XỬ LÝ NƯỚC VÀ KIỂM SOÁT Ô NHIỄM NƯỚC
Xử lý nước ăn uống, sinh hoạt
Lọc nước
Để đảm bảo nước ăn uống và sinh hoạt đạt tiêu chuẩn vệ sinh, nước cần phải được xử lý trước khi sử dụng. Cần phải lọc sạch nước nếu dùng nước sông để cung cấp nước uống. Hệ thống lọc ở các nhà máy nước có mục đích làm cho nước mất các chất đục và trở nên trong, đồng thời cũng cải thiện các tính chất lý học (như màu sắc) và giảm đi một phần vi sinh vật. Nước sông thường có rất nhiều chất đục vì dòng nước lôi theo đất cát ở lòng sông và hai bên bờ.
Nếu các chất lơ lửng trong nước hơi nặng hoặc to thì có thể làm trong ở các bể lắng sơ bộ. Nhưng nếu có những hạt keo nhỏ (như đất sét) làm đục nước, thì không thể làm lắng cặn trong một thời gian ngắn được mà cần phải sử dụng chất keo tụ để tăng nhanh quá trình này.
Làm đông tụ
Muốn làm cho nước mất hết các hạt nhỏ, người ta áp dụng phương pháp làm đông tụ. Làm đông tụ là phương pháp liên kết các hạt phân tán trong nước thành từng đám. Các dung dịch keo có tính ổn định là nhờ các hạt có mang điện tích.
Các hạt lơ lửng trong nước thiên nhiên có điện tích âm là do tính chất hoá học của nó. Các hạt keo thường là SiO2 có điện tích âm nhờ sự phân ly của các phân tử H2SiO3. Các hạt đất sét lơ lửng trong nước chủ yếu là aluminium silicat có nhiều điện ly âm nên có điện tích âm. Các chất mùn (humus) ở trong nước thiên nhiên cũng có điện tích âm vì nó có nhiều acid humic có nhiều điện ly âm.
Nếu cho chất làm đông tụ vào nước (hoá chất, điện cực, chất điện tích) thì trong nước sản sinh một hỗn dịch keo gồm các hạt có điện tích dương. Lúc đó, các hạt này cùng các hạt làm đục nước tự nhiên tác dụng lẫn nhau. Điện tích âm dương của chúng trung hoà nhau, hút nhau và ngưng tụ thành từng đám. Khi các đám ngưng tụ lắng xuống đáy, chúng sẽ kéo theo các chất lơ lửng khác trong nước.
Người ta dùng các hoá chất dưới đây để làm đông tụ:
Nhôm sulfat: Al2(SO4)3.10H2O.
Sắt sulfat: Fe2(SO4)3.
Sắt clorua: FeCl3.
Khi cho nhôm sulfat vào nước sẽ phát sinh các phản ứng hoá học sau đây: Nhôm sunfat sẽ thuỷ phân và đồng thời tạo thành muối calci.
.png){kind=small}
Al(OH)3 sản sinh một dung dịch keo mà các hạt có điện tích dương làm trung hoà các hạt có điện tích âm của nước đục. Đối với nước có tính kiềm, ít nhất cần phải cho thêm vôi tôi Ca(OH)2 vào nước trước khi cho chất làm đông.
Việc lọc trong nước thực hiện bằng các phương pháp sau đây:
Làm đông rồi làm lắng hoặc làm lắng ngay.
Lọc.
Làm lắng ngay thường chỉ có thể áp dụng với nước cung cấp cho các xí nghiệp. Đối với nước cung cấp cho nhân dân cũng có thể làm lắng ngay nếu nước chỉ hơi đục. Thời gian làm lắng lâu ít nhất 2-3 giờ. ở các nhà máy nước thường dùng nước sông, bao giờ cũng làm đông tụ rồi làm lắng.
Bể lắng: làm lắng thực hiện ở các bể chứa. Tuỳ theo tính chất chuyển động của nước, người ta phân biệt hai loại bể lắng: bể ngang và bể đứng.
Bể lắng ngang: dùng ở các nhà máy phải cung cấp nhiều nước (trên 40.000m3 mỗi ngày). Bể đào ở trong đất, xây bằng bê tông cốt sắt hình chữ nhật, dài 10-30m, rộng 5-15m và sâu 2-6m; tốc độ nước chảy là 10-12mm/giây (5mm/giây) nếu làm lắng ngay.
Bể lắng đứng: là những bể xây bằng bê tông cốt sắt hình trụ (đường kính 6-8m; bề cao 3-5m). Nước nguồn chuyển động từ dưới lên trên, với tốc độ 0,5 -0,75mm/giây. Các bể lắng này dùng ở các nhà máy có lưu lượng vừa hoặc nhỏ.
