Đánh giá chất lượng nước sông ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã long phước, tp bà rịa

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau.. Y êu c ầ u th i ế t k ế Cung cấp nước có chất lượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

BARIA V U N G T A U

UNIVERSITY

C a p S a i n t J a c q u e s

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG RAY VÀ THIẾT KẾ

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP XÃ LONG PHƯỚC, TP BÀ RỊA

Trình độ đào tạo

Hệ đào tạo Ngành Chuyên ngành Khoá học

Giảng viên hướng dẫn

: Đại học : Chính quy : Công nghệ kỹ thuật hóa học : Công nghệ môi trường : 2013-2017

: TS Nguyễn Thị Tuyết Sinh viên thực hiện : Nguyễn Dương Duy Nhân

Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 6 năm 2017

--■

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

P H IẾ U G IA O ĐỀ TÀ I

Đ Ồ Á N / K H O Á L U Ậ N TỐ T N G H IỆ P

(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại

học b R-VT)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Dương Duy Nhân Ngày sinh: 20/12/1995

MSSV 13030190 Lớp: DH13CM

Địa chỉ :Âp bắc, xã Long Phước, tp Bà Rịa, BR-VT

E-mail : Duynhandh13cm@gmail.com

Trình độ đào tạo : Đại học

Hệ đào tạo : Chính qu y

Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học

Chuyên ngành : Công nghệ môi trường

1 Tên đề tài: Đánh giá chất chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, tp Bà Rịa

2 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Tuyết

3 Ngày giao đề tài: 1/3/2017

4 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 5/7/2017 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) Vũng Tàu, ngày tháng năm

SINH ViÊn thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG NGÀNH

(Ký và ghi rõ họ tên)

VIỆN TRƯỞNG

(Ký và ghi rõ họ tên)

Vũng Tàu, ngày tháng năm 20

Giảng viên hướng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên)

Vũng Tàu, ngày tháng năm 20

Giảng viên phản biện

(Ký ghi rõ họ tên)

Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực không hề có hình thức gian lận hay sao chép Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.

Để thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của nhiều

cơ quan, tổ chức, cá nhân cùng với sự chỉ dạy tận tình của cô Nguyễn Thị Tuyết

Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em được bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu Trước hết em xin gửi tới quý thầy cô viện kỹ thuật và kinh

tế biển với lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc Với sự quan tâm, dậy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến nay em đã có thể hoàn thành báo cáo

đề tài: “Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, thành phố Bà Rịa” Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu, các Phòng ban chức năng đã trực tiếp

và gián tiếp giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tà

1 Đặt vấn đ ề

2 Mục tiêu đồ án

3 Nội dung của đồ á n

4 Yêu cầu thiết kế

4 Phương pháp nghiên cứu

5 Ý nghĩa của đề tài

6 Kết cấu đề tài

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ XÃ LONG PH Ư Ớ C

1.1 Điều kiện địa phương

1.1.1 Vị trí địa l ý

1.1.2 Khí hậu

1.1.3 Thủy văn

1.1.4 Đặc điểm địa chất

1.2 Điều kiện kinh tế xã h ộ i

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC C Ấ P

1 2 2 3 3 3 4 5 5 5 6 6 6 6 8 2.1 Tầm quan trọng của nước cấp 8

2.2 Các loại nguồn nước sử dụng làm nước cấp 9

2.2.1 Nước mặt 9

2.2.2 Nước ngầm 11

2.2.3 Nước mưa 14

2.3 Các chỉ tiêu nước cấp 14

2.3.1 Chỉ tiêu vật lý 14

2.3.1.1 Nhiệt độ (0C,0K ) 14

2.3.1.2 Hàm lượng cặn không tan (mg/l) 15

2.3.1.3 Độ màu (Pt-Co) 15

2.3.1.4 Mùi v ị 15

2.3.1.5 Độ đục (NTU) 15

2.3.2 Chỉ tiêu hóa h ọ c 16

2.3.2.1 Độ pH 16

2.3.2.2 Độ cứng 16

2.3.2.3 Độ oxy hóa (mg/l O2 hay KMnO4) 17

2.3.2.4 Các hợp chất Nitơ 17

2.3.2.5 Các hợp chất Photpho 17

2.3.2.6 Hàm lượng sắt (mg/l) 18

2.3.2.7 Hàm lượng mangan (mg/l) 18

2.3.2.8 Các chất khí hòa tan (mg/l) 18

2.3.2.9 Clorua (Cl") 19

2.3.2.10 Chỉ tiêu vi sinh 19

2.3.2.11 Các kim loại có độc tính cao 20

2.4 Tổng quan về các quá trình xử lý 20

2.4.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ 21

2.4.2 Song chắn rác 21

2.4.3 Quá trình làm thoáng 21

2.4.4 Quá trình khuấy trộn hóa chất 22

2.4.5 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn 22

2.4.6 Quá trình lắng 23

2.4.7 Quá trình lọc 24

2.4.8 Khử trùng 26

2.4.9 Ổn định nước 27

2.4.10 Làm mềm nước 27

Chương 3 PHÂN TÍCH NƯỚC SÔNG RAY VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LY NƯỚC CẤP CHO XÃ LONG PHƯ ỚC 28

