QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC GIẾNG, NƯỚC MẶN

QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC GIẾNG, NƯỚC MẶN

Xã Cẩm Sơn, Huyện Mỏ Cày Nam

Tỉnh Bến Tre, 2016

QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC GIẾNG, NƯỚC MẶN

Cán bộ giảng dạy: PGS TS Đặng Viết Hùng

2

3

1.1 Nguồn nước thiên nhiên

Nguồn nước thiên nhiên

1.1 Nguồn nước thiên nhiên:

Nước mặt

Thành phần và chất lượng của nước mặt chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu

tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và cả tác động của con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước Thông thường trong nước mặt có thể tìm thấy các hóa chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử,

có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ; các hệ keo; các chất rắn lơ lửng; và nhiều loại vi sinh vật (VSV) như là vi khuẩn, tảo …

Nước ngầm

Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng tác động của con người Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt Hầu như không có các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng Sự hiện diện của VSV cũng rất ít Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng và thời tiết, các quá trình phong hóa và sinh hóa Nước ngầm cũng bị nhiễm bẩn do hoạt động của con người

1.2 Hệ thống cấp nước:

Hệ thống cấp nước

1.3 Chất lượng nước cấp:

200 150

2 Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu hỏa): tính

3 Nước cho công nghiệp và dịch vụ trong đô thị: tính theo %

4 Nước cho công nghiệp: tiêu chuẩn cấp nước (m 3 /ha.ngày) 22÷45 22÷45

5 Nước thất thoát: tính theo % của (1 + 2 + 3 + 4) < 25 < 20

6 Nước cho nhà náy xử lý: tính theo % của (1 + 2 + 3 + 4 + 5) 7÷10 5÷8

1.4 Định mức dùng nước:

Đô thị loại đặc biệt, Đô thị loại 1, Khu du lịch nghỉ mát

150 100

2 Nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, cứu hỏa):

3 Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị: tính theo % của

4 Nước cho công nghiệp: tiêu chuẩn cấp nước (m 3 /ha.ngày) 22÷45 22÷45

5 Nước thất thoát: tính theo % của (1 + 2 + 3 + 4) < 25 < 20

6 Nước cho nhà náy xử lý: tính theo % của (1 + 2 + 3 + 4 + 5) 8÷10 7÷8

1.4 Định mức dùng nước:

Đô thị loại 2, Đô thị loại 3

STT Đối tượng dùng nước và thành phần cấp nước Giai đoạn

2010 2020

1 Nước sinh hoạt: tiêu chuẩn cấp nước (lít/người.ngày) 60 100

3 Nước thất thoát: tính theo % của (1 + 2 ) < 20 < 15

4 Nước cho nhà náy xử lý: tính theo % của (1 + 2 + 3 ) 10 10

1.4 Định mức dùng nước:

Đô thị loại 4, Đô thị loại 5, Điểm dân cư nông thôn

1.5 Tiêu chuẩn nước cấp:

Nước thủy cục:

- QCVN 01: 2009/BYT: Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn

uống Qui chuẩn này áp dụng đối với cơ quan, tổ chức, cá nhân và hộ gia đình khai thác, kinh doanh nước ăn uống, bao gồm cả các cơ sở cấp nước tập trung dùng cho mục đích sinh hoạt có công suất từ 1000 m3/ngày đêm trở lên

- QCVN 02: 2009/BYT: Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh

hoạt Qui chuẩn này áp dụng đối với cơ quan, tổ chức, cá nhân và hộ gia đình khai thác, kinh doanh nước sinh hoạt, bao gồm cả các cơ sở cấp nước tập trung dùng cho mục đích sinh hoạt có công suất nhỏ hơn 1000 m3/ngày đêm

11 Coliform chịu nhiệt MPN/100 ml 0

Tiêu chuẩn nước ăn uống (QCVN 01: 2009/ BYT)

Tiêu chuẩn nước sinh hoạt (QCVN 02: 2009/ BYT)

1.5 Tiêu chuẩn nước cấp:

Tiêu chuẩn nước sinh hoạt (QCVN 02: 2009/ BYT)

- Giới hạn 1: áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước

- Giới hạn 2: áp dụng đối với các hình thức khai thác nước của cá

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

Nước đóng chai:

