ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Trung Dũng , thầy đã tận tình giúp

đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và làm việc sau này

Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về đồ án, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

MỞ ĐẦU

Khi nền kinh tế phát triển, đời sống của người dân được nâng cao thì nhu cầudùng nước sạch càng mạnh mẽ Do đó, vấn đề nước sạch đang là nỗi bức xúc củangười dân và việc đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước sạch để cung cấp chongười dân là một việc làm cần thiết và cấp bách Nó không chỉ đáp ứng nhu cầu dùngnước hàng ngày nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân mà còn tạo điềukiện thuận lợi để phát triển kinh tế của Việt Nam nói chung và của khu vực dân cưnói riêng

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uốngsinh hoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau Đối với các nguồn nước mặt,thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao Đối với các nguồn nước 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 được yêucầu, 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 lí chúng.Nhiệm vụ chính của đồ án là tiến hành xử lý nguồn nước thô ban đầu sao chonước sau xử lý đạt tiêu chuẩn ăn uống và vệ sinh môi trường để cung cấp nước sạchcho một khu dân cư 150.000 dân

GIỚI THIỆU VỀ KHU DÂN CƯ PHÚ MỸ Q.7

I. Giới thiệu chung

1. Điều kiện tự nhiên

a) vị trí địa lí:

Về địa điểm và ranh giới khu đất:

- Địa điểm: tại Phường Phú Mỹ, Quận 7, TP.HCM

- Các mặt khu đất giáp giới, như sau:

+ Phía Đông: giáp dân cư hiện hữu, Trung tâm hành chính Quận 7

+ Phía Tây: giáp rạch Rơi (Sông Phú Xuân)

+ Phía Nam: giáp khu dân cư

+ Phía Bắc: giáp hành lang kỹ thuật điện và khu dân cư Vạn Phát Hưng

Quận 7 được hình thành từ 05 xã phía Bắc và một phần Thị trấn huyện Nhà Bè cũ với tổng diện tích tự nhiên là 3576 ha nằm về phía Đông nam Thành phố

+ Phía Bắc giáp quận 4 và quận 2; ranh giới là kênh Tẻ và sông Sài Gòn

+ Phía Nam giáp huyện Nhà Bè; ranh giới là rạch Đĩa, sông Phú Xuân

+ Phía Đông giáp quận 2, Đồng Nai; ranh giới là sông Sài Gòn và sông Nhà Bè.+ Phía Tây giáp quận 8 và huyện Bình Chánh; ranh giới là rạch Ông Lớn

Quận 7 có vị trí địa lý khá quan trọng với vị trí chiến lược khai thác giao thông thuỷ và bộ, là cửa ngõ phía Nam của Thành phố, là cầu nối kmở hướng phát triển của Thành phố với biển Đông và thế giớị Các trục giao thông lớn đia quan quận như xa lộ Bắc Nam, đường cao tốc Nguyễn Văn Linh Sông Sài Gòn bao bọc phía Đông với hệ thống cảng chuyên dụng, trung chuyển hàng hoá đi nước ngoài và ngược lại, rất thuận lợi cho việc phát triển thương mại và vận tải hàng hoá cũng như hành khách đi các vùng lân cận

c) Điều kiện khí hậu:

Trung bình hàng năm nhiệt độ là 270C, lượng mưa là 330 mm, độ ẩm trong năm 80%

d) Các cảng sông: Trên địa bàn quận 7 có 3 cảng lớn là Cảng Bến Nghé, Cảng Last Tân Thuận Động, Cảng Bông Sen và một số cảng chuyên dùng phục vụ cho nội bộnhư Cảng Rau quả, Cảng Dầu thực vật

Chương I:

TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

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

I 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 đặctrưng của 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

Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa dưới đất Chất lượng nước ngầmphụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảy qua các đạitầng chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khi chảy quađịa tầng chứa đá vôi, nước thường có độ kiềm bicacbonat khá cao Ngoài ra, cácđặc trưng chung của nước ngầm là:

