CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GIÁO TRÌNH CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
1-1



CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG NƯỚC

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:
- Các chỉ tiêu vật lý cơ bản như: độ đục, độ màu, độ pH, độ nhớt, tính phóng xạ, độ
cứng, nhiệt độ…
- Các chỉ tiêu hóa học của nước như: chỉ tiêu về nhu cầu ôxy hóa học COD (Chemical
Oxygen Demand), lượng ôxy hòa tan DO, hàm lượng H
2
S, Cl
-

, SO
4
2-
, PO
4
3-
, F
-
, I
-
,
Fe
2+
, Mn
2+
, các hợp chất nitơ, các hợp chất của axít cacbonic…
- Các chỉ tiêu vi sinh: số vi trùng gây bệnh E.coli, các loại rong tảo, virut…

1.1.1 Các Chỉ Tiêu Vật Lý

Độ Đục

Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt, nhưng khi
trong nước có tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, các vi sinh vật và cả các hóa chất hòa tan
thì khả năng truyền ánh sáng của nước giảm đi. Dựa trên nguyên tắc đó mà người ta xác đònh
độ đục của nước. Nước có độ đục cao tức là nước có nhiều tạp chất chứa trong nó và do vậy
khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm. Có nhiều phương pháp để xác đònh độ đục của nước
và do vậy kết quả thường được biểu thò bằng các đơn vò khác nhau.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác đònh bằng chiều sâu lớp nước thấy được, gọi là

độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Đối với nước sinh hoạt,
độ đục phải lớn hơn 30 cm.

Độ Màu

Nước nguyên chất không màu, nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên.
Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn
nước.

Độ Cứng

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thò hàm lượng các ion canxi, magiê có trong nước. Trong
xử lý nước thường phân biệt ba loại độ cứng: độ cứng toàn phần, độ cứng tạm thời và độ cứng
vónh cửu.

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
1-2

Hàm Lượng Chất Rắn Trong Nước

Hàm lượng chất rắn trong nước gồm có chất rắn vô cơ, chất rắn hữu cơ. Trong xử lý nước khi
nói đến hàm lượng chất rắn, người ta đưa ra các khái niệm sau:
- Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS (Total Suspended Solid) là trọng lượng khô tính bằng
miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi say khô
ở 103
0
C tới khi trọng lượng không đổi, đơn vò mg/l.
- Cặn lơ lửng SS (Supended Solid), phần trọng lượng khô tính bằng mg của phần còn lại
trên giấy lọc khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu say khô ở 103
o
C – 105
0
C khi có trọng
lượng không đổi, đơn vò là mg/l.
- Chất rắn hòa tan DS (Dissolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng TSS và
cặn lơ lửng SS: DS = TSS – SS
- Chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid) là phần mất đi khi nung ở 550
o
C trong một thời
gian nhất đònh. Phần mất đi là chất rắn bay hơi, phần còn lại là chất rắn không bay hơi.

Mùi, Vò

Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vò. Các chất gây mùi trong
nước có thể chia thành ba nhóm:
• Các chất gây mùi vò có nguồn gốc vô vơ như NaCl, MgSO
4

, gây vò mặn, muối đồng
gây mùi tanh, các chất gây tính kiềm, tính axít của nước, mùi clo do Cl
2
, ClO
2
hoặc
mùi trứng thối của H
2
S.
• Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải mạ, dầu
mỡ, phenol…
• Các chất gây mùi từ các quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo.

Độ Phóng Xạ Trong Nước

Nước nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ trong nước thường có nguồn gốc từ các nguồn
nước thải. Phóng xạ gây nguy hại cho sự sống nên độ phóng xạ trong nước thường được xem
như là một trong những chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước.

1.1.2 Các Chỉ Tiêu Hoá Học

Hàm Lượng Oxy Hoà Tan DO (Dissolved Oxygen)

Oxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ, đặc tính của nguồn
nước bao gồm các thành phần hoá học, vi sinh, thuỷ sinh. Các nguồn nước mặt có bề mặt
thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí nên thường có hàm lượng oxy hoà tan cao. Ngoài ra
qúa trình quang hợp và hô hấp của sinh vật trong nước cũng làm thay đổi oxy hoà tan trong
nước mặt. Nước ngầm thường có hàm lượng oxy hoà tan thấp do các phản ứng oxy hoá khử
xảy ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy.

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
1-3



Oxy hoà tan trong nước không tác dụng với nước về mặt hoá học. Khi nhiệt độ tăng, khả năng
hoà tan oxy trong nước giảm, khi áp suất tăng khả năng oxy hoà tan vào nước cũng tăng. Hàm
lượng oxy hoà tan trong nước tuân theo đònh luật Henry, trong nước ngọt, ở điều kiện 1at và
0
o
C , lượng oxy hoà tan trong nước đạt tới 14,6 mg/l, ở 35
o
C và 1 at, giá trò oxy hoà tan trong
nước chỉ còn 7mg/l. Thông thường nồng độ oxy bão hoà trong nước ở điều kiện tới hạn là
8mg/l. Khi nhiệt độ tăng lượng oxy hoà tan trong nước giảm đi, đồng thời lượng oxy tiêu tốn
cho các quá trình oxy hoá sinh học lại tăng lên, do đó DO trong các nguồn nước thường giảm
đi đáng kể vào mùa hè.

Nhu Cầu Oxy Hoá Học COD (Chemical Oxygen Demand)

COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ trong nước, tạo thành CO
2
và
H
2
O. COD là một đại lượng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. COD
biểu thò cả lượng chất hữu cơ không thể bò oxy hoá bằng vi khuẩn. Chất oxy hoá thường dùng
ở đây là kali permanganat hoặc kali bicromat.

Nhu Cầu Oxy Sinh Học BOD (Biological Oxygen Demand)

BOD là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân huỷ các chất hữu cơ ở điều kiện hiếm khí.
Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử dụng oxy
hoà tan. Phản ứng xảy ra như sau:

Chất hữu cơ + O
2
→ CO
2
+ H
2
O

Vận tốc của quá trình oxy hoá nói trên phụ thuộc vào số vi khuẩn có trong nước và nhiệt độ
của nước.
BOD cũng là chỉ tiêu để xác đònh mức độ nhiễm bẩn của nước.
BOD có thể xác đònh bằng phương pháp hoá học khi sử dụng kali permanganat, xanh
metylen, xác đònh từ COD. Hoặc có thể dùng phương pháp sinh học, dùng chai BOD hay
phương pháp hô hấp. Nhược điểm của phương pháp xác đònh này là tốn nhiều thời gian. Sau 5

ngày khoảng 70 đến 80% các chất hữu cơ bò oxy hoá, do đó BOD
5
biểu thò một phần tổng
BOD. Theo lý thuyết để oxy hoá gần hết hoàn toàn các chất hữu cơ (98 đến 99%) đòi hỏi sau
20 ngày. Thông thường BOD
5
/ COD = 0,5 – 0,7.

