Các loại nguồn nước dùng để cấp nước
Nước mặt
Nước mặt bao gồm các nguồn nước từ ao, đầm, hồ chứa, sông suối, thường xuyên tiếp xúc với không khí Chất lượng nước mặt thường bị ô nhiễm do các chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp và hóa chất bảo vệ thực vật, dẫn đến những đặc trưng riêng của nước mặt.
- Chứa chất khí hòa tan đặc biệt là oxy
Nước trong các ao đầm và hồ thường chứa ít chất rắn lơ lửng do quá trình lắng cặn, dẫn đến nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước ở mức tương đối thấp và tồn tại chủ yếu ở dạng keo.
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
- Chứa nhiều vi sinh vật
Nước ngầm
Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, với chất lượng phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Nước chảy qua các địa tầng cát và granit thường có tính axit và ít khoáng chất, trong khi nước ngầm qua đá vôi thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbon cao Những đặc trưng này tạo nên sự đa dạng trong chất lượng nước ngầm.
- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định
- Không có oxy nhưng có chứa nhiều khí như CO2, H2S…
- Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie,flo
- Không có sự hiện diện của vi sinh vật
Các chỉ tiêu về chất lượng nước
Chỉ tiêu hóa lý
Nhiệt độ nước là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến điều kiện môi trường và khí hậu, cũng như các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ Nước mặt thường có nhiệt độ biến đổi theo sự thay đổi của môi trường, trong khi nước ngầm duy trì nhiệt độ tương đối ổn định, dao động từ 17-27 độ C.
Ví dụ : ở miền Bắc Việt Nam nhiệt độ nước thường dao động từ 13 – 34 o C, ở miền Nam nhiệt độ nguồn nước mặt tương đối ổn định hơn dao động khoảng
Nước nguyên chất không màu, trong khi nước có màu là do các chất bẩn hòa tan như hợp chất sắt, mangan, và các chất mùn humic Nước có màu nâu đỏ do sắt và mangan không hòa tan, màu vàng do mùn humic, và màu xanh lá cây do các loại thủy sinh Nước ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt hoặc công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Độ màu được đo bằng thang màu platin-coban, với nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 Pt-Co Độ màu biểu kiến trong nước do chất lơ lửng gây ra và có thể loại bỏ dễ dàng bằng phương pháp lọc, trong khi màu thực của nước cần các biện pháp hóa lý kết hợp để xử lý.
Nước là môi trường truyền ánh sáng hiệu quả, nhưng khi có các chất huyền phù, hạt cặn và vi sinh vật, khả năng truyền ánh sáng sẽ giảm Độ đục của nước, được đo bằng mgSiO2/l, NTU hoặc FTU, cho thấy mức độ ô nhiễm; trong đó NTU và FTU là tương đương Thông thường, nước có độ đục từ 20-100 NTU, nhưng trong mùa lũ, độ đục có thể lên đến 500-600 NTU Đối với nước uống, độ đục không nên vượt quá 5 NTU để đảm bảo an toàn.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lương tương quan đến độ đục của nước
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục của nước được xác định bằng chiều sâu lớp nước có thể nhìn thấy, gọi là độ trong Để đảm bảo chất lượng nước sinh hoạt, độ đục cần đạt tối thiểu 30 cm, cho phép người sử dụng đọc được chữ tiêu chuẩn ở độ sâu đó.
Bảng 1.1 trình bày độ đục của nước theo thang đục silic và chiều cao lớp nước thấy được Độ đục được đo theo chiều sâu lớp nước thấy được tính bằng centimet (cm) và được biểu thị bằng đơn vị mg/l.
15 65 Vận hành bể lọc khó khăn
30 30 Vận hành bể lọc có điều kiện
80 10 Giới hạn trên của nước đưa vào
Mùi trong nước thường xuất phát từ các hợp chất hóa học, chủ yếu là hợp chất hữu cơ hoặc sản phẩm phân hủy Nước tự nhiên có thể mang mùi đất, mùi tanh hoặc mùi thối Sau khi khử trùng bằng clo, nước có thể bị nhiễm mùi clo hoặc clophenol.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị mặn, ngọt, chất đắng…
Các chất gây mùi có thể chia làm 3 nhóm như sau:
Các chất gây mùi vô cơ như NaCl và MgSO4 có thể tạo ra vị mặn, trong khi muối đồng mang lại mùi tanh Ngoài ra, tính kiềm và axit của nước cũng ảnh hưởng đến mùi, cùng với mùi clo từ Cl2 và ClO2, hoặc mùi trứng thối do H2S.
- Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải mạ, dầu mỡ, phenol…
- Các chất gây mùi từ các quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo như CH3-S-CH3 cho mùi tanh cá, C12H22) hoặc
Các chất gây mùi trong nước chủ yếu có thể được loại bỏ thông qua việc làm thoáng, đặc biệt là các chất hòa tan dễ bay hơi Ngoài ra, quá trình oxy hóa trong lọc nhanh và lọc chậm cũng giúp giảm thiểu nhiều loại chất gây mùi.
1.2.1.5 Độ nhớt Độ nhớt là đại lượng biểu thị thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng
Nước có tính dẫn điện kém, với độ dẫn điện của nước tinh khiết ở 20oC là 4,2 µS/m (tương ứng với điện trở 23,8 MΩ/cm) Độ dẫn điện của nước tăng lên khi hàm lượng khoáng chất hòa tan trong nước tăng và cũng thay đổi theo nhiệt độ Thông số này thường được sử dụng để đánh giá tổng hàm lượng khoáng chất hòa tan trong nước.
Tính phóng xạ của nước xuất phát từ sự phân hủy các chất phóng xạ tự nhiên có trong nước Nước ngầm thường chứa các chất phóng xạ với thời gian bán phân hủy ngắn, nên thường được coi là vô hại Tuy nhiên, khi nước bị ô nhiễm phóng xạ từ nước thải và không khí, mức độ phóng xạ có thể vượt quá giới hạn cho phép, gây nguy hiểm cho sức khỏe.
