Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp cho thị trấn Cửa Tùng, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị với công suất 1500m3 1ngày đêm

Từ xa xưa con người đã biết sử dụng trực tiếp nguồn nước mặt để uống, để sinh hoạt và phục vụ sản xuất nhưng ngày nay dưới sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp hóa – hiện đại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

-oOo -

NGUYỄN THỊ THÙY TRANG

TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO THỊ TRẤN CỬA TÙNG, HUYÊN VĨNH LINH, TỈNH QUẢNG TRỊ VỚI

CƠNG SUẤT 1500M3/NGÀY.ĐÊM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

Nha Trang, tháng 07 năm 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

-oOo -

NGUYỄN THỊ THÙY TRANG

TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO THỊ TRẤN CỬA TÙNG, HUYÊN VĨNH LINH, TỈNH QUẢNG TRỊ VỚI

CƠNG SUẤT 1500M3/NGÀY.ĐÊM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌCChuyên ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

Niên khĩa: 2009 – 2013

GVHD: TS NGUYỄN PHƯỚC HỊA

Nha Trang, tháng 07 năm 2013

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Thị Thùy Trang Lớp: 51CNMT Chuyên nghành : Công nghệ Kỹ thuật Môi trường MSSV : 51131687

Tên đề tài: “Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho Thị trấn Cửa Tùng, huyện Vĩnh

Linh, tỉnh Quảng Trị với công suất 1500m 3 /ngày đêm”

Số trang: 100 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 12

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

Kết luận:…

………

………

………

………

Nha Trang, ngày…tháng…năm 2013

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS Nguyễn Phước Hòa

ĐIỂM Bằng số Bằng chữ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Thị Thùy Trang Lớp : 51CNMT

Chuyên nghành : Công nghệ Kỹ thuật Môi trường MSSV : 51130991

Tên đề tài: “Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho Thị trấn Cửa Tùng, huyện Vĩnh

Linh, tỉnh Quảng Trị với công suất 1500m 3 /ngày đêm”

Số trang: 100 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 12

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ………

………

………

……… ………

………

………

………

………

Điểm phản biện………

Tp Nha Trang, ngày…tháng…năm 2013 Cán bộ phản biện

Tp Nha Trang, ngày…tháng…năm 2013

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐIỂM

Bằng số Bằng chữ

LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian 4 năm học tập tại trường Đại học Nha Trang

em đã được quý Thầy, Cô Viện Công nghệ Sinh học và Môi Trường trang bị một hành trang vào đời quý báu Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt những kiến thức hữu ích trong suốt quá trình học tập cũng như động viên góp ý giúp em hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy hướng dẫn T.S Nguyễn Phước Hòa đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực trong suốt quá trình thực hiện Đồ án

Trong quá trình thực hiện các nghiên cứu trong đề tài em cũng nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ các anh chị, cô chú trong phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Vĩnh Linh, em xin chân thành cảm ơn sự giúp

đỡ của các anh chị và cô chú

Cuối cùng, xin gởi lời tri ân đến cha mẹ, anh em trong gia đình cùng tất

cả bạn bè trong lớp, trong khoa, những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập cũng như trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh Viên:

Nguyễn Thị Thùy Trang

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN CẤP NƯỚC. 3 1.1.1 Tầm quan trọng của nước cấp .3

1.1.2 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước .4

1.1.3 Các biện pháp xử lý nước cơ bản 5

1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 6

1.2.1 Tổng quan về nước ngầm 6

1.2.2 Ưu nhược điểm khi sử dụng nguồn nước ngầm 8

1.2.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước .9

1.2.3.1 Các chỉ tiêu vật lý 9

1.2.3.2 Các chỉ tiêu hoá học 11

1.2.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh 15

1.2.4 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước ngầm 17

1.2.4.1 Quá trình khử sắt 17

1.2.4.2 Quá trình lắng 22

1.2.4.3 Quá trình lọc 24

1.2.4.4 Quá trình khử trùng nước 24

1.2.5 Một số công nghệ xử lý nước ở Việt Nam 26

1.3 CÁC CHỈ TIÊU VỀ NƯỚC CẤP 28

1.3.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt 28

2.3.2 Chất lượng nước cấp cho sản xuất 30

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 31

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .31

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 31

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRẤN CỬA TÙNG, HUYỆN VĨNH LINH, TỈNH QUẢNG TRỊ .34

3.1.1 Đặc điểm tự nhiên .34

3.1.1.1 Vị trí địa lý .34

3.1.1.2 Địa hình, địa mạo .35

3.1.1.3 Thổ nhưỡng .35

3.1.1.4 Đặc điểm khí hậu .36

3.1.1.5 Mạng lưới thủy văn .36

3.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hôi .36

3.1.2.1 Dân số 36

3.1.2.2 Đặc điểm kinh tế .36

3.1.2.3 Cơ sở hạ tầng 37

3.1.2.4 Đặc điểm nguồn nước dưới đất .38

3.1.3 Hiện trạng cấp nước của huyện Vĩnh Linh .39

3.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHÙ HỢP CHO TRẠM XỬ LÝ 40

3.2.1 Đặc điểm nguồn nước tại Thị trấn Cửa Tùng .40

3.2.2 Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý 41

3.2.2.1 Đề xuất công nghệ 41

3.2.2.2 Lựa chọn công nghệ xử lý 43

3.3 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ 44

3.3.1 Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống cấp nước 44

3.3.2 Tính toán thiết kế các công trình đơn vị .48

3.3.2.1 Thiết kế giàn mưa 48

3.3.2.3 Thiết kế bể lắng tiếp xúc đứng 57

3.3.2.4 Tính toán bể lọc nhanh trọng lực: 65

3.3.2.5 Tính toán khử trùng: 80

3.3.2.6 Tính toán bể chứa: 82

3.3.2.7 Tính toán bể chứa cặn .87

3.3.4 Bố trí mặt bằng 88

3.4 TÍNH TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ, VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ 89