3.1 Tính chất nguồn nước 28

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Ray 28

3.3 Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước 30

3.4 Phương pháp nghiên cứu lấy mẫu và bảo quản mẫu 31

3.4.1 Vị trí thu m ẫu 31

3.4.2 Công tác thực đ ịa 32

3.5 Phương pháp phân tích hàm lượng các chỉ tiêu nước 33

3.6 Phân tích kết quả phân tích nước sông Ray 34

3.7 Đề xuất và phân tích công nghệ xử lý 35

3.7.1 Đề xuất công nghệ xử l ý 35

3.7.2 Phân tích công nghệ xử lý 42

3.8 Thuyết minh công nghệ xử l ý 44

3.9 Phân tích ưu nhược điểm về hoạt động 45

3.10 Lựa chọn công nghệ 46

Chương 4 TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG TRẠM XỬ L Ý 47

4.1 Tính toán lưu lượng nước cấp cần xử lý 47

4.1.1 Dân số 47

4.1.2 Lưu lượng nước cho sinh hoạt 47

4.1.3 Lưu lượng nước cho công cộng và tiểu thủ công nghiệp 47

4.1.4 Công xuất nhà máy xử lý 48

4.2 Tính toán trạm bơm cấp 1 và công trình thu 48

4.3 Bể trộn vách ngăn 49

4.4 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 52

4.5 Bể lắng ngang 55

4.6 Bể lọc nhanh 60

4.7 Bể chứa nước sạch 65

4.8 Bể thu h ồ i 67

4.9 Sân phơi bùn 69

4.10 Trạm bơm cấp 2 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

Kết luận 73

Kiến nghị 73

Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước m ặ t 10

Bảng 2.2 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm 12

Bảng 3.1 Các thông số đánh giá nguồn nước tự nhiên ở các trạm quan trắc cơ b ả n 30

Bảng 3.2 Bảo quản m ẫ u 32

Bảng 3.3 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu 33

Bảng 3.4 Kết quả phân tích mẫu nước sông Ray tại phòng thí nghiệm của nhà máy xử lý nước thải thuộc công ty đầu tư và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đông Xuyên và Phú Mỹ 1 34

Bảng 3.5 Kết quả phân tích mẫu nước sông Ray của trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Bà Rịa Vũng T àu 34

Bảng 3.6 Phạm vi sử dụng mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ lấy theoTCXD - 33: 1995 36

Bảng 3.7 Bảng các biện pháp hóa học bổ sung và các hóa chất sử dụng theo TCXD-33:2006 37

Bảng 4.1 Các thông số thiết kế của bể trộn vách n g ăn 51

Bảng 4.2 Các thông số thiết kế của bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 54

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế của bể lắng n g an g 59

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế của bể lọ c 64

Bảng 4.5 Các thông số thiết kế cho bể chứ a 66

Bảng 4.6 Các thông số thiết kế của bể thu h ồ i 68

Bảng 4.7 Các thông số thiết kế của sân phơi b ù n 70

Bảng 4.8 Các thông số thiết kế của trạm bơ cấp 2 71

Hình 1.1 Bản đồ vị trí xã Long Phước, thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa - Vũng

T àu 5

Hình 3.1 Vị trí thu m ẫ u 31

Hình 3.2 Sơ đồ xử lý nước c ấ p 40

Hình 3.3 Sơ đồ xử lý nước c ấ p 41

Hình 4.1 Bể trộn vách ngăn 49

Hình 4.2 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lử n g 52

Hình 4.3 Sơ đồ bể lắng ngang 55

Hình 4.4 Sơ đồ bể lọc nhanh 61

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp thường có chất lượng rất khác nhau Các nguồn nước mặt thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao Các nguồn nước ngầm thì 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 yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước Chính vì vậy trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng.

Xã Long Phước là đơn vị hành chính thuộc thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nằm trong đới khô hạn và bán khô hạn ở nước ta Việc cấp nước cho các vùng lân cận hiện tại dựa vào vùng nước ngầm Chương trình cung cấp nước sạch đã thi công rất nhiều giếng, tuy nhiên lượng cung cấp còn nhỏ và chất lượng nước chưa đảm bảo Xã cũng đã xây dựng vài trạm cấp nước có quy mô nhỏ, công suất lớn nhất chỉ đạt đến 2000 m3/ngày, chiều dài tuyến ống cấp nước hạn chế khoảng 10km Nước cấp chưa qua khâu xử lý và tiệt trùng đúng qui định nên chất lượng nước cấp nhìn chung chưa đảm bảo và không ổn định, chưa phù hợp tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y tế.Chính vì thế, biện pháp tối ưu là phải tìm ra nguồn nước có trữ lượng lớn, dồi dào để giải quyết vấn đề bức thiết này Hiện tại dòng sông Ray là con

sông chảy giữa hai tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng Tàu có nguồn nước được lựa chọn đầu tiên để sử dụng xử lý cấp cho người dân và cho sản xuất Việc xây dựng một trạm cấp nước tập trung s ẽ đáp ứng được nhu cầu nước sạch tại khu vực Xã Long Phước, đồng thời góp phần giải quyết được tình trạng thiếu nước sạch ở các vùng nông thôn của xã, nâng cao chất lượng đời sống người dân, thu hút được sự đầu tư của các ngành công nghiệp, giúp cho khu vực ngày càng phát triển hơn Do đó tôi chọn đề tài “Đánh giá chất lượng nước sông Ray và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp xã Long Phước, thành phố Bà Rịa với công suất thiết kế 18.000 m3/ngày.đêm”