- Độ đục thấp

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

- Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2

- Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kể đến là sắt, mangan, flour

- Không có sự hiện diện của vi sinh vật

Nước biển thường có độ mặn rất cao Hàm lượng muối trong nước biển thay đổitùy theo vị trí địa lý như: khu cửa sông, gần hay xa bờ Ngoài ra nước biển thườngcó nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là các phiêu sinh động- thực vật

II Tính chất lý học của nước:

1 Nhiệt độ:

Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi rường vàkhí hậu Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử línước 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 thuộcvào thời tiết và độ sâu nguồn nước Ví dụ: ở miền Bắc Biệt Nam, nhiệt độnước thường dao động 13- 34oC, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồnnước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn (26- 29oC) Nước ngầm cónhiệt độ tương đối ổn định (17- 27oC)

2 Độ màu:

Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt,mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ramàu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễmbẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin- Côban Nước thiên nhiênthường có độ màu thấp hơn 200 PtCo Độ màu biểu kiến trong nước thường

do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháplọc Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạonên) phải dùng các biện pháp hóa lý kết hợp

3 Độ đục:

Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi trong nước có các vậtlạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất đá, các vi sinh vật khả năngtruyền ánh sáng bị giảm đi Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặnbẩn Đơn vị đo độ đục thường là mgSiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTUvà FTU là tương đương nhau Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5NTU

Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độđục của nước

4 Mùi vị:

Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợpchất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên.Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nước sau khi tiệttrùng 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 cóthể có vị mặn, ngọt, chát, đắng

5 Độ nhớt:

Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịchchuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổnthất 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 khinhiệt độ tăng

6 Độ dẫn điện:

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4.2

µ

S/m (tương ứng điện trở 23.8MΩ/cm) Độ dẫn điện của nước tăng theohàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.Tính chất này thường được sử dụng để đánh gía tổng hàm lượng chấtkhoáng hòa tan trong nước

7 Tính phóng xạ:

Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nướctạo nên Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất nàycó thời gian bán phân hủy rất ngăn nên nước thường vô hại

Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ α và β

thường được dùng để xácđịnh tính phóng xạ của nước Các hạt α bao gồm 2 proton và 2 neutron cónăng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đườnghô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh Các hạt

Khi pH = 7 nước có tính trung tính.

PH < 7 nước có tính axít

pH > 7 nước có tính kiềm

Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại vàkhí hòa tan trong nước Ơû độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trongmột số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và mộtsố loại khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước Độ pH được ứngdụng để khử các hợp chất Sunfua và cacbonat có trong nước bằng biện pháplàm thoáng Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxy hóa, các kimloại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏinước bằng biện pháp lắng lọc

2 Độ kiềm:

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydroxit vàanion của các muối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trongnước rất nhỏ nên có thể bỏ qua

Ơû 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 cáchóa chất như phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệmđược các hóa chất dùng đễ điều chỉnh pH

3 Độ cứng:

- Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi vàmagiê có trong nước Trong kỹ thuật sử lý nước dùng 3 loại kháiniệm độ cứng:

- Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi và magiêcó trong nước

- Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat vàbicacbonat của Canxi và Magiê có trong nước

- Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại củaCanxi và Magiê có trong nước

Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng doCanxi và Magiê phản ứng với các axít béo tạo thành các hợp chất khó tan.Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gâykết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau:

Độ Đức (odH) : 1odH = 10 mg CaO/l nước

Độ Pháp (of) : 1of= 10 mg CaCO3/l nước

Độ Anh (oe) : 1oe = 10 mg CaCO3/ 0.7 l nước

Đông Aâu (mgđl/l) : 1 mgđl/l= 2.8 odH

Tùy theo giá trị độ cứng, nước đượcb phân loại thành:

