ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄN THỊ NGỌC
Tên đề tài:
ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC TẠI NHÀ MÁY NƯỚC SẠCH VÀ
NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC SẠCH CỦA NGƯỜI DÂN XÃ TÂN VIỆT,
HUYỆN THANH HÀ, TỈNH HẢI DƯƠNG.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Khoa : Môi trường
Khoá : 2010 – 2014
Giảng viên hướng dẫn : ThS. Trần Thị Phả
Thái Nguyên, 2014
i
LỜI NÓI ĐẦU
Giai đoạn thực tập tốt nghiệp trước khi ra trường của mỗi sinh viên các
trường Đại học nói chung và sinh viên trường Đại học Nông Lâm nói riêng là
không thể thiếu được trong chương trình đào tạo của nhà trường.
Được sự nhất trí của nhà trường, của Ban chủ nhiệm khoa Môi trường,
và sự đồng ý của Nhà máy nước sạch xã Tân Việt cũng như sự đồng ý của
UBND xã Tân Việt, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương, em đã về thực tập.
Trong thời gian thực tập từ 20/01/2014 – 30/04/2014, được sự quan tâm
giúp đỡ của Nhà trường, của Ban chủ nhiệm khoa cùng các anh, chị, cô, chú
cán bộ trong Nhà máy; đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn
PGS.TS Đàm Xuân Vận; cùng sự nỗ lực, cố gắng của bản than, em đã hoàn
thành đề tài nghiên cứu khoa học “ Đánh giá quy trình xử lý nước tại Nhà
máy nước sạch và nhu cầu xử dụng nước sạch của người dân xã Tân Việt,
huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương” và thu được một số kết quả nhất định.
Em xin được trình bày trong bản khóa uận tốt nghiệp này.
Vì thời gian thực tập ngắn, trình độ và kinh nghiệm thực tiễn còn chưa
nhiều do đó bản khóa luận chăc chắn sẽ không tránh khỏi những hạn chế,
thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và sự
đóng góp ý kiến của các bạn để bản khóa luận được hoàn thiện hơn.
Thái nguyên, ngày tháng năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Thị Ngọc
ii
LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là giai đoạn cần thiết và có ý nghĩa quan trọng đối
với mỗi sinh viên cuối khóa, nhằm nâng cao tri thức, tổng hợp các kiến thức
đã học và có cơ hội mở rộng kỹ năng thực tiễn trong việc nghiên cứu khoa
học. Được sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa
Môi trường, em đã được thực tập tại Nhà máy nước sạch xã Tân Việt , huyện
Thanh Hà, tỉnh Hải Dương.
Trong quá trình thực tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, em đã
nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ chỉ bảo hướng dẫn tận tình của các
thầy cô, gia đình bạn bè, và các anh, chị, cô, chú nơi em thực tập.
Trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học
Nông Lâm Thái Nguyên, đặc biệt là các thầy cô giáo khoa Môi trường đã dạy
dỗ, dìu dắt em trong những năm học tại trường.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Đàm Xuân Vận, người
đã hướng dẫn, chỉ bảo em tân tình để em có thể hoàn thành tốt bài khóa luận
Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh, chị đang làm
việc tại Nhà máy nước sạch cung như tại UBND xã Tân Việt, huyện Thanh
Hà, tỉnh Hải Dương đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong
xuốt thời gian thực tập tại cơ quan.
Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới
gia đình người than và bạn bè động viên, giúp đỡ em hoàn thành việc học tập
và nghiên cứu đề tài trong xuốt thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn !
Thái nguyên, ngày tháng năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Thị Ngọc
iii
DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
CNH – HĐH : Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TCN : Trước công nguyên
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
UBND : Ủy ban nhân dân
PAC : Poly aluminium chloride
E.Coli : Escherichia coli ( vi khuẩn đại tràng)
iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu cần phân tích 24
Bảng 4.1: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Rạng 41
Bảng 4.2: Kết quả phân tích mẫu nước sinh hoạt tại hộ gia đình 43
Bảng 4.3 : Bảng thống kê dân số xã Tân Việt (năm 2013) 45
Bảng 4.4. Dự đoán tiêu chuẩn xử dụng nước 46
Bảng 4.5: Mức tiêu thụ nước của hộ gia đình 47
Bảng 4.6 : Nguồn nước các hộ dân sử dụng 49
Bảng 4.7: Chất lượng nguồn nước phục vụ cho sinh hoạt qua nhận xét của
người dân 50
Bảng 4.8: Vấn đề về nguồn nước qua nhận xét của người dân 50
Bảng 4.9: Nhận xét về chi phí lắp đặt đường ống dẫn nước cho các hộ dân(
350.000 VNĐ/hộ) 52
Bảng 4.10 : Nhận xét chi phí cho 1m3 nước ( 6.500 VNĐ/ 1m3 ) 53
v
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ HÌNH VẼ
Sơ đồ 4.1: Sơ đồ cơ cấu tổ chức và quản lý trong nhà máy 28
Sơ đồ 4.2: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thô tại Nhà máy 31
Hình 4.1: Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu kim loại nặng 42
Hình 4.2: Biểu đồ so sánh các chỉ tiêu phân tích với QCVN 42
Hình 4.3: Biểu đồ phân tích các chỉ tiêu nước tại hộ gia đình 44
Hình 4.4: Biểu đồ dự đoán tỷ lệ tiêu chuẩn dùng nước 47
Hình 4.5: Biểu đồ tỷ lệ số hộ gia đình sử dụng các nguồn nước 49
Hình 4.6: Biểu đồ đánh giá chất lượng nguồn nước 50
Hình 4.7: Biểu đồ tỷ lệ vấn đề nước thường gặp 51
Hình 4.8: Biểu đồ tỷ lệ đánh giá chi phí lắp đặt đường ống 53
Hình 4.9: Biểu đồ tỷ lệ đánh giá chi phí cho 1m3 nước 54
vi
MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1
1.1.Đặt vấn đề 1
1.2. Mục đích của đề tài 2
1.3. Yêu cầu của đề tài 2
1.4. Ý nghĩa của đề tài 2
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu 2
1.4.2. Ý nghiã trong thực tiễn 2
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. Cơ sở khoa học 3
2.1.1. Cơ sở lý luận 3
2.1.2. Cơ sở pháp lý 5
2.2. Tổng quan về nước cấp và tầm quan trọng của nước cấp 6
2.2.1. Công nghệ sử lý nước cấp 6
2.2.2. Mục đích của quá trình xử lý nước 7
2.2.3. Các biện pháp xử lý cơ bản 7
2.2.4. Các loại nguồn nước dùng cho nước cấp 8
2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước 8
2.3.1. Các chỉ tiêu lý học 8
2.3.2. Các chỉ tiêu hóa học 10
2.3.3. Các chỉ tiêu vi sinh 13
2.4. Công nghệ xử lý nước cấp và tình hình sử dụng nước sạch trên Thế giới
và ở Việt Nam 14
2.4.1. Trên Thế giới 14
2.4.2. Ở Việt Nam 16
2.5. Tình hình sử dụng nguồn nước tại khu vực nghiên cứu 21
vii
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 23
3.3. Nội dung nghiên cứu 23
3.3.1. Tổng quan về nhà máy nước sạch 23
3.3.2. Đánh giá quy trình công nghệ xử lý nước cấp tại nhà máy nước sạch . 23
3.3.3. Đánh giá nhu cầu sử dụng nước sạch
của người dân trên địa bàn xã Tân Việt. 24
3.3.4. Những tồn tại và giải pháp nhằm đẩy nhanh tiến độ cấp nước sinh hoạt
tại xã Tân Việt 24
3.4. Phương pháp nghiên cứu 24
PHẦN 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 26
4.1. Tổng quan về nhà máy nước sạch 26
4.1.1. Vị trí nhà máy 26
4.1.2. Lịch sử phát triển 26
4.1.3. Cơ cấu tổ chức 28
4.1.3.1.Các cấp quản lý 28
4.1.4. Sơ lược về hoạt động của nhà máy 29
4.1.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước (công suất 1500m3 / ngày
đêm) 30
4.2. Đánh giá quy trình công nghệ xử lý nước tại nhà máy ( công suất 1.500
m3/ngày.đêm) 31
4.2.1 Thuyết minh dây truyền công nghệ xử lý 31
4.2.2. Đánh giá các giai đoạn của quy trình xử lý 32
4.2.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước của Nhà máy nước sạch xã Tân Việt 40
4.3. Kết quả điều tra nhu cầu sử dụng nước sạch
của người dân trên địa bàn xã Tân Việt 45
viii
4.3.1. Hiện trạng sử dụng nguồn nước
của các hộ dân trước khi sử dụng nước sạch 48
4.3.2. Đánh giá của người dân về hệ thống cung cấp nước sạch
của Nhà máy nước sạch 52
4.4. Những tồn tại và giải pháp nhằm đẩy nhanh tiến độ cấp nước sinh hoạt
tại xã Tân Việt 54
4.4.1. Những tồn tại của cấp nước sạch sinh hoạt tại xã Tân Việt 55
4.4.2. Một số giải pháp nhằm thúc đẩy nhanh tiến độ cấp nước sạch sinh hoạt
tại xã 55
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57
5.1. Kết luận 57
5.2. Kiến nghị 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Trên trái đất
nước ngọt chiếm một tỷ lệ nhỏ (3%) so với nước măn (97%). Nước ngọt cần
cho mọi sự sống và phát triển, nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất,
tham gia vào các phản ứng sinh hóa và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có thể
nói rằng nước là cội nguồn của sự sống, ở đâu có nước thì ở đó có sự sống.
