GIỚI THIỆU SƠ LƯC VỀ NƯỚC CẤP

Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



Nước tham gia vào quá trình tái sinh thế giới hữu cơ. Nguồn gốc của sự hình

thành và tích luỹ chất hữu cơ sơ sinh là hiện tượng quang hợp được thực hiện dưới tác

dụng của năng lượng mặt trời với sự góp phần của nước và không khí. Trong quá trình

trao đổi chất, nước có vai trò trung tâm. Những phản ứng lý, hoá học diễn ra với sự

tham gia bắt buộc của nước. Nước là dung môi của rất nhiều chất và đóng vai trò dẫn

đường cho các muối đi vào cơ thể.

Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đời

sống tinh thần cho người dân. Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có

nước khác nào cơ thể không có máu. Nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản

xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau.

Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn có vai trò điều tiết các

chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó là

những nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật.

2.2 CÁC LOẠI NGUỒN NƯỚC DÙNG ĐỂ CẤP NƯỚC:

Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi

là nước thô) từ nước mặt, nước ngầm, nước biển.

2.2.1 Nước mặt:

Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối. Do kết hợp từ

dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của

nước mặt là:

− Chứa khí hoà tan đặc biệt là oxy.

− Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ

do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ

tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo.

6



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



− Có hàm lượng chất hữu cơ cao.

− Có sự hiện diện của nhiều loại tảo.

− Chứa nhiều vi sinh vật.

2.2.2 Nước ngầm:

Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc

vào thành phần khoáng hoá và cấu trúc đòa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy

qua các đòa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi

nước ngầm chảy qua đòa 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.

+ Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn đònh.

+ Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S, …

+ Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo, …

+ Không có hiện diện của vi sinh vật.

2.2.3 Nước biển:

Nước biển thường có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình Dương là 32 – 35 g/l).

Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi tuỳ theo vò trí đòa lý như: cửa sông, gần bờ

hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển thường có nhiều chất lơ lửng, càng gần bờ nồng độ

càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật.

2.2.4 Nước lợ:

Ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau của các dòng nước ngọt chảy

từ sông ra, các dòng thấm từ đất liền chảy ra hoà trộn với nước biển. Do ảnh hưởng

của thuỷ triều, mực nước tại chỗ gặp nhau lúc ở mức nước cao, lúc ở mức nước thấp và

do sự hoà trộn giữa nước ngọt và nước biển làm cho độ muối và hàm lượng huyền phù

7



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



trong nước ở khu vực này luôn thay đổi và có trò số cao hơn tiêu chuẩn cấp nước cho

sinh hoạt và thấp hơn nhiều so với nước biển thường gọi là nước lợ.

2.2.5 Nước khoáng:

Khai thác từ tầng sâu dưới đất hay từ các suối do phun trào từ lòng đất ra. Nước

có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ cho phép đối với nước uống và

đặc biệt có tác dụng chữa bệnh. Nước khoáng sau khi qua khâu xử lí thông thường như

làm trong, loại bỏ hoặc nạp lại khí CO 2 nguyên chất được đóng vào chai để cấp cho

người dùng.

2.2.6 Nước chua phèn:

Những nơi gần biển, ví dụ như đồng bằng sông Cửu Long ở nước ta thường có

nước chua phèn. Nước bò nhiễm phèn là do tiếp xúc với đất phèn, loại đất này giàu

nguyên tố lưu huỳnh ở dạng sunfua hay ở dạng sunfat và một vài nguyên tố kim loại

như nhôm, sắt. Đất phèn được hình thành do quá trình kiến tạo đòa chất. Trước đây ở

những vùng này bò ngập nước và có nhiều loại thực vật và động vật tầng đáy phát

triển. Do quá trình bồi tụ, thảm thực vật và lớp sinh vật đáy bò vùi lấp và bò phân huỷ

yếm khí, tạo ra các axit mùn hữu cơ làm cho nước có vò chua, đồng thời có nhiều

nguyên tố kim loại có hàm lượng cao như nhôm, sắt và ion sunfat.

