tổng quan về nước ngầm và các biện pháp xử lý nước ngầm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP
XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
2.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC CẤP
Nước là nhu cầu cần thiết của mọi sinh vật sống trên trái đất, không có nước
cuộc sống trên trái đất không thể tồn tại. Nhu cầu dùng nước rất lớn. Vấn đề xử lí
nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nứơc
thải sinh họat và nước thải sản xuất là vấn đề cần quan tâm hàng đầu.
Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về tiêu chuẩn nước cấp. Trong
đó, các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu phải đảm bảo
an tòan vệ sinh về số lượng vi sinh có trong nước, không có các chất độc hại làm
ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các chỉ tiêu về pH, độ cứng, độ đục, độ màu,
hàm lượng kim loại hòa tan, mùi vò…
Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo được hết các tiêu chuẩn chung
về nước cấp. Do đó, tính chất có sẵn của nguồn nước hay bò ô nhiễm nên tùy
thuộc vào từng chất lượng nước và yêu cầu về chất lượng nước cấp mà cần phải
có quá trình xử lí cho thích hợp, đảm bảo cung cấp nước có chất lượng nước tốt và
ổn đònh chất lượng nước cho từng nhu cầu sử dụng.
2.2. NGUỒN NƯỚC CẤP
2.2.1. Nguồn nước mặt
Nguồn nước mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi vối con người nhất và cũng
chính vì vậy mà nguồn nước bề mặt cũng dễ ô nhiễm do điều kiện môi trường, do
các họat động của con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước. Nước bề mặt
chủ yếu là nước sông và nước hồ.
Chất lượng nước sông phụ thuộc vào nơi có mât độ dân số cao, công nghiệp
phát triển mà công tác quản lí các dòng thải không được chú trọng thì nước sông
bò ô nhiễm bởi các chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm
SVTH: Triệu Linh Phương 5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh

Chất lượng nước hồ phụ thuộc vào thời gian lưu, điều kiện thời tiết và chất
lượng nguồn nước chảy vào hồ cả nước thải sinh họat và nước thải công nghiệp.
Ngoài ra còn phụ thuộc vào thời tiết khu vực, nơi thiếu ánh sáng mặt trời, điều
kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều. Nước sông và nước hồ đêàu không
đảm bảo chất lượng nước cấp.
Bảng 2.1: Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt
Chất rắn lơ lửng
d >10
4
−
mm
Các chất keo
d =10
4
−
- 10
6
−
mm
Các chất hoà tan
d <10
6
−
mm
Đất sét
Cát
Keo Fe(OH)
3
Chất thải hữu cơ, vi
sinh vật

Tảo
Đất sét
Protein
Silicat SiO
2
Chất thải sinh hoạt hữu cơ
Cao phân tử hữu cơ
Vi khuẩn
Các ion K
+
, Na
+
, Mg
+2
,
Cl
−
,So
4
−
2
,Po
4
−
3
.
CH
4
, H
2

S,...
Các chất hữu cơ
Các chất mùn
Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhất nhưng
cũng dễ bò ô nhiễm nhất.
Tổ chức y tế Thế Giới đưa ra một số nguồn ô nhiễm chính trong nước mặt
như sau:
- Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virut và các chất hữu cơ gây bệnh.
- Nước nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân hủy từ động thực vật và các chất
thải trong nông nghiệp.
- Nguồn nước nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các
chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, xianua, crôm, cimi, chì,
kẽm…
SVTH: Triệu Linh Phương 6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh
- Nguồn nước nhiễm bẩn do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh họat và
trong công nghiệp
- Nguồn nước nhiễm bẩn do chất phóng xạ, các hóa chất bảo vệ thực vật,
các hóa chất hữu cơ tổng hợp trong công nghiệp chất dẻo, vải sợi, các hóa chất vô
cơ dùng làm phân bón, nguồn nước thải từ các nhà máy nhiệt điện tất cả đều gây
ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước mặt.
Tóm lại, ngoài các yếu tố đòa hình, thời tiết là các yếu tố khách quan gây
ảnh hưởng đến chất lượng nước bề mặt, chúng ta còn phải xét đến một yếu tố
khác chủ quan hơn đó là tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá
trình gây ô nhiễm nước bề mặt.
2.2.2. Nguồn nước ngầm
Nước ngầm ít chòu ảnh hưởng yếu tố tác động của con người hơn nước mặt.
Chất lượng nước ngầm tốt hơn chất lượng nước mặt. Thành phần đáng quan tâm
trong nứơc ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện đòa hình,

điều kiện đòa tầng, thời tiết, các quá trình phong hóa, sinh hóa trong khu vực.
Mặt dù vậy, nước ngầm cũng có thể nhiễm bẩn do tác động của con người.
Các chất thải của con người và động vật, các chất thải hóa học, các chất thải sinh
họat, cũng như việc sử dụng phân bón hóa học… Tất cả các chất thải đó theo thời
gian sẽ ngấm dần vào nguồn nước, tích tụ dần và dẫn đến làm hư hỏng nguồn
nước ngầm.
Bảng 2.2: Những điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt
Đặc tính Nước mặt Nước ngầm
Nhiệt độ
Thay đổi theo mùa Tương đối ổn đònh
Độ đục
Thường cao và thay đổi theo
mùa
Thấp hay hầu như không có
Chất khoáng hoà tan
Thay đổi theo chất lương đất,
lượng mưa
Ít thay đổi, cao hơn nước
mặt ở cùng một vùng
SVTH: Triệu Linh Phương 7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh
Fe và Mn hoá trò II (ở
trạng thái hoà tan)
Rất thấp, trừ dưới đáy hồ Thường xuyên có
Khí CO
2
hoà tan
Thường rất thấp hay gần bằng
không

Thường xuất hiện ở nồng độ
cao
NH
4
+
Xuất hiện có các nguồn nước
nhiễm bẩn
Thường có
SiO
2
Thường có nồng độ trung bình
thấp
Thường có ở nồng độ cao
Nitrat
Thường thấp Thường có ở nồng độ cao do
phân hoá học
Các vi sinh vật
Vi trùng (nhiều loại gây bệnh)
virut các loại tảo
Các vi khuẩn do sắt gây ra
thường xuất hiện.
(Nguồn: Sách xử lí nước cấp của Nguyễn Thò Thu Thủy - trang 19)
Bản chất đòa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm.
Nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bò giữ lại hay lưu thông trong đất. Nó
tạo nên sự cân bằng giữa nước và đất.
Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây ô nhiễm, nước
ngầm nói chung được đảm bảo bề mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn đònh.
Người ta chia nước ngầm làm 2 loại khác nhau:
- Nước ngầm hiếu khí (có ôxy): Thông thường loại này có chất lượng tốt, có
trường hợp không cần xử lí mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu dùng.

- Nước ngầm yếm khí (không có ôxy): Trong quá trình nước thấm qua các
tầng đất, đá, ôxy bò tiêu thụ. Lượng ôxy hòa tan bò tiêu thụ hết, các chất hòa tan
như Fe
2+
, Mn
2+
sẽ tạo thành.
SVTH: Triệu Linh Phương 8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh
2.3. CÁC CHỈ TIÊU TRONG NƯỚC CẤP:
2.3.1. CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ
2.3.1.1 - Nhiệt độ nước (
0
C,
0
K)
Nhiệt độ của nguồn nước là đại lượng phụ thuộc và điều kiện môi trường và
khí hậu. Đây là yếu tố không nhỏ ảnh hưởng đến quá trình xử lí nước.
2.3.1.2 – Độ màu (Pt – Co)
Độ màu của nước thiên nhiên để thể hiện sự tồn tại các hợp chất humic
(mùn) và các chất bẩn trong nước tạo nên.
Độ màu của nước cấp được xác đònh bằng cách so màu bằng mắt thường hay
bằng máy so màu quang học với thang màu tiêu chuẩn. Đơn vò đo màu là Pt–Co.
2.3.1.3 – Mùi vò
Một số chất khí và chất hòa tan trong nước có mùi. Nước thiên nhiên thường
có mùi đất, mùi tanh đặc trưng hóa học như ammoniac, mùi Clophenol. Nước có
thể không vò hoặc có vò mặn chát tùy theo hàm lượng các muối khóang hòa tan.
2.3.1.4 – Độ đục (NTU)
Độ đục của nứơc đặc trưng cho các tạp chất phân tán dạng hữu cơ hay vô cơ

không hòa tan hay keo có nguồn gốc khác nhau. Nguyên nhân gây ra mặt nước bò
đục là sự tồn tại của càc loại bùn, acid silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm, các loại
keo hữu cơ, vi sinh vật, và phù du thực vật trong đó.
Độ đục thường đo bằng máy so màu quang học dựa trên cơ sở thay đổi cường
độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơn vò của độ đục xác đònh theo phương
pháp này là NTU. 1 NTU tương ứng với 0,58 mg foocmazin trong 1 lít nước.
2.3.1.5 – Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng biểu thò lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dòch
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 lí nước.
SVTH: Triệu Linh Phương 9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh
2.3.1.6 – Độ dẫõn điện
Nước có tính dẫn điện yếu. Độ dẫn điện tăng theo hàm lượng các chất
khóang hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.
Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất hòa tan
trong nước.
2.3.1.7 – Hàm lượng chất rắn trong nước
Hàm lượng chất rắn trong nước bao gồm có chất rắn vô cơ (các muối hòa
tan, chất rắn không tan như huyền phù, đất cát…), các chất rắn hữu cơ (các vi sinh
vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, chất thải sinh hoạt, công nghiệp). Trong xử lí
nước, về hàm lượng chất rắn có các khái niệm sau:
. Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS (total suppended solid)
. Cặn lơ lửng SS ( Suppended Solid )
. Chất rắn hòa tan DS ( Dissolved Solid ): DS = TDS – SS
. Chất rắn hóa hơi VS (Volatile Solid)
2.3.2. Các chỉ tiêu hóa học
2.3.2.1 Hàm lượng ôxi hòa tan (DO)
Ô xy hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, đặc

