Đồ án mô hình cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp.docx

Viết đề tài giá sinh viên – ZALO:0973.287.149-TEAMLUANVAN.COM
i
Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH
CỘT TRAO ĐỔI ION TRONG XỬ LÍ NƯỚC CẤP
GVHD: Th.S HOÀNG HỒNG GIANG
NHÓM SVTH: NHÓM 1
LỚP: 12CMT1
NIÊN KHÓA: 2012-2015
ĐỒNG NAI, THÁNG 07 NĂM 2015

2
DANH SÁCH SINH VIÊN
Stt Họ đệm Tên Mã số sv Ghi chú
1 Trần Quang Tiến Anh 1200395
2 Nguyễn Thị Đào 1202069
3 Nguyễn Thúc Quốc Dũng 1201356
4 Nguyễn Quốc Dương 1202613
5 Trần Thanh Hải 1201460 Nhóm trưởng
6 Phạm Thị Hoa 1201018
7 Nguyễn Ngọc Kim Ngân 1201388
8 Phạm Minh Nhật 1201439
9 Võ Hoàng Phi 1203418
10 Vy Thiên Phúc 1201437
11 Trương Đình Phước 1202485
12 Vũ Thị Thảo 1201886
13 Trần Thị Phương Thảo 1201160
14 Trần Thị Diễm Thúy 1200671
15 Lương Văn Trung 1201141
16 Phạm Lê Minh Trung 1202009
17 Nguyễn Thị Ngọc Yến 1202160

3
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời
gian từ khi bắt đầu học tập ở trường đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều sự
quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Thực
phẩm – Môi trường – Điều dưỡng Trường Đại học công nghệ Đồng nai đã cùng với tri
thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong
suốt thời gian học tập tại trường.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Th.s Hoàng Hồng Giang, giáo viên hướng
dẫn luận án đã giúp đỡ tận tình chúng em trong suốt quá trình làm luận án. Nhờ có sự
giúp đỡ của cô mà chúng em có thể hoàn thành luận án “Tính toán, thiết kế mô hình
cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp”.
Với bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực thiết kế kỹ thuật, kiến thức
của chúng em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu
sót là điều chắc chắn, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu
của quý Thầy Cô và các bạn cùng lớp để kiến thức của chúng em trong lĩnh vực này
được hoàn thiện hơn.
Sau cùng, chúng em xin kính chúc quý Thầy Cô trong khoa Thực phẩm – Môi
trường – Điều dưỡng, toàn thể quý Thầy Cô đang công tác tại trường và Thầy Hiệu
Trưởng T.s Phan Ngọc Sơn, thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ
mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Trân trọng.
Tp.Biên Hòa, tháng 7 năm 2015
Nhóm sinh viên thực hiện

4
LỜI MỞ ĐẦU
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự
thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo
đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Hiện nay nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm
và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Chính vì vậy mà
việc bảo vệ nguồn nước, khai thác nguồn nước hợp lí để phục vụ cho nhu cầu sinh
hoạt và sản xuất là một vấn đề đã và đang được quan tâm hiện nay. Nguy cơ thiếu
nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với con người cũng
như toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó con người cần phải có các biện pháp bảo vệ và
sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên nước.
Việc cung cấp nước sạch là một vấn đề cần thiết đang được Đảng và Nhà nước
ta quan tâm nhằm đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nước cho người dân là hết sức quan
trọng đặc biệt là tại các trường học nơi có hàng ngàn học sinh, sinh viên có nhu cầu sử
dụng nguồn nước rất lớn, nên việc xây dựng một hệ thống xử lí nước cấp là điều cần
thiết. Với nguồn nước ngầm tại trường Đại học Công Nghệ Đồng Nai qua quá trình
phân tích, bước đầu ghi nhận những chỉ tiêu về chất lượng nước không đủ tiêu chuẩn
của Bộ Tài Nguyên Môi Trường. Nhận ra được vấn đề cũng như tầm quan trọng của
việc cung cấp nước sạch cho toàn thể sinh viên và cán bộ nhân viên trường nên chúng
em đã chọn đề tài: “Tính toán thiết kế mô hình cột trao đổi ion trong xử lí nước cấp”
nhằm tạo ra một mô hình xử lí nước, đảm bảo cung cấp một nguồn nước an toàn, chất
lượng đến cho người dân.

5
Lý do chọn đề tài
Theo khảo sát, nguồn nước ngầm tại trường Đại học công nghệ Đồng Nai có độ
cứng cao, các chỉ tiêu về chất lượng nước như: Canxi, Magie… không nằm trong giới
hạn cho phép theo QCVN 09:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước ngầm). Chính vì thế ta cần có một thiết bị xử lí nguồn nước nhằm xử lý
triệt để độ cứng trong nước, cung cấp nguồn nước sạch cho các mục đích sử dụng khác
nhau tại trường Đại học công nghệ Đồng Nai.
Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là hoàn thành mô hình cột trao đổi ion xử lý nước
cấp sử dụng làm mô hình học cụ tại trường Đại học công nghệ Đồng Nai. Bên cạnh đó,
mô hình còn đáp ứng cung cấp nguồn nước sạch cho các mục đích sử dụng khác nhau
tại trường Đại học Công nghệ Đồng Nai.
Tình hình nghiên cứu
Hiện nay, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng mô hình xử lí nước cấp
cho sinh hoạt và ăn uống rất phổ biến. Phương pháp trao đổi ion được sử dụng cho xử
lí nước cấp cho lò hơi tại khu công nghiệp Sóng Thần (Bình Dương); Thiết kế hệ
thống xử lí nước tinh khiết cho nhà máy dược phẩm trung ương Vidipha.
Phạm vi nghiên cứu
Sử dụng nước ngầm được bơm lên từ hệ thống bơm của trường Đại học Công
nghệ Đồng Nai.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm, được sử dụng để phân tích chất lượng
nước đầu vào và chất lượng nước đầu ra của mô hình cột trao đổi ion.
Phương pháp tổng hợp tài liệu, được sử dụng để tham khảo các tài liệu về xử lí
nước cấp nhằm hoàn thiện bài luận án một cách hoàn thiện hơn.
Phương pháp tham khảo các chuyên gia, đây là một trong những phương pháp
quan trọng nhất; những kinh nghiệm, tính chính xác của các chuyên gia trong việc
thiết kế mô hình trên.

6
Phương pháp khảo sát thực tế tại các công ty, cơ sở phân phối về thiết bị xử lí
nước cấp như: công ty môi trường Úc Việt (Quận Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh) công
ty xử lí và phân phối hệ thống xử lí nước cấp Việt Úc (Trảng Bom, Đồng Nai).
Nội dung nghiên cứu
Đề tài: “Tính toán thiết kế mô hình cột trao đổi ion trong xử lí nước cấp” có
những nội dung chính sau đây:
- Tổng quan về nước cấp và công nghệ xử lý nước cấp.
- Cơ sở lý thuyết của quá trình trao đổi ion trong xử lý nước cấp.
- Tính toán thiết kế mô hình cột trao đổi ion trong xử lí nước cấp.
- Vận hành và đánh giá mô hình.

7
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Thái độ làm việc:
Kỹ năng làm việc:
Trình bày:
Điểm số: ……………………………
Tp. Biên Hòa, ngày tháng năm 2015
Giáo viên hướng dẫn
Hoàng Hồng Giang

8
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Thái độ làm việc:
Kỹ năng làm việc:
Trình bày:
Điểm số: …………………………….
Tp. Biên Hòa, ngày tháng năm 2015
Giáo viên phản biện

9
MỤC LỤC
DANH SÁCH SINH VIÊN ................................................................................................2
LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................................3
LỜI MỞ ĐẦU .....................................................................................................................4
Lý do chọn đề tài.................................................................................................................5
Mục đích nghiên cứu..........................................................................................................5
Tình hình nghiên cứu .........................................................................................................5
Phạm vi nghiên cứu............................................................................................................5
Phương pháp nghiên cứu...................................................................................................5
Nội dung nghiên cứu...........................................................................................................6
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...............................................................7
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN..................................................................8
DANH MỤC BẢNG .........................................................................................................12
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................12
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT...........................................................................................13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
CẤP....................................................................................................................................14
1.1 Tổng quan về nước ngầm.....................................................................................14
1.1.1 Khái niệm nước ngầm....................................................................................14
1.1.2 Thành phần và tính chất nước ngầm..............................................................14
1.1.3 Các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước ngầm ...............................................15
1.2 Tổng quan về nước mặt........................................................................................22
1.2.1 Khái niệm nước mặt.......................................................................................22
1.2.2 Thành phần và tính chất nước mặt.................................................................23
1.2.3 Các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước mặt ..................................................24
1.3 Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp .............................................................31
1.3.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ ...................................................................................33
1.3.2 Song chắn rác và lưới chắn............................................................................33
1.3.3 Bể lắng cát .....................................................................................................35
1.3.4 Xử lý nước tại nguồn bằng hóa chất..............................................................35
1.3.5 Làm thoáng ....................................................................................................37

