Các phương pháp xử lí nước

A.KHÁI QUÁT VỀ NƯỚC & CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ
I/ VAI TRÒ & TÁC DỤNG CỦA NƯỚC TRONG ĐỜI SỐNG & SẢN
XUẤT THỰC PHẨM
- Nước có vai trò quan trọng đối với sự sống. Nước chiếm 60%-80% cơ thể
người & là hợp phần phong phú trong các thực phẩm ở trạng thái tự nhiên.
- Nước tham gia vào phản ứng quang hợp tạo nên các chất hữu cơ
6CO
2
+ 6H
2
O → C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
- Trong cơ thể người & động vật nhờ nó mà các phản ứng thuỷ phân mới tiến
hành được.
- Nước là nguyên liệu cần thiết đối với công nghiệp hóa học & công nghiệp thực
phẩm. Nước được dùng nhào rửa nguyên liệu, vận chuyển & xử lý nguyên liệu chế
tạo sản phẩm & xử lý sản phẩm lần cuối. Nước còn dùng để liên kết các nguyên
liệu & các chất trong sản phẩm.
- Nước là thành phần cơ bản của một số sản phẩm như bia, nước giải khát..
- Nước tham gia vào phản ứng hóa học & trở thành phần của sản phẩm
phản ứng điều chế acid SO
3
+ H
2
O → H

2
SO
4
phản ứng vôi tôi CaO + H
2
O → Ca(OH)
2
phản ứng điều chế rượu CH
2
- CH
2
+ H
2
O → C
2
H
5
OH
- Nước làm tăng cường quá trình sinh học như hô hấp, nảy mầm, lên men…
- Nước làm tăng chất lượng & tăng giá trị cảm quan của thực phẩm, các tính chất
cảm quan như độ bóng, độ mịn, dai, dẻo & vẻ đẹp ở nhiều sản phẩm thực phẩm
phụ thuộc vào sự có mặt của nước.
II/ ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC NGẦM
Nước cung cấp cho hoạt động của con người được khai thác chủ yếu từ hai
nguồn chính: nước ngầm & nước mặt. Mỗi nguồn nước có đặc trưng về thành
phần hóa học riêng.
Nước ngầm thường được dùng như nguồn cung cấp chính cho các quá trình
chế biến thực phẩm do nó có những đặc điểm sau:
o Nguồn nước ngầm ít chịu tác động của con
người, chất lượng nước thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt

o Trong nước ngầm không có các hạt keo hay các
hạt cặn lơ lửng
o Chỉ tiêu vi sinh vật thấp hơn nước bề mặt
o Nước ngầm không chứa rong tảo (thứ dễ gây ô
nhiễm nguồn nước)
Bảng -Những điểm khác giữa nước ngầm & nước bề mặt
Thông số Nước bề mặt Nước ngầm
Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định
Hàm lượng chất rắn lơ
lửng
Thường cao & thay đổi
theo mùa
Thấp hoặc hầu như không
thay đổi
Chất khoáng hòa tan
Thay đổi theo chất lượng
nước mưa
Ít thay đổi, cao hơn nước
bề mặt ở cùng một vùng
Hàm lượng sắt (Fe
2+
), Rất thấp trừ dưới đáy hồ Thường xuyên có
1
diệp lục
mangan(Mn
2+
)
Khí CO
2
hòa tan

Rất hấp hoặc gần bằng
không
Xuất hiện ở nồng độ cao
Khí O
2
hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại
Khí NH
3
Xuất hiện ở nguồn nước
nhiễm bẩn
Thường có
SiO
2
Có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao
Nitrat
Thường thấp Thường ở nồng độ cao do
phân bón hóa chất
Các vi sinh vật
Vi trùng (nhiều loại gây
bệnh), virus các loại & tảo
Các vi trùng do sắt gây ra
thường xuất hiện
III/CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC &TIÊU CHUẨN
CHẤT LƯỢNG NƯỚC
1. Các chỉ tiêu vật lý
1.1 Độ đục
Nước có độ đục cao làm cho khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm
Có nhiều phương pháp xác định độ đục. Vd: JTU(Jackson Turbidity Unit),
FTU(thang Nephelmeter)
Tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được