Bể lọc: sau khi qua bể lắng, nước còn có khá nhiều hạt nhỏ cho nên cần phải lọc để được trong hẳn. Có hai loại bể lọc:
Bể lọc chậm: tốc độ lọc không quá 10cm/giờ. Trong một tháng, nước lọc qua cát các chất lơ lửng, các vi sinh vật và vi khuẩn lắng thành váng ở trên cát; hiện nay ít khi dùng bể lọc chậm.
Bể lọc nhanh: tốc độ lọc cao tới 3-5m/giờ. Là những bể bằng bê tông cốt sắt, đựng đầy cuội, cát xếp riêng thành lớp cao tất cả 0,7-0,9m. Bể có hai đáy, đáy trên có lỗ thủng. Từ đáy lên trên có các lơp sau đây: cuội to ở dưới, cát nhỏ ở trên. Tốc độ lọc là 8m /giờ.
Nước chảy từ bể lắng và rãnh, rồi lọc qua lớp cát, lớp sỏi và theo ống chảy sang bể chứa nước sạch. Các hạt lơ lửng đọng lại ở trên các hạt cát thành một váng lọc. Cần phải mất 10-15 phút để váng này hình thành. Dần dần các chất này đọng lại sẽ làm bẩn bể lọc, cho nên ít lâu lại phải rửa sạch bằng cách cho nước sạch chảy ngược chiều các lớp lọc với tốc độ 10-15 lít mỗi m2/giây. Cát, cuội sẽ được rửa sạch bùn.
Hiện nay người ta chỉ xây những bể lọc nhanh. Gần đây, người ta xây một kiểu mới để đồng thời làm lắng và lọc, gọi là bể lọc tiếp xúc. Bể lọc tiếp xúc là một bể bằng bê tông cốt sắt đựng cát. Nước tới phía dưới bể chảy qua các lớp cát hạt nhỏ dần và đá lọc trong khi lên bề mặt. Tốc độ của dòng nước là 4,5 - 5,5 m/giờ hay 1,25 - 1,55 mm/giây.
Khử chất sắt trong nước
Một số mạch nước ngầm có nhiều sắt (tới vài chục mg/lít), chất sắt dù có rất ít trong nước uống cũng ảnh hưởng không tốt tới mùi, vị, màu sắc và độ trong. Theo tiêu chuẩn vệ sinh thì nồng độ sắt ở trong nước uống không được quá 0,3mg/lít. Trong thực tế, nếu sắt trong nước nguồn quá 1mg/lít thì phải khử chất sắt. Nguyên lý của sự khử chất sắt căn cứ theo sự biến đổi của sắt hoá trị 2 thành sắt hoá trị 3 và có khả năng kết tủa.
Cách khử sắt khác nhau, tuỳ theo tính chất hoá học của sắt. Khử sắt sẽ dễ nếu sắt ở trong nước dưới hình thái bicarbonat Fe(HCO3)2 vì bicarbonat không bền và dễ thuỷ phân trong nước:
Fe(HCO3)2 + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H2CO3
H2CO3 = H2O + CO2
Fe(OH)2 bị oxy hoá khi tiếp xúc với oxy của không khí thành Fe(OH)3.
.png){kind=small}
Bể lọc và bể lắng dùng sau khi khử sắt cũng giống các bể dùng để lọc nước.
Làm mất mùi và dư vị
Nước uống phải không có mùi. Mùi lạ dù nhẹ cũng khó chịu, cho dù nước có thành phần hoá học tốt và không truyền bệnh. Nước có mùi lạ vì:
Có H2S (nhất là trong nước ngầm).
Có nhiều thực vật sống ở trong nước (nhất là nước hồ ao).
Có lẫn nước bẩn kỹ nghệ (hoá hợp hữu cơ), các chất này hoá hợp với chất clo cho thêm vào nước uống.
Do vậy, cần thiết phải làm mất mùi nước dùng cho mục đích ăn uống và sinh hoạt. Tùy theo nguồn gốc của nước mà người ta sử dụng các phương pháp khác nhau để khử mùi của nước.
Làm thoáng khí nước để khử H2S bằng cách tăng diện tích tiếp xúc với không khí, phun nước; làm nước chảy lắt léo thành lớp mỏng trên các tấm ván hoặc thổi không khí nén qua lớp nước. H2S hoà tan trong nước sẽ bay ra không trung, nhờ sự chênh lệch giữa áp lực riêng phần giữa không khí và H2S hoà tan. Nếu nguồn gốc của H2S là sinh vật sống ở trong nước thì loại bỏ nó đi. Nếu nước có H2S vì có lẫn nước bẩn kỹ nghệ thì chế hoá nước bằng sulfat đồng, rồi bằng than hoạt tính có khả năng hút rất cao. Cách tốt nhất là cho thêm than bột vào nước, trước khi nước chảy vào bể lắng hay bể lọc. Than bột sẽ đọng thành váng trên cát của bể lọc và hút hết các chất làm nước có mùi, màu và dư vị.
Cách làm mất mùi bằng clo cũng rất tốt. Các liều lượng clo thấp sẽ hoà hợp với các chất hữu cơ và sinh vật mùi lạ và dư vị. Liều lượng clo cần thiết phải tính thử trong phòng thí nghiệm. Cần nhớ rằng nước chế hoá bằng clo sẽ có mùi khó chịu nếu nước chỉ có vết phenol. Phenol dù pha rất loãng (10 triệu lần) cũng sinh với clo các hoá hợp có mùi, vị không thể chịu được. Nước thiên nhiên không có phenol, nguồn gốc của nó là nước thải công nghiệp. Cách hợp lý nhất để tránh phenol là cấm tháo nước bẩn công nghiệp và các nguồn nước uống. Nếu không thể được sẽ phải dùng tới amoniac. Clo sẽ hoà hợp với amoniac để sinh chloramin và sẽ không có clorophenol. Tuy vậy, amoniac không thể làm mất mùi đã có sẵn.
Giảm độ cứng của nước
Giảm độ cứng của nước là giảm nồng độ của muối calci và magiê trong nước. Có hai cách thông dụng để giảm độ cứng:
Giảm độ cứng bằng hoá chất: xử lý nước bằng các chất hoá hợp với các điện ly Ca++ và Mg++ thành các hợp chất không hoà tan. Thông thường người ta thường xử lý nước bằng các dung dịch vôi hoặc sôđa. Vôi tôi Ca(OH)2 phản ứng với Ca(HCO3)2 hay Mg(HCO3)2 để sinh ra carbonat không hoà tan.
.png){kind=small}
Đối với muối không phải là carbonat sẽ có phản ứng sau đây:
.png){kind=small}
Với các hoá chất, người ta đã giảm được độ cứng của nước xuống 4o và 6o
Giảm bằng cách trao đổi các điện ly: lọc nước qua các chất đặc biệt ví dụ chất zeolithes có điện ly Na+ và H+ các điện ly Na+ và H+ sẽ thay thế các điện ly Ca2+ và Mg2+ trong nước cứng. Các chất trao đổi điện ly âm của nó gọi là cation, các chất trao điện ly dương của nó gọi là anion. Các phản ứng hoá học xảy ra ở trên mặt chất zeolithes. Các lượng tương đương điện ly trao đổi với nhau: tình trạng cân bằng có rất mau, trong vài giây đầu của phản ứng (90-95% điện ly trao đổi với nhau).
Để giảm độ cứng của nước, người ta dùng chất có điện ly âm như than, nhựa hoá hợp. Lọc nước qua chất này sẽ có sự trao đổi giữa các điện ly Na với các điện ly Ca2+ và Mg2+ hoà tan trong nước.
.png){kind=small}
Sau một thời gian sử dụng, người ta tái tạo các chất điện tích âm bằng cách rửa bằng dung dịch muối có 5-10% NaCl.
CaR2 +2NaCl = 2NaR + CaCl2
Tiệt khuẩn nước
Tiệt khuẩn là giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý nước ở nhà máy nước. Các giai đoạn đánh phèn, làm lắng và lọc đã giảm nhiều chỉ số đầu tiên của vi khuẩn nhưng chưa triệt tiêu hết. Như vậy, nước uống còn nguy hiểm và có thể truyền bệnh cho người.
Nước suối trong nên không cần lọc, tuy vậy, vẫn cần phải tiệt khuẩn. Đối với các loại nước khác không được bảo đảm đầy đủ về phương diện vệ sinh thì bắt buộc phải tiệt khuẩn. Có nhiều phương pháp tiệt khuẩn nước như tiệt khuẩn bằng clo, tia tử ngoại, bạc, ozon. Tuy vậy, tiệt khuẩn bằng clo là phương pháp thông dụng nhất vì đơn giản, không tốn kém và có kết quả chắc chắn.
Xử lý nước thải
Làm sạch nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuẩt trước khi tháo ra sông, hồ là một biện pháp chủ động và tích cực nhất trong việc bảo vệ giữ gìn nguồn nước trong sạch. Việc làm sạch nước thải trước khi tháo ra sông, hồ cũng còn tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của nước thải, khả năng tự làm sạch của dòng sông và mục đích của việc sử dụng nguồn nước. Người ta có thể áp dụng phương pháp làm sạch nước thải như sau:
Làm sạch cơ học (lắng, lọc, bể tự lọc, bể hai vỏ).
Làm sạch sinh học (bể lọc sinh học, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, ao hồ sinh học).
Làm sạch hoá học, vật lý (hấp phụ, trung hoà, keo tụ, trao đổi ion ...).
Những năm gần đây người ta đã thiết kế các trạm xử lý nước thải ngay tại các nhà máy, xí nghiệp. Nước qua xử lý được tái sử dụng (nước tuần hoàn), chỉ thải bùn và cặn, người ta gọi đó là nhà máy không có nước thải.
Kiểm soát ô nhiễm nước và quản lý chất lượng nước
Ngoài các biện pháp cơ bản để bảo vệ nguồn nước không bị nhiễm bẩn, công tác kiểm soát ô nhiễm nước là không thể thiếu được. Công tác kiểm soát ô nhiễm nước bằng các kỹ thuật từ đơn giản đến phức tạp, bằng các kỹ thuật hiện đại, nhằm phát hiện nhanh các hiện tượng và nguyên nhân gây ra ô nhiễm nguồn nước. Cơ quan thanh tra giám sát Nhà nước, của địa phương đề xuất các biện pháp thích hợp để bảo vệ nguồn nước; phạt vi cảnh những cá nhân, tập thể, cơ quan đã gây ra nhiễm bẩn cho nguồn nước.
Cơ quan kiểm soát nguồn nước có kế hoạch định kỳ kiểm tra môi trường nước trong năm, đồng thời có thể kiểm tra đột xuất khi phát hiện nguồn nước có nguy cơ bị nhiễm bẩn.
Về khung thể chế cho quản lý chất lượng nước, Bộ Y tế đã ban hành Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống theo Quyết định số 1329/2002/BYT-QĐ ngày 18/4/2002 của Bộ trưởng Bộ Y tế và Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch theo quyết định số 09/2005/BYT-QĐ ngày 11/3/2005 của Bộ trưởng Bộ Y tế. Bộ Y tế cũng đã thiết lập được một mạng lưới từ trung ương đến cấp huyện nhằm kiểm tra, giám sát chất lượng nước.
Ở cấp trung ương có Cục Y tế Dự phòng và Phòng chống HIV/AIDS, các viện thuộc hệ y tế dự phòng quốc gia và khu vực với hệ thống labô xét nghiệm hiện đại. ở tuyến tỉnh có trung tâm y tế dự phòng tỉnh. Các trung tâm này được trang bị labô xét nghiệm thực hiện việc giám sát chất lượng các nguồn nước cấp trên địa bàn tỉnh. Hàng tháng cán bộ trung tâm đến các cơ sở cấp nước lấy mẫu và tiến hành xét nghiệm. Tuy nhiên, hiện nay năng lực xét nghiệm labô của các trung tâm y tế dự phòng có thể xét nghiệm được khoảng 10-15 chỉ tiêu giám sát nhóm A. Hầu hết các trung tâm y tế dự phòng tỉnh chưa đủ phương tiện và khả năng tiến hành xét nghiệm các chỉ tiêu giám sát nhóm B, C. Đối với các chỉ tiêu này, khi có yêu cầu hoặc chỉ định các mẫu nước được lấy dưới sự giám sát và chỉ định của trung tâm y tế dự phòng và gửi lên kiểm nghiệm tại các viện trung ương thuộc hệ y tế dự phòng hoặc Tổng cục đo lường chất lượng. Ngoài ra trung tâm tham gia thẩm định, xét duyệt các dự án cung cấp nước sạch của địa phương.
Ở tuyến huyện có đội y tế dự phòng huyện có nhiệm vụ kiểm tra, giám sát chất lượng nước trên địa bàn huyện. Tuy nhiên, tuyến huyện chưa đủ năng lực và trang thiết bị cho công tác xét nghiệm nước mà chỉ có thể kiểm tra nguồn nước và lấy mẫu nước xét nghiệm theo yêu cầu của trung tâm y tế dự phòng tỉnh. ở tuyến xã, cán bộ chỉ phối hợp tham gia lấy mẫu và kiểm tra nguồn nước khi có yêu cầu chứ chưa đủ năng lực và phương tiện để xét nghiệm nước.
Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh
