Cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của con người không thể thiếu nguồn nước. Thông thường chúng ta có thói quen dùng nguồn nước mặt và nước ngầm là chủ yếu. Đối với nguồn nước mặt do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội làm chất lượng ngày càng xấu đi, lượng khai thác và sử dụng cũng có sự biến động theo mùa. So với nước mặt thì nguồn nước ngầm lại ít chịu ảnh hưởng hơn từ sản xuất và sinh hoạt con người.
Với thành phần chứa tạp chất hòa tan do ảnh hưởng từ các điều kiện địa tầng, thời tiết và quá trình phong hóa, sinh hóa khu vực, nên chất lượng nước tốt hơn nhiều so với nước mặt. Ngoài ra nguồn nước ngầm lại không chứa các rong tảo, chất keo, hạt lơ lững và các loại vi trùng gây bệnh thấp.
Tuy nhiên nguồn nước ngầm không phải là không chịu tác động con người. Các chất thải sản xuất, chất thải sinh hoạt của người và động vật, phân bón hóa học… ồ ạt đưa vào môi trường, theo thời gian ngấm vào lòng đất, tích tụ dần và gây ô nhiễm nguồn nước. Rất nhiều nguồn nước ngầm hiện nay bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, vi trùng gây bệnh, kim loại nặng trong đất, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và không loại trừ các chất phóng xạ.
Việc xử lý nước ngầm khác nhau trước khi đưa vào sử dụng, tùy vào đặc thù nguồn nước, nhu cầu cấp nước, tiêu chuẩn chất lượng và điều kiện sinh hoạt mà lựa chọn kỹ thuật xử lý phù hợp.
1. Một số quá trình cơ bản xử lý nguồn nước ngầm
a/ Làm thoáng sơ bộ: mục đích sử dụng nguồn oxy trong không khí để oxy hóa các hợp chất II của Sắt (Fe) và Mangan (Mn) tạo kết tủa. Ngoài ra còn loại trừ CO2 trong nước nhằm nâng cao pH đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân kim loại.
b/ Clo hóa sơ bộ: nhằm oxy hóa Fe và Mn hòa tan ở dạng phức hữu cơ, trung hòa lượng Amoniac (NH3) dư và diệt khuẩn tạo nhầy trên bề mặt lớp lọc.
c/ Khuấy trộn hóa chất: nhằm phân tán đều hóa chất phèn vào nước khi xử lý.
d/ Keo tụ và tạo bông cặn: thực hiện việc kết dính các hạt cặn keo phân tán thành bông cặn có khả năng lắng và lọc.
đ/ Quá trình lắng lọc: nhằm loại trừ các cặn và bông cặn, tách các cặn nhỏ không lắng được nhưng có khả năng bám dính trên bề mặt hạt lọc. Ngoài ra còn giảm lượng vi khuẩn có trong nước.
e/ Hấp thụ và hấp phụ than hoạt tính: khử màu mùi vị cho nước. Đây cũng là cách xử lý tăng cường nếu phương pháp xử lý thông thường không đáp ứng.
f/ Flo hóa nước: nâng cao hàm lượng Flo trong nước lên 0,6 -0,9 mg/l nhằm bảo vệ men răng và xương cho người sử dụng nước.
g/ Ổn định nước: khử tính xâm thực và tạo màng bảo vệ cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn.
h/ Giảm độ cứng nước: loại trừ các ion Ca2+, Mg2+ khỏi nước đến nồng độ yêu cầu.
i/ Khử trùng và khử muối: diệt vi sinh gây bệnh, tách bớt muối hòa tan dưới dạng cation và anion trong nước.
Đối với việc xử lý nước áp dụng trong điều kiện sinh hoạt gia đình chúng ta có thể bỏ qua một số quy trình mà chất lượng nguồn nước sử dụng vẫn đảm bảo.
2. Biện pháp khử sắt trong nước ngầm
Trong nước ngầm Sắt thường tồn tại Fe (II) dưới dạng muối tan Fe(HCO3)2, FeS, FeSO4… Với hàm lượng sắt cao nước có màu vàng, mùi tanh, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất. Nguồn nước ngầm được phân loại theo hàm lượng sắt như sau:
– Nước ngầm có hàm lượng sắt thấp: nồng độ từ 0,4 – 10 mg/l
– Nước ngầm có hàm lượng sắt trung bình: từ trên 10 đến 20 mg/l.
– Nước ngầm có hàm lượng sắt cao: nồng độ trên 20 mg/l
Khi nguồn nước có nồng độ vượt tiêu chuẩn cho phép thì chúng ta phải tìm cách khử và loại trừ sắt.
a/ Phương pháp oxy hóa sắt:
Chuyển Fe (II) về Fe (III) và tách khỏi nước dưới dạng kết tủa Fe(OH)3.
Fe(HCO3)2 + 2H2O ® Fe(OH)2 + 2CO2 + 2H2O
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ® 4Fe(OH)3 ¯
Sắt (III) trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng, qua việc lắng lọc dễ dàng tách khỏi nước.
Trong nước ngầm nồng độ oxy hòa tan (DO) không có hoặc ở mức rất thấp. Do đó để tăng DO trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng bề mặt. Hiệu quả việc làm thoáng được xác định theo nhu cầu oxy quá trình khử sắt.
b/ Khử sắt bằng quá trình oxy hóa:
-Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc: sử dụng giàn mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun 0,7m, lỗ phun đường kính 5mm, lưu lượng tưới 10 m3/h. Hàm lượng DO trong nước sau làm thoáng khoảng 40% lượng DO bão hòa ở 25 °C.
-Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên: sử dụng giàn làm thoáng 1 hay nhiều bậc với sàn rải xỉ hay tre gỗ, lưu lượng tưới và chiều cao tương tự như trên. Hàm lượng DO trong nước tương đối cao, lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.
-Làm thoáng cưỡng bức: quy mô hơn ở dạng tháp tưới, lưu lượng tưới 30 -40 m3/h. Lượng không khí tiếp xúc từ 4 -6 m3/m3 nước. Hàm lượng DO sau làm thoáng đạt 70% lượng DO bão hòa, lượng CO2 giảm đến 75% so với ban đầu.
Đối với nước ngầm có hàm lượng sắt thấp thì chỉ cần sử dụng cách làm thoáng đơn giản bề mặt lọc là đạt yêu cầu. Sau quá trình cung cấp oxy cho nước, hỗn hợp khí -nước đưa qua lớp vật liệu lọc. Thành phần Fe (II), DO và 1 phần Fe(III) tạo thành được tách ra và bám trên bề mặt vật liệu tạo màng xúc tác, quá trình hấp thụ cũng như oxy hóa Fe tạo chất keo tụ và được giữ lại trên bề mặt vật liệu lọc. Để tránh hiện tượng tắt lọc tại bộ phận này, định kỳ cần phải rửa lọc bề mặt hoặc thay mới lớp lọc. Đối với nước ngầm có hàm lượng sắt cao thì cần bổ sung một lượng hóa chất tăng hiệu quả quá trình tạo bông keo tụ trước khi qua bề mặt lọc.
Cuối cùng nước sạch sau xử lý đi ra ngoài và được thu gom để sử dụng.
