Đánh giá công nghệ xử lý nước cấp và đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng kiểm soát dòng thải tại công ty TNHH MTV nước sạch hà đông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

NGUYỄN THANH HUYỀN

ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC CẤP
VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƢỢNG, KIỂM SỐT DỊNG THẢI TẠI
CƠNG TY TNHH MTV NƢỚC SẠCH HÀ ĐƠNG

Chun ngành: Khoa học mơi trường
Mã số: 60 44 03 01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Nguyễn Thị Hà

Hà Nội – 2014


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và nghiên cứu để hồn thành bản luận văn này. Tơi
đã nhận được sự giúp đỡ vơ cùng tận tình của gia đình, bạn bè, thầy cô và đồng
nghiệp trong Công ty.
Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Hà, là
giáo viên hướng dẫn chính đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tơi trong suốt
q trình thực hiện luận văn này.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Môi trường –
Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung và Bộ mơn
Cơng nghệ Mơi trường nói riêng đã giảng dạy và trang bị cho tơi những kiến thức

q giá trong suốt khóa học.
Trong q trình nghiên cứu của mình, tơi đã nhận được nhiều sự hỗ trợ tạo
điều kiện thuận lợi, hợp tác của cán bộ, nhân viên Công ty TNHH MTV Nước sạch
Hà Đông.
Cuối cùng tôi xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè về sự chia sẻ,
động viên, khuyến khích trong suốt q trình nghiên cứu của mình.

Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2014.
Học viên

Nguyễn Thanh Huyền


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN .....................................................................................3
1.1. Tổng quan công nghệ xử lý nƣớc cấp và sản xuất nƣớc sạch ....................3
1.1.1. Công nghệ xử lý nước cấp ........................................................................3
1.1.2. Công nghệ xử lý nước cấp trên Thế giới ................................................10
1.1.3. Công nghệ xử lý nước cấp ở Việt Nam ..................................................11
1.2. Đánh giá công nghệ áp dụng trong xử lý nƣớc cấp ...................................13
1.2.1. Tổng quan chung về đánh giá công nghệ môi trường ..........................13
1.2.2. Hiện trạng đánh giá công nghệ môi trường Thế giới và Việt Nam ......14
1.3. Tổng quan về các giải pháp cải tiến cơng nghệ và kiểm sốt chất thải
liên quan đến sản xuất nƣớc sạch .......................................................................16
1.3.1. Tổng quan các giải pháp cải tiến công nghệ .........................................16
1.3.2. Tổng quan xử lý nước thải và bùn cặn của nhà máy xử lý nước cấp ..28
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................38
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................38
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................38

2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ................................................................38
2.2.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa ...............................................38
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích mẫu ...................39
2.2.4. Phương pháp phân tích, đánh giá công nghệ ........................................40
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................46
3.1. Kết quả khảo sát hiện trạng hoạt động của nhà máy ................................46
3.1.1. Tổng quan chung về nhà máy ................................................................46
3.1.2. Dây chuyền sản xuất nước sạch .............................................................47
3.2. Kết quả đánh giá công nghệ hệ thống xử lý nƣớc cấp ...............................51
3.2.1. Các tiêu chí về kỹ thuật ...........................................................................51
3.2.2. Các tiêu chí về kinh tế .............................................................................53
3.2.3. Các tiêu chí về mơi trường ......................................................................58


3.2.4. Các tiêu chí về xã hội ..............................................................................63
3.2.5. Lượng hóa các tiêu chí đánh giá ............................................................64
3.3. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc cấp
Công ty TNHH MTV Nƣớc sạch Hà Đông ........................................................68
3.4. Đề xuất và đánh giá các giải pháp xử lý đối với dịng thải .......................68
3.4.1. Đề xuất giải pháp cơng nghệ xử lý đối với dòng thải ............................68
3.4.2. Đề xuất giải pháp quản lý và giám sát môi trường ................................77
3.5. Kết quả áp dụng thử nghiệm tại nhà máy ..................................................79
3.5.1. Kết quả áp dụng các phương pháp loại bỏ sắt và mangan ....................79
3.5.2. Kết quả áp dụng các biện pháp kiểm sốt dịng thải .............................81
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .........................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................86
PHỤ LỤC .................................................................................................................89