3.4.1 Chi phí xây dựng, thiết bị 89

3.4.2 Suất đầu tư cho 1m3 nước cấp .94

3.4.3 Chi phí xử lý 1m3 nước cấp 94

3.4.3.1 Chi phí nhân sự .94

3.4.3.2 Chi phí điện năng .94

3.4.3.3 Chi phí hóa chất .95

3.4.3.4 Khấu hao tài sản cố định .95

3.4.3.5 Chi phí quản lý, vận hành .95

3.4.3.6 Giá thành sản phẩm 96

4.4.4 PHÂN TÍCH LỢI ÍCH KINH TẾ .96

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

KẾT LUẬN 98

KIẾN NGHỊ 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO………100

SMEWW : Standard Methods for the Examination of Water and Waste

Water

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Thành phần có trong nước ngầm, nước mặt .7

Bảng 1.2 Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng 28

Bảng 3.1 Đặc điểm nguồn nước tại thị trấn Cửa Tùng 40

Bảng 3.2 Phân tích ưu nhược điểm của hai phương án: 43

Bảng 3.3 Thống kê lưu lượng nước chữa cháy 47

Bảng 3.4 Thống kê nhu cầu dung nước khu vực thiết kế trạm xử lý 48

Bảng 3.5 Tóm tắt các thông số của giàn mưa .55

Bảng 3.6 Tóm tắt các thông số của bể lắng tiếp xúc đứng 65

Bảng 3.7 Tóm tắt các thông số của bể lọc nhanh trọng lực 80

Bảng 3.8 Bảng xác định dung tích điều hòa của bể 83

Bảng 3.9 Tóm tắt các thông số của bể chứa 87

Bảng 3.10 Chi phí xây dựng, thiết bị 89

Bảng 3.11 Bảng tính toán giá thành sản phẩm 96

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Sơ đồ làm thoáng đơn giản – lọc 19

Hình 1.2 Sơ đồ làm thoáng, lắng, lọc nhanh 20

Hình 1.3 Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức, lắng tiếp xúc, lọc 20

Hình 1.4 Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí, lọc áp lực 21

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại xã Hưng Long 26

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại xã Phước Kiễng 27

Hình 3.1 Bản đồ hành chính huyện Vĩnh Linh 34

Hình 3.2 Quy trình 1 40

Hình 3.3 Quy trình 2 41

Hình 3.4 Bể lọc nhanh trọng lực 77

LỜI MỞ ĐẦU

Nước, đó là thứ không thể thiếu được đối với đời sống con người, trong sinh hoạt hằng ngày cũng như trong lao động sản xuất Con người sẽ không thể sống, tồn tại và phát triển tới ngày này nếu thiếu nước Từ xa xưa con người đã biết sử dụng trực tiếp nguồn nước mặt để uống, để sinh hoạt và phục

vụ sản xuất nhưng ngày nay dưới sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp hóa – hiện đại hóa, xã hội ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng tăng lên rõ rệt, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày một nhiều nhưng không phải ở đâu nguồn nước cũng đủ để cung cấp và đáp ứng nhu cầu về chất lượng nước của con người một cách tốt nhất

Thị trấn Cửa Tùng hiện nay còn có trên 30% hộ đân chưa được tiếp cận với nguồn nước sạch Nguồn nước mạch nông ở các khu vực này bị ô nhiễm

do tàn dư của chiến tranh, một số nơi có độ mặn xâm nhập cao, người dân phải mất nhiều thời gian để đi lấy nước và có khi phải mua với giá rất cao so với thu nhập của họ Thiếu nguồn nước sạch, đời sống nhân dân khó khăn, hơn nữa tỉ lệ người mắc các bệnh về da liễu, về măt, bệnh phụ nữ khá cao Theo Quyết định số 1929/QĐ-TTg của Chính phủ Việt Nam phê duyệt định hướng phát triển Cấp nước Đô thị và Khu Công nghiệp tại Việt Nam đến năm

2025 và tầm nhìn đến năm 2050 đặt ra các mục tiêu phát triển cấp nước và mục tiêu cụ thể đến năm 2015, 2020 và 2050 bao gồm cả mức độ bao phủ, mức tiêu thụ theo đầu người tối thiểu và các mục tiêu đối với thất thoát nước

Trước tình hình đó, việc xây dựng một trạm xử lý nước cấp để cung cấp nước sạch cho thị trấn Cửa Tùng là việc cấp bách trước mắt, hơn nữa đây cũng là nhu cầu và nguyện vọng từ lâu của người dân thị trấn Cửa Tùng Đó

là lý do mà đề tài “Tính toán thiết kế trạm xử lý nước cấp cho Thị trấn Cửa

Tùng, huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị với công suất 1500m 3 /ngày.đêm”

