Danh sách các hóa chất dùng trong xử lý nước

Danh sách các hóa chất dùng trong xử lý nước

Hóa chất được sử dụng từ giai đoạn xử lý nước đến phân phối nước uống bằng con đường trực tiếp nhất. Chúng thuộc ba loại lớn:

• Các chất được tạo ra từ việc bổ sung các hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý đông tụ và khử trùng nước - những hóa chất này được thêm vào một cách có chủ ý và có thể làm phát sinh dư lượng hoặc tạo ra sản phẩm phụ;
• Chất khử trùng được thêm vào nước với mục đích duy trì dư lượng hóa chất trong quá trình phân phối nước, thường là cho nước vòi - những hóa chất này cũng có thể làm phát sinh sản phẩm phụ;
• các chất được lọc từ các vật liệu sử dụng trong phân phối nước hoặc trong hệ thống ống nước, hoặc phát sinh từ các sản phẩm ăn mòn của đường ống.

Hướng dẫn của WHO về chất lượng nước uống (WHO, 2004) bao gồm một số lượng đáng kể các hóa chất tiềm năng thường sử dụng trong xử lý hoặc phân phối nước (được tóm tắt trong Bảng 1), nhưng chỉ một vài trong số các hóa chất này có ý nghĩa thực tế.

Điều quan trọng là các cơ quan cấp nước quản lý bất kỳ hóa chất mà họ sử dụng đúng cách. Trong nhiều trường hợp, phương pháp kiểm soát tốt nhất là thông qua thực hành quản lý, chẳng hạn như tối ưu hóa quy trình xử lý nước và quy định các vật liệu và hóa chất tiếp xúc với nước uống, thay vì theo dõi và phân tích hóa học.

Bài viết này đưa ra hướng dẫn về tầm quan trọng của các hóa chất tiềm năng dùng để xử lý nước, dưới góc độ quản lý.

Hóa chất dùng trong xử lý nước

Chất khử trùng nước và các phụ phẩm khử trùng

Ba hóa chất thường được sử dụng làm chất khử trùng chính là clo, clo dioxide và ozone. Monochloramine, thường được gọi là chloramine, được sử dụng như một chất khử trùng còn lại để phân phối.

Clo

Clo là chất khử trùng chính được sử dụng rộng rãi nhất và cũng thường được sử dụng để khử trùng dư trong hệ thống phân phối. Theo dõi mức độ clo trong nước uống vào hệ thống phân phối thường được coi là ưu tiên cao (nếu có thể), bởi vì việc giám sát được sử dụng như một chỉ báo cho thấy việc khử trùng đã diễn ra.

Nồng độ clo dư khoảng 0,6 mg / l trở lên có thể gây ra vấn đề chấp nhận cho một số người tiêu dùng trên cơ sở hương vị. Giám sát clo tự do tại các điểm khác nhau trong hệ thống phân phối đôi khi được sử dụng để kiểm tra rằng không có quá nhiều nhu cầu clo trong phân phối có thể chỉ ra các vấn đề khác trong hệ thống, chẳng hạn như xâm nhập của ô nhiễm.

Clo phản ứng với các chất hữu cơ tự nhiên trong nước thô tạo thành một loạt các sản phẩm phụ không mong muốn.

Các giá trị hướng dẫn đã được thiết lập cho một số các sản phẩm phụ này. Các hợp chất được coi là đại diện của các sản phẩm phụ clo hóa cho mục đích thiết lập các tiêu chuẩn và giám sát là trihalomethanes (THMs) bao gồm chloroform, bromodichloromethane, chlorodibromomethane và bromoform.

Các axit Haloacetic (HAAs), như monochloroacetate, dichloroacetate và trichloroacetate, cũng có thể được tạo thành do kết quả của phản ứng của clo với chất hữu cơ có trong nước thô. Một số quốc gia theo dõi HAAs cũng như THM, nhưng HAAs rất khó phân tích và tốn kém hơn THMs.

THM và HAAs tiếp tục phát triển trong hệ thống phân phối; do đó, giám sát có thể phức tạp. Tối ưu hóa đông máu và lọc là quan trọng nhất trong việc giúp loại bỏ các tiền chất của các sản phẩm phụ này và đến lượt nó, sẽ làm giảm sự hình thành THM, HAAs và các sản phẩm phụ không mong muốn khác. Để đảm bảo an toàn cho vi sinh vật trong nước uống, không bao giờ được khử trùng
thỏa hiệp trong việc cố gắng đáp ứng các hướng dẫn cho bất kỳ sản phẩm phụ khử trùng.

Clo điôxit

Clo điôxit bị phá vỡ để lại các hóa chất vô cơ chlorite và chlorate. Chúng được quản lý tốt nhất bằng cách kiểm soát liều lượng clo điôxit vào nước. Clorit cũng có thể được tìm thấy trong dung dịch hypochlorite đã được cho phép già đi. Không có giá trị hướng dẫn cho chlorate vì dữ liệu hạn chế về độc tính của nó, nhưng hóa chất này đã được chứng minh là ít độc hơn chlorite và hiện diện ở nồng độ thấp hơn. Kiểm soát chlorite nói chung cũng sẽ kiểm soát đầy đủ chlorate.

