DĐồ án công nghệ xử lý nước cấp sinh hoạt

Do kết hợp từ các dòngchảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nướcmặt là :  Chứa khí hoà tan đặc biệt là ôxy  Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng t

MỤC LỤC

Chương 1 : Tổng quan về nước mặt 4

1.1 Giới thiệu chung về nước cấp 4

1.1.1 Tầm quan trọng của nước cấp 4

1.1.2 Các nguồn nước dùng để cấp nước được khai thác trong thiên nhiên 4

1.2 Thành phần và tính chất của nước mặt 6

1.2.1 Thành phần có trong nước mặt 6

1.2.2 Tính chất của nước mặt 6

1.2.2.1 Tính chất nước sông 7

1.2.2.2 Tính chất nước hồ 8

1.3 Một số cách phân loại nước mặt bị nhiễm bẩn theo tổ chức y tế thế giới 9

Chương 2: Các phương pháp xử lý nước mặt 10

2.1 Một số phương pháp xử lý sơ bộ 12

2.1.1 Khử vi khuẩn virut nhờ các quá trình tự nhiên trong các hồ chứa nước 12

2.1.2 Ngăn ngừa sự phát triển của tảo 12

2.1.2.1 Xử dụng hoá chất để tiêu diệt tảo 12

2.1.2.2 Giảm các chất dinh dưỡng cho tảo ở trong nước 13

2.1.2.3 Giảm cường độ ánh sáng tới hồ chứa 14

2.1.3 Quá trình oxi hoá sơ bộ 14

2.1.4 Clo hoá sơ bộ 14

2.1.5 Hồ chứa và lắng sơ bộ 14

2.2 Song chắn rác 14

2.2.1 Chức năng 14

2.2.2 Cấu tạo song chắn rác 15

2.2.3 Cấu tạo lưới chắn rác 15

2.3 Bể lắng cát 15

2.4 Lắng 16

2.4.1 Bể lắng ngang 16

2.4.2 Bể lắng đứng 16

2.4.3 Bể lắng lớp mỏng 16

2.4.4 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 16

2.5 Lọc 17

2.5.1 Giới thiệu về quá trình lọc 17

2.5.2 Một số phương pháp lọc 18

2.6 Keo tụ tạo bông 22

2.7 Khử trùng nước 22

2.7.1 Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo 22

2.7.2 Dùng ozone để khử trùng 23

2.7.3 Khử trùng bằng phương pháp nhiệt 23

2.7.4 Khử trùng bằng tia cực tím (UV) 23

2.7.5 Khử trùng bằng siêu âm 23

2.7.6 Khử trùng bằng ion bạc 23

2.8 Tuyển nổi 24

2.9 Hấp phụ 25

2.10 Trao đổi ion 26

Chương 3: Lựa chọn công nghệ và tính toán 27

3.1 Cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ 27

3.2 Đề xuất quy trình công nghệ 30

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 31

3.4 Tính toán thiết kế bể lọc nhanh 31

3.4.1 kích thước bể 32

3.4.2 Xác định hệ phân phối nước rửa lọc 33

3.4.3 tính hệ thống dẫn gió rửa lọc 34

3.4.4 Tính toán máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc 35

3.4.5 tổn thất áp lực khi rửa bể lọc nhanh 37

3.4.6 Chọn máy bơm rửa lọc và máy bơm gió rửa lọc 38

Chương 4 : Kết luận và kiến nghị 40

4.1 : Kết luận 404.2 : Kiến nghị 40

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Thành phần và các chất gây nhiễm bẩn nước bề mặt 4 Bảng 2.1 : Hiệu quả xử lý thông dụng đối với các thành phần khác nhau 11Bảng 2.2: Hàm lượng chất dinh dưỡng ở các độ sâu khác nhau (mol/m2 năm)

theo vollenweider 1968 13Bảng 2.3 : Sự khác biệt giữa quá trình lọc nhanh và lọc chậm 21Bảng 3.1 : Một số thông số cơ bản được quy định trong QCVN 02 : 2009/BYT 28Bảng 3.2 : Các thông số đầu và chất lượng nước mặt sau xử lý đạt giới hạn tối đa cho phép II của QCVN 02 – 2009/BYT 29Bảng 3.3 : Các thông số thiết kế bể lọc nhanh 39

