Các nguyên lý lọc và khử trùng nước - Nước thiên nhiên: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuốn sách "Nước thiên nhiên-Các nguyên lý lọc và khử trùng nước: Phần 1 cung cấp cho người đọc những kiến thức như: nước và xử lý nước; thành phần của nước; các thông số đánh giá chất lượng nước; quy trình và kỹ thuật lọc nước; lọc và bể lọc. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các nguyên lý lọc và khử trùng nước - Nước thiên nhiên: Phần 1

HỘI DINH DƯỠNG VIỆT NAM - CÔNG TY c ổ PHẦN ĐẦU T ư VẬ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAO HCT N guyễn H oàng Nghị (Chủ b iên ) T ràn D uy H ưng và Trần Thị Lan H ư ờ n g NƯỚC THIÊN NHIÊN CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRÙNG NƯỚC DẠI HỌC T H A I N G U i Ề M TRUNG TÂM HỘC LIỆU NHÀ XUẤT BẢN KHOA HOC VÀ KỸ THUẦT
ụe Lục. Lời tác giả.................................................................................................. 9 Lòi giới thiệu.............................................................................................. 13 Lời cảm ơn................................................................................................. 18 Phần mở đầu. NƯỚC VÀ s ự SÔNG 20 Phần một. NƯỚC THIÊN NHIÊN 28 Chương 1. NƯỚC VÀ x ử LÝ NƯỚC 28 1.1. Nước trên Trái Đất........................................................................... 28 1.2. Nguồn nước ở nước ta...................................................................... 31 1.3. Nước nguyên chất, sự tuần hoàn của nước tự nhiên, tạp chấl trong nước....................................................................................... 32 Chương 2. THÀNH PHÀN CỦA NƯỚC 35 2.1. Quá trình phong hóa khoáng vật và tạp chất trong nước............. 35 2.2. Các chất khoáng trong nước............................................................ 37 2.3. Các nguyên tố vi lượng trong nước thiên nhiên............................... 44 2.3.1. Các nguyên tố vi lượng.................................................................... 45 2.3.2. Vai trò nguyên tố vi lượng đối với con người................................... 46 2.3.3. Nước khoáng thiên nhiên................................................................. 47 2.4. Các chất khí hòa tan trong nước.......................................................... 48 2.4.1. Oxy hòa tan trong nước................................................................... 48 2.4.2. C 0 2 .................................................................................................... 51 2.4.3. H2S................................................................................................... 51 2.5. Ammonia (NH3).................................................................................. 51 13
NƯỚC THIÊN NHIÊN, CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRỪNC NƯỚC 2.6. Vỉ sinh vật trong nước và các chỉ tiêu vi sinh................................. 53 Chương 3. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 55 3.1. Các chỉ tiêu đối với nước.................................................................... 55 3.1.1. Các chi tiêu vật lý.............................................................................. 56 3.1.2. Các chỉ tiêu hóa học.......................................................................... 56 3.1.3. Các chì tiêu vi sinh........................................................................... 56 3.2. Các chỉ tiêu cụ thể............................................................................. 56 3.2.1. Nhiệt độ............................................................................................. 56 3.2.2. Màu sắc...................................................................... :..................... 56 3.2.3. Độ khoáng......................................................................................... 58 3.2.4. Tổng hàm lượng chất rắn trong nước (chỉ tiêu hóa học của nước).... 59 3.2.5. Độ cứng của nước (chỉ tiêu hóa học của nước)................................. 61 3.2.6. Độ pH (chỉ tiêu vật lý của nước)....................................................... 