Khí Hydrosunfua H
2
S

Khí hydrosunfua H
2
S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ, phân rác có
trong nước thải. Khí hydrosunfua làm cho nước có mùi trứng thối khó chòu. Với nồng độ cao,
khí hydrodunfua mang tính ăn mòn vật liệu.




CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt

TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
1-4


Các Hợp Chất Của Nitơ

Các hợp chất của nitơ trong nước là kết quả của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong
tự nhiên, trong chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp
đưa vào nguồn nước. Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng amo6nia8c, nitrit, nitrat và cả
dạng nguyên tố nitơ (N
2
).

Các Hợp Chất Của Axít Cacbonic

Độ ổn đònh của nước phụ thuộc vào trạng thái cân bằng giữa các dạng hợp chất của axit
cacbonic. Axit cacbonic là một axit yếu, trong nước hợp chất này phân ly như sau:
H
2
CO
3
→ H
+
+ HCO
3
-
2HCO
3

-
→ CO
3
2-
+ CO
2
+ H
2
O

Các Hợp Chất Của Axít Silic

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất của axít silic, mức độ tồn tại của chúng phụ
thuộc vào độ pH của nước. Các hợp chất này có thể tồn tại ở dạng keo hay ion hoà tan. Sự tồn
tại của hợp chất này gây lắng đọng cặn silicat trên thành ống, nồi hơi, làm giảm khả năng vận
chuyển và khả năng truyền nhiệt.

Các Hợp Chất Clorua

Clo tồn tại trong nước ở dạng ion Cl
-
. Ở nồng độ cho phép không gây độc hại, ở nồng độ cao
(250mg/l) cho làm nước có vò mặn. Các nguồn nước ngầm có thể có hàm lượng clo lên tới
500÷1000 mg/l. Sử dụng nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận. Nước chứa nhiều
ion Cl
-
có tính xâm thực đối với bê tông. Ion Cl
-
có trong nước do sự hoà tan các muối khoáng
hoặc do quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ.

Các Hợp Chất Sunfua

Ion SO
4
2-
có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ, với hàm lượng sunfat lớn
hơn 250 mg/l, nước gây tổn hại đến sức khoẻ con người. Hàm lượng SO
4
2-
lớn hơn 300 mg/l,
nước gây tính xâm thực mạnh đối với bêtông.

Ở điều kiệm yếm khí, SO
4
2-
phản ứng với các chất hữu cơ tạo thành khí H
2
S là khí mang tính
độc hại.

Các Hợp Chất Photphat

Khi nguồn nước bò nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân huỷ giải phóng
ion PO
4
2-
. Sản phẩm của quá trình có thể tồn tại ở dạng H
2
PO

4
-
, HPO
4
2-
, PO
4
3-
, Na
3
(PO
3
), các

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
1-5


hợp chất hữu cơ photpho…Khi trong nước có hàm lượng photphat cao sẽ thúc đẩy quá trình phì

dưỡng.

Các Hợp Chất Florua

Nước ngầm ở giếng sâu hoặc ở các vùng đất có chứa quặng apatit thường có hàm lượng các
hợp chất florua cao (2,0 đến 2,5 mg/l), tồn tại ở dạng cơ bản là canxi forua và magiê florua.

Các hợp chất florua khá bền vững, khó bò phân huỷ ở quá trình tự làm sạch. Hàm lượng florua
trong nước cấp ảnh hưởng đến việc bảo vệ răng. Nếu thường xuyên dùng nước có hàm lượng
florua lớn hơn 1,3 mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7 mg/l đều dễ mắc bệnh loại men răng.

Các Hợp Chất Iua

Các hợp iua có trong nguồn nước thiên nhiên với hàm lượng nhỏ, iua cần thiết cho sự
phát triển bình thường của con người. Ở những vùng nước thiếu iot thường xuất hiện bệnh
bướu cổ. Mặc dù vậy, khi sử dụng thường xuyên nước có hàm lượng iua cao cũng có hại cho
sức khoẻ.

1.1.3 Các Chỉ Tiêu Vi Sinh

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và các loại thuỷ sinh
khác. Tuỳ theo tính chất, các loại vi sinh trong nước được chia thành hai nhóm: nhóm vi sinh
có hại và nhóm vi sinh vô hại. Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại
rong rêu, tảo, nhóm này cần loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng.

Vi Trùng Gây Bệnh

Đó là các vi trùng trong nước gây bệnh lỵ. thương hàn, dòch tả, bại liệt…Việc xác đònh sự có
mặt của của các loại vi trùng gây bệnh thường rất khó và mất nhiều thời gian do sự đa dạng
về chủng loại. Vì vậy, trong thực tế thường áp dụng phương pháp xác đònh chỉ số vi trùng đặc

trưng. Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là các nguồn nhiễm bẩn phân rác, chất
thải của người và động vật. Trong chất thải của người và động vật luôn có loại vi khuẩn Ecoli
sinh sống và phát triển. Sự có mặt của E.coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bò ô nhiễm
bởi phân rác, chất thải của nhười và động vật và ó khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh.
Số lượng E.coli nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức nhiễm bẩn của nguồn nước. Đặc tính của
E.coli nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức nhiễm bẩn của nguồn nước. Đặc tính của vi khuẩn
E.coli là khả năng tồn tại cao hơn các loài vi trùng gây bệnh khác, do đó sau khi xử lý nếu
trong nước không vòn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loài vi trùng gây bệnh khác
đã bò tiêu diệt hết. Mặc khác, việc xác đònh số lượng vi khuẩn E.coli thường đơn giản và
nhanh chóng cho nên loại vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác đònh
mức nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong nước.


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
1-6


Người ta phân biệt trò số E.coli và chỉ số E.coli. Trò số E.coli là đơn vò thể tích nước có chứa 1
vi khuẩn E.coli, còn chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có trong một lít nước.

Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến qui đònh trò số E.coli không nhỏ hơn
100 ml nước, nghóa là cho phép có 1 vi khuẩn E.coli trong 100 ml nước, chỉ số E.coli tương
ứng sẽ là 10. Tiêu chuẩn vệ sinh Việt Nam qui đònh chỉ số E.coli của nước sinh hoạt phải nhỏ
hơn 20.

Ngoài ra, trong một số trường hợp, số lượng vi khuẩn hiếm khí và kỵ khí cũng được xác đònh.

Các Loại Rong Tảo

Các loại rong tảo trong nước làm cho nước nhiễm bẩn chất hữu cơ và làm cho nước có màu
xanh. Trong nước có rất nhiều loại rong tảo sinh sống. Các loại gây hại chủ yếu và khó laoi5
trừ là nhóm taỏ diệp lục và tảo đơn bào. Trong kỹ thuật xử lý nước cấp, hai loại tảo đó thường
đi qua bể lắng và đọng lại trên bề mặt lọc làm cho tổn thất áp lực trong bể tăng nhanh và thời
gian giữa hai lần rửa lọc ngắn đi. Khi phát triển trong đường ống dẫn nước, rong tảo có thể
làm tắc ống, đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình quang hợp hô hấp thải ra khí
cacbonic. Vì vậy để tránh tác hại của rong tải cần có các biện pháp phòng ngừa sự phát triển
của chúng ngay tại nguồn nước. Tảo rong chỉ tồn tại trong nước mặt và có bốn nhóm chính có
thể phát triển trong nước sông, hồ, hồ chứa: tảo lục giống vi khuẩn hơn là giống các loại tảo
khác; tảo lam, tảo hai nhân và tảo có đuôi.

Nguyên nhân của sự phát triển tảo trong các nguồn nước mặt là do có sự tồn tại của các chất
dinh dưỡng như NH
4
+
, NH
3
, N
2
, PO

4
3-
…trong nước và nhờ ánh sáng mặt trời chiếu vào nguồn
nước.

Các tác hại của tảo có trong nước ngoài việc làm tắt bể lọc ống dẫn, hệ thống, còn gây tình
trạng thừa, thiếu oxy trong nước, tạo ra các chất gây mùi trong nước, tăng nồng độ các chất
hữu cơ trong nước, tạo ra các chất độc hại trong nước…


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-1

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LÝ HỌC

2.1 QUÁ TRÌNH LẮNG

2.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Quá trình lắng và tuyển nổi là các quá trình tách các hạt cặn lơ lửng (phân tích bằng chỉ tiêu
SS (mg/L) hoặc độ đục (FTU)) khỏi nước.

Quá trình tách loại này thường xảy ra sau một khoảng thời gian lưu nước nhất đònh trong bể có
điều kiện thích hợp cho quá trình lắng đối với hạt nặng hơn nước, hoặc quá trình tuyển nổi đối
với hạt nhẹ hơn nước.













Nước đã tách cặn
Lớp va
ù
n
Lớp bùn
Hình 2.1 Quá trình lắng và tuyển nổi.

Theo nồng độ và khuynh hướng tương tác giữa các hạt, có 4 dạng lắng được phân biệt như
sau: lắng độc lập, lắng tạo bông, lắng cản trở và lắng trong vùng nén. Lắng độc lập và lắng

tạo bông thường xảy ra khi hàm lượng cặn lơ lửng tương đối thấp. Lắng cản trở và nén xảy ra
khi nồng độ cặn lơ lửng cao. Trong thực tế xử lý nước cấp và nước thải, 4 dạng lắng này
thường xảy ra ở dạng phối hợp, nhưng khi thiết kế bể lắng, hai dạng lắng độc lập và lắng tạo
bông đóng vai trò quyết đònh.



CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-2



T = 0
Hình 2.2 Lắng độc lập và lắng tạo bông.
T = Δt T = 2Δt
T = 0
T = Δt T = 2Δt

2.1.2 ỨNG DỤNG THỰC TẾ

Quá trình lắng được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước. Trong lónh vực cấp nước, quá trình này
được ứng dụng để xử lý nước ngầm và nước mặt.

- Xử lý nước ngầm

* Tách loại bông cặn (Fe(OH)
3
)

sau khi oxi hóa Fe (II) thành Fe (III);
* Xử lý nước đã dùng trong quá trình rửa lọc.

- Xử lý nước mặt

* Lắng là quá trình xử lý sơ bộ trước khi lọc nhanh và lọc chậm;
* Keo tụ/ tạo bông/ lắng là quá trình xử lý sơ bộ trước khi lọc nhanh;
* Xử lý nước rửa lọc nhằm cô đặc cặn bùn từ thiết bò lọc.

- Trong xử lý nước thải, quá trình lắng thường dùng để:

* Lắng cát (tách cát từ nước cống);
* Lắng cặn lơ lửng trong bể lắng đợt 1;
* Lắng bông cặn sinh học trong bể lắng đợt 2, ví dụ sau bể bùn hoạt tính hoặc bể lọc
nhỏ giọt;
* Lắng bông cặn hóa học từ quá trình keo tụ.

Bể tự hoại về cơ bản là một bể lắng trong đó quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra sau khi lắng
bùn.

2.1.3 CÁC LOẠI BỂ LẮNG

Các dạng bể lắng thông dụng nhất gồm có:
- Bể lắng ngang;

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-3
- Bể lắng đứng;
- Bể lắng có vách ngăn;
- Bể lắng khay;
- Bể lắng ống.





Hình 2.3 Bể lắng khay.

Hình 2.4 Bể lắng có vách ngăn.
Vùn
g
tách ván
g
Vùn
g
lắn
g

Nước thô
Nước sau lắng chảy trở lại
máng thu
Dòng chảy đồng thời giữa
nước và bùn lắng
Bùn
Nước sạch



CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

2-4
Hình 2.5 Bể lắng có vách ngăn Inka.




Hình 2.6 Bể lắng ngang có băng cào bùn và gạt váng.




Hình 2.7 Bể lắng đứng.

2.2 QUÁ TRÌNH LỌC (FILTRATION)

2.2.1 MỤC ĐÍCH

Quá trình lọc được sử dụng để tách các hạt hữu cơ và vô cơ kích thước nhỏ có trong nước và
nước thải. Quá trình lọc thường sử dụng trong xử lý nước khi không thể loại các hạt nhỏ trong
nước bằng phương pháp lắng và chỉ dùng trong xử lý nước thải khi nước sau xử lý đòi hỏi có
chất lượng cao.

2.2.2 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LỌC



CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181

Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-5



Quá trình lọc hoàn chỉnh gồm có hai pha: lọc và làm sạch (rửa lọc). Các hiện tượng xảy ra
trong pha lọc hầu như giống nhau cho tất cả các loại thiết bò lọc, pha rửa lọc xảy ra rất khác
nhau tùy thuộc vào hoạt động của thiết bò lọc là dạng lọc bán liên tục hoặc lọc liên tục. Đối
với lọc bán liên tục, pha lọc và pha rửa lọc xảy ra nối tiếp nhau. Trái lại, đối với lọc liên tục,
hai pha này xảy ra thời.

Lọc bán liên tục (Semicontinuous Filtration Operations). Trong pha lọc, quá trình tách các hạt
được tách khỏi nước/nước thải được thực hiện bằng cách cho nước/nước thải đi qua lớp vật liệu
lọc trong điều kiện có hoặc không có bổ sung hóa chất. Trong lớp vật liệu lọc, quá trình khử
các hạt lơ lửng xảy ra bằng một quá trình phức tạp bao gồm một hoặc nhiều cơ chế như lọc
qua khe, va chạm, lắng, tạo bông và hấp thu.

Pha lọc kết thúc khi nồng độ chất lơ lửng trong nước sau lọc bắt đầu tăng vượt quá giới hạn
cho phép hoặc vượt quá giới hạn cho phép của tổn thất áp suất qua lớp vật liệu lọc. Một cách
lý tưởng, hai hiện tượng này phải xảy ra đồng thời. Khi một trong hai hiện tượng này xảy ra,
pha lọc kết thúc và phải tiến hành rửa lọc để tách các cặn lơ lửng tích lũy trong lớp vật liệu
lọc. Thông thường, quá trình rửa lọc được thực hiện bằng cách đổi chiều dòng chảy qua thiết
bò lọc. Với lưu lượng nước rửa lọc đủ lớn, lớp vật liệu lọc sẽ bò giãn nở và đẩy các cặn tích lũy

ra ngoài. Không khí thường được sử dụng kết hợp với nước để tăng hiệu quả rửa lọc. Trong
hầu hết các hệ thống xử lý nước thải, nước sau khi rửa lọc có chứa các cặn lơ lửng được đưa
về bể lắng đợt 1 hoặc qua quá trình xử lý sinh học.

Quá trình lọc liên tục. Trong các thiết bò lọc vận hành liên tục, pha lọc và pha rửa lọc xảy ra
đồng thời và không có hiện tượng đạt điểm tới hạn của độ đục hoặc tổn thất áp suất.

Một dạng thiết bò lọc liên tục là thiết bò dòng chảy ngược, nước cần lọc chuyển động ngược từ
dưới lên qua lớp vật liệu lọc. Cùng thời gian đó, lớp cát di chuyển đồng thời theo cùng hướng
và được làm sạch liên tục. Cát (vật liệu lọc) được bơm từ đáy thiết bò lọc qua ống trung tâm
đến bộ phận rửa lắp ở phần trên của thiết bò lọc, từng hạt cát sẽ được làm sạch các vật liệu
bám trên nó bằng quá trình cọ xát và lực cắt. Quá trình rửa sạch cát xảyra khi chúng chuyển
động zig-zag trong kênh ở phần dưới của bộ phận rửa và trước khi rơi trở lại bề mặt của lớp
cát.

2.2.3 CƠ CHẾ LỌC

Cơ chế tách cặn trong quá trình lọc được mô tả như sau:

1. Cơ chế lọc qua khe (Straining)
- Cơ chế lọc cơ học: những hạt có kích thước lớn hơn khe rỗng giữa các hạt vật liệu lọc sẽ
bò giữ lại theo nguyên tắc cơ học;


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-6


- Cơ chế tiếp xúc ngẫu nhiên: các hạt có kích thước nhỏ hơn khe rỗng trong quá trình
chuyển động qua lớp vật liệu lọc sẽ bò giữ lại do sự tiếp xúc với các khe có kích thước
nhỏ hơn kích thước các hạt cặn một cách ngẫu nhiên.

2. Cơ chế lắng (sedimentation)
- Các hạt lắng trên lớp vật liệu lọc.

3. Cơ chế nén cặn (impaction)
- Các hạt nặng sẽ không chuyển động theo dòng chảy.

4. Cơ chế bò chặn (interception)
- Nhiều hạt khi chuyển động cùng với dòng nước sẽ bò giữ lại khi tiếp xúc với bề mặt của
hạt vật liệu lọc.

5. Cơ chế dính bám (adhesion)
- Các bông cặn sẽ bò dính bám vào bề mặt của lớp vật liệu lọc khi chuyển động qua lớp
này. Do lực của dòng chảy, một số bông cặn bò cắt nhỏ trước khi trở nên bò dính chặt và
đẩy sâu vào lớp vật liệu lọc. Khi lớp vật liệu lọc bò tắc, lực cắt bề mặt gia tăng đến một
giới hạn mà tại đó không có một hạt cặn nào có thể đi qua. Một số hạt cặn có thể đi
xuyên qua lớp vật liệu lọc làm tăng đột ngột độ đục của nước sau lọc.

6. Cơ chế hấp phụ (chemical adsorption)
- Liên kết hóa học;
- Tương tác hóa học.

7. Cơ chế hấp phụ vật lý (Physical adsorption)
- Lực tónh điện;
- Lực điện động;
- Lực Van der Waals.

Khi các hạt tiếp xúc với bề mặt của vật liệu lọc hoặc với các hạt khác, thì một trong những cơ
chế này hoặc cả hai sẽ tham vào quá trình giữ hạt cặn ở đó.

8. Cơ chế tạo bông (flocculation)
Các hạt lớn có tốc độ lắng nhanh hơn, khi va chạm với các hạt nhỏ sẽ dính kết với chúng và
tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn. Các bông cặn này sẽ bò tách riêng theo một
hoặc nhiều cơ chế đã trình bày từ mục 1 đến 5.

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-7

9. Sự tăng trưởng sinh học
Quá trình tăng trưởng màng vi sinh vật trên bề mặt các hạt vật liệu lọc sẽ làm giảm thể tích
của các lỗ rỗng và có thể làm tăng khả năng tách loại các hạt cặn theo các cơ chế như trên.

Bông cặn
Cặn thô
Cơ chế lọc cơ học
Cơ chế lọc tiếp
xúc ngẫu nhiên








Cơ chế lọc qua khe lọc (straining)








Cơ chế lắng hoặc nén cặn (sedimentation or inertial impaction)

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-8


Cơ chế bò chặn (interception)

Cơ chế dính bám (adhesion)











Cơ chế tạo bông (flocculation).