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD

Nhu cầu ơxy sinh hóa

BTNMT

Bộ tài ngun mơi trường

BYT

Bộ y tế

COD

Nhu cầu ơxy hóa học

DO

Oxi hịa tan

ĐVT

Đơn vị tính

HCM

Hồ Chí Minh

KPH

Khơng phát hiện

MTV

Một thành viên

NMN

Nhà máy nước

NTU

Đơn vị đo độ đục

PHT

Phát hiện thấy

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

QĐ

Quyết định

SS

Chất rắn lơ lửng

STT

Số thứ tự

TCN

Trước Công Nguyên

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

TP

Thành phố

USEPA

Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Lợi ích từ việc đánh giá cơng nghệ mơi trường...............................................14
Bảng 2.1. Các tiêu chí đánh giá và thang điểm đánh giá sự phù hợp của công nghệ
xử lý nước cấp .....................................................................................................................42
Bảng 3.1. Các thiết bị chính trong q trình hoạt động....................................................51
Bảng 3.2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước ngầm tại Cở sở 1 ....................................52
Bảng 3.3. Tổng năng lượng tiêu thụ hệ thống xử lý nước ngầm Công ty Nước sạch
Hà Đông ..............................................................................................................................54
Bảng 3.4. Chi phí tiêu thụ điện năng của hệ thống ...........................................................54
Bảng 3.5. Chi phí sử dụng hóa chất của hệ thống xử lý nước ngầm ...............................55
Bảng 3.6. Chi phí nhân cơng vận hành hệ thống xử lý nước ngầm Công ty Nước sạch
Hà Đông ..............................................................................................................................55
Bảng 3.7. Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế của hệ thống xử lý nước ngầm Công ty Nước
sạch Hà Đông......................................................................................................................56
Bảng 3.8. Chất lượng nước ngầm của Công ty Nước sạch Hà Đông .............................58
Bảng 3.9. Kết quả đánh giá các ô nhiễm thứ cấp hệ thống xử lý nước ngầm ................61
Bảng 3.10. Thành phần các chất ô nhiễmtrong nước thảixả rửa bể lắng và nước thải
rửa lọc tại Cơng ty Nước sạch Hà Đơng ...........................................................................62
Bảng 3.11. Lượng hóa tính phù hợp của hệ thống xử lý nước ngầm ..............................64
Bảng 3.12. Lượng bùn xả ra từ các bể lọc......................................................................71
Bảng 3.13: Khái tốn chi phí xây dựng .............................................................................75
Bảng 3.14. Hiệu quả xử lý nước thải Công ty Nước sạch Hà Đông ...............................81


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Q trình làm thống điển hình ................................................................19

Hình 1.2. Q trình làm thống cưỡng bức ..............................................................20
Hình 1.3. Sơ đồ điện phân ........................................................................................23
Hình 1.4. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt <10mg/l ................26
Hình 1.5. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt >10mg/l ................27
Hình 1.6. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải đề xuất lựa chọn ....................................35
Hình 3.1. Sơ đồ tổ chức quản lý của Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đơng ...47
Hình 3.2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất nước ..............................................................48
Hình 3.3. Sơ đồ quá trình rửa lọc .............................................................................50
Hình 3.4. Dây chuyền đề xuất hệ thống xử lý và thu hồi nước thải rửa lọc .............69


MỞ ĐẦU
Nước là nhu cầu thiết yếu của mọi sinh vật, đóng vai trị đặc biệt trong việc
điều hịa khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày cơ thể người cần 3 - 10 lít
nước cho các hoạt động sống. Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh
hoạt ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, và các hoạt động cơng cộng như cứu
hỏa, phun nước, tưới đường... cịn trong cơng nghiệp, nước cấp được dùng cho quá
trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu... Hầu như mọi
ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như là một nguồn ngun liệu khơng gì
thay thế được trong sản xuất.
Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đông là một trong những công ty cấp
nước trên địa bàn thành phố Hà Nội, chuyên xử lý và cung cấp nước sạch cho quận
Hà Đông. Nhà máy hiện đang sử dụng nguồn nước ngầm để xử lý. Do chất lượng
nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua, nên cần phải giám
sát chặt chẽ nguồn nước thô trước xử lý, đồng thời dây chuyền công nghệ luôn luôn
phải chú ý để thay đổi cho phù hợp. Nguồn nước được cơng ty sử dụng có chất
lượng tương đối tốt, khơng chứa các thành phần gây ơ nhiễm, có lưu lượng và chất
lượng tương đối ổn định. Tuy nhiên, do điều kiện lịch sử để lại diện tích quỹ đất cho
việc xây dựng hệ thống xử lý và tận thu nguồn nước xả bể lắng và rửa bể lọc chưa
được thực hiện. Vì thế chất lượng nước thải sản xuất của nhà máy khi xả thải vào

sơng Nhuệ có một số chỉ tiêu vẫn vượt quá qui chuẩn cho phép. Công ty Cấp nước
Hà Đông cùng đơn vị tư vấn đang tiến hành việc khảo sát và lập kế hoạch xây dựng
hệ thống xử lý nước thải đảm bảo yêu cầu của cơ quan quản lý và có hướng xử lý
lâu dài.
Trước thực tế trên, trong khuôn khổ luận văn đã thực hiện đề tài:
“Đánh giá công nghệ xử lý nƣớc cấp và đề xuất các giải pháp nâng cao
chất lƣợng, kiểm sốt dịng thải tại Cơng ty TNHH MTV Nƣớc sạch Hà Đông”
Với mục tiêu nghiên cứu nhằm cải tiến quy trình cơng nghệ xử lý nước và
kiểm sốt dịng thải gây ơ nhiễm thứ cấp.

1


Nội dung nghiên cứu bao gồm:
Khảo sát thực địa Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Đông để điều tra
hiện trạng sản xuất và hoạt động của hệ thống xử lý nước cấp làm cơ sở
đánh giá công nghệ.
Đánh giá công nghệ hệ thống xử lý nước cấp Công ty TNHH MTV Nước
sạch Hà Đông.
Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý cho hệ thống xử lý nước cấp
tại Cơng ty.
Đề xuất giải pháp kiểm sốt dịng thải tại Công ty TNHH MTV Nước
sạch Hà Đông.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan công nghệ xử lý nƣớc cấp và sản xuất nƣớc sạch

