CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC MẶT 1.1 Giới thiệu chung Việt Nam là một nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, thuộc phía Đông của bán đảo Đông Dương, do chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa nên Việt Nam có lượng mưa khá cao. Lượng mưa này, ngoài phần bốc hơi ra thì nó trở thành nguồn cung cấp cho nước ngầm và hình thành dòng chảy bề mặt của các sông, hồ, suối,. Vì lý do này nên Việt Nam là một trong những nước có hệ thống sông ngòi chằng chịt rất thuận lợi để cung cấp nguồn nước mặt. Theo số liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trường, “tổng lượng nước mặt của các LVS trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 830 - 840 tỷ m3 /năm, nhưng chỉ có khoảng 310 - 315 tỷ m3 (37%) là nước nội sinh, còn 520 - 525 tỷ m3 (63%) là nước chảy từ các nước láng giềng vào lãnh thổ Việt Nam.
Chẳng hạn, ở LVS Hồng nguồn nước ngoại lai chiếm 50% tổng khối lượng nước bề mặt. Còn ở LVS Mê Kông có đến 90% tổng khối lượng nước bề mặt có nguồn gốc ngoại lai. Một số đặc trưng cơ bản của các hệ thống sông chính ở Việt Nam Hiện nay chất lượng nước ở vùng thượng lưu các con sông chính còn khá tốt. Tuy nhiên ở các vùng hạ lưu đã và đang có nhiều vùng bị ô nhiễm nặng nề do trong 1 những năm gần đây nhịp điệu phát triển công nghiệp gia tăng.
Tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt rõ ràng nhất ở các khu đô thị như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh. Chính vì tốc độ phát triển kinh tế cao là nguy cơ làm xấu đi chất lượng nguồn nước trên các sông suối. Đặc biệt mức độ ô nhiễm tại các con sông tăng cao vào mùa khô thì lượng nước đổ về các con sông giảm, dẫn đến nguy cơ thiếu nước sạch trầm trọng, nhất là vào mùa cạn ở các vùng ít mưa. Chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều chỉ tiêu như: BOD, COD, NH4, N, P cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần.2 Tổng quan về nguồn nước cấp 1.1 Nước mặt Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau, khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển.
Do kết hợp các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là: - Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy. - Thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng ( riêng trong trường hợp nước trong hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo) - Thường có hàm lượng chất hữu cơ cao. - Có sự hiện diện của nhiều loại tảo. - Thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao.
Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước. Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lý chúng.2 Tính chất lý học của nước Nhiệt độ Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào đại lượng môi trường và khí hậu. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lí nước và nhu cầu tiêu thụ. Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường.
Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4 − 40℃), phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu của nguồn nước. Ví dụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ của nước thường 2 dao động 13 − 14℃, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn 26 − 29℃. Độ màu Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic tạo ra màu vàng, các loại thủy sinh tạo 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 (Pt-Co). Nước thiên nhiên thường có độ màu < 200 Pt-Co. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lưởng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc.
Trong khi đó, để 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 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…khả năng truyền sang bị 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 không quá 5 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước. Mùi vị Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu lafc ác hợp chất hưu cơ, hay các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối.
Nước sau khi khử trùng với hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol. Tuỳ theo thành phần và các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng… Độ nhớt Độ nhớt là đại lượng biểu thị 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 nên nó 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.
3 Hàm lượng chất rắn trong nước Chất rắn lơ lửng nói riêng và tổng chất rắn nói chung có ảnh hưởng đến chất lượng nước trên nhiều phương diện. Hàm lượng chất rắn hoà tan trong nước thấp làm hạn chế sự sinh trưởng hoặc ngăn cản sự sống của thuỷ sinh. Hàm lượng chất rắn hoà tan trong nước cao thường có vị. Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước cao gây nên cảm quan không tốt cho nhiều mục đích sử dụng : ví dụ như làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước, gây cạn kiệt tầng oxy trong nước nên ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh như cá, tôm.
Chất rắn lơ lửng có thể làm tắc nghẽn mang cá, cản trở sự hô hấp dẫn tới làm giảm khả năng sinh trưởng của cá, ngăn cản sự phát triển của trứng và ấu trùng. Phân biệt các chất rắn lơ lửng của nước để kiểm soát các hoạt động sinh học, đánh giá quá trình xử lý vật lý nước thải, đánh giá sự phù hợp của nước thải với tiêu chuẩn giới hạn cho phép.3 Tính chất hóa học của nước 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 hoặc tính kiềm của nước. Khi 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 pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO2, 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 Độ kiềm là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hydroxit và anion của các muối và các axit yếu.
Do hàm lượng các chất này có trong nước rất nhỏ nên bỏ qua. Ở 4 nhiêt độ nhất định độ kiềm phục thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước. Độ kiềm bicacbonat 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 hóa chất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điều chỉnh pH.
Độ cứng Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị các ion canxi và magie có trong nước. Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do Canxi và Magie phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan. Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tùy theo giá trị độ cứng, nước phân loại thành: - Độ cứng < 50 mg CaCO3/L : nước mềm - 50 – 150 mg CaCO3/L : nước trung bình - 150 – 300 mg CaCO3/L : nước cứng - > 300 mg CaCO3/L : nước rất cứng Độ oxy hóa Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
Đó là lượng oxy cần để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là Kali permanganat. Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10 mgO2/L đã có thể bị nhiễm bẩn. Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng Clo tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất Clo hữu cơ trihalometan (THM) có khả năng gây ưng thư.
Tổ chức Y Tế thế giới quy định mức tối đa của THM trong nước uống là 0. Ngoài ra, để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm các yếu tố sau: - 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 tảo phát triển, hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thực tế. 5 - Sự thay đổi oxy hóa theo dòng chảy: 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 ô nhiễm là do các dòng nước thải từ bên ngoài đổ vào nguồn nước.