Cơ chế lọc qua khe là cơ chế chủ yếu trong quá trình khử các hạt cặn lơ lửng có trong nước
thải sau khi qua bể lắng đợt 2. Các cơ chế khác có tác dụng ít hơn. Trong thực tế, việc khử các
hạt cặn nhỏ hơn có thể xảy ra theo hai bước: (1) vận chuyển các hạt đến bề mặt vật liệu lọc

và (2) tách hạt cặn theo một hoặc nhiều cơ chế như trình bày trên.





CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-9


2.2.4 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LỌC

Các hệ thống lọc có thể được phân loại theo:

- Phương thức vận hành: lọc liên tục và lọc bán liên tục;
- Hướng dòng chảy trong quá trình lọc: từ trên xuống và từ dưới lên;
- Loại vật liệu lọc: một lớp, hai lớp, ba lớp;
- Động lực của quá trình lọc: lọc trọng lực và lọc áp lực;
- Phương pháp rửa lọc;

- Phương pháp kiểm soát lưu lượng: lưu lượng không đổi và lưu lượng giảm dần.

2.2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯNG VẬN HÀNH THIẾT BỊ LỌC

• Đặc tính của nước cần lọc: nồng độ cặn lơ lửng, kích thước hạt cặn và sự phân bố kích
thước hạt, nồng độ bông cặn và độ nhớt của nước.

- SS
e-activated sludge, trickling filter
= 6 – 30 mg/L
- SS mg/L = (2,3 – 2,4) x Turbidity (NTU)
- Hại nhỏ = 1 –15 μm; hạt lớn = 50 –150 μm; một số hạt 500 μm.
- Kết quả phân tích mức độ phân bố các hạt cho thấy kích thước của các hạt nhỏ trung
bình từ 3 – 5 μm, và hạt lớn 80-90 μm;
- Độ nhớt dung dòch cần lọc giảm thì hiệu suất lọc tăng.

• Đặc tính của vật liệu lọc: kích thước hạt vật liệu lọc ảnh hưởng đến cả tổn thất áp lực khi
thiết bò chỉ chứa nước sạch và trong quá trình lọc.

- Nếu hạt quá nhỏ, trở lực quá lớp vật liệu lọc gia tăng;
- Nếu hạt quá lớn, nhiều hạt nhỏ bò trôi theo nước ra ngoài.

• Vận tốc lọc. Đây là thông số quan trọng vì nó ảnh hưởng đến kích thước của thiết bò lọc.
Vận tốc lọc phụ thuộc vào nồng độ bông cặn và kích thước vật liệu lọc.

• Các thông số hóa học: pH và ion hóa trò cao.

- Điện thế bề mặt của hạt vật liệu lọc phụ thuộ vào pH. Vật liệu lọc thường dùng là cát,
than,… thường có điện thế bề mặt âm với gia trò pH từ 7 đến 9;
- Khi thế điện động tăng thì hiệu suất lọc giảm.

2.2.6 ÁP LỰC ÂM VÀ SỰ TẠO THÀNH BỌT KHÍ

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-10
Sự phân bố áp lực trên toàn bộ chiều cao của bể lọc phụ thuộc vào chiều cao lớp nước bảo vệ
phía trên bề mặt lớp vật liệu lọc:
- Chiều cao lớp nước bảo vệ lớn (đến 1,4 m), bể lọc vận hành với áp lực dư;
- Chiều cao lớp nước bảo vệ nhỏ ( < 0,4 m), bể lọc vận hành với áp lực âm.

Nước trên bề mặt vật liệu lọc bão hòa với không khí: P (khí + hơi nước) = P (khí quyển). Theo
chiều cao cột nước bảo vệ từ trên xuống, áp lực cột nước tăng dần, còn tổng áp lự khí vẫn giữ
nguyên. Áp lực nước bắt đầu giảm khi qua lớp vật liệu lọc, còn áp lực khí vẫn giữ nguyên nếu
không có quá trình sinh hóa nào xảy ra trong lớp vật liêu lọc. Như vậy, áp lực của khí sẽ lớn
hơn áp lực của nước và hình thành áp lực âm, nghóa là tại đó mao quản chứa khí và không có
nước qua nên tổn thất áp suất tăng đột ngột, là kết thúc sớm quá trình lọc.
- Nếu các bọt khí chỉ tạo thành một vùng của bể lọc thì vùng còn lại sẽ kéo cặn ra khỏi
bể cùng với nước lọc.

- Nếu bọt khí tích tụ trong toàn bộ chiều cao lớp vật liệu lọc thì sẽ hình thành các dòng
dẫn nước qua lớp vật liệu lọc mà không có hiệu quả của quá trình lọc nước;
- Nếu các bọt khí dính kết với các hạt vật liệu lọc sẽ làm giảm bớt tỷ trọng của chúng,
kéo chúng nổi lên và trôi ra khỏi bể lọc cùng với nước rửa lọc.
Khắc phục bằng cách giảm chiều cao lớp vật liệu lọc và tăng chiều cao lớp nước
22.5 PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH LỌC

Độ dày lớp vật liệu lọc
Tỷ số nồng độ C
/
C
0














CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181

Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-11




2.3 QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI (FLOTATION)

2.3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Quá trình tuyển nổi là quá trình phân tách các hạt rắn hoặc lỏng khỏi pha lỏng được thực hiện
bằng cách cung cấp các bọt khí mòn vào pha lỏng. Các bọt khí dính kết với các hạt khiến cho
lực đẩy của bọt khí kết hợp với hạt rắn đủ lớn để kéo các hạt này nổi lên bề mặt. Nhờ đó mà
các hạt có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của chất lỏng cũng nổi được.

Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi được áp dụng để xử lý các chất lơ lửng trong nước
và cô đặc bùn. Ưu điểm chính quá trình tuyển nổi so với quá trình lắng là khả năng tách loại
khá triệt để các hạt rất nhỏ và nhẹ, có khả năng lắng chậm trong một khoảng thời gian ngắn.
Trong xử lý nước cấp, quá trình tuyển nổi được sử dụng kết hợp với quá trình keo tụ tạo bông.

2.3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI

Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation). Phương pháp này được thực hiện

bằng cách thổi trực tiếp khí nén vào dung dòch cần tuyển nổi, gây xáo trộn dung dòch, cặn tiếp
xúc với bọ t khí và tiếp xúc với nhau, dính kết và nổi lên trên bề mặt. Bọt khí tạo thành trong
trường hợp này có kích thước tương đối lớn (0,1 – 1 mm).

Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation – DAF). Trong các hệ thống DAF,
không khí được hòa tan vào nước ở áp suất từ 2 - 4 atm cho đến khi đạt trạng thái bão hòa, sau
đó nhờ sự giãn áp đột ngột đến áp suất khí quyển, tạo thành các bọt khí có đường kính từ 20-
100 μm. Quá trình tuyển nổi dạng này còn được gọi là quá trình tuyển nổi bằng phương pháp
giãn áp và được chia làm ba loại:

- Phương pháp toàn dòng. Trong phương pháp này toàn bộ nước bão hòa không khí được
giãn áp. Nhược điểm của phương pháp này là làm phá vỡ bông keo tụ.

- Phương pháp một phần của dòng. Trong phương pháp này, một phần nước thô được tăng
áp bằng cách thổi khí vào và sau đó được giãn áp bằng cách trộn đều với một phần nước
thô chưa bão hòa khí. Phương pháp này hạn chế sự phá vỡ bông cặn của quá trình keo tụ
so với phương pháp toàn dòng.

- Phương pháp hồi lưu. Trong phương pháp này, một phần nước tạo ra sau quá trình tuyển
nổi sẽ được tăng áp bằng cách thổi khí vào và trộn với dòng nước thô. Phương pháp này
rất thông dụng do đơn giản và đạt kết quả tốt.



CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-12
Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation). Dưới áp suất thường, dung dòch cần tuyển nổi
được bão hòa không khí. Khi tạo chân không trong thiết bò kín, khí thoát ra dưới dạng bọt khí
nhỏ, kết dính với cặn và nổi lên bề mặt. Hệ thống này ít được sử dụng vì khó vận hành trong
thực tế.

Trong các quá trình trên, không khí được sử dụng làm tác nhân tuyển nổi. Trong một số
trường hợp, các hóa chất phụ gia được thêm vào để tăng hiệu quả tuyển nổi. Các hóa chất này
có tác dụng tạo ra bề mặt hoặc cấu trúc có thể dễ dàng kết dính hoặc hấp thụ các bọt khí. Các
hợp chất vô cơ thường dùng như muối nhôm và muối sắt, silit hoạt tính có thể sử dụng để kết
hợp các hạt với nhau và do đó tạo ra một cấu trúc dễ dàng kết dính với các bọt khí. Nhiều hợp
chất hữu cơ cao phân tử cũng được sử dụng để thay đổi bản chất của mặt phân cách lỏng - khí
hoặc lỏng – rắn.

2.3.3 CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH

Lượng không khí nén vào dung dòch cần tuyển nổi tuân theo đònh luật Henry-Dalton:

C
i
= K. P
i

Trong đó:

- C
i
là nồng độ của khí i trong nước;
- K là hằng số Henry;
- P
i
là áp suất riêng phần của khí i.

Ở nhiệt độ không đổi, lượng khí hòa tan vào nước tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí.
Khi áp suất càng tăng kích thước bọt khí càng nhỏ. Khi áp suất khoảng 5 bar, kích thước bọt
khí < 10 μm.

Khi thiết kế hệ thống DAF, cần bảo đảm tỷ lệ giữa lượng khí cung cấp và lượng chất rắn có
trong dung dòch cần xử lý:

A
S
=
Kg/ngày, không khí cần cung cấp
Kg/ngày lượng chất rắn trong nước thải



Tỷ lệ này thay đổi theo loại chất lơ lửng có trong dung dòch cần phân tách và thường được xác
đònh bằng thực nghiệm:

A
S
=

1,3 s
a
(fP – 1)
S
a


Trong đó,





CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
2-13
- s
a
: độ hòa tan của không khí (mL/L);
- f : phần khí hòa tan ở áp suất P, thường f = 0,5;

- P : áp suất (atm);
- S
a
: nồng độ chất rắn (mg/L);
- 1,3 : Khối lượng riêng của không khí (1,3 mg/mL)

Trong trường hợp có tuần hoàn dòng tạo áp:


A
S
=
1,3 s
a
(fP – 1)R
S
a
Q


Trong đó:

- R : Dòng tuần hoàn (m
3
/ngày);
- Q : Lưu lượng nước thải (m
3
/ngày).

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
3-1



CHƯƠNG 3


CƠ SỞ QUÁ TRÌNH HÓA HỌC


3.1 QUÁ TRÌNH TRUNG HÒA

Cơ sở: Phản ứng trung hòa: Acid + Bazờ → Muối + Nước

Ứng dụng

- Nước thải acid + nước thải kiềm → được trung hòa đến trung tính
- Nước thải acid + hóa chất kiềm → được trung hòa đến trung tính
- Nước thải kiềm + hóa chất acid → được trung hòa đến trung tính

3.1.1 Trung Hòa Nước Thải

Nước thải chứa các axít vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6,5-8,5 trước
khi thải vào nguồn nhận. Quá trình trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác
nhau:

- Trộn lẫn nước thải axít với nước thải kiềm;
- Bổ sung tác nhân hóa học;
- Lọc nước thải có tính axít qua vật liệu có tác dụng trung hòa;
- Trung hòa nước thải kiềm bằng các khí axít.

Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải
nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của các tác nhân hóa học. Lượng bùn cặn sinh ra từ
quá trình trung hòa phụ thuộc vào nồng độ và thành phần nước thải cũng như liều lượng và
loại tác nhân sử dụng.

Trung hòa bằng cách bổ sung tác nhân hóa học

Để trung hòa nước thải axít có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH, Na
2
CO
3
,
NaHCO
3
, NH
4
OH, CaCO
3
, MgCO

3
, đôlômít (CaCO
3
.MgCO
3
). Song tác nhân rẻ tiền nhất là
sữa vối 5%-10% Ca(OH)
2
, tiếp đến là sôđa và NaOH công nghiệp.


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
3-2


Trong nước thải axít và kiềm thường chứa các ion kim loại, vì vậy liều lượng tác nhân tham
gia phản ứng trung hòa cần tính đến cả yếu tố tạo thành cặn muối các kim loại nặng.

Trung hòa nước thải axít bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa

Trong trường hợp này người ta thường dùng các vật liệu như manhêtít (MgCO
3
), đôlômít, đá
vôi, đá phấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro làm lớp vật liệu lọc. Các vật liệu trên
được sử dụng ở dạng cục với kích thước 30 đến 80 mm. Quá trình có thể được tiến hành trong
thiết bò lọc đặt nằm ngang hay thẳng đứng.