Độ cứng < 50 mg CaCO3/l : nước mềm

50- 150 mg CaCO3/l : nước trung bình

150-300 mgCaCO3/l : nước cứng

> 300 mgCaCO3/l : nước rất cứng

4 Độ oxy hóa:

Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn củanguồn nước Đó là lượng oxy cần có để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ cótrong nước Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là kalipermanganat

Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bịnhiễm bẩn 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) cókhả 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 thêmcác yếu tố sau đây:

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

- Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàmlượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thựctế

- Sự thay đổi oxy hóa theo dòng chảy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơcó trong nguồn nước chủ yếu là các axit humic Nếu độ oxy hóa giảmnhanh, chứng tỏ nguồn ô nhiễm là do các dòng nước thải từ bên ngoài độvào 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 bệnhđể có thể đánh giá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

5. Các hợp chất chứa Nitơ:

Quá trình phân hủy các chất hưũ cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat Dođó, các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhậnbiết mức đôï nhiễm bẩn của nguồn nước Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài cácchỉ tiêu có giá trị cao như độ oxy hóa, amonniac, trong nước còn có một ítnitrit và nitrat Sau một thời gian, amoniac, nitrit bị oxy hóa thành nitrat.Phân tích sự tương quan giá trị các đại lượng này có thể dự đoán thườngnhiễm nitrat

Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển,gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt Trẻ em uốngnucớ có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu (chứng methaemoglobinaemia) Theo quy định của Tổ chứcY tế thế giới, nồng độ nitrat trongnước uống không được vượt quá 10 mg/l (tính theo N)

6. Các hợp chất Photpho:

Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat Đây là sản phẩm củaquá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ Cũng như nitrat là chất dinhdưỡng cho sự phát triển của rong tảo Nguồn photphát đưa vào môi trườngnước là từ nước thải sinh họat, nước thải một số ngành công nghiệp vàlượng phân bón dùng trên đồng ruộng

Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sựtồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quátrình xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng Đối với những nguồn nướccó hàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, các bông cặn kết cặn ở bểtạo bông sẽ không lắng được ở bể mà có khuynh hướng tạo thành đám nổilên mặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắng chiếu trong ngày

7 Các hợp chất Silic:

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất Silic Ơû pH<8, Silic tồntại ở dạng H2SiO3- và SiO32- .Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng Silicthường không vượt quá 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 chấtSilic rất nguy hiểm do cặn Silic đóng lại trên thành nổi, thành ống làm giảmkhả năng truyền nhiệt và gây tắc ống

Trong quá trình xử lý nước, Silic có thể được loại bỏ một phần khi dùngcác hóa chất keo tụ để làm trong nước

8 Clorua:

Clorua làm cho nước có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòatan các muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầngchứa nước ngầm hay ở đoạn sông gần biển Việc dùng nước có hàm lượngclorua cao có thể gây ra bệnh về thận Ngoài ra, nước chứa nhiều Clorua cótính xâm thực đối với bêtông

9 Sunphat:

Ion Sunphat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồngốc huũ cơ Với hàm lượng Sunphat cao hơn 400 mg/l, có thể gây mất nướctrong cơ thể và làm tháo ruột

Ngoài ra, nước có nhiều ion Clorua và Sunphat sẽ làm xâm thực bêtông.

10 Florua:

Nước ngầm từ các vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm lượng florua cao đến 10 mg/l Trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường

Ơû nồng độ thấp, từ 0.5 mg/l đến 1 mg/l, florua giúp bảo vệ răng Tuy nhiên, nếu dùng nước chứa florua lớn hơn 4 mg/l trong một thời gian dài thì có thể gây đen răng và hủy hoại răng vĩnh viễn Các bệnh này hiện nay đang rất phổ biến tại một số khu vực ở Phú Yên, Khánh Hòa

11.Sắt:

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humichoặc keo Silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bịoxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâuđỏ

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

Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làmvàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phimảnh, đồ hộp Các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vậnchuyển của các ống dẫn nước

12.Mangan:

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

13 Nhôm:

Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử khôngcó oxy nên các chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy củanhau và tạo thành sắt, nhôm, sunfat hòa tan vào nước Do đó, nước mặt ở

vùng này thường rất chua, pH= 2.5- 4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khicao 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 rấtchua Nhôm có thể có độc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nướccó hàm lượng nhôm cao có thể gây ra các bệnh về não như alzheimer

Trong nước mặt, các hợp chất sunphua thường được oxy hóa thành dạngsunphat Do vậy, sự có mặt của khí H2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏnguồn nước đã bị nhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tíchtụ ở đáy các vực nước Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác la

HS- và S

2-15.Hóa chất bảo vệ thực vật:

Hiện nay, có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trongnông nghiệp 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 Clohữu cơ, có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơthể con người Việc sử dụng khối lượng lớn các hóa chất này trên đồngruộng đang đe dọa làm ô nhiễm các nguồn nước

16 Chất hoạt động bề mặt:

Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọtcó trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đangđược xả vào các nguồn nước Đây là những hợp chất khó phân hủy sinh họcnên ngày càng tích tụ nước đến mức có thể gây ahị cho cơ thể con người khisử dụng Ngoài ra, các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt cácvực nước, ngăn cản sự hòa tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tựlàm sạch của nguồn nước.

IV Các chỉ tiêu vi sinh:

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo vàcác đơn bào, chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống vàphát triển trong nước, trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏkhòi nước trước 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 xácđịnh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng vài

vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và độngvật

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 giốngnhững vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bịnhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác Sốlượng E.Coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác của nguồnnước

Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cũngđược xác định để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồnnước

V Tính ổn định của nước:

Nước ổn định sẽ không làm ăn mòn đường ống hoặc đóng cáu cặn trong quátrình vận chuyển và lưu trữ.

Trong thực tế, có 2 phương pháp đánh giá tính ổn định của nước:

1 Phương pháp Langlier:

Dựa vào chỉ số pHs là trị số pH của nước tương ứng với trạng thái cân bằng củacác hợp chất của axit cacbonic và được gọi là pH bão hòa :

I = pHo – pHsTrong đó pHo là pH thực của nước

Nếu pHo < pHs, I < 0 : nước có tính xâm thực bêtông

pHo = pHs, I = 0 : nước ổn định, không xâm thực cũng không

lắng đọng CaCO3

pHo = pHs, I > 0 : nước có xu hướng lắng đọng CaCO3.Trong thực tế do khó điều chỉnh chất lượng nước nên có thể chấp nhận giá trị Itừ – 0,5 đến + 0,5 Cần lưu ý là phương pháp Langlier chỉ xác định tính xâm thựcbêtông do CO2 gây ra Giá trị pHs có thể xác định bằng thực nghiệm hoặc dùngphương pháp toán đồ với các đại lượng cho biết là nhiệt độ, độ cứng canxi, độ kềmvà tổng chất khoáng hòa tan có trong nước

2 Phương pháp Marble Test

Dựa vào sự thay đổi độ pH và độ kềm sau khi bão hòa nước với CaCO3 trong

24 giờ Với phương pháp này có thể đánh giá tính ổn định cảu nước đối với bêtôngvà xác định được pH tại mức ổn định

Ngoài ra để đánh giá tính ăn mòn kim loại cảu nước có thể dùng phương phápxác định độ ăn mòn kim loại

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là ngâm sắt kim loại trong dung dịchnước (không có oxy) để đánh giá khả năng hòa tan của kim loại sau một thời gianthí nghiệm (24 giờ) Kết quả có thể cho biết mức độ ăn mòn của nước

VI Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt:

Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt phải không màu, không mùi vị, không chứacác caht độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hòa tankhông được vượt quá tiêu chuẩn cho phép Theo tiêu chuẩn chất lượng nước cấp

cho ăn uống và sinh hoạt phải có các chỉ tiêu chất lượng như trong bảng 1.3 (trang17) sách Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch- TrịnhXuân Lai.

