Më §Çu
Ngµy nay, vÊn ®Ò xö lý níc vµ cung cÊp níc s¹ch cho d©n c
lµ mèi quan t©m lín cña nhiÒu quèc gia, nhiÒu tæ chøc x· héi vµ
chÝnh b¶n th©n cña mçi céng ®ång d©n c.
ViÖt Nam lµ mét níc mµ”phÇn lín d©n c sinh ho¹t thiÕu níc
s¹ch”. Do ®ã, nhiÖm vô lý níc vµ cung cÊp níc s¹ch lµ mét vÊn
®Ò cÊp thiÒt ®ang ®îc quan t©m ®Æc biÖt.
Trong hoµn c¶nh nh thÕ t«i chÕ t¹o hÖ thèng Jatert,mét
trong nh÷ng dông cô vÒ xö lý níc, hy väng gãp phÇn nhá vµo
nhiÖm vô xö lý níc vµ cung cÊp níc s¹ch ë níc ta.
Ph¬ng ph¸p Jatert ®îc dïng xö lý níc trong phßng thÝ nghiÖm
®Î x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn tèi u cña sù keo tô tña b«ng.
MÆc dï ®· cã g¾ng nhiÒu nhng kh«ng tr¸nh khái sai sãt, rÊt
mong ®îc sù ñng hé vµ ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ
c¸c b¹n cho ®Ò tµi nµy.
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n!
1
PhÇn I .TæNG QUAN
I. §¹i c¬ng vÒ nguån níc.
Níc trong thiªn nhiªn ®îc dïng lµm nguån níc cung cÊp cho ¨n
uèng sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp cã chÊt lîng kh¸c nhau. §èi víi c¸c
nguån níc mÆt thêng cã ®é ®ôc, mµu vµ hµm lîng vi trïng cao.
Cßn ®èi víi c¸c nguån níc ngÇm, hµm lîng Fe vµ Mn vît qu¸ giíi
h¹n cho phÐp.Cã thÓ nãi,hÇu hÕt c¸c nguån níc tù nhiªn kh«ng
®¸p øng ®îc yªu cÇu vÒ mÆt chÊt lîng mµ chØ ®¹t yªu cÇu vÒ
sè lîng cho ®èi tîng dïng níc. Cµng ngµy ngêi ta cµng kh¸m ph¸ ra
nhiÒu kh¶ n¨ng to lín cña níc ®¶m b¶o cho sù ph¸t triÓn cña nÒn
v¨n minh nh©n lo¹i hiÖn t¹i còng nh trong t¬ng lai.Nguån cung
cÊp thùc phÈm vµ nguån nguyªn liÖu c«ng nghiÖp dåi dµo. Níc ®îc coi lµ mét “kho¸ng s¶n”®Æc biÖt, v× tµng tr÷ mét n¨ng lîng
lín, l¹i hoµ tan nhiÒu vËt chÊt,phôc vô cho nhu cÇu nhiÒu mÆt
cña con ngêi. ChÝnh v× vËy, tríc khi ®a níc vµo sö dông,cÇn ph¶i
tiÐn hµnh xö lý.
II. Nguån gèc g©y « nhiÓm níc vµ lµm tæn thÊt níc tù nhiªn.
Khi con ngêi míi chØ biÕt trång trät, ch¨n nu«i th× ®ång
ruéng dÇn ph¸t triÓn ë vïng ®ång b»ng mµu mì, kÒ bªn lu vùc
c¸c con s«ng. C d©n cßn Ýt nªn nguån tµi nguyªn níc rÊt dåi dµo
so víi nhu cÇu cña hä. T×nh h×nh thay ®æi khi cuéc c¸ch m¹ng
c«ng nghiÖp b¾t ®Çu, c¸c ®« thÞ lµ ®iÓm nãng cña c¸c nghµnh
c«ng nghiÖp. Tõ ®ã sè lîng ®©n c còng trë nªn ®«ng ®óc. T¸c
®éng cña con ngêi ®èi víi nguån níc rÊt râ rÖt,®Æc biÖt ®èi víi
n¬i gÇn c¸c khu c«ng nghiÖp,dÉn ®Õn sù « nhiÓm c¸c nguån níc.
II.1.¤ nhiÓm do sinh ho¹t cña con ngêi.
2
Trong ho¹t ®éng sèng cña m×nh, con ngêi cÇn mét lîng n¬c
rÊt lín.X· héi cµng ph¸t triÓn, nhu cÇu dïng níc cµng t¨ng. Theo tµi
liÖu ®Ó l¹i, c d©n sèng trong ®iÒu kiÖn nguyªn thuû chØ cÇn
510lÝt níc/ngêi/ngµy. Nhng hiÖn nay t¹i c¸c ®« thÞ, níc sinh
ho¹t cÇn gÊp hµng chôc lÇn. HiÖn nay níc ta tiªu chuÈn cÊp níc
®èi víi ®« thÞ lµ 150200lÝt/ngêi/ngµy, cßn ®èi víi khu vùc n«ng
th«n lµ 50100lÝt/ngêi/ngµy. Sè ngêi ®«ng th× nhu cÇu dïng níc
nhiÒu, tõ ®ã lîng níc th¶i do sinh ho¹t t¨ng.