Nước được sử dụng vào nhều mục đích khác nhau, nước được dung trong các
họat động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường. Như
vậy có thể nói rằng nước rất cần thiết cho sự phát triển về kinh tế và xã hội.
Tuy nhiên trong thời kỳ CNH-HĐH đất nước, đặc biệt là trong giai
đoạn kinh tế nước ta tăng trưởng nhanh chóng, cùng với sự gia tăng tất yếu
các nhu cầu khai thác, sử dụng tài nguyên nước thì lượng nước ô nhiễm sinh
ra từ quá trình sản xuất và đời sống vào nguồn nước ngày càng nhiều, làm cho
nhiều nguồn nước, nhiều dòng sông đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm,
suy thái và cạn kiệt…
Hiện nay nước từ thiên nhiên là nguồn nước cung cấp chính chủ yếu là
nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm.Tuy nhiên thì nguồn nước tự nhiên này có
chất lượng khác nhau và phần lớn đã bị ô nhiễm. Trong khi đó nhu cầu của con
người về sử dụng nguồn nước sạch phục vụ cho sinh hoạt ngày càng tăng, vì vậy
để đáp ứng được nhu cầu đó thì các nguồn nước trên cần được xử lý bằng các
quy trình công nghệ tiến tiến đạt TCVN trước khi để người dân sử dụng.
Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân, và nhu cầu muốn tìm hiểu về
nguồn nước sạch cung cấp cho quá trình sinh hoạt của người dân. Với sự
dồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo PGS.TS Đàm Xuân Vận, em đã tiến hành
2
thực hiện đề tài: “Đánh giá quy trình xử lý nước tại nhà máy nước sạch và
nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân xã Tân Việt- huyện Thanh Hà –
tỉnh Hải Dương”
1.2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá được quy trình công nghệ xử lý nguồn nước tại nhà máy
nước sạch.
- Đánh giá được nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân tại xã Tân
Việt – Huyện Thanh Hà – tỉnh Hải Dương.
- Đánh giá được chất lượng nguồn nước đầu vào và đầu ra của Nhà
máy nước sạch trước khi cung cấp cho người dân tên địa bàn xã.
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Điều tra đánh giá một cách chính xác, khách quan và trung thực về
quy trình công nghệ xử lý, nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân tại địa
phương.
- Những kiến nghị đưa ra có tính khả thi, phù hợp với điều kiện của điạ
phương.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu
- Giúp cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã được học vào trong
thực tiễn.
- Nâng cao khả năng giao tiếp và làm việc độc lập cho sinh viên.
- Giúp sinh viên nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút ra những kinh
nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này.
- Bổ sung tư liệu cho học tập
1.4.2. Ý nghiã trong thực tiễn
- Đề tài giúp cho địa phương có cái nhìn tổng quát về quy trình xử lý
cũng như nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân.
- Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo cho những nghiên cứu của thế
hệ sau.
3
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Cơ sở lý luận
2.1.1.1. Một số khái niệm về môi trường, ô nhiễm môi trường, ô nhễm môi
trường nước
- Khái niệm môi trường:
Theo khoản 1 điều 3 luật bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2005, môi
trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tự nhiên vật
chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự
tồn tại, phát triển của con người và tài nguyên sinh vật”
- Khái niệm ô nhiễm môi trường:
Theo khoản 6 điều 3 luật bảo vệ môi trường 2005: “Ô nhiễm môi trường
là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi
trường, gây ảnh hưởng xấu tới con người, sinh vật”.
- Khái niệm ô nhiễm môi trường nước:
“Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lí - hoá
học - sinh học của nước, với sự xuất hiện của các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm
cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật, làm giảm độ đa
dạng sinh vật trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và nguy hiểm thì ô nhiễm
nước nguy hiểm hơn ô nhiễm đất”
- Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 5 điều 3 Luật Bảo Vệ
Môi Trường Việt Nam: “ Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép các
thong số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô
nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước qui định làm căn cứ để quản lý
và bảo vệ môi trường”[8]
4
Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là do tự nhiên hay nhân tạo. Ô
nhiễm nước nhân tạo chủ yếu do hoạt động của con người như xả các chất
thải sinh hoạt, hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải.
Nguồn ô nhiễm tự nhiên là từ những hoạt động đại chất, phun trào núi lửa,
xác động vật tự phân hủy.
Các xu hướng chính thay đổ chất lượng nước khi bị ô nhiễm là:
+ Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, NHO3 từ khí
quyển, tăng hàm lượng SO4
2-
và NO3
-
trong nước.