2 M ục tiêu đồ án

Mục tiêu của đồ án là tiến hành đo, phân tích các chỉ tiêu của nước sông Ray để lựa chọn phương án tối ưu cho thiết kế và xây dựng trạm xử lý nước cấp nhằm đảm bảo cung cấp đủ nước sạch đáp ứng nhu cầu dùng nước đến năm 2020 của người dân xã Long Phước, góp phần cải thiện sức khỏe người dân, hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội của xã

Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp cho Xã Long Phước thuộc thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu với công suất thiết kế là 18000 m3/ngày.đêm, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất

3 N ộ i d u n g c ủa đồ án

- Điều tra thu thập các tài liệu

- Lượng và chất lượng các nguồn nước trong khu vực

- Hiện trạng cấp nước và nhu cầu dùng nước

- Nghiên cứu đánh giá nguồn nước và công nghệ xử lý

- Đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho Xã Long Phước Tp Bà Rịa

- Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong các công nghệ đề xuất

- Dự toán chi phí xử lý nước cấp của các công nghệ đề xuất

- Lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp cho Xã Long Phước thuộc thành phố Bà Rịa

- Thực hiện bản vẽ

4 Y êu c ầ u th i ế t k ế

Cung cấp nước có chất lượng tốt, không chứa các chất gây đục, gây ra màu,mùi, vị của nước để thỏa mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước

Cung cấp nướccó đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe của người sử dụng

Để thỏa mãn các nhu cầu trên thì nước sau xử lý phải có các chỉ tiêu chất lượng thỏa mãn “Tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống

và sinh hoạt’’

5 P h ư ơ n g pháp n g h iê n cứ u

Phương pháp so sánh: lấy mẫu đi phân tích các chỉ tiêu của nước so sánh với QCVN 08:2015/BTNMT, từ đó có thể xác định các chỉ tiêu cần xử lý.Phương pháp phân tích tổng hợp: thu thập kiến thức từ các tài liệu sau đó lựu chọnphương án xử lý hiệu quả nhất

6 Ý n g h ĩa c ủa đề tà i

Đề tài có ý nghĩa thực tế cao, cụ thể là:

• Giải quyết vấn đề nước sạch nông thôn cho Xã Long Phước;

• Giảm dần và tiến tới chấm dứt thực hiện phương án đầu tư thường xuyên các công trình cấp nước nhỏ lẻ từ nguồn vốn ngân sách;

• Làm cơ sở cho phát triển công nghiệp, dịch vụ, đô thị và thu hút đầu tư nước ngoài;

• Là nơi nghiên cứu thực tập cho các học sinh, sinh viên ngành môi trường và các ngành khác;

• Tạo tiền đề cho các nghiên cứu, mở rộng dự án sau này.

7 K ế t c ấu đề tà i

Đề tài gồm 5 chương, trình bày những nội dung thu thập được qua các tài liệu tham khảo, kết quả phân tích nước, tính toán và thiết kế công trình theo trình tự sau:

Chương 1: Phần mở đầu

Chương 2: Tổng quan về Xã Long Phước

Chương 3: Tổng quan về nguồn nước cấp và các phương pháp xử lý nước cấp

Chương 4: Phân tích nước sông Ray và đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho Xã Long Phước

Chương 5: Tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong trạm xử lý

Kết luận và kiến nghị

C h ư ơ n g 1 T Ổ N G Q U A N VỀ X Ã L O N G PH Ư Ớ C

1.1 Đ iề u ki ện đ ịa p h ư ơ n g

Long Phước là một xã vùng ven thành phố Bà Rịa, có tổng diện tích tự nhiên 1.618,77 ha với 4.446 hộ, 61193 người, xã có 70% hộ dân sống bằng nghề nông nghiệp, số còn lại là các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ thương mại và kinh doanh buôn bán nhỏ

1.1.1 V ị tr í đị a lý

Xã Long Phước là đơn vị hành chính thuộc thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu có ranh giới hành chính như hình 1.1:

+Phía Đông giáp xã Long Tân, huyện Đất Đỏ

+Phía Tây tiếp giáp xã Hòa Long, thành phố Bà Rịa

+Phía Nam tiếp giáp xã An Nhứt, huyện Long Điền

+Phía Bắc tiếp giáp xã Đá Bạc, huyện Châu Đức

Hình 1.1 Bản đồ vị trí xã Long Phước, thành phố Bà Rịa,

tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

1.1.2 K h í hậu

Xã Long Phước mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có hai mùa mưa và mùa khô rõ rệt, với nhiệt độ bình quân cao đều quanh năm 27,50C.Đây là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển cây trồng nhiệt đới

1.1.3 T h ủ y văn

Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4, lượng nước sinh hoạt và phục

vụ sản xuất chủ yếu sử dụng nguồn nước ngầm và hai nguồn nước từ đập Đá Bàng chảy từ sông Ray về M ùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, nước lũ trên vùng cao có thể gây ngập úng ở khu vực thấp