10
1.3.6 Clo hóa sơ bộ .................................................................................................39
1.3.7 Quá trình khuấy trộn hóa chất .......................................................................39
1.3.8 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông..........................................................40
1.3.9 Quá trình lắng ................................................................................................40
1.3.10 Quá trình lọc ................................................................................................42
1.3.11 Dùng than hoạt tính để hấp thụ chất gây mùi, màu của nước .....................45
1.3.12 Khử trùng nước............................................................................................47
1.3.13 Làm mềm, khử muối....................................................................................47
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI ION TRONG
XỬ LÝ NƯỚC CẤP .........................................................................................................52
2.1 Giới thiệu về quá trình trao đổi ion trong xử lý nước cấp ...................................52
2.2 Cơ sở của phương pháp trao đổi ion ....................................................................52
2.2.1 Cơ chế trao đổi ion.........................................................................................52
2.2.2 Vật liệu trao đổi ion .......................................................................................55
2.2.3 Vật liệu trao đổi ion vô cơ. ............................................................................57
2.2.4 Vật liệu trao đổi ion trên than........................................................................58
2.2.5 Nhựa trao đổi ion...........................................................................................58
2.2.6 Nguyên tắc chế tạo.........................................................................................61
2.2.7 Tái sinh vật liệu trao đổi ion..........................................................................64
2.3 Sơ đồ quy trình trao đổi ion trong xử lý nước cấp...............................................65
Các ứng dụng quá trình trao đổi ion trong xử lý nước cấp.....................................65
2.3.1 Xử lý amoni (NH4+
) trong nước ngầm. .........................................................65
2.3.2 Khử sắt trong nước ngầm. .............................................................................66
2.3.3 Xử lí Asen......................................................................................................67
2.3.4 Khử độ cứng trong nước................................................................................67
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỘT TRAO ĐỔI ION
TRONG XỬ LÍ NƯỚC CẤP...........................................................................................69
3.1 Các thông số cần thiết để thiết kế mô hình ..........................................................69
3.2 Đề xuất quy trình công nghệ................................................................................69
3.3 Tính toán thiết kế mô hình ...................................................................................70
CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH...............................................73
4.1 Vận hành ..............................................................................................................73

11
4.1.1 Kiểm tra hệ thống chuẩn bị khởi động ..........................................................73
4.1.2 Vận hành ổn định...........................................................................................73
4.1.3 Ngừng hệ thống .............................................................................................73
4.1.4 Các sự cố thường gặp ....................................................................................74
4.2 Đánh giá hiệu quả của mô hình............................................................................75
4.2.1 Ưu điểm và nhược điểm của mô hình............................................................75
4.2.2 Đánh giá hiệu suất thực tế của mô hình.........................................................75
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................78
5.1 Kết luận ................................................................................................................78
5.2 Kiến nghị..............................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................79

12
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Đánh giá chất lượng DO trong nước..............................................................27
Bảng 1.2: Đánh giá chất lượng BOD trong nước mặt...................................................28
Bảng 1.3 So sánh vận tốc, Ưu, nhược điểm của 2 bể lọc..............................................45
Bảng 1.4: Đặc điểm của vật liệu trao đổi ion ................................................................55
Bảng 1.5: Kết quả phân tích nước .................................................................................76
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Sơ đồ xử lý nước mặt .......................................................................................50
Hình 2: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng làm thoáng tự nhiên ..........................................50
Hình 3: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng nhân tạo.............................................................51
Hình 4 : Trao đổi ion trong xử lí nước cấp....................................................................65
Hình 5: Mô hình cột trao lọc trao đổi ion......................................................................74

13
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trường
COD: Nhu cầu oxy hóa học
BOD: Nhu cầu oxy sinh học
DO: Nhu cầu oxy hòa tan
BYT: Bộ Y tế
QĐ: Quy định
UAC: Gramular Activated Carbon
PAC: Powedered Activated Carbon
Q: Lưu lượng
C: Độ cứng
T: Thời gian làm việc của 1 chu kỳ.
NTU, FTU: Đơn vị

14
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC CẤP
1.1 Tổng quan về nước ngầm
1.1.1 Khái niệm nước ngầm
Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích
như: cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể
khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố, có thể chia
nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu.
Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất
xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có
lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều,
phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm.
Thành phần và tính chất nước ngầm.
 Thành phần
Khác với nước mặt, do tiếp xúc trực tiếp với đất đá, nước ngầm là một dung dịch
hoá học phức tạp, nó chứa hầu hết các nguyên tố trong vỏ quả đất. Tuy nhiên các
nguyên tố và ion đóng vai trò chủ yếu thì không nhiều, chỉ khoảng 10 loại là: Cl-
,
HCO3
2-
, SO4
2-
, CO3
2-
, Ca2+
, Mg2+
, Na+
, K+
, NH4+
, H+
…
Cl-
thường nằm dưới dạng hợp chất NaCl do các muối bị hoà tan hay do nước
mặn bị chôn vùi trong các đá trầm tích biến đi lên, pha trộn vào. Sự có mặt của Cl-
trong nước làm cho nước có vị chát (mặn).
Ion HCO3-
chủ yếu gặp trong nước nhạt, thường là do hoà tan các đá cacbonat.
Nó thường cân bằng với hàm lượng CO3
2-
và CO2 tự do theo một tỷ lệ và luôn dịch
chuyển cho nhau theo phương trình:
2HCO3-
 CO3
2-
+ CO2 + H2O
Ion SO4
2-
trong nước ngầm thường ở dạng hợp chất H2SO4 hay CaSO4, sinh ra do
hoà tan đá chứa sunfat. Nước chứa nhiều SO4
2-
cũng sẽ có vị chát.

15
Các Ion kim loại kiềm như: Na+
, K+
... thường đi kèm với Cl-
, ở những vùng nước
nằm gần mặt đất, vùng dân cư đông đúc mà làm lượng Na+
, K+
tăng cao thì đây có thể
là dấu hiệu nước ngầm đã bị ô nhiễm.
Các ion kim loại kiềm thổ rất phổ biến trong nước dưới đất là Ca2+
, Mg2+
. Khi
nước có độ khoáng hoá cao thì chủ yếu là Mg2+
. Nguồn gốc của nó là do sự hoà tan
các đá giàu khoáng vật canxit và đôlômit.
Các Ion Ca2+
và Mg2+
trong nước làm cho nước có tính cứng, gây ra sự tích đọng
cặn cacbonat trong nồi hơi, ấm đun nước. Tổng lượng Ca2+
và Mg2+
có trong nước gọi
là tổng độ cứng, phần Ca2+
và Mg2+
bị kết tủa khi đun sôi nước gọi là độ cứng tạm
thời.
 Tính chất
Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước
ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua.
Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ
kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:
 Độ đục thấp.
 Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí: CO2, H2S…
 Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là: sắt, magan, canxi, magie, flo.
 Không có hiện diện của vi sinh vật.
1.1.2 Các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước ngầm
a. pH
Giá trị pH giới hạn từ 5,5 – 8,5 là một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác
định nước về mặt hóa học. pH là chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong môi
trường, là một chỉ tiêu cần phải kiểm tra đối với chất lượng nước. pH là yếu tố môi
trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và giới hạn sự sinh trưởng của sinh vật trong
môi trường nước, sự thay đổi giá trị pH có thể dẫn tới sự thay đổi về thành phần các
chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, thúc đẩy hay ngăn chặn phản ứng
hóa học, sinh học xảy ra trong nước. Và được định nghĩa bằng biểu thức: pH = -lg
[H+].

16
 Khi pH = 7 nước có tính trung tính.
 Khi pH < 7 nước có tính axit.
 Khi pH > 7 nước có tính kiềm.
b. Độ cứng
Độ cứng giới hạn từ 500 mg/l. Độ cứng là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion
hóa trị 2 mà chủ yếu là ion Ca2+
và Mg2+
. Độ cứng làm tiêu hao nhiều xà bông khi giặt
giũ, đóng rắn trong các thành ống dẫn của nồi hơi làm giảm khả năng trao đổi nhiệt
của thiết bị, làm tăng tính ăn mòn do tăng nồng độ ion H+
.
Độ cứng bao gồm 3 loại:
 Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng ion Ca2+
và Mg2+
có trong nước.
 Độ cứng tạm thời là hàm lượng các muối của ion HCO3
-
, CO3
2-
, với Ca2+
và
Mg2+
.
 Độ cứng vĩnh cửu là hàm lượng các muối của ion Cl-
, SO4
2-
, HSO4
-
với Ca2+
và Mg2+
.
c. Chất rắn hòa tan
Tổng lượng chất rắn là tính chất vật lý đặc trưng quan trọng của nước thải, bao
gồm chất rắn nổi, chất rắn lơ lửng (hay huyền phù), chất rắn keo và chất rắn hoà tan.
Tổng lượng chất rắn được xác định là phần còn lại sau khi cho bay hơi mẫu nước
thải trên bếp cách thuỷ, tiếp tục sấy khô ở nhiệt độ 1030
C cho tới khi khối lượng không
đổi. Giá trị giới hạn của chất rắn là 1500 mg/l.
d. Nhu cầu oxi hóa học COD
Chỉ số COD là lượng oxy cần thiết tính bằng gam hoặc miligam cho quá trình
oxy hoá các chất hữu cơ trong mẫu nước thành cacbonic và nước.
Chỉ số COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hoá bằng hoá học, bao gồm cả
lượng các chất hữu cơ không bị oxy hoá bằng vi sinh vật, do đó giá trị COD > BOD.
Giá trị giới hạn của COD là 4mg/l.

17
e. Amoni (NH3)
Amoni là chất gây nhiễm độc cho nước. Amoni bao gồm có 2 dạng: không ion
hoá (NH3) và ion hoá (NH4). Sự hiện diện của amoniac trong nước mặt hoặc nước
ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy hữu cơ do các vi sinh vật trong điều kiện yếm
khí. Đây cũng là một chất thường dùng trong khâu khử trùng nước cấp, chúng được sử
dụng dưới dạng các hóa chất diệt khuẩn chloramines nhằm tạo lượng clo dư có tác
dụng kéo dài thời gian diệt khuẩn khi nước được lưu chuyển trong các đường ống dẫn.
Lượng Amoni tự nhiên có mặt trong nước ngầm ở 0,1 mg/l.
f. Clorua (Cl-
)
Cl-
giới hạn từ 250 mg/l là ion chính trong nước thiên nhiên biểu thị độ mặn. Cl-
có nhiều nhất ở nước biển và các mỏ muối. Trong nước ngọt và nước ngầm hàm lượng
Cl-
thường dao động từ 20 mg/l – 800 mg/l; Cl-
rất có ích cho cơ thể, nhưng ở hàm
lượng cao lại có thể gây suy thận, góp phần tăng nguy cơ cao huyết áp…
g. Florua (F-
)
Nước mặt thường có hàm lượng flo thấp khoảng 0,2 mg/l. Đối với nước ngầm,
khi chảy qua các tầng đá vôi, dolomit, đất sét, hàm lượng flo trong nước có thể cao đến
8-9 mg/l.
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi hàm lượng flo đạt 2 mg/l đã làm đen răng. Nếu
sử dụng thường xuyên nguồn nước có hàm lượng flo cao hơn 4 mg/l có thể làm mục
xương flo không có biểu hiện gây ung thư. Tiêu chuẩn nước uống quy định hàm lượng
flo trong khoảng 0,7-1,5 mg/l.
h. Hàm lượng nitrit (N-NO2)
Nitrit là một giai đoạn trung gian trong chu trình đạm hóa do sự phân hủy các
chất đạm hữu cơ. Vì có sự chuyển hóa giữa nồng độ các dạng khác nhau của nitrogen
nên các vết nitrit được sử dụng để đánh giá sự ô nhiễm hữu cơ. Trong các hệ thống xử
lý hay hệ thống phân phối cũng có nitrit do những hoạt động của vi sinh vật. Tuy
nhiên trong nước ngầm, nitrit không được vượt quá 1 mg/l.

18
i. Hàm lượng nitrat (N-NO3)
Nitrat giới hạn từ 15 mg/l là dạng oxy hóa cao nhất trong chu trình nitơ và
thường đạt đến những nồng độ đáng kể trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình
oxy hóa sinh học. Ngoài ra nitrat tìm thấy trong các thủy vực là sản phẩm của quá
trình nitrat hóa hay do cung cấp từ nước mưa khi trời có sấm chớp.
j. Hàm lượng sunfat (SO4
2-
)
Sunfat giới hạn từ 400 mg/l là một chỉ tiêu tiêu biểu của vùng nước nhiễm phèn.
Sunfat cao nước sẽ có vị chát, gây bệnh tiêu chảy và gây xâm thực mạnh trên các công
trình xây dựng. Ngoài ra, sunfat sẽ kết hợp với ion Ca2+
để tạo thành cặn cứng bám
trên thành các thiết bị trao đổi nhiệt.
k. Xyanua (CN-
)
Xyanua có mặt trong nguồn nước do ô nhiễm từ các loại nước thải ngành nhựa,
xi mạ, luyện kim, hóa chất, sợi tổng hợp.
Xyanua rất độc, thường ảnh hưởng đến các cơ quan như phổi, da, đường tiêu hóa.
Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng xyanua < 0,01 mg/l.
l. Asen (thạch tín)
Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa Asen nhiều
hơn nước mặt. Ngoài ra Asen có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công
nghiệp, thuốc trừ sâu. Khi bị nhiễm Asen, có khả năng gây ung thư da và phổi. Tiêu
chuẩn nước sạch quy định Asen < 0,05 mg/l. Tiêu chuẩn nước uống quy định Asen <
0,01 mg/l.
m. Cadimi (Cd)
Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa hàm lượng
Cadimi nhiều hơn nước mặt. Ngoài ra Cadimi có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm
nước thải công nghiệp khai thác mỏ, nước rỉ bãi rác. Cadimi có thể xuất hiện trong
đường ống thép tráng kẽm nếu xảy ra hiện tượng ăn mòn. Cadimi có tác động xấu đến
thận. Khi bị nhiễm độc cao có khả năng gây ói. Tiêu chuẩn nước uống quy định
Cadimi < 0,005 mg/l.

19

20
n. Chì (Pb)
Trong nguồn nước thiên nhiên chỉ phát hiện hàm lượng chì 0,4 - 0,8 mg/l. Tuy
nhiên do ô nhiễm nước thải công nghiệp hoặc hiện tượng ăn mòn đường ống nên có
thể phát hiện chì trong nước uống ở mức độ cao hơn.
Khi hàm lượng chì trong máu cao có thể gây tổn thương não, rối loạn tiêu hóa,
yếu cơ, phá hủy hồng cầu. Chì có thể tích lũy trong cơ thể đến mức cao và gây độc.
Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng chì < 0,01 mg/l.
o. Crom (Cr)
Crom có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp khai thác
mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy và gốm sứ.
Crom (VI) có độc tính mạnh hơn Crom (III) và tác động xấu đến các bộ phận cơ
thể như gan, thận, cơ quan hô hấp. Nhiễm độc cấp tính có thể gây xuất huyết, viêm da,
u nhọt. Crom được xếp vào chất độc nhóm 1 (có khả năng gây ung thư cho người và
vật nuôi). Tiêu chuẩn nước uống quy định Crom 0,05 mg/l.
p. Đồng (Cu)
Đồng hiện diện trong nước do hiện tượng ăn mòn trên đường ống và các dụng cụ
thiết bị làm bằng đồng hoặc đồng thau. Các loại hóa chất diệt tảo được sử dụng rộng
rãi trên ao hồ cũng làm tăng hàm lượng đồng trong nguồn nước. Nước thải từ nhà máy
luyện kim, xi mạ, thuộc da, sản xuất thuốc trừ sâu, diệt cỏ hay phim ảnh cũng góp
phần làm tăng lượng đồng trong nguồn nước.
Đồng không tích lũy trong cơ thể nhiều đến mức gây độc. Ở hàm lượng 1 - 2
mg/l đã làm cho nước có vị khó chịu, và không thể uống được khi nồng độ cao từ 5 -
8 mg/l. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng đồng < 2 mg/l.
q. Kẽm (Zn)
Kẽm ít khi có trong nước, ngoại trừ bị ô nhiễm từ nguồn nước thải của các khu
khai thác quặng.

21
Chưa phát hiện kẽm gây độc cho cơ thể người, nhưng ở hàm lượng > 5 mg/l đã
làm cho nước có màu trắng sữa. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định
hàm lượng kẽm 3mg/l.
r. Mangan (Mn)
Trong các nguồn nước thiên nhiên Mangan tồn tại dưới dạng hoà tan của các hợp
chất hydrocacbonat hoá trị II Mn(HCO3)2 giá trị giới hạn của Mangan là 5 mg/l, nhưng
với hàm lượng ít hơn và hiếm hơn sắt. Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong
nước xuất hiện cặn hydroxit sắt sớm hơn vì sắt dễ bị oxi hoá hơn Mangan và phản ứng
oxi hoá sắt bằng oxi hoá hoà tan trong nước xảy ra ở trị số pH thấp hơn so với
Mangan. Để oxi hoá Mangan trị số pH cần thiết > 9,5.
s. Thuỷ ngân (Hg)
Thủy ngân hiếm khi tồn tại trong nước. Tuy nhiên các muối thủy ngân được dùng
trong công nghệ khai khoáng có khả năng làm ô nhiễm nguồn nước.
Khi nhiễm độc thủy ngân các cơ quan như thận và hệ thần kinh sẽ bị rối loạn.
Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng Hg < 0,001 mg/l.
t. Sắt (Fe)
Sắt giới hạn từ 5 mg/l là kim loại phong phú tạo nên vỏ trái đất. Sắt hiện diện ở
hầu hết các nguồn nước thiên nhiên.
Khi trong nước có chứa các ion sắt sẽ gây đục và màu trong nước do: Fe 2+
chuyển thành Fe 3+
(màu nâu đỏ).
Đồng thời ảnh hưởng đến độ cứng, duy trì sự phát triển của một số vi khuẩn gây
ảnh hưởng đến hệ thống phân phối nước. Hàm lượng sắt có thể xuất hiện trong nước là
do nó hòa tan trong nước ngầm (dưới dạng Fe2+
) hay có trong nước thải công nghiệp.
Sắt thường có trong nước ngầm dưới dạng muối tan hoặc phức chất do hòa tan từ
các lớp khoáng trong đá hoặc do ô nhiễm bề mặt nước bởi nước thải. Nước có hàm
lượng sắt cao (< 0.3 mg /l) gây trở ngại rất lớn cho việc sử dụng trong sinh hoạt. Nước
đục do sắt có màu vàng nhiều cặn và thức ăn của các loại vi khuẩn ưa sắt.

22
u. Tổng hoạt độ phóng xạ α, β
Tính phóng xạ của nước là do sự phân huỷ các chất phóng xạ có trong nước tạo
nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian
bán phân huỷ rất ngắn nên nước thường vô hại. Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ
tứ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước thể vượt giới hạn cho phép.
 Tổng hoạt độ phóng xạ α 0,1 Bq/l.
 Tổng hoạt độ phóng xạ β 1,0 Bq/l.
v. Coliform
Vi khuẩn Coliform (phổ biến là Escherichia Coli) thường có trong hệ tiêu hóa
của người. Sự phát hiện vi khuẩn Coli cho thấy nguồn nước đã có dấu hiệu ô nhiễm.
Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng E. Coliform bằng
0. Riêng Coliform tổng số trong nước sạch được cho phép 3 vi khuẩn.
1.2 Tổng quan về nước mặt
1.2.1 Khái niệm nước mặt
Tài nguyên nước mặt: Là nước phân bố trên mặt đất, nước trong các đại dương,
sông, suối, ao hồ, đầm lầy. Đặc điểm của tài nguyên nước mặt là chịu ảnh hưởng lớn
từ điều kiện khí hậu và các tác động khác do hoạt động kinh tế của con người. Nước
mặt dễ bị ô nhiễm và thành phần hóa lý của nước thường bị thay đổi. Khả năng hồi
phục trữ lượng của nước nhanh nhất ở vùng thường có mưa.
Tổng lượng dòng chảy sông ngòi trung bình hàng năm của nước ta bằng khoảng
847 km3
, trong đó tổng lượng ngoài vùng chảy vào là 507 km3
chiếm 60% và dòng
chảy nội địa là 340 km3
, chiếm 40%. Nếu xét chung cho cả nước, thì tài nguyên nước
mặt của nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của
các sông trên thế giới, trong khi đó diện tích đất liền nước ta chỉ chiếm khoảng 1,35%
của thế giới. Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng của tài nguyên nước mặt là những
biến đổi mạnh mẽ theo thời gian (dao động giữa các năm và phân phối không đều
trong năm) và còn phân bố rất không đều giữa các hệ thống sông và các vùng.

23
1.2.2 Thành phần và tính chất nước mặt
a. Nước sông
Chất lượng nước sông ở Việt Nam thay đổi theo mùa và theo vùng địa lý. Do
dòng chảy bào mòn bề mặt khu vực tạo lên các chất trôi theo dòng chảy gồm: cát, bùn,
phù sa.
Nước sông có hàm luợng cặn cao vào mùa mưa. Tổng lượng cặn do các sông đổ
ra biển trung bình hằng năm khoảng 200 - 250 triệu tấn, trong đó 90% được tạo ra vào
mùa lũ. Vào mùa lũ, độ đục cao, hàm lượng cặn lớn và thay đổi theo từng thời kỳ. Độ
đục cao nhất xuất hiện trong tất cả các tháng của mùa lũ. Các tháng mùa cạn, khi các
sông có vận tốc dòng chảy nhỏ nhất thì nước có độ đục nhỏ nhất, đôi khi độ đục gần
đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt và ăn uống theo tiêu chuẩn cấp nước cho các đô thị.
 Thành phần chính của nước sông.
 Khoáng chất: Hàm lượng khoáng chất của các sông ở Việt Nam còn thấp
 (200 – 500 mg/l).
 Độ pH: Nước ở các sông chính có độ kiềm trung tính (7 – 8).
 Độ cứng: Nước thuộc nước mềm.
 Hàm lượng các ion chính: Chủ yếu là các ion Ca2+
, Mg2+
, K+
, SO4
2-
, Cl-
,
HCO3
2-
...
b. Nước hồ
Nước ta có nhiều hồ tự nhiên như hồ Ba Bể, hồ Núi Cốc,... và một số hồ nhân
tạo để phục vụ việc tưới tiêu cho nông nghiệp. Đặc biệt một số hồ có dung tích trữ
nước lớn của các công trình thuỷ điện Thác Bà, Hoà Bình, Sơn La....
Nước hồ có hàm lưọng cặn nhỏ hơn nước sông vì đã được lắng tự nhiên và khá
ổn định. Tuy nhiên hàm lượng cặn cũng dao động theo mùa, mùa mưa có hàm lượng
cặn lớn, mùa khô hàm lượng cặn nhỏ, có hồ độ trong gần đảm bảo tiêu chuẩn độ trong
của nước sinh hoạt và ăn uống. Sự dao động về chất lượng nước thường xảy ra ở các
vùng ven bờ và phụ thuộc vào địa hình của vùng ven bờ. Vùng xa bờ và giữa hồ có
chất lượng nước ổn định hơn. Nước hồ có độ màu cao do rong, rêu, tảo. Hàm lượng
chất hữu cơ trong hồ thường cao do xác động thực vật ở quanh hồ gây nên.

24
1.2.3 Các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước mặt
a. Độ đục
Độ đục do sự hiện diện của các chất như: đất sét, bùn, chất hữu cơ li ti và nhiều
loại vi sinh vật khác. Nước có độ đục cao chứng tỏ nước có nhiều tạp chất chứa trong
nó, khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm. Đơn vị NTU; FTU.
b. Độ màu (màu sắc)
Màu sắc của nước gây ra bởi lá cây, gỗ, thực vật sống hoặc đã phân hủy dưới
nước, từ các chất bào mòn có nguồn gốc từ đất đá, từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp.
Màu sắc của nước có thể là kết quả từ sự hiện diện của các ion có tính kim khí như:
sắt, mangan. Đơn vị Pt – Co.
c. Giá trị pH
pH có ý nghĩa quan trọng về mặt môi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng đến
hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mòn, hòa
tan…chi phối các quá trình xử lý nước như: kết bông tạo cặn, làm mềm, khử sắt diệt
khuẩn. Vì thế, việc đo pH để hoàn chỉnh chất lượng và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật
đóng một vai trò hết sức quan trọng trong kỹ thuật môi trường.
d. Chất rắn hòa tan
Trong những sự thay đổi về mặt môi trường, cơ thể con người có thể thích nghi ở
một giới hạn. Với nhiều người khi phải thay đổi chỗ ở, hoặc đi đây đó khi sử dụng
nước có hàm lượng chất rắn hòa tan cao thường bị chứng nhuận tràng cấp tính hoặc
ngược lại tùy theo thể trạng mỗi người. Tuy nhiên đối với dân địa phương, sự kiện trên
không gây một phản ứng nào trên cơ thể. Trong ngành cấp nước, hàm lượng chất rắn
hòa tan được khuyến cáo nên giữ thấp hơn 500mg/l và giới hạn tối đa chấp nhận cũng
chỉ đến 1000mg/l.
e. Chloride
Chloride là ion chính trong nước thiên nhiên và nước thải. Vị mặn của Chloride
thay đổi tùy theo hàm lượng và thành phần hóa học của nước. Với mẫu chứa 25mgCl/l
người ta đã có thể nhận ra vị mặn nếu trong nước có chứa ion Na+
. Tuy nhiên khi mẫu

25
nước có độ cứng cao, vị mặn rất khó nhận biết dù có chứa đến 1000 mgCl/l. Hàm
lượng Chloride cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại. Về mặt nông nghiệp
Chloride gây ảnh hưởng xấu đến sự tăng trưởng của cây trồng.
f. Sắt
Sắt là nguyên tử vi lượng cần thiết cho cơ thể con người để cấu tạo hồng cầu. Vì
thế sắt với hàm lượng 0,3mg/l là mức ấn định cho phép đối với nước sinh hoạt. Vượt
qua giới hạn trên, sắt có thể gây nên những ảnh hưởng không tốt.
Sắt có mùi tanh đặc trưng khi tiếp xúc với khí trời kết tủa Fe (III) hydrat hình
thành làm nước trở nên có màu đỏ gạch tạo ấn tượng không tốt cho người sử dụng.
g. Nitrogen-Nitrit (N-NO2)
Nitrit là một giai đoạn trung gian trong chu trình đạm hóa do sự phân hủy các
chất đạm hữu cơ. Vì có sự chuyển hóa giữa nồng độ các dạng khác nhau của nitrogen
nên các vết nitrit được sử dụng để đánh giá sự ô nhiễm hữu cơ. Trong các hệ thống xử
lý hay hệ thống phân phối cũng có nitrit do những hoạt động của vi sinh vật. Ngoài ra
nitrit còn được dùng trong ngành cấp nước như một chất chống ăn mòn. Tuy nhiên
trong nước uống, nitrit không được vượt quá 0,1 mg/l.
h. Nitrogen – Nitrat (N-NO3)
Nitrat là giai đoạn oxy hóa cao nhất trong chu trình của nitrogen và là giai đoạn
sau cùng trong tiến trình oxy hóa sinh học. Ở lớp nước mặt thường gặp nitrat ở dạng
vết nhưng đôi khi trong nước ngầm mạch nông lại có hàm lượng cao. Nếu nước uống
có quá nhiều nitrat thường gây bệnh huyết sắc tố ở trẻ em. Do đó trong nguồn nước
cấp do sinh hoạt giới hạn nitrat không vượt quá 6 mg/l.
i. Ammoniac (N-NH4
+
)
Amoniac là chất gây nhiễm độc cho nước. Sự hiện diện của amoniac trong nước
mặt hoặc nước ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy hữu cơ do các vi sinh vật trong
điều kiện yếm khí. Đây cũng là một chất thường dùng trong khâu khử trùng nước cấp,
chúng được sử dụng dưới dạng các hóa chất diệt khuẩn chloramines nhằm tạo lượng
clo dư có tác dụng kéo dài thời gian diệt khuẩn khi nước được lưu chuyển trong các
đường ống dẫn.

26

27
j. Sulfate (SO4
2-
)
Sulfate thường gặp trong nước thiên nhiên và nước thải với hàm lượng từ vài cho
đến hàng ngàn mg/l. Những vùng đất sình lầy, bãi bồi lâu năm, sulfur hữu cơ bị
khoáng hóa dần dần sẽ biến đổi thành sulfate. Nước chảy qua các vùng đất mỏ mang
nhiều sulfate sẽ có hàm lượng sulfate khá cao do sự oxy hóa quặng thiếc, quặng sắt.
Sulfate là một trong những chỉ tiêu tiêu biểu của những vùng nước nhiễm phèn.
Vì natri sulfate và mangan sulfate có tính nhuận tràng nên trong nước uống, sulfate
không được vượt quá 200mg/l.
k. Phosphate (P-PO4
3-
)
Trong thiên nhiên phosphate được xem là sản phẩm của quá trình lưu hóa và
thường gặp dưới dạng vết đối với nước thiên nhiên. Khi hàm lượng phosphate phát
triển mạnh mẽ sẽ là một yếu tố giúp rong rêu phát triển mạnh.
l. Oxy hòa tan (DO)
Oxygen hòa tan trong nước (DO) không tác dụng với nước về mặt hóa học. Hàm
lượng DO trong nước phụ thuộc nhiều yếu tố như: áp suất, nhiệt độ, thành phần hóa
học của nguồn nước, số lượng vi sinh, thủy sinh vật…
Hàm lượng oxygen hòa tan là một chỉ số đánh giá “tình trạng sức khỏe” của
nguồn nước. Hàm lượng DO có quan hệ mật thiết đến các thông số COD và BOD của
nguồn nước. Nếu trong nước hàm lượng DO cao, các quá trình phân hủy các chất hữu
cơ sẽ xảy ra theo hướng háo khí (aerobic), còn nếu hàm lượng DO thấp, thậm chí
không còn thì quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước sẽ xảy ra theo hướng
yếm khí (anaerobic).
Bảng 1.1 Đánh giá chất lượng DO trong nước.
Chất lượng nước DO (mg/l)
Tốt >8.0
Hơi ô nhiễm 6.5 – 8.0