QCVN 6-1: 2010/BYT: Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với nước

khoáng thiên nhiên và nước uống đóng chai Qui chuẩn này áp dụng đối

với các tổ chức, cá nhân nhập khẩu, sản xuất kinh doanh nước khoáng thiên nhiên và nước uống đóng chai tại Việt Nam Qui chuẩn này cũng áp dụng đối với các tổ chức, cá nhân có liên quan

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

(Cl 2 )

Anionic Polymer Phèn nhôm

2.1 Xử lý nước mặt: (qui mô nhà máy nước)

Công nghệ xử lý nước mặt điển hình

Trữ nước SH

an toàn

Khử trùng nước SH

Trữ nước ăn uống an toàn Nước sạch

Nước ngầm

Bơm giếng

Giàn mưa làm thoáng

Bể lắng ngang

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

(Cl 2 )

Ca(OH) 2 , Cl 2 (tùy chọn) 2.2 Xử lý nước ngầm: (qui mô nhà máy nước)

Công nghệ xử lý nước ngầm điển hình

Trữ nước SH

an toàn

Khử trùng nước SH

Trữ nước ăn uống an toàn Nước sạch

Bổ sung kiềm, Cl 2

Chất chống nghẹt màng 2.2 Xử lý nước ngầm:

Công nghệ xử lý nước lợ (TDS ≤ 3000 mg/L)

Bổ sung kiềm, Cl 2 Chất chống

nghẹt màng

2.3 Một số hệ thống:

Hệ thống xử lý nước ngầm dạng modul

Hệ thống xử lý nước tại gia đình 2.3 Một số hệ thống:

Hệ thống xử lý nước lợ (TDS ≤ 3000 mg/L) 2.3 Một số hệ thống:

Hệ thống xử lý nước mặn (TDS đến 42.000 mg/L) 2.3 Một số hệ thống:

- Giếng đào được xây dựng bằng những vật liệu phổ thông như gỗ tre, gạch

đá, bê tông cốt thép hoặc thậm chí không xây Phần thu nước chủ yếu của giếng đào là đáy giếng Trường hợp nước thấm qua đáy giếng không đủ phải cấu tạo vách giếng có thể thấm được Giếng hoàn chỉnh là giếng khi vách và phần thu xuyên hết tầng ngậm nước Giếng không hoàn chỉnh khi không xuyên hết tầng ngậm nước

2.4 Giếng đào, Giếng khoan

Kết cấu giếng đào bằng gỗ tre

2.4 Giếng đào, Giếng khoan

Kết cấu giếng đào bằng gạch đá

2.4 Giếng đào, Giếng khoan

Kết cấu giếng đào bằng bê tông

- Các trạm xử lý có thể có từ một đến nhiều giếng cùng khai thác nước ngầm Nếu có nhiều giếng cùng khai thác, nước trong tầng chứa sẽ có ảnh hưởng lẫn nhau Để các giếng không bị ảnh hưởng lẫn nhau, nên bố trí các giếng có khoảng cách lớn hơn 2 lần bán kính ảnh hưởng.

Cấu tạo giếng khoan

1/ Cửa giếng: đặt cao hơn mặt đất, được đậy kín

2/ Ống vách: gia cố bảo vệ giếng và lắp đặt bơm

3/ Ống lọc: khoan lỗ, cắt khe, quấn dây, bọc lưới

4/ Ống lắng: giữ lại cặn cát theo vào trong giếng

2.4 Giếng đào, Giếng khoan

2.4 Giếng đào, Giếng khoan

Khoan giếng công nghiệp

2.4 Giếng đào, Giếng khoan

Các loại bơm giếng

hữu cơ.