63 3.2.7. Độ kiềm toàn phần............................................................................ 6 6 3.2.8. Độ đục (chỉ tiêu vật lý của nước)...................................................... 67 3.2.9. Độ dẫn điện của nước và chất rắn hòa tan TDS................................ 72 Chương 4. NƯỚC BỀ MẶT VÀ NƯỚC NGẦM 75 4.1. Đặc điểm của nước bề mặt................................................................. 75 4.2. Tính chất của nước ngầm.................................................................. 79 4.3. Nước ngầm và những lưu ý khi sử dụng.......................................... 82 4.3.1. Đánh giá khả năng ăn mòn bê tông................................................... 82 4.3.2. Đánh giá chất lượng nước dùng để tưới............................................ 82 Phần hai. CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRÙNG NƯỚC Chương 5. QUY TRÌNH VÀ KỸ THUẬT LỌC NƯỚC 83 5.1. Sơ đồ quy trình xử lý nước................................................................. 83 5.1. 1. Quy trình xử lý nước bề mặt (sông, hồ)............................................ 83 5.1.2. Quy trình xử lý nước nước ngầm....................................................... 85 5.2. Keo tụ kết bông................................................................................. 87 41
5.2.1. Kích thước các hạt tạp chất trong nước............................................ 8 8 5.2.2. Cơ chế quá trình keo tụ và tạo bông................................................. 89 5.2.3. Các hóa chất sử dụng để keo tụ........................................................ 92 5.3. Quá trình lắng và bể lắng............................................................... 94 5.3.1. Bể lắng đứng.................................................................................... 95 5.3.2. Bể lấng ngang.................................................................................. 96 5.3.3. Các bể lắng khác.............................................................................. 98 Chương 6. LỌC VÀ BẺ LỌC 100 6.1. Khái niệm lọc và các phương pháp lọc............................................. 100 6.2. Phân loại các bể lọc nước theo kết cấu............................................. 106 6.3. Vật liệu lọc......................................................................................... 109 6.4. Cơ chế lọc........................................................................................... 109 6.5. Lọc cát nhanh..................................................................................... 111 6.5.1. Bể lọc................................................................................................ 111 6.5.2. Vật liệu lọc ữong bể lọc cát nhanh................................................... 111 6.5.3. Kích thước hạt lọc và độ đồng nhất kích thước................................. 112 6.5.4. Diện tích bể lọc cát nhanh................................................................ 113 6.5.5. Cách sắp xếp các loại vật liệu lọc..................................................... 113 6.5.6. Sơ đồ bể lọc và rửa lớp lọc (thau bể lọc)........................................... 113 6.6. Bể lọc cát chậm................................................................................ 115 6.7. Một vài sơ đồ lọc nước đon giản...................................................... 118 6.8. Các phương pháp lọc hiện đại........................................................... 120 6 .8 .1. Than hoạt tính - một vật liệu lọc nước tốt......................................... 120 6.8.2. Thẩm thấu và thẩm thấu ngược (Reserve Osmosis).......................... 126 6.8.3. Lọc thẩm tách (Dialysis).................................................................. 133 6.8.4. Trao đổi ion (Ion exchange).............................................................. 135 15