1.2 Độ màu
Nước nguyên chất không màu
Nước có màu là do các chất hòa tan, chủ yếu là chất hữu cơ nguồn gốc đất đá, thực
vật sống trong nước hoặc đã phân hủy…
1.3 Độ cứng
Đại lượng biểu thị hàm lượng ion Ca
2+
,Mg
2+
trong. Có ba loại độ cứng: toàn phần,
tạm thời, vĩnh cửu
Tác hại: ion Ca
2+
,Mg
2+
kết hợp với acid béo tạo ra các hợp chất khó hòa tan
Nước mềm: < 50 mg CaCO
3
/l
Nước thường: thường chứa đến 150 mg CaCO
3
/l
Nước cứng: chứa đến 300mgCaCO
3
/l
1.4 Hàm lượng chất cặn
Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TTS
Cặn lơ lửng SS
Chất rắn hòa tan DS=TSS-SS
Chất rắn bay hơi VS

1.5 Mùi vị nước
Có ba nhóm chất gây mùi vị
 Nguồn gốc vô cơ: NaCl, MgSO
4
(gây vị mặn), muối đồng có vị tanh,
mùi clo, mùi trứng thối H
2
S
 Nguồn gốc hữu cơ: dầu mỡ, phenol
 Nguồn gốc sinh hóa: hoạt động của vi khuẩn, rong tảo
1.6 Độ phóng xạ:
Nước nhiễm xạ chủ yếu là nước thải
2
2. Các chỉ tiêu hóa học
2.1 Hàm lượng oxy hòa tan DO(Dissolued oxygen)
Phụ thuộc vào nhiều yếu tố: áp suất, nhiệt độ, đặc tính của nguồn nước(vi sinh,hóa
học, thuỷ sinh)
Oxy hòa tan không tác dụng với nước
Độ hoà tan tăng khi áp suất tăng, độ hòa tan giảm khi nhiệt độ tăng
2.2 Nhu cầu oxy hóa học COD(Chemical Oxygen Demand)
Là lượng oxy cần thiết dể oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước, tạo thành
CO
2
,H
2
O
Dùng đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước
2.3 Nhu cầu oxy sinh học BOD(Biologycal Oxygen Demand)
Là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu
khí

Là chỉ tiêu dùng để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước
2.4 Khí H
2
S: làm cho nước có mùi thối
2.5 Các hợp chất của nitơ:
Dựa theo mức độ có mặt các hợp chất nitơ mà ta đánh giá mức ô nhiễm nguồn
nước
2.6 Các hợp chất của axit cacboxylic
Độ ổn định của nước phụ thuộc vào trạng thái cân bằng giữa các dạng ion của axit
2.7 pH: có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình lý hóa
2.8 Sắt: hàm lượng sắt cao hơn 0,5g/l có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo
2.9 Các hợp chất của axit silic :sự tồn tại phụ thuộc vào giá trị pH
2.10 Các hợp chất clorua: >250mg/l có vị mặn
2.11 Các hợp chất sunfat: >250mg/l gây tổn hại sức khỏe con người
2.12 Các hợp chất phosphat: do nhiễm bẩn phân rác
2.13 Hợp chất florua: ở giếng nước sâu chứa 2-2,5mg/l dạng CaF
2
&
MgF
2
. Thường xuyên dùng nước có hàm lượng florua >1,3mg/l hoặc <0,7mg/l
gây ra bệnh loại men răng
Bảng-Các tác hại do hóa chất trong nước gây ra
Hóa chất Tác hại
Asen
Clo
độc cho người, các loài thuỷ sinh.
Cho phản ứng tạo tricloetan là chất độc hại, nguy hiểm cho cá &
thuỷ sinh
Canxi

