XỬ LÝ NƯỚC MẶT (SÔNG, HỒ ...)

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC MẶT SỬ DỤNG CẤP NƯỚC SINH HOẠT

Nước mặt là gì?

Nước mặt là toàn bộ lượng nước nằm trên bề mặt trái đất, bao gồm các nguồn như sông, suối, hồ, ao, đầm lầy, kênh, mương. Nước mặt là một phần quan trọng của vòng tuần hoàn nước tự nhiên, liên tục được bổ sung từ nước mưa, nước tuyết tan và dòng chảy ngầm.

Nước mặt là nguồn cung cấp nước chính cho phần lớn các thành phố lớn và khu dân cư trên thế giới do trữ lượng lớn và dễ dàng tiếp cận hơn so với nước ngầm.

Tại sao phải xử lý nước mặt trước khi sử dụng cho sinh hoạt?

Nước mặt, do tiếp xúc trực tiếp với môi trường và các hoạt động của con người, thường bị ô nhiễm nhiều hơn nước ngầm và cần được xử lý nghiêm ngặt trước khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt, đặc biệt là ăn uống. Dưới đây là những lý do chính:

• Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (SS) và độ đục cao: Nước mặt thường mang theo đất, cát, phù sa, rong rêu, tảo và các hạt lơ lửng khác từ lưu vực. Điều này làm cho nước có độ đục cao, ảnh hưởng đến thẩm mỹ và có thể chứa các chất ô nhiễm bám dính.
• Ô nhiễm vi sinh vật gây bệnh: Nước mặt là nơi sinh sống của nhiều loại vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, virus, ký sinh trùng gây bệnh từ chất thải sinh hoạt, chất thải chăn nuôi, và nước thải công nghiệp đổ vào. Các mầm bệnh này có thể gây ra nhiều bệnh nguy hiểm như tả, thương hàn, kiết lỵ, viêm gan A, v.v.
• Ô nhiễm hữu cơ: Nước mặt chứa nhiều chất hữu cơ từ xác thực vật, động vật, chất thải sinh hoạt và công nghiệp. Các chất hữu cơ này làm giảm oxy hòa tan, gây mùi, màu và là nguồn thức ăn cho vi sinh vật gây bệnh phát triển.
• Ô nhiễm chất dinh dưỡng (N, P): Từ phân bón nông nghiệp, chất thải sinh hoạt, các chất dinh dưỡng này có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa, làm bùng phát tảo và rong rêu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước, gây mùi hôi và làm tắc nghẽn hệ thống lọc.
• Kim loại nặng và hóa chất độc hại: Nước thải công nghiệp, hoạt động khai khoáng, hoặc nước chảy tràn từ các khu vực ô nhiễm có thể mang theo kim loại nặng (chì, thủy ngân, cadimi), thuốc trừ sâu, hóa chất công nghiệp, dầu mỡ... Các chất này rất độc hại và khó phân hủy.
• Biến động chất lượng lớn: Chất lượng nước mặt thường thay đổi theo mùa, điều kiện thời tiết (mưa lớn, hạn hán) và hoạt động của con người. Điều này đòi hỏi hệ thống xử lý phải linh hoạt và có khả năng thích nghi.
• Đảm bảo sức khỏe cộng đồng và tuân thủ quy định: Xử lý nước mặt là bắt buộc để đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn an toàn cho người sử dụng, tuân thủ các quy định pháp luật về môi trường và nước sạch, phòng ngừa dịch bệnh.

Bảng so sánh các chỉ tiêu cơ bản nước sinh hoạt

Như đã đề cập trong phần tổng quan về nước ngầm, các quy chuẩn chính ở Việt Nam để đánh giá chất lượng nước sinh hoạt là:

• QCVN 01-1:2018/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.
• QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt.

Dưới đây là bảng so sánh một số chỉ tiêu cơ bản của nước mặt điển hình (chưa xử lý) với hai quy chuẩn này:

Lưu ý:

• Các giá trị trong cột "Nước mặt điển hình (chưa xử lý)" là giá trị tham khảo và có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào nguồn nước, mùa và mức độ ô nhiễm.
• "Không quy định*" cho Amoni trong QCVN 01-1:2018/BYT: Mặc dù không có giới hạn trực tiếp, sự có mặt của Amoni là dấu hiệu của ô nhiễm hữu cơ và có thể liên quan đến các chất gây hại khác.

Các phương án xử lý nước mặt cấp cho sinh hoạt

Việc xử lý nước mặt thường bao gồm nhiều công đoạn phức tạp hơn xử lý nước ngầm do tính chất ô nhiễm đa dạng và biến động. Các phương án xử lý phổ biến bao gồm:

1. Xử lý cơ bản (Thường cho các nhà máy nước công suất lớn)

Đây là quy trình xử lý nước mặt phổ biến nhất để sản xuất nước sinh hoạt và nước uống, tập trung vào loại bỏ chất rắn lơ lửng, độ đục, màu, mùi và vi sinh vật.

