Câu 21.Hàm lượng oxy hòa tan trong nước (DO – Dissolved Oxygen)

* Khái niệm

DO là hàm lượng oxy hòa tan trong nước tính bằng số mg oxy có trong 1 lít nước

Đơn vị: mg/l

* Phương pháp xác định DO

- Phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm

- Dùng thiết bị phân tích nhanh

* Nguồn gốc oxy trong nước và các yếu tố ảnh hưởng tới DO

- Từ Oxy trong không khí đi vào nước. Điều này tùy thuộc vào:

+ Diện tích tiếp xúc của nước với không khí

+ Nhiệt độ của nước

+ Áp suất không khí

+ Độ kh/tán của Oxy vào nước

VD: Tại p = 760 mmHg

à Khi nhiệt độ tăng thì DO giảm

Oxy trong thực tế chỉ dao động trong khoảng 70 – 80%.

Trong nước có sự phân tầng về nhiệt độ, điều này phụ thuộc vào mùa.dẫn tới có sự phân tầng về DO, do đó khi sử dụng nước trong chăn nuôi cần chú ý điều này.

- Do ảnh hưởng của các thực vật thủy sinh

+ Ban ngày, các thực vật thủy sinh thực hiệnn quá trình quang hợp, nhả O2 vào nước à DO tăng.

+ Ban đêm, chúng hô hấp lấy O2 nhả CO2à DO giảm

à gần sáng DO đạt g/trị nhỏ nhất.

- Do các thành phần hóa học và vi sinh vật trong nguồn nước:

+ Các chất thải, chất hữu cơ trg nc khi chuyển hóa thường tiêu hao O2

VD: để chuyển hóa 

+ Trong nước nếu có nhiều vi sinh vật hiếu khí thì DO cao. Nếu có nhiều vsv yếm khí thì DO thấp

* Ý nghĩa

- Hàm lượng oxy hòa tan trong nước có quan hệ với khả năng tự làm sạch của nước. Khi DO < 4mg/l thì nguồn nước mất khả nằng tự làm sạch.

- Đây là 1 chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

* Tiêu chuẩn vệ sinh

Nước sử dụng trong sinh hoạt             DO > 6mg/l

Nước sử dụng trong chăn nuôi            DO = 8 - 12mg/l

(Do nước dùng trong chăn nuôi thường là nước bề mặt nên DO cao)

Câu 22 Độ oxy hóa của nước (COD – Chemical Oxygen Demand)

* Khái niệm

- Độ oxy hóa của nước là lượng oxy cần thiết do hợp chất có tính oxy hóa mạnh giải phóng ra (tính theo mg) để oxy hóa hợp chất hữu cơ có trong 1 lít nước

- Các hóa chất có tính oxy hóa mạnh, thường được sử dụng để xác định COD: KMnO4, K2Cr2O7…

* Các phương pháp xác định COD

- Phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm

- Sử dụng thiết bị phân tích nhanh

* Ý nghĩa

- COD cho biết hàm lượng chất hữu cơ có mặt trong nước. Chí số COD cho thấy mức độ ô nhiễm nước về mặt chất hữu cơ.

- Tùy thuộc vào pH của nước mà các chất KMnO4, K2Cr2O7 cho oxy ở dạng khác nhau:

+ Khi nước có pH < 7: nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ có nguồn gốc t/vật, ta có COD (H+).

2KMnO4 + 3H2SO4à 5[O] + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

[O] tiến hành oxy hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật

+ Khi nước có pH > 7: nước bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ có nguồn gốc đv. Ta có COD (OH-)

4KMnO4 + 4KOH à 3O2 + 4MnO2 + 4K2O + 2H2O

O2 tiến hành oxy hóa hợp chất hữu cơ có nguồn gốc động vật

Bình thường COD (H+) > COD (OH-), nhưng ở khu vực sinh hoạt, chăn nuôi, giết mổ động vật, chế biến sản phẩm động vật, việc thu gom chất thải không tốt sẽ dẫn tới ô nhiễm hợp chất hữu cơ có nguồn gốc động vật, khi đó COD (H+) < COD (OH-).

* Tiêu chuẩn vệ sinh

- Nước sinh hoạt: COD < 3mg/l (trong đó COD (H+)< 3mg/l, COD (OH-) < 3mg/l)

- Nước sử dụng trong chăn nuôi:

Nước chưa xử lý:2 - 4mg/l

Nước đã xử lý: 0,5 - 2mg/l

Câu 23. Nhu cầu oxy sinh hóa của nước (BOD – Biochemical Oxygen Demand)

* Khái niệm

- Chỉ số BOD là lượng oxy cần thiết để các vi sinh vật có mặt trong nước phân giải chất hữu cơ có mặt trong 1 lít nước ở điều kiện t0 = 200C trong 1 thời gian nhất định.

- Đơn vị: mg/l

- Hiện nay thời gian xác định BOD được căn cứ vào quá trình phân giải chất hữu cơ của vi sinh vật (thường sử dụng BOD trong 5 ngày, ký hiệu là BOD5 hoặc trong 20 ngày, ký hiệu là BOD20).

* Phương pháp xác định BOD

- Phân tích mẫu nước trong phòng thí nghiệm

- Sử dụng thiết bị đo BOD

Câu 24 Kim loại nặng

- Kim loại nặng là những kim loại có d ≥ 5g/cm3. VD As, Hg, Pb, Zn, Cd…

- Kim loại nặng trong nước trong thực tế chủ yếu là những gốc muối

- Để xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước người ta thường sử dụng máy sắc ký khối phổ

* Nguồn gốc kim loại nặng trong nước

- Chủ yếu có trong chất thải công nghiệp: công nghiệp hóa dược, công nghiệp luyện kim, khai khoáng…

- Đường ống nước, máng uống… thành phần có chứa kim loại nặng.

* Độ độc

Độ độc phụ thuộc vào

- Dạng tồn tại:

VD: trong nước Hg được vi sinh vật phân giải tạo thành Hg(CH3)2. Đây là chất cực độc, độc hơn Hg.

- Kim loại hóa trị thấp gây ảnh hưởng ít hơn kim loại hóa trị cao

VD: Hg+ ít độc hơn Hg2+

- Độ hòa tan: chất nào hòa tan tốt thì độ độc cao, gây ảnh hưởng càng rõ rệt

- Liều lượng: liều cao thì độ độc cao

VD: Lượng Cu lớn hơn 3 lần giá trị cho phép, khi đó mới trở thành chất độc.

- Đường xâm nhập: vào cơ thể bằng đường tiêu hóa, độ độc giảm do tác động của men tiêu hóa.

* Cơ chế tác động

Kim loại nặng thường tác động theo 5 con đường:

-Tấn công vào vùng hoạt động của enzyme (SH, SCH3,…) làm mất chức năng của enzyme.

- Thế chỗ kim loại có cùng điện tích và kích thước trong các metaloenzyme (là các enzyme có chứa kim loại)

[E]Zn2+ + Cd2+à [E]Cd2+ + Zn2+

Zn tham gia cấu tạo trên 70 loại enzyme trong cơ thể trong đó có ADN-polymeraza và ARN-polymeraza tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein. Khi Zn bị thay thế bởi Cd, gây rối loạn trao đổi chất, rối loạn sinh tổng hợp protein...

- Ức chế sự hoạt động của enzyme trong cơ thể, gây rối loạn quá trình trao đổi chất, sinh tổng hợp trong cơ thể.

VD: Cr, Ni: gây ung thư phổi

Cd gây ung thư đường hô hấp

- Thế chỗ 1 số nguyên tố trong thành phần cấu tạo của các cơ quan trong cơ thể khi chúng có tính chất giống nhau

VD: Ca có trong thành phần của xương, răng. Pb sẽ được hấp thu, thế chỗ Ca, As thế chỗ P, gây hấp thu nhầm.

- Do đặc điểm riêng của từng chất khác nhau mà mỗi nguyên tố còn gây ra những ảnh hưởng khác nhau

VD: Hg khi vào nước, dưới tác động của vi sinh vật được phân giải thành dạng Hg(CH3)2, ít hòa tan trong nước, hòa tan trong mô mỡ; theo chuỗi thức ăn nồng độ của nó tăng dần (tích trong mô mỡ). Khi gặp điều kiện thuận lợi (cơ thể ốm,…), có sự tiêu hao năng lượng, Hg(CH3)2 được giải phóng ra gây độc. Nếu nồng độ lớn mức độ gây độc rõ rệt hơn: tác động theo cáco cơ chế trên gây rối loạn trao đổi chất, rối loạn điện giải, đặc biệt ảnh hưởng đến tế bào não. Hg(CH3)2 còn xâm nhập qua nhau thai gây chết thai, ngăn cản quá trình phân chia nhiễm sắc thể, cản trở phân chia tế bào, gây ung thư, quái thai

* Tiêu chuẩn vệ sinh (mg/l nước)

Hg < 0,001,As < 0,05,Pb < 0,05         Zn < 5

Cd < 0,01,Cu < 1

Câu 25 Thuốc bảo vệ thực vật

- Thuốc bảo vệ thực vật là các loại thuốc dùng trừ sâu, diệt cỏ, diệt côn trùng được sử dụng trong canh tác, bảo quản sản phẩm nông nghiệp.

- Do việc sử dụng thuốc không đúng quy trình, sử dụng thuốc không rõ nguồn gốc, sử dụng các loại thuốc cấm... làm thuốc dần mất hiệu lực và đi vào môi trường đất, nước, không khí gây ra những ả/h # nhau tùy từng loại thuốc.

Các loại thuốc bảo vệ thực vật:

* Lân hữu cơ (hợp chất photpho hữu cơ)

- Đại diện: Dipterex, Malathion, Parathion,...

- Đặc điểm: tác động mạnh đến côn trùng, sâu bệnh

Ưu điểm: dễ bị phá hủy bởi môi trường tự nhiên dưới tác động của mưa, nắng,… Thời gian phân hủy tùy thuộc vào từng loại thuốc.

- Cơ chế tác dụng: Khi vào cơ thể gây ra các ảnh hưởng theo 2 cơ chế:

+ Ức chế men Cholinesteraza làm ngưng trệ quá trình phân hủy Acetylcholin, do đó Acetylcholin bị tích tụ lại trong các synapse thần kinh, ảnh hưởng đến quá trình truyền xung động thần kinh; hoạt động thần kinh mạnh hơn gây co giật, co giật quá mức dẫn đến tê liệt

+ Hòa tan vào màng tế bào, từ đó cản trở quá trình vận chuyển các ion ra vào màng tế bào, đặc biệt là màng tế bào thần kinh; từ đó gây rối loạn dẫn truyền.

* Clo hữu cơ

- Đại diện: DDT, 666 (C6H6Cl6), Hexaclobenzol, Lindan,…

- Đặc điểm

+ Khó phân hủy, tích lũy lại ở môi trường

+ Các thuốc thuộc nhóm này có thể hấp thu qua đường tiêu hóa, qua da và qua đường hô hấp

+ Hiện tượng ngộ độc cấp không xuất hiện nhưng thường gặp ngộ độc mạn tính

- Cơ chế tác động: tác động lên nhóm –SH của enzyme, ức chế hoạt động của enzyme, gây rối loạn trao đổi chất, rối loạn sinh tổng hợp protein, gây ung thư, quái thai.

* Nhóm Cacbamat

- Nguồn gốc: từ axit Cacbamic (NH2-COOH)

- Đại diện: Cacbaril, Servin, Pyrolan,...

- Cơ chế tác động: ức chế enzyme Cholinesteraza giống như photpho hữu cơ.

Câu 25 Đặc tính sinh vật học của nước

Nước là hệ sinh thái đa dạng, bao gồm động vật thủy sinh, thực vật thủy sinh và vi sinh vật bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh.

a. Động thực vật thủy sinh

- Động vật: cá, lươn, baba, tôm, cua, ốc…

- Thực vật thủy sinh: là nguồn thức ăn cho động vật sống dưới nước, đồng thời cung cấp Oxy cho nước.

b. Hệ vi sinh vật trong nước

- Hệ vi sinh vật trong nước khá phong phú. Một phần vi sinh vật trong nước có nguồn gốc từ đất, không khí, những vi sinh vật này thường ít hoặc không có hại. Tuy nhiên, nếu nguồn nước bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ, nước thải, chất thải trong sinh hoạt và trong sản xuất đặc biệt là chất thải của bệnh viện, lò mổ, cơ sở chế biến thực phẩm,… thì nước thường có nhiều vi sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh.

- Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của nguồn nước mà các vi sinh vật sau khi đi vào nguồn nước sẽ tồn tại trong thời gian ngắn hay dài.

* Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật trong nước

- Hàm lượng hợp chất hữu cơ trong nước: số lượng và chủng loại vi sinh vật trong nước tỷ lệ với hàm lượng hợp chất hữu cơ. Nước càng bẩn càng có nhiều chất hữu cơ, vi sinh vật trong nước càng phát triển nhanh.

- Tính chất hóa học của nước: pH, thành phần hóa chất có trong nước, vi sinh vật thường phát triển tốt trong điều kiện pH = 6,5 – 8,5. Khi pH < 3, vi sinh vật chuyển sang trạng thái nghỉ.

Nước có hàm lượng muối Clo cao thì số lượng vi sinh vật giảm.

- Điều kiện khí hậu, thời tiết:

Mỗi loại vi sinh vật có khoảng nhiệt độ thích hợp để phát triển

Bức xạ mặt trời trong đó có tia tử ngoại có tác dụng diệt khuẩn, làm giảm vi sinh vật trong nước.

- Nguồn nước ngầm: số lượng và chủng loại vi sinh vật ít

Nguồn nước bề mặt: số lượng vi sinh vật lớn với chủng loại phong phú.

* Sự phân bố vi sinh vật trong các nguồn nước

- Nguồn nước ngầm

+ Số lượng và chủng loại vi sinh vật ít, chủ yếu là vi khuẩn từ đất vào, vi khuẩn yếm khí

+ Nước giếng khoan lấy càng sâu thì càng ít vi sinh vật, nếu lấy quá nông sẽ có nhiều vi sinh vật, đặc biệt có cả vi sinh vật gây bệnh. Nguyên nhân là do nước đã thấm qua đất là màng lọc rất tốt, hầu hết vi khuẩn bị giữ lại trong đất.

- Nguồn nước bề mặt: số lượng vi sinh vật lớn với chủng loại phong phú. Ở các tầng nước khác nhau thì số lượng vi sinh vật cũng khác nhau.

+ Tầng nước mặt (tiếp giáp với không khí): tầng này tập hợp rất nhiều vi khuẩn chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn có khả năng quang hợp, vi khuẩn tự dưỡng, vi khuẩn dị dưỡng, đặc biệt là có vi khuẩn có khả năng sinh sắc. Vi sinh vật ở tầng nước này thường bị ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên (gió) và cả hoạt động của con người.nước sông luôn thay đổi theo dòng chảy à hệ vi sinh vật và số lượng vi sinh vật cũng luôn thay đổi. Ở vùng gần thành phố, nước sông có số lượng vi khuẩn lớn, xa thành phố số lượng vi khuẩn giảm (do khi chảy qua thành phố, sông là nơi đổ ra của hệ thống cống rãnh, các chất thải, nước thải đổ vào sông nên số lượng vi khuẩn trong nước sông tăng). Khi sông chảy xa khu đông dân cư, nó có khả năng tự làm sạch, số lượng vi khuẩn giảm đi, hơn nữa vi khuẩn trong nước còn bị diệt bởi bức xạ mặt trời, thực khuẩn thể, động vật nguyên sinh,…

+ Tầng nước ở trên lớp bùn dưới đáy: tầng này chủ yếu có vi khuẩn yếm khí, những vi khuẩn này sử dụng 1 số chất khử SO4­2-, H2S, CH4, Fe2+, Mn2+,… VD: Gallionella, Ferrobacilus,…làm thức ăn, đồng thời chuyển hóa những chất này thành chất oxy hóa ít độc hoặc không độc, nhờ đó cải thiện chất lượng nguồn nước, do vậy cần phải có những biện pháp bảo vệ vi sinh vật ở tầng này.

-Nước mưa: thành phần và số lượng vi sinh vật trong nước mưa phụ thuộc vào tình trạng vệ sinh môi trường không khí. Nước mưa ở vùng không khí bị nhiễm bẩn như ở các thành phố có nhiều vi khuẩn hơn nước mưa ở sông, hồ, biển, núi rừng.

Câu 26 Tiêu chuẩn vệ sinh của nước cấp sinh hoạt

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nguồn nước về mặt sinh vật học bao gồm:

a. Tổng số vi sinh vật hiếu khí: cho biết sơ bộ về chất lượng nguồn nước

CTVS ≤ 100 CFU/ml

(CFU: Colonies Forming Units – Đơn vị hình thành khuẩn lạc)

- Cách xác định: môi trường thạch thường hoặc PCA

Phương pháp: rót thạch hoặc cấy láng. Phương pháp cấy láng: 0,1ml mẫu nước đã được pha loãng theo cơ số 10 cấy láng trên mặt thạch. Ủ ở 370C trong 24h, lấy ra đếm khuẩn lạc.

b. Vi khuẩn chỉ điểm vệ sinh

* Tiêu chuẩn vi khuẩn chỉ điểm vệ sinh

- Luôn tồn tại trong chất thải

- Có khả năng tồn tại lâu hơn các vi khuẩn gây bệnh khác trong môi trường

- Vi khuẩn này dễ bị phát hiện trong môi trường

- Không có mặt trong môi trường không bị ô nhiễm

* Đại diện cho nhóm vi khuẩn hiếu khí: Coliforms và E.coli

- E.coli là vi khuẩn thường trú trong ruột và hàng ngày được thải ra ngoài theo phân với số lượng lớn. Vì vậy E.coli được chọn làm vi khuẩn chỉ điểm vệ sinh. Sự có mặt của E.coli trong nước cho biết nước bị nhiễm phân, có thể có vi khuẩn gây bệnh đường ruột. Nếu không có E.coli trong nước thì nước không bị nhiễm phân và không có vi khuẩn gây bệnh đường ruột.

- Đặc điểm sinh học của Coliforms: Coliforms là những trực khuẩn bắt màu Gram âm, sống hiếu khí hoặc yếm khí tùy tiện, có nguồn gốc trong tự nhiên (đất, rễ cây,…) và từ phân của động vật, không có nha bào, có khả năng lên men đường Lacto và có khả năng sinh hơi ở 37 - 380C. Những vi khuẩn có nguồn gốc từ phân là những vi khuẩn chịu nhiệt, có khả năng phát triển tốt trong điều kiện 43 - 450C.

- Đặc điểm sinh học của vi khuẩn E.coli:

+ Là vi khuẩn đường ruột, bắt màu Gram âm

+ Không có nha bào

+ Phản ứng IMViC (++--): có khả năng sinh Indol, có phản ứng dương tính với Metyl đỏ, không mọc trong môi trường có Citrat, không phân hủy ure.

+ Là những vi khuẩn chịu nhiệt, sống tốt ở 43 – 450C

+ Bình thường E.coli sống cộng sinh trong đường ruột của động vật, không gây bệnh. Khi số lượng tăng đột ngột sẽ trở thành vi khuẩn gây bệnh

-E.coli có khả năng bám dính, gây tổn thương niêm mạc ruột, gây viêm ruột ỉa chảy

-Có khả năng sản sinh độc tố gây nhiễm độc máu

- khả năng di động từ nơi này đến nơi khác: từ ruột lên màng treo ruột vào máu

- Phương pháp nuôi cấy:

+ Sử dụng phương pháp nhiều ống có bảng chỉ số MPN (Most probable numbers)

+ Sử dụng môi trường canh thang Lacto phenol đỏ (CLP) và môi trường Endo

+ Độ pha loãng nước:

Nước đã xử lý 100,10-1,10-2

Nước chưa x/lý sạch10-1,10-2, 10-3 bẩn10-3

+ N/độ nuôi cấy: Coliforms 370C E.coli 43 - 450C

- Sau khi có kết quả, tra bảng MPN, xác định:

+ Coli litre (chuẩn độ E.coli): là thể tích nước nhỏ nhất (ml) cần thiết cho 1 khuẩn lạc E.coli. Thể tích càng nhỏ thì chuẩn độ E.coli càng thấp, nước càng bẩn.

TCVN Coli litre 50 ml/khuẩn lạc E.coli

+ Coli index (chỉ số E.coli): là tổng số E.coli có trong 1l nước

TCVN Coli index 20 MPN/l hay 20 CFU/l

-Chỉ số Coliforms 100 CFU/l

* Đại diện cho nhóm vi khuẩn yếm khí: Clostridium perfringens

- Môi trường nuôi cấy: Wilson Blair

- CTVS 0/10ml

c. Trứng ký sinh trùng

Trứng giun đũa lợn: sử dụng phương pháp phù nổi Fuileborn

CTVS 0/ml

Câu 27CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP SINH HOẠT

1. Mục đích và nguyên tắc xử lý nước

- Nước trước khi đưa vào sử dụng phải được làm sạch, tiệt trùng bằng các biện pháp vật lý, hóa học nhằm mục đích làm cho nước đạt yêu cầu vệ sinh về mặt lý hóa và sinh vật học.

- Quá trình xử lý nước gồm 2 giai đoạn: làm sạch nước và tiệt trùng nước

+ Giai đoạn làm sạch nước: nhằm cải thiện chất lượng nước về mặt lý hóa (có 6 khâu: sa lắng, đông tụ, lọc nước, khử sắt, khử mùi, khử độ cứng)

+ Giai đoạn tiệt trùng nước: nhằm làm sạch nước về mặt sinh học, chủ yếu là diệt vi khuẩn, ký sinh trùng, ấu trùng ký sinh trùng và trứng của chúng ở trong nước

- Nguyên tắc xử lý nước:

+ Sử dụng phương pháp rẻ tiền có hiệu quả, xử lý nước nhanh, đơn giản

+ Phương pháp xử lý nước phải dựa vào tính chất ban đầu của nước và phải căn cứ vào tiêu chuẩn cần đạt được

+ Phương pháp xử lý nước phải loại trừ hoặc làm giảm thiểu các chất gây ô nhiễm đưa về giá trị vệ sinh

2. Các biện pháp xử lý nước

a. Phương pháp sa lắng

- Nguyên lý: dựa vào khả năng tự làm sạch của nước. Những hạt có kích thước lớn và khối lượng lớn trong nước theo thời gian sẽ tự sa lắng xuống dưới, như vậy sẽ loại được các chất lơ lửng trong nước, nhờ đó chất lượng nước được cải thiện.

- Quá trình sa lắng được thực hiện trong bể chứa. Căn cứ nhu cầu sử dụng nước mà xây bể lắng có kích thước phù hợp. Bể càng lớn thì khối lượng nước càng lớn, thời gian sa lắng càng kéo dài. Thời gian sa lắng trung bình khoảng 5 – 8h.

- Quá trình sa lắng chỉ có hiệu quả đối với những hạt có kích thước > 10-4 mm. Trong thời gian sa lắng cũng có sự oxy hóa 1 số chất khử vì có sự hòa tan oxy.

b. Phương pháp đông tụ

- Nguyên lý; tạo ra trong nước hệ keo mang điện tích bề mặt trái dấu với hệ keo có mặt trong nước, chúng sẽ tương tác với nhau bằng lực hút tĩnh điện hình thành hạt keo có kích thước lớn hơn. Hạt keo này sẽ sa lắng xuống dưới đồng thời kéo theo 1 số vi sinh vật trong nước.

- Phương pháp này có hiệu quả đối với các hạt lơ lửng có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm.

- Xử lý nước bằng các loại phèn: phèn nhôm, phèn sắt.

* Phèn nhôm (muối nhôm)

- Gồm phèn đơn  Al2(SO4)3.18H2O

Phèn kép Al2(SO4)3.K2SO4.­24H2O

- Cơ chế:

Al2(SO4)3à Al3+ + SO42- 

Al3+ + H2O à Al(OH)3 ↓     

+ Đối với nước cứng:

Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2à Al(OH)3 ↓   + CaSO4 ↓  + CO2­

Al2(SO4)3 + Mg(HCO3)2  à Al(OH)3 ↓  + MgSO4 + CO2­

+ Đối với nước mềm: phải bổ sung vôi (nếu không quá trình đông tụ sẽ diễn ra chậm)

Al2(SO4)3 + Ca(OH)2à Al(OH)3 ↓  + CaSO4 ↓

Al(OH)3 có kích thước lớn, nhầy và xốp do đó có khả năng bám dính để tạo thành từng mảng lớn và chìm xuống dưới, trong quá trình đó còn kéo theo các hạt lơ lửng trong nước.

- Điều kiện thích hợp cho quá trình đông tụ xảy ra:

t0 = 20 - 400C, tốt nhất ở 35 - 400C

pH = 5,5 - 7,5; nếu pH < 4,5: không xảy ra quá trình thủy phân; nếu pH > 7,5: phèn kém tan.

* Phèn sắt ( các loại muối sắt II hoặc sắt III)

- Phèn Fe2+: FeSO4

Cơ chế:

FeSO4 + Ca(HCO3)2 à Fe(OH)2 + CaSO4 + CO2­

Fe(OH)2 + O2 + H2O à Fe(OH)3 ↓

-Phèn Fe3+: FeCl3, Fe2(SO4)3

Cơ chế:

Fe2(SO4)3 + Ca(HCO3)2 à Fe(OH)3 ↓  + CaSO4 + CO2­

* Chú ý:

- Khi đánh phèn nên pha phèn thành dung dịch sau đó định lượng phèn cần thiết để làm trong nước

- Cho phèn vào nước khuấy đều trong 1 - 2 phút sau đó để yên cho quá trình sa lắng xảy ra

- Để tính lượng phèn cần thiết sử dụng, người ta dùng test Alumin (tính lượng phèn cần thiết làm trong 1lít nước)

+ Pha dung dịch phèn tiêu chuẩn: 1ml nước chứa 10mg phèn

+ Bố trí 3 chai như sau:

+ Lắc mạnh, mở nút chai để trong 1h ở điều kiện bình thường, oxy sẽ đi vào nước.

+ Sau 1h, quá trình đông tụ được thực hiện và quá trình sa lắng xảy ra. Lọc qua bông thấm nước hoặc giấy lọc. Quan sát:

Nếu 3 chai đục đều à lượng phèn thiếu

Nếu 3 chai đều trong à lượng phèn thừa

Nếu có 1 hoặc 2 chai trong à chọn 1 trong 2 chai trong là chai có lượng phèn ít.

* So sánh phèn nhôm và phèn sắt:

- Độ bền của Fe(OH)3 cao hơn của Al(OH)3

- Fe(OH)3 nặng hơn Al(OH)3 nên quá trình sa lắng của phèn sắt nhanh hơn của phèn nhôm

- Liều lượng sử dụng của phèn sắt bằng 1/3 - 1/2 liều phèn nhôm

- Phèn sắt ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và pH nên dễ thực hiện hơn

c. Phương pháp lọc nước

- Nguyên lý: Dùng các vật liệu để tạo ra các lỗ lọc có kích thước khác nhau. Chúng sẽ giữ lại những hạt có kích thước tương ứng hoặc lớn hơn kích thước lỗ lọc ở trên bề mặt vật liệu.

Dựa vào kích thước lỗ lọc chia ra 2 loại: lọc thô và lọc tinh.

* Lọc thô:

Lọc nước qua các vật liệu với lỗ lọc có kích thước Φ > 0,01mm

- Chia 2 loại:

+ Lọc nhanh:lỗ lọc có Φ 0,08 mm

+ Lọc chậm:lỗ lọc có Φ<0,08mm

- Vật liệu lọc: đá sỏi, cát vàng, than củi,…

- Yêu cầu của vật liệu lọc:

+ Có kích thước đồng đều

+ Bền về mặt cơ học và bền về mặt hóa học

+ Giữa các vật liệu lọc phải có sự phân cách bằng màng phân cách

- Độ dày vật liệu lọc:

+ Nếu nhỏ hơn 60cm: nước đi qua vật liệu lọc theo đúng nguyên lý lọc

+ Nếu lớn hơn 60cm: ngoài nguyên lý lọc, do nước được lưu lại lâu nên còn có các quá trình khác xảy ra trên bề mặt và trong lòng vật liệu lọc như hấp thu, lắng đọng, các phản ứng hóa học, các quá trình sinh học,…

VD: trong nước có ion Fe2+, Fe3+, Mn2+,… sau 1 thời gian sẽ tạo ra các hợp chất: Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe2O3, MnO,… Các chất này hấp thụ oxy vào nước làm DO của nước tăng lên, thúc đẩy quá trình oxy hóa trong vật liệu lọc và làm tăng hoạt động của vi sinh vật.

- Chú ý: sau 1 thời gian sử dụng phải thay vật liệu lọc hoặc rửa vật liệu lọc.

* Lọc tinh:

Lọc nước qua vật liệu với lỗ lọc có kích thước Φ < 0,01mm

- Vật liệu lọc:

+ Bông cuốn nhiều lớp tạo lỗ lọc có Φ = 10 µm (0,01mm)

+ Bông cuốn nhiều lớp chặt tạo lỗ lọc có Φ = 5 - 10 µm

+ Sứ xốp có lỗ lọc có Φ < 0,1 µm = 100 nm

- Lọc tinh có:

+ Vi lọc: tạo ra các lỗ lọc có Φ = 10 - 0,1 µm

+ Lọc nano: lỗ lọc có Φ < 0,1 µm: giữ lại được vi khuẩn, các hạt ở mức phân tử, các gốc muối, các kim loại nặng.

d. Phương pháp khử sắt

- Đặc điểm của sắt trong nước:

+ Nước bề mặt: sắt kết hợp với các hợp chất hữu cơ hoặc các chất lơ lửng làm nước đục. Do vậy, phải khử sắt bằng cách sa lắng và đánh phèn.

+ Nước ngầm: sắt tồn tại ở dạng muối sắt vô cơ

Nguyên lý khử sắt: chuyển dạng hòa tan thành dạng kết tủa ( chuyển Fe2+ thành Fe3+), sau đó loại bỏ bằng phương pháp sa lắng hoặc lọc.

* Phương pháp oxy hóa nhờ oxy:

- Nguyên lý:

Fe(HCO3)2 + H2O à Fe(OH)2 + CO2­   + H2O

2 Fe(OH)2 + ½ O2 + H2O à 2 Fe(OH)3 ↓

Fe(OH)3 ↓   loại ra khỏi nước bằng phương pháp sa lắng hoặc lọc.

- Phương pháp cụ thể:

+ Nhờ giàn mưa hoặc quạt gió

+ Nhờ lớp vật liệu lọc: trên bề mặt vật liệu lọc có các chất có khả năng hấp thụ oxy từ không khí. Fe(OH)3, Fe2O3, MnO, Mn2O7, MnO2,... làm tăng tốc độc oxy hóa Fe2+.

* Phương pháp khử sắt bằng hóa chất:

- Khử sắt bằng chất oxy hóa mạnh: Cl2, KMnO4, O3,...

Fe2+ + Cl2 + H2O à Fe(OH)3 ­↓ + Cl- + H+

Fe2+ + KMnO4 + H2O à  Fe(OH)3  ↓ + MnO2 + K+ + H+

- Khử sắt bằng vôi:

+ Khi có O2:

Fe(HCO3)2 + O2 + H2O + Ca(OH)2à Fe(OH)3 ↓  + Ca(HCO3)2

+ Khi không có O2:

Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2à FeCO3 ↓  + CaCO3 ↓  + H2O

Khi dùng vôi phải chú ý vì có thể làm thay đổi pH của nước. Thường sử dụng vôi sượng để Ca(OH)2 giải phóng ra từ từ sẽ ít ảnh hưởng đến pH của nước.

* Khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion:

- Sử dụng tấm cationit  H+-R, Na+-R(R = -Al2(SiO8.xH2O), H+ và Na+ gắn lỏng lẻo với gốc R)

- Ép nước đi qua với p = 6 atm. Khi đó:

Na-R + Fe(HCO3)2à FeR2 + NaHCO3

H-R + Fe(HCO3)2à FeR2 + H2CO3

Sau 1 thời gian, các tấm này mất tác dụng, không còn khả năng trao đổi ion, cần hồi phục tính năng bằng cách ngâm các tấm này vào dung dịch NaCl 5 - 10% hoặc dung dịch H2SO4 0,5 – 2%.

Câu28 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP SINH HOẠT

1. Khử mùi của nước

- Nước có mùi do quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ có trong nước, do có các sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật, động thực vật thủy sinh, các chất có khả năng bay hơi, các chất ở dạng khử dễ sinh mùi.

- Biện pháp khử mùi của nước:

+ Đối với những chất dễ bay hơi: thực hiện việc làm thoáng như phun mưa, làm giàn mưa.

+ Sử dụng các chất hấp phụ mùi: than hoạt tính, Al2O3,...

+ Sử dụng các chất oxy hóa mạnh: Clo, ozone,..

2. Khử độ cứng của nước:

* Nguyên lý: loại ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước

* Phương pháp

- Dùng nhiệt: chỉ sử dụng với lượng nước ít

Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2­+ H2O

Mg(HCO3)2=MgCO3+CO2­+H2O

MgCO3+H2O=Mg(OH)2 ↓+CO2­

- Phương pháp hóa học:

+ Dùng Ca(OH)2 kết hợp Na2CO3:

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2à  CaCO3 ↓ + H2O

Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2à  CaCO3 ↓  + Mg(OH)2 ↓ + H2O

Ca(OH)2 + MgSO4à Mg(OH)2  ↓  + CaSO4

Ca(OH)2 + MgCl2à Mg(OH)2 ↓   + CaCl2

Để khử hoàn toàn dùng xoda Na2CO3

CaSO4 + Na2CO3à CaCO3 ↓  + Na2SO4

CaCl­2 + Na2CO3à CaCO3 ↓ + NaCl

+ Dùng NaOH

Ưu điểm: dễ pha chế, phản ứng xảy ra nhanh, ít phụ thuộc vào nhiệt độ

2NaOH + Ca(HCO3)2à CaCO3 ↓  + Na2CO3 + 2H2O

NaOH + Mg(HCO3)2à Mg(OH)2 ↓  + Na2CO3 + H2O

NaOH + MgSO4 à Mg(OH)2 ↓ + Na2SO4

+ Dùng muối photphat Na3PO4

Na3PO4  + Ca(HCO3)2 à Ca3(PO4)2 ↓  + NaHCO3

Na3PO4  + Mg(HCO3)2 à Mg3(PO4)2 ↓  + NaHCO3

Na3PO4 + CaCl2à Ca3(PO4)2  ↓    + NaCl

Na3PO4 + MgSO4à Mg3(PO4)2 ↓   + Na2SO4

- Phương pháp trao đổi ion:

Sử dụng các tấm cationit R-H+, R-Na+

R-Na+ + Ca2+à  R    Ca + Na+                                       R Phương pháp này đắt tiền, chỉ sử dụng cho các nguồn nước dùng trong y học

3. Tiệt trùng nước

- Mục đích: làm giảm vi sinh vật trong nước, đưa về chỉ tiêu cho phép

- Tiệt trùng nước chỉ được tiến hành khi đã tiến hành làm sạch nước

a. Phương pháp vật lý

- Dùng tia tử ngoại: bước sóng λ = 254 – 266 nm

Tia tử ngoại sẽ làm đông vón protein tế bào vi khuẩn, làm mất hoạt lực của enzyme, tiêu diệt vi khuẩn.

- Dùng nhiệt: hấp ướt ở 1210C trong 15 – 20 phút. Phương pháp này diệt được cả nha bào.

b. Phương pháp hóa học

Có thể sử dụng nhiều loại hoá chất khác nhau để tiệt trùng nước như: Ag, KMnO4 1%, Iot bão hoà, Ozone, thông dụng nhất là dùng Clo và các chế phẩm của Clo.

* Clo:

- Đặc điểm: Clo có khả năng diệt hầu hết các vi khuẩn không có nha bào, đặc biệt là các vi khuẩn đường ruột.

- Cơ chế tiệt trùng:

+ Khi vào nước:   Cl2 + H2O  à HOCl + HCl

HOCl có tính sát khuẩn cao, tuỳ thuộc vào pH mà cho ra các sản phẩm khác nhau:

pH > 7:HOCl  à H+  +  OCl-

pH < 7:HOClàCl2 + [O] + H2O

HOCl  à  [O] + HCl

Nếu có NH3:

HOCl+NH3àH2O+ NH2Cl

HOCl+NH2ClàH2O+NHCl2

+ Khả năng diệt khuẩn của các sản phẩm trên là khác nhau:

Khả năng diệt khuẩn của

HOCl > OCl- 80 - 100 lần

NH2Cl > NHCl2      2 - 3 lần

- Sau khi diệt khuẩn yêu cầu phải có Clo dư. Clo dư 0,3 - 0,5mg/lit

- Khi đến nơi tiêu thụ, yêu cầu Clo dư 0,05mg/lit

- Test Clo: để tính lượng Clo cần sử dụng để làm trong 1lit nước

+ Pha dung dịch Clo tiêu chuẩn: 1ml nước chứa 0,1mg Clo

+ Để 30 phút sau đó quan sát màu, chọn chai xanh đậm (vì có Clo dư à sẽ đẩy Iot ra khỏi KI: Cl2  + KI  à  KCl  + I2

I2 sẽ phản ứng với tinh bột cho màu xanh)

* Chế phẩm Clo:

- Canxihypoclorid  Ca(OCl)2

Cơ chế: Ca(OCl)2  + H2O  à  Ca(OH)2  +  HOCl

HOCl có tác dụng diệt khuẩn

- Clorua vôi  Ca2Cl3O2

- Natrihypoclorid  NaOCl

- Cloramin