1.1.1. Công nghệ xử lý nước cấp
Xử lý nước cấp
Xử lý nước cấp là q trình loại bỏ các chất bẩn, các chất hịa tan trong nước
bằng dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu cấp
nước cho sinh hoạt, công nghiệp theo tiêu chuẩn quy định [18].
Tầm quan trọng của nước cấp và xử lý nước cấp
Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trị đặc biệt trong việc
điều hồ khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày cơ thể con người cần 3 -10
lít nuớc. Ngồi ra con người còn sử dụng nước 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. Tuỳ thuộc vào mức sống của người dân và tuỳ
từng vùng mà nhu cầu sử dụng nước là khác nhau, định mức cấp nước cho dân đô
thị là 150 lít/người.ngày, cho khu vực nơng thơn 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 dùng các nguồn nước không
sạch. Điều này dẫn đến háng năm có tới 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người
bị chết, 80% các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển có nguyên nhân
từ việc dùng các nguồn nước bị ô nhiễm. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch,
chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt 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 các chỉ tiêu cao thấp khác nhau. Nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm
bảo an tồn vệ sinh về số vi trùng có trong nước, khơng 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 ơ nhiễm.

3

Nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước cấp mà
cần thiết phải có q trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước có chất
lượng tốt và ổn định chất lượng nước cấp cho các nhu cầu [15].
Mục đích của các quá trình xử lý nước
Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an tồn về mặt hố học, vi trùng học để
thỏa mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục
vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước.
Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, khơng chứa các chất gây vẩn đục,
gây ra màu, mùi, vị của nước.
Cung cấp nước có đủ thành phần khống chất cần thiết cho việc bảo vệ sức
khoẻ của người tiêu dùng.
Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng
nước cấp cho ăn uống sinh hoạt [6].
Các biện pháp xử lý cơ bản
Trong quá trình xử lý nước cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lý sau:
+ Biện pháp cơ học: Là biện pháp dùng các cơng trình và thiết bị để làm sạch
nước như: Song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
+ Biện pháp hoá học: Là biện pháp dùng các hoá chất cho vào nước để xử lý
nước như: Dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vơi để kiềm hố nước, cho clo 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, điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hồ tan
trong nước [4].
Các loại nguồn nước dùng cho cấp nước
- 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 dịng chảy từ nơi cao đến nơi
thấp. Nước mặt có các đặc trưng: Chứa các khí hịa tan(O2,CO2…), có hàm lượng
hữu cơ cao, có độ mặn, có sự xuất hiện của các loài thực vật thủy sinh(tảo, rong).

4


- Nguồn nước ngầm
Là nguồn nước được khai thác từ các tầng chứa nằm dưới mặt 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 khí H2S, CO2,… chứa nhiều chất khống hịa tan, đặc biệt
là sắt, Mangan, Flouor.
- Nguồn nước mưa
Là nguồn nước được 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. Đặc trưng của nguồn
nước mưa: Có chất lượng tốt, bão hịa CO2. Tuy nhiên nước mưa hòa tan các chất
hữu cơ và vơ cơ trong khơng khí và bề mặt trái đất, đồng thời lưu lượng khơng ổn
định nên ít được sử dụng và chỉ sử dụng trong một số nơi có khó khăn về nước [6].
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
- Các chỉ tiêu lý học
+ Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các q trình hóa học và sinh hóa 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 mơi
trường. Ví dụ: ở Miền Bắc Việt Nam nhiệt độ nước thường dao động từ 13 oC đến
34o C, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở Miền Nam tương đối ổn
định hơn (26 - 29oC).
+ Độ màu
Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: Các hợp chất sắt,
mangan khơng hịa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu
vàng, còn các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi
nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.
Nước ngun chất khơng có màu. Màu sắc mang tính chất cảm quan và gây

nên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng.
+ Độ đục

5


Nước là một môi trường truyền ánh sang tốt, khi trong nước có các vật 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 độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo độ
đục là NTU, JTU trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau. 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 5 NTU.
+ 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 vật chất gây nên. Nước thiên nhiên
có thể có mùi tanh hay hơi 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 khống hịa tan nước có thể có
các vị mặn, ngọt, chát, đắng…
+ Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng 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 trị quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ nhớt tăng khi
hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng, và giảm khi nhiệt độ tăng.
+ Độ dẫn điện
Nước có tính dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là
4,2µS/m. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khống hịa tan trong
nước, và dao động theo nhiệt độ. Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng
hàm lượng chất khống hịa tan trong nước.
+ 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 nước thường vô hại. Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn
phóng xạ từ nước thải và khơng khí thì tính phóng xạ của nước có thể vượt q giới
hạn cho phép [13].

6


- Các chỉ tiêu hoá học
+ 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 khơng gây nên độ
cứng của nước. Trên thực tế vì các ion Ca2+ và Mg2+ 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 Ca2+ và Mg2+ . Người ta phân biệt các loại độ cứng khác nhau :
Độ cứng carbonat còn được gọi là độ cứng tạm thời vì sẽ mất đi khi bị đun sơi.
Độ cứng phi carbonat cịn được gọi là độ cứng thường trực hay độ cứng vĩnh cữu.
+ Độ pH của nước
pH có định nghĩa về mặt tốn học : pH = -log[H+]. pH là một chỉ 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 (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat…), các
quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước góp phần quyết định
phương pháp xử lý nước. pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương
pháp chuẩn độ.
+ Độ kiềm của nước
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCO3-, CO32- , OH- có trong
nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi các muối của acid yếu, đặc biệt
là các muối carbonat và bicarbonat. Khái niệm về độ kiềm và độ acid là những chỉ tiêu
quan trọng để đánh giá động thái hóa học của một nguồn nước vốn ln 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.
Người ta còn phân biệt độ kiềm carbonat (còn gọi là độ kiềm m hay độ kiềm
tổng cộng T vì phải dùng metyl cam làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH = 4,5 liên
quan đến hàm lượng các ion OH-, HCO3- và CO32- ) với độ kiềm phi carbonat (cịn
gọi là độ kiềm p vì phải dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH = 8,3
liên quan đến ion OH-). Hiệu số giữa độ kiềm tổng m và độ kiềm p được gọi là độ
kiềm bicarbonat.