§Æc ®iÓm níc th¶i sinh ho¹t lµ hµm lîng c¸c chÊt h÷u c¬
kh«ng bªn v÷ng tÝnh theo BOD5 cao, lµ m«i trêng cho c¸c loµi vi
khuÈn g©y bÖnh. Trong níc th¶i cßn chøa nhiÒu nguyªn tè dinh dìng cã kh¶ n¨ng g©y hiÖn tîng ph× dìng (eutrofiation) trong
nguån níc. Lîng chÊt bÈn trong níc th¶i sinh ho¹t cña thµnh phè
tÝnh theo gam/ ngêi/ ngµy, ®îc nªu trong b¶ng díi ®©y:
B¶ng 1
=
lîng chÊt bÈn trong níc th¶i sinh ho¹t thµnh phè
(gam/ ngêi/ ngµy)
TT
1
2
chÊt bÈn
Hµm lîng cÆn chÊt
Theo
Theo B.J.ARCEIVALA
X.N.STROGANOV
(1985)
3550
70145
BOD5
3050
4554
Nit¬am«n (NH4+)
78
612
Clorua (Cl-)
8,59
48
Ph«tphat (PO43-)
5,51,8
0,84,0
Kali
3,0
26
Sunph¸t (SO42-)
1,84,4
-
DÇu mì
-
1030
bÈn
II.2: C¸c ho¹t ®éng c«ng nghiÖp.
3
S¶n xuÊt c«ng nghiÖp chiÕm vÞ trÝ thø hai trong c¸c yÕu tè
con ngêi ¶nh hëng ®Õn thuû quyÓn.. Sù t¨ng nhanh c¸c nÒn
c«ng nghiÖp lµm t¨ng nhu cÇu vÒ níc ®Æc biÖt ®èi víi mét sè
ngµnh s¶n xuÊt nh chÕ biÕn thùc phÈm, giÊy, ho¸ chÊt, dÇu mì
vµ than, luyÖn kim... chØ míi 5 ngµnh s¶n xuÊt trªn ®· tiªu thô
gÇn 90% tæng lîng níc c«ng nghiÖp.
VÝ dô: CÇn kho¶ng 15 lÝt níc ®Ó s¶n xuÊt 1 lÝt bia, 200 lÝt
níc cho 1 lÝt dÇu läc, 300 m 3 níc ®Ó s¶n xuÊt cho 1 tÊn giÊy tèt,
2000m3 níc cho 1 tÊn nhùa tæng hîp.....Thµnh phÇn cña níc th¶i
s¶n xuÊt cña c¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp rÊt ®a d¹ng vµ phøc t¹p,
phô thuéc vµo lo¹i h×nh s¶n xuÊt d©y chuyÒn c«ng nghÖ, nguyªn
liÖu, chÊt lîng s¶n phÈm...
Trong níc th¶i c«ng nghiÖp, ngoµi c¸c cÆn l¬ l÷ng cßn cã
nhiÒu t¹p chÊt ho¸ häc kh¸c nh c¸c chÊt h÷u c¬ (axit, este,
phenol, dÇu mì, chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt...) c¸c chÊt ®éc (xianua,
assen, thuû ng©n, muèi ®ång...), c¸c chÊt g©y mïi, c¸c lo¹i muèi
kho¸ng...
II.3. Níc th¶i do ho¹t ®éng n«ng nghiÖp.
ViÖc sö dông níc cho môc ®Ých c«ng nghiÖp cã t¸c ®éng sè
1 tíi sù thay ®æi chÕ ®é níc vµ sù c©n b»ng níc lôc ®Þa. Do
th©m canh n«ng nghiÖp dßng ch¶y c¸c con s«ng sÏ bÞ gi¶m ®i
700km3/ n¨m, sù bèc h¬i sÏ t¨ng mét c¸ch t¬ng øng. PhÇn lín níc
sö dông trong n«ng nghÞªp bÞ tiªu hao mµ kh«ng ®îc hoµn l¹i
(phÇn hoµn l¹i kh«ng qu¸ 25%).
Ngoµi ra sö dông níc trong n«ng nghiÖp cßn dÉn ®Õn viÖc
lµm gi¶m chÊt lîng níc nguån. Níc tõ ®ång ruéng vµ níc th¶i tõ c¸c
chuång tr¹i ch¨n nu«i g©y nhiÔm bÈn ®¸ng kÓ cho ho¹t s«ng hå
vµ còng tõ ®ã do viÖc sö dông ph©n ho¸ häc, c¸c chÊt dinh dìng
nh nit¬, photpho cã thÓ tr«i vµo nguån níc, g©y hiÖn tîng ph× dìng trong níc. C¸c lo¹i thuèc trõ s©u, trõ bä, trõ nÊm... còng lµm
4
tæn h¹i rÊt lín ®Õn nguån níc. V× vËy ngµy nay ngêi ta h¹n chÕ
s¶n xuÊt vµ tiªu dïng mét sè lo¹i trõ s©u.
II.4. Hå chøa níc vµ c¸c lo¹i ho¹t ®éng thuû ®iÖn.
Ngµy nay do nhu cÇu tiªu thô ®iÖn cña con ngêi rÊt lín nªn
sè lîng c¸c nhµ m¸y thuû ®iªn n©ng lªn. Lîng níc mÊt ®i do
®iÒu chØnh dßng ch¶y vµ x©y dùng hå chøa cã diÖn tÝch ngËp
níc cµng lín th× sù mÊt níc cµng t¨ng. Tæng lîng níc mÊt ®i kh«ng
hoµn l¹i lµ 240km3, gÊp hai lÇn tæng lîng níc tiªu hao kh«ng hoµn
l¹i trong c«ng nghiÖp vµ sinh ho¹t.
Ngoµi ra cßn rÊt nhiÒu nhu cÇu kh¸c vÒ níc: giao th«ng vËn
t¶i, gi¶i trÝ v.v... ¦íc tÝnh 1/4sè ho¹t ®éng gi¶i trÝ ngoµi gia
®×nh ®Òu híng vÒ níc (b¬i léi, ®ua thuyÒn, c©u c¸, trît
b¨ng,...) .C¸c ho¹t ®éng nµy g©y nªn sù nhiÔm bÈn nhÊt ®Þa.
Trªn ph¹m vi toµn thÕ giíi, tæng nhu cÇu níc hiÖn nay chiÕm
gÇn 10% tæng dßng ch¶y cña s«ng. N¨m 2000 sÏ lªn tíi 13%,
trong ®ã gÇn 50% mÊt ®i kh«ng ®îc hoµn l¹i.