2.2.7 Nước mưa:

Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết

bởi vì nước mưa có thể bò ô nhiễm bởi khí, bụi, và thậm chí cả vi khuẩn có trong

không khí. Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bò ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể

khác nhau. Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh sẽ tạo

nên các trận mưa axit. Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm



8



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



hệ thống mái, máng thu gom dẫn về bể chứa. Nước mưa có thể dự trữ trong các bể

chứa có mái che để dùng quanh năm.

2.3 CHẤT LƯNG NƯỚC NGUỒN:

Muốn xử lí một nguồn nước nào đó cần phải phân tích một cách chính xác ba loại

chỉ tiêu cơ bản của nguồn nước đó là: chỉ tiêu về lý học, hoá học và vi trùng.

2.3.1 Các chỉ tiêu về lí học: Bao gồm

1) Nhiệt độ (0C):

Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước. Sự thay đổi

nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của nguồn nước mặt

dao động rất lớn (từ 4 ÷ 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước. Nước

ngầm có nhiệt độ tương đối ổn đònh (từ 17 ÷ 270C).

2) Hàm lượng cặn không tan (mg/l):

Được xác đònh bằng cách lọc một đơn vò thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi

đem sấy khô ở nhiệt độ (105 ÷ 1100C). Hàm lượng cặn của nước ngầm thường nhỏ (30

÷ 50 mg/l), chủ yếu do các hạt mòn trong nước gây ra. Hàm lượng cặn của nước sông

dao động rất lớn (20 ÷ 5.000 mg/l), có khi lên tới (30.000 mg/l). Cùng một nguồn nước,

hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn. Cặn có trong nước sông

là do các hạt sét, cát, bùn bò dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn

gốc động thực vật mục nát hoà tan trong nước. Hàm lượng cặn là một trong những chỉ

tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt. Hàm lượng cặn của

nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phức tạp.

3) Độ màu của nước (tính bằng độ):



9



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



Được xác đònh theo phương pháp so sánh với thang màu coban. Độ màu của nước

bò gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do

sự phát triển của rong, rêu, tảo. Thường nước hồ, ao có độ màu cao.

4) Mùi và vò của nước:

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp

chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan, …

Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vò

mặn, vò chua, vò chát, vò đắng, …

2.3.2 Các chỉ tiêu về hoá hoc:

1) Hàm lượng cặn toàn phần (mg/l):

Bao gồm tất cả các chất vô cơ và hữu cơ có trong nước, không kể các chất khí.

Cặn toàn phần được xác đònh bằng cách đun cho bốc hơi một dung tích nước nguồn

nhất đònh và sấy khô ở nhiệt độ (105 ÷ 1100C) đến khi trọng lượng không đổi.

2) Độ cứng của nước:

Là đại lượng biểu thò hàm lượng các muối của canxi và magie có trong nước. Có

thể phân biệt thành 3 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vónh cửu và độ cứng

toàn phần. Độ cứng toàn phần biểu thò tổng hàm lượng các muối cacbonat và

bicacbonat của canxi và magie có trong nước. Độ cứng toàn phần là tổng của hai loại

độ cứng trên. Độ cứng có thể đo bằng độ Đức, kí hiệu là 0dH, 10dH bằng 10 mg CaO

hoặc 7,14 mg MgO có trong 1 lít nước, hoặc có thể đo bằng mgđl/l. Trong đó 1 mgđl/l

= 2,80dH.

Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn xà

phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm, …

3) Độ pH của nước (mgđl/l):

10



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



Có thể phân biệt thành độ kiềm toàn phần và riêng phần. Độ kiềm toàn phần bao

gồm tổng hàm lượng các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxit, và anion của các muối

−

2−

−

của các axit yếu Ktf = [OH ] + [CO3` ] + [ HCO3 ] . Khi nước thiên nhiên có độ màu lớn ( >



40 độ côban), độ kiềm toàn phần sẽ bao gồm cả độ kiềm do muối của các axit hữu cơ

gây ra. Người ta còn phân biệt độ kiềm riêng phần như: độ kiềm bicacbonat hay độ

kiềm hrat. Độ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và hiệu quả xử lí

nước. Vì thế trong một số trường hợp nước nguồn có độ kiềm thấp, cần thiết phải bổ

sung hoá chất để kiềm hoá nước.