Với nội dung:

- Tổng quan về nước cấp và các phương pháp xử lý nước ngầm

- Tổng quan về Thị trấn Cửa Tùng và nhu cầu cấp nước

- Đề xuất quy trình công nghệ tính toán công trình đơn vị

- Khai toán kinh phí đầu tư, vận bhành của hệ thống

- Thực hiện các bản vẽ chi tiết

được hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu, đồng thời góp phần thực hiện các mục tiêu kinh tế xã hội của địa phương và từng bước hoàn thành các nhiệm

vụ chung của tỉnh nhà

Bước đầu làm quen với việc nghiên cứu đề tài khoa học, do kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, cũng có sự hạn chế về thời gian và điều kiện thực hiện nên không tránh khỏi có những thiếu sót Vì vây, đề tài rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành của quý thầy cô và bạn đọc để đề tài này được hoàn chỉnh hơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN CẤP NƯỚC

1.1.1 Tầm quan trọng của nước cấp

Nước là một nhu cầu thiết yếu đối với mọi sinh vật trên trái đất Không

có nước cuộc sống trên trái đất không thể tồn tại Nhu cầu dùng nước của con người là từ 100-150 l/ngày.đêm cho các hoạt động bình thường chưa kể đến

hoạt động sản xuất

Nước cấp cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, các hoạt động như cứu hoả, phun nước, tưới cây, rửa đường… và mọi ngành công nghiệp hầu như sử dụng nguồn nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không thể thay thế được trong sản xuất

Hiện nay tổ chức liên hiệp quốc đã thống kê có một phần ba dân số trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt, khi đó người dân phải sử dụng các nguồn nước không sạch Điều này này dẫn tới hàng năm có tới 500 triệu người mắc bệnh và một triệu người (chủ yếu là trẻ em) bị chết, 80% các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc sử dụng nguồn nước không hợp vệ sinh

Việc cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và sản xuất đang là vấn đề quan tâm đặc biệt Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đó các chỉ tiêu có thể sai khác nhau nhưng nhìn chung phải đảm bảo an toàn vệ sinh về một số vi trùng trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng tới sức khoẻ con người, các chỉ tiêu về độ pH, nồng độ oxy hoà tan, độ đục, hàm lượng kim loại hoà tan, độ cứng, mùi vị Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về chất lượng nước cấp còn tuỳ thuộc vào từng

mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng

Các nguồn nước trong thiên nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn yêu cầu,

do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị ô nhiễm Do vậy, tuỳ thuộc vào chất lượng nguồn nước và chất lượng về nước cấp mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước có chất lượng theo yêu cầu đặt ra

1.1.2 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước

Để cung cấp nước sạch có thể khai thác các nguồn nước thiên nhiên

(thường được gọi là nước thô) từ nước mặt, nước ngầm và nước biển

• Nước mặt: bao gồm các nước trong ao, hồ, đầm chứa, sông suối Do kết

hợp với dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên có các đặc trưng của nước mặt là:

- Chứa hàm lượng oxy hòa tan tương đối cao

- Chứa nhiều chất rắn lơ lững

- Có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều vi sinh vật

- Chứa nhiều vi sinh vật

• Nước ngầm: được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng

nước ngầm phụ thuộc vào các thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước ngầm thấm qua Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và đá granit thường có tính chất acid và chứa ít chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat cao Ngoài ra, nước ngầm còn có một số đặc trưng chung là:

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

- Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như CO2 H2S…

- Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie

- Không có sự hiện diện của vi sinh vật

• Nước biển: Nước biển thường có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình

Dương là 32 -35 g/l) Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi theo mùa tùy theo vị trí địa lý như: cửa sông gần hay xa bờ, ngoài ra trong nước biển còn chứa nhiều chất lơ lững, càng gần bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật

• Nước lợ: Ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau của các dòng

nước ngọt chảy từ sông ra, dòng chảy từ đất liền ra hòa trộn với nước biển

• Nước khoáng: Khai thác từ tầng dưới sâu nước cất hay từ các suối do

phun trào từ lòng đất ra, nước có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ cho phép đối với nước uống và đặc biệt có tác dụng chữa bệnh

• Nước chua phèn: Những nơi gần biển (ví dụ như Đồng bằng sông Cửu

Long) ở nước ta thường có nước chua phèn Nước bị nhiễm phèn do tiếp xúc với đất phèn, loại này giàu nguyên tố lưu huỳnh ở dạng sunfua hay sunfat và một vài nguyên tố kim loại như nhôm sắt

• Nươc mưa: nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên không hoàn toàn

tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm khí, bụi và thậm chí cả vi khuẩn

có trong không khí Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che để dùng quanh năm

1.1.3 Các biện pháp xử lý nước cơ bản

• Biện pháp cơ học: Dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như:

song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc…

• Biện pháp hóa học: Dùng các hóa chất để xử lý nước: keo tụ bằng phèn,

kiềm hóa bằng vôi, khử trùng bằng clor…

• Biện pháp lý học: Dùng các tác nhân vật lý để khử trùng nước như: tia tử

ngoại, sóng siêu âm, điện phân nước để khử muối, làm thoáng để khử khí

Trong 3 biện pháp xử lí nước nêu trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lí nước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc lập hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lí học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lí nước Trong thực tế, để đạt được mục đích xử

lí một nguồn nước nào đấy một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thục hiện quá trình xử lí bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp

Thực ra cách phân chia các biện pháp xử lí như trên chỉ là tương đối, nhiều khi bản thân biện pháp xử lí này lại mang cả tính chất của biện pháp khác

1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ

LÝ NƯỚC NGẦM

1.2.1 Tổng quan về nước ngầm

Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng

và khá tốt về chất lượng Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt nước mưa… nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng trăm mét

Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được ưa thích Bởi vì, các nguồn nước nặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con ng ười Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp

Bảng 1.1 Thành phần có trong nước ngầm, nước mặt

lượng đất, lượng mưa

Ít thay đổi, cao hơn nước bề mặt ở cùng một vùng

Xuất hiện ở các nguồn

trung bình

Thường có ở nồng độ cao

do phân bón hoá học

vk amon hoá, nitrat hoá

Các vi khuẩn sắt như leptothrix ochracea,

Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thuỷ, Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nhà

xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2000

Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Thành phần đáng quan tâm trong nước

ngầm là các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực Ở những vùng

có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất bẩn và luợng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất

Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…tất cả những loại chất thải

đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ

1.2.2 Ưu nhược điểm khi sử dụng nguồn nước ngầm

Ưu điểm

- Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như hạn hán

- Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa

- Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau

- Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay Ngoài ra nước ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân

cư Đây là ưu điểm của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn

- Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt

Nhược điểm

- Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa Và tầng nước này nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế

Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt

- Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng

- Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng xuống gây hư hại các công trình xây dựng - một trong các nguyên nhân gây hiện tượng lún sụt đất

- Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm

1.2.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước.

1.2.3.1 Các chỉ tiêu vật lý

 Độ đục

Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt, nhưng khi trong nước có các tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, các vi sinh vật, các hoá chất hoà tan thì khả năng truyền ánh sáng của

nước giảm đi Dựa trên nguyên tắc đó mà người ta xác định độ đục của nước

- Có nhiều đơn vị đo độ đục, thường dùng : mg SiO2/l, NTU, FTU

- Nước cấp cho ăn uống độ đục không vượt quá 5 NTU Nước mặt thường

có độ đục 20 – 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 – 600 NTU

Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được gọi là độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu

chuẩn Đối với nước sinh hoạt độ đục phải lớn hơn 30 cm

 Độ màu (tính bằng độ màu coban)

Được xác định theo phương pháp so màu với thang độ màu Coban

Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất sắt và

mangan không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng còn các loại thuỷ sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩn nước thải công nghiệp hay sinh hoạt có màu đen

 Mùi, vị của nước

Các chất khí và các chất hoà tan trong nước làm cho nước có mùi vị Nước thiên nhiên có thể có, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các hoá chất hoà tan trong nó như mùi clo, amoniac, sunfua hydro… Nước có thể có vị mặn, ngọt, chát…tuỳ theo thành phần và hàm lượng muối hoà tan trong nước

 Hàm lượng cặn không tan (mg/l)

Được xác định bằng cách lọc một thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy ở (105 - 110oC)

Hàm lượng cặn trong nước ngầm thường nhỏ 30 - 50mg/l, chủ yếu do cát mịn trong nước gây ra

Hàm lượng trong nước sông lớn dao động 20 - 5000 mg/l, có khi lên đến 30.000mg/l

 Hàm lượng chất rắn trong nước

Gồm có chất rắn vô cơ (các muối hoà tan, chất rắn không tan như huyền phù đất, cát…), chất rắn hữu cơ (gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo và các chất rắn hữu cơ vô sinh như phân rác, chất thải công nghiệp…) Trong xử lý nước khi nói đến hàm lượng chất rắn, người ta đưa ra các khái niệm:

- Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS (Total Suspended Solid) là trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên

nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 1030C cho tới khi có trọng lượng không đổi, đơn

vị là mg/l

- Cặn lơ lửng SS (Suspended Solid), phần trọng lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu, sấy khô ở 1030C - 1050C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l

- Chất rắn hoà tan DS (Disolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng TSS và cặn lơ lửng SS

DS = TSS – SS

- Chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid) là phần mất đi khi nung ở 5500C trong một thời gian nhất định Phần mất đi là chất rắn bay hơi, phần còn lại là chất rắn không bay hơi

Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường

b Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxyl và anion của các muối axít yếu Do hàm lượng các muối này rất nhỏ nên có thể bỏ qua

Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2

tự do có trong nước Độ kiềm là chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nước Để xác định độ kiềm dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric

- Độ cứng vĩnh cửu: biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie trong các

muối axit mạnh của canxi và magie

Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi

và magie phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2-,

NO3- Sau một thời gian NH3, NO2- bị oxy hoá thành NO3- Nếu nước chứa

NH3 và nitơ hữu cơ thì coi như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm Nếu nước chủ yếu có NO2- thì nước đã bị ô nhiễm thời gian dài hơn, ít nguy hiểm

hơn Nếu nước chủ yếu có NO3- thì quá trình oxy hoá đã kết thúc

Ở điều kiện yếm khí NO3- sẽ bị khử thành N2 bay lên Amoniac là chất gây

nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá

Việc sử dụng rộng rãi các nguồn phân bón hoá học cũng làm cho hàm lượng amoniac trong nước tự nhiên tăng lên Trong nước ngầm và nước đầm lầy hay gặp NO3- và amoniac hàm lượng cao Nếu trong nước uống chứa hàm lượng cao NO3- thường gây bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ có thể dẫn đến tử vong

f Clorua

Tồn tại ở dạng Cl-, ở nồng độ cho phép không gây độc hại, nồng độ cao (>250mg/l) nước có vị mặn Nguồn nước ngầm có thể có hàm lượng clo lên tới 500 ÷1000 mg/l Sử dụng nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận Nước chứa nhiều ion Cl- có tính xâm thực đối với bê tông Ion Cl- có trong nước do sự hoà tan muối khoáng, do quá trình phân huỷ các hợp chất

hữu cơ

g Các hợp chất của axit silic

Trong thiên nhiên thường có các hợp chất của axit silic, mức độ tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước Ở pH< 8 - 11 silic chuyển hoá dạng HSiO3-, các hợp chất này có thể tồn tại dạng keo hay dạng ion hoà tan

Sự tồn tại của các hợp chất này gây lắng đọng cặn silicat trên thành ống, nồi hơi, làm giảm khả năng vận chuyển và khả năng truyền nhiệt

h Sunfat SO 4

2-Ion sunfat thường có nguồn gốc khoáng chất hay nguồn gốc hữu cơ Nước

có hàm lượng sunfat hơn 250mg/l có tính độc hại cho sức khoẻ người dùng

k Sắt và mangan

Trong nước ngầm sắt tồn tại ở dạng Fe2+, kết hợp với gốc SO42-, Cl- Đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hoặc silic Khi tiếp xúc với oxy không khí tạo ra Fe3+ dễ kết tủa màu nâu đỏ Nước mặt thường chứa sắt ở

dạng Fe3+, tồn tại keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù Với hàm lượng sắt > 0,5 mg/l: nước có mùi tanh khó chịu, vàng quần áo, hỏng sản phẩm dệt

Mangan có trong nước ngầm dưới dạng Mn2+ Nước có hàm lượng mangan khoảng 1mg/l sẽ gây trở ngại giống như khi sử dụng nước có hàm lượng sắt cao Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước Mangan thường gặp trong nước ngầm nhưng ít hơn sắt nhiều, ít khi lớn hơn 5 mg/l

l Các hợp chất photpho

Trong nước tự nhiên các hợp chất ít gặp nhất là photphat, khi nguồn nước

bị nhiễm bẩn bởi rác và các chất hữu cơ trong quá trình phân huỷ, giải phóng ion PO43-, có thể tồn tại dưới dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-, Na3(PO4)3

Photpho không thuộc loại độc hại với con người nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặt biệt

là hoạt động của bể lắng

m Các hợp chất của florua

Nước ngầm ở giếng sâu hoặc ở các vùng đất có chứa cặn apatit thường có hàm lượng các hợp chất florua cao (2 ÷ 2,5 mg/l), tồn tại dạng cơ bản là canxi florua và magie florua

Các hợp chất florua khá bền vững, khó bị phân huỷ ở quá trình tự làm sạch Hàm lượng florua trong nước cấp ảnh hưởng đến việc bảo vệ răng Nếu thường xuyên dùng nước có hàm lượng florua lớn hơn 1,3 mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7 mg/l đều dễ mắc bệnh loại men răng

Trong nước ngầm khí H2S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong nước Nó cũng xuất hiện trong nước ngầm mạch nông khi nước ngầm nhiễm bẩn các loại nước thải Hàm lượng khí H2S hoà tan trong nước < 0,5 mg/l đã tạo cho nước có mùi khó chịu và làm cho nước có tính ăn mòn kim loại

o Các kim loại có tính độc cao

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó

có các loại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt… việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian Trong thực tế việc xác định số vi khuẩn trong nước thường là xác định E.coli vi đặc tính của nó có khả năng tồn tại cao hơn các vi trùng gây bệnh khác Do đó, sau khi xử lý, nếu trong nước không còn phát hiện thấy E.coli chứng tỏ các loài vi trùng khác cũng đã bị tiêu diệt, mặt khác việc xác định loại vi khuẩn này đơn giản và nhanh chóng

a Vi trùng gây bệnh

Vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích sử dụng nước trong sinh hoạt Các vi sinh vật này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng cần vật chủ để sống kí sinh phát triển và sinh sản Một số vi sinh vật gây bệnh sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh

tiềm tàng

- Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn trong nước thường gây các bệnh về đường ruột như

+ Vi khuẩn Shigella spp: chủ yếu gây nên các triệu chứng lỵ Biểu hiện

bệnh từ tiêu chảy nhẹ đến nghiêm trọng như đi tiêu ra máu, mất nước, sốt cao

và bị co rút thành bụng Các triệu chứng này có thể kéo dài 12 - 14 ngày thậm chí hơn

+ Vi khuẩn Salmonella typhii : gây sốt thương hàn

+ Vi khuẩn Vibrio cholerae: tác nhân gây nên các vụ dịch tả trên toàn thế giới Dịch tả gây bởi Vibrio cholerae thường được lan truyền rất nhanh

thường đượclan truyền rất nhanh qua đường nước

- Virus: Các bệnh do virus gây ra thường mang tính triệu chứng và cấp tính với giai đoạn mắc bệnh tương đối ngắn, virut sản sinh với mức độ cao, liều lây nhiễm thấp và giới hạn động vật chủ Gồm:

+ Virus Adenovirus bệnh khuẩn xâm nhập từ khí quản: virus đậu mùa, thuỷ đậu, virus zona,

+ Virus Poliovirus : virus bại liệt

+ Hepatitis -A Virus (HAV) : virus viêm gan siêu vi A

+ Reovirus, rotavirus, norwalk virus :viêm dạ dày ruột

- Động vật đơn bào (protozoa): Các loại động vật đơn bào dễ dàng thích nghi với điều kiện bên ngoài nên chúng tồn tại rất phổ biến trong nước tự nhiên Trong điều kiện môi trường không thuận lợi, các loại động vật đơn bào thường tạo lớp vỏ kén bao bọc (cyst), rất khó tiêu diệt trong quá trình khử trùng Vì vậy thông thường trong quá trình xử lý nước sinh hoạt cần có công đoạn lọc để loại bỏ các động vật đơn bào ở dạng vỏ kén này

+ Giardia spp : nhiễm trùng đường ruột

+ Cryptospridium spp : gây bệnh thương hàn, ỉa chảy

Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và động vật Trong người và động vật thường có vi khuẩn E coli sinh sống và phát triển Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân

ra môi trường Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước

b Các loại rong tảo

Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó có loại gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào Hai loại tảo này khi phát triển trong đường ống có thể gây tắc ngẽn đường ống và

làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic

1.2.4 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước ngầm

Đối với nguồn nước cần xử lý là nước ngầm, thì quá trình khử sắt trong nước ngầm là chủ yếu Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt có hóa trị II là thành phần của các muối như Fe(HCO3); FeSO4 Hàm lượng sắt

có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích

a Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng

Thực chất của phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy trong nước, tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+, sau đó thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 , rồi bể lọc để giữ lại Làm thoáng có thể là làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo

Trong nước ngầm, sắt II bicacbonat là muối không bền vững, thường phân

* Các yếu tố ảnh hưởng khi khử sắt bằng phương pháp làm thoáng

Quá trình chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: pH,

O2, hàm lượng sắt của nước ngầm, CO2, độ kiềm , nhiệt độ, thời gian phản ứng Ngoài ra tốc độ oxy hóa Fe2+ còn phụ thuộc vào thế oxy hóa khử tiêu

chuẩn Eo

* Các phương pháp làm thoáng

+ Làm thoáng đơn giản ngay trên bề mặt lớp vật liệu lọc: nước cần khử

sắt được làm thoáng bằng giàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m; lỗ phun có đường kính 5 – 7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10m3/giờ Lượng oxy hòa tan trong nước sau làm thoáng ở nhiệt độ 25oC lấy bằng 40% lượng oxy hòa tan bão hòa (ở 25oC

lượng oxy hòa tan bão hòa bằng 8,1mg/l)

+ Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên: nước cần làm thoáng được tưới

lên giàn làm thoáng một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải sỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên Lượng oxy hòa

tan sau làm thoáng lấy bằng 55% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2

sau làm thoáng giảm 50%

+ Làm thoáng cưỡng bức: có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu

lượng tưới từ 30 – 40m3/giờ, lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4–6m3 cho 1m3 nước Lượng oxi hòa tan sau làm thoáng bằng 70% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%

* Một số công nghệ khử sắt bằng làm thoáng

Sắt, Mangan trong nước thường tồn tại ở dạng Fe2+, Mn2+ vì vậy muốn loại chúng ra khỏi nước cần oxy hóa chúng thành muối Fe3+, Mn4+ ở dạng ít tan rối dùng phương pháp lắng, lọc dể giữ chúng lại và loại chúng ra khỏi nước Muốn oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, Mn2+ thành Mn4+ người ta thường sử dụng phương pháp làm thoáng tự nhiên hay cưỡng bức (các dàn mưa hay quạt gió) Thực chất của phương pháp làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện cho Fe2+ oxy hoá thành Fe3+ sau đó Fe3+ thực hiện quá trình thủy phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3, Mn2+ thành MnO2 rồi dùng bể lọc để giữ

lại

Làm thoáng đơn giản – lọc:

Hình 1.1: Sơ đồ làm thoáng đơn giản – lọc

Công nghệ này áp dụng khi nguồn nước có [Fe2+] ≤ 10mg/l, độ oxy hóa ≤ [0,15[Fe2+]x5] mg/l O2, NH4+< 1 mg/l, H2S ≤ 0,5 mg/l, pH sau làm thoáng ≥ 6,8; Hệ thống này khử được 30 – 35% CO2 trong nước

Phun mưa lên mặt bể lọc

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch Giếng

Chất khử trùng

- Ưu điểm:

