Thử nghiệm xử lý nước ngầm bị nhiễm sắt ở xã Ninh Lộc, huyện Ninh Hòa bằng vật liệu lọc hạt nổi và cát thạch anh

i

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học trên ghế nhà trƣờng Đại học Nha Trang em đã đƣợc
các thầy cô trong trƣờng đặc biệt là các thầy cô trong Viện Công nghệ sinh học và
Môi trƣờng tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu. Sau 4 năm học tập
đó, em đã tổng hợp những gì mình đã học để hoàn thành nên quyển đồ án tốt nghiệp
này.
Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp em đã nhận đƣợc nhiều sự quan
tâm và giúp đỡ của các quý thầy, cô. Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ kỹ thuật môi trƣờng – Viện Công nghệ
sinh học và Môi trƣờng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực tập và đặc
biệt là KS.Ngô Phƣơng Linh đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian
thực hiện để em hoàn thành đồ án này.
Em xin cảm ơn Trung tâm thí nghiệm thực hành và tổ nghiên cứu Viện Công
nghệ sinh học và Môi trƣờng đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài
này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã luôn động
viên, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập cũng nhƣ trong suốt quá trình thực hiện
đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nha Trang, tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Hiến






ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC NGẦM 3
1.1.1. Khái niệm 3
1.1.2. Đặc điểm của nƣớc ngầm 3
1.1.3. Phân loại nƣớc ngầm 5
1.1.4. Các chỉ tiêu cấp nƣớc 5
1.1.4.1. Chỉ tiêu vật lý 5
1.1.4.2. Chỉ tiêu hóa học 7
1.1.4.3. Chỉ tiêu sinh học 9
1.1.4.4. Chỉ tiêu kim loại nặng 9
1.1.5. Các chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc 10
1.1.6. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc ngầm 12
1.1.6.1. Làm thoáng 14
1.1.6.2. Clo hóa sơ bộ 15
1.1.6.3. Quá trình khuấy trộn hóa chất 16
1.1.6.4. Keo tụ - tạo bông 16
1.1.6.5. Lắng 18
1.1.6.6. Lọc 19
1.1.6.7. Flo hóa nƣớc 21
1.1.6.8. Ổn định nƣớc 21

1.1.6.9. Làm mềm nƣớc và khử muối trong nƣớc 22
1.1.6.10. Khử trùng nƣớc 23
iii


1.1.7. Một số công nghệ xử lý nƣớc ngầm. 25
1.1.7.1. Công nghệ xử lý nƣớc nhiễm sắt cao (25 – 35 mg/l) tại nhà máy Việt
Hòa, Thành phố Hải Dƣơng công suất 10.000 m
3
/ngđ. 25
1.1.7.2. Công nghệ xử lý nƣớc ngầm tại Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh
công suất 65.000 m
3
/ngđ 26
1.2. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC NHIỄM SẮT 27
1.2.1. Trạng thái tồn tại tự nhiện của sắt trong các nguồn nƣớc 27
1.2.1.1. Các hợp chất vô cơ của ion sắt 27
1.2.1.2. Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat, photphat (FeSiO(OH)
3
+3
)
………………………………………………………………………………… 27
1.2.2. Ảnh hƣởng của nƣớc nhiễm sắt 28
1.2.3. Các phƣơng pháp xử lý sắt 28
1.2.3.1. Phƣơng pháp làm thoáng 28
1.2.3.2. Biện pháp khử sắt bằng vôi 33
1.2.3.3. Biện pháp khử sắt bằng Clo 33
1.2.3.4. Khử sắt bằng phƣơng pháp sinh học 34
1.2.3.5. Khử sắt bằng phƣơng pháp trao đổi ion 34
1.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình khử sắt 34

1.3. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 36
1.3.1. Vị trí địa lý 36
1.3.2. Đặc điểm khí hậu 36
1.3.3. Hiện trạng sử dụng nƣớc ở xã Ninh Lộc 36
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 38
2.1.1. Nguồn nƣớc 38
2.1.2. Các loại vật liệu lọc 38
2.1.3. Mô hình thí nghiệm 40
2.2. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 42
2.2.1. Hóa chất sử dụng 42
2.2.2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 42
iv


2.2.2.1. Thiết bị 42
2.2.2.2. Dụng cụ 42
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43
2.3.1. Lấy mẫu 44
2.3.2. Tính toán chiều dày lớp vật liệu lọc 44
2.3.3. Tính toán tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc 46
2.3.4. Cách tiến hành thí nghiệm 47
2.3.4.1. Thí nghiệm 1: Xử lý sắt bằng cách kết hợp VLL hạt nổi và cát thạch
anh 47
2.3.4.2. Thí nghiệm 2: Xử lý sắt bằng cách kết hợp VLL hạt nổi có bọc lớp oxit
mangan và cát thạch anh 48
2.3.4.3. Thí nghiệm 3: Thí nghiệm xử lý sắt bằng cách kết hợp giàn mƣa và cát
thạch anh 49
2.3.5. Các phƣơng pháp phân tích 50
2.3.5.1. Đo pH, nhiệt độ 50

2.3.5.2. Đo độ đục 50
2.3.5.3. Đo độ màu 50
2.3.5.4. Phân tích sắt tổng 50
2.3.5.5. Phân tích độ cứng 52
2.3.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu 53
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55
3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nƣớc ngầm 55
3.2. Kết quả thí nghiệm xử lý sắt bằng cách kết hợp VLL hạt nổi và cát thạch anh.
56
3.3. Kết quả thí nghiệm xử lý sắt bằng hạt nổi bọc oxit mangan kết hợp cát thạch
anh. 58
3.4. Kết quả thí nghiệm xử lý sắt bằng cách kết hợp giàn mƣa và cát thạch anh 61
3.5. So sánh hiệu quả xử lý sắt của 3 thí nghiệm 63
3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 65
3.6.1. Lựa chọn công nghệ 65
3.6.2. Đề xuất quy trình công nghệ 65
v