Làm cứng nước, gây bám cặn trong ống dẫn thiết bị, làm hư hỏng
quần áo,không tốt cho cá, thuỷ sinh
Nitơ,
NH
3,
NH
4
+
Kích thích quá trình phì dưỡng trong nước, làm phát triển các tạp
chất trong nước, độc cho thuỷ sinh
Nitrat
Độc cho trẻ em,kích thích quá trình phì dưỡng, làm tăng tạp chất
trong nước
Oxy hòa tan Nồng độ thấp có hại cho cá, thiếu oxy khử được mùi trong nước
Phenol Gây mùi vị trong nước uống, độc cho thuỷ sinh
Lưu huỳnh Gây mùi khó chịu trong nước, độc cho thuỷ sinh
Sunfat Nước có vị mặn
3
Phosphat Tạo điều kiện cho quá trình phì dưỡng
3. Các chỉ tiêu vi sinh
a. Vi trùng
Vi trùng trong nước gây bệnh: lỵ, thương hàn, dịch tả, bại liệt…
Việc xác định sự có mặt của vi trùng gây bệnh thường rất khó. Người ta dựa vào
sự tồn tại của E.Coli để xác định, do nó khả năng tồn tại cao hơn các loài vi khuẩn
khác
b. Các loại rong tảo
Rong tảo phát triển trong nước làm nhiễm bẩn nguồn nước, làm nước có màu xanh
 Đối với nước sinh hoạt, nước chế biến thực phẩm thông thường các nước trong
cộng đồng châu Âu quy định 66 chỉ tiêu xếp vào 6 nhóm: cảm quan(4 chỉ tiêu),
hóa lý(15 chỉ tiêu), chỉ tiêu cần phải được khống chế về nồng độ(24 chỉ tiêu), độc

tố(13 chỉ tiêu), vi sinh(6 chỉ tiêu), chỉ tiêu cần phải có: pH, oxy hoà tan(4 chỉ tiêu)
Bảng chỉ tiêu đối với nước của các nước EU, Mỹ, WHO, Việt Nam
Thông số Đơn vị VN EU USA WHO
Màu
Độ đục
pH
Độ dẫn
Cl
SO
4
Ca
Mg
Na
K
Al
Cặn khô
Nitrat
Nitrit
Amoni
Nitơ seldahl
Độ oxy hóa
(KMnO
4
)
H
2
S
Phenol
Bor
Fe

Mn
Cu
Zn
P
F
Ba
Ag
As
mg/lPt/Co
NTU
-
µs/cm 20
0
C
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg NO
3
/l
mg NO
2
/l
mg NH
4

/l
mg N/l
mg O
2
/l
mg/l
µg/l
µg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg P
2
O
5
/l
mg/l
mg/l
µg/l
µg/l
_
1.5
6.5-8.5
_
300
250
75
50
_

_
0.2
1000
5
0.1
3.0
_
2
_
_
_
0.3
0.1
0.1
5.0
2500
_
_
_
_
20
4
6.5-8.5
400
250
250
100
50
150
12

0.2
1500
50
0.1
0.5
1
5
_
0.5
1000
0.2
0.05
0.01
0.01
5000
1.5
0.1
10
50
15
2
6.5-8.5
_
250
250
_
_
_
_
_

_
45
3.3
_
_
_
_
_
_
0.3
0.05
1
5
_
2
2
0
50
15
5
_
_
250
250
_
_
200
_
0.2
1000

50
3
1.5
_
_
0.05
_
300
0.3
0.5
2
3
_
1.5
0.7
_
100
4
Be
Cd
CN
Cr
Hg
Ni
Pb
Sb
Se
Va
µg/l
µg/l

µg/l
µg/l
µg/l
µg/l
µg/l
µg/l
µg/l
_
_
_
_
10
10
100
_
_
_
_
5
50
50
1
50
50
10
10
_
4
5
200

100
2
100
15
6
50
_
_
3
70
50
1
20
100
5
10
_
Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm
1 Chỉ tiêu vật lý Tiêu chuẩn
Mùi vị không
Độ trong(ống Dienert) 100ml
Màu sắc(thang màu Coban) 5
o
2 Chỉ tiêu hóa học
pH 6-7,8
Độ cặn cố định(đốt ở 600
oC
) 75-150mg/l
Độ cứng toàn phần(độ Đức) <15
o

