1
1
trờng đại học xây dựng
Chng 1.
C
CC
Cá
áá
áC CH
C CHC CH
C CHỉ
ỉỉ
ỉ TI
TITI
TIÊ
ÊÊ
ÊU
U U
U Đ
ĐĐ
Đá
áá
áNH GI
NH GINH GI
NH GIá
áá
á CHấT
CHấT CHấT
CHấT L
LL
LƯợ

ng n
nn
nớ
ớớ
ớc
cc
c
Trn Cụng Khỏnh
BM Cp thoỏt nc,
Vin Khoa hc v K thut Mụi trngIESE
Nội dung
1. Đánh giá chất lợng nớc
2. Quá trình keo tụ nớc
3. Xử lý sắt và mangan trong nớc
4. Khử trùng nớc
5. Làm mềm nớc
6. Xử lý ổn định nớc.
7. Một số quá trình xử lý nớc đặc biệt: khử mùi,
chất khoáng, Asen, Nitơ, Flo, Clo, khử muối
Thí nghiệm Hoá nớc Xử lý nớc cấp
2
Các nội dung tự nghiên cứu
Các kiến thức cơ bản về hoá lý, hoá keo
Dung dịch
Năng lợng bề mặt và hệ thống phân tán
keo và thô
Động hoá học

, Cl
-
, SO
4
2-
- PO
4
3-

- Các chất khí CO
2
, O
2
, N
2
,
CH
4
, H
2
S,
- Các chất hữu cơ
- Các chất mùn
- Đất sét
- Protein
- Silicat SiO
2
- Chất thải sinh hoạt hữu cơ
- Cao phân tử hữu cơ
- Vi khuẩn

+ Do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và trong công nghiệp thải
ra.
+ Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ.
+ Các hoá chất bảo vệ thực vật đợc dùng trong nông nghiệp.
+ Các hoá chất hữu cơ tổng hợp, đợc sử dụng rộng ri trong công nghiệp.
+ Các hoá chất vô cơ nhất là các chất dùng làm phân bón cho nông nghiệp.
Tổng quan về chất lợng nớc thiên nhiên
5
Nguồn nớc mặt: Nớc sông, hồ, suối, kênh, mơng, biển
- Nớc mặt là dòng chảy của nớc ma, tuyết tan, nớc chảy ra từ
các mạch lộ, đợc tập trung, tích lại thành dòng chảy. Do có
lợng ma phong phú nên nớc mặt Việt nam rất dồi dào, với
mạng lới sông ngòi dày đặc. Đây là nguồn nớc chủ lực phục vụ
cho các nhu cầu sinh hoạt và sản xuất.
- Chất lợng nguồn nớc mặt phụ thuộc vào điều kiện địa chất, thổ
nhỡng, khí hậu, hình thái địa lý (địa hình), những tác động của
con ngời, Nhìn chung, nớc mặt thờng bị nhiễm bẩn do đất
bờ xói mòn, rửa trôi, cây cỏ, xác súc vật thối rữa, do chất thải từ
sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp, giao thông vận tải, vv
- Nớc mặt chịu ảnh hởng đáng kể bởi thời tiết: mùa ma, nguồn
nớc mặt thờng có trữ lợng lớn hơn nhiều so với mùa khô, chất
lợng nớc cũng thay đổi lớn theo các mùa, gây khó khăn trong
việc khai thác, xử lý. Chất lợng nớc nhiều sông ngòi vùng ven
biển còn bị ảnh hởng bởi thủy triều.
- Phải xử lý nớc mặt trớc khi sử dụng là điều kiện bắt buộc.
Phân loại các nguồn nớc mặt
Phân loại nớc mặt theo nồng độ khoáng hoá
(TDS, mg/l):
Rất thấp: < 100 mg/l
Thấp: 100 - 200 mg/l