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Tổng quan vòng tuần hoàn nước cấp 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC MẶT

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC CẤP

1.1.1 Tầm quan trọng của nước cấp

Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật Không có nước, cuộc sống trên trái đấtkhông thể tồn tại được Hàng ngày cơ thể ngưới cần từ 3 đến 10 lít nước cho các hoạtđộng bình thường Lượng nước này thông qua con đường thức ăn, nước uống đi vào

cơ thể để thực hiện các quá trình trao đổi chất, trao đổi năng lượng, Sau đó thao đườngbài tiết mà thải ra ngoài

Ngày nay, với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làmcho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần Vì thế con người phải biết cách

xử lý các nguồn nước cấp để có được đủ số lượng và đảm bảo chất lượng cho mọi nhucầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp Đồng thời, giải quyết những hậu quả của chínhmình có thể ảnh hưởng đến các thế hệ sau này

Hình 1.1: Tổng quan vòng tuần hoàn nước cấp

1.1.2 Các nguồn nước dùng để cấp nước được khai thác trong thiên nhiên

Nước mặt

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

 Chứa khí hoà tan đặc biệt là ôxy

 Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong ao đầm, hồ

do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng trong nước có nồng độtương đối thấp và chủ yếu là ở dạng keo

 Có hàm lượng chất hữu cơ cao

Thu gom và xử lý

 Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

 Chứa nhiều vi sinh vật

Nước ngầm

Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộcvào thành phần khoáng hoá và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảyqua tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khi nước ngầmchảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrôcacbônatkhá 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 chứa oxi nhưng có thể chứa nhiều khí như:CO2 ,H2S…

 Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu như: Sắt, Mangan, Canxi, Magiê,Flo

 Không có hiện diện của vi sinh vật

Nước biển

Nước biển thường có độ mặn rất cao Hàm lượng muối trong nước biển thay đổituỳ thuộc vào vị trí địa lý như : cửa sông, gần hay xa bờ, ngoài ra trong nước biểnthường có nhiều chất lơ lửng, càng gần bờ nồng độ càng tăng, chủ yếu là các phiêusinh động thực vật

Nước mưa

Nước mưa có thể xem như nước cấp 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 khôngkhí Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khácnhau Hơi nườc 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,máng thu gom dẫn về bể chứa Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che

để dùng quanh năm

1.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC MẶT

1.2.1 Thành phần có trong nước mặt

Cũng như các nguồn nước tự nhiên khác, thành phần và tính chất nước mặt chịuảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên , nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xungquanh và các tác động của con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước Thôngthường trong nước bề mặt có thể tìm thấy những thành phần sau :

 Các hoá chất hoà tan ở dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ hoặc vôcơ

 Các chất rắn lơ lửng trong đó có cả chất hữu cơ, vô cơ

Cao phân tử hữu cơVirut 0.03 ÷ 0.3 µm

Các ion:K+,Na+,Ca2+,

NH4 ,SO42-,Clˉ,PO4

3-…Các chất hữu cơCác chất mùnCác chất khí :CO2,

Do hàm lượng cao của các chất có hại cho sức khoẻ và có nhiều vi sinh vật có khảnăng gây bệnh cho con người trong nước mặt mà ngày nay người ta thường xuyên đặt

ra vấn đề quản lý nước bề mặt, giám định chất lượng nước, kiểm tra các thành phầnhoá học, lý học, sinh học, mức độ ô nhiễm phóng xạ nguồn nước và nhất thiết phảikhử trùng nếu như nước cấp dùng cho mục đích công nghiệp