4) Độ oxy hoá (mg/l O2 hay KMnO4):

Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉ

tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ

oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bò nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.

5) Hàm lượng sắt (mg/l):

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắt

thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi

khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất

oxy hoá, sắt (II) bò oxy hoá thành sắt (III) và kết tủa bông cặn Fe(OH) 3 có màu nâu

đỏ. Nước ngầm thường có hàm lượng sắt cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể còn

cao hơn nữa. Nước mặt chứa sắt (III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù, thường

có hàm lượng không cao và có thể khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục. Việc tiến

hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm. Khi trong nước có hàm lượng sắt

> 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chòu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản

phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước

của đường ống.



11



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



6) Hàm lượng mangan (mg/l):

Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàm

lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các

tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường

kết hợp với khử sắt trong nước.

7) Các hợp chất của axit silic (mg/l):

Thường gặp trong nước thiên nhiên dưới dạng nitrit (HNO 2), nitrat (HNO3) và

amoniac (NH3). Các hợp chất chứa nitơ có trong nước chứng tỏ đã bò nhiễm bẩn bởi

nước thải sinh hoạt. Khi bò nhiễm bẩn trong nước có cả nitrit, nitrat và cả amoniac. Sau

một thời gian, amoniac và nitrit bò oxy hoá thành nitrat. Việc sử dụng loại phân bón

nhân tạo cũng làm tăng hàm lượng amoniac trong nước thiên nhiên.

8) Hàm lượng sunfat và clorua (mg/l):

Tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các muối natri, canxi, magie và axit

H2SO4, HCl.

Hàm lượng ion Cl − có trong nước (> 250 mg/l) làm cho nước có vò mặn. Các

nguồn nước ngầm có hàm lượng clorua lên tới 500 ÷ 1000 mg/l có thể gây bệnh thận.

Nước có hàm lượng sunfat cao (> 250 mg/l) có tính độc hại cho sức khoẻ con người.

Lượng Na2SO4 có trong nước cao có tính xâm thực đối với bêtông và ximăng

pooclăng.

9) Iốt và fluo (mg/l):

Thường gặp trong nước dưới dạng ion và chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến sức

khoẻ con người. Hàm lượng fluo có trong nước ăn uống nhỏ hơn 0,7 mg/l dễ gây bệnh

đau răng, lớn hơn 1,5 mg/l sinh hỏng men răng. những vùng thiếu iốt thường xuất

hiện bệnh bứu cổ, ngược lại nếu nhiều iốt quá cũng gây tác hại cho sức khoẻ.



12



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



10) Các chất khí hoà tan (mg/l):

Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí H 2S

là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác. Khi trong nước có H 2S

làm nước có mùi trứng thối khó chòu và ăn mòn kim loại. Hàm lượng O 2 hoà tan trong

nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước. Các nguồn nước mặt

thường có hàm lượng oxy hoà tan cao do có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với

không khí. Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các phản

ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy.

Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết đònh trong sự ổn đònh của nước thiên nhiên.

Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn đònh của nước có vai trò rất quan trọng. Việc đánh

giá độ ổn đònh trong sự ổn đònh nước được thực hiện bằng cách xác đònh hàm lượng

CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion

HCO3− cùng tồn tại trong nước. Nếu trong nước có lượng CO2 hoà tan vượt quá lượng



CO2 cân bằng, thì nước mất ổn đònh và sẽ gây ăn mòn bêtông.

2.3.3 Chỉ tiêu về vi trùng:

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có các

loại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm đó là: kiết lò, thương hàn, dòch tả, bại liệt, … Việc

xác đònh sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mất nhiều

thời gian do sự đa dạng về chủng loại. Vì vậy trong thực tế, người ta áp dụng phương

pháp xác đònh chỉ số vi khuẩn đặc trưng, đó là loại vi khuẩn đường ruột côli. Bản thân

vi khuẩn côli là vô hại, song sự có mặt của côli chứng tỏ nguồn nước đã bò nhiễm bẩn

phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh. Số lượng vi khuẩn côli

tương ứng với số lượng vi trùng có trong nước. Đặc tính của vi khuẩn côli là có khả

năng tồn tại cao hơn các loại vi trùng gây bệnh khác. Do đó sau khi xử lý, nếu trong



13



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



nước không còn phát hiện thấy côli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bò tiêu

diệt.

