Thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm công suất 500 m3 ngày đêm

N c ngầm trong các gi ng sâu có thể chứa sắt dạng hóa tr II của các hợp ch t sunfat và clorua.. Trên giàn làm nguội trong các bể chứa, sắt hóa tr II b oxy hóa thành sắt hóa tr III, tạo t

TP.HỒ CHÍ MINH – 6/2018

N c là nhu cầu cần thi t và t t y r đời số ời và sinh vật, nó tham gia vào mọi hoạ động của quá trình tự ê v á độ đ n sự bi đổi của sinh vật

rê Trá Đ , ó c sẽ không có sự sống Xã hội càng phát triển thì nhu cầu

ă ằng ngày, trung bình mộ ời cần từ 3 – 1 L đáp ứng nhu cầ ă ống sinh hoạt hằng ngày Trong sinh hoạ , c c p đáp ứng nhu cầu sinh hoạ ă ống, v sinh, các hoạ động giải trí, và các hoạ động công cộ ứu hỏa,

p , đ ờ ,… Cò r p, c c p đ ợ á r làm sạch, sản xu t thực phẩ đồ hộp, c giả á , r ợ ,… ầ ọi ngành công nghi p đều s dụ c c p ột nguồn nhiên li u không gì có thể thay

Vì nh ng lý do trên nên chúng em chọ đề tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước ngầm

công suất 500m 3 /ngày đêm, Fe 2+

= 8mg/l, pH = 5.2, hàm lượng cặn là 20mg/l, nhiệt

độ 23 o

C, CO 2 = 90mg/l, Độ kiềm 200mg CaCO 3 /l ”

MỞ ĐẦU

MỤC LỤC

ƣơng 1 ỔNG QUAN VỀ ƢỚC NGẦM

1.1 Gi i thi u về c ngầm … 1

1.2 Đ đ ểm, thành phần, tính ch t củ c ngầm ………

ƣơng 2 ỔNG QUAN VỀ Á P ƢƠ P Á XỬ LÝ ƢỚC NGẦM 2.1 Các công trình về c ngầm …………7

2.1 Các công trình vận chuyể c ngầm 7

2.3 X c c p bằ p p áp ọc 7

2.4 Kh sắ r c ngầm 19

ƣơng 3 ĐỀ XUẤ P ƢƠ Á XỬ LÝ .1 C lựa chọn công ngh 24

3.2 Một số quy trình công ngh đ x lý hi n nay 24

Đề xu t quy trình công ngh x lý 26

ƣơng 4 Í Á Ô RÌ ĐƠ

4.1 Tính toán thi t k sắt 27

4.2 Tính toán bể lọc nhanh 37

4.2.1.Chọn vật li u lọc 38

4.2.2.L p sỏ đ 38

4.2.3.Di n tích của bể lọc 39

4.2.4 L ợ c cần thi để r a lọc 40

4.2.5 H thống phân phố c r a lọc 41

4.2.6 Máng phân phố c r a lọ v c r a lọc 43

4.2.7 Tổn th t áp lực khi r a bể lọc nhanh 44

4.2.8 Chọ á r a lọc 46

ƣơng 5 LÝ

1 Đ thống vào hoạ động 49

5.2 Vận hành hằng ngày các công trình 49

5.3 Cá ự ố ờ p v á ắ p ụ 49

ƣơng 6 I LI U THAM KH O……… 51

ương 1

1.1 Giới thiệu về nước ngầm

N c ngầ đ ợ m qua các l p đ đá r ò

đ v đ ợc gi lại các tầng chứ ê i bề m đ t á độ sâu khác nhau

N c ngầ đ ợ ời khai thác và s dụng từ ă Q á ời đại, khắp mọi miền trên th gi , ờ đã á ạo ra nhiề p p áp á

