nghiên cứu công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước sinh hoạt phù hợp cho hộ gia đình tại thị trấn bến quan, huyện vĩnh linh, tỉnh quảng trị

Các ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị...

BÁO CÁO THỰC TẬP

Đề tài:

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước sinh hoạt phù hợp cho hộ gia đình tại thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị

MỤC LỤC

PHẦN 1 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 2 3

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

2.1 Tình hình nghiên cứu 3

2.1.1 Tình hình nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt trên thế giới 3

2.1.2 Tình hình nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt ở Việt Nam: 4

2.1.3 Tình hình nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị: 7

2.1.3.2 Tình hình xử lý nguồn nước bị ô nhiễm tại thị trấn Bến Quan:8 2.1.4 Các công trình liên quan đến đề tài đã được nghiên cứu và công bố: 9

2.2 Các ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị 11

PHẦN 3 13

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13

3.1 Mục tiêu nghiên cứu 13

3.2 Đối tượng nghiên cứu 13

3.3 Phạm vi nghiên cứu 13

3.4 Phương pháp nghiên cứu 13

3.4.1 Phương pháp tiếp cận thông tin trực tiếp và gián tiếp 13

Thu thập thông tin, tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu 13

3.4.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 13

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu thống kê 13

PHẦN 4 14

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 14

4.1 Tình trạng các nguồn nước sông, giếng khoan, giếng đào ở thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị 14

4.1.1 Tình trạng nguồn nước sông 14

4.1.2 Tình trạng nguồn nước trong giếng khoan, giếng đào 14

4.2 Các chỉ tiêu chất lượng và tiêu chuẩn dùng nước 15

4.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt dùng làm nguồn cấp nước 15

4.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng để làm nước ăn uống và sinh

hoạt 15

4.2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng để làm nước sinh hoạt 17

4.3 Tổng quan về chất lượng nước[3] 19

4.3.1 Tính chất lý học của nước [3] 19

4.3.1.1 Nhiệt độ 19

4.3.2 Tính chất hóa học của nước[3] 20

4.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh 23

4.3.4 Tính ổn định của nước 24

4.4 Xử lý nước 24

4.4.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước[7] 24

Nhận xét: Từ bảng trên ta thấy, mỗi quá trình xử lý chỉ tách tối đa được một số ít chất cặn bẩn trong nước nên hiệu suất xử lý chung là không cao Do đó trong quá trình xử lý nước, tùy theo chất lượng nguồn nước, cần kết hợp nhiều quá trình xử lý một cách phù hợp để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất 25

4.4.2 Quy trình công nghệ xử lý nước cấp sinh hoạt tại thị trấn Bến Quan 25

4.4.3 Các biện pháp khử tạp chất và các khí hòa tan trong nước [3] 32 4.5 Tính toán và lựa chọn thiết bị xử lý nước 39

4.5.1 Nhu cầu sử dụng nước của khu dân cư tại thị trấn Bến Quan 39

4.5.2 Tính toán bể phản ứng thủy lực dạng xoáy hình trụ 40

4.5.3 Tính toán bể lắng đứng có buồng phản ứng đặt ở tâm bể[1] 45

4.5.4 Tính toán bể lọc chậm 51

4.6 Nhận xét và thảo luận 56

4.6.1 Nhận xét: 56

4.6.2 Thảo luận: 57

PHẦN 5 58

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 58

5.1 Kết luận: 58

5.2 Đề nghị: 58

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước là một nhu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống sinh hoạt hàngngày cũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp Trong sinh hoạt, nước cấpdùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động côngcộng như cứu hỏa, phun nước tưới cây, rửa đường Trong hoạt động sản xuấtcông nghiệp, nước cấp dùng cho quá trình làm lạnh, sản xuất các thực phẩm đồhộp, nước giải khát, rượu, bia

Xét trên phạm vi toàn cầu, tình trạng cung cấp nước sạch hiện nay là khôngđáp ứng: Cứ 5 người thì có một người thiếu nước uống, cứ 2 người thì có mộtngười không được sử dụng nước sạch hợp vệ sinh và 5 triệu người chết hàngnăm vì dùng nước bị ô nhiễm [5] Tromg tương lai, tình trạng khan hiếm nướcngọt và vấn đề cung cấp nước sạch cho người dân càng khó khăn hơn do sự biếnđổi về khí hậu, xuất hiện nhiều vùng thiếu nước do khô cằn, hạn hán Sự giatăng dân số làm cho nhu cầu dùng nước tăng cao Ngân hàng thế giới (WB) ướctính nhu cầu về nước trên thế giới vào năm 2030 sẽ tăng 50% so với mốc thờigian là năm 2009, chủ yếu do tăng dân số và tăng nhu cầu đa dạng về thựcphẩm Do đó việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm để cung cấp nước sạch phục vụđời sống cộng đồng dân cư là mối quan tâm của nhiều quốc gia, nhiều tổ chức

xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư

Việt Nam là một nước mà phần lớn dân cư sống ở vùng nông thôn đangtrong tình trạng thiếu nước sạch Thực tế hiện nay cho thấy: Chỉ có 60% hộ dân

ở nông thôn được sử dụng nước sạch, còn lại 40% trong số 80% dân số chưađược sử dụng nước sạch Nước sử dụng cho sinh hoạt là 70% nước mặt và 30%nước ngầm, nhưng nước ngầm và nước mặt trên lãnh thổ nước ta do phân bốkhông đồng đều, phụ thuộc vào lượng mưa hàng tháng nên đa phần khu vựcmiền núi, miền Trung rất thiếu nước, đặc biệt là vào mùa khô Người dân thuộccác tỉnh vùng núi phía Bắc như Bắc Kạn, Lào Cai, Hà Giang và vùng TâyNguyên, Bình Thuận, Ninh Thuận, số người nông dân tiếp xúc với nguồn nướcsạch chỉ trên 28% và thường xuyên phải chịu khát ít nhất 1 2 tháng trong mùakhô Dân cư của các huyện Quảng Ninh, Bố Trạch (Quảng Bình), thị trấn Đông

Hà (Quảng Trị), thường phải sống và trăn trở với nạn hạn hán và thiếu nướcsinh hoạt Các vùng hạn nặng, như Tây Gio Linh, Vĩnh Linh, Triệu Phong

(Quảng Trị) nhiều làng dân không có nước sinh hoạt phải chở nước xa 5 7km

về Tại các huyện Bình Sơn, Mộ Đức, Đức Phổ (Quảng Ngãi), trong mùa khôhạn các con sông lớn như Trà Khúc, Sông Vệ cũng bị khô cạn Một số vùng phảiđào lòng sông sâu xuống để lấy nước Do đó nhiệm vụ xử lý và cung cấp nướcsạch là một vấn đề xã hội nỗi bật đang được quan tâm đặc biệt bởi nhiều nhàkhoa học và nhà quản lý nước ta

Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu dùng nước của người dân tăng cao,trong khi nguồn nước từ giếng khoan, giếng đào ngày càng không đáp ứng về cả

số lượng và chất lượng Mặt khác, tình trạng nguồn nước mặt bị ô nhiễm ở vùngnông thôn phổ biến làm cho nước sạch trở nên khan hiếm nhưng các hệ thống

xử lý và cung cấp nước lớn chưa được lắp đặt nhiều nơi, nên cần phải nghiêncứu một quy trình công nghệ và thiết bị xử lý nước sông phục vụ sinh hoạt hộ

gia đình phù hợp Chính vì vậy tôi quyết định chọn đề tài: “ Nghiên cứu công

nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước sinh hoạt phù hợp cho hộ gia đình tại thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị.”

Hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật việc nghiên cứu các côngnghệ và thiết bị mới phục vụ cho việc xử lý các nguồn nước bị ô nhiễm, nướcbiển cấp cho sinh hoạt như công nghệ lọc màng (RO), thiết bị lọc nước bằngnăng lương mặt trời, thiết bị lọc trọng lực tự động Tuy nhiên, việc áp dụng cáccông nghệ này tốn nhiều kinh phí, vận hành, lắp đặt khó khăn Đối với một nướcđang phát triển như Việt Nam thì công nghệ mới chưa được phổ biến ra diệnrộng, nhất là các vùng nông thôn, các vùng núi, vùng sâu, vùng xa Việc nghiêncứu công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước sinh hoạt phù hợp cho hộ gia đình

có ý nghĩa to lớn về mặt thực tiễn, công nghệ và thiết bị có thể áp dụng lắp đặt ởquy mô nhỏ và trung bình nhằm giải quyết vấn đề thiếu nước sạch cho bà con ởvùng nông thôn, vùng núi nơi có nguồn nước bị ô nhiễm

Song song với việc nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị xử lý nguồnnước bị ô nhiễm thì việc quy hoạch, quản lý và bảo vệ nguồn tài nguyên nướccũng hết sức quan trọng, từ đó nâng cao ý thức người dân trong việc bảo vệnguồn nước đầu nguồn Nhiệm vụ của đề tài chỉ tập trung nghiên cứu quy trìnhcông nghệ xử lý nước sinh hoạt phù hợp cho hộ gia đình, tính toán hệ thống cácthiết bị trong quy trình xử lý, tìm hiểu các ưu điểm và những tồn tại thiếu sóttrong công nghệ và thiết bị đó

PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Ả Rập, Cô Oét, tiểu Vương quốc Ả Rập thống nhất, Bahrain, Quatar, Omanchiếm 47% tổng công suất

Thẩm thấu ngược(RO) là quá trình được áp dụng rộng rãi để xử lý nướcbiển thành nước ngọt dùng cho mục đích sinh hoạt Đây là quá trình ngược vớiquá trình thẩm thấu tự nhiên Với công nghệ RO, để xử lý nước biển có nồng độmuối 35000 mg/l thành nước đạt yêu cầu dùng cho sinh hoạt thì cần cung cấp áplực tổng cộng là 60 100 atm, ngoài ra công nghệ lọc RO có chi phí đầu tư, vậnhành, quản lý cao Phương pháp RO đầu tiên được ứng dụng ở Mỹ để sản xuấtnước tinh khiết Các thử nghiệm cho thấy các màng lọc RO có thể khử bỏ tới99% tất cả các chất tan, vi trùng, vi rút nhưng làm cho nồng độ các chất dinhdưỡng trong nước giảm xuống mức thấp hơn các tiêu chuẩn kỹ thuật, nên sảnphẩm nước đã qua xử lý RO thì cần bổ sung thêm các chất dinh dưỡng

Hiện nay, có 6 quốc gia đã xây dựng được 36 nhà máy lớn để khử mặnnước biển và nước lợ; 21 nhà máy nằm trên bờ biển Đỏ và 15 trên vùng vịnh.Năm 2005, Singapore đã khành thành nhà máy lọc nước biển thành nước sinhhoạt, có thể cung cấp 10% nước cho nhu cầu hàng ngày của người dân (tươngđương với 136000 m3/ngày) [12]

Ngoài ra, phương pháp chưng cất hiện nay được sử dụng để sản xuất trên85% tổng nước được khử mặn trên thế giới Việc ứng dụng năng lượng mặt trời

để chưng cất nước với quy mô hộ gia đình cũng đã phổ biến Tuy nhiên công

nghệ này còn phụ thuộc quá nhiều vào điều kiện thời tiết và năng suất thấp, thiết

bị sử dụng cồng kềnh nên khả năng lắp đặt chưa được rộng rãi trên toàn quốc

2.1.2 Tình hình nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt ở Việt Nam:

2.1.2.1 Hiện trạng tài nguyên nước ở Việt Nam:

Tổng lượng nước mặt bình quân ở Việt Nam khoảng 830 tỉ m3 Gần 57%lượng dòng chảy này là ở lưu vực sông Cửu Long, hơn 16% là ở lưu vực sôngHồng – Thái Bình, và hơn 14% là ở lưu vực sông Đồng Nai Hơn 60% nguồnnước mặt của Việt Nam được sản sinh ở nước ngoài, chỉ có bình quân 309 tỉ m3mỗi năm được sản sinh trên lãnh thổ Việt Nam Tuy nhiên, nguồn nước mặt ởViệt Nam phân bố không đồng đều, không chỉ về mặt không gian mà còn thayđổi theo thời gian Ở miền Bắc, mùa khô bắt đầu từ tháng 10, tháng 11; ở miềnTrung và miền Nam mùa khô bắt đầu từ tháng 1 Mùa khô thường kéo dài từ 6đến 9 tháng, các lưu vực sông ở miền Trung có mùa khô dài nhất Lưu lượngnước tự nhiên trong mùa khô chiếm 20 30% tổng lưu lượng cả năm Tổng dungtích trữ hữu ích của các hồ chứa ở Việt Nam là khoảng 37000 triệu m3 Mùakhô kéo dài làm cho mức nước tại các lưu vực sông giảm xuống, việc khai thácnước vào mùa khô làm cạn nước trong sông Điển hình là ở lưu vực sông Hồnggần 82% tổng lượng nước trên toàn quốc được sử dụng cho tưới, 11% cho nuôitrồng thủy sản, 5% cho công nghiệp và 3% cho đô thị Hiện nay, nước mặt ở tất

cả các sông không thỏa mãn tiêu chuẩn nước ăn uống vì bị ô nhiễm hữu cơ.Hàm lượng bình quân của BOD5 vượt quá tiêu chuẩn loại A ở hầu hết các sông,lớn hơn 1,2 đến 2 lần so với tiêu chuẩn, tiêu biểu là các sông như sông TràKhúc, sông Gianh, sông Đồng Nai, sông Hồng – Thái Bình và sông Cửu Long(gấp 2 đến 3 lần tiêu chuẩn Các lưu vực của sông Nhuệ - Đáy, sông Sài Gònchảy qua khu vực khu dân cư có hàm lương BOD5 gấp 12,5 lần tiêu chuẩn loại

A Sự suy giảm về số lượng và chất lượng nguồn nước mặt trên lãnh thổ ViệtNam đang ở mức báo động, trong khi lượng nước sử dụng mỗi năm là 80,6 tỉ

m3 Đến năm 2020 con số này sẽ tăng lên khoảng 120 tỉ m3, với mức tăng là48% Do đó nếu công tác quy hoạch khai thác, quản lý nguồn nước mặt khôngtốt thì trong tương lai Việt Nam sẽ đối mặt với tình trạng thiếu nước hết sứcnghiêm trọng.[14]