Theo dâi kÕt qu¶ b¶ng sau:
B¶ng 2:nhu cÇu dïng níc vµ lîng níc mÊt ®i cña toµn thÕ giíi
Nhu cÇu dïng níc
N¨m 1990
km3
%
N¨m 2000
km3
%
5
- CÊp níc cho sinh ho¹t 120/20
4/1
440/65
7/2
- CÊp níc cho c«ng 510/20
20/1
1900/70
31/2
- CÊp níc cho n«ng 1900/150
73/9
3400/260 58/8
nghiÖp
0
4
0
8
70/70
3/4
240/240
4/8
2600
100
5980
100
1610
100
2975
100
nghiÖp
- Hå chøa níc
- Tæng sè
Ghi chó: Tö sè – lîng níc toµn bé; mÉu sè – lîng níc kh«ng hoµn l¹i.
III. c¸c nguån níc tù nhiªn.
Cã 3 giai ®o¹n c¬ b¶n t¹o nªn mét chu tr×nh lu©n chuyÓn
cña níc trªn mÆt ®Êt: Bay h¬i, ma-tuyÕt vµ dßng ch¶y. Níc rÊt
phong phó trong thiªn nhiªn vµ che phñ 4/5 bÒ mÆt Tr¸i §Êt. Cã
4 nguån níc tù nhiªn chñ yÕu.
1/ Níc ma: Cã chÊt lîng tèt, b·o hoµ CO2. Tuy nhiªn níc ma sÏ
hoµ tan c¸c chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬ kh¸c nhau trong kh«ng khÝ vµ
trong qu¸ tr×nh thÊm qua ®Êt. Nguån níc ma ®îc sö dông kh«ng
nhiÒu chØ nh÷ng trêng hîp thiÕu níc.
2/ Níc bÒ mÆt: §ã lµ níc cña c¸c s«ng, suèi, ao, hå (tù nhiªn
hoÆc nh©n t¹o)... chÊt lîng níc bÒ mÆt phô thuéc vµo m«i trêng
xung quanh, nghÜa lµ phô thuéc vµo nguån « nhiÔm (sinh ho¹t,
c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp...). Ngoµi ra níc s«ng cßn cã sù ph¸t
triÓn sinh s«i cña vi khuÈn, biÕn ®æi theo mïa. Níc bÒ mÆt lµ
nguån níc gÇn gñi víi con ngêi nhÊt vµ còng chÝnh v× vËy mµ níc
bÒ mÆt còng lµ nguån níc dÔ bÞ « nhiÔm nhÊt. Ngµy cµng hiÕm
cã mét nguån níc bÒ mÆt nµo ®¸p øng ®îc chÊt lîng tèi thiÓu cho
nhu cÇu sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp mµ kh«ng cÇn xö lý tríc khi ®a
vµo sö dông. Níc bÒ mÆt cã nhiÒu vi sinh vËt cã kh¶ n¨ng g©y
6
bÖnh cho con ngêi nªn ngêi ta ph¶i gi¸m ®Þnh chÊt lîng nguån níc, kiÓm tra c¸c thµnh phÇn ho¸, lý, sinh häc vµ nhÊt thiÕt ph¶i
khö trïng tríc khi ®a vµo sö dông tuy nhiªn níc bÒ mÆt vÉn thêng
xuyªn x¶y ra qu¸ tr×nh tù lµm s¹ch nh qu¸ tr×nh l¾ng c¸c chÊt
huyÒn phï trong thêi gian lu , qu¸ tr×nh kho¸ng ho¸ c¸c chÊt h÷u
c¬...
3/ Níc ngÇm: Lµ níc díi mÆt ®Êt, ®îc läc qua ®Êt nªn cha bÞ
x©m h¹i bêi c¸c nguån « nhiÔm.
Níc ngÇm ®îc lu gi÷ hay chuyÓn ®éng trong c¸c lç rçng hay
khe nøt cña c¸c tÇng ®¸ t¹o nªn tÇng ngÇm níc. C¸c lo¹i ®Êt sÐt
vµ hoµng thæ kh«ng chøa níc. Kh¶ n¨ng ngËm níc cña c¸c tÇng
sái s¹n, c¸t th«, c¸t trung vµ c¸t mÞn gi¶m dÇn do ®é rçng gi¶m
dÇn. Níc ngÇm cã nhiÖt ®é t¬ng ®èi æn ®Þnh: 17270C, hµm lîng cÆn cña níc ngÇm thêng nhá (3050mg/l). C¸c t¹p chÊt, vi
trïng còng ®îc lo¹i bít bëi qu¸ tr×nh thÊm qua c¸c líp ®Êt. V×
vËy, níc ngÇm thêng cã chÊt lîng tèt. Tuy nhiªn níc ngÇm thêng
chøa c¸c t¹p chÊt, v« c¬ nh NH4+, Fe2+, Mn2+. Cßn lîng oxi hoµ tan
rÊt thÊp hoÆc kh«ng cã, do ®ã ph¶n øng oxi hoµ tan rÊt thÊp
hoÆc kh«ng cã, do c¸c ph¶n øng oxi ho¸ kh«ng x¶y ra trong lßng
®Êt ®· tiªu hao hÕt oxi.
ë níc ta, níc ngÇm cã hµm lîng muèi cao Fe2+, Mn2+,... lín h¬n
tiªu chuÈn cho phÐp nªn ph¶i xö lý míi dïng ®îc.
IV. T×nh tr¹ng nguån níc hiÖn nay vµ t×nh h×nh sö dông níc.
Theo c¸c sè liÖu gÇn ®©y, lîng níc ngät cã thÓ sö dông ®îc
trªn hµnh tinh chóng ta (kh«ng kÓ níc ®ãng b¨ng vµ nguån níc
ngÇm rÊt s©u) chØ chiÕm 0,26% lîng níc toµn thÓ hoÆc cã thÓ
kho¶ng 50.000km3 trong ®ã chØ 1/3 lµ cã kh¶ n¨ng sö dông vµo
viÖc s¶n xuÊt níc s¹ch.