NƯỚC THIÊN NHIÊN, CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRÙNG NƯỚC Chương 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG NƯỚC TRUYÈN THÓNG 140 7.1. Khử trùng bằng clor........................................................................... 142 7.1.1. Clor.................................................................................................... 142 7.1.2. Cloramin............................................................................................. 143 7.1.3. Tính nồng độ clor trong xử lý nước................................................... 143 7.1.4. Cách trộn clor vào nước..................................................................... 144 7.2. Các chất diệt khuẩn khác................................................................... 146 7.3. Khoáng hóa các hợp chất hữu cơ....................................................... 146 7.4. Khử trùng bằng tia cực tím u v ......................................................... 147 Chương 8. OZON VÀ ỨNG DỤNG 152 A. Cẩu trúc phân tử và các tính chất của ozon.......................................... 152 8.1. Cấu trúc phân tử của ozon................................................................ 152 8.2. Sự hình thành ozon trong thiên nhiên, chu trình oxy - ozon......... 155 8.3. Các tính chất nổi bật của ozon.......................................................... 157 8.3.1. Oxy hóa.............................................................................................. 157 8.3.2. Độ hòa tan trong nước........................................................................ 157 8.4. Ozon và an toàn sức khỏe................................................................... ] 59 8.5. Các phản ứng hóa học điển hình của ozon với vật chất................. 162 B - ozott: chất diệt khuẩn mạnh................................................................ 163 8.6. Cơ chế diệt khuẩn của ozon............................................................... 164 . .1. Oxy hóa trực tiếp và gián tiếp........................................................... 164 8 6 8.6.2. Sơ đồ tương tác của ozon với tế bào................................................. 167 8.6.3. Oxy hóa các hợp chất hữu cơ............................................................ 168 8.6.4. Tốc độ phản ứng của ozon và gốc tự do (OH)*................................ 169 8.6.5. Động học quá trình khử khuẩn và đại lượng CT............................... 171 8.7. Sự suy giảm và phân hủy ozon trong môi trường nước........ .......... 173 8.7.1. Suy giảm tự phát............................................................................... 173 8.7.2. Suy giảm do ozon tương tác với vật chất trong nước........................ 174
8.73. So sảnh khả năng tiệt khuẩn của các chất oxy hóa............................ 176 8.7.4. Khả năng vô hiệu hỏa các chất bảo vệ thực vật của ozon.................. 177 8.8. Sản phẩm phát sinh (By-product) khi xử lý nước bằng ozon và chlorin................................................................................. 178 8.9. Tóm tắt các ứng dụng khí ozon......................................................... 180 c - Tầng ozon............................................................................................. 184 10.8. Ozod trong khỉ quyển - tầng ozon (tầng bình lưu)........................ 184 D - KỸ thuật ozon....................................................................................... 187 8.11. Các phương pháp tạo khí ozon....................................................... 187 8.11.1. Phương pháp phóns điện hào quang............................................... 188 8.11.2. Óne phóne ozon.............................................................................. 189 8.11.3. Nsuồn cao áp................................................................................. 193 8 .11.4. Phương pháp dùng tia cực tím ƯV.................................................. 198 8 .11.5. Trộn khí ozon vào nước.................................................................. 199 8.12. Các phương pháp xác định nồng độ ozon trong nước và không khi......................................................................................... 203 8.12.1. Phưcma pháp hấp thụ u v ............................................................... 203 8.12.2. Phươnơ pháp so mầu (Indigo hay Colorimetric)............................. 204 8.12.3. Phươns pháp quang hóa (Chemiluminescence).............................. 