7


+ Độ oxi hóa (mg/l O2, 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 nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ
oxi hóa của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.
+ Hàm lượng sunfat và clorua (mg/lít)
Ion SO42- có trong nước do khống chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ. Với hàm
lượng lớn hơn 250 mg/l gây tổn hại cho sức khỏa con người. Ở điều kiện yếm khí,
SO42- phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H2S có độc tính cao. Clor tồn tại trong
nước dưới dạng Cl-. Nói chung ở mức nồng độ cho phép thì các hợp chất clor không
gây độc hại, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250 mg/lít làm cho nước có vị mặn.
Nước có nhiều Cl- có tính xâm thực xi măng.
+ Hàm lượng sắt
Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe2+ của
HCO3-, SO42-, Cl-…, còn trong nước bề mặt, Fe2+ nhanh chóng bị oxy hóa thành
Fe3+ và bị kết tủa dưới dạng Fe(OH)3.
2Fe(HCO3)2 + 0,5O2 + H2O = 2Fe(OH)3 + 4CO2
Nước thiên nhiên thường hcứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/lít. Với hàm
lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/lít nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi

giặt… Các cặn kết tủa của sắt có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước. Trong quá
trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thơng khí và keo tụ.
+ Hàm lượng mangan (mg/lít)
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 nước như sắt. Công nghệ khử
mangan thường được kết hợp với khử sắt trong nước.
+ Iốt và Flo
Thường gặp trong nước dưới dạng ion và chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến
sức khỏe của con người. Hàm lượng flo có trong nước ăn uống nhỏ hơn 0,7 mg/l dễ
gây bệnh đau răng, lớn hơn 1,5 mg/lít sinh hỏng men răng. Ở những vùng thiếu iốt

8


thường xuất hiện bệnh bướu cổ, ngược lại nếu iốt quá nhiều cũng gây tác hại cho
sức khỏe.
+ Các chất khí hịa tan (mg/lít)
Các chất khí O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí CO2
hịa tan đóng vai trị quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỉ
thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trị rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn
định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác dịnh hàm lượng CO 2 cân
bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO3cùng tồn tại trong nước [6].
- Các chỉ tiêu vi sinh
Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và các
lồi thủy vi sinh khác. Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước có thể vơ hại
hoặc có hại. Nhóm có hại bao gồm các loại vi trùng gây bệnh, các lồi rong rêu,
tảo…Nhóm này cần phải loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng. Các vi trùng gây
bệnh như lỵ, 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 ln có loại vi khuẩn E.Coli sinh sống và phát triển. Sự có mặt của E.Coli
trong nước chứng tỏ 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 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 xử lý nước, nếu trong nước khơng cịn 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.
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 1 vi khuẩn E.Coli. Chỉ số E.Coli là số lượng vi khuẩn E.Coli có
trong 1 lít nước. Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến qui định trị

9


số E.Coli không nhỏ hơn 100 ml, nghĩa là cho phép chỉ có 1 vi khuẩn E.Coli trong
100 ml nước (chỉ số E.Coli tương ứng là 10). TCVN qui định chỉ số E.Coli của
nước sinh hoạt phải nhỏ hơn 20 [15].
1.1.2. Công nghệ xử lý nước cấp trên Thế giới
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 cơng trình dẫn nước vào thành phố bằng kênh tự
chảy, trong thành phố nước được đưa đến các bể tập trung, từ đó theo đường ống
dẫn 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 phải xây
dựng các bể lắng có kích thước rất lớn (gần như lắng tĩnh) mới lắng được các hạt

cặn bé. Do đó cơng trình xử lý rất cồng kềnh, chiếm diện tích và kinh phí xây dựng
lớn. Năm 1600 việc dùng phèn nhơm 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 cơng trình thu, trạm xử lý, mạng lưới.
Năm 1810 hệ thống lọc nước cho thành phố được xây dựng tại PaisayScotlen. 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 cịn tiếp tục phát triển. Từng hạng mục cơng trình trong các dây chuyền công
nghệ xử lý ngày càng đa dạng và phong phú. Ngoài việc cải tiến các bể lắng ngang
cổ điển thành các bể lắng ngang thu nước bề mặt, bể lắng ngang có các tấm lamen,
cịn có một số bể lắng khác như bể lắng đứng, bể lắng ly tâm, lắng pulsator, lắng
accelator, lắng trong có tầng cặn lơ lửng,... Ngoài các bể lọc chậm, lọc nhanh kiểu
trọng lực, lọc áp lực, lọc một lớp và hai lớp vật liệu, cịn có các loại lọc qua màng,
siêu lọc, lọc vật liệu nổi,... Trước đây khử trùng nước bằng nhiệt, hợp chất của Clo;
ngày nay, việc khử trùng nước đa dạng hơn với việc sử dụng ozone, tia cực tím,

10


màng lọc, nano... Các thiết bị dùng nước trong nhà cũng luôn được cải tiến để phù
hợp và thuận tiện cho người sử dụng. Kỹ thuật điện tử và tự động hóa cũng được áp
dụng rộng rãi trong cấp thốt nước. Có thể nói kỹ thuật cấp nước đã đạt đến trình độ
rất cao về cơng nghệ xử lý, máy móc, trang thiết bị và hệ thống cơ giới hóa, tự động
hóa trong vận hành, quản lý [12].
1.1.3. Cơng nghệ xử lý nước cấp ở Việt Nam
Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị được bắt đầu bằng khoan giếng mạch
nơng tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh vào năm 1894. Nhiều đơ thị khác như
Hải Phịng, Đà Nẵng... hệ thống cấp nước đã xuất hiện khai thác cả nước ngầm và
nước mặt. Hiện nay hầu hết các khu đơ thị đã có hệ thống cấp nước. Nhiều trạm cấp
nước đã áp dụng công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan,
Australia... Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng cơng nghệ tiên

tiến và tự động hóa. Hiện nay Đảng và Nhà nước đang quan tâm đến vấn đề cấp
thoát nước cho nơng thơn, địi hỏi các chun gia trong lĩnh vực cấp nước cần phải
đóng góp sức mình và sáng tạo nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu thực tế [10].
Công nghệ đang áp dụng
Hiện ở đô thị sử dụng nguồn nước mặt và nước ngầm. Ngoài ra, một số hộ
vùng ven đơ và nơng thơn có sử dụng cả nước mưa. Trong toàn quốc, tỷ lệ sử dụng
nguồn nước mặt khoảng 60%, nước ngầm khoảng 40%. Ở các thành phố lớn, các nhà
máy nước (NMN) có cơng suất từ vài chục ngàn m3/ngày.đêm tới vài trăm ngàn
m3/ngày.đêm. Tiêu biểu như: NMN Thủ Đức (TP HCM) có tổng cơng suất 1.200.000
m3/ngày.đêm, các NMN xử lý nước ngầm ở Hà Nội có cơng suất từ 30.000 - 60.000
m3/ngày.đêm (thường chia thành đơn nguyên 30.000 m3/ngày.đêm, xây dựng thành
từng đợt, NMN Sông Đà 600.000 m3/ngày.đêm, giai đoạn 1 đã xây dựng 1 đơn nguyên
300.000 m3/ngày.đêm đã hoạt động). Tại các thành phố, thị xã trực thuộc tỉnh, các nhà
máy nước có công suất phổ biến từ 10.000 m3/ngày.đêm tới 30.000 m3/ngày.đêm. Các
trạm cấp nước của các thị trấn thường có cơng suất từ 1000 m3/ngày.đêm tới 5000
m3/ngày.đêm, phổ biến nhất xung quanh 2000 m3/ngày.đêm [10].

11


Cơng nghệ và cơng trình xử lý nước
- Cơng nghệ xử lý nước mặt phổ biến là:
Keo tụ + lắng + lọc nhanh trọng lực + khử trùng
- Công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là khử sắt (hoặc khử mănggan) bằng
phương pháp:
Làm thoáng + lắng tiếp xúc + lọc nhanh trọng lực + khử trùng
Các cơng trình đơn vị trong trạm xử lý đa dạng
- Các cơng trình keo tụ (đa số dùng phèn nhôm, PAC) với bể trộn đứng, trộn cơ
khí, bể tạo bơng có vách ngăn ziczac, tạo bơng có tầng cặn lơ lửng, tạo bơng kiểu cơ khí.
- Các cơng trình lắng: bể lắng đứng (cho trạm công suất nhỏ) bể lắng ngang

thu nước cuối bể, thu nước bề mặt được sử dụng khá rộng rãi ở các dự án thành phố,
thị xã, bể lắng ngang lamen (công nghệ Pháp) được sử dụng tại 6 tỉnh miền núi phía
Bắc: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hồ Bình, Hưng n và sân bay Đà Nẵng. Loại
bể đang được phổ biến ở một số địa phương khác như bể lắng Pulsator (công nghệ
Pháp) được dùng ở Nam Định, Cần Thơ và bể lắng ly tâm (Thái Bình) là 2 loại bể
lắng ít được sử dụng.
- Các cơng trình lọc: Bể lọc nhanh trọng lực (lọc hở với vật liệu lọc là cát)
được dùng rộng rãi. Bể lọc AQUAZUR-V (Công nghệ Pháp) được dùng khá nhiều
ở các dự án cấp tỉnh, thành phố (Kiểu AQUAZUR-V, nhưng không mua bản quyền
của Degrémont)
- Khử trùng: phổ biến dùng clo lỏng, một số trạm nhỏ dùng nước javen hoặc ôzôn.
- Trạm bơm đợt 2: một số trạm dùng máy biến tần để điều khiển chế độ hoạt
động của máy bơm, một vài nơi có dùng đài nước trong trường hợp địa hình thuận
lợi, một số nơi tận dụng đài nước đã có trước.
- Các cơng trình làm thống: Phổ biến dùng tháp làm thống tự nhiên (Dàn
mưa), một số ít dùng thùng quạt gió (làm thống cưỡng bức), một số trạm khác
dùng tháp làm thoáng tải trọng cao theo nguyên lý làm việc của Ejector.
- Chất lượng nước sau xử lý hầu hết đạt tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn
cuả tổ chức y tế thế giới. Một số nhà máy cịn một vài chỉ tiêu chưa đạt như
mangan, amơni, arsenic.