28
Ô nhiễm trung bình 4.5 – 6.5
Ô nhiễm nặng 4.0 – 4.5
Ô nhiễm rất nặng < 4.0
(Nguồn: 123doc.org)
m. Nhu cầu oxy hóa học(COD)
Nhu cầu oxygen hóa học (COD) là lượng oxygen cần thiết (cung cấp bởi các chất
hóa học) để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước. Chất oxy hóa thường dùng là KMnO4
hoặc K2Cr2O7 và khi tính toán được quy đổi về lượng oxygen tương ứng (1mg KMnO4
ứng với 0,253 mgO2).
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy tương đương của các cấu trúc hữu cơ
trong mẫu nước bị oxy hóa bởi tác nhân hóa học có tính oxy hóa mạnh. Đây là một
phương pháp xác định vừa nhanh chóng vừa quan trọng để khảo sát các thông số của
dòng nước và nước thải công nghiệp, đặc biệt trong các công trình xử lý nước thải.
n. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)
Nhu cầu oxygen sinh hóa (BOD) là lượng oxygen cần thiết để vi khuẩn có trong
nước phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếm khí (đơn vị tính cũng là mgO2/l).
Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử dụng
oxygen hòa tan để oxy hóa các chất hữu cơ và chuyển hóa chúng thành các sản phẩm
vô cơ bền như CO2, CO3
2-
, SO4
2-
, PO4
3-
và cả NO3-
.
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) được xác định dựa trên kinh nghiệm phân tích đã
được tiến hành tại nhiều phòng thí nghiệm chuẩn, trong việc tìm sự liên hệ giữa nhu
cầu oxy đối với hoạt động sinh học hiếu khí trong nước thải hoặc dòng chảy bị ô
nhiễm. Tổng số BOD/COD của nước mặt thường nằm trong khoảng từ 0,5 – 0,7 mg/l.
Bảng 1.2: Đánh giá chất lượng BOD trong nước mặt
Mức BOD (mg/l) Chất lượng nước
1 – 2 Rất tốt không có nhiều chất thải hữu cơ

29
3 – 5 Tương đối sạch
6 – 9 Hơi ô nhiễm
10 Rất ô nhiễm
(Nguồn: 123doc.org)
o. Asen (thạch tín)
Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa Asen nhiều
hơn nước mặt. Ngoài ra Asen có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công
nghiệp, thuốc trừ sâu.
Khi bị nhiễm Asen có khả năng gây ung thư da và phổi. Tiêu chuẩn nước sạch
quy định Asen < 0,05 mg/l. Tiêu chuẩn nước uống quy định Asen < 0,01 mg/l.
p. Cadimi
Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa hàm lượng
Cadimi nhiều hơn nước mặt. Ngoài ra Cadimi còn thấy trong nguồn nước bị nhiễm
nước thải công nghiệp khai thác mỏ, nước rỉ bãi rác. Cadimi có thể xuất hiện trong
đường ống thép tráng kẽm nếu xảy ra hiện tượng ăn mòn.
Cadimi có tác động xấu đến thận. Khi bị nhiễm độc cao có khả năng gây ói mữa.
Tiêu chuẩn nước uống quy định Cadimi < 0,003 mg/l.
q. Crom
Crom có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp khai thác
mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy và gốm sứ.
Crom(VI) có độc tính mạnh hơn Crom (III) và tác động xấu đến các bộ phận cơ
thể như gan, thận, cơ quan hô hấp. Nhiễm độc Crom cấp tính có thể gây xuất huyết,
viêm da, u nhọt. Crom được xếp vào chất độc nhóm 1 (có khả năng gây ung thư cho
người và vật nuôi). Tiêu chuẩn nước uống quy định Crom < 0,05 mg/l.
r. Đồng

30
Đồng hiện diện trong nước do hiện tượng ăn mòn trên đường ống và các dụng cụ
thiết bị làm bằng đồng hoặc đồng thau. Các loại hóa chất diệt tảo được sử dụng rộng
rãi trên ao hồ cũng làm tăng hàm lượng đồng trong nguồn nước. Nước thải từ nhà máy
luyện kim, xi mạ, thuộc da, sản xuất thuốc trừ sâu, diệt cỏ hay phim ảnh cũng góp
phần làm tăng lượng đồng trong nguồn nước.
Đồng không tích lũy trong cơ thể nhiều đến mức gây độc. Ở hàm lượng 1 – 2
mg/l đã làm cho nước có vị khó chịu, và không thể uống được khi nồng độ cao từ 5 – 8
mg/l. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng đồng < 2 mg/l.
s. Chì
Trong nguồn nước thiên nhiên chỉ phát hiện hàm lượng chì 0,4 – 0,8 mg/l. Tuy
nhiên do ô nhiễm nước thải công nghiệp hoặc hiện tượng ăn mòn đường ống nên có
thể phát hiện chì trong nước uống ở mức độ cao hơn. Khi hàm lượng chì trong máu
cao có thể gây tổn thương não, rối loạn tiêu hóa, yếu cơ, phá hủy hồng cầu. Chì có thể
tích lũy trong cơ thể đến mức cao và gây độc. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều
quy định hàm lượng chì < 0,01 mg/l.
t. Kẽm
Kẽm ít khi có trong nước, ngoại trừ bị ô nhiễm từ nguồn nước thải của các khu
khai thác quặng.
Chưa phát hiện kẽm gây độc cho cơ thể người, nhưng ở hàm lượng > 5 mg/l đã
làm cho nước có màu trắng sữa. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định
hàm lượng kẽm < 3mg/l.
u. Niken
Niken ít khi hiện diện trong nước, ngoại trừ bị ô nhiễm từ nguồn nước thải của
ngành điện tử, gốm sứ, ắc quy, sản xuất thép.
Niken có độc tính thấp và không tích lũy trong các mô. Tiêu chuẩn nước uống và
nước sạch đều quy định hàm lượng niken < 0,02mg/l.
v. Thủy ngân

31
Thủy ngân hiếm khi tồn tại trong nước. Tuy nhiên các muối thủy ngân được dùng
trong công nghệ khai khoáng có khả năng làm ô nhiễm nguồn nước.
Khi nhiễm độc thủy ngân các cơ quan như thận và hệ thần kinh sẽ bị rối loạn.
Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng thủy ngân < 0,001 mg/l.
w. Florua
Nước mặt thường có hàm lượng flo thấp khoảng 0,2 mg/l. Đối với nước ngầm,
khi chảy qua các tầng đá vôi, dolomit, đất sét, hàm lượng flo trong nước có thể cao đến
8 – 9 mg/l.
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi hàm lượng flo đạt 2 mg/l đã làm đen răng. Nếu
sử dụng thường xuyên nguồn nước có hàm lượng Flo > 4 mg/l có thể làm mục xương.
Flo không có biểu hiện gây ung thư. Tiêu chuẩn nước uống quy định hàm lượng Flo
trong khoảng 0,7 – 1,5 mg/l.
x. Xyanua
Xyanua có mặt trong nguồn nước do ô nhiễm từ các loại nước thải ngành nhựa,
xi mạ, luyện kim, hóa chất, sợi tổng hợp.
Xyanua rất độc, thường tấn công các cơ quan như: phổi, da, đường tiêu hóa. Tiêu
chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng xyanua < 0,07 mg/l.
y. Coliform
Vi khuẩn Coliform (phổ biến là Escherichia Coli) thường có trong hệ tiêu hóa
của người. Sự phát hiện vi khuẩn Coli cho thấy nguồn nước đã có dấu hiệu ô nhiễm.
Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng E. Coliform bằng
0. Riêng Coliform tổng số trong nước sạch được cho phép 50 vi khuẩn /100 ml.
1.3 Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp
Quá trình xử lý nước phải trải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực
hiện trong các công trình đơn vị khác nhau. Tập hợp các công trình và thiết bị để thực
hiện các quá trình xử lý nước theo một hoặc một số phương pháp gọi là dây chuyền
công nghệ xử lý nước. Tùy thuộc vào chất lựơng nước nguồn và yêu cầu chất lượng
nước cấp mà có các dây chuyền công nghệ xử lý khác nhau và được phân loại như sau:

32
 Theo mức độ xử lý chia ra:
 Xử lý triệt để: Chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn ăn uống sinh hoạt
hoặc đạt yêu cầu nước cấp cho công nghiệp đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn
nước sinh hoạt.
 Xử lý không triệt để: Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý thấp hơn nước ăn
uống sinh hoạt. Sơ đồ công nghệ này chủ yếu dùng trong một số ngành
công nghiệp như: làm nguội, rửa sản phẩm,...
 Theo biện pháp xử lý chia ra: sơ đồ công nghệ có keo tụ và không có keo tụ
 Sơ đồ không dùng chất keo tụ: áp dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ,
quản lý thủ công hoặc xử lý sơ bộ.
 Sơ đồ có dùng chất keo tụ: dùng cho trạm xử lý có công suất bất kỳ, hiệu
quả xử lý đạt được cao hơn kể cả đối với nguồn nước có độ đục và có độ
màu cao.
 Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lý chia ra:
 Một hoặc nhiều quá trình: lắng hay lọc độc lập hoặc lắng lọc kết hơp (gồm
hai quá trình).
 Một hay nhiều bậc quá trình: lắng hay lọc sơ bộ rồi lọc trong (gồm 2 bậc
lọc).
 Theo đặc điểm chuyển động của dòng nước chia ra: tự chảy hay có áp
 Sơ đồ tự chảy: nước từ công trình xử lý này tự chảy sang công trình xử lý
tiếp theo. Sơ đồ này dùng phổ biến và áp dụng cho các trạm xử lý có công
suất bất kỳ.
 Sơ đồ có áp nước chuyển động trong các công trình kín (sơ đồ có bể lọc áp
lực) thường dùng trong trạm xử lý có công suất nhỏ hoặc hệ thống tạm thời.
 Làm trong nước: tức là khử trùng và khử màu của nước, được thực hiện trong
các bể lắng và bể lọc. Trong thực tế để tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làm
trong nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm,
phèn sắt).