204 8 .12.4. Phương pháp thề tích (Titration) hay phươns pháp iod................. 205 8.12.5. Phương pháp trực tiếp.................................................................... 206 Chương 9. OXY HÓA KHỬ, CHÁT OXY HÓA, CHÁT KHỬ 207 9.Ỉ. Khái niệm phản ứng O Ỵ hóa - khử, chất oxy hóa, chất khử........... 207 X 9.2. Thế khử (hay thế O V hóa khử) (Reduction/oxidation, Redox X potential)....................................... .................................................... 212 93. Đo thế oxy hóa khử............................................................................. 215 Chương 10. CÔNG NGHỆ x ử LÝ NƯỚC THẢI VÀ VI SINH VẬT 220 10.1. Khái niệm về vi sinh vật................................................................... 220 10.1.1. Đặc điểm chung của vi sinh vật (microorganism).......................... 220 17
NƯỚC THIÊN NHIÊN, CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRÙNG NƯỚC 10.1.2. Phân loại vi sinh vật theo cấu trúc tế bào....................................... 223 10.1.3. Phân loại vi sinh vật theo hình dạng................................................ 226 10.1.4. Phân loại vi sinh vật theo cơ chế trao đổi chất............................... 226 10.1.5. Phân loại vi sinh vật theo phản ứng với oxy.................................. 228 10.1.6. Các phản ứng cụ thể........................................................................ 228 10.1.7. Chi tiêu vi sinh vật của nước........................................................... 232 10.2. Nước thải.......................................................................................... 235 10.2.1. Nước thải sinh hoạt và độ nhiễm bẩn.............................................. 235 10.2.2. Nước thải công nghiệp..................................................................... 240 10.3. Các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt............................. 242 10.3.1. Sơ đồ tổng thể của quá trình xử lý nước thải................................... 243 10.3.2. Các công đoạn xử lý nước thải sinh hoạt......................................... 244 10.3.3. Buồng lọc vi sinh.............................................................................. 248 10.4. Xử lý bùn thải.................................................................................. 256 Phu luc 1. Quy chuẩn Kỹ thuât quốc gia về chất lương nước sinh 263 hoạt, QCVN 02: 2003/BYT........ . . . ................. . . ....... ............... Phụ lục 2. Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, TCVN 5502: 2003.................. ............ .7..................... ............................. . 264 Phụ lục 3. Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải sinh hoạt........................ .......................7..................... .......... ........................ 276 Phụ lục 4. Khuyến cáo của Tổ chức Y tế thế giói về tiêu chuẩn nước uổng..'......................................................................................................... 280 Phụ lục 5. Tiêu chuẩn châu Âu về nước uống (khuyến cấo)................. 282 Bảng tra...................................................................................................... 284 Tài liệu tham khảo..................................................................................... 288 81
ờ { £ d ũ ỹ iắ oài nsười đang dành nhữns thành tựu khoa học công nshệ cao nhất để tìm nước trên các hành tinh xa xôi cùa Hệ Mặt Trời và cả trons Vũ Trụ xa thẳm. Điều đó khỏns cỏ gì nsạc nhiên bời vì nước là dấu hiệu quan trọns nhất và là điều kiện đối với sự tồn tại của sự sống, cho dù là sự sốns phôi thai hay sự sổng phát triển nhất. Thật vậy, nước và khí carbonic là hai nguyên liệu tự nhiên mà từ đó tạo ra mọi chất bột đường - carbohydrat nuôi sống toàn bộ thế giới động vật và thực vật kê cả con người chúns ta. Nước là thành phần chính của cơ thể. trên 70% khối lượng cơ thể con nsười là nước. Nước là môi truờns. là dung mòi cùa mọi phản úng sinh hóa ưons các cơ thè sons. Tóm lại khônơ có nước thì khôns có sự sổna. Trẽn Trái Đất có rất nhiều nước, nhưnơ tronơ số đó chi vẻn vẹn dưới 1 % là nước ngọt có thể dùna được, sổ lượna nước ít ỏi đó lại trực tiếp hay gián tiếp lấy từ các con sôns - một khâu quan trọns trong quá trình tuần hoàn nước trẽn mặt đất. Mỗi dòng sông lại hứna nước từ các lưu vực rộns lớn quanh nó. Khu vực cấp nước cho sôns Amazon có diện tích lớn hơn cả nước Án Độ. khu vực cấp nước cho sông Mekong lớn hơn khoảns 3 lần diện tích nước ta. Điều đó cho thấy nước của các con sòng đã thu vào nó biết bao thử tinh túy của mặt đất và đồng thời cũng thu vào nó biết bao rác rưởi của tự nhiên cũns như các chất thải từ hoạt độna cũa con naười. Nước ngầm cũns hút từ lòns đât biết bao loại vật chất, các chất khoáng, các chất khí và cả các chất có trên mặt đất theo nước ngấm sâu vào lòna đất. Tóm lại nước tự nhiên chửa rất nhiều các tạp chất vô cơ và hữu cơ kè cả các vi sinh vật. điều đó làm cho nước đục. có màu. có mùi có khuàn khòns thê sừ dụng ngay được. Loài người từ làu đã biết chọn các nguồn nước sạch đè dùna. loài nsười cũng biết lọc và diệt khuẩn nước thiên nhièn. Từ 2000 năm trước Côns I9
nguyên, người Hy Lạp và Ẩn Độ cổ đại đã biết đun sôi nước để diệt khuân. Người Ai Cập đã biết dùng muối nhổm thiên nhiên để keo tụ và lắng cặn nước từ 1500 năm trước Công nguyên. Hippocrates đã chế tạo được túi lọc nước (bag filtre). Khoảng 200-300 năm sau Công nguyên, các kênh đẫn nước, kỹ thuật bơm nước bằng máng xoắn đã được chế tạo tại La Mã. Thời Trung cổ, các Hoàng đế La Mã đã phá tan các công trình cấp nước đồ sộ đó. Sau thời Trung cổ, khoa học dần được hồi phục, vào khoảng năm 1670, kính hiển vi thô sơ ra đời và ngay sau đó loài người đã biết tới các vi sinh vật trong nước (1679, A. Van Leuuwenhoek, Hà Lan) và điều đó dẫn tới các kỹ thuật khử trùng nước. Vào thế kỷ XVIII, lọc nước gia đình bẳt đầu phổ biến, vật liệu lọc là lông cừu, bọt biển và than. Năm 1804, tại Paislay, Scotland, xuất hiện các nhà máy xử lý nước đầu tiên bằng phương pháp lọc cát chậm (R. Thom), nước đựng trong các thùng gỗ được phân phối bằng xe ngựa. Năm 1854 J. Snow đã dùng clor để diệt khuẩn tả trong nước. Ở Hoa Kỳ, từ cuối thế kỷ XIX, các nhà máy nước qui mô lớn đã được xây dựng và phương pháp lọc cát nhanh đã được áp dụng. Ở Việt Nam, nhà máy nước Hàng Đậu (Hà Nội) được xây dựng vào năm 1894, sử dụng phèn chua để làm trong nước cũng xuất hiện từ những năm 1800. Trong thế kỳ XX người ta đã bắt đầu dùng than hoạt tính để xử lý nước, trong đó cơ chế hấp phụ dựa trên các lực van der Vaals, lực London là nổi trội. Các màng lọc sinh học (schmutzdecke) đã được ứng dụng trong phương pháp đơrì giản là lọc cát chậm. Cuối thế kỷ XX, đầu thế kỷ XXI, cùng với sự phát triển công nghệ màng (membrane technology) đã xuất hiện các phương pháp lọc không thuần túy cơ học mà đã dựa trên các nguyên lý vật lý như khuếch tán, thẩm thấu (reserve osmosis), thẩm tách (dialysis), kết quả là đã có thể lọc các phần tử nano, dưới nano như vi khuẩn hoặc các ion hòa tan và làm xuất hiện các thuật ngữ mới như lọc micro-MF, lọc nano-NF, siêu lọc-UF, lọc RO...). Cùng với kỹ thuật lọc các loại, khử trùng nước là một công đoạn nhất thiết phải có trong công nghệ xử lý nước. Clor (chlorine) và các hợp chất chứa clor như cloramin đã được dùng từ lâu. Bột tẩy (bleach) gồm các hợp chất clor đã có từ thế kỷ XVIII điển hình là nước Javel (Eau de Javel) nổi tiếng do Berthollet tìm ra trong phòng thí nghiệm tại Javel năm 1789 (nay là gần ga tầu điện ngầm Javel-Andre Citroen, Paris). Dùng clor để diệt khuẩn nước cũng đã được thực hiện vào cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX trước 10 I