1.2.1.8 Hàm lượng chất rắn trong nước
Hàm lượng chất rắn trong nước bao gồm chất rắn vô cơ như muối hòa tan và huyền phù, cùng với chất rắn hữu cơ như vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo và các chất thải hữu cơ như phân rác và chất thải công nghiệp Trong quá trình xử lý nước, các khái niệm liên quan đến hàm lượng chất rắn được đưa ra để đánh giá chất lượng nước.
Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS (Total Suspended Solid) được xác định bằng trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước Quá trình này bao gồm việc đun sôi mẫu nước trên nồi cách thủy, sau đó sấy khô ở nhiệt độ 105°C trong 2 giờ cho đến khi đạt trọng lượng không đổi, với đơn vị đo là mg/l.
Cặn lơ lửng (Suspended Solid - SS) được xác định bằng trọng lượng khô tính bằng mg/l của phần còn lại trên giã lọc sau khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu Quá trình này bao gồm việc sấy khô mẫu ở nhiệt độ 105 độ C trong 2 giờ cho đến khi đạt được trọng lượng không đổi, với đơn vị đo là mg/l.
- Chất rắn hòa tan DS (Dissolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng TSS và cặn lơ lửng SS
Chất rắn bay hơi (Volatile Solid) là phần chất mất đi khi được nung ở nhiệt độ 550oC trong một khoảng thời gian nhất định Phần còn lại sau quá trình nung này được gọi là chất rắn không bay hơi.
Chỉ tiêu hóa học
1.2.2.1 Độ pH pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường biểu thị cho tính axit hay tính kiềm của nước Trong môi trường riêng của mình, một phần các điện tử nước phân ly theo phương trình sau:
H2O ↔ H + + OH - Nước tinh khiết ở nhiệt độ 25 O C có nồng độ ion H +
Nồng độ ion H+ và OH- trong nước thường được biểu diễn bằng giá trị pH, với công thức pH = -log[H+] Tính acid và kiềm của nước được xác định qua các giá trị pH khác nhau.
- pH = 7 nước có tính trung tính
- pH < 7 nước có tính acid
Độ pH trong nước có vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước bằng hóa chất, với pH > 7 cho thấy nước có tính bazo Để đạt hiệu quả tối ưu trong xử lý, cần duy trì pH trong một khoảng nhất định dưới những điều kiện cụ thể.
1.2.2.2 Độ cứng của nước: Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi, magie có trong nước Trong xử lý nước thường phân biệt ba loại độ cứng : độ cứng toàn phần, độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu Dùng nước có độ cứng cao có tác hại là các ion cãni, magiee phản ứng với axit béo tạo ra các hợp chất khó hòa tan, trong sinh hoạt gây lãng phí xà phòng, trong sản xuất các muối canxi, magie kết tủa gây trở ngạ cho quá trình sản xuất Khi tính theo hàm lượng CaCO3 trong nước, người ta có thể chia ra làm 3 loại:
- Nước mềm có nồng độ dưới 60mg/l
- Nước cứng vừa phải có nồng độ 60-120 mg/l
- Nước cứng có nồng độ 120-180 mg/l
- Nước rất cứng có nồng độ hơn 180mg/ l
1.2.2.3 Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen) Ôxy hoà tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ, đặc tính của nguồn nước bao gồm các thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh Các nguồn nước mặt có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí nên thường có hàm lượng oxy hòa tan cao Ngoài ra quá trình quang hợp và hô hấp của vi sinh vật trong nước cũng làm thay đổi lượng oxy hào tan trong nước mặt Nước ngầm thường có hàm lượng oxy hòa tan thấp do các phản ứng oxy hóa khửu xảy ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy
Oxy hòa tan trong nước không phản ứng hóa học với nước Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa tan oxy trong nước giảm, trong khi khi áp suất tăng, khả năng hòa tan oxy trong nước lại tăng lên.
1.2.2.4 Các hợp chất với Nito
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong tự nhiên và các nguồn thải, bao gồm phân bón, tạo ra amoniac, nitric và nitrat, làm cho những hợp chất này trở thành chỉ thị quan trọng trong việc xác định mức độ ô nhiễm nguồn nước.
Tùy theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nito mà chúng ta có thể biết mức độ và thời gian nguồn nước bị ô nhiễm
- Khi nước mới bị ô nhiễm do phân bón hay nước thải, trong nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là NH4 + (nước nguy hiểm)
- Nước chứa chủ yếu NO2 - thì nguồn nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn (nước ít nguy hiểm hơn)
- Nước chứa chủ yếu là NO3 - thì quá trình oxy hóa đã kết thúc (nước ít nguy hiểm)
Nồng độ nitrat cao tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của tảo và rong, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước sinh hoạt Việc sử dụng nước có hàm lượng nitrat cao có thể gây ra các vấn đề về máu, thường dẫn đến tình trạng xanh xao ở trẻ em và thậm chí có thể dẫn đến tử vong.
Trong nước tự nhiên, photpho là hợp chất phổ biến, và khi nguồn nước bị ô nhiễm bởi rác thải và hợp chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, ion PO43- có thể xuất hiện dưới các dạng H3PO4 3-, HPO4 3-, và PO4 3-.
Photpho không độc hại với con người, nhưng nồng độ cao trong nước gây khó khăn cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt động của bể lắng Nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao sẽ tạo ra bông cặn nổi trên mặt nước, nhất là vào những ngày nắng.
Sắt trong nước tồn tại chủ yếu dưới dạng sắt II (Fe(II)) hoặc sắt III (Fe(III)) Trong nước ngầm, sắt thường ở dạng hòa tan của các muối như bicacbonat, sulfat, clorua, và đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic Khi sắt II tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hóa, nó sẽ bị oxy hóa thành sắt III, dẫn đến sự hình thành bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.
Nước ngầm thường có hàm lượng Fe cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể cao hơn nữa
Nước mặt có chứa Fe(III) dưới dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù với hàm lượng thường không cao Khi nồng độ Fe vượt quá 0.5 mg/l, nước sẽ phát sinh mùi tanh khó chịu, gây vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm trong ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp, và giảm tiết diện vận chuyển nước trong các đường ống Việc áp dụng công nghệ khử đục có thể giúp khử sắt hiệu quả trong nước.