3.6.3. Thuyết minh quy trình 67
3.7. Tính toán hiệu quả kinh tế - kỹ thuật 67
3.7.1. Tính toán kỹ thuật 67
3.7.2. Tính toán kinh tế 69
KẾT LUẬN 71
KIẾN NGHỊ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
PHỤ LỤC 1 75
PHỤ LỤC 2 78
PHỤ LỤC 3 81

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.11. Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nguồn nƣớc 4
Bảng 1.12. Bảng quy chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho ăn uống 10
Bảng 1.13. Bảng tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt 11
Bảng 1.14. Yêu cầu chất lƣợng nƣớc cho quá trình làm nguội 11
Bảng 1.15. Yêu cầu chất lƣợng nƣớc nồi hơi 12
Bảng 1.16. Bảng tóm tắt các quá trình xử lý nƣớc ngầm 13
Bảng 1.17. Sự khác biệt giữa quá trình lọc nhanh và lọc chậm 21

Bảng 1.18. So sánh các phƣơng pháp khử trùng 24
Bảng 1.2. Sự phụ thuộc của thời gian oxy hóa và thủy phân sắt vào pH 35
Bảng 2.10. Đặc tính kỹ thuật của cát thạch anh 38
Bảng 2.11. Đặc tính kỹ thuật của hạt nổi PS 39
Bảng 2.2. Đặc trƣng của lớp vật liệu lọc 44
Bảng 2.3. Bảng giá trị phân vị phân bố Student 54
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc ngầm xã Ninh Lộc 55
Bảng 3.2. Tổn thất áp lực qua lớp VLL sạch. 58
Bảng 3.3. Tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc sạch 63
Bảng 4.1. Tiêu chuẩn cấp nƣớc theo đầu ngƣời 67
Bảng 4.2. Giá thành chi tiết bể lọc 69
Bảng P3.1. Chất lƣợng nƣớc ngầm xã Ninh Lộc 75
Bảng P3.2. Chất lƣợng nƣớc sau lọc của thí nghiệm 1 75
Bảng P3.3. Chất lƣợng nƣớc sau lọc của thí nghiệm 2 76
Bảng P3.4. Chất lƣợng nƣớc sau lọc của thí nghiệm 3 76
Bảng P3.5. So sánh hiệu suất xử lý sắt của 3 thí nghiệm 77







vii


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc ngầm nhà máy Việt Hòa – Hải Dƣơng 25
Hình 1.12. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc ngầm tại Hóc Môn – Tp.Hồ Chí Minh 26

Hình 1.21. Sơ đồ kết hợp làm thoáng đơn giản và lọc 30
Hình 1.22. Sơ đồ làm thoáng tự nhiên – lắng tiếp xúc – lọc 31
Hình 1.23. Sơ đồ làm thoáng cƣỡng bức – lắng – lọc nhanh 31
Hình 1.24. Sơ đồ máy nén khí – lọc áp lực 32
Hình 1.32. Vị trí lấy mẫu 36
Hình 1.31. Vị trí xã Ninh Lộc 36
Hình 2.10. Vật liệu lọc cát thạch anh 38
Hình 2.11. Vật liệu lọc hạt nổi PS 39
Hình 2.12. Mô hình giàn mƣa 40
Hình 2.13. Mô hình bể lọc 41
Hình 2.14. Mô hình bể chứa 41
Hình 2.20. Giếng lấy mẫu ở xã Ninh Lộc 44
Hình 2.21. Mô hình thí nghiệm 1 47
Hình 2.22. Mô hình thí nghiệm 2 48
Hình 2.23. Quá trình ngâm VLL 48
Hình 2.24. Mô hình thí nghiệm 3 49
Hình 3.21. Hiệu suất khử sắt của thí nghiệm 1 56
Hình 3.22. Sự thay đổi độ màu theo thí nghiệm 1 57
Hình 3.23. Sự thay đổi độ đục theo thí nghiệm 1 57
Hình 3.31. Hiệu suất khử sắt của thí nghiệm 2 59
Hình 3.33. Sự thay đổi độ đục của nƣớc trong thí nghiệm 2 60
Hình 3.32. Sự thay đổi độ màu của nƣớc trong thí nghiệm 2 60
Hình 3.41. Hiệu suất khử sắt trong thí nghiệm 3 61
Hình 3.42. Sự thay đổi độ màu của nƣớc theo thí nghiệm 3 62
Hình 3.43. Sự thay đổi độ đục của nƣớc theo thí nghiệm 3 62
Hình 3.5. Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý sắt của 3 thí nghiệm 63
Hình 4.2. Cấu tạo chi tiết bể lọc 66
Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ đề xuất cho hộ gia đình 66
Hình 4.3. Thiết bị lọc nƣớc Toàn Mỹ 70
Hình 4.4. Thiết bị lọc nƣớc Thiên Sơn 70

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
BYT : Bộ Y tế
TT : Thông tƣ
UBND : Ủy ban nhân dân
VLL : Vật liệu lọc
NTU : Nephelometric Turbility Unit
FTU : Formazine Turbidity Unit
TCU : True Color Unit
UV : Ultraviolet
RO : Reverse osmosis