Sù ®a d¹ng vÒ kh«ng gian vµ thêi gian cña c¸c nguån níc,
vÒ nhu cÇu sö dông lµ rÊt kh¸c biÖt, nhÊt lµ víi c¸c yªu cÇu ngµy
7
cµng t¨ng cña c¸c vïng ®Êt ®ang dÇn bÞ kh« c¹n, ®ang chÞu
mét ¸p lùc nÆng nÒ vÒ d©n sè vµ ®ang bÞ ®e do¹ bëi sù «
nhiÔm trÇm träng do sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp , n«ng
nghiÖp.
XÐt trong ph¹m vi toµn cÇu, t×nh tr¹ng cung cÊp níc s¹ch
hiÖn nay lµ kh«ng ®¸p øng. Cø 5 ngêi cã 1 ngêi thiÕu níc uèng,
cø 2 ngêi th× cã 1 ngêi kh«ng ®îc sö dông hÖ thèng níc hîp vÖ
sinh vµ 5 triÖu ngêi chÕt hµng n¨m v× dïng níc bÞ « nhiÔm.
Trong t¬ng lai t×nh tr¹ng khan hiÕm v× nguån níc ngät vµ
sù cung cÊp níc s¹ch l¹i cµng tåi tÖ h¬n do:
- Sù biÕn ®æi cña khÝ hËu, xuÊt hiÖn nhiÒu vïng thiÕu níc
do kh« c¹n, h¹n h¸n.
- Do sù ph¸t triÓn d©n sè: Ngêi ta dù ®o¸n r»ng 20 n¨m
sau, h¬n mét n÷a d©n sè trªn hµnh tinh vÒ sèng ë c¸c thµnh phè
lín vµ rÊt lín. H¬n 50 thµnh phè sÏ vît qu¸ 9 triÖu ngêi.
- Sù « nhiÔm nÆng nÒ cña c¸c nguån níc v× c¸c ho¸ chÊt
®éc h¹i ®îc sö dông trong c«ng nghiÖp vµ néng nghiÖp.
Do ®ã nÕu kh«ng cã mét chÝnh s¸ch, chiÕn lîc ®óng ®¾n vÒ
khai th¸c, b¶o vÖ vµ sö dông nguån níc th× con ngêi ngµy cµng
ph¶i tiÕn dÇn ®Õn mét sù khñng ho¶ng nghiªm träng vÒ níc.
V. c¸c lo¹i t¹p chÊt trong níc.
V.1. C¸c lo¹i t¹p chÊt trong níc.
1.1. KhÝ hoµ tan trong níc.
Nång ®é c¸c chÊt khÝ O 2, CO2, H2S trong níc thiªn nhiªn dao
®éng rÊt lín. KhÝ H2S lµ qu¸ tr×nh ph©n huû c¸c chÊt h÷u c¬,
ph©n r¸c. KhÝ trong níc, H2S cã mïi trøng thói khã chÞu vµ ¨n
mßn kim lo¹i. Hµm lîng oxi hoµ tan trong níc phô thuéc vµo nhiÖt
®é, ¸p suÊt, ®Æc tÝnh cña nguån níc. C¸c nguån níc thêng cã lîng
oxi hoµ tan cao do bÒ mÆt tho¸ng tiÕp xóc trùc tiÕp víi kh«ng
khÝ. Níc ngÇm cã hµm lîng oxi hoµ tan thÊp hoÆc kh«ng cã, do
8
c¸c ph¶n øng oxi ho¸-khö x¶y ra trong lßng ®Êt ®· tiªu hao hÕt
oxi. Hµm lîng oxi ®îc x¸c ®Þnh qua chØ sè ®é oxi hoµ tan
DO( mg/lÝt), thêng ®îc ®o b»ng m¸y hoÆc chuÈn ®é theo
Wrigle.
- Kh¸c víi O2, khÝ CO2 cã nhiÒu trong níc ngÇm, cã Ýt trong níc
mÆn. Nguyªn nh©n lµ trong qu¸ tr×nh yÕm khÝ, qu¸ tr×nh
ph©n huû c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong níc dÉn ®Õn sù h×nh thµnh
mét lîng lín CO2. Gèc cacbon¸t cã thÓ tån t¹i díi d¹ng CO2 hoµ tan,
c¸c hîp chÊt Cacbon¸t H2CO3, HCO3-, CO32-. Tû lÖ c¸c hîp chÊt
Cacbon¸t nãi trªn phô thuéc vµo pH. CO2 tù do lµ lîng CO2 díi d¹ng
khÝ hoµ tan, ®é pH cµng thÊp th× CO2 tù do cµng nhiÒu.
Nh×n chung lîng khÝ O2 vµ CO2 hoµ tan cã ý nghÜa quan träng
trong c«ng nghÖ xö lý níc, nhÊt lµ níc ngÇm. Lîng CO2 cao, O2 thÊp
c¶n trë qu¸ tr×nh oxi ho¸ Fe ,Mn. Lîng CO2 hoÆc O2 cao sÏ ¨n
mßn ®êng èng hoÆc thiÕt bÞ. Hµm lîng CO2 qu¸ thÊp trong níc
cøng g©y hiÖn tîng ®ãng cÆn.
- Ngoµi c¸c khÝ trªn cßn cã c¸c khÝ kh¸c víi hµm lîng nhá nh
CH4 ®îc sinh ra do qu¸ tr×nh ph©n huû yÕm khÝ c¸c hîp chÊt
h÷u c¬.
Ph©n huû yÕm khÝ
- ChÊt h÷u c¬
Vi khuÈn
CO 2+
CH4+H2S
1.2. CÆn l¬ löng:
CÆn l¬ löng lµ ®Æc trng cña níc bÒ mÆt, chñ yÕu lµ cÆn phï
sa, bïn c¸t. CÆn thêng cao vµo mïa lò, thÊp vµo mïa c¹n. Nguån
níc cña cÆn l¬ l÷ng lµ do ma xãi lì, röa tr«i bïn, ®Êt, bôi trªn
mÆt ®Êt. Hµm lîng cÆn l¬ löng trong níc s«ng ë ViÖt Nam thêng
dao ®éng tõ vµi chôc mg/ lÝt vµo mïa níc trong vµ ®Õn vµi
ngh×n mg/lÝt ë mïa níc lò. Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh
cña sù xãi mßn lµ do n¹n chÆt ph¸ rõng ®Çu nguån ngµy mét
9
t¨ng, lµm gi¶m ®é che phñ vµ lµm t¨ng diÖn tÝch ®Êt trèng ®åi
nói träc. C¨n l¬ löng cã thÓ ®o b»ng hai chØ sè: Hµm lîng cÆn l¬
löng (mg/ lÝt) hoÆc ®é ®ôc. Lu ý hai d¹i lîng nµy cïng t¨ng hoÆc
cïng gi¶m nhng kh«ng tû lÖ thuËn víi nhau.
1.3. C¸c t¹p chÊt h÷u c¬.
C¸c t¹p chÊt h÷u c¬ trong níc phÇn lín do sù ph©n huû cña
®éng, thùc vËt hoµ tan trong níc, chñ yÕu lµ axit Humic, Furic.
Ngoµi ra trong níc tù nhiªn cßn c¸c chÊt tan h÷u c¬ nh:
Focman®ªhit, phenol.
Ngµy nay c¸c t¹p chÊt h÷u c¬ nhiÒu h¬n do c¸c chÊt th¶i nh
níc th¶i sinh ho¹t, c¸c lo¹i thuèc trõ s©u, diÖt cá, c¸c chÊt tÈy
tæng hîp, ph©n bãn vv... ChÊt h÷u c¬ cã trong níc ®îc ®Æc trng
d¸n tiÕp b»ng hai chØ sè: ®é mµu vµ chØ sè oxi ho¸ (mg O 2/
lÝt). HiÖn nay ë ViÖt Nam ngêi ta thêng xÐt hµm lîng h÷u c¬ gi¸n
tiÕp qua chØ sè oxi ho¸.
1.4. C¸c t¹p chÊt v« c¬.
C¸c chÊt tan v« c¬ trong níc tån t¹i díi d¹ng cation vµ anion,
c¸c cation phæ biÕn nhÊt lµ Na+, K+, Ca2+, Mg2+ thêng ®i víi Cl-,
HCO3-, SO42-. C¸c cation H+, NH4+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Al3+ thêng ®i
víi OH-, CO32-, NO2-, NO3-, F-, SO42-, HS -vv...
Fe2+, Fe3+, Mn2+ thêng tån t¹i trong níc ngÇm, hµm lîng Mn2+
nhá h¬n Fe2+, Fe3+. S¾t vµ mangan tån t¹i trong níc cã mµu chñ
yÕu ¶nh hëng vÒ mÆt c¶m quan.
- C¸c hîp chÊt chøa Nit¬: Tån t¹i trong níc thiªn nhiªn díi
d¹ng Nit¬rit (HNO2, nit¬rat, HNO3 ) vµ Amoni¨c (NH3). C¸c hîp
chÊt chøa nit¬ cã trong níc chøng tá níc ®· bÞ nhiÔm bÈn bëi níc
th¶i sinh ho¹t. Sau mét thêi gian nhiÔm bÈn th× amonoi¨c vµ
nit¬rit bÞ oxi ho¸ thµnh nit¬rat. ViÖc sö dông ph©n bãn trong
n«ng nghiÖp còng lµm t¨ng hµm lîng c¸c t¹p chÊt nµy.
10
- Sunphat vµ clorua: NÕu hµm lîng Cl- lín h¬n 250 mg/ lÝt
trong níc lµm cho níc cã vÞ mÆn. C¸c nguån níc ngÇm cã hµm lîng
Clorua lªn tíi 500-1000mg/ lÝt cã thÓ g©y bÖnh thËn vµ níc cã
hµm lîng Sunphat cao (>250 mg/ lÝt) cã h¹i cho søc khoÎ con ngêi.
- Ièt vµ Flo: tån t¹i trong níc díi d¹ng ion vµ chóng cã ¶nh hëng trùc tiÕp tíi søc khoÎ con ngêi. Hµm lîng Flo cã trong níc uèng
nhá h¬n 0,7mg/ lÝt dÔ g©y bÖnh ®au r¨ng, > 1,5 mg/ lÝt l¹i lµm
háng men r¨ng. Nh÷ng vïng trong níc thiÕu Ièt thêng m¾c bÖnh
bíu cæ, nhng nÕu nhiÒu Ièt l¹i g©y h¹i cho søc khoÎ.
11
B¶ng3: C¸c t¸c h¹i do ho¸ chÊt trong níc g©y ra.
Ho¸ chÊt
T¸c h¹i
§éc h¹i cho ngêi, ®éc h¹i cho c¸c loµi thuû sinh
Aren (As)
Cho c¸c ph¶n øng t¹o thµnh Trriclometan lµ chÊt
Clo (Cl2)
®éc h¹i nguy hiÓm. §éc h¹i cho c¸ vµ c¸c loµi
thuû sinh.
T¹o ®é cøng cña níc, g©y b¸m cÆn trong èng
Canxi (Ca)
dÉn, thiÕt bÞ, lµm h háng quÇn ¸o. Kh«ng tèt
Nit¬amoni¨c
NH3, NH4+
3
Nitrat( NO )
Oxi
hoµ
cho c¸ vµ thuû sinh.
KÝch thÝch qu¸ tr×nh ph× dìng trong hå, lµm
t¨ng c¸c t¹p chÊt bÈn trong níc. §éc h¹i cho c¸c
loµi thuû sinh.
§éc h¹i cho trÎ em, kÝch thÝch qu¸ tr×nh ph× d-
ìng. Lµm t¨ng t¹p chÊt trong níc.
tan Nång ®é thÊp cã h¹i cho c¸. ThiÕu oxi kh«ng
(DO)
Hy®r«sunfua
H2S
khö ®îc mïi trong níc.
Nång ®é cao g©y ¨n mßn kim lo¹i. Nång ®é
b»ng 0 hoÆc qu¸ thÊp cã thÓ t¹o thµnh sunfua,
¨n mßn bª t«ng.
G©y mïi vÞ trong níc uèng. §éc h¹i cho c¸c loµi
Phenol
thuû sinh.
G©y mïi khã chÞu trong níc. §éc h¹i cho c¸c loµi
Lu huúnh (S)
thuû sinh. T¹o axit ¨n mßn bª t«ng. Oxi ho¸
Lu
sunfua t¹o sunfat tiªu thô Oxi
huúnh Ph¶m øng víi oxi hoµ tan tiªu thô oxi trong níc.
Sunfit
Lu
huúnh Lµm cho níc cã tÝnh ¨n mßn kim lo¹i. Khi yÕm
Sunfat
khÝ t¹o thµnh sunfua. Lµm cho níc cã vÞ mÆn.
(SO42-)
PO4-
T¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh ph× dìng trong
c¸c ao hå.
12
Dùa trªn c¸c t¸c h¹i nãi trªn ngêi ta ®· ®a ra tiªu chuÈn chÊt
lîng níc uèng nh sau:
B¶ng 4. Tiªu chuÈn chÊt lîng níc uèng.
Tiªu chuÈn
ChØ tiªu chÊt lîng
Mµu
ViÖt Nam TC-
Tiªu chuÈn cña WHO
Møc yªu
20TCN
cÇu
<100
thang 50 hazen
Møc cho
phÐp
50hazen
Coban
§é trong Scheler, cm >30
§é ®ôc
Mïi vÞ
0
Hµm lîng chÊt r¾n <1000
0
500
0
1500
(mg/l)
Hµm lîng c¨n (mg/ l)
pH
Amoni chÊt tÈy (mg/l)
Phenol (mg/l)
DÇu kho¸ng (mg/l)
DÉn
xuÊt
Phenol
<3
6,5-8,5
0
7,0-8,5
0,2
0,001
0,01
-
6,5-9,2
1,0
0,002
0,3
-
(mg/l)
§é cøng toµn phÇn
<120 H
100mg
500 mg
75-100
70-100
<3
<0,3
-
CaCO3/ l
75
200
0,05
0,1
30
CaCO3/l
200
600
1,5
1,0
150
Canxi (mg/l)
Clorua (mg/l)
§ång (mg/l)
S¾t (mg/l)
Magie (mg/l)
13
Mangan (mg/l)
Sunfat (mg/l)
KÏm (mg/l)
Amoniac (mg/l)
Nitrat (mg/l)
Florua (mg/l)
asen (mg/l)
Xianua (mg/l)
Ch× (mg/l)
Thuû ng©n (mg/l)
Selen (mg/l)
§é oxi ho¸ KMnO4
<0,2
250
<5
<6
0,7 – 1,5
0,05
0
0,1
0,5 – 2
200
5
0,5
<45
<0,5
-
400
15
0,05
0,05
0,1
0,01
0,01
-
(mg/l)
§ihi®rosunfua (mg/l)
Io®ua (mg/l)
Photphat (mg/l)
Crom (mg/l)
Clo d (mg/l):
0
0,005 – 0,007
1,2 – 1,5
0
-
-
+ §Çu nguån
0,5 – 1,0
+ Cuèi nguån
ChØ sè Coli
Vi khuÈn kÞ níc
>0,05
<20
0
-
-
( trong 1 ml níc )
14
Ch¬ng II. Ph¬ng ph¸p keo tô
I. kh¸i niÖm:
T¹p chÊt trong níc thiªn nhiªn thêng ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i vµ
kÝch thøc, chóng cã thÓ lµ c¸c h¹t c¸t, sÐt, bïn, sinh vËt phï du,
s¶n phÈm h÷u c¬ ph©n huû... KÝch thíc h¹t dao ®éng tõ vµi
phÇn triÖu mm ®Õn vµi mm. B»ng c¸c biÖn ph¸p xö lý c¬ häc
nh l¾ng läc, tuyÓn næi chØ cã thÓ lo¹i bá ®îc c¸c h¹t cã kÝch thíc
lín h¬n 10-4 mm. Víi c¸c h¹t cã kÝch thíc bÐ h¬n 10-4 mm, nÕu
dïng qu¸ tr×nh l¾ng tÜnh th× ph¶i tèn rÊt nhiÒu thêi gian vµ khã
cã ®îc hiÖu qu¶ cao. Do ®ã cÇn ph¶i ¸p dông ph¬ng ph¸p xö lý
ho¸ häc, ®ã lµ ph¬ng ph¸p keo tô.
Keo tô lµ ph¬ng ph¸p xö lý níc cã sö dông ho¸ chÊt. C¸c h¹t
keo nhá l¬ löng trong níc nhê t¸c dông cña chÊt keo tô mµ liªn
kÕt víi nhau t¹o thµnh b«ng keo cã kÝch thíc lín h¬n. Tõ ®ã ngêi
ta cã thÓ t¸ch chóng ra khái níc dÔ dµng b»ng ph¬ng ph¸p l¾ng
läc hay tuyÓn næi.
I.1. C¸c biÖn ph¸p keo tô:
Cã 3 biÖn ph¸p ho¸ häc keo tô cho mét hÖ huyÒn phï d¹ng
keo.
1.1: Keo tô b»ng chÊt ®iÖn ly ®¬n gi¶n.