Mangan thường xuất hiện trong nước dưới dạng Mn(II) với hàm lượng thấp hơn nhiều so với sắt Tuy nhiên, khi hàm lượng mangan vượt quá 0.05 mg/l, nó có thể gây ra những tác hại tương tự như sắt đối với việc sử dụng và vận chuyển nước Do đó, công nghệ khử mangan thường được áp dụng kết hợp với công nghệ khử sắt.
1.2.2.8 Nhu cầu oxy hóa học COD ( Chemical Oxygen Demand)
COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ ttrong nước, tạo thành CO2 và H2O
COD là chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, phản ánh cả lượng chất hữu cơ không thể bị phân hủy bởi vi khuẩn Các chất oxy hóa thường được sử dụng để đo COD bao gồm kali permanganat và kali bicromat.
1.2.2.9 Nhu cầu oxy sinh học BOD (Biological Oxygen Demand)
BOD là chỉ số lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếm khí Trong môi trường nước, khi xảy ra quá trình oxy hóa sinh học, vi sinh vật sẽ sử dụng oxy hòa tan để thực hiện phản ứng phân hủy.
Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O Vận tốc của quá trình oxy hóa nói trên phụ thuộc vào số vi khuân có trong nước và nhiệt độ của nước
BOD cũng là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn của nước BOD có hai phương pháp để xác định:
- Xác định bằng phương pháp hóa học khi sử dụng kali permanganat, xanh metylen, xác định từ COD Thường có BOD5/COD = 0.5 – 0.7
Chỉ tiêu vi sinh
Trong nước thiên nhiên tồn tại nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, tảo và các loài thủy sinh khác Các vi sinh vật trong nước được phân chia thành hai nhóm: vi sinh có hại và vi sinh vô hại Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trùng gây bệnh và rong rêu, cần được loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng.
Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước có thể làm con người nhiễm cấc bệnh như kiết ly, thương hàn, dịch tả, bại liệt
Rong tảo phát triển trong nước do sự hiện diện của các chất dinh dưỡng như NH4+, NH3, N2, PO4³- và ánh sáng mặt trời Sự phát triển của tảo có thể gây tắc nghẽn ống dẫn bể lọc, dẫn đến tình trạng thừa hoặc thiếu oxy trong nước, tạo ra các chất có mùi và tăng nồng độ các chất hữu cơ, độc hại Việc xử lý nước bằng phương pháp keo tụ trở nên khó khăn hơn trong những trường hợp này.
Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước
Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường (đã ban hành và còn hiệu lực)
QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt
QCVN 09:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm
QCVN 10:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ
QCVN 38:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh
QCVN 01-1:2018/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt
QCVN 02:2019/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt
Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nước
Mục đích
Chất lượng nguồn nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước cấp Do đó, trong điều kiện cho phép, việc lựa chọn nguồn nước có chất lượng tốt nhất là cần thiết để đạt hiệu quả cao trong xử lý.
Chất lượng nguồn nước quyết định dây chuyền xử lý Lựa chọn một dây chuyền xử lý nước phải phù hợp với từng nguồn nước.
Các phương pháp xử lý nước cơ bản
Biện pháp cơ học: sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước Các công trình: Song chăn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc
Phương pháp hóa học trong xử lý nước bao gồm việc sử dụng các hóa chất như phèn để keo tụ, Clor để khử trùng, và kiềm hóa nước bằng voi Ngoài ra, hóa chất như CuSO4 và Na2SO4 cũng được áp dụng để diệt tảo, nhằm nâng cao chất lượng nước.
Biện pháp lý học: khử trung nước bằng tia tử ngoại, sóng siêu âm Điện phân nước để khử muối
Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độc lập hoặc kết hợp các biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý
Trước khi đưa vào hệ thống xử lý, nước cần được lọc qua song chắn rác để loại bỏ các thành phần lớn như rác, giẻ, vỏ đồ hộp, lá cây và bao nilon Quá trình này giúp ngăn ngừa tắc nghẽn cho bơm, đường ống và kênh dẫn, đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho toàn bộ hệ thống xử lý nước.
Song chắn rác được phân loại theo kích thước khe hở thành ba loại: thô, trung bình và mịn Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60-100 mm, trong khi song chắn rác mịn có khoảng cách từ 10-25 mm Ngoài ra, song chắn rác có thể được chia thành hai hình dạng chính là song chắn rác và lưới chắn rác, và có thể được lắp đặt cố định hoặc di động.
Song chắn rác thường được chế tạo từ kim loại và được lắp đặt tại cửa vào kênh dẫn Góc nghiêng của song chắn rác có thể là 45-60 độ khi làm sạch thủ công hoặc 75-85 độ khi sử dụng phương pháp cơ giới Tiết diện của song chắn rác có thể có hình dạng tròn, vuông hoặc kết hợp giữa các hình dạng này.
Bể lắng cát được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0.2 mm đến 2 mm khỏi nước, giúp bảo vệ bơm khỏi sự bào mòn do cát và sỏi, đồng thời ngăn chặn tắc nghẽn trong đường ống dẫn và bảo đảm an toàn cho các công trình phía sau.
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước và các cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông
Lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu dày, giúp giữ lại các hạt cặn và vi khuẩn Có hai phương pháp lọc chính là lọc đơn dòng và lọc dòng ngang.
Hàm lượng cặn sau khi qua bể lọc phải nhỏ hơn 3mg/l
Sau một thời gian sử dụng, lớp vật liệu lọc có thể bị nghẹt, dẫn đến giảm tốc độ lọc Quá trình rửa lọc giúp loại bỏ cặn bẩn, khôi phục khả năng lọc của vật liệu.