- Chứa nhiều các tạp chất khoáng hoà tan.
- Có nhiệt độ và thành phần hoá học ít thay đổi, nớc không có oxy
hoà tan.
1.1.2. Thành phần và chất lợng nớc ngầm
Bản chất địa chất của đất có ảnh hởng lớn đến thành phần
hoá học của nớc ngầm. ở tất cả thời điểm, nớc luôn tiếp xúc
với đất trong đó nó có thể bị giữ lại hoặc lu thông, nó tạo nên
sự cân bằng giữa thành phần của đất và của nớc. Nớc chảy
dới lớp đất cát hoặc granit là axit và ít muốn khoáng. Nớc
chảy trong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi.
Đặc tính chung về thành phần và tính chất của nớc ngầm là:
Nớc có độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hoá học ít thay
đổi, nớc không có oxy hoà tan. Trờng hợp các lớp nớc trong
môi trờng khép kín chủ yếu, lu thông kiểu cactơ, thành phần
của nớc có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô
nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan tới sự thay đổi
lu lợng của lớp nớc sinh ra do nớc ma. Ngoài ra nớc
ngầm thờng có sự thuần khiết vi khuẩn lớn.
1.1.2. Thành phần và chất lợng nớc ngầm
8
Sự khác nhau chủ yếu giữa nớc mặt và nớc ngầm
Vi khuẩn do sắt gây ra xuất hiệnVi trùng virut các loại và taoCác vi sinh vật
Thờng có ở nồng độ
cao do
phân hoá học
Thờng thấpNitrat
Thờng có nồng độ caoThờng có ở nồng độ trung bìnhSiO
2
Thờng xuyên có mặtXuất hiện ở các nguồn nớc
nhiễm bẩn

+ Nớc Kastơ (Đá vôi, đôlômít, các đá rửa lũa
khác).
+ Nớc Actêzi (Các bồn, đá trầm tích)
+ Nớc mạch (khe nứt) (các đới khe nứt kiến tạo)
+ Nớc mỏ (phát sinh trong qua trình khai thác mỏ)
9
Phân loại các loại nớc ngầm
Theo hàm lợng các chất khoáng (Tổng độ
khoáng hoá TDS)
Siêu nhạt < 0,2 g/l hay < 0,02%
Nhạt 0,2 - 1 g/l hay 0,02 - 0,1%
Lợ 1 -3 g/l hay 0,1 - 0,3%
Hơi mặn 3 - 10 g/l hay 0,3 - 1%
Mặn 10 - 35 g/l hay 1,0 - 3,5%
Muối > 35 g/l hay > 3,5%
Phân loại các loại nớc ngầm
Theo độ pH
Kiềm pH = 11 - 14
Kiềm nhẹ 8 - 10
Trung tính 7
Axit nhẹ 4 - 6
Axit 1 - 3
10
Phân loại các loại nớc ngầm
Theo độ cứng toàn phần (mgđl/l): 6 loại :
Ctp = 0 ữ 40 dH - nớc rất mềm (0 - 1,5 mgđl/l)
Ctp = 4 - 80 dH - nớc mềm (2,5 - 3 mgđl/l)
Ctp = 8 -120 dH - nớc có độ cứng trung bình (3 - 4,5
mgđl/l )
Ctp = 12 -180 dH - nớc tơng đối cứng (4,5 - 6

Việt Nam: Lợng ma trung bình hàng năm khoảng 1500 - 2500
mm, thuộc loại cao trên thế giới. Lợng ma tập trung chủ yếu vào
mùa ma (85 - 95% tổng lợng ma). Có sự phân bố rất khác nhau
về lợng ma ở các vùng.
đánh giá chất lợng nớc
Đánh giá chất lợng nớc: theo các
chỉ tiêu vật lý (nhiệt độ, hàm lợng
cặn lơ lửng, độ màu, mùi, vị, ), hoá
học (pH, độ cứng, độ kiềm, độ oxi
hoá, hàm lợng sắt, ), sinh học (các
thuỷ sinh vật) và vi sinh (tổng số
lợng vi khuẩn, chỉ số Coli, ).
12
1.2. Một số tính chất vật lý của nớc
Có ảnh hởng quan trọng đến lựa chọn công nghệ và
hiệu quả xử lý nớc !
Nớc tinh khiết: chất lỏng trong suốt, không mầu, không mùi,
không vị.
1ml nớc sạch (tinh khiết) = 1 g.
Nhiệt độ đóng băng: 0,00
0
C; Nhiệt độ sôi : 100,00
0
C
(
(
ở
ở
á
á

đi chậm, mùa hè nóng lên chậm).
1.2. Một số tính chất vật lý của nớc
Tính
Tính
dị
dị
th
th


ờng
ờng
c
c
ủ
ủ
a
a
n
n
ớ
ớ
c
c
Khi tăng từ 0 -> 4
0
C, thể tích nớc không tăng mà lại
giảm.
Tỷ trọng max: không phải ở 0
0