1

LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nƣớc là một loại tài nguyên vô cùng quý giá, là nhu cầu thiết yếu trong đời
sống con ngƣời và các sinh vật. Trong sinh hoạt, nƣớc cấp dùng cho nhu cầu ăn
uống, sinh hoạt, tƣới tiêu, giải trí. Trong các hoạt động công nghiệp nƣớc cấp đƣợc
dùng cho quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm nhƣ đồ hộp, nƣớc giải khát, bia
rƣợu, Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nƣớc cấp nhƣ một nguồn
nguyên liệu không thể thay thế.
Hiện nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, đời sống của con ngƣời
ngày càng cao thì nhu cầu sử dụng nƣớc sạch càng mạnh mẽ. Thiếu nƣớc sạch
nghiêm trọng đang diễn ra trên phạm vi toàn thế giới, khi mà những vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng, biến đổi khí hậu ngày càng nhận đƣợc sự quan tâm hàng đầu trên thế
giới thì vấn đề này càng trở nên nóng bỏng.
Xã Ninh Lộc thuộc huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa, là một xã có trữ lƣợng
nƣớc ngầm khá lớn nhƣng lại đang nằm trong tình trạng thiếu nƣớc sạch để phục vụ
cho nhu cầu sống hàng ngày. Hầu hết nƣớc ngầm ở đây bị nhiễm mặn hoặc nhiễm
phèn. Điều này ảnh hƣởng không nhỏ đến chất lƣợng cuộc sống của ngƣời dân
trong xã. Để đóng góp một phần trong việc cải thiện chất lƣợng nƣớc nơi đây, tôi
thực hiện đề tài: “THỬ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM NHIỄM SẮT Ở XÃ
NINH LỘC, HUYỆN NINH HÒA BẰNG VẬT LIỆU LỌC HẠT NỔI VÀ CÁT
THẠCH ANH”.
2. Mục đích nghiên cứu
Tiến hành các thí nghiệm với các vật liệu lọc khác nhau để đánh giá hiệu quả
xử lý sắt của các loại vật liệu lọc đó. Cụ thể:
- Thí nghiệm 1: Xử lý sắt bằng cách kết hợp vật liệu lọc hạt nổi PS và cát
thạch anh.
- Thí nghiệm 2: Xử lý sắt bằng cách kết hợp vật liệu lọc hạt nổi PS có bọc lớp
oxit và cát thạch anh.

- Thí nghiệm 3: Xử lý sắt bằng cách kết hợp giàn mƣa và cát thạch anh.
2


3. Nội dung đề tài
- Khảo sát chất lƣợng nƣớc ngầm tại Ninh Lộc - Ninh Hòa
- Đánh giá hiệu quả khử sắt của VLL hạt nổi và cát thạch anh
- Đề xuất mô hình xử lý nƣớc ngầm quy mô nhỏ.
4. Phạm vi nghiên cứu
Các thí nghiệm đƣợc tiến hành trên quy mô phòng thí nghiệm tại Phòng thí
nghiệm bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Môi trƣờng – Viện Công nghệ Sinh học và
Môi trƣờng – Trƣờng Đại học Nha Trang với việc tập trung nghiên cứu xử lý nƣớc
ngầm bị nhiễm sắt.
5. Đối tƣợng nghiên cứu
Mẫu nƣớc thí nghiệm là nƣớc giếng khơi ở nhà ông Trịnh Dân, thôn Mỹ Lợi,
xã Ninh Lộc, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.









3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƢỚC NGẦM

1.1.1. Khái niệm
Trên Trái đất, một lƣợng lớn nƣớc đƣợc trữ trong thạch quyển. Nƣớc này
đƣợc giữ lại hoặc vẫn tiếp tục chuyển động trong các lỗ rỗng hay khe nứt của các
tầng đất đá, có thể rất chậm, và nó vẫn là một phần của vòng tuần hoàn nƣớc. Phần
lớn nƣớc ngầm là do mƣa và lƣợng nƣớc thấm từ lớp đất mặt. Tầng đất phía trên là
vùng không bão hoà, trong tầng này lƣợng nƣớc thay đổi theo thời gian, mà
không làm bão hoà tầng đất. Bên dƣới lớp đất này là vùng bão hoà, tất cả các khe
nứt, các ống mao dẫn, và các khoảng trống giữa các phân tử đá đƣợc lấp đầy nƣớc.
Thuật ngữ "nƣớc ngầm" đƣợc dùng để mô tả cho khu vực này. [4], [8]
Vậy, nƣớc ngầm là một dạng nƣớc dƣới đất, đƣợc tạo ra bởi mƣa hoặc nƣớc
sông, ao, hồ, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời nhƣ cặn, sạn, cát bột kết,
trong các khe nứt, hang caxtơ dƣới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt
động sống của con ngƣời.
1.1.2. Đặc điểm của nƣớc ngầm
Đặc điểm chung của nƣớc ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp
đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nƣớc ngầm ít chịu tác động của
con ngƣời so với nƣớc mặt, do đó nƣớc ngầm thƣờng có chất lƣợng tốt hơn. Thành
phần đáng quan tâm trong nƣớc ngầm là sự có mặt của các chất hòa tan do ảnh
hƣởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực.
Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt và lƣợng mƣa lớn thì nƣớc
ngầm dễ bị ô nhiễm các chất hòa tan và các chất hữu cơ. [8]
Trong nƣớc ngầm hầu nhƣ không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, các chỉ
tiêu vi sinh cũng tốt hơn so với nƣớc mặt. Ngoài ra, nƣớc ngầm không chứa rong,
tảo là những nguồn rất dễ gây ô nhiễm nguồn nƣớc.