12


Cấp nước nơng thơn - Các loại mơ hình cấp nước sinh hoạt nông thôn
- Người dân nông thôn Việt Nam tuỳ điều kiện của mình đã sử dụng cả 3 loại
nguồn nước (nước mưa, nước ngầm và nước mặt) cho nhu cầu cấp nước phục vụ
sinh hoạt. Từ những đặc điểm riêng biệt từng vùng ở nông thôn Việt Nam hiện đang
tồn tại 2 loại hệ thống cơng trình cấp nước cơ bản [10]:
+ Các cơng trình cấp nước phân tán: Các cơng trình cấp nước nhỏ lẻ truyền

thống phục vụ cho từng hộ gia đình, những nhóm hộ dùng nước hay các cụm dân cư
sống độc lập, riêng lẻ mật độ thấp.
+ Các cơng trình cấp nước theo kiểu công nghiệp tập trung: Hệ thống dẫn
nước tự chảy và hệ thống bơm dẫn nước phục vụ cho các thị trấn, thị tứ, các cụm
dân cư sống tập trung của xã.
1.2. Đánh giá công nghệ áp dụng trong xử lý nƣớc cấp
1.2.1. Tổng quan chung về đánh giá công nghệ mơi trường
Hiện nay có 2 mơ hình được các nước trên thế giới phát triển và áp dụng là
đánh giá cơng nghệ mơi trường theo mơ hình EnTA (Environmental Technology
Assessment) và ETV (Environmental Technology Verification).
Mơ hình đánh giá cơng nghệ mơi trường EnTA do chương trình mơi trường
Liên hợp quốc UNEP xây dựng và phát triển, được khuyến khích sử dụng tại các
nước đang phát triển. Mơ hình này tập trung chủ yếu vào việc đánh giá lợi ích, hiệu
quả môi trường của các công nghệ sản xuất hoặc công nghệ thân thiện với môi
trường hơn là việc đánh giá các cơng nghệ mơi trường.
Mơ hình đánh giá cơng nghệ môi trường ETV: được sử dụng tại nhiều quốc
gia phát triển (Anh, Hoa Kỳ, Canada, Hàn Quốc, Nhật Bản…). Mơ hình này lần đầu
tiên được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA) phát triển vào năm 1995.
Mô hình đánh giá cơng nghệ mơi trường ETV được chia theo nhiều loại khác nhau
như: Quy trình đánh giá các công nghệ quan trắc môi trường, công nghệ xử lý các
chất thải rắn, nước thải, ơ nhiễm khơng khí, cũng như quy trình đánh giá cơng nghệ
phịng ngừa ơ nhiễm môi trường.

13


Thực tế cho thấy, mơ hình ETV là mơ hình tốt để đánh giá công nghệ môi
trường nhằm cung cấp cho người sử dụng cơng nghệ, các nhà chính sách và các cơ
quan hữu quan một cách tiếp cận để phân tích hiệu quả và lựa chọn cơng nghệ phù
hợp nhất và tốt nhất trong việc bảo vệ môi trường.

Bảng 1.1. Lợi ích từ việc đánh giá cơng nghệ mơi trường
Doanh nghiệp

Chính phủ

Cộng đồng

- Tránh khỏi các chi phí - Giảm phí y tế do tai nạn - Chất lượng cuộc sống
ngăn ngừa ô nhiễm và làm nghề nghiệp và ô nhiễm.
sạch môi trường.

- Tránh được chi phí làm - Hạn chế rủi ro, tai nạn

- Tránh khỏi vấn đề về luật sạch mơi trường.
pháp và chi phí phạt.

cao hơn.
nghề nghiệp.

- Khả năng quy hoạch và - Rủi ro sức khỏe thấp

- Cải thiện hình ảnh cơng quản lý mơi trường tốt hơn do ô nhiễm công
ty trong cộng đồng và thị hơn.
trường.

nghiệp.

- Duy trì hiệu quả kinh tế - Duy trì các giá trị văn

- Giảm chi phí bảo dưỡng đang có trong việc sử dụng hóa, xã hội.

và cải thiện kết quả môi tài nguyên địa phương.

- Bảo đảm bảo vệ môi

trường sau cùng.

trường của cộng đồng

- Giảm ảnh hưởng xấu tới
sức khỏe công nhân.
Nguồn: [34]
1.2.2. Hiện trạng đánh giá công nghệ môi trường Thế giới và Việt Nam
Trên Thế giới
Trên thế giới quy trình thẩm định cơng nghệ mơi trường ít được sử dụng
rộng rãi do thị trường công nghệ môi trường được phát triển theo hướng kinh tế thị
trường nên người sử dụng sẽ cố gắng tìm hiểu và lựa chọn các cơng nghệ tốt nhất và
phù hợp nhất. Do đó các nhà phát triển cơng nghệ môi trường thuộc các công ty
hoặc nhà sản xuất sẽ phải cố gắng tìm ra các cơng nghệ tiên tiến nhằm cạnh tranh
thúc đẩy sự phát triển thị trường công nghệ môi trường.

14


Vậy nên, thay vì thẩm định cơng nghệ mơi trường, các nước trên thế giới có
xu hướng đánh giá cơng nghệ môi trường. Đánh giá công nghệ môi trường ở các
nước trên thế giới được sử dụng khơng mang tính chất bắt buộc đối với các nhà sản
xuất công nghệ hoặc người sử dụng công nghệ, việc đánh giá công nghệ mơi trường
mang tính chất tự nguyện nhằm thúc đẩy việc ứng dụng các công nghệ môi trường
tốt nhất, phù hợp nhất trong thực tế.
Với mơ hình đánh giá cơng nghệ môi trường ETV, Hoa Kỳ bắt đầu từ năm

1995, Hàn Quốc bắt đầu từ 1997, Canada bắt đầu từ 1997…Hàng năm ở các nước
này đã thực hiện chương trình đánh giá công nghệ môi trường với hàng trăm công
nghệ xử lý chất thải được đánh giá, công nghệ môi trường phù hợp góp phần thúc
đẩy q trình đổi mới công nghệ, phát triển thị trường [34].
Cụ thể, trung tâm khoa học môi trường Trung Quốc đã tiến hành đánh giá
công nghệ sản xuất sạch hơn cho ngành công nghiệp rượu cồn Trung Quốc. Kết
quả: Sau khi nghiên cứu và tiến hành thử nghiệm, chất lượng rượu cồn được tăng
lên, giảm ô nhiễm, tiết kiệm năng lượng…Sự ra đời của cơng nghệ này góp phần
phát triển bền vững ngành cơng nghiệp rượu cồn Trung Quốc.
Ở Việt Nam
Năm 2005, Cục Bảo vệ môi trường thực hiện nhiệm vụ: “Điều tra, đánh giá,
bình chọn các mơ hình xử lý chất thải làng nghề, bãi rác và một số ngành cơng
nghiệp”, trong đó có sản phẩm “Dự thảo quy trình đánh giá cơng nghệ môi trường”.
Đây là bản dự thảo được xây dựng trên cơ sở tham khảo từ các quy trình của Nhật
Bản, Hàn Quốc và Hoa Kỳ cùng với cơ sở luật pháp và thực tiễn Việt Nam. Trong
quá trình thực hiện nhiệm vụ “Hồn thiện quy trình xét chọn, đánh giá và thẩm định
công nghệ môi trường”, Cục Bảo vệ mơi trường đã bước đầu đưa ra tiêu chí và
phương pháp đánh giá cơng nghệ mơi trường. Loại hình cơng nghệ được đề xuất
đánh giá là công nghệ môi trường phù hợp.
Năm 2011, Tổng cục Môi trường đã xây dựng tài liệu kỹ thuật “Hướng dẫn
đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải và giới thiệu một số công nghệ
xử lý nước thải đối với ngành Chế biến thuỷ sản, Dệt may, Giấy và bột giấy”, trong

15


đó tài liệu này đã đưa ra phần hướng dẫn quy trình đánh giá sự phù hợp của cơng
nghệ xử lý nước thải, theo đó, lựa chọn tiêu chí đánh giá sự phù hợp công nghệ xử
lý nước thải và xác định và lượng hóa đối với các nhóm tiêu chí và chỉ tiêu [14].
Tác giả Nguyễn Thúy Lan Chi đã dựa trên các nhóm tiêu chí đánh giá cơng

nghệ môi trường hiện đang sử dụng tại Việt Nam, để đưa ra “Tiêu chí đánh giá cơng
nghệ xử lý nước cấp phù hợp với các cụm dân cư vùng lũ ở Đồng bằng sông Cửu
Long”. Việc xây dựng hệ thống các tiêu chí để đánh giá trình độ cơng nghệ mơi
trường phục vụ việc lựa chọn cơng nghệ thích hợp có ý nghĩa quan trọng trong cơng
tác bảo vệ mơi trường [1].
1.3. Tổng quan về các giải pháp cải tiến cơng nghệ và kiểm sốt chất thải liên
quan đến sản xuất nƣớc sạch
1.3.1. Tổng quan các giải pháp cải tiến công nghệ
Khi xã hội ngày càng phát triển, cũng đồng nghĩa với việc chất lượng cuộc
sống của con người ngày càng được cải thiện và nâng cao hơn. Kéo theo đó, những
nhu cầu tất yếu phục vụ cuộc sống thường ngày cũng được xã hội cũng như dư luận
chú trọng và quan tâm hơn trước. Một trong những nhu cầu không thể thiếu phục vụ
cuộc sống của con người là nước sạch cấp cho ăn uống và sinh hoạt.
Trong xử lý phục vụ cấp nước, có 2 nguồn cung cấp nước nguồn là nước mặt
và nước ngầm. Mỗi loại nước có tính chất và thành phần rất khác nhau nên các cơng
đoạn xử lý vì thế mà cũng rất đặc thù. Nếu như nước mặt có ưu điểm là dễ khai thác
hơn so với nước ngầm, thì nó lại có hạn chế rất lớn là dễ bị nhiễm bẩn bởi các tạp
chất, các nguồn xả thải hay các dòng chảy mặt, trong khi đó nước ngầm tuy có ưu
điểm là không bị nhiễm bấn bởi các tạp chất, hay chứa nhiều vi sinh vật như nước
mặt nhưng lại hay bị nhiễm sắt và mangan.
Có thể nói, có rất nhiều vấn đề cần phải được xem xét và giải quyết trong
khai thác và xử lý nước phục vụ cấp nước cho sinh hoạt. Tuy nhiên trong khuôn khổ
bài luận văn, và thông số cần xử lý của dây chuyền công nghệ sản xuất nước ăn
uống từ nước ngầm của Công ty. Nên nội dung chính của luận văn tập trung vào
cơng nghệ xử lý sắt và mangan.

