do an nuoc cap chinh thuc pptx

Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đức I cócông suất 700 000 m3/ngày đang hoạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nướcngầm Hóc Môn và nhà máy nước Thủ Đức II có công s

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Mục tiêu 4

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 5

2.1Các nguồn nước cấp ở nước ta 5

2.1.1 Nước dùng sinh hoạt 5

2.1.2 Nước dùng sản xuất 5

2.1.3 Nước dùng chữa cháy 6

2.2 Thành phần và tính chất của nước cấp 7

2.2.1 Tính chất vật lý 7

2.2.2 Tính chất hóa học 9

2.2.3 Chỉ tiêu vi sinh 16

CHƯƠNG III : TỒNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 18

3.1 Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học 18

3.1.1 Hồ chứa lắng sơ bộ 18

3.1.2 Song chắn rác và Lưới chắn rác 18

3.1.3 Bể lắng cát 19

3.1.4 Lắng 19

3.1.5 Lọc 20

3.2 Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý 22

3.2.1 Clo hóa sơ bộ .22

3.2.2 Keo tụ tạo bông 22

3.2.3 Khử trùng 24

CHƯƠNG IV : ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 27

4.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 27

4.2 Đề xuất phương án xử lý ( 2 phương án ) 28

4.3 Phân tích và lựa chọn công nghệ 30

4.4 Tính toán công trình đơn vị 31

4.4.1 Bể trộn cơ khí .31

4.4.2 Bể lắng đứng .33

4.4.3 Bể lọc nhanh 40

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

5.1 Kết luận .49

5.2 Kiến nghị 49

DANH SÁCH BẢNG Trang

Bảng3.1 Tính chất nước thải sinh hoạt 23

Bảng4.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ 25

Bảng4.2 So sánh ưu nhược điểm 2 phương án 29

DANH SÁCH HÌNH Hình 3.1 Lưới chắn rác 19

Hình 3.2 Bể lắng 20

Hình 3.3 Bể lọc 22

Hình 4.1: 2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 29

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ănuống sinh hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau Đối với các nguồnnước mặt, thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao Đối với các nguồnnước ngầm, hàm lượng sắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép

Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng đượcyêu cầu, về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước

Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử líchúng

1.2 MỤC TIÊU

Nhiệm vụ chính của đồ án là tiến hành xử lý nguồn nước thô ban đầu saocho nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn ăn uống và vệ sinh môi trường để cung cấp nướcsạch cho một khu dân cư 5000 dân (Theo QCVN 01:2009/BYT.)

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.1 CÁC NGUỒN CẤP NƯỚC Ở NƯỚC TA:

- Năm 1896, hệ thống xử lý nước đầu tiên của Hà Nội được chính thức đưa vàovận hành Hiện nay, hệ thống cấp nước của thành phố Hà Nội đã được cải tạo và xâydựng mới với trang thiết bị hiện đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngày Đối với cácthành phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thống cấp nước cũng đã được cải tạo và pháttriển

- Ở miền Nam, các hệ thống cấp nước cho các đô thị lớn cũng được cải tạo vànâng cấp Nhiều nhà máy nước xây dựng từ thời thuộc Pháp đã được cải tạo, thay đổicông nghệ xử lý Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đức I cócông suất 700 000 m3/ngày đang hoạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nướcngầm Hóc Môn và nhà máy nước Thủ Đức II có công suất 300 000 m3/ngày đang khởicông xây dựng đảm bảo cung cấp nước sạch sinh hoạt và sản xuất của toàn thành phố.Trong thời điểm hiện nay, nhiều trạm cấp nước đã được xây dựng mới, áp dụngnhững công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan, Australia,Singapore,…Các loại công trình xử lý như bể lắng ngang có các tấm lamen, bể lắngkiểu accelator, kiểu pulsator, bể lọc sử dụng vật liệu nổi, bể lọc kiểu Aquazuz V đãđược áp dụng ở nhiều nơi Trong công nghệ xử lý nước ngầm, áp dụng ejector thu khí,tháp oxy hóa, nước chảy chuyển bậc để oxy hóa sắt thay cho giàn mưa cổ điển Nhữngtrạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóacao Trong tương lai, các hệ thống cấp nước sẽ được nâng cấp để theo kịp các nướctrong khu vực

2.1.1 Nước dùng cho sinh hoạt:

Là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người như nước dùng để ănuống, tấm rửa, giặt, chuẩn bị nấu ăn, cho các khu vệ sinh, tưới đường, tưới cây,…Loạinước này chiếm đa số trong các khu dân cư Nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảocác tiêu chuẩn về hóa học, lý học và vi sinh theo các yêu cầu của quy phạm đề

ra,không chứa các thành phần lý, hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe của conngười.