ỡ
ỡ
m
m
à
à
ng
ng
c
c
ă
ă
ng
ng
đ
đ
ó,
ó,
c
c
ầ
ầ
n
n
t
t
á
á
c
c

ng
ng
m
m
ặ
ặ
t
t
ngo
ngo
à
à
i
i
c
c
ủ
ủ
a
a
n
n
ớ
ớ
c
c
l
l
ớ
ớ

N/cm 24.10
-5
N/cm
Có sức căng mặt ngoài cao <-> độ dính ớt (dính bám) cao ->
mao dẫn

Độ đục (Nephelometric
Turbidity Unit - NTU)

Độ trong (cm): Đĩa Secchi
15
Độ màu
Do các hợp chất hoà tan hay keo, thực vật gây ra.
Xác định theo thang màu tiêu chuẩn.
Thang màu Cobalt Bicromat: 1 lít nớc chứa 0,175
g K
2
Cr
2
O
7
và 4 g CoSO
4
lấy bằng 1000 độ chuẩn.
Thang màu Platin - Cobalt: đây là màu của dung
dịch chứa 2,49 gam K
2
PtCl
6
và 2,08 g CoCl

4
: 250 NaHCO
3
: 450
MgCl
2
: 135 CaSO
4
: 70
MnCl
2
: 1,8 MnSO
4
: 15,7
Hàm lợng chất rắn trong nớc:gồm có chất
rắn vô cơ, chất rắn hữu cơ.
Tổng hàm lợng cặn TS (Total Solids),
Tổng hàm lợng cặn lơ lửng TSS (Total
Suspended Solids) (chỉ tiêu vật lý)
Tổng chất rắn hoà tan TDS (Total Dissolved
Solids).
(chỉ tiêu hoá học)
TS = TDS + TSS
Hàm lợng chất rắn trong nớc (mg/l)
17
Tạo bởi hệ tán sắc thô, gồm các chất huyền phù (chiếm thành
phần chủ yếu) và nhũ tơng trong nớc. Chúng thờng có
nhiều trong nguồn nớc mặt. Huyền phù đợc tạo ra bởi các
hợp chất vô cơ (oxit kim loại, khoáng sét, ) và các thủy sinh
vật (vi khuẩn, tảo, ).


0,1
0,5
1,0
7.10
-6

7.10 ữ 17.10
-5

5.10
-3

1,7 - 0,5
7
50
100
4 năm
0,5 - 2 tháng
2 ngđ
10 - 30 min
2,5 min
20 s
10 s

Các hạt rắn có kích thớc nhỏ dới 0,1àm đợc gọi là
huyền
huyền
ph
ph

ph
ù
ù
th
th
ô
ô
.
.
Các khoáng sét, các oxit kim loại, các cácbonát, cũng
nh các axit humic, các protein có khối lợng phân tử
lớn và các vi rút tạo ra các loại huyền phù ở trạng thái
phân tán keo. Chúng có thể đợc loại bỏ ra khỏi nớc
bằng các phơng pháp keo tụ/đông tụ - lắng, lọc hay vi
lọc, siêu lọc,
18
Sự có mặt của các hạt lơ lửng/huyền phù gây ra
sự cản trở ánh sáng truyền qua lớp nớc do hiệu
ứng khuyếch tán Tyndall và tạo ra độ đục của
nớc.
Xác định hàm lợng cặn lơ lửng: lọc, sau đó sấy
ở 105
0
C và cân.
Sấy và nung tiếp lợng cặn còn lại ở 550
0
C: xác
định đợc hàm lợng cặn bay hơi (các hợp chất
hữu cơ) và tro (các chất dạng vô cơ).
Hàm lợng cặn của nớc ngầm thờng nhỏ (30 ữ

ả
nh
nh
h
h
ở
ở
ng
ng
đ
đ
ến
ến
hi
hi
ệ
ệ
u
u
suất
suất
qu
qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh

,
kh
kh
ử
ử
tr
tr
ù
ù
ng
ng
!
!
Nớc là chất điện ly yếu, phân ly:
H
2
O H
+
+OH
-
K: tích các ion của nớc.
Nếu t
0
=const -> K = const
ở nhiệt độ xác định: [H
+
].[OH
-
] = K=const
T

H
+
+ HCO
3
-
2H
+
+ CO
3
2-
(1)
(PT cân bằng động của hệ Cácbonic trong nớc)
Hàm lợng các thành phần của H
2
CO
3
gồm: HCO
3
-
,
CO
3
2-
, CO
2
ở cùng một nhiệt độ phụ thuộc vào giá trị pH
Với t
o
= const -> K
+