16


Trạng thái tồn tại của sắt và mangan trong các nguồn nước tự nhiên [6]:

- Sắt và mangan đều gây ảnh hưởng đáng kể đến việc cấp nước, đặc biệt đối
với nguồn nước ngầm. Một số nguồn nước ngầm không chứa Fe và Mn, trong khi
một số nguồn nước ngầm khác lại luôn chứa một lượng đáng kể. Điều này chỉ có
thể giải thích được trên cơ sở hóa vơ cơ.
- Fe tồn tại trong đất và khoáng chất chủ yếu dưới dạng Fe2O3 không tan và
quặng pyrit sắt FeS2 . Một dạng khác của sắt là FeCO3 ít tan. Vì nước ngầm chứa
một lượng đáng kể CO2 , nên FeCO3 có thế bị hịa tan theo phương trình phản ứng sau:
FeCO3 + CO2 + H2O → Fe2+ + HCO3Phản ứng này không xảy ra ngay cả khi hàm lượng CO2 và FeCO3 cao nếu
có mặt oxi hịa tan. Tuy nhiên trong điều kiện kỵ khí , Fe3+ bị khử thành Fe2+ một
cách dễ dàng
- Mangan tồn tại trong đất chủ yếu dưới dạng MnO2, rất ít tan trong nước có
chứa CO2. Trong điều kiện kỵ khí, MnO2 bị khử thành Mn2+
- Fe và Mn tồn tại trong nguồn nước do sự thay đổi điều kiện môi trường
dưới tác dụng của các phản ứng sinh học xảy ra trong các trường hợp sau:
Nước ngầm chứa một lượng đáng kể Fe hoặc Mn hoặc cả Fe và Mn sẽ không
chứa oxi hịa tan và có hàm lượng CO2 cao. Fe và Mn tồn tại dưới dạng Fe2+ và
Mn2+ .Hàm lượng CO2 cao chứng tỏ q trình oxi hóa các chất hữu cơ dưới tác dụng
của vi sinh vật đã xảy ra và nồng độ oxi hịa tan bằng khơng, chứng tỏ điều kiện kỵ
khí đã hình thành.
Giếng nước chất lượng tốt có hàm lượng Fe và Mn thấp. Nếu sau đó chất
lượng nước giảm đi, chứng tỏ chất thải hữu cơ thải ra mặt đất ở khu vực gần giếng
nước đã tạo ra mơi trường kỵ khí trong lớp đất.
Trên cơ sở nhiệt động học , Mn4+ và Fe3+ là trạng thái oxi hóa bền nhất của
Fe và Mn trong các nguồn nước chứa oxy. Do đó, chúng có thể bị khử thành Mn2+
và Fe2+ hịa tan chỉ trong mơi trường kỵ khí.

17


Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng một số vi sinh vật có khả năng sử

dụng Fe(III) và Mn(IV) làm chất nhận điện tử do quá trình trao đổi chất dưới điều
kiện kỵ khí dẫn đến sự hình thành các dạng khử Fe(II) và Mn(II).
Như vậy, vi sinh vật khơng chỉ tạo ra mơi trường kỵ khí cần thiết cho q
trình khử mà cịn có khả năng khử trực tiếp Fe và Mn.
- Q trình oxy hóa pyrit sắt (FeS2) không tan cũng là nguyên nhân tạo ra
môi trường kỵ khí và sự hình thành sulfat sắt hịa tan:
2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+
Các phương pháp loại bỏ sắt và mangan trong nước ngầm trong khai thác, xử
lý cấp nước [13]:
- Phƣơng pháp làm thoáng
+ Nguyên lý cơ bản của phương pháp làm thoáng và các cách làm thoáng
khác nhau:
Nguyên lý của phương pháp làm thoáng để loại bỏ sắt và mangan ra khỏi
nước là làm giàu oxi, tạo điều kiện để oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) rồi kết tủa tạo
thành hợp chất ít tan sắt hidroxit Fe(OH)3 và Mn(II) thành Mn(IV) kết tủa.
Trong q trình làm thống nước, oxi được đưa vào sẽ oxi hóa 1 số hợp chất
hữu cơ, đẩy CO2 ra, làm cho pH của nước tăng đẩy nhanh quá trình oxy hoá và
thuỷ phân sắt và mangan trong dây chuyền cơng nghệ khử sắt và mangan.
Oxi hóa Fe(II) và Mn(II) theo phương trình sau:
 Đối với Fe:
Trong nước có oxy hồ tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hố thành sắt (III)
hyđroxyt theo phản ứng:
Fe2+ + O2 → Fe3+
Fe3+ + OH- → Fe(OH)3 ↓
Đặc biệt, trong nước ngầm, với sự có mặt của anion HCO3- nên có phản ứng sau:
H+ + HCO3- == H2O + CO2
4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 ↓ + 8CO2
(pH tối ưu cho quá trình này là 9)

18