Tốc độ lọc là lượng nước qua một đơn vị diện tích của bể lọc trong một đơn vị thời gian
Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa 2 lần rửa lọc
Trong nguồn nước, các hạt thường tồn tại dưới dạng keo mịn với kích thước từ 0.1 đến 10 micromet, không nổi lên cũng không lắng xuống, gây khó khăn trong việc tách chúng ra khỏi nước Kích thước nhỏ của các hạt này dẫn đến tỷ số diện tích bề mặt và thể tích lớn, làm cho hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng.
Phương pháp khử trùng nước hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng hóa chất oxy hóa mạnh để tiêu diệt vi sinh vật và vi khuẩn.
Nước có chứa acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6.5 – 8.5 trước khi đưa vào sử dụng các công trình tiếp theo
Có nhiều cách để trung hòa như sau:
- Trộn lần nước acid và nước có tính kiềm
- Bổ sung các tác nhân hóa học
- Lọc nước acid qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa
- Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm
Keo tụ - Tạo bông
Bản chất của quá trình keo tụ
Cặn bẩn trong nước thiên nhiên bao gồm hạt cát, sét, bùn, sinh vật phù du và sản phẩm phân hủy hữu cơ Các hạt cặn lớn có khả năng lắng xuống, trong khi cặn nhỏ thường ở trạng thái lơ lửng Kỹ thuật xử lý nước bằng phương pháp cơ học như lắng tĩnh và lọc chỉ loại bỏ được hạt có kích thước lớn hơn 10 -4 mm; đối với hạt nhỏ hơn, cần áp dụng phương pháp lý hóa Hạt cặn nhỏ có bề mặt tiếp xúc lớn, dễ hấp thụ và kết bám với nhau, tạo thành bông cặn lớn hơn Chúng mang điện tích và có khả năng tương tác với nhau qua lực điện từ, nhưng trong môi trường nước, lực tương tác giữa các hạt nhỏ luôn yếu hơn lực đẩy do chuyển động nhiệt Brown, khiến chúng duy trì trạng thái lơ lửng.
Việc phá vỡ trạng thái cân bằng động tự nhiên của môi trường nước tạo điều kiện cho các hạt cặn kết dính với nhau thành các hạt lớn hơn, giúp dễ dàng xử lý hơn Trong công nghệ xử lý nước, việc thêm hóa chất vào nước đóng vai trò là nhân tố keo tụ các hạt cặn lơ lửng.
Như vậy,để kết tủa hệ keo có thể sử dụng các cách sau đây:
1 Phá tính bền của hệ keo (do lực đẩy tĩnh điện) bằng cách thu hẹp lớp điện kép tới mức thế zeta = 0, khi đó lực đẩy tĩnh điện hạt – hạt bằng không, tạo điều kiện cho các hạt keo hút nhau bằng các lực bề mặt tạo hạt lớn hơn dễ kết tủa Cách này có thể thực hiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để trung hoà điện tích hạt keo Điện tích trái dấu này thường là các ion kim loại đa hoá trị
2 Tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm với các bông kết tủa của chính chất keo tụ nhờ hiện tượng bám dính (hiệu ứng quét)
3 Dùng những chất cao phân tử – trợ keo tụ để hấp phụ “khâu” các hạt nhỏ lại với nhau tạo hạt kích thước lớn (gọi là bông hay bông cặn) dễ lắng.
Các loại hóa chất dùng keo tụ
2.2.1 Các loại hóa chất thường dùng:
- Sunfat Nhôm, Al2(SO4)3.18H2O: Sản xuất từ quặng boxit, nefelin, một số loại đất sét
- Sulfat nhôm tinh chế: Sản xuất từ Al2O3 tác dụng với H2SO4
- Oxy clorit nhôm Al2(OH)3Cl: sản xuất từ Al(OH)3 pha chế với HCl
- Aluminat Natri NaClO2: sản xuất từ Al2O3 hay Al(OH)3 + NaOH
- Clorit sắt: FeCl3.6H2O: sản xuất từ Fe-Cl2 (ở 700 độ C) hoặc quặng sắt + Cl2
- Sunfat sắt III: Fe2(SO4)3.2H2O: sẳn xuất từ Fe2O3+ H2SO4
- Hỗn hợp Sắt III sunfat và Sắt III Clorua
- Hỗn hợp Nhôm sulfat và sắt III Clorua
- Aln(OH)mCl(3n-m) → Al12(OH)24AlO4(H2O12)127 +
- Poly Aluminum Chloride Sunfat: PACS
- Poly Aluminum Silica Sulfat: PASS
- Poly Aluminum Ferric Chloride: PAFC
- Poly Aluminum Sulicate Chloride: PASC
- Poly Ferric Silicate Chloride: PFSC
- Poly Aluminum Ferric Silicate Chloride: PAS
2.2.2 Ưu, nhược điểm của các loại phèn
2.2.2.1 Phèn nhôm sunfat: Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O Đây là chất keo tụ phổ biến nhất, đặc biệt là ở Việt Nam
Sản phẩm nhôm sunfat kỹ thuật có các chỉ tiêu và mức chất lượng theo quy định tại bảng dưới đây:
Bảng 2.1 : Chỉ tiêu và mức dùng chất lương phèn nhôm
Tên chỉ tiêu Mức chất lượng
Ngoại quan Dạng bột, màu hơi trắng ngà hoặc hơi vàng
Hàm lượng nhôm oxyt Al2O3,
Tên chỉ tiêu Mức chất lượng Hàm lượng Acid Sunfuaric
Hàm lượng chất không tan trong nước, %, không lớn hơn 0,3
Cơ chế keo tụ của phèn nhôm:
Khi dùng phèn nhôm làm chất keo tụ sẽ xảy ra phản ứng thuỷ phân:
Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 6 H + +3SO4 2-
Khi độ kiềm của nước thấp, cần kiềm hóa nước bằng NaOH Liều lượng chất kiềm hóa tính theo công thức:
Pk = e1 (Pp / e2 – Kt + 1) 100/c (mg/l) Trong đó:
Pk : Hàm lượng chất kiềm hóa (mg/l)
Hàm lượng phèn cần thiết để keo tụ nước đục được xác định bằng các chỉ số Pp (mg/l), e1 và e2, trong đó e1 là trọng lượng đương lượng của NaOH (40 mg/mgđl) và e2 là trọng lượng đương lượng của Al2(SO4)3 (57 mg/mgđl) Bảng 2.2 cung cấp thông tin về liều lượng phèn nhôm cần thiết để xử lý nước đục dựa trên hàm lượng cặn của nguồn nước (mg/l).
Liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 không chứa nước (mg/l) đến 100 25 - 35
Khi sử dụng phèn nhôm cần lưu ý :
- pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng 5,5 – 7,5
- Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 – 40 o C
Cần chú ý đến các thành phần ion trong nước, hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn và môi trường phản ứng Phèn nhôm có nhiều ưu điểm nổi bật trong quá trình xử lý nước.
Ion nhôm và sắt(III) có khả năng keo tụ cao nhất nhờ vào điện tích 3+, theo quy tắc Shulz-Hardy Đây là một trong những loại muối ít độc hại mà con người đã biết đến.
- Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường và khá rẻ
- Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểm soát, phổ biến rộng rãi
Nhược điểm của phèn nhôm:
- Làm giảm đáng kể độ pH, phải dùng NaOH để hiệu chỉnh lại độ pH dẫn đến chi phí sản xuất tăng
- Khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại
- Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng
- Hàm lượng Al dư trong nước > so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể lớn hơn tiêu chuẩn với (0,2mg/lit)
- Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và ko tan cùng các kim loại nặng thường hạn chế
- Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO4 2- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật
2.2.2.2 Phèn sắt : Fe 2 (SO 4 ) 3 nH 2 O hoặc FeCl 3 nH 2 O (n = 1 – 6)
Muối sắt, mặc dù chưa phổ biến tại Việt Nam, lại được sử dụng rộng rãi ở các nước công nghiệp Tương tự như muối nhôm, muối sắt khi thủy phân sẽ sinh ra axit, do đó cần phải có đủ độ kiềm để duy trì pH ổn định.
Fe 3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H + Phèn sắt (III) khi thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ Vùng pH tối ưu: 5 – 9
So sánh keo của phèn nhôm và phèn sắt được tạo thành cho thấy:
- Độ hoà tan của keo Fe(OH)3 trong nước nhỏ hơn Al(OH)3
Tỉ trọng của Fe(OH)3 là 1,5 lần so với Al(OH)3, với trọng lượng đơn vị của Al(OH)3 là 2,4 và của Fe(OH)3 là 3,6 Do đó, keo sắt vẫn có khả năng lắng khi trong nước có ít chất huyền phù Một trong những ưu điểm của phèn sắt so với phèn nhôm là khả năng lắng tốt hơn trong điều kiện nước có ít tạp chất.
- Liều lượng phèn sắt(III) dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 – 1/2 liều lượng phèn nhôm
- Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng
Phèn sắt (III) có nhược điểm là ăn mòn đường ống mạnh hơn phèn nhôm do quá trình phản ứng tạo ra axit Tại Việt Nam, phèn nhôm vẫn được ưa chuộng sử dụng Để khắc phục nhược điểm của từng loại, có thể kết hợp phèn sắt và phèn nhôm theo tỷ lệ 1:1 hoặc 2:1, giúp tạo ra kết tủa hỗn hợp phù hợp nhất, đặc biệt trong mùa lạnh.
Khi lựa chọn loại phèn và tính toán liều lượng phèn cũng như chất kiềm hoá, cần phải thực hiện qua thực nghiệm Các muối phèn sử dụng trong xử lý nước thường ở dạng dung dịch.
Poli nhôm clorua (PAC) là một chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dưới dạng polymer vô cơ, được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến để thay thế phèn nhôm sunfat trong xử lý nước sinh hoạt và nước thải PAC được sản xuất với số lượng lớn, góp phần nâng cao hiệu quả trong quá trình xử lý nước.
PAC, có công thức tổng quát [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m (với m uo
Hình 3.1: Sự chuyển động của hạt cặn trong bể lắng
Các loại bể lắng
Hình 3.2: Chi tiết bể lắng ngang
Bể lắng ngang: là loại bể nước chảy theo chiều ngang
Bể lắng ngang có kích thước hính chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép
Bể lắng ngang sử dụng khi công suất lớn hơn 3000 m 3 /ngày-đêm
Cấu tạo bể lắng ngang :
Hình 3.3 : Cấu tạo bể lắng ngang
(1) Ống dẫn nước từ bể phản ứng sang
(3) Vách phân phối đầu bể
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ NÂNG CÔNG SUẤT NHÀ MÁY CẤP NƯỚC SỐ 1 THỊ XÃ BẠC LIÊU
TL 1 : 85 SỐ BẢN VẼ: 07 GVHD
TH.S.LAÂM VÓNH SÔN LÊ TRUNG CƯỜNG
BẢN VẼ SỐ : 04 CHI TIEÁT BEÅ LAÉNG NGANG
CHI TIEÁT BEÅ LAÉNG NGANG
(6) Vách ngăn thu nước cuối bể
(8) Ống dẫn nước sang bể lọc
(9) Ống xã cặn Căn cứ vào biện pháp thu nước lắng người ta chia bể lắng ngang làm hai loại:
- Bể lắng thu nước cuối bể: Thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
- Bể lắng ngang thu nước bề mặt: Thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lở lửng
Bể lắng ngang được thiết kế với nhiều ngăn, mỗi ngăn có chiều rộng từ 3-6m, trong khi chiều dài không bị giới hạn Khi bể có chiều dài lớn, nước có thể chảy theo chiều xoay để tối ưu hóa hiệu quả Để tiết kiệm diện tích xây dựng, có thể xây dựng bể lắng nhiều tầng Để đảm bảo phân phối nước đều trên toàn bộ bề mặt bể lắng, cần lắp đặt vách ngăn có lỗ ở đầu bể, trong khi khu vực chứa cặn bên dưới không cần khoan lỗ.