để á c ngầ , đ đủ mọ ă ợng (sứ động vật, sức ời, sức gió, sứ , ă ợng m t trờ ,… N , rê gi i khoả 6 ă

uố , 1 r đ v i l y từ các nguồ c ngầm Tại hầu h t các vùng khô cằn trên th gi , c ngầm là nguồn cung c p c chủ y u Ngoài ra, nó còn cung c p ít nh t 20% và nhiề ổng khố ợ c s dụng á c công nghi p Hi n nay, trên th gi ă ời ta khai thác khoảng

từ 600 - 700 tỷ m3 c ngầm, nhiề t kỳ một nguồn tài nguyên nào khá đ ợc khai thác từ ò đ t Còn Vi t Nam, nguồ c ngầ đối phong phú, nhiề

có ch ợ c tốt có thể khai thác lên s dụng trực ti p mà không cần phải qua x lý

1.2 Đặc điểm, thành phần và tính chất của nước ngầm

1 2 1 Đặc trưng của nước ngầm

Vi t Nam là quốc gia có nguồ c ngầm khá phong phú về tr ợng và khá tốt về

ch ợ N c ngầm tồn tại trong các lỗ và các khe nứt củ đ đá, đ ợc tạo thành

r đ ạn trầ í đ đá c do sự thẩm th u, th m của nguồ c m , c … N c ngầ c xu t hi n tầ i d , ờng từ 30–40m, 60–70m có khi 120 – 1 v ó i 180m

Ðối v i các h thống c p c tập trung thì nguồ c ngầm luôn là loại nguồn c

đ ợ ê ựa chọn n u có thể B i vì các nguồ c m t thuờng b ô nhi v ợng khai thác phụ thuộc vào sự bi độ Tr đó, nguồ c ngầm ít

ch u ả ng b á á động của con nguời Ch ợng c ngầ ờng tố

ch ợ c m t nhiề Tr c ngầm hầu n không có các hạt keo hay các hạt

á động củ ời Các ch t thải củ ờ v động vật, các ch t thải sinh hoạt,

ch t thải hoá học, và vi c s dụng phân bón hoá họ …T t cả nh ng loại ch t thả đó thời gian nó sẽ ng m vào nguồ c, tích tụ dần và làm ô nhi m nguồ c ngầm Ðã

có không ít nguồ c ngầ á động củ ờ đã ô nhi m b i các hợp ch t

h u ó p ỷ, các vi khuẩn gây b nh, nh t là các hoá ch độc hạ á loại n , ợng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các ch t phóng xạ

1.2.2 Thành phần, tính chất nước ngầm

Thành phần ch t luợng của nu c ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nu c ngầm, c u

r đ a hình của khu vực và chiề đ a tầ á c các khu vự đ ợc bảo v tốt, ít có nguồn thải gây nhi m bẩn, nu c ngầ ó đ ợ đảm bảo về m t v sinh và ch t luợng khá ổn d nh Nguời ta chia làm 2 loại khác nhau:

a ước ngầm hiếu khí:

Thông thuờng nu c có oxy có ch t luợng tốt, có truờng hợp không cần x lý mà có thể

c p trực ti p cho nguời tiêu thụ Trong nu c có oxy sẽ không có các ch t kh 2S,

CH4, NH4+,…

b ƣớc ngầm yếm khí:

Tr á r c th m qua các tầ đá, tiêu thụ K ợng oxy hòa tan

r c b tiêu thụ h t, các ch ò F 2+

, Mn2+ sẽ đ ợc tạo thành M t khác, các quá trình kh NO 3- -> NH4+; SO42- -> H2S ; CO2 -> CH4 ảy ra

1 Cá r c ngầm:

• I C C 2+: N c ngầm có thể chứa Ca2+

v i nồ độ Tr đ ờng chứa nhiều CO2 á r r đổi ch t của r cây và quá trình thủy phân các tạp ch t

h á động của vi sinh vật Khí CO2 ò r p ản ứng sau:

CO2 + H2O -> H2CO3

Axít y u sẽ th m sâu xuố đ t và hòa tan Canxicacbonat tạo ra ion Ca2+:

2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3

-• I M 2+: Nguồn gốc của các ion Mg 2+ r c ngầm chủ y u từ các muối

magie silicat và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậ r c chứa khí CO2 Sự có m t

Ca2+ và Mg2+ tạ ê độ cứng củ c

• I N +

: Sự hình thành của Na+ r c chủ y p r p ản ứng sau:

2NaAlSi3O3 + 10H2O -> Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3

Na+ ó ể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là nh ng muố ó độ hòa tan l n trong

c biển

• I N 4+: Các ion NH4+ ó r c ngầm có nguồn gốc từ các ch t thải rắn và

c sinh hoạ , c thải công nghi p, ch t thả ă , p ó ó ọc và quá trình

vậ động củ

• I CO3-: Đ ợc tạ r r c nhờ á r đá v ó t khí

CO2: CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca2+ + 2HCO3

-• I f SO42-: Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O ho c do quá trình oxy hóa FeS2

r đ ều ki n ẩm v i sự có m t của O2

2FeS2 + 2H2O + 7O2 -> 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

• I r C -: Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl ho c thải sinh hoạt