B¶n chÊt cña ph¬ng ph¸p lµ cho vµo níc c¸c chÊt ®iÖn ly
®¬n gi¶n ë d¹ng ion ®¬n gi¶n ngîc dÊu. Khi nång ®é c¸c ion ngîc
dÊu t¨ng lªn th× cµng cã nhiÒu ion ®îc chuyÓn tõ líp khuÕch t¸n
vµo líp ®iÖn tÝch kÐm, dÉn tíi viÖc gi¶m ®iÖn thÕ Zeta, ®ång
thíi lùc ®Èy tÜnh ®iÖn còng gi¶m ®i. Nhê chuyÓn ®éng Brown,
c¸c h¹t keo víi ®iÖn tÝch nhá khi va ch¹m chóng kÕt dÝnh b»ng
lùc hót ph©n tö Vanderwalls t¹o nªn c¸c b«ng lín h¬n.
15
Trong thùc tÕ, qu¸ tr×nh keo tô dïng chÊt ®iÖn ly ®¬n gi¶n
Ýt cã ý nghÜa do nång ®é chÊt ®iÖn ly ®Ó ®¹t tíi viÖc ph¸ vì
tr¹ng th¸i æn ®Þnh cña hÖ keo ®ßi hái rÊt cao. Ph¬ng ph¸p nµy
cÇn lîng chÊt ®iÖn ly cho vµo níc ph¶i thËt chÝnh x¸c. Do vËy ph¬ng ph¸p nµy Ýt khi vµ hÇu nh kh«ng ®îc dïng.
1.2: Ph¬ng ph¸p keo tô b»ng hÖ keo ngîc dÊu (keo tô
víi muèi nh«m hoÆc s¾t). Ph¬ng ph¸p nµy ®îc tiÕn hµnh nh
sau:
Sö dông muèi nh«m hoÆc s¾t ho¸ trÞ III ( cßn gäi lµ phÌn
nh«m
hoÆc
s¾t)
lµm
chÊt
keo
tô nh:
Al2(SO4)3.
14H2O,
AlCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.8H2O, Fe(SO4).7H2O, FeCl3 vv... C¸c muèi
nµy ®îc ®a vµo níc díi d¹ng dung dÞch hoµ tan. C¸c mÉu níc tù
nhiªn thêng cã pH trong kho¶ng 5,5-8,5 nªn c¸c huyÒn phï thêng
tÝch ®iÖn ©m.
Trong dung dÞch chóng ph©n ly thµnh c¸c cation vµ anion
theo ph¶n øng sau:
Al2(SO4)3 2Al3++3SO42FeCl3 Fe3++3ClC¸c ion Al3+, Fe3+ cã kh¶ n¨ng ngËm níc t¹o thµnh phøc Me
(H2O)63+ (Me3+: Al3+hoÆc Fe3+).
Khi t¨ng pH, c¸c ph¶n øng x¶y ra nh sau:
Me(H2O)63++H2O Me(H2O)5OH2+ + H3O+
T¨ng axÝt:
Me(H2O)52++H2O Me(H2O)4(OH)2+ + H3O+
T¨ng kiÒm:
Me(H2O)4(OH)2++H2O Me(H2O)3+ + 3H2O +
H3O+
16
Me(OH)3 + OH- Me(OH)4Khi cho dung dÞch muèi nh«m vµo níc sÏ thiÕt lËp c©n b»ng
thuû ph©n t¹o ra c¸c cÊu tö kh¸c nhau: [Al(OH)2]+, [Al(OH)]+,
Al(OH)3.
C¸c cÊu tö nµy liªn kÕt víi nhau qua c¸c cÇu nèi OH hay O t¹o
ra c¸c Polime cã ®é dµi kh¸c nhau. Tû lÖ gi÷a c¸c cÊu tö h×nh
thµnh trong dung dÞch phô thuéc vµo pH theo gi¶n ®å thµnh
phÇn – pH sau:
0
12
2
14
4
6
8
10
H×nh 1: Thµnh phÇn c¸c cÊu tö cña nh«m phô thuéc pH m«i trêng.
Vïng pH> 8,5 cÊu tö [Al(OH)4]- chiÕm u thÕ cßn ë pH < 7,5
th× cÊu tö Al(OH)3 kh«ng tån t¹i.
Trong gi¶n ®å, phÇn mµu x¸m lµ kho¶ng keo tô trong c«ng
nghÖ xö lý níc, nã n»m hoµn toµn trong vïng tån t¹i bÒn cña
Al(OH)3.
Trong hÖ níc cã huyÒn phï vµ keo cïng c¸c cÊu tö cña muèi
nh«m t¹o thµnh cã thÓ co¸ c¸c qu¸ tr×nh sau:
- NÕu pH níc thÊp h¬n ®iÓm ®¼ng ®iÖn cña h¹t huyÒn phï
(cë 5,5) th× c¸c cÊu tö cña muèi nh«m vµ c¸c h¹t huyÒn phï tÝch
®iÖn d¬ng nªn chóng kh«ng keo tô víi nhau ®îc. MÆt kh¸c v× pH
thÊp nªn còng kh«ng t¹o thµnh (hoÆc kh«ng ®¸ng kÓ) kÕt tña
17
Al(OH)3 ®Ó cã thÓ l«i cuèn c¸c huyÒn phï xuèng. Do ®ã hiÖu qu¶
chÊt keo tô rÊt thÊp.
- Khi pH cao (trªn 8) th× d¹ng tån t¹i chñ yÕu cña nh«m lµ
[Al(OH)4] còng mang dÊu ©m, cïng dÊu víi ®iÖn tÝch huyÒn phï.
Qu¸ tr×nh keo tô v× thÕ còng kh«ng x¶y ra.
