Nguồn nước đầu vào thường chứa nhiều tạp chất, vi sinh và kim loại nặng gây ảnh hưởng đến sức khỏe nếu sử dụng trực tiếp. Vì vậy, xử lý nước cấp cho sinh hoạt là bước quan trọng để đảm bảo an toàn và chất lượng nước đạt chuẩn. Với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại và các loại hóa chất chuyên dụng, quá trình xử lý giúp loại bỏ cặn bẩn, mùi, màu và vi khuẩn hiệu quả. Bài viết dưới đây sẽ phân tích các công nghệ phổ biến, hóa chất sử dụng và lưu ý trong xử lý nước cấp sinh hoạt.
1. Đặc điểm nước mặt và các vấn đề ô nhiễm cần xử lý
Đặc điểm nước mặt và các vấn đề ô nhiễm cần xử lý
Nước mặt, bao gồm nước từ sông, hồ, suối, là nguồn cung cấp chính cho hầu hết các nhà máy nước. Đặc điểm chung của nguồn nước này là chất lượng không ổn định, chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các hoạt động của con người và biến động mạnh theo mùa, thời tiết, đặc biệt là sau những trận mưa lớn.
Để tiến hành xử lý nước cấp cho sinh hoạt, cần xác định và xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm sau:
-
Độ đục và chất rắn lơ lửng (TSS): Gây ra bởi các hạt đất, cát, phù sa, vi sinh vật và tảo. Đây là chỉ tiêu vật lý quan trọng nhất, ảnh hưởng đến cảm quan và hiệu quả của các công đoạn xử lý sau.
-
Chất hữu cơ: Có nguồn gốc từ sự phân hủy thực vật, chất thải sinh hoạt và công nghiệp. Chúng gây ra màu, mùi khó chịu và nguy hiểm hơn là có thể trở thành tiền chất tạo ra các sản phẩm phụ khử trùng (DBPs) độc hại khi phản ứng với Chlorine.
-
Vi sinh vật: Bao gồm các loại vi khuẩn, virus, và ký sinh trùng gây bệnh đường ruột nguy hiểm như E.coli, Coliform, Cryptosporidium, Giardia.
-
Màu và mùi: Thường do chất hữu cơ (axit humic, fulvic), tảo hoặc các hợp chất hóa học hòa tan gây ra.
-
Kim loại nặng: Tùy thuộc vào đặc điểm địa chất và mức độ ô nhiễm công nghiệp của từng khu vực, nước mặt có thể chứa sắt, mangan, chì, asen... ở nồng độ vượt ngưỡng cho phép.
-
Độ cứng: Gây ra bởi nồng độ cao của ion Canxi (Ca²⁺) và Magie (Mg²⁺) hòa tan, có thể gây đóng cặn trong đường ống và thiết bị.
Toàn bộ quy trình xử lý nước mặt làm nước cấp sinh hoạt phải đảm bảo nước đầu ra đạt các chỉ tiêu nghiêm ngặt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt QCVN 01-1:2018/BYT do Bộ Y tế ban hành.
2. Các công đoạn xử lý nước mặt thành nước cấp sinh hoạt
Các công đoạn xử lý nước mặt thành nước cấp sinh hoạt
Đây là một chuỗi các công đoạn vật lý, hóa học và sinh học được kết hợp chặt chẽ với nhau.
2.1 Tiền xử lý
Mục đích chính của giai đoạn này là loại bỏ các tạp chất thô, kích thước lớn để bảo vệ các thiết bị bơm, đường ống và giảm tải cho các công đoạn xử lý tinh phía sau.
-
Song chắn rác: Giữ lại rác, cành cây, túi nilon và các vật thể nổi có kích thước lớn.
-
Bể lắng cát: Loại bỏ các hạt vô cơ có tỷ trọng lớn như cát, sỏi, tránh gây mài mòn thiết bị cơ khí.
-
Tiền clo hóa (Pre-chlorination): Hóa chất Chlorine được châm vào nước ở giai đoạn đầu. Quá trình này không chỉ giúp khử trùng sơ bộ, tiêu diệt một phần vi sinh vật và tảo, mà còn có vai trò quan trọng trong việc oxy hóa các hợp chất hữu cơ, sắt và mangan hòa tan, giúp chúng chuyển sang dạng kết tủa dễ loại bỏ hơn ở các bước sau.
2.2 Keo tụ - Tạo bông
Đây là trái tim của quá trình làm trong nước, nơi các hóa chất đóng vai trò chủ đạo. Mục đích là chuyển các hạt cặn lơ lửng và hạt keo (kích thước rất nhỏ, không thể tự lắng) thành các bông cặn lớn hơn, có thể dễ dàng tách ra khỏi nước.