Khi lọc nước thải chứa HCl và HNO
3
qua lớp đá vôi, thường chọn vận tốc lọc từ 0,5-1 m/h.
Trong trường hợp lọc nước thải chứa 0,5% H
2
SO
4
qua lớp đôlômít, tốc độ lọc lấy từ 0,6-0,9
m/h, nếu nồng độ 2% H
2
SO
4
thì tốc độ lọc lấy bằng 0,35 m/h.
Trung hòa nước thải kiềm bằng các khí axít

Để trung hòa nước thải kiềm, trong những năm gần đây người ta đã sử dụng các khí thải chứa
CO
2
, SO
2
, NO
2

, N
2
O,… Việc sử dụng khí axít không những cho phép trung hòa nước thải mà
đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại.

3.1.2 Ổn Đònh Hóa Nước

Xử lý ổn đònh nước bằng axít

Xử lý ổn đònh nước bằng axít được áp dụng để ngăn ngừa quá trình lắng đọng canxi cacbonat.
Hợp chất Ca(HCO
3
)
2
là hợp chất không bền vũng và do vậy thường tồn tại dưới dạng phân ly:

Ca(HCO
3
)
2
⇔ Ca
2+
+ 2HCO
3
-
Ca
2+
+ 2HCO
3
-

⇔ CaCO
3
+ H
2
O + CO
2

Nếu chỉ số bão hòa I có giá trò dương, chứng tỏ lượng CO
2
tự do trong nước nhỏ hơn hàm
lượng cân bằng. Để bù lại sự thiếu hụt CO
2
phản ứng sẽ chuyển dòch sang phía phải, khi đó
hàm lượng HCO
3
-
trong nước giảm đi, hàm lượng CaCO
3
và CO
2
tăng lên. Muốn tăng hàm
lượng CO
2
mà không tạo ra CaCO
3
, người ta phải thêm axít vào nước để có phản ứng sau:

HCO
3
-

+ H
+
→ CO
2
+ H
2
O

Lượng axít cần thiết cho quá trình ổn đònh nước nói trên được xác đònh theo độ pH
0
ban đầu
của nước và giá trò pH
s
cân bằng sau khí bão hòa nước bằng CaCO
3
.


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

3-3


Xử lý ổn đònh nước bằng kiềm

Xử lý ổn đònh nước bằng kiềm được áp dụng để ngăn ngừa quá trình xâm thực. Khi nước có dư
lượng CO
2
xâm thực, cần sử dụng kiềm để khử CO
2
tự do theo phản ứng sau:

CO
2
+ OH
-
→ HCO
3
-

Lượng kiềm cần thiết được xác đònh theo giá trò pH
0
và pH
s
của nước.

3.2 QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI

Cơ sở: Phản ứng trao đổi: AB + CD → AD + CB

Ứng dụng: Quá trình làm mềm nước bằng phương pháp hóa học

Cơ sở của phương pháp hóa học là mềm nước là đưa các hóa chất có khả năng kết hợp với các
ion Ca
2+
, Mg
2+
có trong nước tạo thành các kết tủa CaCO
3,
MgCO
3,
Mg(OH)
2
,… và loại trừ
chúng bằng biện pháp lắng lọc. Các hóa chất sử dụng có thể là Ca(OH)
2
, Na
2
CO
3
, NaOH,…

Làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sô đa:

MgSO
4
+ Ca(OH)
2
→ Mg(OH)
2

↓ + CaSO
4
MgCl
2
+ Ca(OH)
2
→ Mg(OH)
2
↓ + CaCl
2
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
→ CaCO
3
↓ + Na
2
SO
4
CaCl
2
+ Na
2
CO
3
→ CaCO
3

↓ + 2NaCl

Làm mềm nước bằng trinatriphophat (Na
3
PO
4
)

3CaCl
2
+ 2Na
3
PO
4
→ Ca
3
(PO
4
)
2
↓ + 6NaCl
3MgSO
4
+ 2Na
3
PO
4
→ Mg
3
(PO

4
)
2
↓ + 3Na
2
SO
4
3Ca(HPO
4
)
2
+ 2Na
3
PO
4
→ Ca
3
(PO
4
)
2
↓ + 6NaHCO
3
3Mg(HCO)
2
+ 2Na
3
PO
4
→ Mg

3
(PO
4
)
2
↓ + 6NaHCO
3

3.3 QUÁ TRÌNH OXY HÓA KHỬ

Cở sở: Phản ứng oxy hóa khử

Ứng dụng

- Khử sắt trong nước ngầm;
- Xử lý nước thải chứa các hợp chất hóa học khó phân hủy;
- Khử trùng.


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
3-4
3.3.1 Quá Trình Khử Trùng (Disinfection)

Quá trình khử trùng là quá trình tiêu hủy các vi sinh vật gây bệnh. Khác với quá trình tiệt
trùng (sterilization) là quá trình tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật có trong nước hoặc nước thải, quá
trình khử trùng chỉ tiêu diệt một cách có chọn lọc những vi sinh vật gây bệnh. Trong lónh vực
xử lý nước thải, ba nhóm vi sinh vật gây bệnh quan trọng nhất là vi khuẩn (bacteria), vi trùng
(virus) và amoebic cyst (nang bào). Những loại bệnh do vi khuẩn lan truyền qua môi trường
nước bao gồm bệnh thương hàn (typhoid), bệnh dòch tả (cholera), bệnh phó thương hàn
(paratyphoid), bệnh kiết lỵ (bacillary dysentery). Những bệnh do vi trùng lan truyền qua môi
trường nước bao gồm bệnh bại liệt (poliomyeitis) và bệnh viêm gan siêu vi (infectious
hepatitis).

Quá trình khử trùng hầu hết được thực hiện bằng cách sử dụng (1) hóa chất, (2) tác nhân vật
lý, (3) phương pháp cơ học và (4) phương pháp bức xạ.

Đối với phương pháp hóa học, các tác nhân hóa học dùng làm chất khử trùng bao gồm (1) Clo
và các hợp chất của clo, (2) Brom, (3) iot, (4) Ozone, (5) phenol và các hợp chất của phenol,
(6) rượu, (7) các kim loại nặng và những hợp chất tương ứng, (8) màu, (8) xà phòng và chất
tẩy rửa, (10) các hợp chất amonium, (11) H
2
O
2
, và (12) các hợp chất acid và kiềm.

