noå nguy hieåm. 2.3.3.Caùc chæ tieâu vi sinh 2.3.3.1.Vi truøng gaây beänh Trong nöôùc thieân nhieân coù raát nhieàu loaïi vi khuaån, virut, rong, taûo,… chuùng xaâm nhaäp vaøo nöôùc töø moâi tröôøng xung quanh hoaëc soáng vaø phaùt trieån trong nöôùc. Trong ñoù, coù moät soá vi sinh gaây beänh nhö vi khuaån gaây neân caùc beänh lî, vieâm ñöôøng ruoät vaø caùc beänh tieâu chaûy khaùc; virrut trong nöôùc gaây beänh vieâm gan vaø vieâm ñöôøng ruoät; rong, taûo sinh ra caùc ñoäc toá. Vì theá, caàn phaûi loaïi boû chuùng khoûi nöôùc tröôùc khi söû duïng. Trong thöïc teá khoâng theå xaùc ñònh taát caû caùc loaïi vi sinh gaây beänh qua ñöôøng nöôùc vì phöùc taïp vaø toán thôøi gian. Muïc ñích cuûa vieäc kieåm tra veä sinh nöôùc laø xaùc ñònh möùc ñoä an toaøn cuûa nöôùc ñoái vôùi söùc khoûe con ngöôøi. Do vaäy, coù theå duøng vaøi vi sinh chæ thò oâ nhieãm phaân ñeå ñanh giaù söï oâ nhieãm töø raùc, phaân ngöôøi vaø ñoäng vaät. Coù 3 nhoùm vi sinh chæ thò oâ nhieãm phaân: Nhoùm coliform ñaëc tröng laø Escherichia Coli (E.Coli) Nhoùm Streptococci ñaëc tröng laø Streptococcus feacalis Nhoùm Clostridia khöû sunfit ñaëc tröng laø Clostridium perfringents. Ñaây laø nhoùm vi khuaån thöôøng xuyeân coù maët trong phaân ngöôøi, trong E.Coli laø loaïi tröïc khuaån ñöôøng ruoät, coù thôøi gian baûo toàn trong nöôùc gaàn gioáng nhöõng vi sinh vaät gaây beänh khaùc. Söï coù maët cuûa E.Coli chöùng toû nguoàn nöôùc ñaõ bò nhieãm baån phaân raùc vaø coù khaû naêng toàn taïi caùc loaïi vi truøng gaây beänh khaùc. Soá löôïng E.Coli nhieàu hay ít tuøy thuoäc vaøo möùc ñoä nhieãm baån phaân raùc cuûa nguoàn nöôùc. Ngoaøi ra, trong moät soá tröôøng hôïp soá löôïng vi khuaån hieáu khí vaø kî khí cuõng ñöôïc xaùc ñònh ñeå tham khaûo theâm trong vieäc ñaùnh giaù möùc ñoä nhieãm baån cuûa nguoàn nöôùc. 2.3.3.2.Caùc loaïi rong taûo Rong taûo phaùt trieån trong nöôùc laøm nöôùc bò nhieãm baãn höõu cô vaø laøm cho nöôùc coù maøu xanh .Nöôùc maët coù nhieàu loaïi rong taûo sinh soáng ,trong ñoù loaøi gaây haïi chuû yeáu vaø khoù loaïi tröø laø nhoùm taûo dieäp luïc vaø taûo ñôn baøo.Hai loaïi taûo naøy khi phaùt trieån trong ñöôøng oáng coù theå gaây taéc ngheãn ñöôøng oáng ñoàng thôøi laøm cho nöôùc coù tính aên moøn do quaù trình hoâ haáp thaûi ra khí cacbonic. 2.4.Caùc tieâu chuaån nöôùc caáp 2.4.1.Chaát löôïng nöôùc caáp cho aên uoáng vaø sinh hoaït Nöôùc duøng cho sinh hoaït phaûi khoâng maøu, khoâng muøi, khoâng chöùa caùc chaát ñoäc haïi, vi truøng vaø caùc taùc nhaân gaây beänh. Haøm löôïng caùc chaát hoaø tan khoâng ñöôïc vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp. Theo tieâu chuaån Vieät Nam naêm 2000 TCVN 33 – 85, chaát löôïng nöôùc caáp cho sinh hoaït phaûi coù chæ tieâu chaát löôïng nhö ôû baûng chaát löôïng nöôùc sinh hoaït . 2.4.2.Chaát löôïng nöôùc caáp cho saûn xuaát. Moãi ngaønh saûn xuaát ñeàu coù nhöõng yeâu caàu rieâng veà chaát löôïng söû duïng. Nöôùc caáp cho caùc ngaønh coâng nghieäp thöïc phaåm, coâng nghieäp deät, giaáy, phim aûnh ñeàu caàn ñeân chaát löôïng nöôùc nhö nöôùc sinh hoaït, ñoàng thôøi coù moät soá yeâu caàu rieâng veà löôïng saét, mangan, ñoä cöùng. Nöôùc caáp cho caùc ngaønh saûn xuaát khaùc seõ coù caùc yeâu caàu cuï theå veà chaát löôïng tuyø theo söï ñoøi hoûi cuûa coâng ngheä saûn xuaát . 2.5.Toång quan veà caùc coâng trình xöû lyù nöôùc ngaàm Khi löïa choïn sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù nöôùc phaûi döïa vaøo taøi lieäu kieåm nghieäm caùc chæ tieâu, lyù hoïc, hoùa hoïc, sinh hoïc cuûa nöôùc thoâ ôû caùc thôøi kyø ñaëc tröng cuûa naêm vaø laø taøi lieäu thu thaäp nhieàu naêm, ñoàng thôøi phaûi coù caùc taøi lieäu döï baùo söï thay ñoåi vaø bieán ñoäng veà chaát löôïng cuûa nöôùc thoâ do quaù trình saûn xuaát vaø baûo veä heä sinh thaùi trong khu vöïc nguoàn nöôùc gaây ra ôû nhöõng naêm tieáp theo. So saùnh caùc chæ tieâu chaát löôïng nöôùc nguoàn vôùi caùc chæ tieâu chaát löôïng nöôùc caáp cho nhu caàu sinh hoaït ñeå xaù._.