=
HCOf
HfCOf
K
HCO
HCO
H
+
+ HCOCO 2
2
332
][
][].[
.
32
22
3
21
3
COH
HfCOf
KKK
HCO
+
==
constKK
=
,,
21
21

Khi trong nớc có các Ion Ca
2+
, phơng trình cân
bằng hệ Cácbonat có dạng:
Ca
2+
+ 2HCO
3
-
CaCO
3
+ CO
2
+ H2O
Hằng số cân bằng phản ứng:
Nếu coi nồng độ [H
2
O] và [CaCO
3
] là không đổi
(hằng số), còn [Ca
2+
] = 2[HCO
3
-
], khi đó:
Nghĩa là các ion HCO
3
-
tồn tại trong dung dịch chỉ

K
[
]
[ ]

=
3
2
2
HCO
CO
K
22
2HCO
3
-


CO
2
+ CO
3
2-
+ H
2
O (2)
Hàm lợng CO
2
cân bằng đợc xác định:
CO

S
CaCO3
tích số hoà tan của CaCO
3
(pS
CaCO3
= - lgS
CaCO3
);
(Ca
2+
) hàm lợng ion canxi mg/l;
[HCO
3
-
] hàm lợng ion hydrocacbonat mđlg/l;
CO
2
cb
hàm lợng CO
2
cân bằng mg/l;
Việc xác định hàm lợng CO
2
tự do trong nớc đợc thực
hiện bằng nhiều phơng pháp.
Khi độ pH của nớc nhỏ hơn hoặc bằng 8,4 thì tổng độ kiềm
của nớc bằng nồng độ ion HCO
3
-

1
K
1
10
pH 0,5à
23
- Để đánh giá độ ổn định của nớc, ngời ta so sánh pH nớc nguồn
(pH
o
) với pH của nớc đợc cân bằng bo hoà bởi cácbonat canxi
(pHs), đợc xác định theo phơng trình Langlier:
pH
s
= pK
2
pS
CaCO3
lg(Ca
2+
) lgK
t
+ 2,5à + 7,6
Trong đó:+ K
2
- hằng số phân ly bậc 2 của Axit Cácbonic;
+ Tích số tan của CaCO3;
+ [Ca
2+
] và K
i

2
(Ca
2+
) hàm số phụ thuộc lợng ion canxi có trong nớc với
f
2
(Ca
2+
) tính bằng mđlg/l;
f
4
(P) hàm lợng biểu thị tổng hàm lợng muối của nớc.
Để thuận tiện cho tính toán, Langlier đa ra biểu đồ dùng để
xác định trị số pH
s
của nớc.
24
Chỉ số bo hoà I : I = pH
0
- pH
s
a.
(CO
(CO
2
2
td
td
= CO
= CO

Ca(HCO
3
)
2
tan
- Khi xử lý nớc bằng phơng pháp keo tụ:
Al
2
(SO
4
)
3
+ 3Ca(HCO
3
)
2
= 2Al(OH)
3


+ 3CaSO
4


+
6CO
2




3
2
CaCOCa
1.3.3. Độ kiềm:
Do sự thuỷ phân của các muối gốc axit yếu và
kiềm mạnh, xảy ra theo phơng trình:
A
-
+ HOH HA + OH
-
.
Khi cho vào nớc các ion H
+
cân bằng chuyển
dịch sang phải quá trình thuỷ phân muối xảy ra
hoàn toàn
L
L
ợ
ợ
ng
ng
axit
axit
c
c
ầ
ầ
n
n

c
c
g
g
ọ
ọ
i
i
l
l
à
à
độ
độ
kiềm
kiềm
to
to
à
à
n
n
ph
ph
ầ
ầ
n
n
hay
hay

ph
ầ
ầ
n
n
c
c
ủ
ủ
a
a
n
n
ớ
ớ
c
c
:
:
K
i
tp = [HCO
3
-
] + 2[CO
3
2-
] + [OH
-
] + [BO

]
[
]

++= OHCOHCOK
tp
i
2
33
1.3.3. Độ kiềm:
*
Đ
Đ
ộ
ộ
kiềm
kiềm
t
t
ự
ự
do
do
Độ kiềm, đặc trng cho tính đệm của nớc
thiên nhiên, có ý nghĩa quan trọng trong công
nghệ xử lý nớc.
Trong một số trờng hợp, khi độ kiềm trong
nớc nguồn thấp, cần phải bổ sung hoá chất
để kiềm hoá nớc.
[