VII Nhu cầu dùng nước:

Công suất của hệ thống cấp nước cho các khu dân cư phải đảm bảo đầy đủ nhucầu dùng nước cho ăn uống, sinh hoạt của các khu dân cư, công trình công cộng:

- Tưới và rửa đường phố, cây xanh, cấp cho các vòi phun

- Tưới cây trong vườn ươm

- Cấp cho ăn uống, sinh hoạt trong các xí nghiệp

- Cấp nước sản xuất cho các xí nghiệp

- Cấp nước chữa chaý

- Cấp nước cho yêu cầu riêng của trạm xử lý nước

- Cấp nước cho các nhu cầu khác, trong đó có việc sục rửa mạng lưới đường ốngcấp và thoát nước

VIII Đ ánh giá chất lượng nước thô:

- Theo yêu cầu của đề tài, nước thô cần xử lý có chỉ tiêu về độ đục là 200 NTU

So với tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định củaBộ trưởng Bộ Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18-4 –2002) thì giới hạn tối đa vềđộ đục là 2 NTU theo phương pháp thử TCVN 6184- 1996 (ISO 7027- 1990) Như vậy nước thô có độ đục vượt quá giới hạn

Muốn cung cấp nước sạch cho khu dân cư theo đúng tiêu chuẩn đã ban hành,chúng ta cần đề ra phương án xử lý độ đục sao cho nước sau xử lý có độ đục ≤ 2NTU

1 Nguyên nhân phát sinh độ đục:

Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện diện của một số các chất lơ lửng có kíchthước thay đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo, huyền phù gây trở ngại chođường truyền của ánh sáng qua nước hoặc hạn chế tầm nhìn mắt

Trong hồ hoặc trong các vùng nước tĩnh, độ đục hầu như là do các chất keo vàcác hạt phân tán cực mịn gây ra

Trong vùng sông ngập lũ, độ đục thường do các hạt phân tán thô gây ra

- Khi sông bắt nguồn từ các vùng núi chảy về đồng bằng, tính đục của nó có sựđóng góp của việc trồng trọt và những tác động vào đất.

- Khi dòng lũ đi qua, một lượng lớn đất mặt bị rửa trôi được cuốn theo vào dòngchảy Phần lớn là các chất hữu cơ, bao gồm cả bùn và đất sét nhưng cũng baogồm một lượng đáng kể các chất hữu cơ Nước lũ chảy qua các vùng thành thị,mang theo nước thải lẫn nước thải sinh hoạt đã hoặc chưa được xử lý Chất thảisinh hoạt chứa một số lượng lớn các vật chất hữu cơ và một ít chất vô cơ gópvào tính đục của nước Chất thải công nghiệp chứa lượng lớn các chất hữu cơvà các chất vô cơ khác tạo nên độ đục Các rác rưởi khác cũng góp nhiều chấtvô cơ và ít chất hữu cơ vào tính chất đục

- Các chất dinh dưỡng vô cơ như các hợp chất nitơ và phốtpho có trong nước thảivà nước thải từ hoạt động nông nghiệp kích thích sự phát triển tảo, cũng gópphần vào độ đục

 Các vật chất gây nên độ đục gồm những chất vô cơ thuần túy cho đến các chấtcó bản chất là chất hữu cơ

2 Ứng dụng của độ đục trong cấp nước:

Kiến thức về sự khác nhau về độ đục trong cấp nước sinh hoạt có tầm quantrọng đầu tiên đối với các kỹ sư môi trường Họ sử dụng kiến thức trong việc liênkết các thông tin để quyết định việc cấp nước có đòi hỏi xử lý đặc biệt bằng cáchdông đặc hóa học và lọc nước trước khi đưa vào cấp nước công cộng hay không.Nhiều thành phố lớn như New York, Boston, Seattle phải cung cấp nước cho vùngcao hoặc ở núi, nơi nước có độ đục khá thấp nên việc xử lý bằng Clo hóa là khôngcần thiết

Việc cấp nước thu từ sông thường thường đòi hỏi sự kết bông hóa học do độđục khá cao Các phương pháp đo độ đục được sử dụng để quyết định độ hữu hiệuxử lý với việc sử dụng hóa chất khác nhau và cần liều lượng khác nhau Như vậy,chúng giúp lựa chọn hóa chất hữu hiệu và tiết kiệm nhất để sử dụng Thông tin đócần thiết để tìm hiểu các điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp và dự trữ hóa chất.Các phương pháp đo độ đục giúp xác định lượng hóa chất cần thiết hằng ngàycho hoạt động của công việc xử ly Điều này đặc biệt quan trọng với những sôngkhông có đập ngăn nước Việc đo độ đục trong nước kết tủa trước việc lọc thì hữuích trong việc điều khiển liều lượng để ngăn ngừa sự quá tải của bộ lọc cát nhanh.Cuối cùng, những phương pháp đo độ đục của nước lọc thì cần để kiểm tra sai lầmthao tác lọc

3 Aûnh hưởng của độ đục:

- Mỹ học:

Người tiêu dùng nước mong đợi và đòi hỏi nước sạch (không đục) Người tanhận thức được rằng nước thải sinh hoạt có độ đục cao Tình trạng đục trong nướcuống làm liên tưởng đến sự ô nhiễm nước thải có thể có và cơ hội nảy sinh mầmbệnh do nước bẩn Sự lo lắng này có cơ sở hợp lý về mặt lịch sử, khi có ai mắcphải bệnh dịch mà trước đó đã nhiễm trong nước thải công nghiệp

- Tính lọc được:

Lọc nước bị cho là khó khăn và tốn kém hơn nhiều khi độ đục của nước tănglên Việc sử dụng bể lọc cát chậm đã trở nên phi thực tế ở một số vùng vì độ đụccao làm rút ngắn thời gian hoạt động và tăng chi phí làm sạch Hoạt động tốt củabể lọc cát nhanh nói chung phụ thuộc vào sự loại bỏ hiệu quả độ đục bằng các làmđông hóa học trước hki nước được đưa vào bể lọc Những thiếu sót khi thực hiệnlàm thời gian họat động của bộ lọc ngắn và lượng nước lọc chất lượng thấp, trừ khicó những bộ lọc với cấu tạo và cách hoạt động đặc biệt được sử dụng

- Sự khử trùng:

Sự khử trùng nước cấp thường được hoàn thành bằng cách sử dụng Clo, Ozônhoặc Clo điôxit Để hiệu quả, phải có sự tiếp xúc giữa vật trung gian và sinh vậtmà thuốc tẩy uế sử dụng đã loại trừ Trong nước đục, hầu hết các sinh vật có hại bịloại trừ bởi hoạt động khử trùng Tuy nhiên, trong trường hợp mà độ đục của nướclà do nước thải thành thị gây ra, nhiều sinh vật gây hại có thể được bọc lại trongcác tiểu phân và được bảo vệ khỏi sự khử trùng

Vì các nguyên nhân này mà Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống đã đặt ra độ gây

ô nhiễm tối đa của đôï đục là 2 NTU

Chương II:

CÁC BIỆN PHÁP VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG

NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC

I

Tổng quan về các biện pháp xử lí cơ bản :

Trong quá trình xử lí nước cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lí nhưsau:

- 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 cho vào nước để xử lí nước như :

dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kềm hóa nước, cho clo vào nước đểkhử trùng

- Biện pháp lí học : dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại,

sóng siêu âm Điện phân nước biển để khử muối Khử khí CO2 hòa tan trongnước bằng phương pháp làm thoáng