33
 Khử sắt: được thực hiện trong công trình làm thoáng tự nhiên (dàn mưa) làm
thoáng nhân tạo (thùng quạt gió) bể lắng tiếp xúc, bể lọc.
 Khử trùng: chất khử trùng được sử dụng phổ biến hiện nay là các hợp chất
clo: clorua vôi, nước javen, clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ
bể lọc sang bể chứa hoặc đưa trực tiếp vào bể chứa.
1.3.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ
Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô là điều kiện thuận lợi cho các quá
trình tự làm sạch như: lắng cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều
kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của các oxy hòa tan
trong nước và điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ
do trạm nước bơm thô.
Trước khi dẫn nước vào dây chuyền xử lý, người ta lưu nước một thời gian dài
trong hồ chứa với mục đích:
 Tạo quá trình lắng tự do của các hạt bụi và các kim loại nặng có nồng độ cao
trong nước thô không tách được bằng quá trình keo tụ như Cooban, niken,
xyanua, chì, cadimi và các kim loại độc hại khác cũng được lắng xuống đáy.
 Xúc tiến quá trình làm sạch tự nhiên để tách được phần lớn các chất hữu cơ có
kích thước nhỏ và các tạp chất vô cơ.
 Có thể dùng biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng oxy hòa tan
trong nước.
Tóm lại nhờ quá trình hóa, lý, sinh học tự nhiên xảy ra trong hồ trở nên tốt hơn
nguồn nước đã đưa vào hồ nhờ bổ sung quá trình nhân tạo nên nồng độ tảo thấp, độ
cứng và nồng độ kim loại độc hại giảm đi, kết quả là giảm đi rất nhiều chi phí cho giai
đoạn tiếp theo.
1.3.2 Song chắn rác và lưới chắn.
 Song chắn rác: là công trình xử lý đầu tiên trong hệ thống xử lý nước mặt.
Song chắn rác rất cần thiết, nó cho phép:
 Bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua nó có thể gây tắc nghẽn
trong các hệ thống khác nhau.

34
 Tách và tháo một cách dễ dàng các vật lớn trôi theo nước thô... Các vật này có
thể làm hại đến quá trình xử lý tiếp theo hoặc làm phức tạp quá trình xử lý
nước.
Hiệu quả quá trình này phụ thuộc vào kích thước khe song, có thể chia thành:
 Song chắn rác tinh: khoảng cách < 10mm.
 Song chắn trung bình: khoảng cách từ 20 - 40 mm.
 Song chắn sơ bộ: khoảng cách > 40mm.
 Song chắn tinh thông thường được bảo vệ ở phía trước bằng song chắn sơ bộ.
Vớt rác nổi được thực hiện bằng song chắn rửa thủ công hoặc bằng song chắn
làm sạch tự động (phải cơ khí hóa đối với lưu lượng lớn hoặc nước có hàm
lượng cao của chất rắn).
Một song chắn tự động thường được bảo vệ bằng một song chắn to được đặt
trước, nó cũng được cơ khí hóa ở các công trình lớn hoặc dùng cho nước thô mang
nhiều vật lớn. Song chắn rác được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ
loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao
hiệu quả làm sạch của các công trình xử lí.
Người ta mong muốn giảm bớt việc làm thủ công, áp dụng tự động hóa trong
khâu vớt rác ngay cả ở các trạm có công suất nhỏ. Việc lá cây rụng vào mùa thu có xu
hướng tạo thành lớp đệm trên lưới chắn gây nên tác nghẽn trong một thời gian dài. Do
đó cần phải sử dụng song chắn rác tinh, khoảng cách thông thường của song chắn là từ
20 - 40 mm (trước lưới chắn) cho nước mặt.
 Lưới chắn:
Cũng như song chắn rác, lưới chắn được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu
nước làm nhiệm vụ loại trừ các vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các
thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý.
Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước như các que tăm nổi, hoặc
nhành cây con khi đi qua bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rửa
làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước.

35
1.3.3 Bể lắng cát
 Chức năng:
Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước
thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các
công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn
trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần
số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát.
 Vị trí:
Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi
khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có
lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn.
 Phân loại bể:
Có ba loại bể lắng cát chính:
 Bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc
vuông).
 Bể lắng cát có sục khí.
 Bể lắng cát có dòng chảy xoáy.
1.3.4 Xử lý nước tại nguồn bằng hóa chất
Có 3 loại hóa chất được sử dụng để xử lý nước cấp:
a. Hạt lọc nổi Sifo
Hạt lọc nổi Sifo: thường được gọi là hạt xốp, loại hạt có đường kính từ 3 – 5
mm, thường được sử dụng làm tuyến nổi trong xử lý nước.
 Tính chất vật lý:
 Có dạng hình cầu, màu trắng, nhẹ hơn nước.
 Diện tích bề mặt tiếp xúc: 600 m2
/m3
(đường kính hạt 3 - 5 mm); 1.150 m2
/m3
(Đường kính hạt 2-3mm).
 Phạm vi ứng dụng:

36
 Xử lý nước ngầm: khử sắt, mangan sau quá trình oxy hóa.
 Xử lý nước mặt: khử chất lơ lửng, phù sa sau quá trình oxy hóa.
b. PAC
PAC (Poly Aluminium Chloride) là loại phèn nhôm tồn tại ở dạng cao phân tử
(polyme). Công thức phân tử [Al2(OH)nCl6-n]m. Hiện nay, PAC được sản xuất lượng
lớn và sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến để thay thế cho phèn nhôm sunfat trong xử
lý nước sinh hoạt và nước thải.

37
 Ưu điểm của PAC
- Độ ổn định pH cao, dễ điều chỉnh pH khi xử lý vì vậy tiết kiệm được hóa chất
dùng để tăng độ kiềm và các thiết bị đi kèm như bơm định lượng và thùng hóa
chất so với sử dụng phèn nhôm.
- Giảm thể tích bùn khi sử lý, tăng độ trong của nước, kéo dài chu kỳ lọc, tăng
chất lượng nước sau lọc.
- Liều lượng sử dụng thấp, bông cặn to, dễ lắng.
- Ít ăn mòn thiết bị, PAC hoạt động tốt nhất ở khoảng pH = 6,5- 8,5. Do đó ở pH
này các ion kim lại nặng đều bị kết tủa và chìm xuống đáy hoặc bám vào các
hạt keo tạo thành.
 Nhược điểm của PAC: PAC có hiệu quả rất mạnh ở liều lượng thấp, nên việc
cho quá nhiều PAC sẽ làm hạt keo tan ra.
c. Than hoạt tính
Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình
(bột), một phần nữa có dạng tinh thể vụn grafit. Ngoài carbon thì phần còn lại thường
là tàn tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát). Than hoạt tính có diện tích bề
mặt ngoài rất lớn nên được ứng dụng như một chất lý tưởng để lọc hút nhiều loại hóa
chất.
 Công dụng:
 Xử lý nước cấp, xử lý nước thải.
 Trong xử lý nước (hoặc lọc nước trong gia đình): để tẩy các chất bẩn vi lượng.
 Dùng lọc nước máy thành nước tinh khiết uống ngay, nước sinh hoạt, nước
giếng khoan.
1.3.5 Làm thoáng
Nhiệm vụ của công trình làm thoáng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước là:
 Hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II
thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hyđroxyt sắt hóa
trị III Fe(OH)3 và hyđroxit hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa để lắng đọng để khử
ra khỏi nước bằng lắng và lọc.

38
 Khử CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi
và đẩy nhanh quá trình oxy hóa sắt và mangan, nâng cao năng suất của các
công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan.
 Quá trình làm thoáng tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế
oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu
cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước.
Có hai phương pháp làm thoáng:
 Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng
mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước
phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi khí và thùng như
các dàn làm thoáng cưỡng bức.
 Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nên thành các bọt
nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước
được làm thoáng (thường áp dụng trong xử lý nước thải).
Trong kỹ thuật xử lý nước cấp, áp dụng các dàn làm thoáng theo “phương pháp
1” và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: làm thoáng bằng
máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí,
sau khi chạm mặt nước, tia nước kéo theo các bọt khi đi sâu vào khối nước trong bể
tạo thành các bọt nhỏ nổi lên. Hiệu quả của quá trình làm thoáng phụ thuộc vào:
 Chệnh lệch nồng độ (hay còn biểu thị bằng chênh lệch áp suất riêng phần) của
khí cần trao đổi trong hai pha khí và nước, độ chênh nồng độ biểu thị thực tế
bằng cường độ tưới nếu dùng dàn làm thoáng tự nhiên hoặc bằng tỷ lệ
gió/nước nếu dùng dàn làm thoáng cưỡng bức.
 Diện tích tiếp xúc giữa hai pha khí và nước, diện tích tiếp xúc càng lớn quá
trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh.
 Thời gian tiếp xúc giữa hai pha khí nước trong công trình, thời gian tiếp xúc
càng lớn mức độ trao đổi càng triệt để.
 Nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ tăng lợi cho quá trình khử khí ra khỏi nước
và bất lợi cho quá trình hấp thụ và hòa khí vào nước và ngược lại.
 Bản chất của khí được trao đổi.

