Chương 1 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG NƯỚC, TIÊU CHUẨN DÙNG NƯỚC 1. TỔ NG QUAN VỂ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Đê cun« cấp nước sạch có thể khai thác lừ các nguồn nước thicn nhiên (thường gọi là nước thỏ) là nước mật, nước ngầm và nước biển. Nước mặt bao «Ồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông subi. Do kct họp cá c đòn« chày trôn bc mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các dặc trung cùa nước mặt là: - Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy; - Chứa nhiều chít rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hổ, chứa ít chất rán lơ lửng và chú yếu ữ dạng kco); - Có hàm lượng chãi hữu cơ cao; - Có sự hiện diện của nhiều loại láo.
Nước ngầm dược khai thác từ các tầng chứa dưới dâ't. Chû't lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc dịa tầng mà nước thấm qua. Do vạy nước cháy qua các dịa tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axít và chứa chài khoáng. Khi cháy qua dịa tầng chứa dá vòi, nước thường có dộ kicm bicabonat khá cao.
Ngoài ra, các dạc trưng chung của nước ngầm là: - Độ dục thấp; - Nhiệt dộ và thành phần hóa học tương dối ổn dịnh; - Không có oxy, nhưng có thế chưa nhicu khí H,s, c o ,; - Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kc đến là sắt, mangan, fluor; - Không có sự hiện diện của vi sinh vật. Nước biến thường có độ mặn rất cao. Hàm lượng muối trong nước biến thay dổi tùy theo vị trí địa lý nhu': khu cửa sông, gần hay xa bờ. Ngoài ra nước biển thường có nhiều chât lo' lửng, chú yếu là các phicu sinh động - thực vạt.
TÍNH CH ẤT LÝ HỌC CỬA NƯỚC 1. N hiệt độ Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện mỏi trường và khí hậu. Nhiệt độ-có ánh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ.thườn" có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Ví dụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao động 13 - 34°c, trong khi đó nhiệt dộ trong các nguồn nước mặt ờ miền Nam tương đối ổn định hơn (26 - 29°C).
Đ ộ m àu Độ màu thườn" do các chất bẩn trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loại thúy sinh tạơ cho nước màu xang lá City. Nước bị nhiễm bấn bởi nước thái sinh hoạt hay còng nghiệp thường có màu xanh hoặc đen. Đơn vị đo màu thường dùng là platin - coban.
Nước thiên nhiên thường có độ thấp hơn 200 PtCo. Độ màu biếu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dỗ dàn" loại bó bằng phương pháp lọc. Trong khi dó, dế loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lý kết hợp. Độ đục Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt.
Khi trong nước có các vật lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật,. khá năng truyền ánh sáng bị giảm đi. Nước có dộ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo đục thường là mg SiO,//, NTU, FTU; trong đó don vị NTU và FTU là tương đương nhau.
Nước mặt thường có độ dục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 - 600 NTU. Nước cấp cho ăn uống thường có dộ đục không vượt quá 5 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một dại lượng tương quan đến độ đục của nước. Mùi vị Mùi vị trong nước thường do CÍÍC hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay các sán pliám từ các quá trình phán hủy vật chất gây nên.
Nước thiên nhiên có thể có mùi dât, mùi tanh, mùi hòi thối. Nưcýc sau khi tiệt trùng với các hợp chất clo có thê’ bị nhiễm mùi clo hay clophenol. Tùy theo thành phần và hàm lượng các. muối khoáng hòa tan, nước có thế có các vị mặn, Iisiọt, chát, dắng,.
Độ nhót Đọ nhót là đại lượng biêu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyên giữa các lóp chất lóng vói nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tốn thất áp lực và do vậy nó 6 đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. Độ dản điện Nước có độ dẫn điện kém.
Nước tinh khiết ở 20°c có độ dẫn điện là 4,2 pS/m (tương ứng diện trở 23,8 MQ/cm). Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. Tính chất này thường được dùng để đánh giá tổng hàiĩỊ. lượng chất khoáng hòa tan tron2 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 tìr nước thái và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vưọt quá giới hạn cho phép. Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ a và p thường được dùne để xác định tính phóng xạ của nước.