1.2 Đ iề u ki ệ n k in h t ế xã h ộ i

Tổng giá trị sản xuất tăng bình quân hàng năm là 15% Cơ cấu kinh tế nông nghiệp, thương mại dịch vụ và tiểu thủ công nghiệp tăng trưởng, chuyển dịch theo hướng tích cực, những mục tiêu phát triển kinh tế có tỷ trọng đạt và vượt so với kế hoạch đề ra Phát triển gia tăng các ngành nghề như: sản xuất mộc gia dụng, gia công kỹ nghệ sắt, nhôm và các nghề truyền thống như: rượu, dệt,bánh tráng, bún Giá trị sản xuất tiểu thủ công nghiệp tăng bình quân 16%/năm, thương mại dịch vụ tăng 18%/năm và nông nghiệp tăng 6%/năm so với nghị quyết đề ra Phát triển các điểm kinh doanh mặt hàng thức ăn gia súc, vật liệu xây dựng, vật tư nông nghiệp và phát triển mạnh các ngành nghề dịch vụ Kinh tế nông nghiệp phát triển theo hướng nâng cao chất lượng và đạt hiệu quả sản xuất, ứng dụng khoa học kỹ thuật, công nghệ và giống mới vào sản xuất đã có nhiều chuyển biến tích cực trong việc tăng năng

suất một số cây trồng như lúa, cây bắp, cây mì, cây rau về năng suất, chất lượng tăng rõ rệt.

Chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp hiện đại, hiệu quả cao, an toàn vệ sinh thực phẩm

Quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội: Quy hoạch sử dụng đất và hạ

tầng thiết yếu cho phát triển sản xuất nông nghiệp hàng hóa, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ Xây dựng và tổ chức thực hiện đạt kết quả đề án xây dựng nông thôn mới giai đọan 2012-2015 trên địa bàn xã Thực hiện có hiệu quả các mô hình chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi trên địa bàn Xác định phát triển nông nghiệp là chủ yếu, tuyên truyền vận động trong việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp, nâng cao năng suất lúa, tăng chất lượng các sản phẩm nông nghiệp và liên kết tìm thị trường tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp tại địa phương

Khu công nghiệp và cụm công nghiệp: Hiện nay trên địa bàn xã Long

Phước chưa có khu công nghiệp và cụm công nghiệp, sắp tới đang hướng quy hoạch cụm tiểu thủ công nghiệp để kêu gọi các nhà đầu tư xây dựng nhằm giải quyết lao động trên địa bàn

Thu chi ngân sách: Thực hiện thu ngân sách hàng năm đều đạt và vượt

chỉ tiêu trên giao Tổng thu ngân sách hàng tăng 12%, công tác chi đảm bảo đáp ứng chi nhu cầu thường xuyên và chi đầu tư phát triển Thực hiện cơ chế khoán kinh phí, đảm bảo chi theo dự toán giao đầu năm và đúng chế độ quy định Luật ngân sách Nhà nước

C h ư ơ n g 2 T Ổ N G Q U A N V Ề N Ư Ớ C C Ấ P V À CÁC P H Ư Ơ N G

P H Á P X Ử LÝ N Ư Ớ C C Ấ P 2.1 T ầ m quan tr ọ ng c ủa n ư ớ c c ấ p

Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên Trái Đất, không có nước cuộc sống trên Trái Đất không thể tồn tại Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong cuộc sống của con người

Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt, nâng cao đời sống tinh thần cho người dân Một ngôi nhà hiện đại, quy mô lớn nhưng không có nước khác nào cơ thể không có máu Nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác nhau

Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu đồng thời còn có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí trong đất, đó là những nhân tố quan trọng cho sự phát triển của thực vật.Hiện nay, tổ chức Liên Hiệp Quốc đã thống kê có một phần ba điểm dân

cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt, do đó người dân phải dùng đến các nguồn nước nhiễm bẩn Hàng năm có 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người (chủ yếu là trẻ em) bị chết, 80% trường hợp mắc bệnh là người dân ở các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc dùng nguồn nước bị ô nhiễm.Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước

do tác động của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm

Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo

an toàn vệ sinh về số lượng vi sinh có trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan,

độ đục, độ màu, hàm lượng các kim loại hòa tan, độ cứng, mùi vị Tiêu chuẩn chung nhất là của Tổ chức sức khỏe thế giới WHO hay của cộng đồng

châu Âu Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnh các chỉ tiêu chung về nước cấp thì tùy thuộc từng mục đích mà đặt ra những yêu cầu riêng.

Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử

lý nước thích hợp, đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định

có độ cứng cao, hàm lượng hòa tan lớ n

2.2 1 N ư ớc m ặ t

Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối Do kết hợp từ dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

• Chứa khí hoà tan, đặc biệt là oxy;

• Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước

có nồng độ tương đối thấp và 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

Nguồn nước mặt tiếp nhận nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ và vi khuẩn gây bệnh Nguồn nước tiếp nhận các dòng thải công

nghiệp thường bị ô nhiễm bởi các chất độc hại như kim loại nặng, các chất hữu cơ và các chất phóng xạ.