39
1.3.6 Clo hóa sơ bộ
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc, mục đích
của clo hóa sơ bộ là:
 Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng.
 Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo
thành các kết tủa tương ứng.
 Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu.
 Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.
 Clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu trong bể
phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất
nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian của chu kỳ lọc. Tuy vậy clo hóa
sơ bộ có các nhược điểm sau:
 Tiêu tốn lượng clo thường gấp 3 đến 5 lần lượng clo dùng để khử trùng
nước sau bể lọc, làm tăng giá thành nước xử lý.
 Gần đây các nhà dịch tể học phát hiện ra phản ứng của clo với các chất hữu
cơ hòa tan trong nước tạo ra hợp chất trihalomothene là chất gây ra bệnh
ung thư cho người sử dụng nước vì vậy không nên áp dụng quy trình clo
hóa sơ bộ cho các nguồn nước mặt chứa nhiều chất hữu cơ.
1.3.7 Quá trình khuấy trộn hóa chất
Mục đích cơ bản của quá trình khuấy trộn hóa chất là tạo ra điều kiện phân tán
nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý. Quá trình trộn phèn đòi
hỏi phải trộn nhanh và đều lượng phèn vào nước để xử lý, vì phản ứng thủy phân tạo
nhân keo tụ diễn ra rất nhanh thường nhỏ hơn một phần mười giây nếu không trộn đều
và trộn kéo dài sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích
nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tốn phèn, các loại hóa chất khác đòi hỏi trộn đều còn
thời gian trộn đòi hỏi ít nghiêm ngặt hơn trộn phèn. Việc lựa chọn điểm cho hóa chất
vào để trộn đều với nước xử lý căn cứ vào tính chất và phản ứng hóa học giữa các hóa
chất với nhau theo quy trình công nghệ được chọn để quyết định.

40
1.3.8 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông
Mục đích của keo tụ tạo bông cặn là tạo ra tác nhân có khả năng dính kết các
chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong
các bể lắng và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và đạt kết
quả cao nhất.
Khi trộn đều phèn với nước cần xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và lý
hóa tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước; khi được trung hòa thì hệ keo
dương này là các hạt nhân này có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong
nước và dính kết với nhau để tạo thành các bông cặn, do đó quá trình tao nhân dính kết
gọi là quá trình keo tụ. Quá trình dính kết cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản
ứng tạo bông cặn.
Trong kỹ thuật xứ lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 phèn sắt FeCl3,
Fe2(SO4)3 và FeSO4 để keo tụ nước. Hiệu quả của quá trình keo tụ phụ thuộc vào điều
kiện khuấy trộn (càng nhanh càng đều càng tốt), phụ thuộc vào nhiệt độ nước (nhiệt độ
càng cao càng tốt). Phụ thuộc vào pH của nước (pH để keo tụ bằng phèn nhôm nằm
trong khoảng từ 5,7 – 6,8) phụ thuộc vào độ kiềm của nước (độ kiềm của nước sau khi
pH phèn còn lại >1 mđlg/l).
Hiệu quả của trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn
để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau nếu là keo tụ trong môi
trường thể tích, phụ thuộc vào độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được dính kết
trước nếu là keo tụ trong lớp vật liệu lọc.
Để tăng cường quá trình tạo bông cặn thường cho vào bể phán ứng tạo bông cặn
chất trợ keo tụ polyme, khi hòa tan vào nước polyme sẽ tạo ra liên kết lưới loại anion
nếu trong nước nguồn thiếu ion đối (ion âm như SO4
2-
…) hoặc loại trung tính nếu
thành phần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ.
1.3.9 Quá trình lắng
Lắng là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các
biện pháp sau:

41
 Lắng trọng lực trong các bể lắng trong khi đó các hạt cặn có tỉ trọng lớn hơn
nước ở chế độ thủy lực thích hợp sẽ lắng xuống đáy bể.
 Lắng bằng lực ly tâm khi tác dụng vào hạt cặn trong các bể lắng ly tâm và
xiclon thủy lực.
 Lắng bằng lực đẩy nổi do các bọt khí dính bám vào hạt cặn ở các bể tuyến nổi.
Cùng với việc lắng cặn quá trình lắng còn làm giảm được 90 - 95% vi trùng có
trong nước do vi trùng luôn bị hấp phụ và dính bám vào các hạt bông cặn
trong quá trình lắng.
Có ba loại cặn cơ bản thường gắn liền với quá trình lắng trong xử lý nước như
sau:
 Lắng các hạt cặn riêng rẽ, trong quy trình lắng hạt cặn không thay đổi hình
dáng, độ lớn, tỉ trọng, trong xứ lý nước thiên nhiên thường là cặn không pha
phèn và quá trình lắng thường gọi là lắng sơ bộ để giảm độ đục của nước
nguồn.
 Lắng các hạt cặn dạng keo phân tán, trong xứ lý nước thiên nhiên gọi là lắng
cặn đã được pha phèn. Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng dính kết
với nhau thành các mảnh nhỏ hơn nên trong khi lắng các bông cặn thường bị
thay đổi, hình dạng và tỷ trọng.
 Lắng các hạt cặn đã đánh phèn có khả năng kết dính với nhau như loại cặn
nhưng với nồng độ lớn, thường > 1000mg/l với nồng độ cặn lớn do tuần hoàn
lại cặn do tạo ra lớp cặn lơ lửng trong bể lắng, các bông cặn này tạo bóng mây
cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước.
Các yếu tố ảnh hướng đến quy trình lắng cặn keo tụ là:
 Kích thước, hình dáng và tỷ trọng của bông cặn.
 Độ nhớt và nhiệt độ của nước.
 Thời gian lưu nước .
 Chiều cao lắng cặn (chiều cao lớp nước trong bể lắng).
 Diện tích bề mặt của bể lắng.
 Tải trọng bề mặt của bể lắng hay tốc độ rơi của hạt cặn.

42
 Vận tốc dòng nước chảy trong bể lắng.
 Hệ thống phân phối nước vào bể và hệ máng thu để nước ra khỏi bể lắng.
Hiệu quả lắng phụ thuộc vào nhiều kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, bể tạo
bông cặn tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao.
Nhiệt độ nước càng cao độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với hạt cặn
càng giảm làm tăng hiệu quả quá trình lắng. Hiệu quả lắng tăng lên 2 - 3 lần khi tăng
nhiệt độ nước 100
C. Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng
đến hiệu quả của bế lắng. Để đảm bảo lắng tốt, thời gian lưu nước trung bình của các
phần tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 - 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính
toán. Vận tốc dòng nước trong bể lắng không được lớn hơn trị số vận tốc xói và tải cặn
đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước.
1.3.10 Quá trình lọc
Lọc là quá trình không chỉ giữ lại các hạt lơ lững trong nước có kích thước lớn
hơn kích thước trong các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại các hạt keo sắt,
keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ
rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước qua bể lọc hạt là:
 Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật lệu lọc.
 Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của
cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý.
 Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp
lực sản xuất và chọn lớp vật liệu lọc.
 Nhiệt độ và độ nhớt của nước
 Quá trình lọc được đặc trưng bởi:
 Tốc độ lọc: là lượng nước qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong 1
đơn vị thời gian.
 Chu kỳ lọc: khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc.

43
Khi tổn thất áp lực trong lớp lọc đạt được trị số giới hạn hoặc khi chất lượng
nước lọc xấu hơn quy định thì rửa các vật liệu lọc bằng nước hoặc bằng các biện pháp
cơ học khác.
Vật liệu lọc là yếu tố quyết định của quá trình lọc do đó phải chú ý đặc biệt
đến việc sản xuất và chọn lớp vật liệu lọc.
 Các loại vật liệu sử dụng
Theo đặc điểm của vật liệu lọc chia ra:
 Vật liệu lọc dạng hạt: lớp lọc gồm các hạt cát, thạch anh nghiền, than antraxit
đá hoa macnetit (Fe3O4)...
 Lưới lọc: lớp lọc là lưới có mắt lưới đủ bé để giữ lại các cặn bẩn trong nước.
 Màng lọc: lớp lọc và vải bông, vải sợi thủy tinh, vải sợi nilông, màng nhựa
xốp…
 Cách sắp xếp vật liệu lọc
Khi sử dụng dòng chảy từ dưới lên trên, nước tiếp xúc với các hạt lớn của lớp vật
liệu lọc trước, do đó lớp vật liệu có khả năng giữ được nhiều chất bẩn. Ở phần trên của
lớp vật liệu lọc nước sạch tiếp xúc với các hạt vật liệu hạt nhỏ nên chất lượng nước lọc
tốt hơn. Đó là quá trình lọc từ hạt to đến hạt bé, quá trình như vậy có thể áp dụng cho
dòng chảy từ trên xuống bằng cách dùng nhiều lớp vật liệu lọc có kích thước giảm dần
theo chiều dòng chảy.
 Hiệu quả của quá trình lọc phụ thuộc:
 Kích cỡ hạt của lớp vật liệu lọc.
 Đường kính hạt của lớp vật liệu lọc.
 Chiều cao của lớp vật liệu lọc hạt.
 Phân loại:
 Bể lọc chậm.
 Bể lọc nhanh.
 Bể lọc ngược.

