CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH NƯỚC

CÁC PHƯƠNG THỨC LÀM SẠCH NƯỚC Các phương pháp xử lý nước được nghiên cứu và áp dụng trong nhiều thế kỷ nay nhằm mục đích bảo vệ sức khỏe cộng đồng khỏi các vi khuẩn gây bệnh cũng như hóa

CÁC PHƯƠNG THỨC LÀM SẠCH NƯỚC Các phương pháp xử lý nước được nghiên cứu và áp dụng trong nhiều thế kỷ nay nhằm mục đích bảo vệ sức khỏe cộng đồng khỏi các vi khuẩn gây bệnh cũng như hóa chất độc hại có thể có trong nước nguồn Tùy thuộc vào chất lượng nước

nguồn, các kỹ thuật xử lý phù hợp sẽ được lựa chọn sử dụng Dưới đây thống kê một số phương pháp chính dùng để xử lý nước ăn uống Trong mô hình ống nước sử dụng công nghệ bạc nano chúng tôi đã sử dụng các phương pháp xử lý nước sau:

1 Phương pháp lọc

Rất nhiều thiết bị xử lý nước sử dụng phương pháp lọc để loại bỏ các hạt vật chất có trong nước Những hạt này bao gồm đất sét, phù sa, hạt hữu cơ, cặn lắng từ các quá trình xử lý khác trong thiết bị, sắt, mangan và các vi sinh vật Phương pháp lọc giúp làm trong nước và tăng hiệu quả của quá trình khử trùng

a Lọc tự nhiên: Phương pháp xử lý phổ biến nhất trong lịch sử loài người là phương pháp lọc tự nhiên Quá trình lọc tự nhiên, rất đơn giản, sử dụng đất làm vật liệu lọc, khi nước ngấm/chảy qua lớp đất, các chất bẩn có trong nước sẽ được đất giữ lại Nước ngầm

là kết quả lọc tự nhiên nước mưa qua đất Bên cạnh lọc tự nhiên, người ta còn biết đến một loại hình lọc tự nhiên khác đó là lọc bằng bờ sông/bờ suối

b Lọc bờ sông/bờ suối: Luôn có sự tác động qua lại giữa nước bề mặt tự nhiên và

nước ngầm Khi sông đầy nước, nước từ sông một phần sẽ được tích trữ trong đất tại khu vực bờ sông và khu vực đồng bằng ngập lũ (floodplain) Khi mực nước sông giảm xuống, nước lưu trữ ở khu vực bờ sông từ từ chẩy ngược trả vào sông Lọc bờ sông tận dụng hiện tương nước sông ngấm theo đất bờ sông vào các giếng đào Đây là một trong các quá trình lọc của tự nhiên, trong đó các quá trình hóa – lý – sinh học đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng dòng nước thấm qua

Hình 1Mô hình giếng ven suối (áp dụng nguyên lý lọc bờ suối)

c Bể lọc cát: Một trong những thiết bị lọc áp dụng quá trình lọc tự nhiên đó là bể lọc cát Phương pháp lọc này được sử dụng từ thế kỷ 19 và vẫn tiếp tục được coi là phương pháp hiệu quả để làm trong nước Cấu tạo của lớp vật liệu lọc khá đơn giản và dễ tìm: cát mịn (thông thường lớp cát lọc dầy tối thiểu 0,5m), sỏi hoặc đá cuội ở dưới Có hai loại bể lọc cát

- Bể lọc cát chậm: Nước luôn được đổ ngập lớp cát lọc, phía trên bề mặt cát lọc, cùng với nước, cát ẩm, các vi khuẩn và động vật nguyên sinh tạo nên một lớp màng sinh học Lớp màng sinh học đóng vai trò chính trong quá trình lọc cát lọc Các hạt

lơ lửng trong nước đi qua màng sinh học sẽ bị các vi khuẩn và động vật nguyên sinh tiêu thụ và phân hủy Do đó phương pháp lọc chậm có tác dụng làm sạch nước cao hơn so với phương pháp lọc cát nhanh

- Bể lọc cát nhanh: Khác với bể lọc cát chậm, trên bề mặt bể lọc cát nhanh không có lớp màng sinh học Do đó bể lọc cát nhanh thường được sử dụng tại các nhà máy xử lý nước để lọc các hạt rắn lơ lửng ra khỏi nước Phương pháp này không

có tác dụng làm sạch nước (cả về mặt vi khuẩn) Để tăng hiệu quả lọc của bể lọc cát nhanh, lớp cát lọc cần được rửa thường xuyên (Ví dụ về bể lọc cát nhanh: Bể lọc cát của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và Môi trường)

- Bể lọc cát có thể áp dụng để lọc nguồn nước có độ đục ≤ 10 NTU Tốc độ dòng nước qua bể lọc cát khoảng từ 0,015 – 0,15 m3/m2h Độ đục nước ra khỏi bể lọc cát phải đạt ≤ 5 NTU Ngoài tác dụng lọc các hạt lơ lửng có kích thước lớn trong nước, bể lọc cát còn có khả năng loại bỏ vi sinh vật, các nang bào nguyên sinh và trứng giun/sán

- Lưu ý: sau khi làm bể lọc cần cho nước chẩy qua vài ngày mới đưa hệ thống vào hoạt động

Hình 2 Mô hình bể lọc đơn giản

2 Phương pháp màng lọc

a Phương pháp màng lọc thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis): là một trong những phương pháp màng lọc thông dụng nhất Phương pháp RO là một hệ thống áp lực nên thường đặc biệt tiêu hao năng lượng hơn bất cứ phương pháp màng lọc nào do phải

dử dụng điện năng và cơ năng để duy trì áp lực cần thiết trong hệ thống Do có áp lực trong hệ thống nên các lỗ xốp trên màng lọc có thể có kích thước nhỏ hơn các loại màng lọc khác cho phép loại bỏ phần lớn các chất bẩn có trong nước

Màng lọc thẩm thấu ngược (màng RO) được làm bằng Cellulose acetate, polyamide hoặc màng TFC có lỗ lọc siêu nhỏ (≤ 0,001µm)

Nguyên lý hoạt động của phương pháp lọc thẩm thấu ngược: sử dụng áp lực đủ lớn để dòng nước vượt qua màng thẩm thấu Tại đây các muối hòa tan được giữ lại và loại bỏ khỏi dòng nước

Lọc thẩm thấu ngược là phương pháp hữu hiệu giúp loại bỏ các ion và các muối hòa tan

có trong nước Tuy nhiên, đây là phương pháp đắt tiền do đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng để duy trì áp lực bên trong hệ thống

Hình 3Máy lọc nước RO - quy mô hộ gia đình

b Các phương pháp màng lọc khác như lọc nano (NF - nanofiltration), siêu lọc (UF - ultrafiltration), siêu vi lọc (MF - microfiltration) và thẩm tách điện (ED – electrodialysis)

3 Phương pháp hấp phụ

Là phương pháp sử dụng các chất có hoạt tính bề mặt cao như than hoạt tính để hấp phụ các chất bẩn hữu cơ có trong nước Đây cũng là phương pháp được sử dụng các chất bẩn hữu cơ không loại bỏ được trong quá trình lắng và lọc Bên cạnh loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, phương pháp hấp phụ được sử dụng để loại bỏ mầu, mùi và vị có trong nước

4.Phương pháp hóa học: các hóa chất được sử dụng để khử trùng nước bao gồm bạc, iot, ozon, clo và các hợp chất khử trùng chứa clo (như cloramin hoặc clorine dioxide - ClO2) Trong hầu hết các nhà máy nước ở Việt Nam, người ta khử trùng bằng clo hoặc các hợp chất của clo do hiệu quả tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh cao Các hóa chất khử trùng trên được áp dụng tại các nhà máy nước để khử trùng nước trước khi phân phối đến các hộ gia đình, hoặc cũng có thể được các hộ gia đình sử dụng để khử trùng tại nhà

Lưu ý, để đảm bảo hiệu quả khử trùng cao, thời gian tiếp xúc của nước với các hợp chất khử trùng của clo tối thiểu là 30 phút và nồng độ clo dư trong mạng lưới phân phối là từ 0,3 – 0,5mg/l Ngoài ra, độ đục trong nước phải thấp hơn 5 NTU, tốt nhất là < 1 NTU

5 Phương pháp khử sắt

Nước ngầm tại một số tỉnh miền Bắc thường bị nhiễm sắt và mangan lớn, nên cần thiết phải khử sắt và mangan đối với những nguồn nước này

Sắt trong nước ngầm tồn tại dưới dạng sắt hóa trị II (Fe(II)) Fe(II) khi tiếp xúc với oxy sẽ được khử lên thành Fe(III) kết tủa và lắng xuống đáy Do đó, để khử sắt người ta thường

dùng phương pháp đơn giản nhất là dàn mưa Nước được phun trên giàn mưa thành giọt nhỏ, trong quá trình rơi xuống tiếp xúc với oxy trong không khí thành kết tủa Fe(OH)3 theo phương trình dưới đây:

4Fe(HCO3)2 + O2 + H2O à 4Fe(OH)3↓ + 8CO2↑

Kết tủa này sẽ được lắng hoặc lọc tách ra khỏi nước Tùy theo điều kiện pH, độ kiềm, lượng CO2 hòa tan ban đầu mà có thể phải thêm nước vôi để tạo điều kiện tối ưu cho sự kết tủa Khi xử lý bằng phương pháp keo tụ, thường cũng khử được sắt luôn

Hình 4Dàn mưa khử sắt (PHƯƠNG PHÁP KHỬ SẮT BẰNG KEO QUA TẾT TA SẼ LÀM)