• I ắt: Sắ r c ngầ ờng tồn tạ i dạng ion Fe2+ , k t hợp v i gốc , f , r , đ ồn tạ i keo của axit humic ho c keo silic Các ion

Fe2+ từ các l p đ đá đ ợc hòa tan tr r đ ều ki n y m khí sau:

4Fe(OH)3 + 8H+ -> 4Fe2+ + O2 + 10H2O

Sau khi ti p xúc v i oxy ho c các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ b oxy hóa thành ion Fe3+

và k t tủa thành các bông c n Fe(OH)3 ó đỏ Vì vậy, khi vừ r ỏi gi ng,

ờ r v , ột thờ để lắng trong chậu và cho ti p xúc v í, c tr ê đục dầ v đá ậu xu t hi n c đỏ hung

Trong các nguồ c m t sắ ờng tồn tại thành phần của các hợp ch

N c ngầm trong các gi ng sâu có thể chứa sắt dạng hóa tr II của các hợp ch t sunfat

và clorua N r c tồn tạ đồng thờ đ đr f 2S) và sắt thì sẽ tạo ra c n hòa tan sunfua sắt FeS Khi làm thoáng kh khí CO2, đr ắt hóa tr II sẽ d dàng b thủy phân và b ó để tạ đr ắt hóa tr III

4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2

V ợng sắ , c có mùi tanh khó ch u, làm vàng quần áo khi

gi t, làm hỏng sản phẩm của các ngành d t may, gi y, phim ả , đồ hộp Trên giàn làm nguội trong các bể chứa, sắt hóa tr II b oxy hóa thành sắt hóa tr III, tạo thành bông c n, các c n sắt k t tủa có thể làm tắc ho c giảm khả ă vận chuyển của các ống dẫ c

Đ c bi t là có thể gây nổ n đó c c p cho nồ Một số ngành công nghi p có yêu cầu nghiêm ng đối v ợng sắ t, gi y, sản xu t phim ả ,…

N c có chứa ion sắt, khi tr số pH < 7.5 là diều ki n thuận lợ để vi khuẩn sắt phát triể r á đ ờng ống dẫn, tạo ra c n lắng gồ ghề bám vào thành ống làm giảm khả

ă vận chuyể v ă ức cản thủy lực của ống

• I : M ờng tồn tại song song v i sắt dạng ion hóa tr II r c ngầm và dạng keo h r c m t Do vậy vi c kh ờ đ ợc ti n đồng thời v i kh sắ Cá đ ợ ò r c từ các tầ đ t

v ợt quá 5mg/l Tuy nhiên, v ợ r c l .1 ẽ gây nhiều nguy hại trong vi c s dụng giố r ờng hợp nu c chứa sắt v ợng cao

b2 Các chất khí hòa tan trong nuớc ngầm

• O2 hòa tan: Tồn tại r í r c ngầm, tùy thuộc vào nồ độ của khí oxy trong

c ngầm, có thể c ngầm thành 2 nhóm chính sau:

+ N c ngầm y m khí: trong quá trình lọc qua các tầ đ đá, r c b tiêu

thụ, ợng oxy b tiêu thụ h t, các ch ò F 2+, Mn2+ sẽ tạ

+ N ợng oxy hòa tan: r c có oxy sẽ không có các ch t kh N 4+,

-+ Metan CH4 và khí CO2 đ ợc tạ r đ ều ki n y m khí từ các hợp ch t humic

v i sự tham gia của vi khuẩn:

4C10H18O10 + 2H2O -> 21CO2 + 19CH4

Nồ độ các tạp ch t chứ r c ngầm phụ thuộc và các v rí đ a lý của nguồn

c, thành phần các tầ đ đá r vự , độ hòa tan của các hợp ch r c,

sự có m t của các ch t d b phân hủy bằng sinh hóa trong ch đó N c ngầ ó thể b nhi m bẩ á á động củ ờ p ó , t thải hóa họ , c thải sinh hoạt và công nghi p, hóa ch t bảo v thực vật Do vậy các khu vực khai thác

c ngầm c p cho sinh hoạt và công nghi p cần phả đ ợc bảo v cẩn thận, tránh b nhi m bẩn nguồ c Ðể bảo v nguồ c ngầm cần khoanh vùng khu vực bảo v và quản lý, bố trí các nguồn thải khu vực xung quanh