- Trong vïng pH tõ 5,8 – 8 cÊu tö Al(OH) 3 chiÕm u thÕ tuyÖt
®èi, hµm lîng Al3+ thÊp v× ®é tan cña nã rÊt bÐ. Nång ®é Al 3+ t¹i
250C chØ kho¶ng 0,23.10 -3 mg/lit. C¸c cÊu tö tÝch ®iÖn d¬ng
kh¸c cña nã còng cã nång ®é thÊp t¬ng tù. Trong thùc tÕ, liÒu lîng chÊt keo tô tÝnh theo Al 3+ vµo kho¶ng 0,7-3,5 mg/lÝt (10-50
gam Al2(SO4)3. 18H2O/m3). nªn phÇn lín chóng n»m ë d¹ng Al(OH) 3
kh«ng tan vµ vît x· mcs b·o hoµ.
Trong qu¸ tr×nh keo tô dïng muèi nh«m, cã thÓ t¹o thµnh 3
lo¹i b«ng cÆn.
+ Lo¹i thø nhÊt lµ tæ hîp cña c¸c h¹t keo tù nhiªn trong mÉu
níc., do bÞ ph¸ vì thÕ ®iÖn ®éng Jeta khi t¨ng cêng ®é ion ( do
®a chÊt keo tô vµo hÖ) nªn keo tô l¹i. Lo¹i nµy chØ chiÕm lîng
nhá.
+ Lo¹i thø hai gåm c¸c h¹t keo mang ®iÖn tÝch tr¸i dÊu
nhau kÕt hîp l¹i ®Ó trung hoµ ®iÖn tÝch. Lo¹i nµy Ýt cã kh¶ n¨ng
kÕt dÝnh vµ hÊp thô trong qu¸ tr×nh sa l¾ng.
+ Lo¹i thø ba ®îc h×nh thµnh tõ c¸c h¹t keo do thuû ph©n
chÊt keo tô víi c¸c anion trong níc t¹o thµnh b«ng cÆn cã ho¹t
tÝnh bÒ mÆt cao, cã kh¶ n¨ng hÊp thô m¹nh trong qu¸ tr×nh sa
l¾ng. V× vËy khi keo tô cÇn chó ý t¹o ®iÒu kiÖn cho lo¹i keo tô
thø ba nµy h×nh thµnh.
Sù keo tô thµnh muèi Fe(III) x¶y ra hoµnh toµn t¬ng tù.
®å thÞ sù phô thuéc nång ®é c¸c cÊu tö s¾t (III) trong níc
vµo pH ®îc biÓu diÕn trong h×nh sau:
Fe(OH)3 r
18
0
14
2
4
6
8
10
12
H×nh 2:§å thÞ sù phô thuéc nång ®é c¸c cÊu tö cña Fe(III)
vµ pH.
TÝnh chÊt ®Æc thï cña viÖc sö dông s¾t (III) lµ:
T¹i pH> 10 chñ yÕu tån t¹i Fe(OH)4- vµ Fe(OH)3, ë vïng pH<6
th× d¹ng tån t¹i chñ yÕu lµ: Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)+2. S¾t (III) cã
nång ®é pH8. Do ®ã, kho¶ng pH tèi ®a cho qu¸ tr×nh keo tô víi
muèi s¾t (II) réng h¬n so víi muèi nh«m (6-8).
Tuy nhiªn s¾t (III) cã tÝnh axit m¹nh nªn nã tiªu thô kiÒm lín,
gi¶m pH m¹nh h¬n vµ g©y tÝnh ¨n mßn nÆng h¬n.
Hiªn nay cã xu híng dïng PAC thay cho phÌn nh«m v× PAC cã
nhiÒu u ®iÓm: HiÖu qu¶ xö lý cao h¬n, thêi gian keo tô nhanh
h¬n, lîng tån d nh«m trong níc thÊp, thÝch hîp cho níc cã ®é ®ôc
cao, ®é cøng thÊp, Ýt g©y ¨n mßn dêng èng vµ thiÕt bÞ.
1.3. Keo tô hoÆc tr¬ keo tô b»ng Polime.
§a vµo hÖ polime tù nhiªn hoÆc tæng hîp, thêng dïng lµ:
Polime, amiden, alginat, polielectrolyt tæng hîp. Polime t¹o ra cÇu
nèi gi÷a c¸c h¹t víi mét kho¶ng c¸ch lín h¬n, kho¶ng c¸ch hiÖu
dông cña c¸c lùc ®Èy. Víi c¸ch keo tô nµy, nÕu dïng qu¸ ngìng
keo tô th× l¹i dÉn ®Õn sù t¸i x¸c lËp tr¹ng th¸i bÒn cña keo.
19
I.2. kÕt qu¶ xö lý níc cña qu¸ tr×nh keo tô.
Qua qu¸ t×nh keo tô ngêi ta ®· ®a ra b¶ng sè liÖu vÒ thµnh
phÇn trong níc ®· ®îc t¸ch nhê ph¬ng ph¸p keo tô nh sau:
b¶ng 5: kh¶ n¨ng xö lý níc cña qu¸ tr×nh keo tô
Thµnh phÇn
Kh¶ n¨ng
Thµnh phÇn trong Kh¶ n¨ng
trong níc
t¸ch nhê keo
níc
tô
t¸ch nhê keo
tô
§é ®ôc
+++
Selen
+++
ChÊt r¾n l¬
+++
Thuû ng©n
++
+++
Bari
+
0
Xianua CN-
0
0
Mµu (mg Pt/l)
+++
+,0,+
Mïi
0,+
l÷ng
Phètph¸t PO43Nit¬rat NO3Clorua ClSunphat SO42-
Tuú ho¸ chÊt COD( theo O2)
Florua S-
sö dông
S¾t
+++
Mangan
+
Nh«m
+++
§ång
+++
m¹ch vßng
KÏm
++
Ho¸ chÊt b¶o vÖ
+++
TOC(theo C)
+++
BOD (theo O2)
+++
Phenol
0
Hîp chÊt cacbon
++
+,++
20
- Xem thêm -