1.2.2.1 Tính chất nước sông

Nước chủ yếu của nước bề mặt là nước sông, tính chất nước sông phụ thuộc vàocác yếu tố xung quanh như mức độ phát triển của nông nghiệp, mật độ dân số trongkhu vực, hiệu quả của công tác quản lý dòng thải vào sông

Ngoài ra, tính chất nước sông còn phụ thuộc vào điều kiện thuỷ văn, tốc độ dòngchảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực

Nơi có mật độ dân số cao công nghiệp phát triển và công tác quản lý các dòng thảicông nghiệp, dòng thải nước sinh hoạt không được chú trọng thì nước sông thường bị

ô nhiểm bởi các hoá chất độc hại, các chất hữu cơ ô nhiễm…Nơi có lượng mưa nhiều,điều kiện xói mòn, phong hóa dễ dàng thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các chấtkhoáng hoà tan, độ đục cao do các chất huyền phù và các chất rắn, chất mùn có trongnước nguồn

Ngày nay hiếm thấy nước sông nào đạt chất lượng cho tiêu chuẩn nước cấp màkhông cần xử lý

1.2.2.2 Tính chất nước hồ

Một nguồn khác đáng kể trong nước mặt là nước hồ

Chất lượng nước hồ phụ thuộc vào thời gian lưu nước, các điều kiện thời tiết vàchất lượng nguồn nước thải vào hồ trong đó có cả các nguồn nước thải sinh hoạt vànước thải công nghiệp

Ngoài ra chất lượng nước hồ cũng còn phụ thuộc vào thời tiết trong khu vực, vàođiều kiện sinh thái trong môi trường

Nơi thiếu ánh sáng mặt trời, điều kiện lưu thông kém và chất thải hữu cơ nhiều,nước hồ sẽ có lượng ôxi hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước sẽ có mùi khóchịu

Nơi có nhiều ánh sáng mặt trời, điều kiện quang hợp dễ dàng, các chất dinh dưỡngtích tụ nhiều sẽ thúc đẩy quá trình phú dưỡng cũng gây tác hại đến chất lượng nướchồ

Thường nước hồ cũng không đảm bảo chất lượng của tiêu chuẩn nước cấp khikhông được xử lý

Tuy nhiên trong nước mặt, kể cả nước sông và nước hồ vẫn thường xuyên xảy raquá trình tự làm sạch như quá trình lắng các chất huyền phù trong thời gian lưu, quátrình khoáng hoá các chất hữu cơ, quá trình nitrat hoá các hợp chất chứa nitơ, quá trìnhbốc hơi…

1.3 MỘT SỐ CÁCH PHÂN LOẠI NƯỚC MẶT BỊ NHIỂM BẨN THEO TỔ CHỨC Y TẾ THẾ GIỚI

1 Nguồn nước do vi trùng, virut và các chất hữu cơ gây bệnh Nguồn nước nhiễmbẩn này có trong các chất thải của người và động vật, trực tiếp hoăc gián tiếp đi vàonguồn nước Hậu quả là các bệnh lây truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ…sẽ lây lanthông qua môi trường nước, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng…

2 Nguồn nước nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân huỷ từ động thực vật và cácchất thải trong nông nghiệp Các chất thải này tuy không trực tiếp gây bệnh nhưng lại

là môi trường tốt cho các vi trùng, virut hoạt động và chính từ chỗ đó mà bệnh tật lâylan thông qua môi trường nước

3 Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chấtđộc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, xianua, crôm, chì, kẽm, các chất nàytích tụ dần trong nguồn nước và gây ra những tác hại lâu dài

4 Nguồn nước nhiểm bẩn do dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ trong quá trìnhkhai thác, sản xuất, chế biến và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước bề mặt vàgây trở ngại lớn trong công nghiệp xử lý nước bề mặt

5 Nguồn nước ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và côngnghiệp tạo ra ngày càng nhiều các chất hữu cơ không có khả năng phân huỷ sinh họccũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước bề mặt