Các lỗ của ngăn phân phối nước có thể tròn hoặc vuông, đường kính hay kích thước cạnh 50*150mm, vận tốc nước qua lỗ 0,2-0,3 m/s
Hình 3.4 : Hệ thống phân phối nước đục lỗ
Cặn ở bể lắng ngang thường tập trung chủ yếu ở nửa đầu bể, do đó việc xả cặn định kỳ là rất quan trọng để duy trì hiệu suất lắng Nếu không xả cặn kịp thời, chiều lắng của bể sẽ bị giảm sút Hơn nữa, cặn chứa chất hữu cơ có khả năng lên men, tạo ra bọt khí, dẫn đến hiện tượng phá vỡ và làm đục nước đã lắng.
- Xả cặn bằng cơ giới:
Hình 3.5 : Xả cặn bằng cơ giới
- Xả cặn bằng thủy lực:
Máng thu cặn là một giải pháp hiệu quả cho việc xử lý nước thải, với ưu điểm nổi bật là thiết kế gọn gàng Nó có thể được lắp đặt ở đầu bể hoặc tạo ra nhiều hố thu cặn dọc theo chiều dài bể, giúp tăng cường hiệu quả xử lý.
Giá thành cao là một nhược điểm lớn, bên cạnh đó, việc có nhiều hố thu cặn tạo ra những vùng xoáy làm giảm hiệu quả lắng đọng của các hạt cặn Hơn nữa, thiết kế này cũng chiếm nhiều diện tích trong quá trình xây dựng.
Tổng diện tích lỗ lấy sao cho : vl = 0.2 – 0.3 m/s Đối với hệ thống thu cặn có thể lấy bằng ống hoặc máng Đáy bể lắng có i > 0.02 (0.005 – 0.05)
3.2.1.2 Các chỉ tiêu thủy động lực học cơ bản để tính toán bể lắng ngang:
Bảng 3.2 : Tỉ lệ giữa L/Ho
3.2.1.3 Tính toán các thông số cơ bản của bể lắng ngang
Diện tích tiết diện ngang : F 6 0
Với : α : hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy bằng 1.3
Vtb : Vận tốc trung bình ở phần đầu bể lắng lay bằng 6-12mm/s
Htb : chiều cao trung bình của vùng lắng 3- 4m
Chiều rộng mỗi ngăn lắng cần < 6m, khi số ngăn lắng ít hơn 6 cần thêm 1 ngăn dự phòng
Tại hố thu cặn, góc giữa các tường nghiêng được thiết kế ở mức 60-70º, với van xả cặn có khả năng đóng mở tức thời Thời gian xả cặn là 19-20 phút, với vận tốc xả đạt 1m/s và thời gian giữa hai lần xả không vượt quá 6 giờ Thời gian xả kiệt cũng không quá 6 giờ Vận tốc nước trong máng thu nước dao động từ 0.6-0.8m/s, với lỗ thu nước có đường kính lớn hơn %mm và vận tốc lỗ thu đạt 1m/s Đối với ống dẫn nước vào và ra bể lắng, cần tính toán tăng thêm lưu lượng từ 20-30%.
3.2.2.2 Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng
Diện tích vùng lắng : Fl v
Hệ số phân chia lưu lượng giữa vùng lắng và vùng chứa nén cặn lay được xác định là Kpp = (0.6-0.8) theo bảng 6.10 của TCVN 33-2006 Tốc độ nước đi lên trong vùng lắng lay được quy định là v = (0.4-1.2mm/s), cũng theo bảng 6.10 của TCVN 33-2006.
Diện tích vùng nén cặn : Fnc v
Chiều cao lớp cặn lơ lửng tính từ mép dưới cửa thu cặn là 2 - 2.5m, trong khi chiều cao từ mép dưới cửa thu cặn tới cạnh chuyển từ tường nghiêng sang tường thẳng là 1 - 1.5m Góc giữa các tường nghiêng dao động từ 50 - 60º Vùng lắng có chiều cao từ mép dưới cửa thu cặn lên mép máng thu cũng nằm trong khoảng 2 - 2.5m, và khoảng cách giữa các máng thu trong vùng lắng không vượt quá 4.5m.
Thời gian chứa ép cặn 3-6h
Tốc độ nước trong hệ thống phân phối nước vào bể 0.5-0.6m/s
Tốc độ nước cùng cặn qua cửa sổ thu cặn 10-15mm/s
3.2.3 Bể lắng đứng Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng
Trong bể lắng, nước chuyển động tự do theo chiều từ dưới lên, ngược với hướng rơi của các hạt Trong điều kiện dòng chảy lý tưởng, chỉ những hạt có tốc độ lắng lớn hơn tốc độ dòng nước mới có thể lắng xuống.
Hình 3.7: Chuyển động của cặn ở bể lắng đứng trong môi trường động
Cấu tạo bể lắng đứng
Bể lắng đứng, thường có hình dạng vuông hoặc tròn, được sử dụng cho các trạm có công suất nhỏ và thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ.
Bể lắng đứng có thể xây bằng gạch hoặc bê tông cốt thép
Hình 3.8 : Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng
Nước chảy vào ống trung tâm của bể và đi xuống bể lắng, nơi nước di chuyển từ dưới lên trên, còn cặn lắng xuống đáy bể Nước đã được lắng trong sẽ được thu vào máng vòng xung quanh thành bể và sau đó được chuyển sang bể lọc.
Cặn tích lũy trong vùng chứa được thải ra ngoài định kỳ qua ống và van xả cặn Thiết kế của hệ thống này nhỏ gọn, chiếm ít diện tích đất xây dựng, đồng thời thuận tiện cho việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn.
Nhược điểm: Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý không cao
Trong các bể lắng đứng và ngang, cặn lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực với gia tốc 9,81 m/s² Khi quay khối nước chứa hạt cặn, các hạt sẽ bị văng ra xa tâm quay do tác động của lực ly tâm, với gia tốc được tính bằng công thức a = v²/R (m/s²).