Mặt khác việc xác đònh vi khuẩn côli đơn giản và nhanh chóng. Nên chúng được

chọn làm vi khuẩn đặc trưng để xác đònh mức độ nhiễm vi trùng gây bệnh trong nước.

Theo tiêu chuẩn cấp nước ăn uống sinh hoạt (TCXD – 33 : 1985) chỉ số côli không

vượt quá 20 con/lít nước. Ngoài ra trong một số trường hợp, người ta xác đònh số lượng

vi khuẩn kò khí để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn

nước.

2.4 CÁC BIỆN PHÁP VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC:

2.4.1 Các biện pháp xử lí cơ bản:

Trong quá trình xử lí nước cấp, cần phải thực hiện các biện pháp như sau:

+ Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bò làm sạch như: song chắn

rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.

+ Biện pháp hoá học: dùng các hoá chất cho vào nước để xử lí nước như: dùng

phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hoá nước, cho Clo vào nước để khử

trùng.

+ Biện pháp lí học: dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng

siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO 2 hoà tan trong nước

bằng phương pháp làm thoáng.

Trong ba biện pháp xử lí nêu ra trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lí

nước cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc lập hoặc

kết hợp với các biện pháp hoá học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu

quả xử lí nước. Trong thực tế để đạt được mục đích xử lí một nguồn nước nào đó một



14



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lí bằng việc kết hợp của

nhiều phương pháp.

Thực ra cách phân chia các biện pháp như trên chỉ là tương đối, nhiều khi bản

thân biện pháp xử lí này lại mang cả tính chất của biện pháp xử lí khác.

2.4.2 Dây chuyền công nghệ xử lí nước:

Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn thực hiện trong

các công trình đơn vò khác nhau. Tập hợp các công trình đơn vò theo trình tự từ đầu đến

cuối gọi là dây chuyền công nghệ xử lí nước. Căn cứ vào các chỉ tiêu phân tích của

nguồn nước, yêu cầu chất lượng nước sử dụng có thể xây dựng các sơ đồ công nghệ

khác nhau:

 Khi nước nguồn có hàm lượng cặn ≤ 2500 mg/l:



Sơ đồ 1:

Clo



Chất keo tụ



Từ trạm bơm



Bể trộn

Bể trộn



cấp 1 tới



Bể phản

Bể phản

ứng

ứng



Bể lắng



Bể lọc

Bể lọc

nhanh

nhanh



Bể chứa

Bể chứa

nước sạch

nước sạch



Nơi tiêu thụ



Chất kiềm hoá



Sơ đồ 2:

Chất keo tụ



Từ trạm bơm

cấp 1 tới



Bể trộn

Bể trộn



Chất kiềm hoá



Chất khử trùng



Bể lắng trong có lớp

Bể lắng trong có lớp

lơ lửng

lơ lửng



15



Bể lọc

Bể lọc

nhanh

nhanh



Bể chứa

Bể chứa

nước sạch

nước sạch



Nơi tiêu thụ



Chương 2

Giới thiệu sơ lược về nước cấp



Sơ đồ 3:



Chất keo tụ



Từ trạm bơm



Bể trộn

Bể trộn



cấp 1 tới



Chất khử trùng



Bể lọc tiếp

Bể lọc tiếp

xúc

xúc



Nơi tiêu thụ



Bể chứa

Bể chứa

nước sạch

nước sạch



Chất kiềm hoá



 Khi nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500 mg/l, có thể sử dụng các sơ đồ sau:



Chất keo tụ



Sơ đồ 1:

Từ trạm bơm

cấp 1 tới



Bể lắng

Bể lắng

sơ bộ

sơ bộ



Bể phản

Bể phản

ứng

ứng



Bể trộn

Bể trộn



Bể lắng



Chất kiềm hoá

Nơi tiêu thụ



Bể chứa

Bể chứa

nước sạch

nước sạch



16



Bể lọc

Bể lọc

nhanh

nhanh



Chất khử trùng