Các hạt a bao gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượng xuyén thấu nhọ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây ra tác hại cho cơ thế do tính ion hóa mạnh. Các hạt p có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bị ngân lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NƯỚC 1. Độ pH Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biêu thị tính axít và tính kiềm của nước.
Khi pH = 7 nước có tính trung tính; pH < 7 nước có tính axít; pH > 7 nước có tính kiêm. 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->, H-,0 tồn tại ơ dạng tự do trong nước. Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất suníua và cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng.
Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhàn oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dỗ dàng tách ra khới nước bằng biện pháp lắng lọc. Độ kiềm Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hyđroxyt và anion của các muối cúa các axit yếu. Do hàm lượng các muối này có trong nước rât nhỏ nên có thê bỏ qua. 7 Ớ nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí c o , tự do có irons’ nước.
Độ kiểm bicacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch inrức. Nguồn nước có tính dệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất như phèn, thì độ pH cùa nước cũng ít thay đổi ncn sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng de điều chỉnh pH. Đ ộ cứng Độ cứng của nước là đại lượiig biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng ba loại khái niệm dộ cứng: 1.
Độ cứng toàn phần biếu thị tổng hàm lượng Cííc ion canxi và magic có trong nước. Độ cứng lạm thời biếu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magic có trong nước; 3. Độ cứng vĩnh cửu bicu thị tống hàm lượng các mubi còn lại của canxi và magiê có trong nước. Dùng* nước có dộ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gâv lãng phí xà phòng do canxi và magic phán ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan.
Trong sán xuất, nước cứng có the tạo lớp cáu cặn trong các lò hoi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng san phà. Có nhiều dơn vị do dộ cứng khác nhau: Độ Đức (l’dH) : l°dH = 10 mg CaO// Iiưức; Đọ Pháp (uf) : l"f = 10 mg CaCO,// nước; Độ Anh ("e) : l"c = 10 mg CaCO,/0,7 / nước; Đọ ẢII (mgdl//) : 1 mgdl// = 2,(S° dH. Tùy theo giá trị độ cứng, nước dược phán loại thành: Độ cứng < 50 1112 Ca c o ,// : nước mcni; 50 - 150 mg CaCO,// : nước trung bình; 150 - 300 mg CaCO,// : nước cứng; > 300 mg CaCO ịJI : nước rất cứng. Độ oxy hóa Đo oxy hóa là một dại lượng de đánh.sơ bộ mức độ nhiễm bấn cùa nguồn nước.
Đó la lượng oxy cần có dế oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ trong nước. Chất oxy hóa thường thing de xác định chí tien này là kali pcrmanganat. Trong thực tê, nguồn nước có dộ oxy hỏa lớn hơn 10 mgO,// dã có thê bị nhiễm bân. Nell trong quá trình xứ lý có dùng clo ớ dạng clo lự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất clo hữu cơ [trihalomctan (THM)I có khá năng gây ung thư.
Tổ chức V lẽ thè giới quy định mức tối da của THM trong nước uống là 0,1 mg//. ,x Ngoài ra, dể đánh giá khá năng ô nhiễm nguồn nirớc, cần cân nhắc thêm các yếu tố sau dày: 1. Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước ngầm. Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong táo phát trien, hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao ncn dộ oxy hóa có thế thấp hơn thực tê.
Sự thay đổi oxy hóa theo dòng cháy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơ có trong nguồn nước chủ yếu là các axit humic. Nếu độ oxy hóa giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ỏ nhiễm là do các dòng nước thái từ bên ngoài đổ vào nguồn nước. Cần kết hợp với các chí tiêu khác như hàm lượng ion cloruc, sunfat, photphat, oxy hòa tan, các hợp chất nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây bệnh đế có thè đánh giá tống quát vổ mức dộ nhiễm bấn của nguồn nước. Các hợp c h ấ tth ứ a nitơ Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat.
Do đó các hợp chất này thường được xem là những chất chí thị dùng dê nhận biêt mức độ nhiễm bấn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chi tiêu có giá trị cao như độ oxy hóa, amoniac, trong nước CÒI1 có một ít nitrit và nitrat. Sau một thời gian, amoniac, nít rit bl oxy hóa thành nitrat.