Nội dung của đề thi môn học bao gồm: các bước thiết lập một hệ thống xử lý nước cấp; so sánh tính chất của nước mặt và nước ngầm; nêu tính chất của nước mặt; vẽ sơ đồ xử lý nước mặt có độ đục; nêu tính chất của nước ngầm; vẽ sơ đồ xử lý nước ngầm...
Trang 1Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐỀ THI MÔN HỌC (CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP)
1 Các bước thiết lập một hệ thống xử lý nước cấp? Theo bạn, Bước nào quan trọng
nhất?
-Các bước thiết lập HTXL nước cấp:
+Xác định nguồn nước
+Phân tích chất lượng nguồn nước
+Xác định mục tiêu xử lý, tiêu chuẩn
+Nghiên cứu tiền thiết kế: thí nghiệm pilot, lựa chọn quy trình, thiết lập các tiêu chí thiết kế
+Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn
+Xây dựng
+Vận hành và bảo dưỡng
-Bước quan trọng nhất: Phân tích chất lượng nguồn nước, nghiên cứu tiền thiết kế
2 So sánh tính chất của nước mặt và nước ngầm?
Nhiệt độ Tương đối ổn định Thay đổi theo mùa
Trang 2Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
nhiễm bẩn
bị nhiểm bởi phân hóa học
Nước sông: Nước mưa, hơi nước trong không khí ngưng tụ và một phần do nước
ngầm thấm ra tập trung lại thành những dòng sông và suối
Dễ bị nhiễm bẩn nên giá thành xử lý cao
Nước suối: chất lượng và lưu lượng thay đổi theo mùa
Khai thác:
● Chủ yếu cho cấp nước quy mô nhỏ
● Quy mô lớn cần có công trình dự trữ
Nước ao hồ:
● Hàm lượng cặn bé
● Độ màu, chất hữu cơ và tảo lớn
● Nhiều mầm bệnh
Trang 3Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
Nước mặt Bể trộn Lọc
4 Nêu tính chất của nước mặt? vẽ sơ đồ xử lý nước mặt có độ đục<15NTU?
-Tính chất của nước mặt: (như trên)
-Sơ đồ xử lý nước mặt có độ đục <15NTU:
Nước mặt Bể trộn Bể tạo bông Lọc
5 Nêu tính chất của nước ngầm? Vẽ sơ đồ xử lý nước ngầm với hàm lượng
Fe2+<10(mg/L)?
-Tính chất của nước ngầm: nước mưa, nước mặt thẩm thấu vào đất
Ưu điểm: Ít SS, ít VSV gây bệnh
Trang 4Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
-Sơ đồ xử lý nước ngầm với hàm lượng Fe2+ <10 mg/L:
6 Nêu tính chất của nước ngầm? Vẽ sơ đồ xử lý nước ngầm với hàm lượng
Fe2+>10(mg/L)?
-Tính chất của nước ngầm: ( như trên)
-Sơ đồ xử lý nước ngầm với hàm lượng Fe2+ >10 mg/L:
Trang 5Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
-Thuyết minh sơ đồ:
Nước từ giếng khoan sẽ được bơm lên bể chứa đã qua giàn làm thoáng để oxi hóa thông qua việc tiếp nhận O2 và loại bỏ bớt CO2, sau đó nước được bơm qua bể điểu hòa Tại bể điều hòa nước sẽ được lưu để ổn định lưu lượng và nồng độ nước cấp tiếp theo nước được bơm qua bể phán ứng hóa chất sẽ được cấp đầy đủ và phù hợp với công nghệ
đã thiết kế ( tùy thuộc vào chất lượng nước đầu vào đã phân tích mà ta đưa ra hệ thống phù hợp) Tiếp đến, nước được chảy qua bể lắng để lắng các cặn đã được xử lý trước đó, phần bùn sẽ được thải ra bể bùn và xử lý theo tiêu chuẩn, phần nước được lọc ở bể bùn
sẽ được hoàn lưu về bể điều hòa.Nước tiếp theo sẽ qua bể lọc để giữ lại các tạp chất còn sót lại sau đó chảy qua bể khử trùng để khử các vi sinh vật và các yếu tố gây bệnh trước khi vào bể chứa để cung cấp cho sinh hoạt
Để hạn chế hiện tượng tắt lọc phải rửa lọc bằng nước và khí Cặn ở bể lắng được đưa vào bể nén cặn
7 Nguyên nhân gây nên độ đục của nước? Đơn vị đo? Tiêu chuẩn cho phép? Ý nghĩa
thông số độ đục trong xử lý nước cấp?