+ Tăng hàm lượng các ion Ca
2+
, Mg
2+
, SiO3
2-
trong nước ngầm và nước
sông do nước mưa hòa tan, phong hóa quặng cacbonat.
+ Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng
đi vào môi trường cùng với nước thải, khí thải và từ các chất rắn.
+ Tăng hàm lượng các chất hữu cơ, trước hết là các chất khó bị phân hủy
bằng con đường sinh học.
+ Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy
hóa có liên quan với quá trình Eutrophication các nguồn chứa nước và khoáng
các hợp chat hữu cơ…
+Tăng hàm lượng các ion kim loại trong tự nhiên, trước hết là Pb
3+
, Cd
+
,
Hg
2+
, As
3+
, Zn
2+
…
+ Giảm độ trong của nước: Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước
tự nhiên do các nguyên tố đồng vị phóng xạ [11].
Khái niệm nước sạch
Nước sạch là nước đảm bảo các yêu cầu sau: nước trong, không màu,
không có mùi vị lạ, không có tạp chất, không có chứa chất tan có hại, không
có mầm gây bệnh,…
Nước sạch nói chung thường được chia thành:
5
- Nước sạch cơ bản: Là nguồn nước có điều kiện đảm bảo chất lượng
nước sạch và được kiểm tra theo dõi chât lượng nước thường xuyên gồm:
+ Nước cấp qua đường ống từ nhà máy nước hoặc trạm cấp nước.
+ Nước giếng khoan tầng nông hoặc sâu có chất lượng tốt, ổn định và
được sử dụng thường xuyên.
- Nước sạch quy ước: Gồm các nguồn nước sau đây( theo hướng dẫn của
Ban Chỉ đạo Quốc gia về Cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường):
+ Nước máy hoặc nước cấp từ các trạm bơm.
+ Nước giếng khoan có chất lượng tốt và ổn định.
+ Nước mưa hứng và trữ sạch.
+ Nước mặt( nước sông, rạch, ao hồ, suối) có xử lý bằng lắng trong và tiệt
trùng[10].
2.1.2. Cơ sở pháp lý
- Luật bảo vệ môi trường 2005.
- Luật tài nguyên nước 2008
- Nghị định 21/2008/NĐCP ngày 28/02/2008 về sửa đổi bổ sung một số
điều của nghị định 80/2006/ NĐ_CP ngày 9/8/2006 của chính phủ về quy
định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều trong luật BVMT.
- Nghị định 117/2007/NĐ-CP về sản xuất, cung cấp và tiêu thụ nước sạch.
- QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước mặt.
- QCVN 02:2009/BYT – Quy chuẩn Bộ Y Tế về chất lượng nước sinh hoạt.
- TCVN 5992:1995 ( ISO 5667 – 2:1991) – Chất lượng nước – Lấy
mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu.
- TCVN 5993:1995 ( ISo 5667 – 3:1985) – Chất lượng nước - Lấy mẫu.
Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.
6
- TCVN 5996:1995 (ISO 5667 – 6:1990) – Chất lượng nước – Lấy mẫu.
Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối.
2.2. Tổng quan về nước cấp và tầm quan trọng của nước cấp
2.2.1. Công nghệ sử lý nước cấp
2.2.1.1 Xử lý nước cấp
Xử lý nước cấp là quá trình loại bỏ các chất bẩn, các chất hòa tan trong
nước bằng dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý đạt
yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp theo tiêu chuẩn quy định.
2.2.1.2 Tầm quan trọng của nước cấp và sử lý nước cấp
Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò đặc biệt trong
việc điều hòa khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày cơ thể con
người cần 3 – 10 lít nước cho hoạt động sống, lượng nước này đi vào cơ thể
qua con đường thức ăn, nước uống để thực hiện quá trình trao đổi chất và trao
đổi năng lượng sau đó thải ra ngoài theo con đường bài tiết. Ngoài ra con
người còn sử dụng cho các hoạt động khác như tắm, rửa,…
Nước ta hiện nay nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng do sự phát triển
dân số và mức sống ngày càng tăng. Tùy thuộc vào mức sống của người dân
và tùy từng vùng mà nhu cầu sử dụng nước là khác nhau, định mức cấp nước
cho dân đo thị là 150 lít/người.ngày, cho khu vực nông thôn là 40 – 70
lít/người.ngày. Hiện nay, Tổ chức Liên Hợp Quốc đã thống kê có một phần ba
các điểm dân cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt. Do đó người dân phải
sử dụng các nguồn nước không sạch. Điều này dẫn đến hang năm có tới 500
triệu người mắc bệnh và 10 triệu người bị chết. Vấn đề sử lý nước và cung
cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải và sản
xuất đang là vấn đề đáng quan tâm đặc biệt.
Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp,
trong đó có các chỉ tiêu khác nhau. Nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải
7
đảm bảo an toàn vệ sinh về số vi trùng có trong nước, không có chất độc hại
làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Các nguồn nước trong thiên nhiên ít
khi đảm bảo các tiêu chuẩn đó. Do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị
tác động ô nhiễm. Nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về
chất lượng nước cấp mà cần thiết phải có quá trình sử lý nước thích hợp đảm
bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định.
2.2.2. Mục đích của quá trình xử lý nước
- Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng
học để thỏa mãn nhu cầu ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất nông nghiệp và
phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước.
- Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẩn
đục, gây ra màu, mùi vị của nước.
- Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẩn
đục, gây ra các mùi, màu, vị của nước.
- Cung cấp đầy đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ
sức khỏe của người tiêu dùng.
- Chất lượng nước sau sử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất
lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt[13].
2.2.3. Các biện pháp xử lý cơ bản
Trong quá trình sử lý nước cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lý sau:
+ Biện pháp cơ học: là biện pháp dung các công trình và thiết bị để làm
sạch nước như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
+ Biện pháp hóa học: Là biện pháp dung các hóa chất cho vào nước để
xử lý nước như: dung phèn làm chất keo tụ, dung vôi để kiềm hóa nước, cho
clo hoặc zaven vào nước để khử trùng.
+ Biện pháp lý học: Là biện pháp dùng các tia vật lý để khử trùng nước
như: Tia tử ngoại, sóng siêu âm, khử CO2 hòa tan trong nước…[14]
8
2.2.4. Các loại nguồn nước dùng cho nước cấp
2.2.4.1. Nguồn nước mặt
Nước mặt là nguồn nước được hình thành trên bề mặt trái đất bao gồm:
sông , suối, ao, hồ, kênh mương… Do có sự kết hợp của các dòng chảy từ nơi
có độ cao đến nơi thấp. Nước mặt có các đặc trưng: chứa các khí hòa tan (
O2,CO2…), có hàm lượng hữu cơ cao, có độ mặn, có sự xuất hiên của các
loài thủy sinh( tảo, rong…).
2.2.4.2. Nguồn nước ngầm
Là nguồn nước được khai thác từ các tầng chứa nằm dưới măt đất. Chất
lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Nước
ngầm có các đặc trưng: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học ổn định,
nước thiếu khí O2, nhưng chứa nhiều H2S, CO2… chứa nhiều chất khoáng
hòa tan, đặc biệt là sắt, mangan, florua.
2.2.4.3. Nguồn nước mưa
Là nguồn nước hình thành do quá trình tự nhiên như: bay hơi, gió bão,
tạo thành mưa rơi xuống mặt đất ở một phạm vi nhất định. Đăc trưng của
nguồn nước mưa: có chất lượng tốt, bão hòa CO2. Tuy nhiên nước mưa hòa
tan các chất hữu cơ vô cơ trong không khí và bề mặt trái đất, đồng thời lưu
lượng không ôn định nên ít được sử dụng trong một số nơi có khó khăn về
nước.
2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
2.3.1. Các chỉ tiêu lý học
2.3.1.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng tới độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh học
xảy ra trong nước. Nhiệt độ phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh,
vào thời gian trong ngày, vào mùa trong năm… Nước mặt có nhiệt độ thay
đổi theo nhiệt độ môi trường.
9
2.3.1.2. Độ màu
Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: các hợp chất sắt,
mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra
màu vàng, còn các loại thủy sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây. Nước bị
nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh đen.
Nước nguyên chất không có màu. Màu sắc mang tính cảm quan và gây
nên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng.
Đơn vị đo màu thường dùng là độ theo thang màu platin – coban. Nước
thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 độ (PtCo).
2.3.1.3. Độ đục
Nước là môi trường truyền ánh sang tốt, khi trong nước có các vât lạ
như các chất huyền phù, các hạt cặn đất, cát, các vi sinh vật… thì khả năng
truyền ánh sáng bị giảm đi. Nước có đục lớn chứng tỏ chứa nhiều cặn bẩn.
Đơn vị đo độ đục là NTU,JTU. Nước mặt thường có độ đục 20 -100 NTU,
mùa lũ có khi cao đến 500 – 600 NTU. Nước dùng để ăn uống thường có độ
đục không vượt quá 5NTU.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN) , độ đục đựơc xác định bằng chiều
sâu lớp nước thấy được mà ở độ sâu đó người ta vẫn đọc được hàng chữ tiêu
chuẩn. Nước được gọi là trong khi mức độ nhìn sâu lớn hơn 1m (hay độ đục
nhỏ hơn 10 NTU).