Trong những hợp chất này, những chất khử trùng thông dụng nhất là các hợp chất hóa học có
tính oxy hóa và clo là một trong những tác nhân được sử dụng thông dụng nhất. Brom và iot
cũng được sử dụng trongkhử trùng nước thải. Ozone là tác nhân khử trùng có hiệu quả cao và
ngày càng được sử dụng nhiều. Nước có độ acid và độ kiềm cao cũng được sử dụng để tiêu

hủy vi sinh vật gây bệnh vì nước có pH lơn hơn 11 hoặc nhỏ hơn 3 khá độc đối với vi khuẩn.

# Khử trùng bằng clo

Các hợp chất clo thường dùng ở các trạm xử lý nước thải bao gồm (Cl
2
), Calcium
Hypochlorite [Ca(OCl)
2
], Sodium Hypochlorite [NaOCl] và Chlorine Dioxide [ClO
2
].

Khi khí Cl
2
được hòa tan vào nước sẽ có hai phản ứng xảy ra: phản ứng thủy phân và phản
ứng ion hóa. Quá trình thủy phân xảy ra như sau:

Cl
2
+ H
2
O ⇔ HOCl + H
+
+ Cl
-

Hằng số bền của phản ứng này là:

K =

[HOCl] [H
+
] [Cl
-
]
[Cl
2
]
≈ 4,5 x 10
-4
, ở 25
0
C


Quá trình phân ly HOCl xảy ra như sau:

HOCl ⇔ H
+
+ OCl
-



CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
3-5
Hằng số phân ly HOCl:



K
i
=
[H
+
] [OCl
-
]
[HOCl]
= 2,9 x 10
-8
, ở 25
0
C

Lượng HOCl và OCl
-
tồn tại trong nước được gọi là clo tự do (free available chlorine). Sự phân
bố của hai nhóm này có ý nghóa rất quan trọng vì hiệu quả khử trùng của HOCl lớn hơn so

với OCl
-
khoảng 40-80 lần. Sự phân bố HOCl được tính toán theo phương trình sau:

[HOCl]
1
1 + K
i
/[H
+
]
[HOCl] + [OCl
-
]
=
1
1 + [OCl
-
]/[HOCl]
=


Giá trò hằng số phân ly Hypochloric acid theo nhiệt độ được trình bày trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1 Giá trò hằng số phân ly K
i
theo nhiệt độ

Nhiệt độ (
0
C) K

i
x 10
8
(mol/L)
0 1,49
5 1,75
10 2,03
15 2,32
20 2,62
25 2,90
Clo tự do trong nước cũng có thể được tạo thành bằng các muối hypochlorite theo các phương
trình phản ứng sau:

Ca(OCl)
2
+ 2H
2
O

→ 2HOCl + Ca(OH)
2
NaOCl + H
2
O → HOCl + NaOH
Khả năng diệt trùng của clo phụ thuộc vào sự tồn tại của ion HOCl trong nước, mà quá
trình tạo thành và phân ly HOCl lại phụ thuộc vào nồng độ ion H
+
, tức là giá trò pH của
dung dòch:

- pH tăng, nồng độ HOCl giảm, nồng độ OCl
-
tăng;
- pH = 7, nồng độ HOCl cân bằng với nồng độ OCl
-
.





`



4
5 6 7 8 9 10
OCl
-
HOCl

Hình 3.1 Quan hệ giữa thành phần HOCl và OCl
-
theo giá trò pH.

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594

www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT

TS: Nguyễn Trung Việt
TS: Trần Thò Mỹ Diệu

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.
3-6



Kết quả thực nghiệm cho thấy quá trình thủy phân Cl
2
chỉ xảy ra hoàn toàn khi pH > 4. Mức
độ phân ly HOCl phụ thuộc vào pH ở 20
0
C được trình bày trong Bảng 3.2.

Bảng 3.2 Mức độ phân ly của HOCl phụ thuộc vào pH ờ 20
0
C

pH 5 6 7 8 9 10 11
OCl
-
(%) 0,05 0,50 2,50 21,00 97,00 99,50 99,99
HOCl (%) 99,95 99,50 97,50 79,00 3,00 0,50 0,10

Thành phần HOCl là thành phầnkhử trùng chính trong nước chỉ tồn tạo ở pH thấp, do đó quá
trình khử trùng chỉ đạt hiệu quả cao ở pH thấp.

Nước tự nhiên thường không tinh khiết và các phản ứng với các tạp chất chứa trong nước sẽ
ảnh hưởng đến sự hình thành clo tự do dư. Ví dụ nếu nước có chứa các chất hữu cơ, ammonia,
nitites, sắt, mangan, … thì clo sẽ phản ứng với các thành phần này theo phương trình phản ứng
như sau:

HOCl + NH
3
→ NH
2
Cl + H
2
O
Monocloramin
HOCl + NH
2
Cl → NHCl
2
+ H
2
O
Dicloramin

HOCl + NHCl
2
→ NCl
3
+ H
2
O

Sản phẩm monochloramin và dichloramin sinh ra tùy thuộc vào giá trò pH của môi trường. pH
càng cao, lượng clo kết hợp để tạo thành dichloramin càng thấp và monocholoramin càng cao.
Khả năng diệt trùng của monochloramin thường thấp hơn so với dichloramin khoảng 3 đến 5
lần. Khả năng diệt trùng của chloramin thấp hơn Clo từ 20 đến 25 lần. Đó là lý do khiến cho
quá trình khử trùng với clo xảy ra hiệu quả ở giá trò pH thấp.

Trong hệ thống khử trùng chứa ammonia và các hợp chất amonium. Lượng clo tham gia phản
ứng để tạo thành cloramin được gọi là clo kết hợp, tổng lượng clo tự do dưới dạng Cl
2
, HOCl,
và OCl
-
và lượng clo kết hợp được gọi là clo hoạt tính khử trùng. Do khả năng diệt trùng của
clo tự do và clo kết hợp khác nhau mà lượng clo dư cần thiết để đảm bảo khử trùng triệt để
cũng được đánh giá ở các mức khác nhau. Tổng lượng clo cần thiết cho vào nước để đảm bảo
sau quá trình khử trùng có được lượng clo dư mong muốn thường được xác đònh trực tiếp bằng
thực nghiệm.

# Khử Clo (Dechlorination)

Tính độc hại của clo dư. Do trong nước thường chứa nhiều loại hợp chất hữu cơ có thể phản
ứng với clo tạo thành những hợp chất có tính độc và gây tác hại lâu dài. Do đó, để giảm đến