Độ cứng vĩnh viễn 7
o
CaO 50-100mg/l
MgO 50mg/l
Fe
2
O
3
0,3mg/l
MnO 0,2mg/l
BO
4
3-
1,2-2,5mg/l
SO
4
2-
0,5mg/l
NH
4
+
0,1-0,3mg/l
NO
2
-
không có
NO
3
-
không có

Pb 0,1mg/l
As 0,05mg/l
Cu 2,00mg/l
Zn 5,00mg/l
F 0,3-0,5mg/l
3 Chỉ tiêu vi sinh vật
Tổng số vi sinh vật hiếu khí <100con/ml
Chỉ số Coli <20con
Chuẩn số Coli
(1)
>50
Vi sinh vật gây bệnh không có
(1)chỉ số Coli:Số con vi khuẩn coli trong một lít nước, chuẩn số coli: lượng ml
nước có 1 vi khuẩn coli
5
B- PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC
I. PHƯƠNG PHÁP CHUNG
Rất ít các nguồn nước trong tự nhiên đáp ứng được chất lượng cho một
mục tiêu cụ thể nào đó. Mỗi nguồn nước có đặc trưng về thành phần hoá học
riêng, không nguồn nào giống nguồn nào. Mỗi mục tiêu sử dụng đòi hỏi chất
lượng khác nhau. Vì vậy chọn lựa một hay tổ hợp các phương pháp xử lý nước
liên quan đến nhiều yếu tố.Những yếu tố đó gồm:
 Đặc trưng tạp chất của nguồn nước.
 Chất lượng nước được xử lý phù hợp với mục tiêu sử dụng.
 Khả năng về thiết bị.
 Tính linh hoạt của thiết bị khi nước thay đổi chất lượng.
 Yếu tố chất thải.
 Giá thành xây dựng và giá thành tiêu hao.
Một số phương pháp chính trong kỹ thuật xử lý nước gồm: sục khí, keo tụ, lọc,
lắng, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, màng, oxy hóa hóa học, khử trùng.

Hầu hết các phương pháp xử lý nước có mục tiêu là loại bỏ thành phần tạp chất
trong nước hoặc biến đổi chúng thành dạng dễ chấp nhận hơn hoặc dễ tách hơn.
♦ Tạp chất dạng khí hoà tan (CO
2
, H
2
S, metan). Các chất gây mùi vị, hợp
chất hữu cơ dễ bay hơi có thể loại bỏ bằng phương pháp sục khí.
♦ Chất không tan được loại bỏ theo phương pháp lọc, lắng, gạn, tuyển nổi
và để thúc đẩy nhanh quá trình người ta kết hợp với phương pháp keo tụ.
♦ Các hợp chất tan có nhiều dạng: hữu cơ, vô cơ và các ion. Để loại bỏ
chúng có thể áp dụng nhiều phương pháp và tổ hợp các phương pháp khác
nhau: hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, oxy hoá, màng.
♦ Để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh người ta phải tiến hành khử trùng,
chủ yếu là với hoá chất. Khử trùng bằng hoá chất là phương pháp oxy hoá
hoá học với tác nhân oxy hoá chủ yếu là clo và ozon
Các phương pháp xử lý nước:
1. Sục khí:
Nước, đặc biệt là nước ngầm, thường chứa các khí hoà tan: oxy, nitơ, dioxit
carbon, hydro sunfua. Trừ oxy, nitơ, trong một số trường hợp đặc biệt là CO
2
, sự
có mặt của các khí tan trong nước là cần được loại bỏ. Độ tan của các khí trong
nước khác nhau và giảm khi nhiệt độ tăng.
Sục khí, làm thoáng khí là phương pháp xử lý nước trong đó người ta tạo điều
kiện để nước tiếp xúc với không khí nhằm mục đích:
♦ Tăng nồng độ oxy tan trong nước
♦ Giảm lượng dioxit carbon tự do
♦ Loại bỏ H
2

S, metan, các chất hữu cơ bay hơi, các chất gây mùi, vị khó
chịu. Độ tan của oxy, nitơ trong nước không cao, của oxy thường gấp 2 lần
của nitơ trong khoảng nhiệt độ khá rộng
2. Làm trong nước:
6