4


Bảng 1.11. Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nguồn nƣớc [9], [10]

Tác nhân
Nƣớc mặt
Nƣớc ngầm
Nhiệt độ
Thƣờng thay đổi theo mùa
Tƣơng đối ổn định
Độ đục
Thƣờng cao và thay đổi
theo mùa
Thấp, hầu nhƣ không có
Chất khoáng hòa tan
Thƣờng thay đổi theo chất
lƣợng đất, lƣợng mƣa
Ít thay đổi, cao hơn so với
nƣớc mặt ở trong cùng
một vùng
Fe
2+

và Mn
2+

Rất thấp (trừ dƣới đáy hồ)
Thƣờng xuyên có
Khí CO
2
hòa tan
Thƣờng rất thấp hoặc
không có
Nồng độ cao

NH
4
+

Xuất hiện ở những vùng
nƣớc bẩn
Thƣờng xuyên có mặt
SiO
2

Thƣờng có ở nồng độ
trung bình
Thƣờng có ở nồng độ cao
Nitrat
Thƣờng thấp
Thƣờng có ở nồng độ cao
do sự phân hủy hóa học
Vi sinh vật
Vi trùng, virus, các loại
rong tảo
Các vi khuẩn do sắt gây ra
thƣờng xuất hiện

Chất lƣợng nƣớc ngầm phụ thuộc nhiều vào thành phần khoáng hóa và cấu
trúc địa tầng mà nƣớc thấm qua. Do vậy, nƣớc chảy qua các đại tầng chứa cát và
granit thƣờng có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nƣớc ngầm chảy qua địa tầng
chứa đá vôi thì nƣớc thƣờng có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao.
Đặc trƣng chung về thành phần, tính chất của nƣớc ngầm là nƣớc có độ đục
thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học tƣơng đối ổn định. Các lớp nƣớc trong môi
trƣờng khép kín là chủ yếu, thành phần nƣớc có thể thay đổi đột ngột với sự thay

đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi lƣu
5


lƣợng của lớp nƣớc sinh ra do nƣớc mƣa. Ngoài ra, một tính chất nữa của nƣớc
ngầm là không có mặt của vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh. [10]
1.1.3. Phân loại nƣớc ngầm [2]
Phân loại theo vị trí tồn tại so với mặt đất:
- Nƣớc ngầm mạch nông: nằm ngay trong tầng đất trên mặt. Thƣờng có độ sâu
từ 3 – 10 m, không có áp. Lƣu lƣợng, nhiệt độ và các tính chất khác của nó
chịu ảnh hƣởng nhiều của môi trƣờng bên ngoài. Dao động mực nƣớc giữa
các mùa khá lớn (2 – 4 m), trữ lƣợng ít và độ nhiễm bẩn lớn.
- Nƣớc ngầm ở độ sâu trung bình: nằm ở độ sâu không lớn so với mặt đất, có ở
độ sâu 10 – 20 m, thƣờng là nƣớc ngầm không có áp, đôi khi có áp cục bộ.
Tính chất của loại này tƣơng tự nhƣ nƣớc ngầm mạch nông nhƣng có chất
lƣợng tốt hơn, thƣờng đƣợc sử dụng để cấp nƣớc.
- Nƣớc ngầm mạch sâu: nằm ở độ sâu lớn hơn 20 m ở trong các tầng chứa
nƣớc, chất lƣợng nƣớc rất tốt và có trữ lƣợng phong phú, thƣờng đƣợc sử
dụng rộng rãi.
Phân loại theo áp lực:
- Nƣớc ngầm không có áp: độ sâu cạn, ở trên mặt tự do thì áp suất nhƣ nhau.
Loại này trữ lƣợng ít, chất lƣợng nƣớc chịu ảnh hƣởng của thiên nhiên và
hay bị nhiễm bẩn.
- Nƣớc ngầm có áp: là lớp nƣớc nằm giữa hai tầng cản nƣớc, thƣờng nằm ở độ
sâu lớn nên đã đƣợc lọc sơ bộ khi thấm qua các lớp đất và ít chịu ảnh hƣởng
của môi trƣờng bên ngoài do đó chất lƣợng tốt hơn so với nƣớc ngầm không
áp.
1.1.4. Các chỉ tiêu cấp nƣớc
1.1.4.1. Chỉ tiêu vật lý [6], [10]
a. Nhiệt độ (

o
C,
o
K)
Nhiệt độ nƣớc là một đại lƣợng phụ thuộc vào điều kiện môi trƣờng và khí hậu.
Đây là yếu tố có ảnh hƣởng không nhỏ đến quá trình xử lý nƣớc. Nƣớc sông hồ,
6


nƣớc ngầm mạch nông có nhiệt độ thay đổi theo môi trƣờng. Nƣớc ngầm mạch sâu
có nhiệt độ ổn định gần nhƣ không thay đổi theo mùa.
b. Độ màu (Pt – Co)
Độ màu của nƣớc thƣờng do các chất bẩn trong nƣớc tạo nên. Các hợp chất
sắt, mangan không hòa tan làm nƣớc có màu vàng nâu, các chất mùn gây ra màu
vàng, các loại thủy sinh gây ra màu xanh lá cây. Nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp
thƣờng tạo ra màu xám hay màu đen cho nguồn nƣớc.
Độ màu của nƣớc cấp đƣợc xác định bằng cách so màu bằng mắt thƣờng hay
bằng máy so màu quang học với những thang màu tiêu chuẩn. Đơn vị độ màu là Pt
– Co.
c. Độ đục (NTU)
Độ đục là một đại lƣợng đặc trƣng cho sự xuất hiện của các tạp chất trong
nƣớc nhƣ: huyền phù, các hạt cặn, đất, cát, các vi sinh vật,… Những loại tạp chất
này làm giảm khả năng truyền ánh sáng của nƣớc. Trong nƣớc ngầm, độ đục thể
hiện sự tồn tại của các khoáng chất không hòa tan hay các hợp chất hữu cơ từ nƣớc
thải xâm nhiễm vào đất.
Độ đục đƣợc đo bằng máy so màu quang học dựa trên cơ sở thay đổi cƣờng
độ ánh sang khi đi qua lớp nƣớc mẫu. Đơn vị của độ đục thƣờng là NTU, FTU,
mgSiO
2
/L.

d. Mùi vị
Các chất khí hòa tan, chất hữu cơ và một số sản phẩm của quá trình phân hủy
vật chất gây nên mùi khó chịu cho nguồn nƣớc. Nƣớc thiên nhiên có thể có mùi đất,
mùi tanh, mùi thối. Nƣớc sau quá trình khử trùng có thể bị nhiễm mùi clo.
e. Độ nhớt
Độ nhớt là đại lƣợng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch
chuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực
và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nƣớc.