- Làm thoáng để oxyhoá Fe2+ thành Fe3+ thường được áp dụng khi hàm lượng sắt từ vài mg/l đến vài chục mg/l Đây là lựa chọn đầu tiên mang tính nguyên tắc trong xử lý Đây cũng là bước tiền xử lý cho các phương pháp khử sắt khác

2.5 Quá trình xử lý

Khử sắt:

4Fe(HCO 3 ) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 ↓ + 8CO 2

- Làm thoáng sẽ xảy ra 2 quá trình đồng thời Thứ nhất, CO2 trong nước ngầm

sẽ thoát ra → pH của nước ngầm tăng Thứ hai, O2 không khí sẽ hòa tan vào trong nước ngầm Tốc độ phản ứng oxyhoá Fe2+ thành Fe3+ tăng lên khi giá trị

pH của nước tăng và nồng độ O2 hòa tan trong nước tăng

- Nếu đã khử hết 70 – 85% CO2 mà pH không nâng lên được 7,0 thì có thể là

do pH và độ kiềm của nước nguồn quá thấp Lúc đó cần kiềm hóa bằng vôi Khi cho vôi vào, độ pH của nước sẽ tăng lên Ơ điều kiện giàu ion OH-, Fe2+ sẽ thủy phân nhanh chóng thành Fe(OH)2, lắng xuống một phần

- Cl2 là chất oxyhoá mạnh Khi cho Cl2 vào trong nước có Fe+2, Cl2 có thể thay thế O2 hòa tan trong nước để oxyhoá Fe2+ thành Fe3+ Tốc độ oxyhoá bằng Cl2tăng nhanh khi giảm nồng độ ion H+, tức là khi tăng giá trị pH của nước Ơ giá trị pH ≥ 5, tốc độ oxyhoá của Cl2 vẫn nhanh hơn của O2

2.5 Quá trình xử lý:

Khử sắt:

Làm thoáng tự nhiên 2.5 Quá trình xử lý:

Khử sắt:

Làm thoáng cưỡng bức 2.5 Quá trình xử lý:

Khử sắt:

- Lắng bông cặn hay kết tủa là lắng không ổn định Trong suốt quá trình lắng, các hạt bông cặn/kết tủa sẽ kết dính lại với nhau và tăng dần về kích thước cũng như trọng lượng Tốc độ lắng tăng dần theo thời gian lắng.

- Thông số thiết kế/kiểm soát:

a/ Tải trọng bề mặt: 1 – 1,5 m 3 /m 2 giờ

b/ Thời gian lưu nước: 1,5 – 3 giờ

2.5 Quá trình xử lý:

Lắng nước:

Bể lắng ngang 2.5 Quá trình xử lý:

Lắng nước:

Bể lắng đứng 2.5 Quá trình xử lý:

Lắng nước:

Bể lắng tròn 2.5 Quá trình xử lý:

Lắng nước:

- Vật liệu lọc có thể sử dụng ở dạng hạt như sỏi, cát, than, xỉ, thủy tinh… Trong

đó cát được sử dụng rộng rãi nhất do giá thành rẻ, lại có sẵn và hiệu suất lọc khá cao Có thể dùng nhiều loại vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp để nâng cao hiệu quả

- Yêu cầu chung đối với vật liệu lọc là: có tính chất hóa học luôn ổn định; độ bền cơ tốt & không bị nát vụn; cỡ hạt thích hợp, rẻ tiền, dễ kiếm Vật liệu lọc có nhiều cỡ hạt hợp thành, được đánh giá qua đường kính hạt (ES) và hệ số đồng đều (US)

Thông số kỹ thuật Lọc cát chậm Lọc cát nhanh

Chiều sâu cột nước trên bề mặt (m) 0,8 – 1,8 1 – 3

Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) 0,6 – 1,0 0,5 – 2,5

Lượng nước rửa (theo nước thu được sau lọc) 0,2% – 0,6% 1% – 6%

Chi phí lọc

- Xây dựng

- Vận hành

Cao hơn Thấp hơn

Thấp hơn Cao hơn45

2.5 Quá trình xử lý

2.5 Quá trình xử lý

Bể lọc cát chậm

2.5 Quá trình xử lý

Bồn lọc áp lực

2.5 Quá trình xử lý

Các dạng chụp lọc

2.5 Quá trình xử lý

Lọc cát sỏi: (qui mô hộ gia đình)