tính của nguồn nước bào gồm các thành phần hóa học, vi sinh và thủy sinh. Ôâxy
hòa tan trong nước không tác dụng với nước về mặt hóa học.
2.3.2.2 Độ pH
pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H
+
có trong dung dòch. Thường biểu
thò cho tính acid hay tính kiềm của nước.
Và độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí
hoà tan trong nước. độ pH < 5, tuỳ thuộc vào điều kiện đòa chất, trong một số
nguồn nước có thể chứa Sắt, Mangan nhôm ở dạng hoà tan. Và một số loại khí
như CO
2
, H
2
S tồn tại ở dạng tự do trong nước. Tính chất này được dùng để khử
các hợp chất Sunfua và Cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng.
SVTH: Triệu Linh Phương 10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh
Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxi hoá, các kim loại hoà tan
trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện
pháp lắng, lọc.
Độ pH trong nước có ý nghóa quan trọng trong các quá trình lý, hoá khi xử lý
bằng hoá chất. Quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH ấn đònh
trong những điều kiện nhất đònh.
2.3.2.3 Độ kiềm của nước
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion Hydrocacbonat, Cacbonat,
Hydroxyt và Anion của các muối của các axit yếu. Do hàm lượng các muối của
các axit yếu có trong nước rất nhỏ nên độ kiềm toàn phần được đặc trưng bằng
tổng hàm lượng các ion sau: K

t

= [OH
−
] + [ CO
3
−
2
] + [HCO
3
−
]
2.3.2.4 Độ cứng của nước
Độ cứng của nước là đại lượng biểu thò hàm lượng các ion Canxi và Magiê
có trong nước. Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng 3 loại độ cứng:
− Độ cứng tạm thời
− Độ cứng toàn phần
− Độ cứng vónh cửu
Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt gây lãng phí xà phòng do Canxi
và Magiê phản ứng với các Axit béo tạo thành các hợp chất khó hoà tan. Trong
sản xuất Canxi và Magiê có thể tham gia các phản ứng kết tủa khác gây trở ngại
cho quy trình sản xuất.
2.3.2.5 Các hợp chất chứa Nitơ
Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tạo ra Amoniac, Nitrit, Nitrat. Vì vậy,
các hợp chất chứa nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân huỷ các hợp
chất hữu cơ có trong tự nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón mà
con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước. Do đó, các hợp chất này
SVTH: Triệu Linh Phương 11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lâm Vónh Sơn
Thiết kế hệ thống xử lý ngầm cho Xã Gia Lộc, Huyện Trảng Bàng – Tỉnh Tây Ninh

thường được xem là những chất chỉ thò dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẫn của
nguồn nước.
Khi nước mới bò ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồn nước chủ
yếu là NH
4
(nước nguy hiểm)
Nước chủ yếu là NO
2
thì nguồn nước đã bò ô nhiễm một thời gian dài hơn
(nước ít nguy hiểm hơn)
Nước chủ yếu là NO
3
thì quá trình oxy hoá đã kết thúc (nước ít nguy hiểm
hơn). Việc sử dụng rộng rải các loại phân bón cũng làm cho hàm lượng Nitrat
trong nước tự nhiên cao. Ngoài ra, do cấu trúc đòa tầng và ở một số đầm lầy, nước
thường bò nhiễm Nitrat.
2.3.2.6 Các hợp chất Photpho
Trong nước tự nhiên thường gặp nhất là photphat. Khi nguồn nước bò nhiễm
bẩn bởi rác và các hợp chất hữu cơ quá trình phân huỷ giải phóng ion PO
4
3-
sản
phẩm của quá trình có thể tồn tại ở dạng: H
2
PO
4
-
; HPO
4
2-

; PO
4
3-
Nguồn Photphat đưa vào môi trường nước là từ nước thải sinh hoạt, nước thải
của một số ngành công nghiệp, phân bón dùng trên đồng ruộng.
Photphat khôngï thuộc loại độc hại đối với con người. Nhưng sự tồn tại của
chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở trong quá trình xử lý. Đặc
biệt là hoạt động của bể lắng.
2.3.2.7 Các hợp chất Sắt, Mangan
Trong nước mặt thường chứa Sắt (III) tồn tại ở dạng keo hữu cơ hay cặn
huyền phù với hàm lượng không lớn.
Trong nước ngầm, Sắt thường tồn tại ở dạng sắt hoá trò (II) kết hợp với các
gốc Hydrocacbonat, Sunfat, Clorua (Fe(HCO
3
)
2
; FeSO
4
; FeCl
2
). Đôi khi tồn tại
dưới dạng keo của Axit Humic, hay keo Silic, keo lưu huỳnh. Sự tồn tại của các
dạng Sắt trong nước phụ thuộc vào pH và điện thế oxy hoá khử của nước. Cũng
SVTH: Triệu Linh Phương 12