2.1.2 Nước dùng cho sản xuất

Có rất nhiều ngành công nghiệp dùng nước với yêu cầu về lưu lượng và chấtlượng nước rất khác nhau Có ngành yêu cầu chất lượng nước không cao nhưng sốlượng lớn, ngược lại có những ngành yêu cầu số lượng nước không nhiều nhưng chấtlượng nước rất cao, ví dụ nước cho các ngành công nghiệp dệt, phim ảnh, nước cấpcho các nồi hơi, nước cho vào sản phẩm là các đồ ăn uống,…Nước cấp cho các ngànhcông nghiệp luyện kim, hóa chất yêu cầu lượng nước lớn nhưng yêu cầu chất lượngthường không cao Lượng nước cấp cho sản xuất của một nhà máy có thể tương đươngvới nhu cầu dùng nước của một đô thị hàng ngàn dân

2.1.3 Nước dùng cho chữa cháy

Dù là khu vực dân cư hay khu công nghiệp đều có khả năng xảy ra cháy Vì vậy,

hệ thống cấp nước cho sinh hoạt hay sản xuất đều phải tính đến trường hợp có cháy.Nước dùng cho việc chữa cháy luôn được dự trữ trong bể chứa nước sạch của thànhphố

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC CẤP

Để xác lập được các biện pháp xử lí nước, cần phải căn cứ vào các chỉ tiêu đánhgiá chất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng của nước sử dụng

Tổng quan về chất lượng nước:

Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thườnggọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối Do kết hợp từcác dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưngcủa nước mặt là:

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là Oxy

- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa it chất rắn

lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)

- Có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

2.2.1.Tính chất lý học của nước:

 Nhiệt độ:

Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi rường và khí hậu.Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sự thay đổi nhiệt

độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước

Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4-40oC) phụ thuộc vào thờitiết và độ sâu nguồn nước Ví dụ: ở miền Bắc Biệt Nam, nhiệt độ nước thường daođộng 13- 34oC, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối

ổn định hơn (26- 29oC)

 Độ màu:

Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangankhông hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loạithủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạthay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin- Côban Nước thiên nhiên thường có độmàu thấp hơn 200 PtCo Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửngtrong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, để loại bỏmàu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lý kếthợp

 Độ đục:

Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi trong nước có các vật lạ nhưcác chất huyền phù, các hạt cặn đất đá, các vi sinh vật khả năng truyền ánh sáng bịgiảm đi Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục

thường là mgSiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau.Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU.

Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục củanước

 Mùi vị:

Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu

cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên cóthể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nước sau khi tiệt trùng với các hợp chất Clo có thể

bị nhiễm mùi Clo hay Clophênol

Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thể có vịmặn, ngọt, chát, đắng

 Tính phóng xạ: Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ

trong nước tạo nên Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngăn nên nước thường vô hại

Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ  và  thường được dùng để xác địnhtính phóng xạ của nước Các hạt  bao gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượngxuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa,

gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh Các hạt  có khả năng xuyên thấu mạnhhơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể.

2.2.2 Tính chất hóa học của nước:

có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại

ở dạng tự do trong nước Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất Sunfua vàcacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng Ngoài ra khi tăng pH và có thêmtác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễdàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc

 Độ kiềm:

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydroxit và anion củacác muối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên cóthể bỏ qua Ơ nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2

tự do có trong nước

Độ kiềm bicacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước Nguồn nước

có tính đệm cao, nếu trong quá trinh xử lý có dùng thêm các hóa chất như phèn, thì độ

pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng đễ điều chỉnhpH

Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau:

Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồnnước Đó là lượng oxy cần có để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chấtoxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là kali permanganat.

Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiễmbẩn Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng Clo tự do hay hợp chất hypoclorit

sẽ tạo thành các hợp chất Clo hữu cơ trihalometan (THM) có khả năng gây ung thư

Tổ chức Y Tế thế giới quy đinh mức tối đa của THM trong nước uống là 0.1 mg/l.Ngoài ra, để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm các yếu

tố sau đây:

- Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước ngầm

- Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàm lượng oxyhòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thực tế Sự thay đổi oxyhóa theo dòng chảy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơ có trong nguồn nướcchủ yếu là các axit humic Nếu độ oxy hóa giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ô nhiễm là

do các dòng nước thải từ bên ngoài độ vào nguồn nước

- Cần kết hợp với các chỉ tiêu khác nhau như hàm lượng ion Clorua, Sunphat,Photphat, oxy hòa tan, các hợp chất Nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây bệnh để có thểđánh giá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

 Các hợp chất chứa Nitơ: Quá trình phân hủy các chất hưũ cơ tạo ra amoniac,

nitrit và nitrat Do đó, các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng

để nhận biết mức đô nhiễm bẩn của nguồn nước Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉtiêu có giá trị cao như độ oxy hóa, amonniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat.Sau một thời gian, amoniac, nitrit bị oxy hóa thành nitrat Phân tích sự tương quan giátrị các đại lượng này có thể dự đoán thường nhiễm nitrat

Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển, gây ảnhhưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt Trẻ em uống nucớ có nồng độ nitratcao có thể ảnh hưởng đến máu (chứng methaemoglo binaemia) Theo quy định của Tổ

chứcY tế thế giới, nồng độ nitrat trong nước uống không được vượt quá 10 mg/l (tínhtheo N).

