1. Khái niệm độ đục (Turbidity)

Độ đục là một chỉ tiêu vật lý thể hiện mức độ "đục" của nước, do sự hiện diện của các hạt lơ lửng như đất sét, bùn, vi sinh vật, chất hữu cơ phân hủy… gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng. Độ đục càng cao thì nước càng khó xuyên sáng và càng khó xử lý.

Đơn vị đo độ đục phổ biến là NTU (Nephelometric Turbidity Unit – theo phương pháp đo tán xạ ánh sáng).

2. Nguyên lý đo độ đục bằng tán xạ ánh sáng

Việc đo độ đục được thực hiện dựa trên nguyên lý ánh sáng bị tán xạ khi đi qua dung dịch chứa hạt lơ lửng.

✳️ Sơ đồ đo độ đục:

Nguồn sáng chiếu tia sáng tới mẫu nước trong ô thủy tinh.

Cảm biến 90 độ thu ánh sáng bị tán xạ – dùng để đo độ đục.

Cảm biến thẳng hàng (inline) đo ánh sáng truyền qua – dùng để đo độ truyền sáng (Transmittance).

✳️ Mô hình tán xạ:

Hạt nhỏ (i): tán xạ đều mọi hướng.

Hạt trung bình (ii): tán xạ tập trung về phía trước.

Hạt lớn (iii): ánh sáng truyền qua nhiều, ít bị tán xạ → có thể làm sai lệch giá trị đo.

3. Hạn chế của phép đo độ đục

⚠️ Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo:

Kích thước và hình dạng hạt: hai mẫu có cùng độ đục nhưng khác về phân bố kích thước hạt sẽ cho kết quả đo khác nhau.

Bước sóng ánh sáng: ánh sáng có bước sóng khác nhau sẽ tán xạ khác nhau trên cùng một hạt.

Tán xạ không đồng đều: một số hạt hấp thụ gần hết ánh sáng, gây sai số đo.

Khí trong mẫu nước (bong bóng khí, khí hòa tan) cũng ảnh hưởng đến kết quả.

Kết luận:

Độ đục không phản ánh chính xác tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải. Tuy nhiên, vẫn có thể dùng để giám sát quá trình xử lý, miễn là điều kiện đo ổn định.

4. Mối quan hệ giữa Độ đục và TSS

Theo công thức tương đối:

$$\text{TSS (mg/L)} \approx (TSS_T) \cdot T$$

Trong đó:

\(TSS_T\) là hệ số chuyển đổi NTU sang mg/L (phụ thuộc công nghệ).

T là độ đục (NTU).

Giá trị \(TSS_T\):

Nước thải sau xử lý sơ cấp: 2.3–2.4

Nước thải sau lọc tinh: 1.3–1.6

📊 Đây chỉ là ước lượng. Với nước thô hoặc đầu vào – độ đục không đại diện chính xác cho TSS.

5. Độ truyền sáng – Transmittance và hấp thụ ánh sáng – Absorbance

Ngoài đo tán xạ, người ta còn đo khả năng hấp thụ ánh sáng để đánh giá chất lượng nước:

5.1. Phương trình Beer–Lambert:

$$\log \left( \frac{I_0}{I} \right) = \varepsilon(\lambda) \cdot C \cdot x$$

Trong đó:

  • \(I_0\)​: cường độ ánh sáng tại nguồn (mW/cm²)

  • I: cường độ ánh sáng sau khi truyền qua mẫu (mW/cm²)

  • ε(λ): hệ số hấp thụ mol tại bước sóng λ(L/mol·cm)

  • C: nồng độ chất hấp thụ (mol/L)

  • x: chiều dài cuvet (cm)

5.2. Độ truyền sáng (Transmittance):

$$T = \left( \frac{I}{I_0} \right) \cdot 100\,\text{\%}$$

6. Ứng dụng thực tế

Giám sát đầu vào – đầu ra hệ thống xử lý: độ đục thay đổi là tín hiệu cho thấy có sự cố như:

🔹Bùn nổi

🔹Tăng tải hữu cơ

🔹Sự cố tách pha

🔹Đo kiểm nước uống, hồ thủy lợi, nước mặt

🔹Đánh giá hiệu quả bể lắng, bể lọc

7. Kết luận

Độ đục là một chỉ số dễ đo và hữu ích để giám sát quá trình, nhưng không thể thay thế cho các chỉ tiêu định lượng chất rắn như TSS. Để đánh giá toàn diện, nên kết hợp thêm phân tích TSS, SS, hoặc COD trong từng giai đoạn xử lý.