Thành phần và chất lượng của nguồn nước mặt chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ và tác động của con người trong quá trình khai thác và sử dụng

Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhiều nhất nhưng cũng là nguồn nước rất dễ bị ô nhiễm Do đó nguồn nước mặt tự nhiên khó đạt yêu cầu để đưa vào trực tiếp sử dụng trong sinh hoạt hay phục

vụ sản xuất mà không qua xử lý

Hàm lượng các chất có hại cao và nhiều vi sinh vật gây bệnh cho con người trong nguồn nước mặt nên nhất thiết phải có sự quản lý nguồn nước, giám định chất lượng nước, kiểm tra các thành phần hóa học, lý học, mức độ nhiễm phóng xạ thường xuyên Thành phần các chất gây hại được thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt [1]

Chất rắn lơ lửng Các chất keo Các chất hòa tan

Các chất hữu cơCác chất thải hữu cơ,

vi sinh vật

Chất thải sinh hoạt hữu

Tổ chức thế giới đưa ra một số nguồn ô nhiễm chính trong nước mặt như sau:

• Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh Nguồn nhiễm bẩn này có trong các chất thải của người và động vật, trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước Hậu quả là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ s ẽ lây qua môi trường nước ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng

• Nguồn ô nhiễm là các chất hữu cơ phân hủy từ động vật và các chất thải trong nông nghiệp Các chất này không trực tiếp gây bệnh nhưng là môi trường tốt cho các vi sinh vật gây bệnh hoạt động Đó là lý do bệnh tật dễ lây lan qua môi trường nước

• Nguồn nước bị nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, crom, chì, Các chất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra các tác hại lâu dài

• Nguồn ô nhiễm dầu mỡ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sản xuất và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước và gây trở ngại lớn trong công nghệ xử lý nước

• Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp được sử dụng và thải ra trong sinh hoạt và công nghiệp tạo ra lượng lớn các chất hữu cơ không có khả năng phân hủy sinh học cũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước mặt.Tóm lại, các yếu tố địa hình, thời tiết là yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt Còn xét đến một yếu tố khác chủ quan hơn

là các tác động của con người trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước mặt

chứa ít chất khoáng Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:

• Độ đục thấp;

• Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định;

• Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S , ;

• Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo ;

• Không có hiện diện của vi sinh vật

Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt do đó nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn Thành phần đáng quan tâm của nước ngầm là sự có mặt của các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực [bảng 2.2] Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan và các chất hữu cơ

Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn so với nước mặt

Bảng 2.2 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm [1]

Fe2+ và Mn2+ Rất thấp (trừ dưới đáy hồ) Thường xuyên có

Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp hoặc

n h4+ Xuất hiện ở những vùng Thường xuyên có mặt

nước nhiễm bẩn

SiO2

Thường có ở nồng độ

do sự phân hủy hóa học

Vi sinh vật

Vi trùng (nhiều loại gây bệnh), virus các loại và tảo

Các vi khuẩn do sắt gây

ra thường xuất hiện

Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm, nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất, nó tạo nên sự cân bằng giữa thành phần của nước và đất

Nước chảy dưới lớp đất cát hay granite là axit và ít muối khoáng Nước chảy trong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi

Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định Người ta chia nước ngầm ra hai loại khác nhau:

• Nước ngầm hiếu khí (có oxy): thông thường loại này có chất lượng tốt,

có trường hợp loại này không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu dùng Trong nước có oxy s ẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4+

• Nước ngầm yếm khí (không có oxy): trong quá trình nước thấm qua đất

đá oxy bị tiêu thụ, lượng oxy hòa tan tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ s được tạo thành

Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao cùng với sự có mặt của ion Mg2+ s ẽ tạo nên độ cứng cho nước Ngoài ra trong nước còn chứa các ion nhưNa+, Fe2+, Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42-, Cl-,

Đặc tính chung về thành phần, tính chất nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ, tính chất ít thay đổi và không có oxy hòa tan Các lớp nước trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi của lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa Ngoài

ra một tính chất của nước ngầm là thường không có mặt của vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh

2 2 3 N ư ớc m ưa

Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi, và thậm chí cả vi khuẩn có trong không khí Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khác nhau Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh s ẽ tạo nên các trận mưa axit Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệ thống mái, máng thu gom dẫn

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

17 - 270C).[4]

2 3 1 2 H àm lư ợ n g c ặ n k h ô n g tan (m g /l)

Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ (105 ^ 1100C) Hàm lượng cặn của nước ngầm thường nhỏ (30 ^ 50 mg/l), chủ yếu do các hạt mịn trong nước gây ra Hàm lượng cặn của nước sông dao động rất lớn (20 ^ 5.000 mg/l), có khi lên tới (30.000 mg/l) Cùng một nguồn nước, hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn Cặn có trong nước sông là do các hạt sét, cát, bùn

bị dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động thực vật mục nát hoà tan trong nước Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phức tạp.[4]

2 3 1 3 Độ m àu (P t-C o )

Được xác định theo phương pháp so sánh với thang màu coban Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo Thường nước hồ, ao có độ màu cao.[4]

2 3 1 4 M ùi v ị

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà ta n Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, [4]

2 3 1 5 Độ đục (N T U )

Độ đục của nước đặc trưng cho các tạp chất phân tán dạng hữu cơ hay vô

cơ không hòa tan hay keo có nguồn gốc khác nhau Nguyên nhân gây ra nước mặt bị đục là do sự tồn tại của các loại bùn, axit silic, hydroxit sắt, hydroxit nhôm, các loại keo hữu cơ, vi sinh vật và phù du thực vật ở trong nước Trong

nước ngầm thì độ đục đặc trưng cho sự tồn tại các khoáng chất không hòa tan hay các hợp chất hữu cơ từ nước thải xâm nhập vào đất.

Độ đục thường đo bằng máy so màu quang học dựa trên cơ sở sự thay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu Đơn vị của độ đục xác định theo phương pháp này là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) [4]

2 3 2 2 Độ c ứ n g

Là đại lượng biểu thị hàm lượng các muối của canxi và magie có trong nước Có thể phân biệt thành 03 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu và độ cứng toàn phần Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magie có trong nước Độ cứng toàn phần là tổng của hai loại độ cứng trên

Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và sản xuất: giặt quần áo tốn xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm [1]

2 3 2 3 Độ oxy hóa (m g /l O 2 hay K M n O 4)

Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chỉ tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước Độ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.[1]

2 3 2 4 C ác h ợp ch ấ t N i tơ

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitric, nitrat trong tự nhiên, trong các chất thải, trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nguồn nước Do đó, các hợp chất này thường được xem

là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.Tùy theo mức độ có mặt của từng loại hợp chất nitơ mà 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 là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho tảo, rong phát triển gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng cho sinh hoạt Nếu dùng nước uống có hàm lượng nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu, thường gây bệnh xanh xao ở trẻ em và có thể dẫn đến tử vong.[1]

2 3 2 5 C ác h ợp ch ấ t P h o tp h o

Trong nước tự nhiên các hợp chất thường gặp nhất là photphat, khi nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi rác và hợp chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, giải phóng ion PO43- có thể tồn tại dưới dạng H3PO4, HPO4

Photphat không thuộc loại độc hại đối với con người nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước s ẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt động của các bể lắng.

Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, nitrat, photphat cao, các bông cặn tạo thành đám nổi trên mặt nước, nhất là lúc trời nắng trong ngày [1 ]

2 3 2 6 H àm lư ợ n g s ắ t (m g /l)

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III) Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hoá, sắt (II) bị oxy hoá thành sắt (III) và kết tủa bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Nước ngầm thường có hàm lượng sắt cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể còn cao hơn nữa Nước mặt chứa sắt (III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù, thường có hàm lượng không cao và có thể khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.[1]

2 3 2 7 H àm lư ợ n g m an gan (m g /l)

Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước.[1]

2 3 2 8 C ác ch ấ t k h í hòa tan (m g /l)

Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân hủy rác Khi trong nước có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim

loại Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước Các nguồn nước mặt thường có hàm lượng oxy hoà tan cao do có bề mặt thoáng tiếp xúc trực tiếp với không khí Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các phản ứng oxy hoá khử xảy

ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy

Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO3- cùng tồn tại trong nước Nếu trong nước có lượng CO2 hoà tan vượt quá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và s ẽ gây ăn mòn bêtông [1]

2 3 2 9 C lo ru a (C l-)

Clorua làm cho nước có vị mặn, ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muối khoáng hay bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở các đoạn sông gần biển Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra các bệnh về thận cho con người Ngoài ra nước có chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bêtông.[1]

2 3 2 1 0 C hỉ tiêu v i sin h

Vi trùng gây bệnh có trong nước là do sự nhiễm bẩn rác, phân người và

động vật 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 tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn

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 loài 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 nghẽn đường ống

đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic.[1]

2 3 2 1 1 C ác kim lo ạ i có đ ộc tín h cao

Asen là kim loại có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ Trong nước asen thường ở dạng asenic hay asenat, các hợp chất asenmetyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học Asen có khả năng gây ung thư biểu

bì da, phế quản, phổi và các xoang

Crom có trong nguồn nước tự nhiên là do hoạt động nhân tạo và tự nhiên (phong hóa) Hợp chất Cr+6 là chất oxy hóa mạnh và độc Các hợp chất của Cr+6 dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi

Thủy ngân còn có trong nước mặt và nước ngầm ở dạng vô cơ Thủy ngân vô cơ tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó metyl thủy ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương [1]

2.4 T ổn g q u an về các quá trìn h xử lý

Trong quá trình xử lí nước cấp, cần phải thực hiện các biện pháp như sau:

• Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị làm sạch như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc

• Biện pháp hoá học: dùng hoá chất cho vào nước để xử lí nước như: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi kiềm hoá nước, cho Clo vào nước để khử 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 hoà tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng

Trong ba biện pháp xử lí nêu ra 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 các biện pháp hoá học và lý 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 đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lí bằng việc kết hợp của nhiều phương pháp.

2.4 1 H ồ ch ứ a và l ắn g sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước, và điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm [2]

2 4 2 S on g ch ắ n rác

Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý.[2]

2 4 3 Q uá tr ìn h làm th o á n g

Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có nhiệm vụ hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt, mangan hóa trị (II) thành sắt (III) và mangan (IV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đưa ra khỏi nước bằng quá trình lắng, lọc Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước

Có hai phương pháp làm thoáng:

• Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng trong không khí ở các giàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức

• Đưa không khí vào trong nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng

Trong kĩ thuật xử lý nước thường người ta áp dụng các giàn làm thoáng theo phương pháp đầu tiên và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí sau khi chạm mặt tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên [2]

2 4 4 Q uá tr ìn h khu ấ y tr ộ n hóa ch ấ t

Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và trộn kéo dài thì s không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng s ẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn [2]

2 4 5 Q uá tr ìn h keo t ụ và ph ả n ứ ng t ạ o b ôn g c ặ n

Keo tụ và tạo bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng được trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất.

Trong kĩ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 hay phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4 Quá trình sản xuất, pha chế định lượng phèn nhôm thường đơn giản hơn đối với phèn sắt nên tuy phèn sắt hiệu quả cao hơn nhưng vẫn ít được sử dụng.

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau

Để tăng hiệu quả cho quá trình tạo bông cặn người ta thường cho polyme được gọi là chất trợ lắng vào bể phản ứng tạo bông Polyme s tạo liên kết lưới anion nếu trong nước thiếu các ion đối như SO42-, nếu trong nước có thành phần ion và độ kiềm thỏa mãn thì điều kiện keo tụ thì polyme s ẽ tạo ra liên kết trung tính [2]

Có ba loại cặn thường được xử lý trong quá trình lắng như sau:

• Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ: trong quá trình lắng không thay đổi hình dáng, độ lớn, tỷ trọng Trong quá trình xử lý nước ta không pha phèn nên công trình lắng thường có tên gọi là lắng sơ bộ.

• Lắng các hạt ở dạng keo phân tán: thường được gọi là lắng cặn đã được pha phèn Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng kết dính với nhau thành bông cặn lớn khi đủ trọng lực s ẽ lắng xuống, ngược lại các bông cặn có thể bị vỡ thành các hạt cặn nhỏ, do đó trong khi lắng các bông cặn có thể bị thay đổi kích thước, hình dạng, tỷ trọng.

• Lắng các hạt cặn đã đánh phèn: các hạt có khả năng kết dính với nhau nhưng nồng độ lớn hơn (thường lớn hơn 1 0 0 0 mg/l), các bông cặn này tạo thành lớp mây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước.

Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, trong bể tạo bông tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu

quả lắng càng cao Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với các hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả của quá trình lắng Hiệu quả lắng tăng lên 2 ^ 3 lần khi nhiệt độ nước tăng 1000C.

Thời gian lưu nước trong bể lắng cũng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của các phần tử nước trong bể lắng thường phải đạt từ 70 - 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán Nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng s ẽ giảm đi rất nhiều Vận tốc dòng nước trong

bể lắng không được lớn hơn trị số vận tốc xoáy và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước.[2]

2 4 7 Q uá tr ìn h l ọ c

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 hạt cặn và vi trùng có trong nước Sau một thời gian dài làm việc, lớp vật liệu lọc

bị khít lại làm giảm tốc độ lọc Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió hoặc gió kết hợp nước để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc.

Trong dây chuyền xử lý nước cấp cho sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l).

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau, cơ bản

có thể chia ra các loại bể lọc sau

• Theo tốc độ lọc

+ Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0,1 ^ 0,5 m/h.

+ Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5 ^ 15 m/h.

+ Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36 ^ 100 m/h.

• Theo chế độ dòng chảy

+ Bể lọc trọng lực: bể lọc hở, không áp.

+ Bể lọc áp lực: bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc.

• Theo chiều dòng chảy

+ Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống dưới như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông

+ Bể lọc ngược: là bể lọc có chiều nước chảy qua lớp vật liệu lọc là từ dưới lên trên như bể lọc tiếp x ú c

+ Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên, nước được thu ở tầng giữa như bể lọc A K X

• Theo số lượng lớp vật liệu lọc: bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc hay 02 lớp vật liệu lọc hoặc nhiều hơn.

Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc

và tính kinh tế của quá trình lọc Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến là cát thạch anh tự nhiên Ngoài ra cón có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, p o ly m e Các vật liệu lọc

cần phải thỏa mãn các yêu cầu về thành phần cấp phối tích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hóa học.

Ngoài ra trong quá trình lọc người ta còn dùng thêm than hoạt tính như

là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thụ chất gây mùi và màu của nước Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử khí và các chất ở dạng lỏng hòa tan trong nước [2]

2 4 8 K h ử trù n g

- Clo hóa sơ bộ

Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước vào bể lắng

và bể lọc, tác dụng của quá trình này là:

• Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn.

• Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan

để tạo thành các kết tủa tương ứng.

• Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu.

• Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài Ngoài ra clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra các chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc làm tăng thời gian của chu kỳ lọ c

- Khử trùng

Là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống Sau các quá trình xử lý, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại, song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì cần phải tiến hành khử trùng nước.

Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như dùng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, dùng nhiệt hoặc các ion kim loại n ặ n g Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng

bằng các chất oxy hóa mạnh (sử dụng phổ biến là clo và các hợp chất của clo

vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và quản lý đơn giản) [2]

2 4 9 Ổn đ ịn h nư ớc

Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống Tác dụng của lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống Hóa chất thường dùng để ổn định nước

là hexametephotphat, silicat natri, soda, v ô i [2]

2 4 1 0 Làm m ềm nư ớc

Làm mềm nước tức là khử độ cứng trong nước (khử các muối Ca, Mg có trong nước) Nước cấp cho một số lĩnh vực công nghiệp như dệt, sợi nhân tạo, hóa chất, chất dẻo, g i ấ y và cấp cho các loại nồi hơi thì cần phải làm mềm nước Các phương pháp làm mềm nước phổ biến là: phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion [2]

C h ư ơ n g 3 PH Â N T ÍC H N Ư Ớ C SÔ N G R A Y V À ĐỀ X U Ấ T

C Ô N G N G H Ệ X Ử LÝ N Ư Ớ C C Ấ P C H O X Ã L O N G PH Ư Ớ C 3.1 T ính ch ấ t ngu ồn nư ớc

Sông Ray là tên một con sông ở miền Đông Nam Bộ, Việt Nam, là phụ lưu cấp I của sông Đồng Nai Sông Ray bắt nguồn từ các tỉnh Đồng Nai với chiều dài trên 272 km và lưu vực 4710 km2.

Ở thượng nguồn sông Ray là hợp lưu của hệ thống nhiều sông suối nhỏ, nhưng về tổng thể có thể coi là ba sông nhánh bắt nguồn từ phía tây, đông bắc

và đông huyện Châu Đức Chúng hợp lưu ở phía nam thị huyện Châu Đức, theo đường chim bay khoảng 7km Từ đây sông Ray chảy ngoằn ngoèo theo hướng bắc tây bắc-đông đông nam trên chiều dài khoảng 3 km tới hồ chứa nước cho nhà máy.

Việc đánh giá chất lượng nước sông Ray thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nhằm tìm ra nguồn cấp nước an toàn và bền vững là điều cần thiết đảm bảo cung cấp hệ thống nước máy tốt nhất về mặt sức khỏe cho cộng đồng.

Nước sông Ray được đánh giá là nguồn nước tốt nhất trong khu vực, có lưu lượng lớn, chất lượng ổn định và tương đối ít bị ô nhiễm Phân tích chất lượng nước sông Ray nhằm tìm ra biện pháp xử lý hiệu quả nhất.

Ở Việt nam việc đánh giá chất lượng nước được tiến hành theo từng chỉ

số lý, hóa, sinh riêng biệt từ đó sử dụng tổng hợp các chỉ số để đánh giá chất lượng nước sông tìm ra biện pháp xử lý phù hợp cho nước cấp.

Tiến hành lấy mẫu ở 3 điểm khác nhau trên bề mặt sông thuộc đoạn sông Ray thuộc huyện Châu Đức.

3.2 C ác y ế u t ố ảnh h ư ở n g đế n ch ất lư ợ n g n ư ớ c sô n g R ay

Việc lựa chọn các thông số đánh giá ô nhiễm nguồn nước cần căn cứ vào bản chất của nguồn gây ô nhiễm (nguyên liệu, quy trình công nghệ, hoạt động của cơ sở sản xuất hoặc đặc điểm tự nhiên trong vùng).

Sông Ray là một sông có lượng nước rất lớn, tuy nhiên chất lượng ngày càng suy giảm do ô nhiễm Điều đó đang và sẽ gây tác động đến sức khoẻ con người, đời sống thuỷ sinh và các nhu cầu sử dụng nước của nhân dân.

Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu là chất thải sinh hoạt của con người sống ven con sông Các hoạt động nông nghiệp như bón phân, cầy bừa , hoạt động nuôi trồng thủy sản, giao thông đường thủy.

Chất thải từ hoạt động công nghiệp: ngành công nghiệp dọc ven sông còn thưa thớt chưa phát triển rộng Chủ yếu là một số nhà máy thủy hải sản, luyện kim.

Ngoài ra, nguồn nước còn bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên như xói mòn, lũ lụt, nước mưa.

Các tác nhân gây ô nhiễm phổ biến nhất ở mức độ cao trong nước sông

là các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, dầu mỡ và vi trùng.

Để kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ chất lượng nước phục vụ cấp nước sinh hoạt cần tiến hành:

- Xây dựng, ban hành và thực hiện chặt chẽ các luật, quy định và tiêu chuẩn chất lượng nước cho từng mục đích sử dụng, từng vùng trong cả nước.

- Xây dựng và hoạt động hệ thống các trạm quan trắc môi trường nước, trong đó 3 thành phần thuỷ văn, thuỷ hoá và thuỷ sinh cần được quan trắc theo tần số phù hợp Hệ thống này thường xuyên thông báo cho các cơ quan quản lý môi trường quốc gia hoặc địa phương các thông tin để kịp thời báo động về các diễn biến môi trường.

- Thực hiện liên tục việc kiểm soát, kiểm toán, xây dựng tài liệu về tiềm năng gây ô nhiễm của các nguồn công nghiệp, đô thị, giao thông thuỷ, khu dân cư nông thôn, sản xuất nông nghiệp Với mỗi nguồn nước cần có sự lựa chọn thông số ô nhiễm chỉ thị để quan trắc và xác định tải lượng ô nhiễm.

- Cần tuyên truyền, nâng cao ý thức của người dân về sử dụng nước và thải ra nguồn nước.