CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT 1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT: - Nước mặt là nhu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày cũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp, trong sinh hoạt, nước mặt dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động như cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường.1: Nước mặt - Trong các hoạt động công nghiệp, nước mặt được dùng trong các quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu, bia. Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước mặt như là một nguồn nhiên liệu không thể thay thế được trong sản xuất. Với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước mặt tự nhiên bị cạn kiệt và ô nhiễm dần.
1: Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt Chất rắn lơ lửng Các chất keo d = 0,001 ÷ 1 μm Các chất hòa tan d > 1 μm (chủ yếu 0,05 ÷ 0,2 mm) d < 0,001 μm - Đất sét - Đất sét - Các ion K+, Na+, - Cát - Protein Ca2+,NH4+,SO42-, - Keo Fe(OH)3 - Silicat SiO2 Cl-, PO43-,… - Chất thải hữu cơ, vi - Chất thải sinh hoạt hữu cơ - Các chất khí CO2, sinh vật - Cao phân tử hữu cơ O2, N2, CH4, - Vi trùng 1 – 10 μm - Virus 0,03 ÷ 0,3 μm H2S,… - Tảo - Các chất hữu cơ - Các chất mùn SVTH: Phạm Trần Thành Đạt GVHD:Th.S Nguyễn Vĩnh An 1 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân số 35.000 người - Vì thế, con người phải biết xử lí các nguồn nước mặt để có được đủ số lượng và đảm bảo đạt chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp. THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC MẶT: - Nước mặt dùng để chỉ các loại nước lưu thông hoặc chứa trên bề mặt lục địa, mặt nước tiếp xúc với không khí: nước sống, suối, ao, hồ. - Thành phần hóa học của nước mặt phụ thuộc vài tính chất đất đai nơi mà dòng nước chảy qua trên các thủy vực, chất lượng nước mặt còn chịu ảnh hưởng bởi các quá trình tự nhiên (mưa lũ, hoạt động sống và chết đi của hệ sinh vật nước.) cũng như hoạt động của con người. Trên cùng một dòng sông, chất lượng nước thường xuyên thay đổi đáng kể theo thời gian và không gian.
- Thành phần và tính chất của nước mặt: - Trong nước thường xuyên có các chất khí hòa tan, chủ yếu là Oxy. Oxy hòa tan trong nước có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống của các thủy sinh vật. - Nước mặt thường có hàm lượng chất rắn lơ lửng đáng kể với các kích thước khác nhau, một số trong chúng có khả năng lắng tự nhiên, chất lơ lửng có kích thước hạt keo thường gây ra độ đục của nước sông, hồ. Có nhiều chất hữu cơ do sinh vật bị phân hủy Có nhiều rong tảo thực vật nổi, động vật nổi Chất lượng nước thay đổi theo mùa Bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hoạt động hai bên bờ của con người (công nghiệp, nông nghiệp.
CÁC THÔNG SỐ, CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT: 1. Chỉ tiêu lí học: Nhiệt độ: Nhiệt độ nước là đại lượng phụ thuộc vài điều kiên môi trường và khí hậu. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lí nước. Nước mặt có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường Độ màu: SVTH: Phạm Trần Thành Đạt GVHD:Th.S Nguyễn Vĩnh An 2 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân số 35.000 người Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu đỏ; các chất mùn humic gây ra màu vàng; 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 độ theo màu Platin – Coban.
Nước thiên nhiên có độ màu thấp hơn 200 độ. 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. Để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lí kết hợp. Độ đục: Nước có độ đục lớn chứng tỏ nước có nhiều cặn bẩn.
Đơn bị đo độ đục thường là mgSiO2/l, NTU,FTU. Nước đục thường có độ đục 20-100 NTU. Nước dùng 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.
Mùi vị: Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên thường có mùi đất, mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi khử trùng thường nhiễm mùi clo hay clophenol. Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan nước có thể có các bị mặn, ngọt, chát, đắng.
Độ nhớt: Độ nhớt là đại lượng biểu thị sự 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 lí nước. Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. Độ dẫn điện: Nước có độ dẫn điện kém.
Nước tinh khiết ở 20 0C có độ dẫn điện là 4,2 S/m ( tương ứng điện trở 23,8 M/cm). Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các SVTH: Phạm Trần Thành Đạt GVHD:Th.S Nguyễn Vĩnh An 3 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân số 35.000 người chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước. Tính phóng xạ: Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nước tạo nên.
Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại. Tuy nhiên khi bị 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 α và β thường được dùng để xác định tính phóng xạ của nước. Các hạt α bao gồm 2 proton và 2 nơtron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh.
Các hạt β có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể 1. Chỉ tiêu hóa học: Độ pH: Độ 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 = 7: nước có tính trung tính - pH < 7: nước có tính axit - pH > 7: nước có tính kiềm Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước. Ở độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO 2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước.
Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất sunfua và cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng. Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng, lọc. Độ kiềm SVTH: Phạm Trần Thành Đạt GVHD:Th.S Nguyễn Vĩnh An 4 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân số 35.000 người Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion hydrocacbonat (HCO 3-), hydroxyl (OH-) và ion muối của các axit yếu khác. Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước Độ kiềm là một chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nước.
Để xác định độ kiềm thường dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric (HCL) hay axit sunfuaric (H2SO4) và theo dõi theo chất chỉ thị màu, đầu tiên là phenolphtalein sau đó là metylloran. Độ cứng Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie có trong nước. Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi và magie có trong nước. Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca 2+, Mg2+ trong các muối cacbonat và canxi hydrocacbonat, magie hydrocacbonat có trong nước.
Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong các muối axit mạnh của canxi và magie. Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau: - Độ Đức (odH): 1odH = 10 mg CaO/l nước - Độ Pháp (odH): 1odH = 10 mg CaCO3/0,7 l nước - Độ Anh (oe): 1oe = 10 mg CaCO3/0,7 l nước - Đông Âu (mgđl/l): 1 mgđl/l = 2,8 odH Tùy theo giá trị độ cứng, nướ được phân loại thành: - Độ cứng < 50 mg CaCO3/l: nước mềm - Độ cứng 50 – 150 mg CaCO3/l: nước trung bình - Độ cứng 150 – 300 mgCaCO3/l: nước cứng - Độ cứng > 300 mg CaCO3/l: nước rất cứng. Việt Nam dùng đơn vị đo độ cứng là mili đương lượng trong 1 lit (mgđlg/l) khi đo độ cứng < 0.001 mgđlg/l dùng micro đương lượng gam trong lit µmđlg/l. Đổi 1 mgđlg/l = 1,8 odH.
Độ oxy hóa được bằng permanganat SVTH: Phạm Trần Thành Đạt GVHD:Th.S Nguyễn Vĩnh An 5 Đồ án môn học: Kỹ thuật xử lý nước cấp Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho khu đô thị có dân số 35.000 người Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ là lượng oxy cần có để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ trong nước. Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là permanganat kali (KMnO4).