6 Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ như các nhà máysản xuất phóng xạ, các bệnh viện, các cơ sở nghiên cứu và công nghiệp, dẫu vô tìnhhay cố ý các cơ sở này vẫn là nơi gây ô nhiễm phóng xạ cho các nguồn nước lân cận

7 Các hoá chất bảo vệ thực vật cùng với ưu điểm là dùng để phòng chống sâu bọ,côn trùng, nấm…giúp ít cho nông nghiệp nó còn mang lại tác hại là gây ô nhiễm chocác nguồn nước, nhất là khi chúng không được sử dụng đúng mức

8 Các hoá chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong các ngành côngnghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi,…cũng là một trong những nguồn gây ônhiễm đáng kể cho môi trường nước, đặc biệt những chất tổng hợp bền với nước và rấtkhó tách ra khỏi môi trường nước

9 Các hoá chất vô cơ nhất là các chất dùng làm phân bón cho nông nghiệp nhưcác hợp chất photphat, nitrat,…là nguồn dinh dưỡng cho quá trình phú dưỡng làm ônhiễm môi trường nước

10 Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện tuy không gây ô nhiễmtrầm trọng nhưng cũng làm giảm chất lượng nước bề mặt với nhiệt độ quá cao của nó

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT

Thành phần và tính chất nước bề mặt phụ thuộc vào chất lượng của nguồn nước,môi trường tự nhiên, bản chất của nước thải và chất thải vào nguồn nước…các thông

số chính cần quan tâm đến chất lượng nước bề mặt bao gồm : chất lượng về mặt vitrùng học, chất lượng, thành phần huyền phù và độ pH, chất hữu cơ, độ màu, hàmlượng sắt, mangan,…

Công nghệ xử lý nước bề mặt thay đổi theo thời gian vì tính chất nước bề mặtthường thay đổi theo mùa và nhu cầu sinh hoạt cũng thay đổi theo thời gian

Đối với nước sông suối, ở thượng nguồn sạch hơn so với nơi đông dân cư Trongtrường hợp nước rất sạch cũng phải khử trùng bằng clo Nước bề mặt cần đủ thời gianlưu để lắng các chất vô cơ và các chất mùn, làm trong nước

Nhìn chung, quá trình xử lý nước cấp chủ yếu sử dụng các biện pháp sau :

Biện pháp cơ học: hồ chứa và lắng sơ bộ, song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng cát,

bể lắng, bể lọc, dùng các tia vật lý để khử trùng, các quá trình tách bằng màng… nhằmloại bỏ hàm lượng cặn, độ màu, độ đục… có trong nguồn nước

Biện pháp hóa học: dùng các hoá chất để thực hiện quá trình xử lý như trung hoà,oxi hoá khử

Biện pháp lý học: là các biện pháp có sự kết hợp giữa hoá học và vật lý như keo tụ,tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion,……

Trong các biện pháp đưa ra ở trên, biện pháp xử lý cơ học là biện pháp xử lý cơbản nhất vì nó đạt được hiệu quả cao nhất đồng thời giá thành thấp Tuy nhiên, để đạtđược hiệu quả xử lý tốt cần có sự kết hợp các biện pháp phù hợp đối với từng trườnghợp cụ thể

Bảng 2.1 : Hiệu quả xử lý thông dụng đối với các thành phần khác nhau

Lọc nhanh

Lọc chậm Clo hoá

Trước khi dẫn nước vào dây chuyền xử lý người ta lưu nước một thời gian dàitrong hồ chứa với mục đích :

Tạo quá trình lắng tự do của các hạt bụi và các kim lọai nặng có nồng độ cao trongnước thô không tách được bằng quá trình keo tụ như côban, niken, xyanua, chì, cađimi

và các kim loại độc hại khác cũng được lắng xuống đáy

Xúc tiến quá trình làm sạch tự nhiên để tách được phần lớn các chất hữu cơ có kíchthước nhỏ và các tạp chất vô cơ

Có thể dùng biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng cường lượng ôxi hòa tan trongnước