2.3.1.4. Mùi vị
Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp
chất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy gây nên. Nước thiên
nhiên có thể có mùi tanh hay hôi thối, mùi đất. Nước sau khi khử trùng với
các hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan nước có
thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng…
10
2.3.1.5. Độ dẫn điện
Nước có tính dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20 độ C có độ dẫn điện
là 4,2µS/m. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa
tan trong nước, và dao động theo nhiệt độ.
Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất
khoáng hòa tan trong nước.
2.3.1.6. Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội sinh ra trong quá trình dịch
chuyển giữa các 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 nước. Độ nhớt
tăng khi hàm lượng muối hòa tan trong nước tan, và giảm khi nhiệt độ tăng.
2.3.1.7. Tính phóng xạ
Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ có trong
nước tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất
này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên thường vô hại. Tuy nhiên khi bị
nhiễm bẩn phóng xạ từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước có
thể vượt quá giới hạn cho phép.
Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ α và B thường được dùng để xác
định tính phóng xạ của nước. Trong đó các hạt α bao gồm 2 proton và 2
notron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống
qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh.
Các hạt B có khả năng xuyên thấm mạnh hơn nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp
nước và cũng gây tác hại cho cơ thể.
2.3.2. Các chỉ tiêu hóa học
2.3.2.1. Độ cứng của nước
Độ cứng của nước gây nên bởi các ion đa hóa trị có mặt trong nước.
Chúng phản ứng với một số anion tạo thành kết tủa. Các ion hóa trị 1 không
11
gây nên độ cứng của nước. Trên thực tế vì các ion Ca
2+
và Mg
2+
chiếm hàm
lượng chủ yếu trong các ion đa hóa trị nên độ cứng của nước xem như là tổng
hàm lượng của các ion Ca
2+
và Mg
2+
. Người ta phân biệt các loại độ cứng
khác nhau:
+ Độ cứng carbonat : là độ cứng gây ra bởi hàm lượng Ca
2+
và Mg
2+
tồn tại dưới dạng HCO3
-
. Độ cứng carbonat còn được gọi là độ cứng tạm thời
vì sẽ mất đi khi đun sôi.
+ Độ cứng phi carbonat là độ cứng gây ra bởi hàm lượng Ca
2+
và Mg
2+
liên kết với các anion khác HCO3
-
như SO4
2-
, Cl
-
… Độ cứng phi carbonat
còn được gọi là độ cứng vĩnh cửu.
2.3.2.2. Độ pH của nước
pH là một hỉ tiêu cần được xác định để đánh giá chất lượng nguồn
nước. Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi thành phần hóa học của nước, các
quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước góp phần quyết
định phương pháp sử lý nước. pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng
phương pháp chuẩn độ.
2.3.2.3. Độ kiềm của nước
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCO3
-
, CO3
2-
, OH
-
có
trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi acid yếu, đặc
biệt là các muối carbonat và bicacbonat. Độ kiềm cũng có thể gây nên bởi sự
hiện diện của các ion silicat, borat, phosphate… và một số acid hoặc bazo hữu
cơ trong nước, nhưng hàm lượng của những ion này thường rất ít so với các
ion HCO3
-
, CO3
2-
, OH
-
nên thường được bỏ qua. Khái niệm độ kiềm và độ
acid là những chỉ tiêu quan trọng đánh giá động thái hóa học của một nguồn
nước vốn luôn luôn chứa carbon dioxid và các muối carbonat. Độ kiềm được
định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất cả các dạng
carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3.
12
2.3.2.4. Độ oxi hóa ( mg/l 02 hay KMnO4)
Là lượng oxi cần thiết để oxi hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong
nước. Chỉ tiêu oxi hóa là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm bẩn của
nguồn nước. Độ oxi hóa của nguồn nước càng cao, chứng tỏ mực nước bị
nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.
2.3.2.5. Hàm lượng sunfat và clorua( mg/l)
Ion SO4
2-
có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ.
Với hàm lượng lớn hơn 250mg/l gây tổn hại cho sức khỏe con người. Ở điều
kiệm yếm khí, SO4
2-
phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H2S có tính độc
cao. Clo tồn tại trong nước dưới dạng Cl
-
. Nói chung ở mức độ cho phép thì
các hợp chất clo không gây độc hại, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250 mg/l
làm cho nước có vị mặn. Nước có nhiều Cl
-
có tính xâm thực xi măng.
2.3.2.6. Hàm lượng sắt
Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe2
+
của
HCO3
-
, SO4
2-
Cl
-
…, còn trong nước bề mặt, Fe
2+
nhanh chóng bị oxi hóa
thành Fe
3+
và bị kết tủa dưới dạng Fe(OH)3.