Ozone

Ozone, được sử dụng như một chất khử trùng chính, không thể được theo dõi trong nước uống, vì nó không để lại dư lượng. Ozon hóa với sự hiện diện của bromide vô cơ, có thể xảy ra tự nhiên trong nước thô, có thể làm tăng nồng độ bromate thấp. Phân tích
bromate là khó khăn và đắt tiền, bởi vì một số chất vô cơ khác can thiệp vào phân tích có thể có mặt. Do đó, người ta cho rằng giám sát bromate là ưu tiên thấp và thay vào đó, việc quản lý nên liên quan đến việc kiểm soát các điều kiện của ozon hóa.

Monochloramine

Monochloramine, được sử dụng làm chất khử trùng nước còn lại là để phân phối nước, thường được hình thành từ phản ứng của clo với amoniac. Kiểm soát cẩn thận sự hình thành monochloramine trong xử lý nước là rất quan trọng để tránh sự hình thành di- và trichloramines, vì những chất này có thể gây ra mùi vị rất khó chịu. Sự hình thành nitrite do hậu quả của hoạt động của vi sinh vật trong màng sinh học trong hệ thống phân phối nước là khả năng khi monochloramine được sử dụng làm chất khử trùng còn sót lại, đặc biệt là nếu nồng độ amoniac không được kiểm soát đầy đủ.

Chất keo tụ

Sự đông tụ và keo tụ là những rào cản quan trọng đối với các chất gây ô nhiễm vi sinh và là các quá trình chính để giảm chất hữu cơ và độ đục tự nhiên, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả khử trùng. Hóa chất được sử dụng làm chất keo tụ trong xử lý nước uống bao gồm nhôm và muối sắt, chẳng hạn như nhôm sunfat, polyaluminium clorua hoặc sắt sunfat.

Không có giá trị hướng dẫn dựa trên sức khỏe nào được đặt cho nhôm và sắt, vì cả hai đều không được coi là có ý nghĩa đối với sức khỏe khi được sử dụng trong các trường hợp bình thường trong xử lý nước.

Tuy nhiên, cả hai chất có thể làm phát sinh vấn đề biến màu và lắng đọng trầm tích trong phân phối nước nếu xuất hiện với số lượng quá mức. Các nồng độ trong nước uống ở trên mà vấn đề có khả năng xảy ra là 0,3 mg / l đối với sắt và 0,2 mg / l đối với nhôm. Nồng độ nhôm này có thể đạt được bởi bất kỳ công trình xử lý nước nào, nhưng một công trình xử lý lớn chạy tốt sẽ có thể đạt được giá trị còn lại trung bình thông thường là 0,1 mg / l.

Chiến lược quản lý tốt nhất cho cả nhôm và sắt khi được sử dụng trong điều trị là đảm bảo rằng quá trình đông máu được tối ưu hóa để ngăn chặn lượng dư thừa còn lại trong nước uống.

Đôi khi các polyme hữu cơ, được gọi là chất trợ đông máu, được sử dụng để hỗ trợ quá trình đông máu. Các polyme này có thể chứa các monome acrylamide hoặc epichlorohydrin dư. Việc theo dõi các hóa chất này trong nước uống thường không phù hợp, vì đo trong nước rất khó khăn.

Thay vào đó, các hóa chất này được quản lý bằng cách chỉ định một lượng monome dư tối đa trong polymer và nồng độ polymer tối đa có thể được thêm vào quá trình xử lý. Hướng dẫn của WHO về chất lượng nước uống (WHO, 2004) đưa ra hướng dẫn bổ sung về việc phê duyệt và kiểm soát các hóa chất và vật liệu tiếp xúc với nước uống.

Hóa chất và vật liệu khác được sử dụng trong xử lý nước

Một số hóa chất khác có thể được thêm vào trong xử ;ý nước. Chúng bao gồm các chất như natri hydroxit (dùng để điều chỉnh pH).

Trong mọi trường hợp, việc chỉ định chất lượng của các hóa chất được thêm vào là phù hợp để nước cuối cùng không chứa các chất gây ô nhiễm không mong muốn. Đảm bảo rằng các hóa chất được sử dụng có chất lượng phù hợp thường được quản lý tốt nhất theo thông số kỹ thuật của sản phẩm thay vì theo dõi nước uống.

Hướng dẫn của WHO về chất lượng nước uống (WHO, 2004) có một phần về phê duyệt và kiểm soát hóa chất và vật liệu để sử dụng tiếp xúc với nước uống cung cấp hướng dẫn về đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm.

Nhựa trao đổi ion và các quy trình xử lý tiên tiến hơn dựa trên màng được sử dụng ngày càng nhiều trong xử lý nước uống. Có thể là hóa chất có thể lọc từ các vật liệu được sử dụng trong sản xuất các hệ thống này; do đó, những điều này cũng nên được quản lý bởi các thông số kỹ thuật sản phẩm và vật liệu thích hợp.