7


f. Độ dẫn điện
Nƣớc là một chất dẫn điện kém. Ở 20
o
C, nƣớc tinh khiết có độ dẫn điện là
4,2 µS/m. Độ dẫn điện của nƣớc tăng theo hàm lƣợng các muối hòa tan trong nƣớc
và thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ.
g. Tính phóng xạ
Sự phân hủy các chất phóng xạ có trong nƣớc gây nên tính phóng xạ. Nƣớc
ngầm thƣờng nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân
hủy rất ngắn nên nƣớc thƣờng vô hại. Tuy nhiên, khi bị nhiễm bẩn phóng xạ từ
nƣớc thải và không khí thì tính phóng xạ của nƣớc có thể vƣợt qua giới hạn cho
phép.
1.1.4.2. Chỉ tiêu hóa học [6], [10]
a. Độ pH
Độ pH là chỉ số đặc trƣng cho nồng độ ion H
+
có trong dung dịch, thƣờng

biểu thị cho tính acid hay tính kiềm của nƣớc.
Độ pH trong nƣớc có ý nghĩa quan trọng trong quá trình hóa lý khi xử lý
nƣớc bằng hóa chất. Quá trình chỉ có hiệu quả tối ƣu khi ở một khoảng pH nhất
định trong những điều kiện nhất định.
b. Độ kiềm
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lƣợng các ion hydrocacbonat (HCO
3
-
),
cacbonat (CO
3
2-
), hydroxyl (OH
-
) và ion muối của các acit yếu (photphat, silicat,
các axit muối hữu cơ).
Độ kiềm là một chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nƣớc. Để xác định
độ kiềm thƣờng dung phƣơng pháp chuẩn độ mẫu nƣớc thử bằng axit clohydric
(HCl) hay axit sunfuric (H
2
SO
4
) và theo dõi chất chỉ thị màu, đầu tiên là
phenolphthalein, sau đó là metylloran.
c. Độ cứng
Độ cứng toàn phần của nƣớc là tổng hàm lƣợng các ion canxi và magiê có
trong nƣớc. Ngƣời ta thƣờng sử dụng ba loại độ cứng: độ cứng toàn phần, độ cứng
tạm thời và độ cứng vĩnh cửu.
8

Các đơn vị đo độ cứng:
o
dH,
o
f,
o
e, mđlg/L. Ở Việt Nam dùng đơn vị đo độ
cứng là miligam đƣơng lƣợng trong 1 lít (mđlg/L).
d. Các hợp chất của sắt và mangan trong nƣớc
Trong nƣớc ngầm, sắt thƣờng tồn tại dƣới dạng hòa tan hydrocacbonat sắt
hóa trị hai Fe(HCO
3
)
2
. Đôi khi tồn tại dƣới dạng keo của axit humic hay keo silic,
keo lƣu huỳnh. Trạng thái tồn tại của sắt trong nƣớc phụ thuộc vào pH và điện thế
oxy hóa khử của nƣớc.
Tƣơng tự sắt, mangan cũng thƣờng có trong nƣớc ngầm nhƣng với hàm
lƣợng nhỏ, rất ít khi vƣợt quá ngƣỡng 5mg/L. Mangan thƣờng tồn tại dƣới dạng hòa
tan của các hợp chất hydrocacbonat hóa trị II Mn(HCO
3
)
2
.
e. Các khí hòa tan
Một số loại khí hòa tan tồn tại trong nƣớc ngầm nhƣ hydro sunfura, oxy,
cacbonic, mêtan. Khi pH < 5,5 thì nƣớc chứa nhiều CO
2
. Hàm lƣợng CO

2
hòa tan
trong nƣớc thƣờng làm cho nƣớc có tính ăn mòn bêtông và làm giảm pH của nƣớc.
Trong nƣớc ngầm, khí H
2
S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong nƣớc.
Nó thƣờng xuất hiện trong các mạch nƣớc ngầm mạch nông khi nƣớc bị nhiễm bẩn
bởi các loại nƣớc thải. Hàm lƣợng khí H
2
S hòa tan trong nƣớc nhỏ hơn 0,5 mg/L đã
tạo cho nƣớc có mùi khó chịu.
f. Các hợp chất Nitơ
Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitric, nitrat trong tự
nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón mà con ngƣời trực tiếp hay
gián tiếp đƣa vào nguồn nƣớc. Do đó, các hợp chất này thƣờng đƣợc xem nhƣ là
những chất chỉ thị dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nƣớc.
g. Các hợp chất Photpho
Trong nƣớc tự nhiên, các hợp chất thƣờng gặp nhất là photphat, khi nguồn
nƣớc bị nhiễm bẩn bởi rác và các hợp chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, giải
phóng ion PO
4
3-
có thể tồn tại dƣới dạng H
2
PO
4
-
, HPO
4
2-

, PO
4
3-
.
9


Photphat không thuộc loại độc hại đối với con ngƣời nhƣng sự tồn tại của
chất này với hàm lƣợng cao trong nƣớc sẽ gây cản trở trong quá trình xử lý. Đặc
biệt là hoạt động của bể lắng.
h. Chloride (Cl
-
)
Chloride làm cho nƣớc có vị mặn, ion này thâm nhập vào nƣớc qua sự hòa
tan các muối khoáng hay bị ảnh hƣởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nƣớc
ngầm hay các vùng gần biển. Việc dùng nƣớc có hàm lƣợng Cl
-
cao có thể gây ra
các loại bệnh liên quan đến thận cho ngƣời dùng. Ngoài ra, nƣớc chứa nhiều Cl
-

cũng có tính xâm thực đối với bêtông.
1.1.4.3. Chỉ tiêu sinh học [6], [10]
a. Vi khuẩn
Vi khuẩn trong nƣớc thƣờng tồn tại ở dạng đơn bào. Tế bào đơn giản so với
các vi sinh vật khác. Vi khuẩn trong nƣớc uống có thể gây ra các bệnh lị, viêm
đƣờng ruột và các bệnh tiêu chảy khác.
Trong nƣớc ngầm, ít có sự tồn tại của các vi khuẩn gây bệnh, chủ yếu là các
loại vi khuẩn khử sắt, mangan.
b. Các loại rong tảo

Rong tảo phát triển trong nƣớc bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nƣớc có màu
xanh. Nƣớc mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống, trong đó loài gây hại chủ yếu và
khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loài tảo này khi phát triển
trong đƣờng ống có thể gây tắc nghẽn đƣờng ống, đồng thời làm cho nƣớc có tính
ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic.
1.1.4.4. Chỉ tiêu kim loại nặng [6]
Kim loại nặng có trong nƣớc ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng của khu
vực và chiều sâu địa tầng nơi khai thác. Ở một số khu vực bị ô nhiễm kim loại nặng
thƣờng nằm gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác
khoáng sản.


10


a. Asen (As)
Asen là nguyên tố bán dẫn, tồn tại ở nhiều dạng thù hình khác nhau. Hàm
lƣợng Asen trong nƣớc ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trƣờng địa
hóa. Asen tồn tại trong nƣớc ngầm ở dạng H
3
AsO
4
-
, HAsO
4
2-
. Các hợp chất của
Asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối của Asen với Ca, Mg và các hợp
chất Asen hữu cơ trong môi trƣờng pH gần nhƣ trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan
kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Asen – acid fulvic thì rất bền vững, có xu

thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Asen – acid fulvic.
b. Crom (Cr)
Crom có trong nguồn nƣớc tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên.
Crom tồn tại ở hóa trị 6 và hóa trị 3. Hợp chất Cr
6+
là chất oxy hóa mạnh và độc.
Các hợp chất của Cr
6+
dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm
thận, ung thƣ phổi.
c. Thủy ngân (Hg)
Trong nƣớc ngầm, thủy ngân có thể tồn tại ở dạng kim loại hoặc hợp chất
hóa trị II. Thủy ngân vô cơ có tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thủy
ngân ảnh hƣởng đến hệ thần kinh trung ƣơng.
1.1.5. Các chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc
Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho ăn uống và sinh hoạt:
Nƣớc cấp dùng cho ăn uống và sinh hoạt phải không màu, không mùi vị,
không chứa các chất độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh. Hàm lƣợng các chất
hòa tan không đƣợc vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép. Các chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc
sinh hoạt đƣợc quy định theo “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh
hoạt” [phụ lục 2] đƣợc Bộ Y tế ban hành kèm theo thông tƣ số: 05/2009/TT-BYT
ngày 17 tháng 6 năm 2009.
Bảng 1.12. Bảng quy chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho ăn uống
(Nguồn: QCVN 01/2009:BYT cột A)
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giới hạn tối đa cho phép
1
pH

-
6,5 – 8,5
2
Độ màu
TCU
15
11


3
Độ đục
NTU
2
4
Độ cứng tổng
mg/L
300
5
Sắt tổng
mg/L
0,3
6
Mangan tổng
mg/L
0,3
7
Coliform tổng số
mg/L
0,05
8

Chlorua
mg/L
300
9
Hàm lƣợng Chì
mg/L
0,01

Bảng 1.13. Bảng tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt
(Nguồn: Theo QCVN 02/2009:BYT cột A)
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giới hạn tối đa cho phép
1
pH

6,0 – 8,5
2
Độ màu
TCU
15
3
Độ đục
NTU
5
4
Độ cứng tổng
mg/L
350

5
Sắt tổng
mg/L
0,5
6
Hàm lƣợng Amoni
mg/L
3
7
Coliform tổng số
mg/L
150
8
Chlorua
mg/L
300
9
Hàm lƣợng Asen tổng
mg/L
0,05
Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc cấp cho công nghiệp:
Các ngành công nghiệp nhƣ thực phẩm, dệt, giày da, phim ảnh, hóa chất,…
đều cần quan tâm đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt, một số ngành còn có những yêu
cầu riêng về độ cứng, hàm lƣợng sắt, mangan, Ngoài ra, trong các ngành công
nghiệp khác, lƣợng nƣớc dùng cho các quá trình làm nguội tƣơng đối nhiều. Yêu
cầu chất lƣợng nƣớc làm nguội cho ở Bảng 1.14. Nƣớc cấp cho nồi hơi tuy yêu cầu
không cao về các chỉ tiêu hóa sinh, vi sinh nhƣng yêu cầu cao về các chỉ tiêu hóa
học. Bảng 1.15 cho các yêu cầu về chất lƣợng nƣớc cấp nồi hơi.
Bảng 1.14. Yêu cầu chất lƣợng nƣớc cho quá trình làm nguội [10]
Chỉ tiêu

Đơn vị
Làm nguội một lần
Làm nguội nhiều lần
pH
-
7,2 – 9,5
7,2 – 9,5
Axit cacbonic xâm thực
mg/L
< 20
< 3
12


Độ cứng tạm thời
o
dH
8 - 15
8 – 15
Độ cứng toàn phần
o
dH
< 50
< 80
Tổng hàm lƣợng muối
mg/L
< 3000
< 1000
Hợp chất clorua
mg/L

< 1000
< 1000
Sắt
mg/L
< 1,0
< 1,0
Mangan
mg/L
< 0,15
< 0,15
Chất lơ lửng
mg/L
< 5
< 5

Bảng 1.15. Yêu cầu chất lƣợng nƣớc nồi hơi [10]
Các chỉ tiêu
Áp suất nồi hơi, at
13
16
52
112
158
Độ cứng toàn phần,
o
dH
< 0,1
0,1
< 0,05
< 0,01

< 0,01
Axit cacbonic, mg/L

< 10
< 10
< 5
< 5
Oxy hòa tan, mg/L
< 50
< 50
< 50
< 20
< 20
Dầu mỡ, mg/L
< 3
< 3
< 3
< 1
< 1
Độ oxy hóa, KMnO
4
mg/L
Càng thấp càng tốt
Sắt, mg/L
Càng thấp càng tốt
< 30
SiO
2
, mg/L
< 240

< 180
< 72
< 2
< 0,4

1.1.6. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc ngầm
Trên thực tế, có rất nhiều phƣơng pháp để xử lý nƣớc ngầm, tùy thuộc vào
nhiều yếu tố nhƣ: nhu cầu cấp nƣớc, tiêu chuẩn dung nƣớc, đặc điểm của nguồn
nƣớc ngầm, các điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội,… mà chúng ta sẽ lựa
chọn công nghệ xử lý nƣớc ngầm sao cho phù hợp [6]. Tuy nhiên có một số quá
trình cơ bản có thể áp dụng để xử lý nƣớc ngầm đƣợc tóm tắt nhƣ Bảng 1.16:

13


Bảng 1.16. Bảng tóm tắt các quá trình xử lý nƣớc ngầm [9]
Quá trình xử lý
Mục đích
Làm thoáng
- Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hóa trị
II hòa tan trong nƣớc.
- Khử khí CO
2
nâng cao pH của nƣớc để đẩy nhanh quá
trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan trong dây
chuyền công nghệ khử sắt và mangan.
- Làm giàu oxy để tang thế oxy hóa khử của nƣớc, khử
các chất bẩn ở dạng khí hòa tan trong nƣớc.
Clo hóa sơ bộ
- Oxy hóa sắt và mangan hòa tan ở dạng phức hữu cơ.

- Loại trừ rong, rêu, tảo phát triển trên thành các bể trộn,
tạo bông cặn và bể lắng, bể lọc.
- Trung hòa lƣợng ammoniac dƣ, diệt các vi khuẩn tiết
ra chất nhầy trên bề mặt lớp cát lọc.
Quá trình khuấy
trộn hóa chất
- Phân tán nhanh, đều phèn và các hóa chất khác vào
nƣớc cần xử lý.
Quá trình keo tụ và
phản ứng tạo bông
cặn
- Tạo điều kiện và thực hiện quá trình dính kết các hạt
cặn keo phân tán thành bông cặn có khả năng lắng và
lọc
Quá trình lắng
- Loại trừ ra khỏi nƣớc các hạt cặn và bông cặn có khả
năng lắng với tốc độ cho phép, làm giảm lƣợng vi
trùng và vi khuẩn.
Quá trình lọc
- Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng đƣợc trong bể
lắng, nhƣng có khả năng dính kết trên bề mặt hạt lọc.
Hấp thụ và hấp phụ
bằng than hoạt tính
- Khử mùi, vị, màu của nƣớc sau khi dùng phƣơng pháp
xử lý truyền thống không đạt yêu cầu.
Khử trùng nƣớc
- Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nƣớc sau
bể lọc.
Flo hóa nƣớc
- Nâng cao hàm lƣợng flo trong nƣớc đến 0,6 – 0,9

14


mg/L để bảo vệ men răng và xƣơng cho ngƣời dùng
nƣớc.
Ổn định nƣớc
- Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly
không cho nƣớc tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt
trong thành ống dẫn bảo vệ ống và phụ tùng trên ống.
Làm mềm nƣớc
- Loại bỏ khỏi nƣớc các ion Ca
2+
và Mg
2+
đến nồng độ
cho phép.
Khử muối
- Loại bỏ khỏi nƣớc các cation và anion của các muối
hòa tan đến nồng độ yêu cầu.

1.1.6.1. Làm thoáng
Nhiệm vụ của quá trình làm thoáng trong dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc
là:
- Lấy oxy từ không khí hòa tan vào nƣớc để oxy hóa sắt (II) thành sắt (III) ở
dạng hợp chất hydroxit sắt (III) Fe(OH)
3
kết tủa và Mangan (II) thành
Mangan (IV) ở dạng hydroxit mangan (IV) Mn(OH)
4
kết tủa dễ loại bỏ bằng

các phƣơng pháp lắng, lọc.
- Khử khí CO
2
, H
2
S có trong nƣớc, làm tăng pH của nƣớc, tạo điều kiện thuận
lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao
năng suất của quá trình lắng và lọc trong quy trình xử lý sắt và mangan.
- Làm tăng hàm lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc, nâng cao thế oxy hóa của nƣớc
để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình
khử mùi và màu của nƣớc. [10]
Có hai phƣơng pháp làm thoáng:
- Đƣa nƣớc vào trong không khí: cho nƣớc phun thành tia hay thành những
màng mỏng chảy trong không khí ở các giàn làm thoáng tự nhiên, hay cho
nƣớc phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí
vào thùng nhƣ ở các giàn làm thoáng cƣỡng bức.
15


- Đƣa không khí vào nƣớc: dẫn và phân phối khí nén thành các bọt nhỏ theo
giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nƣớc, các bọt khí nổi lên, nƣớc đƣợc làm
thoáng.
Trong kỹ thuật xử lý nƣớc cấp, áp dụng các giàn làm thoáng theo phƣơng
pháp 1 và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phƣơng pháp trên: làm thoáng
bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nƣớc. Đầu tiên tia nƣớc tiếp xúc với
không khí, sau khi chạm mặt nƣớc, tia nƣớc kéo theo các bọt khí đi sâu vào khối
nƣớc trong bể tạo thành các bọt nhỏ nổi lên. [6]
Hiệu quả quá trình làm thoáng phụ thuộc vào:
- Chênh lệch nồng độ của khí cần trao đổi trong hai pha khí và nƣớc, độ chênh
lệch nồng độ biểu thị thực tế bằng cƣờng độ tƣới nếu dùng dàn thoáng tự

nhiên, hoặc bằng tỷ lệ gió/nước nễu dùng giàn làm thoáng cƣỡng bức.
- Diện tích tiếp xúc giữa hai pha khí và nƣớc, diện tích tiếp xúc càng lớn thì
quá trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh.
- Thời gian tiếp xúc giữa hai pha khí và nƣớc trong công trình, thời gian tiếp
xúc càng lâu thì mức độ trao đổi càng triệt để.
- Nhiệt độ của môi trƣờng: nhiệt độ tăng làm tăng quá trình khử khí ra khỏi
nƣớc và bất lợi cho quá trình hấp thụ và hòa tan khí vào nƣớc.
- Bản chất của khí đƣợc trao đổi.
1.1.6.2. Clo hóa sơ bộ [6]
Là quá trình cho Clo vào nƣớc trƣớc bể lắng và bể lọc, mục đích của quá
trình này là:
- Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nƣớc bị nhiễm bẩn nặng.
- Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo
thành các kết tủa tƣơng ứng.
- Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu.
- Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.
16


- Ngăn chặn sự phát triển của tảo, rong rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và
bể lắng, phá hủy tế bào các vi sinh vật sản sinh ra chất nhầy trên bề mặt lọc,
làm tăng thời gian của chu kì lọc.
Tuy vậy, clo hóa sơ bộ cũng có một số nhƣợc điểm sau:
- Tiêu tốn lƣợng clo thƣờng gấp 3 – 5 lần lƣợng clo dùng để khử trùng nƣớc
sau bể lọc, làm tăng giá thành xử lý.
- Clo có thể phản ứng với các chất hữu cơ hòa tan trong nƣớc tạo ra các hợp
chất trihalomethene là chất gây ra bệnh ung thƣ cho ngƣời sử dụng nƣớc. Vì
vậy, không nên sử dụng quy trình clo hóa sơ bộ cho các nguồn nƣớc mặt
chứa nhiều chất hữu cơ.
1.1.6.3. Quá trình khuấy trộn hóa chất [4], [6]

Quá trình khuấy trộn hóa chất là quá trình tạo điều kiện phân tán nhanh và
đều hóa chất vào toàn bộ khối lƣợng nƣớc cần xử lý. Quá trình trộn đòi hỏi cần phải
trộn nhanh và đều vào nƣớc cần xử lý vì quá trình thủy phân tạo keo tụ diễn ra rất
nhanh chóng. Nếu không trộn đều và trộn kéo dài sẽ không tạo ra đƣợc các nhân
keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích nƣớc, hiệu quả lắng sẽ kém và tốn hóa chất.
Việc chọn điểm cho hóa chất vào để trộn đều với nƣớc xử lý căn cứ vào tính chất và
phản ứng hóa học tƣơng hỗ giữa các hóa chất với nhau, giữa các hóa chất với các
chất có trong nƣớc xử lý theo quy trình công nghệ đƣợc lựa chọn để quyết định.
1.1.6.4. Keo tụ - tạo bông [4], [6]
Mục đích của quá trình keo tụ - tạo bông là tạo ra tác nhân có khả năng dính
kết các chất làm bẩn nƣớc ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng
lắng đƣợc trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc
độ nhanh và kinh tế nhất.
Khi trộn đều phèn với nƣớc cần xử lý, các phản ứng hóa học và lý học xảy ra
tạo thành hệ keo dƣơng phân tán đều trong nƣớc. Khi đƣợc trung hòa, hệ keo dƣơng
này là các hạt nhân có tính kết dính với các keo âm phân tán trong nƣớc và kết dính
với nhau tạo thành các bông cặn. Do đó, quá trình tạo nhân dính kết gọi là quá trình
17


keo tụ, còn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo
bông cặn.
Trong kỹ thuật xử lý nƣớc thƣờng dùng phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
, phèn sắt
FeCl

3
, Fe
2
(SO
4
)
3
và FeSO
4
. Tuy nhiên, phèn nhôm đƣợc sử dụng rộng rãi hơn phèn
sắt do quá trình sản xuất, vận chuyển và định lƣợng phèn sắt phức tạp hơn. Hiệu
quả của quá trình keo tụ - tạo bông phụ thuộc vào cƣờng độ, thời gian khuấy trộn để
tạo ra các nhân keo tụ, độ đục của nƣớc thô, nhiệt độ nƣớc, pH và phụ thuộc vào độ
kiềm.
Sự thủy phân của phèn:
Khi cho phèn nhôm vào trong nƣớc sẽ xảy ra quá trình thủy phân ion Al
3+

thành Al(OH)
3
.
Al
3+
+ 2H
2
O = Al(OH)
3↓
+ 3H
+

Mức độ thủy phân tăng lên khi pha loãng dung dịch, khi tăng nhiệt độ và pH
của dung dịch.
Khi dùng phèn sắt hóa trị II diễn ra phản ứng sau:
Fe
2+
+ 2H
2
O = Fe(OH)
2
+ 2H
+

Fe(OH)
2
vừa đƣợc tạo ra vẫn còn độ hòa tan trong nƣớc lớn, trong nƣớc có
oxy hòa tan, Fe(OH)
2
sẽ bị oxy hóa thành Fe(OH)
3
.
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O = 4Fe(OH)
3
Phèn sắt hóa trị III khi cho vào nƣớc phân ly thành Fe
3+

và bị thủy phân
thành Fe(OH)
3
.
Fe
3+
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3↓
+ 3H
+

Để tăng quá trình tạo bông cặn ngƣời ta thƣờng cho thêm vào bể phản ứng
các chất trợ keo tụ polyme. Khi tan trong nƣớc, polyme sẽ tạo ra các liên kết lƣới
loại anion nếu trong nƣớc thiếu ion đối (nhƣ SO
4
2-
) hay loại trung tính nếu thành
phần ion và độ kiềm của nguồn nƣớc thỏa mãn điều kiện keo tụ.