Xử lý sơ bộ với định vôi để duy trì độ cứng của nước từ 8,5 ÷ 9,00D

2.1.1 Khử vi khuẩn virut nhờ các quá trình tự nhiên trong các hồ chứa nước

Các quá trình tự nhiên xảy ra trong hồ chứa có thể làm giảm đi đáng kể lượng visinh vật gây bệnh trong nước, vì nước không phải là môi trường tốt cho sự phát triểncủa vi khuẩn, virut gây bệnh như ở người và động vật do những điều kiện không thuậnlợi sau :

Nồng độ các chất dinh dưỡng cho vi khuẩn ở trong nước rất thấp

Nhiệt độ của nước nhỏ hơn 370C nên tốc độ sinh sản của vi khuẩn, virut rất chậm.Các động vật nguyên sinh, nấm trong nước thường là kẻ thù của vi khuẩn, virut.Tia cực tím của ánh sáng mặt trời tiêu diệt vi khuẩn ở lớp nước bề mặt

Vi khuẩn, virut thường bị lắng cùng với các hạt cặn trong nước

Các chất vô cơ, các chất độc trong nước có thể huỷ hoại vi khuẩn, độ pH khôngthích hợp cho vi khuẩn

2.1.2 Ngăn ngừa sự phát triển của tảo

Để ngăn ngừa sự phát triển của tảo trong các nguồn nước, có thể sử dụng cácphương pháp sau đây :

2.1.2.1 Sử dụng hoá chất để tiêu diệt tảo

Người ta có thể dùng các hoá chất như đồng sunfat (CuSO4) nồng độ 0,1 ÷ 10 mg/l,những hợp chất của clo nồng độ từ 0,3 ÷ 1,0 mg/l, natri sunfat, chất diệt cỏ 2,4D….khi đưa các loại hoá chất trên vào nước, tảo sẽ bị huỷ diệt và lắng xuống đáy hồchứa

Tuy nhiên, khi đưa các hoá chất vào nước đặc biệt là các hoá chất bảo vệ thực vậtvào các hồ dùng để sản xuất nước sinh hoạt với mục đích diệt tảo không phải lả biệnpháp tối ưu.

2.1.2.2 Giảm các chất dinh dưỡng cho tảo ở trong nước

Các chất dinh dưỡng như nitơ, photphat trong nước có thể được giảm bớt bằngcách ngăn ngừa việc thải nước thải sinh hoạt, chất thải của người và động vật cũng nhưcác chất thải công nghiệp có chứa NH4 , NO3 -, PO43- vào nguồn nước….Hoặc trước khithải các nguồn nước vào hồ phải thực hiện xử lý tách chúng ra khỏi nước thải Có thể

áp dụng các phương pháp tách chất dinh dưỡng ra khỏi nguồn nước thải như sau :

Xử lý hoá kết hợp với khử NO3- trong điều kiện yếm khí

Clo hoá, nâng cao độ pH hoặc làm thoáng không khí

Tách photphat ra khỏi nước bằng cách kết tủa với Fe3+, Al3+ hoặc Ca(OH)2 như sau:

Fe3+ + PO43- FeSO4

Al3+ + PO43- AlPO4

3Ca(OH)2 + 2PO43- Ca3(PO4)2 + 6OH

-Ở các độ sâu khác nhau, hàm lượng các chất dinh dưỡng cũng khác nhau, một sốliệu về hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước theo độ sâu trong bảng sau :

Muốn giảm lượng ánh sáng hấp phụ vào nước cần tăng độ sâu hoặc giảm hệ số hấpthụ của nước bằng cách giảm độ đục của nước.

Trong thực tế, ở độ sâu 10m có khả ngăn hạn chế rất nhiều sự phát triển của rongtảo

2.1.3 Quá trình oxi hoá sơ bộ

Trong một số trường hợp quá trình oxi hoá sơ bộ có tác dụng nâng cao hiệu suấtcủa quá trình tiếp theo như khử phenol mà trong quá trình keo tụ không thể khử được.Tăng hiệu suất tách trong quá trình tiếp theo, giảm số lượng tảo trong nước, tránhphá vỡ trạng thái lọc sớm do tảo điatom, tăng hàm lượng tích tụ cặn bẩn trong cột lọc,tăng cường độ trong quá trình keo tụ tạo bông với các tạp chất như đất, vi trùng, tảo,chất mùn humic, tăng chất lượng nước lọc

2.1.4 Clo hoá sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ bộ

có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòatan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tươngứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, pháhủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc

2.1.5 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) nhằm tạo điều kiệnthuận 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

 Làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưulượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước

2.2 SONG CHẮN RÁC

2.2.1 Chức năng

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loạitrừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệuquả làm sạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kíchthước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các côngtrình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu củanước

2.2.2 Cấu tạo song chắn rác

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 khungthép

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 trí trong ngănquản lý Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật hình vuông hoặc hình tròn

2.2.3 Cấu tạo lưới chắn rác

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớnhơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5 nhằm để loại trừ hiện tượngbào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạobông và bể lắng

2.4 LẮNG

Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thànhquá trình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành :

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 ngăn bằng thépkhông gỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so vớimặt phẳng nằm ngang và song song với nhau

Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suấtcao hơn so với bể lắng ngang Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5.26 lần so với bể lắngngang thuần tuý

2.4.4 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

 Ưu điểm :

Không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủaxảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng Hiệuquả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn

 Nhược điểm:

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

Thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ

2.5.1 Giới thiệu về quá trình lọc

Quá trình lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùythuộc vào yêu 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 hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vitrùng có trong nước

Sau một thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tăng tổn thất áp lực, tốc

độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọcbằng nước 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 tắclàm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau

Thiết bị lọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau:

1 Theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục

2 Theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong

3 Theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085 mpa),lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 mpa) hay lọc dưới áp suất thuỷ tĩnh của cột chấtlỏng,…

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÷ 2m và trong thiết bị lọc kín từ 0.5 ÷ 1m

2.5.2 Một số phương pháp lọc

 Lọc màng

Đối với các quá trình lọc, màng được hiểu theo nghĩa thông thường là rào chắnnhằm ngăn cách giữa các pha, hạn chế sự vận chuyển qua lại giữa các cơ chất mộtcách có chọn lọc

Quá trình lọc màng sẽ tách dòng nước thành 2 dòng riêng biệt là dòng thấm vàdòng cô đặc Dòng thấm là dòng đã được lọc qua màng, dòng cô đặc là dòng chứanhững phân tử bị giữ lại trong màng

Quá trình lọc màng có nhiều ưu điểm nổi bật :

 Ôn hòa về môi trường

xử lý nước tinh khiết, nước sản xuất dược phẩm, nước y tế….hay xử lý bậc cao trong

xử lý nước thải khi có nhu cầu hoàn lưu

là các muối vô cơ; các hợp chất này có trữ lượng từ 150 – 250 daltons và kích thước từ

1 – 10 A0 Quá trình tách các chất bởi RO đòi hỏi một động lực để chuyển nước đi qua

bề mặt màng được tạo bởi các loại bơm cao áp

Microfiltration (MF) : hay còn gọi là vi lọc là quá trình lọc khả năng tách các phần

tử có kích thước vài µm ra khỏi dòng thấm quá trình vi lọc có thể tách : các vi khuẩn,

trong công nghệ sơn phun ……kích thước thông thường của các phân tử này là từ 0.1– 10 µm.

Ultrafiltration (UF) hay còn gọi là siêu lọc là một dạng lọc màng, quá trình này sửdụng màng để phân tách dòng chất lỏng hoặc để loại trừ các phân tử hòa tan có trongdòng UF có khả năng loại trừ vi khuẩn, một vài loại protein, thuốc nhuộm và các cơchất có phân tử lượng lớn hơn 10000 dalton và các hạt có khích thước từ 10 – 1000

A0… hiệu quả của UF phụ thuộc vào khối lượng của phân tử muốn tách và kích thướccủa chúng, UF có hiệu quả trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ

Nanofiltration (NF) hay còn gọi là lọc nano cũng giống như UF, NF cũng là mộtdạng lọc màng, quá trình này sử dụng màng để phân tách dòng chất lỏng hoặc để loạitrừ các phân tử hòa tan có trong dòng Về cơ bản NF không cho hiệu quả cao như quátrình lọc thẩm thấu ngược RO tuy nhiên lại không đòi hỏi nhiều năng lượng như RO

và các mao quản của màng lọc cũng lớn hơn của RO NF có khả năng giữ lại các phân

tử đường, muối kim loại hóa trị 2, vi khuẩn, protein ; các phân tử hòa tan có khốilượng phân tử hơn 1000 daltons

 Bể lọc nhanh

Theo nguyên lý giữ cặn bẩn của môi trường lọc, tốc độ lọc tối đa được xác địnhvào tương quan giữa lực đẩy của dòng nước và lực kết dính giữa hạt vật liệu lọc và cáchạt cặn

Ban đầu đa số cặn bẩn bị giữ lại ở lớp trên cùng, tạo thành một màng cặn baoquanh hạt vật liệu lọc, bề dày của màng cặn tăng lên đồng thời lực liên kết giữa các hạtcặn bên ngoài với hạt vật liệu lọc, đến lúc lực liên kết quá yếu thì màng cặn sẽ bị phá

vỡ một phần bị cuốn sâu xuống lớp vật liệu lọc phía dưới và lại kết bám lên bề mặt hạttại đó Cứ như vậy, với mỗi lớp hạt lọc sẽ xảy ra cả hai quá trình hình thành và phá vỡlớp màng cặn mới sẽ được hình thành Hai quá trình trên xảy ra đồng thời và lan dầntheo chiều sâu của lớp vật liệu lọc

Với vận tốc lọc cao, lượng cặn bẩn bám trên bề mặt hạt lọc tăng lên nhanh chóng.Tới một thời điểm nhất định, vật liệu lọc không có khả năng giữ lại các hạt cặn bẩn(lượng cặn trong nước sau khi lọc cao hơn mức quy định ), khi đó cần thực hiện quátrình rửa bể lọc để hoàn nguyên các hạt vật liệu lọc Thời gian mà bể lọc hoạt động cóhiệu quả gọi là thời gian lọc hiệu quả

Nước đưa vào lọc có thể đi qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống (lọc xuôi ), từ dướilên (lọc ngược), hoặc cả hai chiều (lọc hai chiều), qua hệ thống thu nước trong sau đóđược chuyển sang bể chứa nước sạch

Ứng dụng của quá trình lọc nhanh trong xử lý nước mặt :

Đối với nước mặt khi hàm lượng chất rắn lơ lửng không cao và độ đục thấp, người

ta kết hợp các quá trình lọc nhanh, khử trùng với keo tụ tạo bông bằng cách sử dụngphèn nhôm hoặc phèn sắt hoặc một chất keo tụ có lượng phân tử cao

Chất lượng nước sau khi lọc nhanh chứa lượng chất lơ lửng khoảng 2 ÷ 5g/m3 đã

đủ điều kiện đưa vào bể lọc chậm

Vật liệu lọc nhanh có thể dùng cỡ hạt đường kính lớn từ 1 ÷ 2 mm Quá trình này

có thể xử lý được nước thô hàm lượng cặn từ 20 ÷ 50 g/m3 hoặc cao hơn

Bể lọc chậm đạt được hiệu quả cao trong việc loại bỏ cặn bẩn lơ lửng vì vật liệu lọc

là các hạt cát mịn nhưng chỉ được áp dụng đối với nguồn nước có độ đục dưới 50 mg/l,trường hợp nước có độ đục cao hơn cần có xử lý sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc chậm,nếu nguồn nước bị nhiểm bẩn rong tảo

Bảng 2.3 : Sự khác biệt giữa quá trình lọc nhanh và lọc chậm