Hệ thống phân phối nước

Kim loại được sử dụng rộng rãi nhất cho đường ống nước và phụ kiện trong các hệ thống phân phối nước là sắt, có thể làm phát sinh các sản phẩm ăn mòn. Những sản phẩm này có thể gây ra sự đổi màu ở vòi nước nếu hệ thống phân phối không được quản lý chính xác. Giám sát các sản phẩm ăn mòn không thích hợp; thay vào đó, chúng ta cần phải quản lý vấn đề ăn mòn và tích lũy các sản phẩm ăn mòn trong quá trình phân phối nước.

Trong một số trường hợp, máy bơm tay bằng sắt có thể làm phát sinh nước bị đổi màu nếu chúng bị ăn mòn bởi nước có nhiều tính axit. Những trường này có thể thích hợp để sàng lọc nước thô cho độ pH thấp và, nơi phát hiện độ pH thấp, xem xét sử dụng vật liệu thay thế cho máy bơm. Độ ăn mòn của nước là chức năng của nhiều yếu tố, bao gồm pH, độ kiềm thấp, ion clorua và sunfat, trầm tích và hoạt động của vi sinh vật; chủ đề này được đề cập chi tiết hơn trong Hướng dẫn của WHO về chất lượng nước uống (WHO, 2004).

Chì, đồng và đôi khi kẽm có thể có trong nước uống, do hậu quả của việc sử dụng các kim loại này trong hệ thống đường ống trong các tòa nhà công cộng, thương mại và trong nước. Giám sát rất phức tạp bởi thực tế là cả sự xuất hiện và sự tập trung sẽ khác nhau tùy theo tòa nhà xây dựng và vào các thời điểm khác nhau trong ngày. Nồng độ thường sẽ lớn hơn khi nước đọng trong ống càng lâu, do đó nước rút đầu tiên thường sẽ có mức cao hơn nước từ hệ thống xả hoàn toàn.

Đồng và kẽm ít có khả năng xảy ra ở mức độ quan tâm, ngoại trừ trong các tòa nhà rất mới hoặc nơi cung cấp nước ăn mòn cao; tuy nhiên, nồng độ có thể tăng lên trong một số trường hợp khi sử dụng đường ống đồng làm phương tiện nối đất cho hệ thống điện trong tòa nhà. Chì thường xuyên xảy ra ở nồng độ lớn hơn giá trị hướng dẫn trong các tình huống có ống dẫn và chất hàn.

Chì cũng là một thành phần của đồng thau, đồng và kim loại trong súng đạn, được sử dụng trong các phụ kiện của hệ thống ống nước. Một số trường hợp, phụ kiện làm bằng các kim loại này có thể là một ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ chì tại vòi.

Giám sát kim loại từ hệ thống ống nước là khó khăn vì sự thay đổi nồng độ theo thời gian và thực tế là các mức độ thường là đặc tính. Khi ống dẫn có mặt trong một số lượng lớn các tòa nhà, các yêu cầu quan trọng nhất là giám sát sức khỏe cộng đồng (để đảm bảo rằng không có vấn đề sức khỏe cộng đồng nào đáng kể) và xác định các tòa nhà có đường ống dẫn. Việc xem xét chì trong nước uống nên là một phần của chiến lược giảm chì tổng thể, bởi vì phơi nhiễm chì từ các nguồn khác có thể có ý nghĩa hơn. Có một số cách tiếp cận khả thi để giảm mức độ chì trong nước uống, từ thay thế mục tiêu của ống dẫn đến kiểm soát ăn mòn trung tâm đến giảm khả năng chì sẽ tan trong nước.

Chì cũng có thể phát sinh nếu hàn chì được sử dụng trong lắp đặt đường ống đồng. Một biện pháp kiểm soát trong trường hợp này thường là tránh sử dụng chất hàn chì cho các ứng dụng liên quan đến nước uống.

Ống nhựa polyvinyl clorua (PVC) cũng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống phân phối. Chì đã được sử dụng như một chất ổn định trong ống PVC không khử trùng, và có thể làm tăng mức chì trong nước uống trong một thời gian sau khi lắp đặt mới. Ống như vậy thường có đường kính lớn;

Do đó, hiệu ứng pha loãng của nước chảy qua đường ống sẽ làm giảm nồng độ chì và có thể dẫn đến nồng độ chì dưới giá trị hướng dẫn. Đã có trường hợp mức độ monome vinyl clorua còn lại trong nhựa cao hơn mong muốn. Tuy nhiên, giám sát hóa học của nước uống thường không được coi là phù hợp và phương pháp quản lý phù hợp nhất là theo đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm, như chỉ ra ở trên cho các vật liệu khác.

Đề xuất chiến lược quản lý rủi ro cho hóa chất xử lý nước

Tham khảo: WHO (2004). Hướng dẫn về chất lượng nước uống, Tổ chức Y tế Thế giới, Geneva.