+ Có thể áp dụng đối với công suất bất kỳ

+ Công trình đơn giản, hiệu quả xử lý cao, ổn định

+ Cho chu kỳ lọc dài do tổn thất áp lực là của lớp vật liệu tăng chậm

Làm thoáng tự nhiên – tiếp xúc lắng – lọc:

Công nghệ này thường được ứng dụng khi chất lượng nước ngầm có: chứa sắt có nồng độ nhỏ hơn 25mg/l, độ kiềm ≥ 2mg/l, nồng độ H2S ≤ 0,2 mg/l,

NH4+ < 1 mg/l, độ oxy hóa ≤ 0,15Fe2+, pH sau làm thoáng ≥ 6,8

Hình 1.2: Sơ đồ làm thoáng, lắng, lọc nhanh

- Ưu điểm:

+ Có thể dùng với bất kỳ công suất nào

+ Công trình thu gọn, dễ vận hành, ổn định

Làm thoáng cưỡng bức – lắng – lọc trong:

Hình 1.3: Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức, lắng tiếp xúc, lọc

- Ưu điểm:

+ Có thể giải phóng 80 – 90% lượng CO2 hòa tan, lượng O2 hòa tan lấy bằng 70% lượng bão hòa

Thùng quạt gió lắng Bể Bể lọc chứa Bể

Giến

g

Chất khử trùng

Giàn mưa

Bể lắng tiếp xúc

Bể lọc nhanh

Chất khử trùng

Bể chứa nước sạch Giếng

+ Diện tích xây dựng nhỏ, cơng trình gọn nhẹ

+ Khơng khí được cấp bằng quạt giĩ nên chủ động

+ Tốc độ oxy hĩa Fe2+ diễn ra nhanh chĩng, đồng thời các khí hịa tan trong nước như H2S, CO2, NH3, cũng thốt ra dễ dàng với tỷ lệ cao

Máy nén khí – lọc áp lực:

Hình 1.4: Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí, lọc áp lực

Cơng nghệ này thường được sử dụng khi kết hợp khử sắt và mangan, áp dụng đối với trường hợp nước nguồn: pH > 6,9 + Sắt < 5mg/l, Mangan < 0,05mg/l + CO2 < 50mg/l Cơng nghệ này chỉ áp dụng cho trường hợp thu oxy và khơng cần khử CO2

- Ưu điểm:

+ Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

+ Cĩ khả năng cơng xưởng hĩa

+ Cơng trình gọn nhẹ và chiếm diện tích ít

+ Cĩ khả năng áp dụng cho diện tích bất kỳ

b Khử sắt bằng phương pháp dùng hĩa chất

+ Khử sắt bằng các chất oxy hĩa mạnh

Các chất oxy hĩa mạnh thường sử dụng để khử sắt: Cl2, KMnO4, O3… Khi

cho các chất oxy hĩa mạnh vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

2Fe2+ +Cl2 + 6H2O= 2Fe(OH)3 + 2Cl− + 6H+

3Fe2 + +KMnO4+ 7H2O= 3Fe(OH)3+MnO2+K+ + 5H+

Bể lọc áp lực

Bể chứa nước sạch

Máy nén khí Giếng

Chất khử trùng

Trong phản ứng, để oxy hóa 1 mg Fe2+, cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 KMnO4

và đồng thời độ kiềm của nước giảm đi 0,018 mgdl/l Phương pháp này thường được sử dụng kết hợp đồng bộ với làm thoáng để tăng hiệu quả oxy hóa sắt trong nước

+ Khử sắt bằng vôi

Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng độc lập, mà kết hợp với các quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước Khi cho vôi vào nước, quá trình khử sắt xảy ra theo phản ứng sau:

+ Khử sắt bằng điện phân: dùng các cực âm bằng sắt, nhôm, cùng các cực dương bằng đồng … và dùng điện cực hình ống trụ hay hình sợi thay cho tấm điện cực hình trụ phẳng

+ Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật: cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp các lọc của bể lọc Thông qua hoạt động của các vi khuẩn, sắt được loại bỏ

khỏi nước

1.2.4.2 Quá trình lắng

Lắng là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, chủ yếu lắng ở trạng thái động Các hạt cặn không tan

trong nước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi hình dạng, kích thước trong quá trình lắng do chất keo tụ)

Theo phương chuyển động của dòng nước qua bể, người ta chia ra các loại

bể lắng sau:

• Lắng tĩnh và lắng theo từng mể kế tiếp: thường gặp trong các hồ chứa nước, sau trận mưa nước chảy vào hồ mang theo cặn lắng làm cho nồng độ cặn trong hồ tăng lên, nước đứng yên, cặn lắng tĩnh xuống đáy…

• Bể lắng có dòng nước chảy ngang cặn rơi thẳng đứng hay còn gọi là bể lắng ngang, cấu tạo bể lắng ngang gồm bốn bộ phận chính: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nước đã lắng; hệ thống thu và xả cặn Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng ngang làm hai loại: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên mặt Bể lắng ngang thu nước ở cuối 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 lơ lửng

• Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống gọi là bể lắng đứng: bể lắng đứng thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ (hay còn gọi là ống trung tâm) Theo chức năng làm việc, bể chia làm hai vùng: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hợp ở phía trên và vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở phía dưới

• Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: trong bể lắng nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng được hình thành trong quá trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong thu trên bề mặt, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn, từng thời kỳ

xả ra ngoài Bể lắng có lớp cặn lơ lửng dùng bể lắng cặn có khả năng keo tụ

• Lắng trong các ống tròn hoặc trong các hình trụ vuông, lục lăng đặt nghiêng so với phương ngang 60o, nước từ dưới đi lên, cặn trượt theo đáy ống

từ trên xuống gọi là bể lắng lamen hay còn gọi bể lắng có lớp mỏng, dùng chủ yếu để lắng nước đã trộn phèn

1.2.4.3 Quá trình lọc

Quá trình lọc là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tốc độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, ta phải tiến hành rửa lọc, có thể rửa bằng nước hoặc bằng gió hoặc bằng gió nước kết hợp

Hiện nay có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như:

• Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh: như Clo, Hợp chất của Clo, Ozon, KMnO4

• Khử trùng nước bằng tia tử ngoại: là các tia có bước sóng ngắn có tác dụng diệt trùng rất mạnh Khi chiếu các tia này trong nước, các tia này sẽ tác dụng lên lớp protein của màng tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và khả năng trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt

• Khử trùng bằng siêu âm: dùng dòng siêu âm với cường độ có tác dụng trong khoảng thời gian nhỏ nhất là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh có trong nước

• Khử trùng bằng phương pháp nhiệt: đun sôi nước ở nhiệt độ 100o

C sẽ có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước, trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao chuyển sang dạng bào tử

• Khử trùng bằng ion bạc: ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2 đến 10 ion/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 được khả năng khử trùng

* Yếu tố ảnh hưởng: hiệu quả khử trùng là một hàm của các yếu tố sau:

- Dạng và liều lượng chất khử trùng

- Dạng và nồng độ của vi sinh vật

- Thời gian tiếp xúc trong bể

- Đặc trưng của nước

Kết luận: Dựa vào thành phần, tính chất nguồn nước và tiêu chuẩn chất lượng

cho từng nguồn nước mà ta có thể chọn các biện pháp xử lý hóa học khác nhau, kết hợp với với các biện pháp cơ học để có thể tạo nên một sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thích hợp

1.2.5 Một số công nghệ xử lý nước ở Việt Nam

Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại xã Hưng Long – huyện Bình

Chánh – thành phồ Hồ Chí Minh công suất 800m3/ngày đêm

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại xã Hưng Long

Thuyết minh công nghệ:

Nước sau khi được bơm từ giếng lên sẽ được đưa qua thùng quạt gió tại đây xảy ra quá trình làm thoáng cưỡng bức chuyển Fe2+ thành Fe3+ Tiếp theo nước sẽ được đưa vào bể lắng tiếp xúc, tại đây sẽ loại bỏ phần lớn các hạt cặn Nước sau khi lắng sẽ loại bỏ phần lớn các hạt cặn Nước sau khi lắng sẽ đi tiếp vào bể lọc các hạt cặn sẽ bị giữ lại hết trong bể lọc Trên đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa Clo sẽ được châm vào nhằm mục đích khử trùng

Sau đó nước từ bể chứa sẽ được đưa vào mạng lưới tiêu thụ

Bể chứa

Bể lắng tiếp xúc

Bể lọc nhanh

Sơ đồ công ngệ xử lý nước ngầm nhiễm sắt cao (40 – 60mg/l) tại xã Phước Kiễng, huyện Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại xã Phước Kiễng

Thuyết minh công nghệ:

Nước từ giếng khoan được bơm lên giàn mưa để thực hiện quá trình làm thoáng sau đó dẫn qua bể phản ứng cơ khí Bể phản ứng cơ khí dùng năng lượng của cánh khuấy chuyển động trong nước để tạo ra sự xáo trộn dòng chảy Tại bể phản ứng cơ khí nước khuấy trộn cùng với dung dịch xút châm vào, pH từ 4,9 – 5,2 lên thành 7,2 – 7,5 Tiếp theo nước được đưa sang bể lắng xuống đáng kể nhờ các tấm vách đặt nghiêng với chiều dòng chảy

Nước sau khi ra khỏi bể lắng được dẫn trực tiếp sang bể lọc áp lực loại bỏ tiếp các cặn không lắng được trong bể lắng trước đó Nước sau bể lắng áp lực

có áp 2 – 3 kg/cm sẽ tự chảy về bể chứa đồng thời Clo cũng được châm vào trong đường ống dẫn Hệ thống bơm cấp 2 sẽ đưa nước lên thủy đài và vào trong hệ thống tiêu thụ

Bể phản ứng cơ khí

Bể lắng vách nghiêng

1.3 CÁC CHỈ TIÊU VỀ NƯỚC CẤP

1.3.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt

Nước cấp dùng trong sinh hoạt phải không màu, không mùi, không chứa các chất độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh Hàm lượng chất hòa tan không vượt quá giới hạn cho phép, theo QCVN 02:2009/BYT do Cục Y tế

dự phòng và Môi trường biên soạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 05/2009/TT - BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009 chỉ tiêu chất lượng nước cấp như sau:

Bảng 1.2: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng

vị

Giới hạn tối đa cho phép

Phương pháp thử

Mức

độ giám sát

A

Trong khoảng 6,5-8,5

hoặc SMEWW 4500 - H+

A

A