Nước thiên nhiên chứa hàm lượng sắt lên đến 30mg/l. Với hàm lượng
sắt lớn hơn 0,5mg/l nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt…
Các cặn kết tủa sắt có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước. Trong quá trình
xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thông khí và keo tụ.
2.3.2.7. Hàm lượng mangan( mg/l)
Mangan thường được gặp trong nước ngầm 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 như nước sắt. Công
nghệ khử mangan thường được kết hợp với khử sắt trong nước.
13
2.3.2.8. Các chất khí hòa tan (mg/l)
Các chất khí O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn.
Khí CO2 hòa tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên
nhiên. Trong Kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan
trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong nước được thực hiện bằng cách xác
định hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng và lượng
CO2 đúng bằng lượng ion HCO3
-
cũng tồn tại trong nước.
2.3.3. Các chỉ tiêu vi sinh
Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và
các loại thủy sinh khác. Tùy theo tinh chất, các loại vi sinh trong nước có thể
vô hại hoặc có hại. Nhóm có hại bao gồm các loại vi trùng gây bệnh, các lạo
rong rêu, tảo… Nhóm này cần phải loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng. Các
vi trùng gây bênh như lị, thương hàn, dịch tả… thường khó xác định chủng
loại. Trong thực tế hóa nước thường xác định chỉ số vi trùng đặc trưng. Trong
chất thải của người và động vật luôn có vi khuẩn E.Coli sinh sông và phát
triển. Sự có mặt của E.Coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm
bởi phân rác, chất thải của người và động vật và như vậy cũng có khả năng
tồn tại các loại vi trùng khác gây bệnh khác.
Số lượng E.Coli nhiều hay ít tùy thuộc mức độ nhiễm bẩn của nguồn
nước. Đặc tính của khuẩn E.Coli là khả năng tồn tại cao hơn các loại vi
khuẩn, vi trùng gây bệnh khác nên nếu sau khi sử lý nước, nếu trong nước
không còn phát hiện thấy E.Coli thì điều đó chứng tỏ các loại vi trùng gây
bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định số lượng E.Coli thường
đơn giản và nhanh chóng nên loại vi khuẩn này thường được chọn làm vi
khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh
trong nước.
14
Người ta phân biệt trị số E.Coli và chỉ số E.Coli. Trị số E.Coli là đơn vị
thể tích nước có chứa vi khuẩn E.Coli. 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 quy định trị số E.Coli không nhỏ hơn 100ml, nghĩa là cho phép chỉ
có 1 vi khuẩn E.Coli trong 100ml nước ( chỉ số E.Coli tương ứng là 10). Tiêu
chuẩn Việt Nam quy định chỉ số E.Coli của nước sinh hoạt phải nhỏ hơn
20[5].
2.4. Công nghệ xử lý nước cấp và tình hình sử dụng nước sạch trên Thế
giới và ở Việt Nam
2.4.1. Trên Thế giới
2.4.1.1. Công nghệ xử lý nước cấp [4]
Theo lịch sử ghi nhận hệ thống cấp nước đô thị xuất hiện sớm nhất tại
La Mã vào năm 800 TCN. Điển hình là công trình dẫn nước và thành phố
bằng kênh tự chảy, trong thành phố nước được đưa đến các bể tập trung, từ đó
theo đường ống dẫn nước đến các nhà quyền quý và bể chứa công cộng cho
người dân sử dụng. Khoảng 300 năm TCN đã biết khai thác nước ngầm bằng
cách đào giếng. Người Babilon có phương pháp nâng nước lên độ cao khá lớn
bằng ròng rọc, guồng nước.
Thế kỷ thứ XIII, các thành phố ở Châu Âu đã có hệ thống cấp nước.
Thời đó chưa có các loại hóa chất phục vụ cho việc keo tụ, xử lý nước mặt,
người ta xây dựng các bể lắng có kích thước rất lớn mới lắng được các hạt cặn
bé. Do đó công trình xử lý rất cồng kềnh, chiếm diện tích và kinh phí xây
dựng lớn. Năm 1600 việc dùng phèn nhôm để keo tụ nước được các nhà
truyền giáo Tây Ban Nha phổ biến tại Trung Quốc. Năm 1800 các thành phố
ở Châu Âu, châu Mỹ đã có hệ thống cấp nước khá đầy đủ thành phần như
công trình thu, trạm xử lý, mạng lưới …
15
Năm 1810 hệ thống lọc nước cho thành phố được xây dựng tại Paisay –
Scotlen. Năm 1908 việc khử trùng nước uống với quy mô lớn tại Niagara
Falls, phía Tây Nam New york. Thế kỷ XX kỹ thuật cấp nước ngày càng đạt
tới trình độ cao và còn tiếp tục phát triển, các loại thiết bị cấp nước này càng
đa dạng phong phú và hoàn thiện. Thiết bị dùng nước trong nhà luôn được cải
tiến để phù hợp và thuận tiện cho người sử dụng. Kỹ thuật điện tử và tự động
hóa cũng được sử dụng rộng rãi trong cấp thoát nước. Có thể nói ký thuật cấp
nước đã đạt tới trình độ rất cao về công nghệ xử lý, máy móc trang bị thiết bị
và hệ thống cơ giới hóa, tự động hóa trong vận hành, quản lý.