• Lắng sơ bộ (Pre-sedimentation): Đối với các nguồn nước có độ đục cao (nhất là mùa mưa lũ), sử dụng bể lắng cát để loại bỏ các hạt cặn lớn, giảm tải cho các công đoạn sau.
• Keo tụ - Tạo bông (Coagulation - Flocculation):
  • Keo tụ: Thêm hóa chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, polymer) vào nước để phá vỡ độ bền vững của các hạt cặn nhỏ lơ lửng, chất keo, chất hữu cơ.
  • Tạo bông: Khuấy trộn nhẹ nhàng để các hạt keo tụ liên kết với nhau, tạo thành các bông cặn có kích thước lớn hơn, dễ lắng.
• Lắng (Sedimentation): Cho nước chảy chậm trong bể lắng (bể lắng đứng, lắng ngang, lắng lamen) để các bông cặn đã hình thành lắng xuống đáy.
• Lọc (Filtration):
  • Lọc nhanh: Nước sau lắng được đưa qua bể lọc cát nhanh (lọc áp lực hoặc trọng lực) để loại bỏ các hạt cặn, vi sinh vật còn sót lại.
  • Lọc chậm: Trong một số trường hợp, lọc cát chậm được sử dụng để loại bỏ chất hữu cơ và vi sinh vật bằng quá trình sinh học trên bề mặt lớp cát.
• Khử trùng (Disinfection): Bắt buộc và là bước cuối cùng quan trọng nhất. Sử dụng các tác nhân khử trùng (thường là Clo lỏng hoặc Javen) để tiêu diệt triệt để vi khuẩn, virus, đảm bảo nước an toàn cho ăn uống.

2. Xử lý nâng cao (Khi nước mặt ô nhiễm nặng hoặc yêu cầu chất lượng cao hơn)

Khi nước mặt có mùi, màu, chất hữu cơ cao, hoặc các chất độc hại đặc thù.

• Làm thoáng (Aeration): Nếu nước có mùi (do H2S, tảo), màu, hoặc hàm lượng sắt, mangan cao, làm thoáng có thể được thêm vào để oxy hóa và loại bỏ các chất này.
• Hấp phụ bằng than hoạt tính (Activated Carbon Adsorption):
  • Sử dụng than hoạt tính dạng hạt (GAC) hoặc bột (PAC) để hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan, màu, mùi, thuốc trừ sâu, dư lượng hóa chất.
• Oxy hóa mạnh (Advanced Oxidation Processes - AOPs):
  • Sử dụng Ozone (O3​), H2​O2​ kết hợp UV, hoặc Fenton để oxy hóa mạnh các chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc trừ sâu, chất gây mùi, màu.
• Công nghệ màng (Membrane Filtration):
  • Siêu lọc (UF) hoặc Vi lọc (MF): Loại bỏ hiệu quả cao các hạt rắn lơ lửng, chất keo, vi khuẩn, virus, làm tiền xử lý lý tưởng cho các hệ thống phức tạp hơn.
  • Lọc nano (NF) hoặc Thẩm thấu ngược (RO): Khi cần loại bỏ các ion hòa tan, chất hữu cơ có khối lượng phân tử nhỏ, hoặc khi nguồn nước bị nhiễm mặn. Công nghệ này cho chất lượng nước đầu ra rất cao nhưng chi phí lớn.

3. Xử lý bùn và nước rửa lọc

Các quá trình lắng và lọc tạo ra lượng lớn bùn thải chứa cặn bẩn, hóa chất và vi sinh vật. Nước rửa vật liệu lọc cũng chứa nhiều chất ô nhiễm. Các dòng thải này cần được thu gom và xử lý trước khi xả ra môi trường:

• Bể chứa và làm đặc bùn: Gom và giảm thể tích bùn.
• Thiết bị khử nước bùn: Máy ép bùn khung bản, máy ly tâm, sân phơi bùn để giảm độ ẩm của bùn.
• Xử lý cuối cùng: Bùn khô được vận chuyển đi chôn lấp hoặc xử lý theo quy định.
• Hồ/Bể thu gom nước rửa lọc: Lắng các cặn bẩn trong nước rửa lọc, nước trong có thể tuần hoàn lại đầu hệ thống.

Sơ đồ quy trình xử lý nước mặt cấp cho sinh hoạt phổ biến nhất

Một quy trình xử lý nước mặt điển hình cho nhà máy nước công suất lớn, phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới, thường bao gồm các bước sau: