Đồ án nước cấp ranrain

Nếu độ oxy hĩa giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ơnhiễm là do các dịng nước thải từ bên ngồi độ vào nguồn nước.- Cần kết hợp với các chỉ tiêu khác nhau như hàm lượng ion Clorua, Sunphat,Photpha

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 4

1.1 Tầm quan trọng của nước cấp: 4

1.2 Các loại nguồn nước: 5

1.2.1 Nước mặt: 5

1.2.2 Nước dưới đất (nước ngầm): 6

1.2.3 Nước biển: 7

1.2.4 Nước lợ: 7

1.2.5 Nước khoáng: 7

1.2.6 Nước chua phèn: 8

1.2.7 Nước mưa: 8

1.3 Các chỉ tiêu chất lượng nước: 8

1.3.1 Chỉ tiêu vật lý: 8

1.3.2 Chỉ tiêu hóa học: 10

1.3.3 Chỉ tiêu sinh học: 17

1.4 Hiện trạng chất lượng nước: 18

1.4.1 Chất lượng nước nguồn: 18

1.4.2 Yêu cầu chất lượng nước sau khi xử lý: 19

CHƯƠNG 2 – CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 20

2.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước cấp: 20

2.1.1 Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học: 20

2.1.2 Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý: 25

2.1.3 Xử lý nước cấp bằng các phương pháp đặc biệt: 31

2.2 Cách lựa chọn sơ đồ công nghệ: 31

2.2.1 Theo mức độ xử lý: 32

2.2.2 Theo biện pháp: 32

2.2.3 Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lí: 32

2.2.4 Theo đặc điểm của dòng nước: 32

2.3 Một số sơ đồ công nghệ trong xử lý nước cấp: 33

2.4 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý: 35

2.5 Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý: 35

CHƯƠNG 3 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 41

3.1 Tính toán kích thước các bể: 41

3.1.1 Bể khuấy trộn cơ khí: 41

3.1.2 Bể tạo bông cơ khí: 43

3.1.3 Bể lắng ngang có vách nghiêng (bể lắng Lamella): 47

3.1.4 Bể lọc nhanh hai lớp vật liệu lọc 54

3.1.5 Bể chứa nước sạch 61

3.2 Tính toán lượng hóa chất 62

3.2.1 Lượng PAC xử lý độ đục 63

3.2.2 Lượng Clo dung để khử trùng 63

CHƯƠNG IV – KHAI TOÁN KINH TẾ 64

4.1 Cơ sở khai toán 64

4.2 Tổng kinh tế xây dựng trạm xử lý nước cấp 64

4.3 Kinh phí đầu tư phần thiết bị 65

4.4 Kinh phí quản lý và vận hành hệ thống 66

4.4.1 Kinh phí hóa chất 66

4.4.2 Chi phí điện năng 67

4.4.3 Chi phí nhân công 67

4.4.4 Chi phí khấu hao 67

4.4.5 Tổng chi phí vận hành và quản lý 67

4.5 Giá thành sản xuất 1m 3 nước 68

KẾT LUẬN 69

KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Hình 2.6 – Sơ đồ công nghệ của Phương án 1

Hình 2.7 - Sơ đồ công nghệ của Phương án 2

Hình 2.8 – Số bể chi tiết của sơ đồ công nghệ của Phương án 1

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 – Phân loại nước cứng

Bảng 1.2 - Thành phần các chất gây ổ nhiễm nguồn nước mặtBảng 1.3 - Chất lượng nước nguồn

Bảng 1.4 - Chất lượng nước nguồn

Bảng 2.1 - Chất lượng nước sông cần xử lí

Bảng 2.2 – So sánh ưu điểm và nhược điểm của hai phương ánBảng 3.1 – Số liệu tính toán các bể

Bảng 3.2 - Liều lượng phèn xử lý

Bảng 4.1 - Tổng kinh phí xây dựng các công trình

Bảng 4.2 - Tổng kinh phí đầu tư thiết bị

Ngày nay với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm chonguồn nước tự nhiên bị cạn kiệt và ô nhiễm nghiêm trọng không đáp ứng được các nhucầu sử dụng của con người Kinh tế phát triển, đời sống ngày càng nâng cao thì các nhucầu khác của con người cũng tăng theo, trong đó có nhu cầu dùng nước sạch, chất lượngcao Nước trong thiên nhiên được dùng cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệpthường có chất lượng rất khác nhau Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đềukhông đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước Chính vìvậy trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng.

Thành phố Cao Lãnh đang có tốc độ phát triển kinh tế khá nhanh và vì vậy nhu cầu sửdụng nước sạch để bảo vệ sức khỏe là vô cùng cấp thiết Hiện tại người dân tại khu vựcnày chủ yếu sử dụng nguồn nước sông Tiền cho nhu cầu sinh hoạt mặc dù chất lượngnước sông ngày càng không đảm bảo do bị ô nhiễm

Với nhu cầu sử dụng nước của người dân trong khu vực ngày càng cao, mà nguồnnước ngầm ngày càng cạn kiệt do người dân sử dụng một cách tự phát và thiếu ý thức.Chính vì vậy biện pháp tối ưu để giải quyết vấn đề này là cần phải tìm ra nguồn nước có

trữ lượng lớn, dồi dào Nguồn nước mặt sông là lựa chọn đầu tiên để xử lý dùng cho mụcđịch cấp nước cho người dân sinh hoạt và cho sản xuất.

Cấp nước là một ngành thuộc cơ sở hạ tầng kỹ thuật đô thị, giữ vai trò quan trọng đốivới hoạt động sản xuất và sinh hoạt của xã hội Trong những năm qua cùng với quá trìnhphát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày một tăng lên nhất là tại các đôthị Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, nhiều dự án mở rộng và xây dựng mới cácnhà máy xử lý nước cấp đã và đang được đầu tư với quy mô và công suất khác nhau

Vì vậy, đề tài “Thiết kế trạm xử lý nước cấp cho Thành phố Cao Lãnh từ nguồn

nước mặt công suất 7000 m 3/ ngày đêm” là nhu cầu cấp thiết.

 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

Chọn hệ thống xử lý nước mặt đạt quy chuẩn Việt Nam: QCVN 08:2008/BTNMT;QCVN 01/2009/BYT/QĐ

Tính toán, thiết kế toàn bộ các công trình đơn vị trong phương án lựa chọn, bao gồm

cả các thiết bị phụ trợ và đường ống nhằm đảm bảo cung cấp đủ nước sạch cho nhu cầudùng nước của thành phố Cao Lãnh

 NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

Trình bày về thành phần, tính chất của nước cấp cần xử lý

Trình bày tổng quan về các phương pháp xử lý nước cấp

Tính toán và xác định công nghệ xử lý

Tính toán thiết kế dựa trên công nghệ đã chọn

Đề xuất 02 phương án xử lý và lựa chọn phương án.

Vẽ 04 bản vẽ: 01 mặt cắt công nghệ, 01 bố trí mặt bằng và 02 bản vẽ chi tiết 02 côngtrình chính

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP1.1 Tầm quan trọng của nước cấp:

Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật Không có nước sẽ không thể có sự sốngtrên trái đất, từ khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần pháttriển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn Lúc đầu cư dân còn ít

và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dàithì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn Vì vậy, nướcđược xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nướcchưa có gì là quan trọng

Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càngngày càng phát triển như vũ bão Hấp dẫn bỡi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòngngười từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục chođến ngày nay Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng nàytác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải

Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nôngnghiệp và sự nâng cao mức sống của con người Theo sự ước tính, bình quân trên toànthế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50%cho nông nghiệp và 10% cho sinh hoạt Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùythuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia

Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làmtăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm,dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ 90% tổng lượngnước sử dụng cho công nghiệp Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâmcanh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càngcao

Trong nước sinh hoạt và giải trí theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyênthủy chỉ cần 5 – 10 lít nước/người/ngày Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người

ngày càng cao nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là

ở các thị trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần.Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của con ngườinhư giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội… nhu cầunày cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội Chính những hoạt động trong cuộcsống của con người đã trực tiếp gây ô nhiễm nguồn nước, nhiều bệnh tật phát sinh, sứckhỏe và cuộc sống của con người ngày càng bị đe dọa

Vì vậy, vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tácđộng của nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm

1.2 Các loại nguồn nước:

1.2.1 Nước mặt:

Đối với các nguồn nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối…

Nước sông: là loại nước mặt chủ yếu thường dùng để cung cấp nước Nước sông dễ

khai thác, trữ lượng lớn Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dễ bị nhiễm bẩn (hàmlượng chất lơ lửng cao, vi trùng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu…) Chất lượng nước sôngthay đổi theo điều kiện của thổ nhưỡng, thảm thực vật bao phủ, chất ô nhiễm từ cộngđồng dân cư… Nước sông có khả năng tự làm sạch chất ô nhiễm, khả nặng tự làm sạchđược đánh giá bằng cách xác định diễn biến nồng độ oxy hòa tan (DO) dọc theo dòngsông

Nước ao, hồ: hồ tự nhiên hay hồ nhân tạo (hồ hình thành do xây đập thủy điện…) Nước suối: thường bắt gặp ở vùng đồi núi, trữ lượng ít và bị ảnh hưởng bởi thời tiết,

khi mưa to nước suối thường bị đục và cuốn theo nhiều cặn, sỏi và đá

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

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy

- Thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trong trường hợp nước trong hồ, chứa ítchất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)

- Thường có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

- Thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao

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 ônhiễm 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 tựnhiên, nguồn gốc xuất xứ và tác động của con người trong quá trình khai thác và sửdụng

Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhất nhưng cũng lànguồn nước rất dễ bị ô nhiễm Do đó nguồn nước mặt tự nhiên khó đạt yêu cầu để đưavào 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 vât gây bệnh cho con người trongnguồn nước mặt nên nhất thiết phải có sự quản lý nguồn nước, giám định chất lượngnước, kiểm tra các thành phần hóa học, lý học, mức độ nhiễm phóng xạ thường xuyên Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lý chúng

1.2.2 Nước dưới đất (nước ngầm):

Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vàothành phần khoáng hoá và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảy quacác địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng

Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độkiềm 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 ngầmthường có chất lượng tốt hơn Thành phần đáng quan tâm của nước ngầm là sự có mặtcủa các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa vàsinh hóa trong khu vực Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt vàlượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan và các chất hữucơ

1.2.3 Nước biển:

Nước biển thường có độ mặn rất cao (độ mặn ở Thái Bình Dương là 32-35 g/l).Hàm lượng muối trong nước biển thay đổi tuỳ theo vị trí địa lý như: cửa sông, gần bờhay xa bờ, ngoài ra trong nước biển thường có nhiều chất lơ lửng, càng gần bờ nồng độcàng tăng, chủ yếu là các phiêu sinh động thực vật

1.2.4 Nước lợ:

Ở cửa sông và các vùng ven bờ biển, nơi gặp nhau của các dòng nước ngọt chảy từsông ra, các dòng thấm từ đất liền chảy ra hoà trộn với nước biển Do ảnh hưởng củathuỷ triều, mực nước tại chỗ gặp nhau lúc ở mức nước cao, lúc ở mức nước thấp và do

sự hoà trộn giữa nước ngọt và nước biển làm cho độ muối và hàm lượng huyền phùtrong nước ở khu vực này luôn thay đổi và có trị số cao hơn tiêu chuẩn cấp nước chosinh hoạt và thấp hơn nhiều so với nước biển thường gọi là nước lợ

1.2.5 Nước khoáng:

Khai thác từ tầng sâu dưới đất hay từ các suối do phun trào từ lòng đất ra Nước

có chứa một vài nguyên tố ở nồng độ cao hơn nồng độ cho phép đối với nước uống vàđặc biệt có tác dụng chữa bệnh N

ước khoáng sau khi qua khâu xử lí thông thường như làm trong, loại bỏ hoặc nạplại khí CO2 nguyên chất được đóng vào chai để cấp cho người dùng.

1.2.6 Nước chua phèn:

Những nơi gần biển, ví dụ như đồng bằng sông Cửu Long ở nước ta thường có nướcchua phèn Nước bị nhiễm phèn là do tiếp xúc với đất phèn, loại đất này giàu nguyên tốlưu huỳnh ở dạng sunfua hay ở dạng sunfat và một vài nguyên tố kim loại như nhôm, sắt.đất phèn được hình thành do quá trình kiến tạo địa chất

Trước đây ở những vùng này bị ngập nước và có nhiều loại thực vật và động vật tầngđáy phát triển Do quá trình bồi tụ, thảm thực vật và lớp sinh vật đáy bị vùi lấp và bịphân huỷ yếm khí, tạo ra các axit mùn hữu cơ làm cho nước có vị chua, đồng thời cónhiều nguyên tố kim loại có hàm lượng cao như nhôm, sắt và ion sunfat

1.2.7 Nước mưa:

Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiếtbởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi, và thậm chí cả vi khuẩn có trong khôngkhí Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khácnhau Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh sẽ tạo nêncác trận mưa axit

Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệ thống mái, mángthu gom dẫn về bể chứa Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che ñể dùngquanh năm

1.3 Các chỉ tiêu chất lượng nước:

1.3.1 Chỉ tiêu vật lý:

 Nhiệt độ:

Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi rường và khí hậu Nhiệt

độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sự thay đổi nhiệt độ củanước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước

Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4 ÷ 400C) phụ thuộc vào thời tiết

và độ sâu nguồn nước Ví dụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao động 13 ÷

340C, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn(26 ÷ 290C) Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định (17 ÷ 270C)

 Độ màu:

Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangankhông hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loạithủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt haycông nghiệp thường có màu xanh hoặc đen

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin- Côban Nước thiên nhiên thường có độ màuthấp hơn 200 Pt-Co Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nướctạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc

Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùngcác biện pháp hóa lý kết hợp

 Độ đục:

Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi trong nước có các vật lạ như cácchất huyền phù, các hạt cặn đất đá, các vi sinh vật khả năng truyền ánh sáng bị giảm đi.Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục thường làmgSiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau

Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU Hàm lượng chất rắn lơ lửngcũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước

 Mùi vị:

Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơhay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên có thể cómùi đất, mùi tanh, mùi thối

Nước sau khi tiệt trùng 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 có thể có vị mặn,ngọt, chát, đắng

 Độ nhớt:

Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữacác lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóngvai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòatan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng

 Độ dẫn điện:

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 200C có độ dẫn điện là 4.2 S/m (tươngứng điện trở 23.8M/cm) Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòatan trong nước và dao động theo nhiệt độ Tính chất này thường được sử dụng để đánhgía tổng hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước

 Tính phóng xạ:

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

Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ và thường được dùng để xác định tính phóng xạcủa nước Các hạt bao gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng

có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể dotính ion hóa mạnh Các hạt có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởicác lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể

1.3.2 Chỉ tiêu hóa học:

 Độ ph:

Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng

để biểu thị tính axít và tính kiềm của nước

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 và khí hòa tantrong nước Ở độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước cóthể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại ởdạng tự do trong nước Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất Sunfua và cacbonat cótrong nước bằng biện pháp làm thoáng

Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nướcchuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc

 Độ kiềm:

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydroxit và anion của cácmuối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên có thể bỏqua Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do cótrong nước

Độ kiềm bicacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước Nguồn nước cótính đệm cao, nếu trong quá trinh xử lý có dùng thêm các hóa chất như phèn, thì độ pHcủa nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng đễ điều chỉnh pH

 Độ cứng:

Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trongnước Trong kỹ thuật sử lý nước dùng 3 loại khái niệm độ cứng:

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

- Độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbonat củaCanxi và Magiê có trong nước

- Độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của Canxi và Magiê cótrong nước.

Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do Canxi vàMagiê phản ứng với các axít béo tạo thành các hợp chất khó tan Trong sản xuất, nướccứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm

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

Bảng 1.1 – Phân loại nước cứng

Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

Đó là lượng oxy cần có để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chất oxy hóathường dùng để xác định chỉ tiêu này là kali permanganat

Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiễm bẩn.Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng Clo tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạothành các hợp chất Clo hữu cơ trihalometan (THM) có khả 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 thêm các yếu tốsau đây:

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

- Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàm lượng oxyhòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thực tế

- Sự thay đổi oxy hĩa theo dịng chảy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơ cĩ trongnguồn nước chủ yếu là các axit humic Nếu độ oxy hĩa giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ơnhiễm là do các dịng nước thải từ bên ngồi độ vào nguồn nước.

- Cần kết hợp với các chỉ tiêu khác nhau như hàm lượng ion Clorua, Sunphat,Photphat, oxy hịa tan, các hợp chất Nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây bệnh để cĩ thể đánhgiá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

 Các hợp chất chứa Nitơ:

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat Do đĩ, các hợpchất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức đợ nhiễm bẩncủa nguồn nước

Khi mới bị nhiễm bẩn, ngồi các chỉ tiêu cĩ giá trị cao như độ oxy hĩa, amonniac,trong nước cịn cĩ một ít nitrit và nitrat Sau một thời gian, amoniac, nitrit bị oxy hĩathành nitrat Phân tích sự tương quan giá trị các đại lượng này cĩ thể dự đốn thườngnhiễm nitrat

Nồng độ nitrat cao là mơi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển, gây ảnhhưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt Trẻ em uống nước cĩ nồng độ nitratcao cĩ thể ảnh hưởng đến máu (chứng methaemoglo binaemia) Theo quy định của TổchứcY tế thế giới, nồng độ nitrat trong nước uống khơng được vượt quá 10 mg/l (tínhtheo N)

 Các hợp chất Photpho:

Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat Đây là sản phẩm của quá trìnhphân hủy sinh học các chất hữu cơ Cũng như nitrat là chất dinh dưỡng cho sự phát triểncủa rong tảo Nguồn photphát đưa vào mơi trường nước là từ nước thải sinh họat, nướcthải một số ngành cơng nghiệp và lượng phân bĩn dùng trên đồng ruộng

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

Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, cácbông cặn kết cặn ở bể tạo bông sẽ không lắng được ở bể mà có khuynh hướng tạo thànhđám nổi lên mặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắng chiếu trong ngày

 Các hợp chất Silic:

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất Silic Ở pH<8, Silic tồn tại ở dạng

H2SiO32- và SiO32- Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng Silic thường không vượt quá 60mg/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 chất Silic rất nguyhiểm do cặn Silic đóng lại trên thành nổi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt vàgây tắc ống Trong quá trình xử lý nước, Silic có thể được loại bỏ một phần khi dùng cáchóa chất keo tụ để làm trong nước

 Clorua – Cl - :

Clorua làm cho nước có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muốikhoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở đoạnsông gần biển Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra bệnh về thận.Ngoài ra, nước chứa nhiều Clorua có tính xâm thực đối với bêtông

 Sunphat – SO 4 2- :

Ion Sunphat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc hữu cơ.Với hàm lượng Sunphat cao hơn 400 mg/l, có thể gây mất nước trong cơ thể và làm tháoruột Ngoài ra, nước có nhiều ion Clorua và Sunphat sẽ làm xâm thực bêtông

 Florua:

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

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

 Sắt:

Trong nước dưới đất, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốcbicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hoặc keo Silic.Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kếttủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ

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

Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áokhi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp Các cặn sắt kếttủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước

 Mangan:

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

 Nhôm:

Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không có oxy nêncác chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau 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, sắttồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi cao đến 300 mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion Al3+ (5-7mg/l).

Khi chứa nhiều nhôm hòa tan, nước thường có màu trong xanh và vị rất chua Nhôm

có thể có độc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước có hàm lượng nhôm cao cóthể gây ra các bệnh về não

và mangan

Ngoài ra, trong nước ngầm có thể chứa khí H2S có hàm lượng đến vài chục mg/l Đây

là sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước Với nồng độlớn hơn 0.5 mg/l, H2S tạo cho nước có mùi khó chịu

Trong nước mặt, các hợp chất sunphua thường được oxy hóa thành dạng sunphat Dovậy, sự có mặt của khí H2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễmbẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tích tụ ở đáy các vực nước

Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác là HS- và S2-

 Hóa chất bảo vệ thực vật:

Hiện nay, có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trong nôngnghiệp 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 Clo hữu cơ, có độbền vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể con người Việc sử dụngkhối lượng lớn các hóa chất này trên đồng ruộng đang đe dọa làm ô nhiễm các nguồnnước

 Chất hoạt động bề mặt:

Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có trong nướcthải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đang được xả vào các nguồn nước.Đây là những hợp chất khó phân hủy sinh học nên ngày càng tích tụ nước đến mức có thểgây ahị cho cơ thể con người khi sử dụng

Ngoài ra, các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vực nước, ngăncản sự hòa tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tự làm sạch của nguồn nước

1.3.3 Chỉ tiêu sinh học:

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi khuẩn, rong, tảo và các đơn bào, chúngxâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trong nước, trong

đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khòi nước trước khi sử dụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đường nước vìphức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác định mức độ antoàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng một số vi sinh chỉ thị ônhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật

Cả ba nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

- Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia Coli (EColi)

- 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 đó EColi làloại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giống những vi sinh vật

gây bệnh khác Sự có mặt của EColi chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác và

có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác Số lượng EColi nhiều hay ít tùythuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác của nguồn nước

Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cũng đượcxác định để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước

Bảng 1.2 - Thành phần các chất gây ổ nhiễm nguồn nước mặt

1.4 Hiện trạng chất lượng nước:

Hiện nay chất lượng nước ở vùng thượng lưu các con sông chính còn khá tốt Tuynhiên ở các vùng hạ lưu đã và đang có nhiều vùng bị ô nhiễm nặng nề Đặc biệt mức độ ônhiễm tại các con sông tăng cao vào mùa khô thì lượng nước đổ về các con sông giảm.Chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều chỉ tiêu như: BOD, COD, NH4, N, P cao hơn tiêuchuẩn cho phép nhiều lần

1.4.1 Chất lượng nước nguồn:

Bảng 1.3 - Chất lượng nước nguồn

1.4.2 Yêu cầu chất lượng nước sau khi xử lý:

Bảng 1.4 - Chất lượng nước nguồn

CHƯƠNG 2 – CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ ĐỀ

XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ2.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước cấp:

2.1.1 Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học:

 Hồ chứa và lắng sơ bộ:

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác độngcủa các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòatan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào

và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước

 Song chắn và lưới chắn rác:

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừvật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làmsạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏnhư que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể

bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước

Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiếtdiện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép.Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm Vận tốc nước chảy qua song chắnkhoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trítrong ngăn quản lý Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặchình tròn

Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép Tấm lưới đanbằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷ 5 x 5 mm Trong một sốtrường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25

x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực củalưới Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s

Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều.Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo.Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề Lưới được đan bằng dây đồnghoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4 Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến0,2 x 0,2 mm Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5

÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW

 Quá trình lắng và các loại bể lắng:

Quá trình lắng:

Đây là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biệnpháp: lắng các hạt cặn không có khả năng keo tụ, lắng các hạt cặn keo tụ, lắng li tâm vàxiclon thủy lực, tuyển nổi Ngoài ra quá trình này cũng giúp làm giảm các vi trùng cótrong nước

Bể lắng cát:

Ơ các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạtcặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắngnhanh được giữ lại ở bể lắng cát

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn hơnhoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các

cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng

Bể lắng:

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quátrình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bểlắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốckhông lớn hơn 16,3 mm/s Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nướclớn hơn 3000 m3/ngày Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng

từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3 ÷ 0,5 mm/s Hiệu suất lắng của bể lắng đứngthường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%.

Hình 2.1 – Bể lắng ngang

Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với

bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngănbằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600

so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau Do có cấu tạo thêm các bản váchngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang Diện tích

bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi

vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngaytrong lớp cặn lơ lửng của bể lắng Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diệntích xây dựng hơn Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao.Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưunước khoảng 1,5 ÷ 2 giờ

 Bể lọc:

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vàoyêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước Quá trình lọc nước là cho

nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặcgiữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước

Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độlọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằngnước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc

Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trongmột đơn vị thời gian (m/h) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h)

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làmviệc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau Thiết bị lọc có thể đượcphân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theodạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chânkhông (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủytĩnh của cột chất lỏng;…

Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc ápsuất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc có thể sử dụng là cátthạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ Việc lựa chọnvật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương

Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:

- Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học

Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọcnhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hởdao động trong khoảng 1 - 2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m.

Dựa vào chất lượng nguồn nước, nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu và cácthông số vận hành ta có thể chia thành các loại bể sau:

+ Bể lọc áp lực: Bể lọc kín quá trình 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 bểlọc chậm, bể lọc phổ thông…

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

bể lọc tiếp xúc…

+ 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 AKX…

- Theo số lượng vật liệu lọc:

+ Bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc

+ Bể lọc có 02 lớp vật liệu lọc

+ Bể lọc có nhiều hơn 2 lớp vật liệu lọc

- Theo cỡ hạt vật liệu lọc:

+ Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu lọc dạng xốp.

+ Bể lọc có màng lọc: nước đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ haylớp vật liệu rỗng

2.1.2 Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý:

 Làm thoáng:

Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóasắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợpchất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng

để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc

Làm thoáng để khử CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiệnthuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suấtcủa các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan

Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxyhóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quátrình khử mùi và mùi của nước

Có các phương pháp làm thoáng như:

- Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảytrong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màngmỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡngbức

- Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theodàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng.

Kết hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặtnước

 Clo hóa sơ bộ:

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ bộ cótác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ởdạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxyhóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bàocủa các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc

 Bể trộn:

Mục đích là tạo điều kiện phân tán nhanh và khuấy trộn đều hóa chất Có các loại bểtrộn như bể trộn đứng, bể trộn có tấm chắn khoan lỗ, bể trộn vách ngăn ngang có cửa thuhẹp, bể trộn cơ khí

Hình 2.2 – Bể khuấy trộn cơ khí

 Keo tụ - tạo bông:

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán,kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m Các hạt này không nổi

cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích

bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quantrọng

Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hútVanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khikhoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown

và do tác động của sự xáo trộn

Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lựcđẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tíchdương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạthóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện

Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quátrình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liênkết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắngxuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông

Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạnsau:

Me3+ + HOH ↔ Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH ↔ Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH ↔ Me(OH)3 + H+ -

Me3+ + HOH ↔ Me(OH)3 + 3H+Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như: Al2(SO4)3,

Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3,FeSO4.2H2O, FeSO4.3H2O, FeSO4.7H2O

Muối nhôm:

Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốttrong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5

Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:

Al3+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)2 + H+ Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)3 + H+ -

Al3+ + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3H+Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phảnứng sau:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ↔ Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo

tỷ lệ (10:1) – (20:1) Phản ứng xảy ra như sau:

6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O ↔ 8Al(OH)3 + 2Na2SO4Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trườngcũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông

Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau:

FeCl3 + H2O ↔ FeCl2(OH) + H+ + Cl FeCl2(OH) + H2O ↔ FeCl(OH)2 + H+ + Cl- FeCl(OH)2 + H2O ↔ Fe(OH)3 + H+ + Cl- - FeCl3 + 3H2O ↔ Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-Trong điều kiện kiềm hóa:

-2FeCl3 + 3Ca(OH)2 ↔ Fe(OH)3 + 3CaCl2 FeSO4 + 3Ca(OH)2 ↔ 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

 Chất trợ keo tụ:

Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo

tụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảmthời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ nguồngốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silichoạt tính (xSiO2.yH2O)

Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùythuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dươngnhư polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon Liều lượng chất keo

tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thí nghiệm Jartest

 Khử trùng nước:

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt Trongnước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng Sau các quá trình xử lý cơ học,nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại Song để tiêu diệt hoàntoàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước

Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxyhóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…

Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo:

Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạo thànhaxit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chất diệttrùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trongcủa tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Cl2 + H2O ↔ HOCl + HClHoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:

Cl2 + H2O ↔ 2H+ + OCl- + ClKhi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:

-Ca(OCl)2 + H2O ↔ CaO + 2HOCl2HOCl ↔ 2H+ + 2OCl-

Khử trùng bằng phương pháp nhiệt:

Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêudiệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽchuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ.Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉdùng trong quy mô gia đình

Khử trùng bằng tia cực tím (uv):

Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 ÷ 400 nm, có tác dụng diệttrùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cựctím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc vàmất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt

Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ vàcặn lơ lửng Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước

2.1.3 Xử lý nước cấp bằng các phương pháp đặc biệt:

Ngoài các phương pháp xử lý trên, khi chất lượng nước cấp được yêu cầu cao hơn nêntrong xử lý nước cấp còn sử dụng một số phương pháp sau:

- Khử mùi và vị bằng làm thoáng, chất oxy hóa mạnh, than hoạt tính

- Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp traođổi ion

Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc quamàng, nhiệt hay chưng cất

2.2 Cách lựa chọn sơ đồ công nghệ:

Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiện trongcác công trình đơn vị khác nhau Tập hợp các công trình đơn vị theo trình tự từ đầu đếncuối gọi là dây chuyền công nghệ xử lí nước

Căn cứ vào các chỉ tiêu phân tích của nước nguồn, yêu cầu chất lượng nước sử dụng

có thể xây dựng được các sơ đồ công nghệ xử lí khác nhau và được phân loại như sau:

2.2.3 Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lí:

Một hoặc nhiều quá trình: lắng hay lọc độc lập hoặc lắng lọc kết hợp (gồm 2 quátrình)

Một hay nhiều bặc quá trình: lắng, lọc sơ bộ rồi lọc trong (gồm 2 bậc lọc)

2.2.4 Theo đặc điểm của dòng nước:

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 có công 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 thống tạm thời

Đối với dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp cho công nghiệp, tùy theo yêu cầu củatừng ngành sản xuất mà có thể giảm bớt một số công trình đơn vị trong dây chuyền côngnghệ xử lí nước ăn uống (nước làm nguội, nước rửa sản phẩm ) hay có thể bổ sung thêm