Tóm lạ , r c ngầm có chứa các cation chủ y u là Na+, Ca2+, Mn2+, NH4+ và các anion HCO3-, SO42-, Cl- Tr đó á ion Ca2+

, Mg2+ ch tồn tạ r c ngầm khi

c này chảy qua tầ đá v Cá N +

, Cl- , SO42- ó r c ngầm trong các khu vực gần bờ biể , c b nhi m m N r , r c ngầm có thể có nhiều nitrat do phân bón hóa học củ ời dân s dụng quá liề ợng cho phép Thông

ờ c ngầm ch có các ion Fe2+

, Mn2+, khí CO2, ò á á đều nằm trong

gi i hạn cho phép củ TC N đối v c c p cho sinh hoạt

ương 2

2 1 ác công trìn t u nước ngầm

C r c có nhi m vụ c từ nguồ C r c ngầm ờng là gi , c từ nguồ c ngầm mạch sâu có áp Chọn v trí công

r c dự rê đảm bả ợng, ch ợ , độ ổ đ nh, tuổi thọ công trình và thuận ti n cho vi c bảo v v sinh nguồ C r ầ ó ể

á ạ au:

- : r ầ ạ Độ p ụ ộ v ầ

ứ , ờ ằ r ả - 200m

- : r ầ ạ , ờ áp đ ó áp , áp ụ đố v á đ ể ỏ ộ đ

đ n trạm x lý Trạ p II có nhi m vụ đ c sạ đã lý phân phố đ n các hộ r

2.3 Xử lý nước cấp bằng p ương p áp cơ học

2 3 1 ông trìn làm t oáng

Mụ đí ủa công trình làm thoáng:

- L ừ í để F 2+ v M 2+ r

- K CO2 v 2S r , p ủ đẩ á r ó v

ủ p ắ , r ề

- Tă ó ủ p á ẩ ạ í ò r

2.3.3 Song chắn rác và lưới chắn rác

Song chắ v i chắ đ t c a dẫ c vào công trình thu làm nhi m vụ loại trừ vật nổi, vậ r r ò để bảo v các thi t b và nâng cao hi u quả làm sạch của các công trình x lý Vật nổi và vậ r c có thể ó í c nhỏ

1 ÷ 1.5mm, mắ i 2x2 ÷ 5x5mm Trong một số r ờng hợp, m t ngoài của t đ t thêm một t i n ó í c m đ ằ ép đ ờng kính

2 – để ă ờng khả ă u lực củ i Vận tố c chả ă i l y

từ .1 ÷ .8 L i chắ đ ợc s dụng cho các công trình thu c l n, nguồn

c có nhiều, có c u tạo gồm mộ ă i chuyể động liên tục qua hai trụ tròn do

mộ độ é T i chắn gồm nhiều t m nhỏ nối v i nhau bằng bản lề L đ ợc

trong bể tạo bông và bể lắng

2.3.4 Bể lắng

Quá trình lắ : Lắ á r á ạ rắ r ỏ á ụ ủ

rọ ự , ằm làm sạ ộ nguồ r c khi thực hi n quá trình lọc Quá trình lắng phụ thuộ v í c, hình dạng, trọ ợng riêng của các hạ , đồng thời phụ thuộc vào trạng thái củ , á ạ rắ ò ó ỷ trọng l n h ỷ trọng

củ c Bể lắ ờ đ ợc chia ra thành các loại khác nhau dựa theo chuyể động

củ ò c: Bể lắng ngang, bể lắ đứng, bể lắng ly tâm và các loại bể lắ á

bể lắng l p mỏng, bể lắng cá c ,…

a Bể lắng ngang

Nhi m vụ của bể lắng là tạ đ ều ki n tố để lắng các hạ á í c l c bằng 0.2mm và tỷ trọng l c bằ .6 để loại trừ hi ợ ò á u chuyể độ í v ả ợng c n n ng tụ lại trong bể lắng

Trong bể lắng ngang, quỹ đạo chuyể động của các hạt c n tự do là tổng hợp của lực

r ự do và lự đẩy củ p ằm ngang và có dạ đ ờng thẳ Tr ờng hợp lắng có dùng ch t keo tụ, do trọng lực của hạ ă ần trong quá trình lắng nên quỹ đạo chuyể động của chúng có dạ đ ờng cong và tố độ lắng củ ă ần

Các bể lắ ờ đ ợc s dụ ợ c l 3/ngày

đê

Bể lắng ngang là bể lắng hình ch nhật làm bằng gạch ho c bê tông cốt thép C u tạo

bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: Bộ phận phân phố c vào bể, vùng lắng

c n, h thố đã ắng, h thống thu xả c n

Hình 2.1 Bể lắng ngang

Hình 2.2 Cấu tạo bể lắng ngang

b Bể lắng đứng

Bể lắ đứ c chuyể độ p ẳng đứng từ i lên trên, còn các hạt

c r ợc chiều v i chiều chuyể động củ ò c từ trên xuống Bể lắ đứng ờng có m t bằng hình vuông ho rò ụng cho trạm có công su t nhỏ (Q

≤ 3 đ N đ ợc chảy qua ống trung tâm gi a bể rồ đ ố p í i qua

bộ phận hãm làm tri t tiêu chuyể động xoáy rồ đ v v ắng, chuyể động theo

chiề đứng từ i lên trên Các hạt c n có tố độ lắng l ố độ chuyể động của

c tự lắng xuống, các hạt còn lại b ò c cuốn lên trên, k t dính v r ờng hợp có s dụng ch t keo tụ) tr thành hạ ó í c l n dầ , đ n khi trọng lự đủ l n, thắng lự đẩy của c thì chúng sẽ tự lắng xuống Bể lắ đứ đ ợc chia thành hai vùng: vùng lắng có dạng hình trụ ho c hình hộp trên và vùng chứa, nén c n có dạng hình côn p í i, c đ ợ đ r ỳ bằng ống qua van xả c N c

r đ ợc thu p í i của bể lắng thông qua h thống máng vòng xung quanh bể

ho c các ốn á ó đục lỗ hình nan quạ , c chảy trong ống ho c trong máng v i vận tốc 0.6 – 0.7m/s Hi u su t th p ể lắng ngang từ 10 – 20%

Hình 2.3: Bể lắng đứng

Hình 2.4: Cấu tạo bể lắng đứng

c Bể lắng ly tâm

Bể lắng li tâm có dạ rò , đ ờng kính từ 5m tr ê T ờ để ắng nguồ ó ợng c n cao, Co > 2000 mg/l Áp dụng cho trạm có công su t l n Q≥ 3 đ v ó ụ

N đ ợc chuyể động theo nguyên tắc từ phía tâm bể ra phía ngoài và từ i lên trên Bể có h thống gạ đá ê ê ầ ó độ dốc l n nên chiều cao của bể

ch cần khoảng 1.5 – 3.5m, thích hợp v i khu vực có mự c ngầm cao, bể có thể hoạt động liên tục vì vi c xả c n có thể ti n hành song song v i quá trình hoạt động của bể

Tố độ củ ò c giảm dần từ phía trong ra ngoài, vùng trong do tố độ l n nên các hạt c n khó lắ , đ t hi n chuyể động khối M t khác, phầ c trong

ch đ ợc thu bằng h thống máng vòng xung quanh bể ê ó đều Ngoài ra h thống gạt bùn c u tạo phức tạp và làm vi r đ ểu ki n ẩ t nên chóng b ỏng

Hình 2.5: Bể lắng ly tâm

Hình 2.6: Cấu tạo bể lắng ly tâm

Bể lắng trong có l p c ó đ ểm là không cần xây dựng bể phản ứng, b i

vì quá trình phản ứng và tạo bông k t tủa xả r r đ ều ki n keo tụ ti p xúc, ngay trong l p c ng của bể lắng Hi u quả x á ể lắng khác và tốn ít di n tích xây dự T ê , ể lắng trong có c u tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao Vận tố đ ừ i lên vùng lắng nhỏ c bằng 0.85m/s và thờ

c khoảng 1.5 – 2giờ

Sau một thời gian làm vi c, l p vật li u lọc b chít lại, làm tố độ lọc giảm dầ Để khôi phục lại khả ă v c của bể lọc phải thổi r a bể lọc bằ c ho ó, c

k t hợp để loại bỏ c n bẩn ra khỏi l p vật li u lọc Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên Chính vì vậy quá trình lọ đ ợ đ r i thông số ản: Tố độ lọc và chu kỳ lọc Tố độ lọ ợ đ ợc lọc qua mộ đ v di n tích bề m t của bể lọc trong

mộ đ v thời gian(m/h) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian gi a hai lần r a lọc T(h)

a Vật liệu lọc:

Vật li u lọc là bộ phậ ản của các bể lọ , ó đ ại hi u quả làm vi c và tính kinh t của quá trình lọc Vật li u lọc hi đ ợc dùng phổ bi n nh t là cát thạch anh

tự nhiên Ngoài ra còn có tể s dụng một số vật li u lọ á : Cá ạch anh nghiền,

đá ền, than antraxit( than gi , p ,… ật li u lọc phả đảm bảo các yêu cầu sau: giá thành rẻ, d tìm, d vận chuyể ; độ đồng nh t cao về thành phần; độ đồng nh t về

í c hạt càng cao thì càng tố ; ó độ bề ọ ; ó độ bền hóa học cao

ợ đ ểm là sau khi r a lọc hi u quả lọc b giảm do khi r a lọc có thể làm cho các hạt lọc bé b đẩy lên trên và các hạt to b gi lại đá , vậy khi lọc sẽ nhanh tắc

bể lọ S dụng dòng chả ợc chiều từ i lên trên sẽ khắc phụ đ ợc hi n ợng trên, khả ă lại ch t bẩ ă ê v ố độ của hạt c n ch u ả ng của hai lự ợc chiều nhau: lự đẩy củ ò c và trọng lực của hạt c N khuy đ ểm là khó v sinh và phải thay m i vật li u lọc Hi u quả làm vi c của bể lọc phụ thuộc vào k t quả của quá trình r a lọc N u r a không sạch, bể lọc làm vi c không đạt hi u quả mong muốn, chu kỳ làm vi c của bể b rút ngắ Để r a bể lọc nhanh có thể

p p áp: r a bằ c thuần túy ho c r a bằ c và gió k t hợp

- R a lọc gồ 4 c:

B 1: Xá đ nh thờ đ ểm r a lọc bằ á đ ê ch áp su t r c và sau bể lọc

B : C í, c ho ò í v c qua h thống phân phố c r a lọc

ợc chiều v i chiều lọc Quá trình r a lọc thực hi đ c trong rồi dừng lại

C ờ độ r a từ 2 – 20L/s.m2

B : C c vào bể đ n mự c thi t k , cho bể làm vi c

B c 4: Xả bỏ ợ đầu trong khoảng 10 phút vì ch ợ c lọc ngay sau r a lọ đảm bảo

Hình 2.7: Bể lọc nhanh

+ Bể lọc chậm: Lọc chậ ờ đ ợc áp dụng cho x c uố , đ ò

đ ợc s dụng cho các mụ đí p c khác D đ đ ểm của bể là tố độ lọc chậm nên hi u quả làm sạ c cao, loại trừ đ ợ đ n 90 – 95% c n bẩn và vi trùng trong N ợ đ ểm củ p p áp ốn di n tích xây dựng do di n tích lọc l n,

ó ă r v c i hóa và tự động hóa quá trình r a lọc Vì vậy, lọc chậm

ờ đ ợc áp dụ đối v i nhà máy có công su t l n

Bể lọc chậ đạ đ ợc hi u quả cao trong vi c loại bỏ c n bẩ ng vì vật li u lọc là các hạt cát m áp dụ đối v i nguồ ó độ đụ , r ờng hợp

ó độ đụ ần có x ộ r đ v ể lọc chậm (lắng keo tụ,

lọ … , u nguồ c b nhi m bẩn rong tảo cần có bi p áp ă ừa

Nguyên lý làm vi c của bể lọc chậ : Tr c khi cho bể lọc chậm hoạ động cầ đ

c dâng dần từ ê để đ ổi h t không khí ra khỏi l p cát lọ K c dâng cao

t cát lọc 20 - 30cm thì ngừng c p v c nguồn vào bể đ độ cao thi t

k Đ ều ch nh tố độ lọc cho bể làm vi đ tố độ tính toán Trong quá trình lọc,

c n bẩ r c thô sẽ đ ợ í l p màng mỏng trên cùng của l p vật li u lọc, tạo thành l p màng làm giảm khe rỗng gi a các hạt vật li u lọc làm tổn th t áp lự ă

ê , đ đạt gi i hạn nh đ nh cần ngừng vận hành và ti n hành r a lọc Mứ độ tổn

th t áp lự ă ợng c r c càng l n, vận tốc lọc càng cao và

í c hạt vật li u càng nhỏ Tổn th t áp lực của bể lọ ờ đ ợc tính bằng thực nghi m Bể lọc chậm có thể r a bằng thủ công ho á i

Hình 2.8: Bể lọc chậm

+ Bể lọc áp lực: Về nguyên lý làm vi c thì bể lọc nhanh áp lự ống bể lọc nhanh trọng lực, ch khác là bình lọc kín, vỏ bình làm bằng thép ho c composite

Ư đ ểm: Gọn, ch tạo tạ ng, lắp ráp nhanh, ti t ki đ t xây dựng thích hợp cho nh ật hẹp Áp lự c sau bể lọ ò ó ể chảy thẳ ê đ

c p trực ti p cho các hộ tiêu thụ, không cầ á đợ N c có áp lực nên không xảy ra hi ợng chân không trong l p lọc, chiều cao l p c trên m t cát lọc ch cần 0.4 – 6 , đủ để c r a không kéo cát lọc ra ngoài

r a lọ K p đ đột ngột, n u van một chiều b hỏ , rò c ho c xảy ra tình trạng r ợ , đ á ọc về

Hình 2.8: Bể lọc áp lực

2.4 Khử sắt trong nước ngầm

2.4.1.Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong nguồn nước ngầm

Tr c ngầm sắ ờng tồn tại dạng ion, sắt có hoá tr 2 (Fe 2+)

là thành phần của các muố : F CO3)2; FeSO4… ợng sắt có trong các nguồ c ngầ ờng cao và phân bố đồ đều trong các l p trầ í đ N c

có ợng sắ , c có mùi tanh và có màu vàng, gây ả ng không

tố đ n ch ợ ă ống sinh hoạt và sản xu D đó, ó ợng

sắ i hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phải ti n hành kh sắt

Các hợp ch v ủa ion sắt hoá tr II: FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4, v.v…Cá ợp ch v ủa ion sắt hoá tr III: Fe(OH)3, FeCl3 … r đó F O 3 là

ch t keo tụ, d dàng lắ đọng trong các bể lắng và bể lọc Vì th các hợp ch v ủa sắt r c hoàn toàn có thể x lý bằ p p áp ọc: làm thoáng l y oxy củ í để oxy hoá sắt hoá tr II thành sắt hoá tr III và cho quá trình thuỷ phân, keo tụ Fe(OH)3 xảy ra hoàn toàn trong các bể lắng, bể lọc ti p xúc và các bể lọc

Các phức ch v ủa ion sắt v i silicat, photphat FeSiO(OH)3+3) Các phức ch t

h ủa ion sắt v , f v ,…Cá ắt hoà tan Fe(OH)2, Fe(OH)3 tồn tại tuỳ thuộc vào giá tr th oxy hoá kh và pH củ r ờng

Các loại phức ch t và hỗn hợp các ion hoà tan của sắt không thể kh bằ p pháp lý họ ờng, mà phải k t hợp v p p áp á ọc Muốn kh sắt dạng này phả ê v c các ch á : C -, KMnO4, Oz , đã p á v liên k t và oxy hoá ion sắt thành ion hoá tr III ho v c các ch t keo tụ FeCl 3 , Al(SO4)3 và kiề á để có giá tr pH thích hợp á r đồng keo tụ các loại keo sắt

và phèn xảy ra tri để trong các bể lắng, bể lọc ti p xúc và bể lọc trong

2 4 2 ác p ương p áp k ử sắt trong xử lý nước ngầm

a P ương p áp ôxy óa sắt

Nguyên lý củ p p áp á F II F III v á r ỏi

i dạ đr ắ III Tr c ngầm, sắt(II) bicacbonat là một muối không bền, nó d dàng thuỷ phân thà F II đr p ản ứng:

4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O → 4F O 3 + 8H+ + 8HCO

3-N c ngầ ờng không chứa ôxy hoà tan ho ó ợng ôxy hoà tan r t th p

Để ă ồ độ r c ngầm, bi p áp đ ản nh t là làm thoáng

Hi u quả củ á đ ợ á đ nh theo nhu cầu ôxy cho quá trình kh sắt

b P ƣơng pháp khử sắt bằng quá trình ôxy hóa

Hình 2.9: Một số quá trình làm thoáng

b1 Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc

N c cần kh sắ đ ợc làm thoáng bằ p rê ề m t lọc Chiều

p ờng l y cao khoảng 0.7m, lỗ p ó đ ờng kính từ 5 - 7 , ợng

i vào khoảng 10m3/m2 L ợ r c sau khi làm thoáng nhi độ

250C l y bằ 4 ợng ôxy hoà tan bão hoà ( 250C ợng ôxy bão hoà bằng 8.1mg/l)

b2 Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên

N c cần làm thoáng đ ợ i lên giàn làm thoáng một b c hay nhiều b c v i các sàn rải x ho c tre gỗ L ợ i và chiề áp r ờng hợp trên

L ợng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằ ợ ã ợng CO2sau làm thoáng giảm 50%

b3 Làm thoáng cưỡng bức

C ó ể áp á ng bức v ợ i từ 30 - 40m3/h

L ợng không khí ti p xúc l y từ 4 - 6m3 cho 1m3 L ợng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằ 7 ợ ã ợng CO2 sau làm thoáng giảm 75%

c Khử sắt bằng hóa chất

K r c nguồ ó ợng tạp ch t h , á t h ẽ tạo ra dạng keo bảo v các ion sắ , vậy muốn kh sắt phải phá v đ ợc màng h ảo v bằng tác dụng của các ch t ôxy hoá mạ Đối v c ngầ , ợng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S ợ đ ợc nhờ á đủ để ôxy hoá h t

H2S và sắ , r r ờng hợp này cần phả đ n hoá ch để kh sắt

c1 Biện pháp khử sắt bằng vôi

P p áp sắt bằng v ờ đứ độc lập, mà k t hợp v i các quá trình làm ổ đ nh ho c làm mề K v v c, quá trình kh sắt xảy ra

r ờng hợp:

- Tr ờng hợp ó ò : đ ợc coi là ch t xúc tác, phản ứng kh sắt

di r :

4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4Ca(OH)2 -> 4Fe(OH)3 + 4Ca(HCO3)2

Sắ III đr đ ợc tạo thành, d dàng lắng lại trong bể lắng và gi lại hoàn toàn trong bể lọc

- Tr ờng hợp ó ò : v v c, phản ứng di n ra : F CO3)2 + Ca(OH)2 -> FeCO3 + CaCO3 + H2O

c2 Biện pháp khử sắt bằng Clo

Quá trình kh sắt bằ đ ợc thực hi n nhờ phản ứng sau:

2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O → F O 3CaCl2 + 6H+ + 6HCO

3-c3 Biện pháp khử sắt bằng Kali Permanganat(KMnO 4 )

Khi dùng KMnO4 để kh sắt, qua trình xảy ra r t nhanh vì c I đr

vừ đ ợc tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình kh Phản ứng xả r p trình sau: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → F 3+ + Mn2+ + 4H2O

Bi n pháp kh sắt bằng cách lọc qua l p vật li đ c bi t Các vật li đ c bi t có khả

ă á , đẩy nhanh quá trình ôxy hoá kh Fe2+ thành Fe3+ và gi lại trong tầng lọc Quá trình di n ra rẩt nhanh chóng và có hi u quả Cá đ ột trong nh ng ch t có

đ c tính

c4 Biện pháp khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion

P p áp r đổ đ ợc s dụng khi k t hợp v i quá trình kh cứng Khi s dụng thi t b r đổ để kh sắ , c ngầ đ ợc ti p xúc v i không khí vì

Fe3+ sẽ làm giảm khả ă r đổi của các ionic Ch có hi u quả khi kh c ngầm có ợng sắt th p

c5 Biện pháp khử sắt bằng phương pháp vi sinh

Một số loại vi sinh có khả ă á ắ r đ ều ki n mà quá trình ôxy hoá hoá học xảy ra r t khó k ă C y các mầm khuẩn sắt trong l p cáy lọc của bể lọc, thông qua hoạ động của các vi khuẩn sắ đ ợc loại ra khỏ T ờng s dụng thi t b

bể lọc chậ để kh sắt