Trong đó: v- Vận tốc quay vòng của nước khi quay (m/s)
R- Bán kính quay của hạt cặn (m)
Khi vận tốc quay lớn và bán kính quay nhỏ, lực ly tâm tác động lên hạt cặn trong nước chuyển động quay sẽ mạnh hơn nhiều so với lực trọng trường Tốc độ di chuyển của hạt theo hướng từ tâm ra ngoài cũng lớn hơn so với vận tốc lắng tự do của các hạt trong nước tĩnh Vì vậy, việc tách cặn bẩn ra khỏi nước trong các thiết bị ly tâm hoặc xiclon thủy lực có thể diễn ra nhanh chóng hơn so với các bể lắng thông thường.
Cấu tạo bể ly tâm
Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên, thường dùng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao, Co>2000mg/l
Hình 3.9 : Sơ đồ cấu tạo bể lắng ly tâm
Nước vào xiclon theo phương tiếp tuyến với tiết diện ngang, sau đó quay quanh trục của xiclon và đi vào ống thu trên đỉnh Cặn được văng ra trong xiclon sẽ trượt xuống dưới, vào côn thu, và được tháo ra liên tục qua ống ở đáy côn.
3.2.4.2 Ưu, nhược điểm và biện pháp khắc phục Ưu điểm :
Bể có thiết kế nhỏ gọn và dễ sử dụng, mang lại sự thuận tiện trong việc xả và thu gom bùn Hơn nữa, bể xây dựng không chiếm nhiều diện tích đất nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả cao.
Kiểm soát hiệu quả quá trình lắng
Để kiểm soát quá trình lắng hiệu quả, ta phải xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:
- Nồng độ pH trong nguồn nước
- Thời gian lắng( thời gian lưu)
- Khối lượng riêng và tải lượng tính theo SS
- Sự keo tụ các hạt rắn
- Vận tốc dòng chảy trong bể
- Nhiệt độ của nước thải
1 Trình bày cấu tạo bể lắng ngang?
2 Nêu nguyên lý là việc của bể lắng ngang?
3 Trình bày cấu tạo bể lắng đứng?
4 Nêu nguyên lý làm việc của bể lắng đứng?
5 So sánh hiệu quả và ứng dụng của bể lắng đứng và bể lắng ngang?
6 Nêu các thông số cần lưu ý trong bể lọc áp lực?
LỌC NƯỚC
Giới thiệu về quá trình lọc nước
Lọc nước được sử dụng để tách các hạt lơ lủng nhỏ và các vi sinh vật không loại được trong quá trình lắng ra khỏi nước
Quá trình lọc nước diễn ra khi nước chảy qua lớp vật liệu lọc có độ dày nhất định, giúp giữ lại các hạt cặn và vi sinh vật (VSV) trên bề mặt hoặc trong các khe hở của lớp vật liệu này.
Hình 4.1 : Mô tả quá trình lọc nước Hàm lượng cặn lọc sau lọc:SS 25m/h
Phân loại theo chế độ dòng chảy:
- Bể lọc trọng lực: bể lọc hở,không áp
- Bể lọc áp lực: Bể lọc kín, quá trình lọc xãy ra nhờ áp lực nước phía trên vật liệu lọc
Phân loại theo chiều dòng nước:
Phân loại theo số lượng vật liệu lọc:
- Bể lọc 2 hay nhiều lớp vật liệu lọc
Cát thạch anh: kích thước hạt 0,9 – 1,2mm tác dụng lọc cơ học loại bỏ cặn bẩn, huyền phù,cặn lơ lửng
Than antraxit sử dụng làm vật liệu lọc cần phải là các hạt cứng và bền, không chứa đất cát, sét hay các tạp chất vỡ vụn khác Để đảm bảo hiệu quả lọc, than antraxit cần đáp ứng các đặc tính nhất định.
- Độ hoà tan trong axít HCl 1:1 < 5%
- Lượng than antraxit có đường kính cỡ hạt nhỏ hơn qui định không được vượt quá 5%
- Lượng than antraxit có đường kính cỡ hạt lớn hơn qui định không được vượt quá 10%
- Than hoạt tính dạng hạt không được chứa các tạp chất vô cơ cũng như hữu cơ hoà tan gây độc haị đối với người sử dụng nước
Than hoạt tính dùng làm vật liệu lọc phải đảm bảo không chứa bất kỳ thành phần nào trong nước vượt quá tiêu chuẩn vệ sinh quy định Các tạp chất trong than hoạt tính cần nằm trong giới hạn an toàn: chì (Pb) không quá 10 ppm, kẽm (Zn) không quá 50 ppm, cadmi (Cd) không quá 1 ppm, và arsenic (As) không vượt quá mức cho phép.
2 ppm Độ ẩm < 8% tính theo khối lượng
Các loại bể lọc nước
Tốc độ lọc của bể lọc chậm dao động từ 0,1-0,5m/h, phù hợp với nguồn nước tự nhiên có độ đục tối đa 50mg/l Đối với nước có hàm lượng cặn cao hơn, cần thực hiện biện pháp lắng sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc Ngoài ra, nếu nguồn nước bị ô nhiễm bởi rong tảo, cần áp dụng các biện pháp như mái che hoặc xử lý hóa chất để ngăn chặn sự phát triển của chúng.
Bể lọc chậm có thể được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép, với hình dạng chữ nhật hoặc vuông Mỗi ngăn của bể không được rộng quá 6m và dài quá 60m, với tối thiểu 2 bể lọc chậm Đáy bể cần có độ dốc 5% về phía van xả, và nếu có nhiều bể, cần thiết lập hệ thống máng phân phối để đảm bảo nước được phân phối đều Lớp cát dùng làm vật liệu lọc có kích thước hạt hiệu quả từ 0,2-0,35mm và phải là đơn lớp, trong khi lớp sỏi nằm dưới lớp cát để hỗ trợ.
Hình 4.2 : Sơ đồ cấu tạo bể lọc chậm
Trước khi vận hành bể lọc, cần đưa nước vào qua ống thu nước dưới đáy bể để loại bỏ không khí trong lớp cát lọc Khi mực nước đạt từ 20-30cm trên bề mặt cát, dừng lại và mở van cấp nước cho đến khi đạt độ cao thiết kế Sau đó, điều chỉnh van để kiểm soát tốc độ lọc, đảm bảo bể lọc hoạt động hiệu quả.
Trong quá trình vận hành, tổn thất áp lực qua bể lọc tăng dần, do đó cần điều chỉnh van thu nước hàng ngày để duy trì tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áp lực đạt mức giới hạn từ 1-2, cần ngừng hoạt động để rửa bể lọc.
Hình 4.3: Cấu tạo bể lọc nhanh
1 Ống dẫn nước từ bể lắng sang
2 Hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc
4 Ống xả nước rửa lọc
5 Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc
6 Ống dẫn nước rửa lọc
8 Máng phân phối nước lọc
9 Ống xả nước lọc đầu
10 Van điều chỉnh tốc độc lọc nước từ bể lắng sang
Khi lọc: Nước đưa bể lọc có thể đi qua vật liệu lọc từ trên xuống hoặc dưới lên
Sử dụng dòng chảy từ trên xuống dưới mang lại lợi ích trong việc tạo động lực cho quá trình lọc nhờ lực trọng trường Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là khi rửa vật liệu lọc, dòng chảy ngược chiều có thể đẩy các hạt nhỏ lên trên, giữ lại các hạt lớn ở đáy, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn mao quản lọc, làm tăng trở lực và giảm thời gian rửa lọc Để khắc phục vấn đề này, cần sử dụng vật liệu lọc có kích thước hạt đồng nhất, tuy nhiên điều này sẽ làm tăng chi phí.
Khi sử dụng dòng chảy từ dưới lên, nước tiếp xúc với các hạt lớn của lớp vật liệu lọc, giúp giữ lại nhiều chất bẩn Ở phần trên, nước sạch tiếp xúc với các hạt nhỏ mịn, nâng cao chất lượng nước lọc Quá trình lọc từ hạt to đến hạt bé cũng có thể áp dụng cho dòng chảy từ trên xuống bằng cách sử dụng nhiều lớp vật liệu lọc có kích thước giảm dần Để tránh hiện tượng đảo ngược của lớp vật liệu lọc khi rửa ngược chiều, cần chọn khối lượng riêng của hạt lớn dần tỷ lệ nghịch với kích thước Ví dụ, lớp lọc có thể bao gồm than antraxit ở trên cùng, cát nặng hơn ở giữa và cát thạch anh có khối lượng riêng lớn nhất nằm dưới cùng, với cấu trúc cụ thể như sau: than antraxit 0.6m, đường kính 0.6mm; cát 0.4m, đường kính 0.8mm; cát thạch anh 0.2m, đường kính hạt 0.5mm.
4.2.2.3 Tính toán các thông số cơ bản của bể lọc nhanh
Qng max: công suất trạm xử lý,
T: thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm, T = 24 h; vbt: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, vbt = 8 10 m/h
W: cường độ nước rửa lọc, W = 13 15 l/s.m 2 t1: thời gian rửa lọc,t1 = 7 6 phút a: số lần rửa mỗi bể trong một ngày đêm ở chế độ làm việc bình thường, a = 2 lần t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa, t2 = 0,35 h t: thời gian lưu nước
Số bể lọc đồng thời theo công thức lọc tăng cường :
Trong đó : vtc: tốc độ tăng cường, vtc = 10 12 m/h vbt: tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường, vbt = 8
N: số bể lọc ở tốc độ lọc bình thường,
N1: số bể lọc ở tốc độ lọc tăng cường
Bể lọc sơ bộ bao gồm các loại bể lọc chậm và lọc nhanh, được lựa chọn dựa trên điều kiện và chất lượng nước Mỗi loại bể lọc phục vụ mục đích khác nhau, giúp tối ưu hóa quá trình xử lý nước.
Bể lọc áp lực là thiết bị lọc nước kín, thường được chế tạo bằng thép với hình dạng trụ đứng cho công suất nhỏ và trụ ngang cho công suất lớn Thiết bị này được sử dụng trong quy trình xử lý nước mặt, đặc biệt khi hàm lượng cặn trong nước nguồn đạt 50mg/l và độ màu lên đến 80 o, với khả năng xử lý lên đến 3000m³/ngày.
Nước cần xử lý được bơm trực tiếp từ trạm bơm cấp I vào bể, sau đó phân phối ngay vào mạng lưới mà không cần qua trạm bơm cấp II, nhằm giảm áp lực làm việc.
Bể lọc áp lực có thể được sản xuất sẵn tại xưởng, tuy nhiên nếu không có điều kiện, có thể sử dụng thép tấm hàn hoặc ống thép để chế tạo bể lọc.
Bể lọc áp lực bao gồm nhiều thành phần quan trọng, như vỏ bể, cát lọc, sàn chụp lọc, và phễu đưa nước vào bể Hệ thống này còn có ống dẫn nước vào và ra, ống dẫn nước đã lọc, cũng như các ống dùng để rửa lọc và xả nước rửa lọc Ngoài ra, bể còn được trang bị ống gió rửa lọc, van xả khí và van xả kiệt, đảm bảo hiệu suất lọc tối ưu và duy trì chất lượng nước.
Nước được đưa vào bể thông qua một phễu ở đỉnh bể, sau đó đi qua lớp cát lọc và lớp đỡ để vào hệ thống thu nước trong, rồi chảy xuống đáy bể và được phát vào mạng lưới Khi tiến hành rửa bể, nước từ đường ống áp lực sẽ chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc, vào phễu thu, và cuối cùng thoát xuống mương thoát nước dưới sàn nhà.
4.2.4.3 Tính toán các thông số cơ bản của bể lọc áp lực
Bảng 4.1 : Các chỉ tiêu về vật liệu lọc và tốc độ lọc áp lực
Loại bể lọc Đặc điểm lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc(m/h)
1 Trình bày cấu tạo bể lắng ngang?
2 Nêu nguyên lý là việc của bể lắng ngang?
3 Trình bày cấu tạo bể lắng đứng?
4 Nêu nguyên lý làm việc của bể lắng đứng?
5 So sánh hiệu quả và ứng dụng của bể lắng đứng và bể lắng ngang?
6 Nêu các thông số cần lưu ý trong bể lọc áp lực?