 Các hợp chất Photpho:

Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat Đây là sản phẩm của quá trìnhphân hủy sinh học các chất hữu cơ Cũng như nitrat là chất dinh dưỡng cho sự pháttriển của rong tảo Nguồn photphát đưa vào môi trường nước là từ nước thải sinh họat,nước thải một số ngành công nghiệp và lượng phân bón dùng trên đồng ruộng

Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sự tồn tạicủa chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt

là hoạt chất của các bể lắng Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ,nitrat và photphat cao, các bông cặn kết cặn ở bể tạo bông sẽ không lắng được ở bể mà

có khuynh hướng tạo thành đám nổi lên mặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắngchiếu trong ngày

 Các hợp chất Silic:

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất Silic Ơ pH<8, Silic tồn tại ởdạng H2SiO3- và SiO32- .Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng Silic thường không vượtquá 60 mg/l, chỉ có ở những nguồn nước có pH > 9.0, hàm lượng Silic đôi khi cao đến

300 mg/l

Trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao, sự tồn tại của các hợp chất Silic rấtnguy hiểm do cặn Silic đóng lại trên thành nổi, thành ống làm giảm khả năng truyềnnhiệt và gây tắc ống

Trong quá trình xử lý nước, Silic có thể được loại bỏ một phần khi dùng các hóachất keo tụ để làm trong nước

 Sắt: Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với cácgốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hoặc keoSilic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion

Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ

Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+ ),tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù.Trong nước thiên nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắt với hàm lượng đến 40mg/l hoặc cao hơn

Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần

áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp Các cặn sắtkết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm dưới dạng ion Mn2+, nhưngvới hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5 mg/l Tuy nhiên, với hàm lượngmangan trong nước lớn hơn 0.1 mg/l sẽ gây nhiều nguy hại trong việc sử dụng, giốngnhư trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao

 Nhôm: Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không

có oxy nên các chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau và tạothành sắt, nhôm, sunfat hòa tan vào nước Do đó, nước mặt ở vùng này thường rấtchua, pH= 2.5- 4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi cao đến 300 mg/l), nhôm hòa tan

ở dạng ion Al3+ (5-7 mg/l)

Khi chứa nhiều nhôm hòa tan, nước thường có màu trong xanh và vị rất chua.Nhôm có thể có độc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước có hàm lượngnhôm cao có thể gây ra các bệnh về não như alzheimer

 Khí hòa tan: Các loại khí hòa tan thường thấy trong nước thiên nhiên là khí

(CO2), khí oxy (O2) và sunfua hyđro (H2S)

Nước ngầm không có oxy Khi độ pH < 5.5, trong nước ngầm thừơng chứa nhiềukhí CO2 Đây là khí có tính ăn mòn kim loại và ngăn cản việc tăng pH của nước Cácbiện pháp làm thoáng có thể đuổi khí CO2, đồng thời thu nhận oxy hỗ trợ cho các quátrình khử sắt và mangan Ngoài ra, trong nước ngầm có thể chứa khí H2S có hàmlượng đến vài chục mg/l Đây là sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu

cơ có trong nước Với nồng độ lớn hơn 0.5 mg/l, H2S tạo cho nước có mùi khó chịu.Trong nước mặt, các hợp chất sunphua thường được oxy hóa thành dạng sunphat

Do vậy, sự có mặt của khí H2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bịnhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tích tụ ở đáy các vực nước

Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác la HS- và S2-

 Hóa chất bảo vệ thực vật:

Hiện nay, có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trong nôngnghiệp Các nhóm hóa chất chính là:

- Photpho hữu cơ

- Clo hữu cơ

- Cacbonat

Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người Đặc biệt là Clo hữu cơ,

có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể con người

Việc sử dụng khối lượng lớn các hóa chất này trên đồng ruộng đang đe dọa làm ônhiễm các nguồn nước.

 Chất hoạt động bề mặt: Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy

rửa, chất tạo bọt có trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệpđang được xả vào các nguồn nước Đây là những hợp chất khó phân hủy sinh học nênngày càng tích tụ nước đến mức có thể gây ahị cho cơ thể con người khi sử dụng.Ngoài ra, các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vực nước, ngăn cản

sự hòa tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tự làm sạch của nguồn nước

2.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh:

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và cácđơn bào, chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triểntrong nước, trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khòi nướctrước khi sử dụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đườngnước vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác địnhmức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng vài vi sinhchỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật

Cả ba nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

- Nhóm coliphorm đặc trưng là Escherichia Coli (E.Coli)

- Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis

- Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringents

Đây là các nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người, trong đóE.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giống những

vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩnphân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác Số lượng E.Coli nhiềuhay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác của nguồn nước Ngoài ra, trong một

số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cũng được xác định để tham khảothêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước

CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP

3.1 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

3.1.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuậnlợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tácđộng của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng củaoxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồnnước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lýnước

3.1.2 Song chắn rác và lưới chắn rác:

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loạitrừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệuquả làm sạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kíchthước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các côngtrình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu củanước Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặctiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khungthép Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm Vận tốc nước chảy qua songchắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quaytay bố trí trong ngăn quản lý Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hìnhvuông hoặc hình tròn Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trênkhung thép Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷

5 x 5 mm Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lướinữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để

tăng cường khả năng chịu lực của lưới Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷0,8 m/s Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước cónhiều Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động

cơ kéo Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề Lưới được đan bằngdây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4 Mắt lưới kích thước từ 0,3 x0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m Vận tốc nước chảy quabăng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW

Hình 3.1 Lưới chắn rác

3.1.3 Bể lắng cát:

Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, cáchạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả nănglắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt đểlắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặcbằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảmlượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng

3.1.4 Lắng:

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thànhquá trình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắngngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Trong bểlắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn16,3 mm/s Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000m3/ngày Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dướilên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thườngthấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20% Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bểlắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bểlắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa.Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang vàsong song với nhau Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớpmỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm

là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy

ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng Hiệu quả xử

lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn Tuy nhiên, bể lắng trong

có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắngnhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ

Hình 3.2 Bể lắng

3.1.5 Lọc:

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộcvào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá trình lọc nước

là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bềmặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước.Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độlọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằngnước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc làlượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thờigian (m/h)

Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h) Để thực hiện quátrình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớpvật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau Thiết bị lọc có thể được phân loại theonhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng củaquá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chânkhông (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủytĩnh của cột chất lỏng; …Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sửdụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt

Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí

cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải vàđiều kiện địa phương Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;

- Lắng trọng lực;

- Giữ hạt rắn theo quán tính;

- Hấp phụ hóa học; Hấp phụ vật lý;

- Quá trình dính bám;

- Quá trình lắng tạo bông

Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọcnhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hởdao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m

Hình 3.3 Bể lọc nhanh trọng lực

3.2 XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

3.2.1 Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ

bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắthòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủatương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu,phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc

3.2.2 Keo Tụ - Tạo Bông

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phântán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m Các hạt nàykhông nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ,

tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trởnên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ

do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạtngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyểnđộng Brown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán

keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mangtích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc cácion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạtkeo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trunghòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo

đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn cókích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạobông Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giaiđoạn sau:

Me3+ + HOH Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH Me(OH)+ + H+ + Me(OH)+ + HOH Me(OH)

3 + H+Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như

Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O

a Muối Nhôm

Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tantốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5.Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 vàAl2(SO4)3 theo tỷ

lệ (10:1) – (20:1) Phản ứng xảy ra như sau:

6NaAlO2 + Al2(SO4)3  12H2O 8Al(OH)3 + 2Na2SO4

Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môitrường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 = HCl+Fe2(SO4)3 + 6H2O+Fe(OH)3 + 3H2SO4

Trong điều kiện kiềm hóa:

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaCl2+FeSO4 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

c Chất Trợ Keo Tụ

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợkeo tụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ,giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo

tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete,cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O) Các chất trợ keo tụ tổng hợp thườngdùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly màcác chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)nhoặc polydiallyldimetyl-amon

3.2.3 Khử trùng nước

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt.Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng Sau các quá trình xử lý

cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại Song đểtiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước Hiện nay

có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh,các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…

a Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạothành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chấtdiệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bêntrong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Cl2 + H2O HOCl + HCl

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:

Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl

-Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:

Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H+ + 2OCl

-b Dùng ozone để khử trùng

Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối vớicon người Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử.Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiềulần Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vịkhó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol

c Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Đây là phương pháp khử trùng cổ

truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trongnước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vữngchắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đun sôi nướctuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình

d Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụngdiệt trùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Cáctia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấutrúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chỉđạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng Sát trùngbằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.

e Khử trùng bằng siêu âm

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thờigian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước

f Khử trùng bằng ion bạc

Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2 – 10 ion g/l

đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước

có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy đượckhả năng diệt trùng