Các hiện tượng bất lợi do sự phát triển vi sinh vật, sinh vật trong ống dẫn, công trình và thiết bị cấp nước, biện pháp khắc phục
Các quá trình sinh hóa diễn ra trong nguồn nước và hệ thống cấp nước đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước cấp. Các sinh vật từ ngoài lọt vào ống dẫn nước – môi trường không thích nghi với sự sống - hoạt động bình thường của chúng, được gọi ...
Các quá trình sinh hóa diễn ra trong nguồn nước và hệ thống cấp nước đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước cấp. Các sinh vật từ ngoài lọt vào ống dẫn nước – môi trường không thích nghi với sự sống - hoạt động bình thường của chúng, được gọi là sinh vật ngoại lai. Những sinh vật “nguyên địa“ cùng với dòng nước và lọt vào hệ thống cấp nước khác với loại ngoại lai ở chỗ, chúng chịu đựng được với môi trường trong hệ thống cấp nước, chúng có thể sinh sản phát triển được. Loại sinh vật ngoại lai chủ yếu tạo ra hiện tượng bất lợi đối với bể lọc. Còn sinh vật nguyên địa thì bất lợi đối với toàn hệ thống cấp nước.
Các hiện tượng do sinh vật ngoại lai:
Những sinh vật ngoại lai bao gồm: vi khuẩn dạng chỉ, nấm, tảo, các động vật phù du. Trong số vi khuẩn dạng chỉ, đặc biệt chú ý là Sphaerotilus natans. Trong số các loại nấm nguy hiểm nhất là Leptomitus lacteus.
- Leptomitus lacteus sống quanh năm ở sông hồ nhưng phát triển mạnh nhất về mùa đông. Điều kiện thường xuyên phải có để Leptomitus lacteus phát triển là sự có mặt của các chất hữu cơ. Sự phát triển của Leptomitus lacteus phát triển thành từng khối nhầy cùng với Sph. Natans trong 1,5 – 2 giờ có thể hoàn toàn vít lưới, làm lưới chắn của công trình thu bị hỏng. Ở các bể lọc chúng cùng với các sợi nấm nhầy tạo một mảng chắc ngăn nước – không cho nước đi qua bể lọc.
- Tảo cũng gây nhiều hiện tượng bất lợi trong các công trình cấp nước gồm khuê tảo, lục tảo, tảo xanh lam.
Khuê tảo có khung silic cứng. Chúng tạo nên các màng chắc trên mặt vật liệu lọc, không cho nước qua bể lọc, làm giảm năng suất bể.
Khuê tảo Melosira islandica thường phát triển về hai mùa xuân và thu, có khi tới 600 – 700 và thậm chí tới 1000 – 2000 tế bào/ml nước. Mùa hè: Không đáng kể chỉ không quá 20. Ngoài ra còn có các loại khuê tảo khác như Melisira italicxa, Atcrionella formosa, synedra v.v…
Sự phát triển mạnh mẽ của khuê tảo còn do có nhiếu sắt trong nước. Khả năng ôxy hóa của sắt sẽ cao khi pH và nhiệt độ nước thấp.
Các hiện tượng do sinh vật nguyên địa:
Sinh vật nguyên địa lọt vào hệ thống cấp nước ngay từ các nguồn nước, qua các công trình thu nước. Chúng có thể tồn tại, sinh sản bình thường trong ống dẫn. Nhiều loại phát triển mạnh trong ống – kênh dẫn nước, thậm chí phát triển mạnh hơn so với trong nguồn nước vì không có đối thủ tự nhiên. Những sinh vật nguyên địa bao gồm: vi khuẩn, nấm, nhuyễn thể, đài tiểu động vật, … các động vật hạ đẳng và động vật bậc thấp. Tảo không thuộc sinh vật nguyên địa vì ở đó không có ánh sáng nên chúng không sống - hoạt động được.
Nhiều loại sinh vật nguyên địa có thể bám chắc vào thành tường, thành ống và không bị dòng chảy lôi đi. Sự phát triển sinh vật trong ống thường bền chắc và ở những chỗ khó nhìn thấy. Vì vậy việc chống các hiện tượng này thường khó hơn so với các hiện tượng do sinh vật ngoại lai. Cũng vì vậy, những tồn tại do chúng gây ra cũng rất lớn.