44

45
Bảng 1.3 So sánh vận tốc, Ưu, nhược điểm của 2 bể lọc
Đặc điểm Bể Lọc Nhanh Bể Lọc Chậm
Vận tốc 0.1 –0.5 m/h 5 –15 m/h
Ưu Điểm
1- Không phải pha đèn
2- Thiết bị đơn giản dễ dàng trong
vận hành và quản lý.
3- Cát lọc có cỡ hạt bé rất dễ dàng
tìm kiếm, cung cấp tại địa phương.
4- Chất lượng nước lọc luôn đảm
bảo và ổn định.
5- Loại trừ được hầu hết vi trùng và
vi khuẩn
Khi cho nước qua bể lọc với vận tốc
nhỏ (0,1-0,3m/h), trên bề mặt cát dần
dần hình thành màng lọc. Nhờ màng
lọc hiệu quả xử lý cao, 95-99% cặn
bẩn và vi trùng có trong nước bị giữ
lại trên màng lọc.
Xử lý nước không dùng phèn do đó
không đòi hỏi sử dụng nhiều máy
móc, thiết bị phức tạp.
Quản lý, vận hành đơn giản.
Nhược Điểm 1- Chu kỳ lọc ngắn
2- Tốn lượng nước sạch để rửa lọc
hơn bể lọc nhanh thường.
3- Cần có công nhân lành nghề
thường xuyên giám sát và điều
chỉnh để đảm bảo chất lượng và
công suất lọc.
1- Cần diện tích mặt bằng lớn.
2- Không áp dụng được cho nước
nguồn có độ đục lớn hơn 30mg/l
3- Không có tác dụng khử màu và
chóng bị tắc trước khi nước nguồn có
hàm lượng rong rêu, tảo cao.
(Nguồn: Tailieu.vn)
1.3.11 Dùng than hoạt tính để hấp thụ chất gây mùi, màu của nước
Các hạt, hột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, có khả năng hấp thụ các
phân tử khí và phân tử các chất ở dạng lỏng hòa tan trong nước làm cho nước có mùi
vị và mà lên bề mặt của hạt than, sau khi loại các hạt than này ra khỏi nước, nước được

46
khử màu vị và mùi. Để khử mùi vị, màu của nước bằng than hoạt tính có thể dùng hai
phương pháp:
 Đưa nước sau xử lý theo dây chuyền công nghệ truyền thống và lọc trực tiếp
qua bể lọc than hoạt tính.
 Pha bột than hoạt tính đã tán nhỏ đến kích thước vài chục micro mét vào bể
trộn nước nguồn cùng với phèn với liều lượng 3 – 15mg/l để hấp thụ các chất
hữu cơ gây ra mùi vị, màu của nước. Phương pháp này làm tăng hiệu quả quá
trình keo tụ, lắng, lọc vá cặn lắng ở bể lắng dễ xử lý hơn.
 Ưu điểm của than hoạt tính:
 Khi dòng nước chảy qua khối than hoạt tính vững chắc, các tạp chất bẩn sẽ bị
giữ lại và dòng nước đi qua sạch sẽ. Khối than hoạt tính cũng bảo đảm được
sự rắn chắc, độ bền sử dụng cao và tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống lọc.
 Than hoạt tính dạng hạt (Granular Activated Carbon – GAC): được cấu thành
từ những hạt than nhỏ và bền hơn dạng bột, GAC được sử dụng rộng rãi trong
hệ thống lọc nước máy hay xử lý nước gia đình. Than hoạt tính dạng bột có
thể lọc mùi, xử lý nước nhiễm bẩn… nhưng hiệu quả lọc phụ thuộc khá nhiều
vào tốc độ dòng nước, nếu tốc độ dòng nước quá lớn mà không có cách hãm
thì hiệu quả sẽ không cao.
 Than hoạt tính dang bột (Powdered Activated Carbon – PAC): Thường được
sử dụng để lọc mùi, lọc một số chất màu và cả chất béo hòa tan trong nước.
Tuy nhiên do tính chất dễ bị rửa trôi và không ổn định, nên than hoạt tính dạng
bột chủ yếu được sử dụng dưới dạng bổ trợ ở các hệ thống lọc nước công
nghiệp lớn.
 Nhược điểm khi sử dụng than hoạt tính:
Than hoạt tính chỉ có tác dụng với một lượng nước nhất định. Sau khi lọc được
một khối lượng nước theo chỉ định của nhà sản xuất, than sẽ không còn khả năng hấp
phụ nữa (no/bão hòa).

47
1.3.12 Khử trùng nước
Là khâu bắt buộc trong quá trình xử lí nước cấp trong sinh hoạt và ăn uống. Sau
các quá trình xử lí, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại
song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh cần phải tiến hành khử trùng nước.
Để khử trùng thường dùng các biện pháp tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng có trong nước
như:
 Đun sôi nước.
 Dùng tia tử ngoại.
 Dùng siêu âm.
 Dùng các hóa chất có tác dụng diệt trùng cao như: ozone, clo và các hợp chất
của clo, iod, pecmanganat kali (KMnO4).
Trong kỹ thuật xử lý nước chất diệt trùng được dùng phổ biến nhất là clo và các
hợp chất của clo vì rẻ, dễ kiếm và quản lý vận hành đơn giản. Quá trình khử trùng
bằng clo phụ thuộc vào:
 Tính chất xử lý của nước như: số lượng vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ và
các chất khử có trong nước.
 Nhiệt độ nước.
 Liều lượng clo.
 Thời gian khuấy trộn và tiếp xúc của clo tự do với nước.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng nước:
 Các loại sinh vật
 Tuổi thọ của các vi sinh vật
 Tính chất nước được khử trùng
 Nhiệt độ
1.3.13 Làm mềm, khử muối
a. Làm mềm
Nước cứng là nước có chứa một lượng đáng kể ion canxi, magie, sắt(II) chủ yếu
là Mg2+
và Ca2+
có nguồn gốc từ đá vôi và dolomit do hòa tan. Trong nước không chứa
cacbonic, vì vậy nước chứa nhiều canxi, magie thì đồng thời cũng chứa nhiều anion

48
bicacbonat. Nếu loại bỏ Ca2+
, Mg2+
thì nước trở thành nước mềm, trao đổi ion là
phương pháp loại bỏ các cặn gây cứng.

49
b. Khử muối
Các phương pháp khử muối: Chưng cất trong các thiết bị bốc hơi, trao đổi ion,
điện phân trong chậu điện giải nhiều ngăn, thẩm thấu ngược.
 Phương pháp trao đổi ion
Khử muối của nước bằng phương pháp trao đổi ion tức là lọc nước qua bể lọc H-
cationit và OH-anionit. Khi lọc nước qua bể lọc H-Cationit, do kết quả trao đổi các
cation của muối hòa tan trong nước với các ion H+ của hạt cationit, các muối hòa tan
trong nước biến thành các axit tương ứng:
RH + NaCl → RNa + HCl
2RH + Na2SO4 → 2RNa + HSO4
2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2↑ + 2H2O
Và khi lọc tiếp, nước đã được khử cation ở bể H-Cationit, qua bể lọc OH-
anionit,
các hạt anionit sẽ hấp thụ từ nước các anion của các axit mạnh như Cl-
, SO4
2-
(Khí
cacbonic được khử ra khỏi nước bằng làm thoáng trước khi cho vào bể OH-anionit) và
nhả vào nước một số lượng tương đương anion OH-
.
Phương trình phản ứng:
[An]OH + HCl → [An]Cl + 2H2O
2[An]OH + H2SO4 → 2[An] SO4 + 2H2O
 Phương pháp thẩm thấu ngược
Thực chất của phương pháp này là: lọc nước qua màng bán thấm đặc biệt bằng
axetyl xenlulo. Màng chỉ cho nước đi qua còn các ion của muối hòa tan trong nước
được giữ lại. Để lọc được nước qua màng này phải tạo ra một áp lực dư ngược với
hướng di chuyển nước bằng thẩm thấu, nghĩa là tạo ra áp lực dư trong nước nguồn cao
hơn áp lực thẩm thấu của nước qua màng, để nước đã được lọc qua màng không trở lại
dung dịch muối do quá trình thẩm thấu.
1.4. Các sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp thường gặp
 Sơ đồ xử lý nước mặt:

50
Khử trùng
Nước từ
trạm
Hình 1: Sơ đồ xử lý nước mặt
Nước từ trạm qua các hệ thống ống dẫn vào bể trộn, đồng thời các chất keo tụ và
kiềm hóa sẽ được châm vào với lượng tùy thuộc vào điều kiện nguồn nước, tạo ra điều
kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý.
Nước sau khi được trộn đều với hóa chất từ bể trộn sẽ được dẫn qua bể phản ứng,
ở bể phản ứng nó sẽ hoàn thành xong quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá
trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo cặn bẩn trong nước để tạo thành những
bông cặn có khả năng lắng.
Nước từ bể phản ứng sẽ chảy qua bể lắng, ở bể lắng này nó giữ lại các hạt cặn có
khả năng lắng. Nước khi qua bể lắng sẽ đi vào bể lọc, tại đây bể lọc sẽ giữ lại các hạt
cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không lắng được. Sau khi lọc xong nước được khử
trùng bằng clo (đảm bảo lượng clo dư đạt tiêu chuẩn) sau khi khử trùng xong đưa vào
bể chứa nước sạch.
 Sơ đồ xử lý nước ngầm: Khử trùng
Giếng
Hình 2: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng làm thoáng tự nhiên
Nước được lấy từ giếng (Fe+2
và Mn+2
) lên được dẫn tới giàn mưa, tại đây nước
được tiếp xúc với oxi từ môi trường xung quanh do đó các ion hòa tan Fe+2
và Mn+2
bị
oxi hóa thành Fe+3
và Mn+4
ở dạng kết tủa Fe(OH)3 và MnO2.
Bể lọc
Bể lắng
Bể phản
ứng
Bể trộn
Bể chứa
nước sạch
Giàn mưa Bể lắng
Bể chứa
nước sạch
Bể lọc

51
Nước sau khi qua giàn mưa được đưa đến bể lắng, ở bể lắng các chất lơ lửng,
bông cặn lắng xuống nhờ phương pháp trọng lực, bùn lắng sẽ được thu ở đáy bể. Đến
bể lọc, các chất không thể lắng được ở bể lắng sẽ được giữ lại trên các vật liệu lọc ở bể
lọc, nước sạch đi ra khỏi bể lọc và được khử trùng bằng clorin và đưa về bể chứa nước
sạch.
Khử trùng
Giếng
Hình 3: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng nhân tạo
Nước được lấy từ giếng (Fe+2
và Mn+2
) lên được dẫn tới thùng quạt gió, tại đây
mình sẽ cung cấp oxi vào nước do đó các ion hòa tan Fe+2
và Mn+2
bị oxi hóa thành
Fe+3
và Mn+4
ở dạng kết tủa Fe(OH)3 và MnO2.
Bể chứa
nước sạch
Bể lọc
Bể lắng
Thùng
quạt gió

Đồ án mô hình cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp.docx

Đồ án mô hình cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp.docx

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đồ án mô hình cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp.docx

Similar to Đồ án mô hình cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp.docx (20)

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149

More from DV Viết Luận văn luanvanmaster.com ZALO 0973287149 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đồ án mô hình cột trao đổi ion trong xử lý nước cấp.docx