Trong 3 biện pháp xử lí nước nêu trên đây thì biện pháp cơ học là biện phápxử lí nước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cáchđộc lập hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lí học để rút ngắn thời gian vànâng cao hiệu quả xủ lí nước Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lí mộtnguồn nước nào đấy một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thục hiện quá trìnhxử 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, nhiềukhi bản thân biện pháp xử lí này lại mang cả tính chất của biện pháp khác.Thực ra cách phân chia các biện pháp xử lí như trên chỉ là tương đối, nhiềukhi bản thân biện pháp xử lí này lại mang cả tính chất của biện pháp khác

II

Tổng quan về dây chuyền công nghệ xử lí nước :

Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thựchiện trong các công trình đơn vị khác nhau Tập hợp các công trình đơn vị theotrình tự từ đầu đến cuối gọi là dây chuyền công nghệ xử lí nước Căn cứ vàocác chỉ tiêu phân tích của nước nguồn, yêu cầu chất lượng nước sử dụng có thểxây dựng được các sơ đồ công nghệ xử lí khác nhau và được phân loại như sau :

1 Theo mức độ xử lí

Chia ra : xử lí triệt để và không triệt để

- Xử lí triệt để : chất lượng nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn ăn uống sinh

hoạt hoặc đạt yêu cầu nước cấp cho công nghiệp đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơnnước sinh hoạt (ví dụ: nước cấp cho nồi hơi áp lực cao)

- Xử lí không triệt để : yêu cầu chất lượng nước sau xử lí thấp hơn nước

ăn uống sinh hoạt Sơ đồ công nghệ này chủ yếu dùng trong một sốngành công nghiệp như : làm nguội, rửa sản phẩm

2 Theo biện pháp

Chia ra : sơ đồ công nghệ có keo tụ và không có keo tụ :

- Sơ đồ không dùng chất keo tụ : áp dụng cho trạm xử lí có công xuất

nhỏ, quản lí thủ công hoặc xử lí sơ bộ

- Sơ đồ có dùng chất keo tụ : dùng cho trạm xử lí có công xuất bất kì,

hiệu quả xử lí đạt được cao hơn kể cả đối với nguồn nước có độ đục vàđộ màu cao

3 Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lí

4 Theo đặc điểm của dòng nước :

Chia ra : tự chảy hay có áp

- Sơ đồ tự chảy : nước từ công trình xử lí này tự chảy sang công trình xử lí

tiếp theo Sơ đồ này dùng phổ biến và áp dụng cho các trạm xử lí cócông xuất bất kì

- Sơ đồ có áp : nước chuyển động trong các công trình kín (sơ đồ có bể lọc

áp lực) thường dùng trong trạm xử lí có công xuất nhỏ hoặc hệ thốngtạm thời

Thành phần các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lí nước cấp cho ăn uốngsinh hoạt thay đổi theo mỗi loại nguồn nước và được đặc trưng bởi các quá trình xử

lí nước Trong dây chuyền xử lí nước mặt, chủ yếu là các công trình làm trongnước và khử trúng nước Trong dây chuyền xử lí nước ngầm, chủ yếu là công trìnhkhử sắt và khử trùng

Làm trong nước : tức là khử đục và khử màu của nước, được thực hiện trong

các bể lắng và bể lọc Trong thực tế, để tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làmtrong nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn

sắt) Khi đó dây chuyền công nghệ xử lí nước mặt có thêm các công trình như bểtrộn và bể phản ứng.