Mầm mống của những hiện tưọng bất lợi là vi khuẩn. Trong đó có loại tạo giáp mạc dầy cứng liên kết với nhau. Trong nước bẩn chứa các chất hữu cơ, phát triển các loài zoogloea ramigera và Sphacrotilus natans. Trong nước sạch và trong các ống dẫn nước cấp phát triển rất nhiều vi khuẩn sắt, vi khuẩn khử sulfat nấm...
Sự phát triển sinh vật còn do loài xiclop, bọ và côn trùng.
Nhuyễn thể cũng thường gặp trong các ống dẫn nước. Đặc biệt nguy hiểm là loài Dreissena polymorpha. Nhiều khi chúng làm tắc ống, lưới chắn rác, phai chắn hoặc bám phủ trên bề mặt các công trình thuỷ. Nếu chúng chết nhiều sẽ làm giảm mùi vị, chất lượng của nước.
Các loài sinh vật nguyên địa thường phát triển ở các công trình nhà máy nước. Ở các lớp vật liệu trên cùng của các bể lọc thường có các quần thể vi khuẩn, thảo trùng, trích trùng, nhuyễn thể. Ở các bể chứa có giun, tôm, nhuyễn thể. Khi thực hiện chlore hóa thì các loại động vật đó không thể xuất hiện được. Thành phần của các lớp sinh vật phát triển, tùy thuộc chất lượng nước, vật liệu ống, công trình, tốc độ, nhiệt độ nước… Chúng cũng thay đổi theo mùa, theo chế độ vận hành quản lý. Sự hình thành các quần thể sinh vật bắt đầu từ khi diễn ra hiện tượng lắng bùn trên mặt thành ống nhẵn, rồi từ đó vi khuẩn phát triển. Ở đây các quá trình hấp phụ, diện tích của các tế bào và hạt cặn đóng vai trò rất quan trọng.
Chẳng hạn khi dùng nước thô từ nguồn nước sạch, tốc độ phát sinh phát triển sinh vật trong ống của hệ ngưng của tuốc bin hơi là 0.03-0.6g chất khô/m2.100h. Nếu dùng chất bẩn thì tốc độ phát triển vi khuẩn dạng chỉ là 47-48g chất khô/m2.100h.
Các loại sinh vật phát triển ở mạng lưới cấp nước chủ yếu là loại hiếu khí. Chúng tiêu thụ oxy và thải ra Co2. Khi tăng nồng độ CO2 trong nước sẽ làm nước bị acid hóa và tăng khả năng ăn mòn ống bêtông và kim loại.
Sự phát triển sinh vật trên thành ống, kênh mương nhiều khi tạo thành lớp bền chắc, chứa các sản phẩm hoạt động của vi sinh vật, tăng nồng độ CO2 trong nước. Vì vậy người ta cho rằng, nếu thực vật phát triển thì bêtông được bảo vệ, còn động vật phát triển thì bêtông bị phá hủy.
Khi các loài sinh vật đó chết hàng loạt (do các điều kiện sống thay đổi hoặc đổi mùa) thì xảy ra hiện tượng phân hủy và tạo ra H2S. Do đó nước có mùi thối H2S, màu nâu đen, nhất là do sulfure sắt. Việc tạo H2S còn do trong điều kiện yếm khí và có các vi khuẩn sulfat. Chúng oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng oxy của sulfat. Sulfure (S) bị khử thành H2S. Vì vậy rất có cơ sở cho rằng, do ảnh hưởng của H2S, sẽ tạo điều kiện cho ăn mòn điện hóa các loại thiết bị bằng sắt, gang, thép. Vi khuẩn sắt phát triển trong các ống dẫn nước sẽ hấp thụ oxyt sắt tan và oxy hóa thành dioxit sắt ít tan. Vi khuẩn sắt phát triển mạnh làm nước có màu hồng nâu, mùi vị tanh của kim loại. Dạng vi khuẩn sắt phát triển trong ống còn phụ thuộc hàm lượng chất hữu cơ trong nước.
Khi trong ống phát triển các loại nhuyễn thể: sò hến co vỏ vôi thì có khi cũng thấy cặn cacbonat trên thành ống. Trong tinh thể canxi cũng nhiều vi sinh vật.
Như vậy do sinh vật phát triển làm chất lượng nước kém đi, lưới chắn rác, các công trình thu nước, ống dẫn nước bị tắt. Đường kính, tiết diện ống bị giảm, độ nhám ống tăng lên và giảm khả năng vận chuyển của ống.Trong các thiết bị máy móc sản xuất do phát triển sinh vật nên điều kiện truyền – trao đổi nhiệt sẽ kém đi; vật liệu ống bị ăn mòn sinh hóa, chất lượng nước xấu đi. Do đó phải có các hiện tượng ngăn ngừa hiện tượng phát triển sinh vật trong hệ thống cấp nước.
Biện pháp chống sự phát sinh phát triển sinh vật ngoại lai là tiến hành chlore hóa hoặc keo tụ sơ bộ trước khi lắng hoặc lọc nước. Chlore sẽ làm tảo chết và lắng xuống đáy.
Chất keo tụ thường dùng là sulfat nhôm. Liều lượng chlore tùy thuộc số lượng tảo trong nước. Theo E.S.Velmina, khi số lượng tế bào trong 1ml là 1000-2000 thì chọn liều lượng chất keo tụ là 40-60 mg/l.
2000-4000 thì chọn 50-70 mg/l
4000-6000 thì chọn 80 mg/l
Với liều lượng như vậy, sau lắng lượng tế bào chỉ còn 100-400/ml. Chống sinh vật nguyên địa khó hơn. Tùy thuộc từng loại sinh vật và điều kiện sống của chúng. Điều kiện môi trường đối với chúng rất khác nhau. Do đó không thể có biện pháp chuẩn được. Nếu là nguồn nước ngầm, chứa sắt hoặc H2S với hàm lượng cao, để chống vi khuẩn sắt hoặc vi khuẩn lưu huỳnh, có thể xử lý sơ bộ để hàm lượng sắt còn lại không quá 0.1 mg/l và không còn H2S.
Để chống hiện tượng phát triển sinh vật ở các tàu biển hoặc công trình thủy, người ta thường dùng sơn, trong đó chứa các hợp chất đồng, thủy ngân, asen và các chất độc khác. Với nước biển, sơn có tác dụng 1 năm, với nước ngọt có thể tới 3 năm, hoặc hơn nữa. Với ống dẫn, người ta ít dùng mặt phủ bằng sơn vì khó làm hơn. Để tiêu diệt sự phát sinh phát triể sinh vật, người ta phải dùng các biện pháp hóa lý, như chlore hóa. Liều lượng và thời gian chlore hóa tùy từng trường hợp và phải đảm bảo lượng chlore dư ở các điểm phân phối nước là 0.1-1 mg/l.
Đối với các loài động vật, đài tiểu động vật, giun, tôm, nhuyễn thể… thì chế độ chlore hóa và liều lượng chlore phải cao hơn.
Phương pháp điện (lọc điện và cathod) cũng là biện pháp tốt để chống phát sinh phát triển sinh vật. Dùng phương pháp lọc điện khi lưu lượng nước ít. Bọ Dreissera bị tiêu diệt khi dùng dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp với mật độ 25mA/cm2. Phương pháp cathod bao gồm: cực âm của nguồn điện một chiều nối với công trình, điện cực dương đặt trong công trình. Phương pháp này cho hiệu suất cao hơn và kinh tế hơn 2 phương pháp trên. Ngày nay người ta nghiên cứu dùng siêu âm để bảo vệ công trình. Cường độ siêu âm: 1-2W/cm2, trong vài phút sẽ diệt được các loài nhuyễn thể. Ngoài ra người ta còn dùng các phương pháp tẩy rửa - cọ rửa cơ học như nạo vét đáy, ờ kênh, nhặt cỏ…