-
Cơ chế: Các hóa chất keo tụ như phèn nhôm, PAC khi được châm vào nước sẽ nhanh chóng thủy phân, tạo ra các hạt mang điện tích dương. Các hạt này sẽ trung hòa điện tích âm của các hạt cặn lơ lửng, phá vỡ sự ổn định của chúng. Dưới tác động của quá trình khuấy trộn nhanh (keo tụ), các hạt cặn nhỏ kết dính lại với nhau. Sau đó, tại bể tạo bông với tốc độ khuấy chậm hơn, các bông cặn nhỏ này tiếp tục va chạm, liên kết với nhau để hình thành những bông cặn có kích thước và khối lượng lớn hơn.
-
Hóa chất sử dụng:
-
Phèn nhôm (Al₂(SO₄)₃): Là hóa chất truyền thống, phổ biến, hoạt động hiệu quả trong môi trường pH nhất định.
-
PAC (Poly Aluminium Chloride - [Al₂(OH)nCl₆-n]m): Là hóa chất keo tụ thế hệ mới, hiệu quả vượt trội hơn phèn nhôm. PAC hoạt động tốt trong dải pH rộng hơn, cần liều lượng thấp hơn, tạo ra bông cặn to và lắng nhanh hơn, đồng thời giảm lượng bùn thải. Ví dụ, với nước sông có độ đục 50-100 NTU, liều lượng PAC sử dụng có thể dao động trong khoảng 5-10 g/m³, thấp hơn đáng kể so với phèn nhôm.
-
Phèn sắt (FeCl₃, FeSO₄): Rất hiệu quả với nước thô có độ đục và độ màu cao.
-
Chất trợ keo tụ (Polymer): Thường là các hợp chất Poliacrylamide, được thêm vào để tăng cường quá trình tạo bông, giúp các bông cặn hình thành to, chắc và bền hơn, tăng tốc độ lắng.
2.3 Lắng
Sau khi các bông cặn được hình thành, nước sẽ được dẫn qua bể lắng. Tại đây, dưới tác dụng của trọng lực, các bông cặn nặng hơn nước sẽ từ từ lắng xuống đáy bể, tạo thành lớp bùn. Phần nước trong ở phía trên sẽ được thu lại và chuyển sang công đoạn tiếp theo. Các thiết kế bể lắng hiện đại như bể lắng lamella (tấm lắng nghiêng) giúp tăng diện tích bề mặt lắng, từ đó rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả loại bỏ cặn lên đến 90-95%.
2.4 Lọc
Nước sau lắng dù đã trong hơn nhưng vẫn chứa các bông cặn nhỏ và vi sinh vật còn sót lại. Công đoạn lọc sẽ giải quyết triệt để vấn đề này.
-
Cơ chế: Nước được cho đi qua một lớp vật liệu lọc (phổ biến nhất là cát thạch anh, than anthracite, sỏi đỡ). Các hạt cặn sẽ bị giữ lại trên bề mặt và trong các khe hở của lớp vật liệu lọc, chỉ cho nước sạch đi qua.
-
So sánh các loại bể lọc:
-
Lọc nhanh (trọng lực hoặc áp lực): Có tốc độ lọc cao, phù hợp với các nhà máy nước công suất lớn. Yêu cầu phải rửa lọc định kỳ để loại bỏ cặn bẩn tích tụ trong lớp vật liệu.
-
Lọc chậm: Tốc độ lọc thấp, cần diện tích xây dựng lớn. Tuy nhiên, ưu điểm của lọc chậm là trên bề mặt lớp cát lọc sẽ hình thành một lớp màng sinh học (màng Schmutzdecke) có khả năng phân hủy chất hữu cơ và loại bỏ vi sinh vật rất hiệu quả.
2.5 Khử trùng
Đây là công đoạn bắt buộc và quan trọng nhất trong công nghệ xử lý nước cấp để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh.
-
Mục đích: Tiêu diệt hoàn toàn các vi khuẩn, virus và mầm bệnh còn lại sau quá trình lọc, ngăn ngừa các dịch bệnh lây lan qua đường nước.
-
Hóa chất/Phương pháp:
-
Chlorine (Dạng khí Cl₂, hoặc hợp chất như Calcium Hypochlorite Ca(ClO)₂, Sodium Hypochlorite NaClO): Là hóa chất khử trùng phổ biến nhất trên toàn thế giới. Cơ chế khử trùng của Chlorine là phá hủy vỏ tế bào và các enzyme thiết yếu của vi sinh vật, khiến chúng bị tiêu diệt. Ưu điểm lớn nhất của Chlorine là chi phí hợp lý và khả năng duy trì một lượng "clo dư" trong mạng lưới đường ống. Lượng clo dư này hoạt động như một "hàng rào bảo vệ", đảm bảo nước vẫn an toàn cho đến tận vòi nước của người dùng.
-
Sản phẩm phụ khử trùng (DBPs): Một thách thức khi sử dụng Chlorine là nguy cơ hình thành các sản phẩm phụ như Trihalomethanes (THMs) khi clo phản ứng với chất hữu cơ còn sót lại. Để kiểm soát vấn đề này, cần tối ưu hóa các công đoạn xử lý trước đó (đặc biệt là keo tụ - tạo bông) để loại bỏ tối đa chất hữu cơ.