2.5 Quá trình xử lý

Lọc cát sỏi: (qui mô hộ gia đình)

a/Nguyên lý:

a/Nguyên lý: Lọc cát sỏi là phương pháp xử lý truyền thống hiệu quả và phổ

biến nhất tại Việt Nam Hệ thống bao gồm ngăn lắng, ngăn lọc và ngăn chứa Nước cần xử lý được đổ vào ngăn lắng để loại bỏ phần lớn cặn và các chất lơ lửng Lớp nước trong ở phần trên sau khi lắng sẽ tự tràn sang ngăn lọc, đi qua các lớp vật liệu lọc (thường là lớp cát vàng trên cùng, lớp than hoạt tính (còn gọi là than củi) và lớp sỏi lọc dưới cùng) rồi sang ngăn chứa nước sạch Bể lọc cát sỏi hoạt động theo nguyên lý bình thông nhau Bể lọc cát sỏi có thể làm bằng bê tông, gạch xây hoặc bằng bồn nhựa có sẵn

• Có thể lọc được đủ lượng nước đủ nhu cầu dùng cho ăn uống và sinh hoạt

2.5 Quá trình xử lý

Lọc cát sỏi: (qui mô hộ gia đình)

c/Nhược điểm:

c/Nhược điểm: Bể lọc cát sỏi có qui mô hộ gia đình và vận hành chủ yếu là

thủ công nên khi vật liệu lọc bị bẩn sẽ tốn thời gian thau, rửa

e/Cách làm: Đây là bể liền khối kích thước thông thường: dài x rộng x cao =

2,2m x 1,5m x 1,2m gồm 3 ngăn: ngăn lắng dài 0,95m; ngăn lọc dài 0,55m và ngăn chứa dài 0,70m Đáy bể được đổ bằng bê tông cốt thép mác 200, dày 8 - 10cm Thành bể và các vách ngăn được xây bằng gạch đặc vữa xi măng mác

75, dày 11cm có trát trong và trát ngoài, đánh màu toàn bộ phần bên trong bể Nắp bể được làm bằng bê tông cốt thép hoặc lợp bằng tôn, fibrô xi măng Cát vàng có kích thước từ 0,3 - 2mm và sỏi lọc có kích thước từ 3 - 10mm

2.5 Quá trình xử lý

2.5 Quá trình xử lý

a/Nguyên lý:

a/Nguyên lý: dựa trên cơ sở lọc cát chậm mà đã được dùng xử lý nước cho

cộng đồng gần 200 năm nay Bể lọc sinh học chỉ có 1 ngăn duy nhất với tốc độ lọc từ 0,01 – 0,3 m3/m2giờ Nước thô được đổ vào bể lọc sinh học theo từng đợt Nước chảy chầm chậm qua tấm chia nước (tấm khuếch tán) và thấm qua các lớp vật liệu lọc Nước sau xử lý chảy một cách tự nhiên qua ống dẫn nước

ra ngoài Bể lọc sinh học có kích thước nhỏ hơn bể lọc cát sỏi và thích hợp cho

hộ gia đình sử dụng Bể lọc sinh học có thể làm bằng bê tông hoặc bằng nhựa

và có cấu tạo gồm nhiều lớp cát sỏi kích thước khác nhau

b/Ưu điểm:

• Cải thiện chất lượng nước về mặt vi sinh, đảm bảo nước ăn uống an toàn cho hộ gia đình (80l/ngày đêm)

• Đơn giản, dễ sử dụng và có thể kiểm soát ở hộ gia đình

• Chi phí thấp hơn nhiều so với các bộ lọc trên thị trường

• Phù hợp với các hộ gia đình nông thôn không tiếp cận được nước sạch (nước máy) và thiếu thiết bị chứa nước mưa dự trữ

• Yêu cầu nước đầu vào phải tương đối trong.

• Bể lọc sinh học làm việc theo mẻ và có công suất nhỏ

d/Áp dụng:

d/Áp dụng: Không xây được hệ thống bể lọc cát sỏi; Dùng trong trường hợp

yêu cầu cao về chất lượng nước sinh hoạt; Có thể sử dụng đối với nguồn nước chứa phèn và sắt

e/Cách làm:

e/Cách làm: Sử dụng bể inoc, nhựa hoặc bê tông cốt thép có chiều cao

khoảng 1,0m và diện tích bề mặt khoảng 0,5 – 1,0m2 Có 3 lớp vật liệu gồm cát mịn có kích thước từ từ 0,3 – 1,6mm, chiều dày 0,65m; cát thô có kích thước từ 3,0mm, chiều dày 0,05m và sỏi lọc có kích thước từ 12mm, chiều dày 0,05m Phía trên lớp cát mịn bố trí một tấm chắn bằng gạch, ngói nhằm tránh xói lở lớp cát khi nước thô chảy vào Thường thì thời gian khởi động bể lọc sinh học là 3 tuần để hình thành lớp màng sinh học trên bề mặt lớp cát mịn

O3, H2O2, KMnO4…

Hiệu quả thấp, qui mô nhỏ, hầu

như không làm thay đổi tính chất lý

hóa của nước

Hiệu quả cao, qui mô lớn, tạo ra nhiều hợp chất trung gian của quá trình khử trùng

- Khi cho vào trong nước, chlorine (rắn, lỏng, khí) sẽ nhanh chóng thủy phân:

- HOCl chính là một acid yếu, vì vậy chúng sẽ phân ly thành H+ và OCl- Khả

năng khử trùng của HOCl cao hơn nhiều khi so với OCl-, đặt biệt là khi thời gian tiếp xúc ngắn Do đó, hiệu quả khử trùng của chlorine sẽ tốt hơn khi nước ở giá trị pH thấp hơn (6,0 – 7,0)

- Liều lượng Chlorine sử dụng: Lượng cần thiết + Dư lượng Chlorne

có thể bị tiêu diệt Trong khi đó với Cl2 thì cần đến 1 mg/l và chỉ sau 3 giờ.

chất trung gian của quá trình khử trùng (DBPs) giống như chlorine

trong nước khó, và không tạo được dư lượng ổn định trong mạng lưới

hữu cơ như các aldehyde, quinone, peroxide, aromatic carboxylic acid…

thấp, khoảng từ 50 – 100 mW.s/cm2 Tuy nhiên cần một một liều lượng cao hơn nhiều khi xử lý Giardia lamblia cysts và Cryptosporidium parvum oocysts.

Nhược điểm:

- Chi phí vận hành khá cao

- Hiệu quả dễ bị giảm thấp

- Khu vực tiền xử lý: thường nằm bên ngoài phân xưởng sản xuất bao gồm

các quá trình keo tụ tạo bông, làm thoáng khử sắt, lắng nước, lọc nước, khử trùng bằng chlorine

- Khu vực tinh xử lý: thường nằm bên trong phân xưởng sản xuất bao gồm

các quá trình hấp phụ than hoạt tính, trao đổi ion, oxyhoá bậc cao, khử trùng bằng ozon / UV, lọc màng …

Hấp phụ than hoạt tính:

a/ Vị trí: thường được bố trí ở phía sau bể lọc cát trong qui trình công nghệ xử

lý nước cấp và/hoặc ở phía đầu trong qui trình công nghệ xử lý nước tinh

b/ Chức năng: loại ra khỏi nước các chất gây mùi và vị; các chất hữu cơ tự

nhiên hoặc tổng hợp mà có thể kết hợp với chlorine khi khử trùng tạo thành các sản phẩm trung gian có thể gây ung thư (DBP); các chất trừ sâu; các chất tẩy rửa

c/ Cơ chế: dựa trên quá trình hấp phụ vật lý của các tạp chất lên trên bề mặt

của than hoạt tính do cấu trúc lỗ xốp (mao quản) rất nhỏ (10 - 500 A0) và diện tích bề mặt riêng rất lớn (500 – 1500 m2/g) của than Cân bằng hấp phụ đạt được khi tốc độ hấp phụ bằng với tốc độ giải hấp phụ Lượng chất bị hấp phụ luôn luôn tăng với nồng độ của chúng trong nước Đường đẳng nhiệt hấp phụ thể hiện khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở nồng độ cân bằng

Hấp phụ than hoạt tính:

d/ Yếu tố ảnh hưởng:

Bản chất của chất hấp phụ (diện tích bề mặt, kích thước hạt, nhóm chức bề mặt), bản chất của chất bị hấp phụ, giá trị pH, nhiệt độ nước, các ion khác, mức độ tái sinh, và hình dáng thiết bị

e/ Thông số kiểm soát:

- Chất lượng nước ở đầu ra

- Tổng thời gian hoạt động

- Mức độ/khả năng tái sinh

f/ Công trình bố trí:

Hấp phụ than hoạt tính:

Than hoạt tính dạng hạt