Đối với dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp cho công nghiệp, tùy theo yêucầu của từng ngành sản xuất mà có thể giảm bớt một số công trình đơn vị trongdây chuyền công nghệ xử lí nước ăn uống (nước làm nguội, nước rửa sản phẩm )hay có thể bổ sung thêm một số công trình để khử thêm một số chất không có lợicho ngành sản xuất đó (nước cấp cho nồi hơi có áp lực cao)

Sau đây là một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí nước ăn uống sinh hoạtđược sử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay Để xử lí nước mặt có thể dùng các sơđồ sau:

Khi nước nguồn có hàm lượng cặn ≤ 2500 mg/l:

sơ đồ 1: Chất keo tụ

Bể lọcnhanh

Bể lắng

Bể phản ứng Bể trộn

Từ trạm bơm

cấp I tới

Bể chứa nước sạch

Chất keo tụTừ trạm bơm

cấp I tới

Bể lọcnhanh

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Bể trộn

Chất khử trùngChất kiềm hóa

Bể chứa nước sạchChất keo tụ

Bể trộnTừ trạm bơm

cấp I tới

Bể chứa nước sạchBể lọc tiếp xúc

Chất kiềm hóa

Việc lựa chọn sơ đồ cơng nghệ của trạm xử lý dựa vào các yếu tố cơ bản sau:

− Cơng suất của trạm xử lý là 42920 m3/ ngày

− Tiêu chuẩn nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

−Nguồn vốn, chi phí đầu tư xây dựng và quản lý vận hành trạm xử lý

− Vị trí trạm xử lý, điều kiện mặt bằng và các đặc điểm địa hình địa chất, khí tượng thủy

văn khu vực

−Trình độ quản lý vận hành của cơ quan quản lý

−Cĩ khả năng phát triển trong tương lai

− Bể trộn tắm chắn khoan lỗ: xử lý với cơng suất lớn hơn 25000 m3/ngđ (trang 40 xử

lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung)

− Bể phản ứng kiểu vách ngăn ngang: xử lý cĩ cơng suất lớn hơn hoặc bằng 30000

m3/ngđ (trang 54 xử lý nước cấp của Nguyễn Ngọc Dung)

− Bể lắng ngang: xử lý với cơng suất lớn hơn 3000 m3/ngđ (trang 73 xử lý nước cấpcủa Nguyễn Ngọc Dung)

− Bể lọc nhanh: được sử dụng trong dây chuyền sử lí nước mặt

- Ở đầu nguồn nước so với khu dân cư và khu vực sản xuất

- Bờ sông và lòng sông ổn định, không lở (hoặc sụt lở rất ít) và đặc biệt làkhông bị bồi

Chất keo tụ, chất kiềm hóa

Bể lắng ngang

Mạng lưới cấpnước

Bể lọcnhanh

Trạm cung cấp II Bể chứa

nước

- Thu được lượng nước có chất lượng tốt và đủ lưu lượng cho hiện tại và choquy hoạch phát triển tương lai, thuận tiện cho việc tổ chức bảo vệ vệ sinhnguồn nước.

- Gần nơi cung cấp điện

Cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh và đều hóa chất ngay sau khi chochúng vào nước nhằm đạt được hiệu quả xử lý cao nhất

Mục tiêu của quá trình trộn là đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tánđều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúctốt nhất giữa chúng với các phần tử tham gia phản ứng Việc này được thực hiệnbằng cách khuýa trộn để tạo ra các dòng rối trong nước Hiệu quả cuả quá trìnhtrộn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn

Trong quá trình xử lý nước bằng các chất keo tụ, sau khi phèn đã được trộn đềuvới nước và kết thúc giai đoạn keo tụ sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn:cần xây dựng các bể phản ứng với mục đích đáp ứng các yêu cầu dính kết để tạo

ra bông cặn

Hiệu quả keo tụ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Với mỗi nguồn nước cụ thể,sau khi đã xác định được liêù lượng và loại phèn sử dụng, hiệu quả keo tụ chỉ cònphụ thuộc vào các yếu tố vật lý là cường độ khuấy trộn nước biểu thị bằnggradient vận tôc G và thời gian hoàn thành phản ứng tạo bông cặn T

4 Bể ph ản ứng kiểu vách ngăn :

Cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng, để tạo ra các hạt keo có khả năngdính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có