Tổng trữ lượng nước dưới đất ở Việt Nam ước tính khoảng 63000 triệu m3,

có khoảng 55 60% dân số Việt Nam dùng nước ngầm cho sinh hoạt; 60% dân

số ở nông thôn sử dụng nguồn nước dưới đất khai thác từ các giếng khoan, giếng

đào Ước tính, mức độ khai thác nước dưới đất ở đồng bằng Bắc bộ, đồng bằng sông Cửu Long, khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên vào khoảng 20 30% trữ lượng tiềm năng của từng vùng Trong các đô thị như Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Cà Mau chỉ số khai thác còn cao hơn nhiều so với mức trên Nước ngầm

bị khai thác quá mức gây ra tình trạng nước ngầm bị suy giảm liên tục (0,2 0,6 m/năm) và chưa có dấu hiệu phục hồi Chất lượng nước ngầm cũng bị suy giảm,nhất là mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu cơ, hiện tượng sụt, lún đất cũng đã xuất hiện ở nhiều nơi và đang có chiều hướng gia tăng.[9]

Việt Nam đang đối mặt với những thách thức lớn về ô nhiễm nước ngầmtầng nông do cơ sở công nghiệp, do sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu trong nôngnghiệp, hoạt động khai thác thủy sản, hoạt động khai mỏ và thải chất thải Khinước ngầm bị ô nhiễm thì khó làm sạch và chi phí sẽ rất cao, do đó nếu khôngtránh được ô nhiễm hoặc không khắc phục được ô nhiễm không chỉ gây ra mối

đe dọa lớn cho sức khỏe cộng đồng mà cho cả các hoạt động và ngành côngnghiệp

2.1.2.2 Tình hình nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt ở Việt Nam

Biến đổi khí hậu sẽ mang lại nhiều thiên tai rủi ro cho Việt Nam Mực nướcbiển dâng cao là yếu tố liên quan trực tiếp đến vấn đề nước sạch và môi trườngtrong nông nghiệp và nông thôn ở nước ta, làm tăng rủi ro lũ lụt cho các vùngđất trũng ven biển, ảnh hưởng đến cuộc sống của nhân dân và hệ sinh thái venbiển Theo báo cáo của ngân hàng thế giới (WB) và Ủy ban liên chính phủ vềbiến đổi khí hậu (IPCC), mực nước biển dâng cao 1m sẽ có khả năng gây ra

“khủng hoảng sinh thái”, ảnh hưởng đến 12% diện tích và 11% dân số ViệtNam Từ nhũng yếu tố trên cho thấy sự cần thiết phải tìm một nguồn tài nguyênnước ổn định để cấp nước cho nhân dân vùng ven biển và hải đảo Nguồn tàinguyên ổn định và phong phú nhất là nước biển Tìm kiếm công nghệ và triểnkhai lắp đặt các công trình, thiết bị xử lý nước biển và nước lợ để cung cấp nướccho cụm dân cư, đô thị ven biển và hải đảo là nhiệm vụ cấp bách và cần thiếtTại Việt Nam, các công trình nghiên cứu về khử mặn nước biển đã bắt đầu

từ cuối những năm 1990

Công nghệ cất nước biển bằng năng lượng mặt trời được Viện hóa học(Viện khoa học và công nghệ Việt Nam) nghiên cứu ứng dụng, với giá thànhkhoảng 1 triệu đồng trên 1m3 công suất Hiện công nghệ đang được lắp đặt thửnghiệm tại Bến Tre và Thừa Thiên Huế Một hệ thống được lắp đặt tại ngư

trường Bình Đại đã cung cấp từ 120 150 lít nước sạch mỗi ngày cho một độicông nhân gồm 8 người.

Năm 2005, Viện Khoa học Công nghệ nhiệt lạnh (trường Đai học Báchkhoa Hà Nội) vừa nghiên cứu thành công quy trình chưng cất nước biển bằngnăng lượng mặt trời Theo hình thức bay hơi cưỡng bức mỗi m2 vật liệu hấp thụnhiệt của nhà máy có thể tạo ra được 15 20 lít nước ngọt trên ngày

Năm 2003, Trung tâm tư vấn và chuyển giao công nghệ nước sạch và môitrường nghiên cứu thiết kế và lắp đặt tại đảo Bạch Long Vĩ Dây chuyền gồm 5thiết bị xử lý nước biển qua 5 công đoạn khác nhau, trong đó thiết bị cuối cùng

sử dụng màng lọc RO có kết cấu đặc biệt

Năm 2008,Viện Khoa học vật liệu ứng dụng thuộc Viện Khoa học và Côngnghệ Việt Nam đã bàn giao và đưa vào vận hành thiết bị xử lý nước biển thànhnước ngọt đáp ứng tiêu chuẩn Bộ Y tế về nước sinh hoạt với công suất 300 lítnước ngọt/h cho ngư dân Đà Nẵng Thiết bị làm việc dựa trên nguyên lý RO vớimàng lọc của Mỹ Các nghiên cứu ứng dụng màng lọc để xử lý nước biển thànhnước sinh hoạt đang ở mức thử nghiệm và với quy mô nhỏ, các thiết bị chưngcất cồng kềnh khó lắp đặt và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, phương pháp ROtốn kém về năng lượng và tuổi thọ màng không cao

Màng NF (nanofilter) là loại màng có kích thước lỗ nhỏ khoảng 10 A thíchhợp cho quá trình làm mềm nước, loại bỏ một số chất hữu cơ hòa tan, áp suấtđộng lực lớn hơn màng thẩm thấu ngược Các phương pháp lọc màng sẽ giữ lạicác chất trong nước ô nhiễm tự nhiên, màng NF sẽ giữ lại được các phần tử kíchthước nhỏ như các chất hữu cơ hòa tan, các ion natri, chì, sắt, niken, thủyngân(II), các vi khuẩn gây bệnh và cho các ion I đi qua Xử lý nước biển bằngphương pháp NF để được nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT có chi phíđầu tư và vận hành thấp hơn so với phương pháp màng RO Trong công nghệngọt hóa nước biển cấp cho sinh hoạt, trước tiên màng NF được nghiên cứu ápdụng để xử lý sơ bộ nhằm giảm độ mặn sau đó xử lý bằng công nghệ RO.[12]Năm 2007, công ty chế tạo thiết bị xử lý nước PECOM Việt Nam đã chếtạo và lắp đặt thành công thiết bị lọc trọng lực tự động với vật liệu chuyên dụng

sử dụng trong quá trình xử lý nước Quá trình rửa ngược hoàn nguyên vật liệulọc hoàn toàn tự động dựa trên nguyên lý thủy lực Công nghệ lọc trọng lựcđược ứng dụng trong quá trình xử lý nguồn nước mặt và trong xử lý nguồn nướcngầm Công nghệ xử lý có thể thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm, tính chất nguồnnước Thiết bị có nhiều ưu điểm như chi phí vận hành thấp, tốn ít năng lượng

điện, quá trình rửa ngược xảy ra hoàn toàn tự động theo nguyên lý thủy lựckhông cần bơm rửa ngược, khí nén Thiết bị lọc trọng lực tự động được triểnkhai ở nhiều nhà máy nước như: Công ty kinh doanh nước sạch Hải Phòng, nhàmáy xử lý nước như Hợp Thành, Nghĩa Đồng – Tân Kỳ (Nghệ An) [10]

Ngày 25 tháng 8 năm 2000, Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số104/2000/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược Quốc gia về Cấp nước và Vệ sinh nôngthôn đến năm 2020 Chiến lược quốc gia sẽ góp phần thực hiện Chiến lược Pháttriển nông nghiệp - Nông thôn trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đấtnước

Mục đích tổng thể:

- Tăng cường sức khoẻ cho dân cư nông thôn bằng cách giảm thiểu các bệnh

có liên quan đến nước và vệ sinh nhờ cải thiện việc cấp nước sạch, nhà vệ sinh

và nâng cao thực hành vệ sinh dân chúng

- Nâng cao điều kiện sống cho người dân nông thôn thông qua việc xây dựng

và sử dụng các công trình cấp nước và vệ sinh hiện nay, làm giảm bớt sự cáchbiệt giữa đô thị và nông thôn, góp phần thúc đẩy công nghiệp hoá hiện đại hoánông nghiệp và nông thôn

- Giảm tình trạng ô nhiễm do phân người và gia súc chưa được xử lý, làm ônhiễm môi trường, cũng như giảm ô nhiễm hữu cơ các nguồn nước

Đến năm 2020: Tất cả dân cư nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn

quốc gia với số lượng tối thiểu 60 lít/người/ngày và sử dụng hố xí hợp vệ sinhnhờ huy động cộng đồng tham gia mạnh mẽ và áp dụng cách tiếp cận dựa theonhu cầu

Đến năm 2010: 85% dân cư nông thôn sử dụng nước hợp vệ sinh với số

lượng 60lít/người/ngày

Để đáp ứng nhu cầu dùng nước và góp phần thực hiện các chiến lược trên,việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vào việc xử lý các nguồn nước bị ônhiễm để cấp nước sinh hoạt cho nhân dân đang và sẽ còn tiếp tục với quy mô

và chất lượng ngày càng cao hơn Trong tương lai, tình trạng thiếu nước sạch sẽdiễn ra hết sức gay gắt tại một số nơi trong cả nước, do đó mà nhiệm vụ xử lý vàcấp nước cho nhân dân ngày càng trở nên cấp bách hơn

2.1.3 Tình hình nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị:

2.1.3.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, tình hình kinh tế xã hội của thị trấn Bến Quan:

Thị trấn Bến Quan thuộc huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị nằm ở vị trí17,1o vĩ bắc, cách đường quốc lộ 1A 17 km về phía Tây huyện Vĩnh Linh dọctuyến đường Hồ Chí Minh lịch sử Phía Tây giáp 2 xã Vĩnh Hà, Vĩnh Ô; phíaNam giáp huyện Gio Linh; phía Bắc giáp tỉnh Quảng Bình và phía Đông giápthị trấn Hồ Xá Với vị trí địa lý như vậy, thị trấn Bến Quan có điều kiện khí hậu

4 mùa rõ rệt Mùa hạ kéo dài từ tháng 4 đến tháng 7, số giờ nắng nhiều cộng vớigió Tây Nam mang theo hơi nóng, oi bức vào làm cho đất đai khô cằn, nứt nẻnặng ở nhiều vùng Nắng nóng kéo dài trang thời gian dài là cho mực nướctrong các sông ngòi, ao hồ trên thị trận giảm xuống nhanh, có nơi khô kiệt Mùamưa kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, lượng mưa tương đối nhiều Nhiều năm

có hiện tượng lũ lụt và làm cho các sông bị sụt lún nghiêm trọng

Diện tích đất của thị trấn là 421,58 ha với 996 hộ dân sinh sống Đất đaichủ yếu là đất đá, sỏi phù hợp trồng các loại cây công nghiệp như cao su, hồtiêu, cây lâm nghiệp như tràm, gió bầu Dân cư vùng thị trấn sinh sống chủ yếubằng nghề khai thác mủ từ cây cao su, đời sồng tương đối ổn định Từ khi thànhlập thị trấn đến nay đã được 17 năm, sự phát triển cơ sở hạ tầng còn thấp Cácnhà máy, công xưởng sản xuất rất ít và chưa được quan tâm xây dựng

2.1.3.2 Tình hình xử lý nguồn nước bị ô nhiễm tại thị trấn Bến Quan:

Nguồn nước mặt tại thị trấn có trữ lượng tương đối dồi dào, đặc biệt làlượng nước trên sông Sa Lung chảy qua địa phận thị trấn là nguồn tài nguyênnước mặt phục vụ cho công trình khai thác nước cấp sinh hoạt dân cư trongvùng Ngoài ra, trong vùng còn có hệ thống hồ lớn, nhỏ với lượng nước tươngđối nhiều Trước đây, người dân ở đây chủ yếu sử dụng nước ngầm ở tầng mạchnông để uống dưới dạng nước giếng đào, giếng khoan Khi sử dụng loại nướcgiếng, về mùa mưa nước giếng thường có hiện tượng đục, do đó bà con dùngcát, tro, trấu để lọc trong nước trước khi sử dụng cách này phổ biến trong từng

hộ gia đình với quy mô nhỏ Về mùa hè, nước giếng thường có hiện tượng cạnkhô, dân cư không đủ nước để ăn uống sinh hoạt, một số nơi bà con tắm giặttrên sông vừa không hợp vệ sinh lại làm cho nước sông bị nhiễm bẩn Hiện nay,

do tình hình dân số tăng, sự biến đổi khí hậu nước giếng ngày càng không đápứng về cả số lượng và chất lượng Công trình xử lý nguồn nước sông bị ô nhiễmphục vụ sinh hoạt trên địa bàn thị trấn được xây dựng và đưa vào hoạt động từnăm 2007, với nhiệm vụ là cung cấp đầy đủ nguồn nước sạch cho cư dân trong

vùng phục vụ ăn uống, sinh hoạt Trạm xử lý và cấp nước mới được xây dựng,

số hộ sử dụng nước còn ít nên công suất còn nhỏ, trong tương lai trạm xử lýnâng cấp để phục vụ nước sinh hoạt cho dân cư vùng thị trấn Hồ Xá và khu vựcVĩnh Hà, Vĩnh Ô

2.1.4 Các công trình liên quan đến đề tài đã được nghiên cứu và công bố:

Các công trình lắp đặt hệ thống thiết bị xử lý và cấp nước sinh hoạt cho dân

cư đã được nghiên cứu và ứng dụng từ rất sớm nhất là tại các thành phố lớn như

Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh Càng ngày các công nghệ và thiết bị đó càng trở nênhoàn thiện hơn và nhiều công trình nghiên cứu mới đã ra đời và góp phần to lớnvào trong cuộc sống

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển đất nước, đi đôivới việc quy hoạch quản lý tài nguyên nước thì việc nghiên cứu áp dụng cáccông nghệ mới nhằm mục đích xử lý những nguồn nước bị ô nhiễm, nước mặn thành nước ngọt phục vụ sinh hoạt đóng vai trò hết sức quan trọng Các côngtrình nghiên cứu đem lại nhiều kết quả tốt như:

*) Nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng thẩm thấu ngược trong quá trình khử mặn phục vụ cấp nước cho sinh hoạt vùng duyên hải và hải đảo:

Kết quả nghiên cứu đánh giá mức độ tập trung của hiệu quả khử muối đưa

ra sự so sánh các thông số: TDS (Tổng chất rắn hòa tan) và độ muối của nướcsau xử lý từ nước đầu vào có hàm lượng muối 2% với TCVN ( Bộ y tế, 2005).Như vậy nước đầu vào có nồng độ muối 2% được loại bỏ bằng màng thẩmthấu ngược RO đã đạt được yêu cầu chỉ tiêu nước sinh hoạt Nước sau xử lý cóTDS nhỏ hơn khoảng 4,5 và độ muối thấp hơn 10 lần so với tiêu chuẩn nướcsinh hoạt Nước nguồn vào có nồng độ muối 2% là cao nhất của vùng nước lợ,một lần nữa khẳng định màng RO hoàn toàn có thể dùng khử muối nước biển vànước lợ cấp cho sinh hoạt.[11]

*) Nghiên cứu tách loại As trong nước bằng Zeolit NaX tổng hợp từ cao lanh Phú Thọ:

Kết quả nghiên cứu cho thấy: Vật liệu Zeolit NaX tổng hợp từ cao lanh PhúThọ có thể được sử dụng để tách As trong các nguồn nước ô nhiễm Khi trao đổiZeolit NaX một phần với ion Fe3+ tạo ra vật liệu Zeolit NaFe có khả năng xử lý

As cao hơn nhờ cơ chế hấp phụ - trao đổi ion của zeolit và cơ chế lắng do sựcộng kết của Fe với As tạo hợp chất không tan; Để xử lý 1m3 H2O chứa 0,5 mg/l

As tại pH=7, nhiệt độ là 25oC, thời gian 15 phút có thể chỉ cần 100 gam zeolit

NaXFe hoặc 70 gam vật liệu này khi trong dung dịch này xử lý có mặt chất oxyhóa.[8]

*) Nghiên cứu xử lý nito amon trong nước ngầm bằng phương pháp sinh học ngập nước:

Đề tài do trung tâm Công nghệ môi trường và Phát triển bền vững, TrườngĐHKHTN-Đại học Bách khoa Hà Nội thực hiện Kết quả nghiên cứu được công

bố cho thấy với lưu lượng nhỏ hơn 4 m3/h, hệ đạt năng suất xử lý 390 g NH4+/m3.ngđ, nồng độ NH4+ sau xử lý đạt tiêu chuẩn là thấp hơn 0,5 mg/l.[15]

N-Nghiên cứu ứng dụng vật liệu sợi tổng hợp acryl nhằm xử lý sinh học nito amon trong nước ngầm:

Đây là đề tài nghiên cứu hợp tác quốc tế giữa Trung Tâm Kỹ Thuật MôiTrường đô thị - khu công nghiệp, Đại học Xây dựng và phòng thí nghiệm nước,Đại học Kamamoto, Nhật Bản Kết quả từ nghiên cứu cho thấy vật liệu sợi tổnghợp acryl có khả năng lưu giữ bùn cao đảm bảo duy trì được nồng độ bùn thíchứng cho quá trình xử lý sinh học nito amon, hệ thồng vận hành đơn giản, hiệuquả xử lý cao và ổn định Hệ thống có khả năng xử lý đạt công suất 750 g N-NH4+/m3.ngđ.[15]

*) Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để tái sử dụng nước thải sinh hoạt

ngay tại nguồn:

Kết quả nghiên cứu cho thấy nước thải sau khi được xử lý ở công đoạn 2được phân tích tại phòng thí nghiệm, đồng thời kết quả này đem so sánh với tiêuchuẩn đối với nước tái sử dụng ở đô thị của Israel thể hiện ở bảng 2.1

Công nghệ này hoàn toàn có thể đáp ứng những yêu cầu cả về chất lượnglẫn số lượng phục vụ nhu cầu tái sử dụng cho các mục đích khác nhau tại nước

ta nói chung và các vùng khan hiếm nước ngọt hay những nhà máy sử dụngnước lớn.[13]

Bảng 2.1 Nước sinh hoạt sau xử lý công đoạn 2 so sánh với tiêu chuẩn nước

sinh hoạt của Israel và của bộ Y tế.

chuẩnIsrael

Tiêuchuẩn

bộ y tếLần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4

Ghi chú: - KPH: không phát hiện được; - Dấu (-): không phân tích

2.2 Các ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước bị ô nhiễm phục vụ sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị

Việc sử dụng công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nguồn nước sông bị ônhiễm phục vụ sinh hoạt trên địa bàm thị trấn Bến Quan có nhiều ưu điểm như:Cung cấp đủ và đảm bảo chất lượng lượng nước sinh hoạt cho bà con trong thịtrấn; Hệ thống dây chuyền công nghệ và thiết bị đơn giản, dễ vận hành, sửa chữa

Trong công nghệ xử lý nước, chất lượng nước chưa được tiến hành kiểm trathường xuyên do không có phòng hóa nghiệm tại chỗ Trong nhiều chỉ tiêu liênquan đến chất lượng nước thì chỉ kiểm tra được hai thông số là độ pH và nồng

độ Clo trong nước

Khu pha hóa chất chưa được trang bị các bộ phận thông gió, chiếu sáng.Rất nguy hiểm khi người công nhân vận hành Đồng thời, khi định lượng hóachất bằng Clo người công nhân không mang khẩu trang phòng độc Điều nàyảnh hưởng nhiều đến sức khỏe

PHẦN 3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM

VI NGHIÊN CỨU

3.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước sinh hoạt phù hợp với quy mô hộ gia đình tại thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị

3.2 Đối tượng nghiên cứu

Nguồn nước mặt ( nước sông) bị ô nhiễm ở thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị

Công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt cho quy mô hộ gia đình tại xí nghiệp cấp nước Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị

3.3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước sinh hoạt phù hợp với quy mô hộ gia đình tại thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị.Thời gian: Từ ngày 06/01 đến ngày 09/05/2010

Địa điểm nghiên cứu: Xí nghiệp cấp nước sinh hoạt thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp tiếp cận thông tin trực tiếp và gián tiếp

Thu thập thông tin, tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu

Thu thập số liệu từ mạng internet, từ sách xuất bản, từ báo, tạp chí và một

số tài liệu khác

Các số liệu được thu thập trên các tại liệu chính thống có cơ sở khoa học vàđược lựa chọn để kiểm tra

3.4.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Tính toán các thiết bị keo tụ - tạo bông, thiết bị lắng, thiết bị lọc

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu thống kê

PHẦN 4 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 Tình trạng các nguồn nước sông, giếng khoan, giếng đào ở thị trấn Bến Quan, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị.

4.1.1 Tình trạng nguồn nước sông

Sông Sa Lung chảy qua địa phận thị trấn Bến Quan có lượng nước dồi dào,Ngoài ra, còn có một số ao, hồ cung cấp một lượng nước lớn cho sản xuất nôngnghiệp trong vùng Chất lượng nước sông trước đây tương đối tốt, hàm lượngcác chất rắn lơ lửng trong nước nhỏ, hàm lượng rong, tảo trong nước ít nên độmàu thấp, nước có độ đục thấp Tuy nhiên, trong những năm gần đây tình trạnggia tăng dân số quá nhanh, chặt phá rừng đầu nguồn, khai thác vàng bừa bãi làmcho chất lượng nước sông xấu đi nhiều Nước có độ đục cao nhất là vào mùamưa, lũ lụt dâng cao gây xói mòn, sụt lún hai bên bờ sông Mùa hè, mực nướctrong sông giảm đi nhiều Chất lượng nước sông còn chịu ảnh hưởng của sảnxuất công nghiệp địa phương, lượng nước thải từ xưởng chế biến mủ cao su thảivào nước sông làm cho nước sông có mùi hôi thối khó chịu

Tình trạng chất lượng nước sông bị ô nhiễm do hàm lượng cặn gia tăng, độmàu, mùi vị biến đổi theo chiều hướng xấu, nên muốn sử dụng nguồn nước sôngcấp cho sinh hoạt thì phải dùng công nghệ xử lý để làm sạch nước

4.1.2 Tình trạng nguồn nước trong giếng khoan, giếng đào

Do cấu tạo địa hình đất đai vùng đồi núi, nên muốn khai thác nguồn nướcngầm ở tầng nông phục vụ sinh hoạt người ta phải đào hay khoan giếng ở độ sâulớn và khó khăn Thị trấn Bến Quan có 996 hộ dân, trong số đó có 100 hộ sửdụng giếng khoan, còn lại là sử dụng giếng đào để lấy nước sinh hoạt

Chất lượng nước giếng ở đây cũng tương đối tốt Độ trong cao, nước ít bịnhiễm phèn, sắt, hàm lượng cặn ít dùng làm nước ăn uống, sinh hoạt rất tốt.Trong 4 năm trở lại đây, nguồn nước giếng tại thị trấn bị giảm đi nhiều, hàmlượng sắt, mangan trong nước tăng, nước bị nhiễm phèn gây khó khăn trong sinhhoạt Mùa hè, mực nước giếng giảm gây tình trạng thiếu nước trầm trọng Mùamưa, nước giếng bị nhiễm đục dài ngày nên người ta phải lọc qua các bể lọc cáttrước khi sử dụng Ngoài ra, một số thôn xóm trong thị trấn sống trên vùng đấttrước kia là kho thuốc trừ sâu của nông trường nên nguồn nước giếng bị nhiễm

các hóa chất độc hại gây ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân rất nghiêmtrọng Với đà phát triển công nghiệp của địa phương, sự gia tăng dân số, tìnhhình biến đổi khí hậu như hiện nay nguồn nước giếng không thể đảm bảo về sốlượng và chất lượng để cung cấp cho sinh hoạt của cư dân trong thị trấn Vì vậy,xây dựng trạn xử lý và cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư trong vùng làcông việc cần thiết và cấp bách.

4.2 Các chỉ tiêu chất lượng và tiêu chuẩn dùng nước

4.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt dùng làm nguồn cấp nước

Bảng 4.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt dùng làm nguồn cấp nước [3]

Stt Chỉ tiêu Tiêu chuẩn

cho phép Stt Chỉ tiêu Tiêu chuẩn cho phép

0,5 mg/l(Tính theo N)0,05 mg/l1,0 mg/l0,01 mg/l

250 mg/l0,05 mg/l1,0 mg/l

4 mg/l-

0,05 mg/l0,05 mg/l

-10 mg/l(Tính theo N)6,0 8,5

4

567

- Kẽm

- Chất tạo bọt

- Dầu mỡThuốc trừ sâu

- Endrin

- Lindane

- MethoxyChlor

- ToxapheneThuốc diệt cỏ

- 2,4-DChất phóng xạ

- Tổng hoạt độ

- Tổng hoạt độ

0,01 mg/l0,05 mg/l

-400 mg/l

500 mg/l

5 mg/l0,5 mg/lkhông0,0002 mg/l0,04 mg/l0,1 mg/l0,005 mg/l0,1

15 pc/l

50 pc/l

4.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng để làm nước ăn uống và sinh hoạt

Nước cấp cho ăn uống phải không màu, không mùi vị, không chứa các chấtđộc hại, vi trùng và tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hòa tan không đượcvượt quá tiêu chuẩn cho phép Theo tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinhhoạt phải có các chỉ tiêu chất lượng như sau:

Bảng 4.2 Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống Ban hành kèm theo quyết định của Bộ trưởng Bộ Y tế số 1329/

2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002 T

T Tên chỉ tiêu

Đơn vị tính

Giới hạn tối đa TT Tên chỉ tiêu

Đơn vị tính

Giới hạn tối đa

đồng Kẽm

4.2.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng để làm nước sinh hoạt

Bảng 4.3 Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch

TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa

22 E coli hoặc Coliform chịu

nhiệt

vi khuẩn

Bảng 4.4 Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng nước sinh hoạt

(Quy chuẩn Việt Nam 02:2009/BYT)

Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa cho phépI II pháp thử Phương

sắt tống

TCVN6177-1996Chỉ số

Ghi chú: Giới hạn tối đa cho phép I áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước.

Giới hạn tối đa cho phép II áp dụng đối với các hình thức khai thác nước cá

nhân, hộ gia đình (các hình thức cấp nước bằng đường ống chỉ qua xử lý đơngiản như giếng khoan, giếng đào, bể mưa, đường ống tự chảy).

4.3 Tổng quan về chất lượng nước[3]

Để cung cấp nước sạch có thể khai thác các nguồn nước thiên nhiên nhưnước mặt ( sông, suối, ao, hồ ), nước ngầm và nước biển

+ Nước mặt:

Là nguồn nước được kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyêntiếp xúc với không khí nên đặc trưng của nước mặt là: chứa khí hòa tan, chứanhiều chất rắn lơ lửng, có hàm lượng chất hữu cơ cao, có sự hiện diện của tảo.Chỉ tiêu chất lượng nguồn nước mặt dùng để làm nước cấp sinh hoạt theo bảng(4.1)

Nước mặt có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường, ví dụ: Miền Bắcnhiệt độ nước mặt dao động từ 13 34oC, còn ở miền Nam nhiệt độ nguồn nướcmặt dao động từ 26 29oC

4.3.1.2 Độ màu

Do các chất bẩn trong nước tạo nên, các hợp chất sắt, mangan không hòatan trong nước làm cho nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màuvàng, các loại thủy sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩnbởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Đơn vị

đo độ màu của nước là Platin-Coban

Độ màu biểu kiến của nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo nên

4.3.1.4 Mùi, vị

Mùi trong nước do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơhay các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất tạo nên Nước thiên nhiên cómùi tanh, mùi đất, mùi thối Trong quá trình xử lý tiệt trùng nước bằng các hợpchất Clo thì nước bị nhiễm mùi Clo hoặc Clophenol

Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan mà nước cóthể có các vị ngọt, đắng, chát, mặn

4.3.1.7 Tính phóng xạ

Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ có trong nướctạo nên Nước ngầm thường bị nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, tuy nhiên cácchất phóng xạ này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại.Khi nước bị nhiễm bẩn từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước cóthể vượt quá giới hạn cho phép

4.3.2 Tính chất hóa học của nước[3]

4.3.2.1 Độ pH

Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, dùng đểbiểu thị tính acid và tình kiềm của nước Độ pH có liên quan đến sự hiện diện cảmột số kim loại và khí hòa tan trong nước Ở độ pH < 5, tùy vào điều kiện địa

chất trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan và nhôm ở dạng hòa tan

và một số loại khí như CO2, SO2 ở dạng tự do trong nước Tính chất này đượcứng dụng để khử các hợp chất sunfua và cacbonat có trong nước bằng biện pháplàm thoáng

Ngoài ra, khi tăng pH và có tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trongnước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháplắng, lọc

4.3.2.2 Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, cacbonat,hydroxit và các anion của các muối acid yếu Ở nhiệt độ nhất định độ kiềm phụthuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước Độ kiềmbicacbonat, cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước, nguồnnước có tính đệm cao, trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất như phènthì độ pH của nước ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điềuchỉnh pH

4.3.2.3 Độ cứng

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie

có trong nước Trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng 3 khái niệm độ cứng là độcứng toàn phần, độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu Dùng nước có độ cứngcao trong sinh hoạt sẽ gây lẵng phí xà phòng Còn trong sản xuất, nước cứng tạothành lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa làm ảnh hưởng đến chấtlượng sản phẩm

4.3.2.4 Độ oxy hóa

Độ oxy hóa là đại lượng đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước, đó làlượng oxy cần để oxy hóa hết các hợp chất hửu cơ trong nước Chất oxy hóathường dùng để xác định chỉ tiêu này là KMnO4 Trong thực tế, nguồn nước có

độ oxy hóa >10 mgO2/l đã có thể bị nhiễm bẩn Nếu trong quá trình xử lý nếudùng háo chất clo ở dạng tự do hay hợp chất hypoclorit thì sẽ tạo thành hợp chấtclo hữu cơ là Trihalometan (THM) có khả năng gây ưng thư Tổ chức Y tế thếgiới quy định mức tối đa của THM trong nước uống là 0,1mg/l

4.3.2.5 Các hợp chất chứa nito

Quá trình phân hủy các chất hửu cơ tạo ra NH3, NO3, NO2 Các hợp chấtnày dùng để làm chất chỉ thị để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.Khi nước mới bị nhiễm bẩn ngoài các chỉ tiêu có giá trị cao như độ oxy hóa,

amoniac trong nước còn có một ít nitrat và nitrit Sau một thời gian, amoniac vànitrit bị oxy hóa thành nitrat Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốtcho rong tảo phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng trong sinhhoạt Tổ chức Y tế thế giới quy định nồng độ nitrat trong nước uống không đượcvượt quá 10 mg/l (tính theo N).

4.3.2.6 Các hợp chất chứa phospho

Trong nước tự nhiên thường gặp nhất là phosphat, đây là sản phẩm của quátrình phân hủy sinh học các chất hữu cơ Phosphat là chất dinh dưỡng cho sựphát triển của rong tảo, nguồn phosphat đưa vào môi trường nước là từ nước thảisinh hoạt, nước thải một số ngành công nghiệp và lượng phân bón dùng trênđồng ruộng

Phosphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sựtồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước gây cản trở cho quá trình xử

lý, đặc biệt là hoạt động của các bể lắng Đối với các nguồn nước có hàm lượngcặn hữu cơ cao như nitrat và phosphat thì các bông cặn kết cợn ở bể tạo bôngkhông lắng được ở bể lắng mà có khuynh hướng tạo thành dám nỗi lên mặtnước

4.3.2.7 Các hợp chất silic

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất silic pH < 8, silic tồn tạidạng H SiO3, khi pH = 8 11 silic tồn tại dạng HSiO Ở pH >11 silic tồn tạidạng HSiO , SiO Trong quá trình xử lý nước Silic có thể được loại bỏ mộtphần khi dùng các hóa chất keo tụ để làm trong nước

4.3.2.8 Clorua

Clorua làm cho nước có vị mặn, ion này xâm nhập vào nước qua sự hòa tancác muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nướcngầm hay ở đọan sông gần biển

4.3.2.9 Sunfat

Ion sunfat (SO ) thường có trong nước có nguồn gốc hữu cơ hoặc nguồngốc khoáng chất Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l có thể gây mất nướctrong cơ thể và làm tháo ruột

4.3.2.10 Florua

Trong nước thiên nhiên các hợp chất của florua khá bền vững và khó loại

bỏ trong quá trình xử lý thông thường Nồng độ thấp từ 0,5 đến 1 mg/l giúp bảo

vệ men răng nhưng nếu nồng độ >4 mg/l trong một thời gian dài có thể gây đenrăng và hủy hoại răng vĩnh viễn

4.3.2.12 Mangan

Tồn tại chủ yếu trong nước ngầm dưới dạng ion Mn2+ nhưng với hàm lượngtương đối thấp, ít khi vượt quá 5 mg/l Khi hàm lượng mangan trong nước lớnhơn 0,1 mg/l thì sẽ gây ra các tác hại như sắt

4.3.2.13 Nhôm

Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất trong điều kiện không có oxycác chất như Jarosite và Fe2O3 tác động qua lại, lất oxy của nhau và tạo thànhsắt, nhôm sunfat hòa tan trong nước làm cho nước ở các vùng này rất chua Khichứa nhiều nhôm, nước thường có màu xanh và vị chua Nhôm có độc tính đốivới con người, uống nước chứa nhiều nhôm gây ra các bệnh về não

4.3.2.14 Khí hòa tan

Các loại khí hòa tan thấy nhiều trong nước thiên nhiên như là khí cacbonic,oxy, sunfua hydro Trong nước mặt các hợp chất sunfua thường bị oxy hóathành dạng sunfat Do vậy mà sự có mặt của khí H2S chứng tỏ nguồn nước đã bịnhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy đang tích tụ ở đáy Khi pHtăng H2S chuyển sang các dạng HS và S

sử dụng Ngoài ra, các chất này tạo thành lớp màng ngăn cản quá trình hòa tanoxy vào nước làm chậm quá trình làm sạch của nguồn nước

4.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo vàcác bào tử của chúng Chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanghoặc sống và phát triển trong nước Trong thực tế không thể xác định được tất cảcác loại vi sinh vật gây bệnh qua đường nước vì phức tạp và tốn thời gian Mụcđích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác định mức độ an toàn của nước đối vớisức khỏe con người Ecoli là nhóm trực khuẩn đường ruột có thời gian bảo tồntrong nước gần giống những vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt của E.colichứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các vitrùng gây bệnh khác Số lượng E.coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễmbẩn phân rác của nguồn nước.

4.3.4 Tính ổn định của nước

Nước ổn định sẽ không làm ăn mòn đường ống hoặc đóng cáu cặn trongquá trình vận chuyển và dự trữ

4.4 Xử lý nước

Sự cần thiết phải xử lý nước thiên nhiên:

Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, sinh hoạt cũng như công nghiệp có thànhphần, tính chất vật lý, hóa học và vi trùng nằm trong giới hạn nhất định Trongkhi đó nguồn cấp nước lại có thành phần, tính chất vật lý, hóa học và vi trùng đadạng và hầu hết các chỉ tiêu lại lớn gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn quy định Vìvậy cần xử lý nước đến một mức độ nhất định trước khi cấp cho nhu cầu sinhhoạt và công nghiệp

4.4.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước[7]

Chọn lựa công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặctrưng của nguồn nước thô, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm nướccấp cần xử lý Chất bẩn trong nước bao gồm các hạt keo (10 10 mm), hệkeo gồm các khoáng chất, các chất keo phù du, vi trùng, vi rút, polyme sinh học

và các phân tử lớn Các hạt có kích thước nhở hơn 10 mm là các chất hòa tangồm có ion, các phân tử vô cơ đơn giản và các tổ hợp Phương án lựa chọn quátrình xử lý nước là dựa vào kích thước hạt

Để có được thông số chính xác về chất lượng và đặc trưng của nguồn nước,người ta sử dụng các phương pháp phân tích khác nhau để phân tích các kíchthước hạt trong nước

Chất lượng nguồn nước thay đổi theo vị trí và thời gian, từ chỗ này sangchỗ khác và từ mùa này sang mùa khác Do vậy, công nghệ xử lý nước và quátrình vận hành cũng thay đổi dựa vào tính chất lý, hóa, sinh của nước thô

Lựa chọn công nghệ xử lý nước trước hết cần tiến hành trong phòng thínghiệm để tìm ra các thông số tối ưu và hóa chất sử dụng, liều lượng sử dụng,chất xúc tác, độ pH Sau đó đánh giá các thông số và điều kiện vận hành tối ưu,thử nghiệm công nghệ trên mô hình thực tế.

Các vấn đề được đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm: chấtlượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn nước sau xử lý Dựa vào các số liệu đã

có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định tách gì trongnước, chọn thông số chính về chất lượng và đưa ra kỹ thuật xử lý cụ thể, chọnhóa chất và liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa điều kiện vận hành chotưng bước xử lý và sắp xếp chúng cho hợp lý

Bảng 4.5 Hiệu suất có thể đạt được trong các quá trình xử lý thông dụng

Quá trình

xử lý Thông số

Làmthoáng

Keo tụ,tạobông

Lọccát

Lắngnhanh

lọc cátchậm

Clohóa

0 : Không tách đươc; - : Ảnh hưởng ngước lại;

Nhận xét: Từ bảng trên ta thấy, mỗi quá trình xử lý chỉ tách tối đa được một số ít

chất cặn bẩn trong nước nên hiệu suất xử lý chung là không cao Do đó trong quá trình xử lý nước, tùy theo chất lượng nguồn nước, cần kết hợp nhiều quá trình xử lý một cách phù hợp để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất

4.4.2 Quy trình công nghệ xử lý nước cấp sinh hoạt tại thị trấn Bến Quan 4.4.2.1 Sơ đồ công nghệ

4.4.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

+) Nước nguồn

Là nguồn nước mặt khai thác từ dòng sông Sa Lung, qua hệ thống bơm ởtrạm bơm I, nước được đưa lên bể phản ứng tạo bông cặn Hóa chất sử dụng đểtạo bông kết tủa là phèn nhôm hoặc bột PAC đã được hòa trộn trước tại thùnghòa trộn dưới dạng dung dịch Dung dịch phèn nhôm được châm trực tiếp vàođường ống dẫn nước vào bể phản ứng Lưu lượng phèn châm vào đường ống tùythuộc vào độ đục của nước, nếu độ đục của nước vào bể cao thì lượng hóa chất

sử dụng cho quá trình tạo bông kết tủa sẽ lớn và ngược lại Định lượng hóa chấtvào nước dưới dạng dung dịch đã được hòa trộn ở bể hòa trộn phèn, nồng độdung dịch phèn từ 10 20%

+) Phản ứng tạo bông kết tủa

Nước và hóa chất sau khi đã trộn đều thì được dẫn lên bể phản ứng Bểphản ứng có chức năng hoàn thành nốt quá trình keo tụ, tạo điều kiện thuận lợicho quá trình tiếp xúc và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn trong nước để tạobông cặn đủ lớn và được giữ lại trong bể lắng

Nước nguồn

Phản ứng tạo bông, kết tủa

+) Lắng nước

- Nhiệm vụ của quá trình lắng nước: Loại ra khỏi nước những hạt cặn có

kích thước và trọng lượng lớn để giảm tải cho bể lọc phía sau, kéo dài chu kì lọccủa lớp vật liệu lọc, để vừa đảm bảo về kỹ thuật vừa đảm bảo về kinh tế cho việc

xử lý nước

- Nguyên tắc lắng nước: Nước sau khi xảy ra quá trình keo tụ và tạo bông

tại bể phản ứng thì được dẫn sang bể lắng Trong quá trình lắng, các hạt sẽ vachạm vào nhau, hấp thụ và kết dính với nhau tạo thành hạt có kích thước lớnhơn, và vận tốc lắng sẽ lớn hơn Kết quả là ở phần trên của bể lắng vận tốc lắngnhỏ hơn, càng xuống dưới đáy vận tốc càng cao do kích thước hạt tăng lên.Các bông cặn lớn dần lên nên lực cản ma sát do nước chuyển động ngượcchiều với hạt cũng tăng lên, tỷ lệ thuận với kích thước của bông cặn Ngoài ra,khi bông cặn lớn lên thì lực kéo trên một đơn vị diện tích tiết diện bông cặncũng lớn lên và tỷ lệ thuận với kích thước bồng cặn Khi bông cặn lớn đến mộtkích thước nhất định, lực kéo đủ lớn để phá vỡ bông cặn làm cho kích thướcbông cặn không thể tăng thêm được nữa Từ thời điểm đó, vận tốc lắng sẽ khôngthay đổi và hiệu quả lắng sẽ không tăng, dù thời gian lắng kéo dài hơn

Phần nước trong sau khi lắng được thu qua máng thu nước dẫn sang bể lọc

+) Lọc nước

- Nguyên tắc lọc nước:

Hình 4.1 Nguyên tắc lọc nước

Cho nước có cặn đi qua lớp vật liệu bằng cát thạch anh có đường kính hạt

từ 0,5 1 mm với chiều dày 0,8 1,2 m Các hạt cặn được giữ lại trong các kherỗng của lớp vật liệu và nước được làm trong

- Cấu tạo bể lọc: Hình 4.1 vẽ sơ đồ cấu tạo của bể lọc chậm

Đóng khóa 13, chờ cho mức nước trong bể lọc hạ xuống cách mặt cátkhoảng 200mm thì khóa van (7) lại Mở van (9) cấp gió sục tơi cát và cặn(chừng 3 5 phút) Sau đó đóng lại Mở van (8) cấp nước rửa lọc và mở van (11)

để xả nước rửa lọc (chừng 7 10 phút) Sau đó đóng khóa (8) lại

Hình 4.2 Cấu tạo bể lọc

1 – Ống dẫn nước từ bể lắng sang

2 – Mương dẫn nước để phân phối cho các bể lọc

3 – Mương lấy nước cho bể

4 – Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc

5 – Lớp vật liệu lọc bằng cát thạch anh

6 – Chụp lọc bằng sứ hoặc ống nhựa (25 chụp/1m2)

7–Ống thu nước lọc để dẫn về bể chứa

8 – Van cấp nước rửa lọc

9 – Van cấp gió rửa lọc

10 – Van xả khô bể

11 – Van xả nước rửa lọc

12 – Van xả nước lọc đầu

13 – Van mở nước vào từng bể lọc

14 – Sàn bê tông có gắn chụp lọc

+) Khử trùng nước: [7]

Trong nước thiên nhiên, ngoài các tạp chất vô cơ, hữu cơ còn có nhiều loại

vi sinh vật như vi khuẩn, vi trùng, vi rút gây bệnh tả, lỵ, thương hàn Tiêuchuẩn của một nguồn nước cấp tốt là phải loại trừ được các nguồn gây bệnh đó

và do vậy khử trùng nước là một quá trình không thể thiếu trong công nghệ xử

lý nước cấp, nhất là nước cấp dùng cho sinh hoạt, ăn uống, công nghệ chế biếnthực phẩm, đồ uống

Dựa vào nguyên lý của quá trình, có 2 phương pháp khử trùng nước:Phương pháp lý học(gồm: phương pháp nhiệt, phương pháp dùng tia tử ngoại,khử trùng bằng siêu âm, khử trùng bằng phương pháp lọc) và phương pháp hóahọc(gồm: khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo, khử trùng bằng Ozon,khử trùng bằng Iot và bằng ion kim loại nặng) Phương pháp khử trùng bằng hóahọc có hiệu suất cao nên được sử dụng rộng rãi và cho mọi quy mô Cơ sở củaphương pháp khử trùng bằng hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxyhóa men của tế bào vi sinh vật và tiêu diệt chúng

Trong công nghệ xử lý nguồn nước sông cấp cho sinh hoạt tại trạm xử lýnước thị trấn Bến Quan, người ta sử dụng Clo làm chất khử trùng nước Nướcsau khi lọc sạch ở bể lọc được dẫn qua bể chứa nước, Clo hơi ở bình chứa Clođược hóa lỏng rồi châm trực tiếp vào nước

Khi cho Clo vào nước, Clo tác dụng với nước phản ứng đặc trưng xảy ra làquá trình thủy phân Clo tạo thành acid clohydric(HCl) và acid hypocloric(HClO):

Cl + H O HClO + HCl

HClO 2H + ClO