tiên ở Hà Lan, Pháp và Nga. Trong siai đoạn 1840-1868, khí ozon (O3 ) đã được phát hiện. Từ những năm 40 thế kỷ XX, ozon đã ược dùng trong xử lý nước, chủ yếu để khử mùi, nhưns phải tới những năm 80 thế kỷ XX, ozon mới được dùng rộng rãi trong diệt khuẩn nước. Riêng ở Mỹ, có tới trên 200 nhà máy nước sử dụng ozon thay cho clor. Trong khi clor và ozon diệt khuẩn theo cơ chế oxy hóa. thì tia cực tím u v diệt khuẩn bàng năng lượng của tia sáng. Một vấn đề nổi cộm nữa là xử lý nước thãi: nước thài đô thị, nước thải côns nghiệp. Có thể nói là 80% nước cấp cho sinh hoạt trờ thành nước thải với thành phần chất hữu cơ phản hủy và lượng vi khuẩn rẩt cao. Nước thải nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường. Tồn tại một thực tế là thành phần nước thiên nhiên rất đa dạng và phức tạp. biết bao loại chất khoáng hòa tan hay lơ lửng khác nhau có trong nước, chúng lại thay đổi theo vùns địa chất, rồi còn các chất khí, các vi sinh vật, các chất hữu cơ tự nhiên bị phân hủy và các sản phẩm vô cơ, hữu cơ trong chất thãi sinh hoạt và chất thải công nshiệp do hoạt động cùa con người gây ra. Điều đó đòi hỏi các kỳ thuật lọc nước và khừ trùne nước cũns phải phát triển theo và cũns trở nên rất đa dạns. Chính vì vậy đã có rất nhiều sách chuyên khảo, cẩm nang về nước và côns nghệ xử lý nước đã và đans được xuất bản. Tuy nhiên do tính chất của nước rất đa và các kỹ thuật xử lý nước cũng rất phong phủ nên khó có một cuốn sách nào, kể cả cẩm nang có thể bao trùm được mọi vấn đề đặt ra trong còns nshệ xử lý nước. Trong bối cảnh đó. cuốn sách “Nước thiên nhiên, các nguyên lý lọc và khử trùng nước” không đặt ra mục tiêu thiết kế một sơ đồ lọc nước cụ thể cho một mẫu nước cụ thể mà đặt mục tiêu rộna hơn là nêu ra những nguyên lý trong xử lý nước, lọc và khử trùng nước, từ đó có thê vận dụng để thiết kể các hệ thổne xử lý nước bất kỳ. Việc thiết kế một hệ thống xử lý nước phụ thuộc vào nsuồn nước, thành phần và tính chất của nước đầu vào. phụ thuộc vào qui mô sản xuất nước, phụ thuộc vào mục tiêu sử dụng, yêu cầu về chất lượns nước và tất cả các điều đó sẽ quyết định giá thành sản phẩm. Trên cơ sở các nsuyên lý chuns trong xử lý nước và vận dụns các điều kiện thực tiễn của tìms địa phương, thậm chí từng làng xã hoặc từng sia đình, hoàn toàn có thè thiết ke một dày chuyền sản xuất nước hợp lý nhất. Chính vì vậy. cuốn sách này CO sans phàn tích nguồn 20C và bản chất của I 11
các tạp chất vô cơ, hữu cơ và các vi sinh vật có trong nước, đông thời trình bày bản chất của các công đoạn trong công nghệ lọc nước, bản chât và cơ chế các tương tác giữa tạp chất và các phần tử lọc, tương tác giữa các vi sinh vật với các chất diệt khuẩn. Cuốn sách cũng dành một chương nói về khí ozon, một chất oxy hóa rất mạnh: từ phương pháp tạo ra ozon, các tính chất của ozon đến khả năng và các cơ chế diệt khuẩn của ozon cũng như vai trò của ozon trong việc loại bỏ một số tạp chất tự nhiên thường có trong nước cũng như các chất độc hại làm ô nhiễm nước. Giới hạn sử dụng khí ozon một cách an toàn cũng được đề cập. Các tác giả hy vọng cuốn sách “Nước thiên nhiên, các nguyên lý lọc và khử trùng nước” sẽ bể ích cho tất cả những ai quan tâm đến vấn đề nước sạch, nước an toàn, nhất là khi chưa có điều kiện tiếp cận với nước máy công nghiệp. Cuốn sách cũng có thể có ích đối với các bạn trẻ đang theo học hoặc làm việc trong lĩnh vực xử lý nước và công nghệ môi trường. Các tác giả xin chân thành cảm ơn Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật và các biên tập viên của Nhà xuất bản đã giúp đỡ trong việc hoàn thiện và xuất bản cuốn sách này. Các tác giả xin chân thành cảm ơn Hội Dinh dưỡng Việt nam đã quan tâm và góp nhiều ý kiến bổ ích về các vấn đề chuyên môn. Cuối cùng các tác giả xin chân thành cám ơn GS Trần VTnh Diệu đã đọc bản thảo cuốn sách, tham gia các buổi thảo luận nhất là về các vấn đề hóa học nước. Hà Nội, tháng 4 năm 2014 Các tác giả 12 I
ỹ í à t é /u á u Lòigi& i thiệu của Hội Dinh dư ỡng Việt Nam r \ ưới góc độ khoa học dinh dưỡng, nước không chứa dinh dường, J Jmrnrr không câp năng lượns, song nước lại là thành phân câu thành của mọi cơ thể sống, vì vậy không có nước là không có sự sống. Thống kê của Tổ chức Y tế thế giới và các báo cáo của Chương trình mục tiêu nước sạch Liên hợp quốc MDG cho thấy, hiện nay trên 1 tỳ người trên Trái Đất chưa được tiếp cận với nước an toàn. Nói như vậy để thấy rằng vấn đề nước sạch, nước an toàn \òra cấp bách một cách trực tiếp cho bàn thân mồi người mà còn là vẩn đề kinh tế xã hội to lớn mà nhân loại đang phải đối đầu. Theo thống kê sơ bộ. mồi neười Mỳ có khoảng 600 lít nước sạch trong một ngày đêm. trons khi rất nhiều quốc sia con số đó chi là khoảng 10 lít. Vì vậy, rất nhiều chương trinh quổc gia và quổc tế đã và đane được triển khai nhàm làm cho người dân được tiếp cận với nước an toàn. Ở nước ta hiện nay, nước sạch được cuns cấp cho các thành phổ lớn. Các vùng ven đô. vùne nông thôn và các vùng xa thường dùng nước tự có. Giếng khoan kiểu UNICEF một thời là một bước tiến tron 2 việc cấp nước sạch cho nsười dân. Trons tương lai 2 ần. ờ các vùns xa thành phố, đô thị lớn. nước giếng khoan và nước sôns hồ vẫn là các nguồn nước chính trong sinh hoạt và ăn uổns của người dàn. Một bước tiến đáns kể nửa là nước tự nhiên đó đã và đana được xử lý (lọc. khừ trùn 2 ) ờ mức độ cần thiểt. Ở nước ta cũns như nhiều nước đans phát triển, nsười dàn vần thườna dùng các kỹ thuật lọc nước đơn siản như lọc I 13
NƯỚC THIÊN NHIÊN, CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRÙNG NƯỚC bàng cát, bàng than hay than hoạt tính, sử dụng bổ sung phèn chua, trong nhiều trường họp, cloramin cũng được dùng đê diệt khuân nguôn nước. Những nỗ lực hướng vào việc làm cho nước sạch hơn, an toàn hơn cần được khuyến khích. Một trong những cách khuyên khích đó là công tác tuyên truyền, là hướng dẫn kỹ thuật cho nhiều người biêt sự cần thiết của nước an toàn và cách làm đom giản, quy mô nhỏ đê có được nước an toàn. Cuốn sách “Nước thiên nhiên, các nguyên lý lọc và khử trùng nước” của các tác giả do GS Nguyễn Hoàíig Nghị chủ biên là một đóng góp theo hướng đó. Dưới góc nhìn của một nhà vật lý, GS Nghị và các tác giả đã kết hợp được vấn đề hóa học nước với bản chất vật lý của nó, đã trình bày và nêu rõ bản chất, cơ chế, các tương tác vật lý, hóa học và sinh học trong các công nghệ lọc và diệt khuẩn nước. Nhiều vấn đề khá chi tiết trong xử lý nước cũng được làm rõ. Nhưng giá trị của cuốn sách là làm rõ các nguyên lý, bản chất các quá trình và các tương tác trong công nghệ lọc và diệt trùng nước. Điều đó giúp cho người đọc, dù ở địa phương nào với các đặc thù riêng của nguồn nước địa phương mình, trên cơ sở nắm vừng các nguyên lý xử lý nước có thể áp dụng và tìm ra các giải pháp phù hợp với điều kiện cụ thể của mình để thiết kế, chế tạo các hệ thống xử lý nước phù hợp và vẫn bảo đảm chất lượng nước sạch hơn, an toàn hơn... Một điều muốn nhắc tới nữa là các tác giả đã trình bày rõ về khí ozon, tính chất và khả năng ứng dụng trong xử lý nước. Mặc dù hiện nay ở trong nước cũng như ở ngoài nước, người ta đã sử dụng ozon trong xừ lý nước, thậm chí trong quy mô công nghiệp, vẫn cần làm rõ hơn nữa tác dụng của ozon, nhất là cách sử dụng ozon an toàn trong khử trùng nước và không khí. Đây là lần đầu, có một cuốn sách đề cập đến ozon tuy tóm tắt nhưng tương đối đầy đủ cả về kỳ thuật ozon đến tính chất khả năng diệt khuẩn theo cơ chế oxy hóa của ozon. Các tác giả cũng cung câp nhiêu thông tin về việc ứng dụng ozon trong xử lý nước quy
LỜI GIỚI THIỆU mô còng nahiệp. Và quan trọns hơn. các tác giả đã chi ra các liều lượne an toàn trona việc sử dụns khí ozon. Hội Dinh dưỡng Việt Nam xin tràn trọns giới thiệu với bạn đọc cuốn sách “Nước thiên nhiên, các nguyên K lọc và diệt trùng nước” của GS Nguyền Hoàns NahỊ. và hy Yọns cuốn sách sẽ có ích trons việc hiểu biểt hơn về nước quanh ta và cách làm thế nào để nước sạch hơn. an toàn hơn. nhất là trons điều kiện ớ vùn® xa đò thị. nhừns nơi còn thiểu hoặc chưa có nsuồn nước tièu chuẩn Hà Nội, tháng 8 năm 2014 Phó Chủ tịch kiêm Tổng thư ký Hội Dinh dưỡng Việt Nam TSTừNgử I 15
NƯỚC THIÊN NHIÊN, CÁC NGUYÊN LÝ LỌC VÀ KHỬ TRÙNG NƯỚC w y Ị __ Ị / • • y __» __ Lời g iớ i thiệu của Phó Chủ tịch Hội đòng Khoa họp Thủ đô Hà Nội ầm quan trọng của nước đối với mọi mặt hoạt động cùa cuộc sống con người là quá rõ ràng. Xã hội càng phát triển, nhu cầu về nước sạch càng tăng cao. Nước dùng cho công nghiệp, nông nghiệp có yêu cầu riêng, còn nước dùng cho sinh hoạt hàng ngày, đặc biệt là nước uống có yêu cầu khẳt khe hơn nhiều. Hiện nay ở nước ta, các thành phố lớn đều được cung cấp nước sạch, còn các vùng ven đô, vùng nông thôn và các vùng xa dùng nước tự khai thác từ nguồn nước ngầm hay lấy từ sông, hồ. Một vấn đề lớn đang được đặt ra là tìm các biện pháp nâng cao chất lượng nước sạch từ đơn giản đến phức tạp. Đơn giản là lọc bàng cát, than bình thường hay than hoạt tính, kết hợp với phèn chua và trong trường họp cần thiết có thể dùng hóa chất cho phép để diệt khuẩn. Phức tạp là thiết kế, chế tạo và lắp đặt các hệ thống lọc, khử trùng nước hoàn chinh mang tính công nghiệp. Trong những điều kiện xuất xứ nguồn nước cung cấp không đồng nhất về chất lượng, trình độ hiểu biết về nước sạch và khả năng tài chính của người dân ở các vùng, miền khác nhau cũng rất khác nhau nên cần trang bị cho họ những kiến thức cần thiết về nước an toàn và các biện pháp xử lý cụ thể có thể thực hiện được bằng các hệ thống thiết bị từ đơn giản đến phức tạp. Đồng thời, những kiến thức đó cũng giúp ích cho người dân biết lựa chọn đúng các hệ thống lọc và khừ trùng nước đang bán trên thị trường. Cuốn sách “Nước thiên nhiên, các nguyên lý lọc và khử trùng nước” của các tác giả do GS Nguyễn Hoàng Nghị chủ biên là đóng góp quan trọng, đáp ứng kịp thời cho những yêu cầu nêu trên. 16 1
LỜI GIỚI THIỆU Cuôn sách của GS Nshị và các đông tác già có những đặc điêm riêng sau đày: 1. Trình bày khái quát và s á n ° sủa về nước và xứ lý nước, thành phần hóa học của nước: 2. Nêu chi tiết các thông sổ đánh giả chất lượng nước; 3. Cung cấp hiểu biết cần thiết về nước bể mặt và nước ngầm; 4. Trình bà}' ỉỏm tăt các q iạ trình rà kỹ thuật lọc nước, lọc rà bê lọc. các phương pháp khứ trùng nước truy ền thống: 5. Trình bà}' khá đồ}' đủ về ozon rà ứng dụng; 6. Phần cônơ nơhệ xứ ỉý nước thải và vi sinh vật đã cung cấp nhĩmg kiến thức cơ ban về vi sinh vật. các nguồn mrớc thài và sơ đồ xữ lý nước thái sinh hoạt. Đặc đièm nôi bật nhất cúa cuốn sách là GS Nshị và các dons tác giã đã kểt hợp được các vấn đề hóa học và bản chất vật lý của nước; làm rõ bản chất, cơ chế các tươns tác vật lý, hóa học và sinh học trong các còns nshệ lọc và diệt khuàn nước. Giá trị của cuốn sách cần được đánh aiá cao là làm rõ các nsuyên lý. bản chất của các quá trình xảy ra trons lọc và khử trùng nước. Từ năm chăc các nauyèn lý xử lý nước, bạn đọc có thể đề xuất vẩn đề thiết kể. chế tạo và lấp đặt một hệ thốnơ thiết bị phù hợp đê sản xuất ra nước sạch theo yêu cầu. Xin tràn ữọns siới thiệu với bạn đọc cuốn sách “Nước thiên nhiên, các nguyên lý lọc và k h ử trùng nước" và h\ vọng cuổn sách sẽ C T12 cấp U cho bạn đọc nhữna kiến thức bô ích về nước, nliữns nguyên lý cơ bản về lọc và khử trùng nước nhằm tìm ra siải pháp cụ thê phù họp đê có nước sạch và an toàn phục vụ cho việc nàns cao chất lượng cuộc sốnơ. Hà Nội, tháng 8 nâm 2014 GS. TSKH Tràn Vĩnh Diệu Phó Chù tịch Hội đòng khoa học Thủ đô Hà Nội I 17
LỜI CẢM ƠN Ờ iũ ả m ơ/2 rong hơn 8 năm qua, Công ty c ổ phần Đầu tư và ứ n g dụng công nghệ cao HCT hoạt động trong lĩnh vực xử lý và khử trùng nước, đã nghiên cứu và triển khai sản xuất thành công các công nghệ và thiết bị nhằm nâng cao chất lượng nước, phục vụ sức khỏe cộng đông. Đó là các máy phát ozon công suất khác nhau, các thiết bị lọc nước tổ hợp thiết kế trên cơ sở vật liệu gốm - carbon hoạt tính và được bổ sung các hạt trao đổi ion, vật liệu nano zeolit và khử khuẩn bàng các phần từ nano bạc và bàng khí ozon. Các hệ thống lọc nước ngầm, nước bề mặt mini phục vụ một hộ và cụm hộ gia đình ở các vùng xa nguồn nước máy cũng được thiết kế kết hợp khử khuẩn, khử sắt bằng ozon. Một số lượng lớn các sản phẩm đã đến tay và được người tiêu dùng chấp nhận. Công ty đã đạt nhiều giải thưởng của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam về hàng chất lượng cao và sản phẩm vì sức khỏe cộng đồng, đạt danh hiệu Doanh nghiệp của năm (2013). Song song với việc sản xuất các thiết bị xử lý nước, Công ty đã chú trọng việc quảng bá khoa học công nghệ trong lĩnh vực lọc và khử trùng nước. Trong thời gian 2010-2013, kết hợp với các kênh truyền hình quôc gia, Công ty đã thực hiện nhiều buổi thuyết trình trên sóng nhàm làm rõ thêm khía cạnh khoa học của các sản phẩm mà Công ty chế tạo. Kêt họp với các nhà khoa học trong nước từng làm việc lâu năm tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Viện Dinh dưỡng quốc gia, đúc kêt các kêt quả ứng dụng thực tiễn của Công ty và của hàng nghìn người dùng, các nhà khoa học cùng chuyên gia của Công ty đã biên soạn cuốn sách “Nước trong thiên 'nhiên, các nguyên lý lọc và khử 18 I