2.4.1.2. Tình hình sử dụng nước sạch
Trên thế giới hiện có hơn 1 tỷ người không được dùng nước sạch và
hơn 2,6 tỷ người ( chiếm khoảng 40% dân số thế giới) không có cơ hội tiếp
cận các điều kiện vệ sinh an toàn. Đó là thông báo của bản báo cáo của tổ
chức Y tế thế giới và Quỹ nhi đồng Liên Hợp Quốc.
Theo dự báo của Tổ chức Hợp tác và phát triển kinh tế ( OECD), nhu
cầu về nước vào năm 2050 sẽ tăng lên 55%. Đại hội đồng Liên Hợp Quốc
từng công nhận việc tiếp cận với nước sạch và sống vệ sinh là một quyền của
con người. Nhưng quá trình đô thị hóa diễn ra chóng mặt trên toàn cầu vẫn
đang cản trở những nỗ lực cải thiện tình hình cung cấp nước sạch ở ngay cả
những thành phố lớn.
Tổ chức Y tế thế giới và Quỹ Nhi đồng Liên Hợp Quốc nêu rõ rằng trẻ
em là đối tượng phải gánh chịu hậu quả nhiều nhất vì chúng đặc biệt dễ bị tấn
công bởi những bệnh do nước bẩn và điều kiện vệ sinh nghèo nàn gây nên.
Chẳng hạn, bệnh tiêu chảy đã giết hại khoảng 1,8 triệu người mỗi năm, trong
đó phần lớn nạn nhân là trẻ em dưới 5 tuổi. Mỗi ngày có khoảng 4.000 em
chết do các bệnh liên quan đên sử dụng nước bẩn. Mục tiêu về nước sạch rõ
ràng là có thể đạt được vì hiện tại 83% dân số thế giới đã có điều kiện tiếp cận
16
với các nguồn cung cấp nước này, so với con số của năm 1990 là 77%. Tuy
nhiên, những tiến bộ đạt được không đều vì hiện vẫn còn 42% trong số 1,1 tỷ
người ở vùng cận sa mạc Sahara, châu Phi không được tiếp cận với nước
sạch.
Với các mục tiêu về cải thiện điều kiện vệ sinh, bức tranh toàn cảnh có
vẻ không được sáng sủa cho lắm. Tỷ lệ dân số đạt được tiêu chuẩn vệ sinh có
thể chấp nhận được ở mức tối thiểu mới chỉ tăng lên tới 58% vào năm 2002 từ
mức 49% năm 1990. Với đà này, trong những năm tới 2,4 tỷ người dân sẽ
không có được những điều kiện vệ sinh có thể chấp nhận ở mức tối thiểu.
Trong số đó, 1,5 tỷ sống ở Ấn Độ và Trung Quốc.
Các khu vực nông thôn ở châu Phi và châu Mỹ bị tác động tồi tệ nhất,
nhưng xu hướng đô thị hóa ngày càng gia tăng cũng sẽ gây nên sức ép đối với
dịch vụ cung cấp nước sạch ở các đô thị lớn.Bên cạnh đó, tốc độ gia tăng dân
số hiện nay có thể sẽ làm giảm đi những thành quả có thể đạt được. Nếu đà
tăng dân số không thay đổi, khoảng nửa tỷ người sẽ không được tiếp cận với
nước sạch trong vòng 9 năm tính từ năm nay. Tới năm 2015, con số này có
thể là 800 triệu người.
Các báo cáo cũng nêu rõ để có nước sạch cho mọi người dân chỉ dùng
tiền thôi chưa đủ, cần phải có một cam kết chính trị về quyền của con người
đối với nước sạch. Nếu chính phủ các nước không hành động ngay sẽ có hàng
triệu trẻ em chết vô ích và hàng triệu người dân sẽ bị đặt ra ngoài tiến trình
phát triển của xã hội.
2.4.2. Ở Việt Nam
2.4.2.1. Công nghệ xử lý nước cấp
Ở Việt Nam hệ thống cấp nước đô thị được bắt đầu bằng khoan giếng
mạch nông tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh vào năm 1894. Nhiều đô thị
khác như Hải Phòng, Đà Nẵng… hệ thống cấp nước đã xuất hiện, khai thác cả