-
Ozon (O₃), Tia cực tím (UV): Là các phương pháp khử trùng hiệu quả cao, đặc biệt Ozon có khả năng oxy hóa mạnh các chất hữu cơ. Tuy nhiên, chúng không có khả năng duy trì dư lượng bảo vệ trong mạng lưới, nên thường được kết hợp với Chlorine.
2.6 Điều chỉnh pH và ổn định nước
Sau khi khử trùng, pH của nước có thể bị giảm. Việc điều chỉnh pH về mức trung tính (6.5 - 8.5 theo QCVN) là cần thiết.
-
Mục đích: Nước có pH quá thấp sẽ có tính axit, gây ăn mòn đường ống và thiết bị, hòa tan các kim loại vào nước. Nước có pH quá cao có thể gây đóng cặn.
-
Hóa chất sử dụng: Thường dùng các hóa chất có tính kiềm như Xút (NaOH) hoặc Soda (Na₂CO₃) để nâng pH, đảm bảo chất lượng nước ổn định và an toàn trước khi được bơm vào mạng lưới cấp nước.
Xem thêm: Gợi ý cách xử lý nước sinh hoạt hiệu quả nhất hiện nay
3. Các công nghệ xử lý nâng cao
Các công nghệ xử lý nâng cao
Đối với các nguồn nước có mức độ ô nhiễm phức tạp, các công nghệ nâng cao có thể được áp dụng:
-
Hấp phụ bằng than hoạt tính: Sử dụng than hoạt tính dạng hạt (GAC) hoặc dạng bột (PAC) để loại bỏ triệt để các chất gây mùi, vị, các chất hữu cơ hòa tan, thuốc trừ sâu và cả các sản phẩm phụ khử trùng (DBPs).
-
Màng lọc (MF, UF, NF, RO): Công nghệ màng với các kích thước lỗ màng khác nhau có thể loại bỏ gần như tuyệt đối các chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, virus và cả các ion hòa tan (đối với màng NF, RO), cho ra chất lượng nước siêu sạch nhưng có chi phí đầu tư và vận hành cao.
-
Oxy hóa nâng cao (AOPs): Các quy trình như O₃/H₂O₂, UV/H₂O₂ tạo ra các gốc hydroxyl (OH) có khả năng oxy hóa cực mạnh, có thể phá hủy các chất hữu cơ bền vững, khó phân hủy sinh học.
Xem thêm: Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt
4. Kiểm soát chất lượng và vận hành
Kiểm soát chất lượng và vận hành
Một quy trình xử lý nước mặt hiệu quả không thể thiếu hệ thống giám sát và quy trình vận hành chuẩn.
-
Giám sát chất lượng nước: Chất lượng nước cần được kiểm tra liên tục ở đầu vào và sau mỗi công đoạn. Các thông số quan trọng như pH, độ đục, và clo dư thường được giám sát bằng các thiết bị đo online 24/7 để có sự điều chỉnh tức thời. Nước thành phẩm phải được lấy mẫu và phân tích định kỳ tại phòng thí nghiệm để đảm bảo tuân thủ QCVN 01-1:2018/BYT.
-
Vận hành và bảo trì: Việc tuân thủ quy trình vận hành, bảo dưỡng định kỳ thiết bị, rửa lọc đúng chu kỳ và quản lý bùn thải một cách khoa học là yếu tố quyết định sự ổn định của toàn bộ nhà máy.
Quy trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt từ nguồn nước mặt là một chuỗi công nghệ phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp chính xác giữa các công đoạn xử lý vật lý, hóa học và sinh học. Trong đó, các loại hóa chất ngành nước – từ keo tụ, trợ keo tụ, khử trùng đến điều chỉnh pH – đóng vai trò xương sống, quyết định trực tiếp đến hiệu quả làm sạch và độ an toàn của nguồn nước thành phẩm.
Việc lựa chọn các loại hóa chất có độ tinh khiết cao, hiệu suất ổn định và được cung cấp bởi một đơn vị uy tín là nền tảng cho một hệ thống vận hành hiệu quả, bền vững. Tại Hoá Chất Gia Hoàng, chúng tôi hiểu rõ vai trò then chốt này và cam kết cung cấp các giải pháp hóa chất xử lý nước toàn diện, chất lượng, góp phần đảm bảo nguồn nước sạch sinh hoạt an toàn cho cộng đồng.
THÔNG TIN LIÊN HỆ:
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XUẤT NHẬP KHẨU GIA HOÀNG
Địa chỉ: 33/111 Tô Ký, Phường Trung Mỹ Tây, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam.
VPGD: 33/B4 Tô Ký, Phường Trung Mỹ Tây, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam
Email: hoangkimthangmt@gmail.com
Website: https://ghgroup.com.vn
Hotline: 0916047878
