CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 1.3 Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen) Ôxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ, đặc tính của nguồn nước bao gồm các thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh. Các nguồn nước mặt có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí nên thường có hàm lượng oxy hòa tan cao. Ngoài ra quá trình quang hợp và hô hấp của vi sinh vật trong nước cũng làm thay đổi lượng oxy hào tan trong nước mặt. Nước ngầm thường có hàm lượng oxy hòa tan thấp do các phản ứng oxy hóa khửu xảy ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy.
Oxy hòa tan trong nước không tác dụng với nước về mặt hóa học. Khi nhiệt độ tăn khả năng hòa tan oxy trong nước giảm, khi áp suất tăng khả năng hòa tan oxy trong nước tăng.4 Các hợp chất với Nito Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitric, nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón mà con người trục tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Do đó, các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ ô nhiễm của nguồn nước. Tùy theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nito mà chúng ta có thể biết mức độ và thời gian nguồn nước bị ô nhiễm - Khi nước mới bị ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là NH4+ (nước nguy hiểm) - Nước chứa chủ yếu NO2- thì nguồn nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn (nước ít nguy hiểm hơn).
- Nước chứa chủ yếu là NO3- thì quá trình oxy hóa đã kết thúc (nước ít nguy hiểm) Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho tảo, rong phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. Nếu dùng nước có hàm lượng nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ em và có thể dẫn đến tử vong.5 Các hợp chất Photpho: Trong nước tự nhiên các hợp chất thường gặp là photpho, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và hợp chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, giải phóng ion PO43- có thể tồn tại dưới dạng H3PO43-, HPO43-, PO43-. Photpho không thuộc loại độc hại đối 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 hoạt động của bể lắng. Đối với nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, nitrat, photphat cao các bông cặn tạo thành đám nổi lên trên mặt nước, nhất là lúc trời nắng trong ngày.
20 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 1.6 Hàm lượng sắt (mg/l) Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt II hoặc sắt III. Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng Fe(II) hòa tan của các muối bicacbonat, sùnat, clourua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hóa, Fe (II) bị oxy hóa thành Fe(III) và kết tủa bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. Nước ngầm thường có hàm lượng Fe cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể cao hơn nữa.
Nước mặt chứa Fe(III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù, thường có hàm lượng không cao và có thể kết hợp khử sắt với các công nghệ khử đục Khi trong nước có hàm lượng Fe > 0.5 mg/l nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.7 Hàm lượng mangan Mangan thường gặp trong nước ở dạng Mn(II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy, với hàm lượng mangan >0.05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường kết hợp với công nghệ khử sắt.8 Nhu cầu oxy hóa học COD ( Chemical Oxygen Demand) COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ ttrong nước, tạo thành CO2 và H2O. COD là đại lượng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi khuẩn. Chất oxy hóa thường dùng ở đay là kali permanganat hoặc kali bicromat.9 Nhu cầu oxy sinh học BOD (Biological Oxygen Demand) BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện hiếm khí. Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan. Phản ứng xảy ra như sau: Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O Vận tốc của quá trình oxy hóa nói trên phụ thuộc vào số vi khuân có trong nước và nhiệt độ của nước.
BOD cũng là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn của nước. BOD có hai phương pháp để xác định: - Xác định bằng phương pháp hóa học khi sử dụng kali permanganat, xanh metylen, xác định từ COD. Thường có BOD5/COD = 0.7 - Xác định bằng phương phá sinh học, dùng chai BOD hay phương pháp hô hấp. Sau 5 ngày khoảng 70-80% các chất hữu cơ bị oxy hoám do đó BOD5 biểu thị một phần tổng BOD.
Thông thường để oxy hóa gần hết hoàn toàn các chất hữu cơ (98-99%) đòi hỏi sau 20 ngày. 21 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 1.3 Chỉ tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, tong, tảo và các loài thủy sinh khác. Tùy theo tính chất, các loiaj vi sinh trong nước được chiaw thành hai nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vô hại. Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trung gây bệnh, các loại rong rêu, tảo nhóm này cần loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng.
Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước có thể làm con người nhiễm cấc bệnh như kiết ly, thương hàn, dịch tả, bại liệt. Các loại rong tảo phát triển trong nước là do trong nước có sự tồn tại của các chất dinh dưỡng NH4+, NH3, N2, PO43-. và nhờ ánh sáng mặt trời chiếu vào nguồn nước. Tảo có trong nước có thể làm tắc nghẽn ống dẫn bể lọc và tình trạng thừa thiếu oxy trong nước gây ra các chất có mùi, tăng nồng dộ các chất hữu cơ, các chất độc trong nước.
và rất khó để dùng phương pháp keo tụ khi xử lý nước 1.3 Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường (đã ban hành và còn hiệu lực) QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 09:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm QCVN 10:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ. QCVN 38:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh. QCVN 01-1:2018/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. QCVN 02:2019/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt 1.4 Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nước 1.1 Mục đích Chất lượng nguồn nước có một ý nghĩa rất quan trọng cho quá trình xử lý nước cấp, 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 nguồn nước quyết định dây chuyền xử lý. Lựa chọn một dây chuyền xử lý nước phải phù hợp với từng nguồn nước.2 Các phương pháp xử lý nước cơ bản. Biện pháp cơ học: sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước. Các công trình: Song chăn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
22 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ Phương pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hóa nước bằng voi, dùng hóa chất để diệt tảo (CuSO4, Na2SO4). Biện pháp lý học: khử trung nước bằng tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước để khử muối. Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản nhất.
Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độc lập hoặc kết hợp các biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý.1 Phương pháp cơ học Song chắn rác: Nước trước khi đưa vào hệ thống xử lý phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần có kích thước lớn (rác, giẻ, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilon…) được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước.
Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác thường được phân loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60-100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Theo hình djng có thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác. Song chắn rác cũng có thể đặt cố định hoặc di dộng.
Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45 – 60o nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75-85o nếu làm sạch bằng cơ giới. Tiết diện song chắn rác có thể trong hoặc vuông, hoặc hỗn hợp. Lắng cát: Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0.2 mm đến 2 mm ra khỏi nước nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và ảnh hưởng đến các công trình phía sau Lắng : Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước và các cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông. Lọc: Lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu có chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của vật liệu lọc các hạt cặn và vi khuẩn trong nước, gồm: lọc đơn dòng và lọc dòng ngang.
Hàm lượng cặn sau khi qua bể lọc phải nhỏ hơn 3mg/l Sau một thời gian hoạt động, lớp vật liệu lọc bị nghẹt làm tốc độ lọc giảm dần thì .