-Nguyên nhân gây nên độ đục của nước: các hạt lơ lững trong nước
-Đơn vị đo: NTU (Nephelometric turbidity unit)
-Tiêu chuẩn cho phép: 0.3 NTU (Hồ: 1-20 NTU, Sông: 1-4000 NTU)
-Ý nghĩa thông số độ đục: lượng các tác nhân gây phân tán or phát sáng
8 Vẽ sơ đồ và thuyết minh công nghệ xử lý nước mặt truyền thống?
Trang 6Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
Thuốc khử trùng, điều chỉnh PH Nước thô (Nguồn nước mặt) Song chắn rác Bể trộn Bể tạo bông Bể lắng Polymer Clo
Bể lọc Bể khử trùng Bể trữ nước sạch Mạng phân phối nước
-Thuyết minh sơ đồ:
Nước từ tra ̣m bơm cấp 1 được bơm vào bể trô ̣n, ta ̣i đây hóa chất chỉnh pH và phèn đươ ̣c bơm đi ̣nh lươ ̣ng trực tiếp vào bể nhằm tăng khả năng hòa trô ̣n giữa hóa chất và nước Do đó tăng hiê ̣u quả xử lý của các công đoa ̣n tiếp theo
Nước sau khi ở bể trô ̣n được chảy qua bể keo tu ̣, ta ̣i đây với thời gian lưu và liều lươ ̣ng hóa chất thích hợp đã được tính toán , các chất keo, hòa tan có trong nước thải sẽ kết hợp la ̣i với nhau ta ̣o thành những bông că ̣n, tuy nhiên để loa ̣i bỏ những bông că ̣n này
một cách hiê ̣u quả bằng phương pháp lắng, vì vâ ̣y ta tiếp tục dẫn nước chảy qua bể phản ứng, bể phản ứng được thiết kế gồm hai bể, bể keo tu ̣ và bể ta ̣o bông Bể ta ̣o bông được thiết kế ba ngăn, vớ i kích thước giống nhau, và tốc đô ̣ vòng khuấy khác nhau
Hó a chất polymer đươ ̣c bơm trực tiếp vào nước thải ta ̣i vi ̣ trí cuối cùng của bể keo tu ̣,
tại bể ta ̣o bông, các bông că ̣n được kết hợp la ̣i với nhau thành những bông că ̣n lớn hơn
và đươ ̣c dẫn sang bể lắng
Tại bể lắng các bông că ̣n được lắng xuống đáy bể bằng phương pháp tro ̣ng lực Bông
cặn này sẽ được bơm vào bể chứa bùn vào được đưa đi xử lý Phần nước trong được thu trên bề mặt và chảy vào bể khử trùng, hóa chất clorin được châm ta ̣i đây nhằm tiêu diê ̣t
vi sinh vật gây bê ̣nh, bể khử trùng được thiết kế ở đây ngoài chức năng là khử trùng còn đóng vai trò là bể trung gian, ta ̣i ngăn cuối của bể khử trùng nước sẽ được bơm vào hê ̣ thố ng lọc áp lực
Tại hê ̣ thống lo ̣c áp lực với vâ ̣t liê ̣u cát tha ̣ch anh, than các loa ̣i că ̣n có kích thước nhỏ không lắng đươ ̣c ở bể lắng, sẽ đươ ̣c giữ la ̣i ở đây, nước sau khi qua bồn lo ̣c áp lực
sẽ tiếp tu ̣c tự chảy vào bể chứa nước sa ̣ch sau khi vào ma ̣ng phân phối Hê ̣ thống đươ ̣c
rử a ngươ ̣c thường xuyên
9 Vẽ sơ đồ và thuyết minh công nghệ lọc trực tiếp để xử lý nước mặt?
Trang 7Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
-Tương tự như công nghệ xử lý nước mặt truyền thống như bỏ qua giai đoạn lắng
-Có thể bỏ qua keo tụ-tạo bông, lắng chỉ để lọc trong trường hợp nước rất sạch (nước có
độ đục thấp)
10 Vẽ sơ đồ và thuyết minh công nghệ khử mặn bằng lọc RO?
Nước thô từ nguồn nước biển Song chắn rác Màng lọc RO Màng lọc Thẩm Thuốc khử trùng, điều chỉnh PH
thấu ngược Bể chứa nước sạch Mạng phân phối nước
Xử lý truyền thống trước để loại bỏ những hạt cặn có kích thước lớn rồi tới màng RO (lỗ nhỏ, áp lực lớn ) loại bỏ những ion hòa tan trong nước, loại bỏ vi trùng, virut Quá trình thẩm thấu ngược diễn ra với một màng RO có kích thước lỗ lọc siêu nhỏ khoảng 0.00001 micromet mà nước có thể chảy qua dưới tác dụng của áp lực Thẩm thấu ngược hiểu theo cách đơn giản nhất đó chính là việc đối ngược lại với sự thẩm thấu tự nhiên của nước Theo hóa học, thẩm thấu là hiện tượng nước di chuyển từ một dung dịch muối yếu vào một dung dịch muối mạnh hơn, dần dần cân bằng các thành phần muối
Trang 8Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
trong hai hỗn hợp dung dịch Trong thẩm thấu ngược, nước bị buộc phải di chuyển từ một dung dịch muối mạnh đến một dung dịch yếu hơn, một lần nữa thông qua một màng
RO Vì các phân tử muối có thể chất lớn hơn các phân tử nước, các khối màng làm việc thông qua các hạt muối Kết quả cuối cùng là khử muối nước ở một bên của màng tế bào
và một dung dịch muối tập trung cao độ của nước ở phía bên kia Ngoài hạt muối, quá trình này sẽ loại bỏ một số lựa chọn của chất gây ô nhiễm nước uống, phụ thuộc vào kích thước vật lý của các chất gây ô nhiễm Đây cũng chính là quá trình lọc nước bằng việc
sử dụng màng bán thấm
11 Vẽ sơ đồ và thuyết minh công nghệ khử cứng bằng lọc nano?
Điều chỉnh pH, thuốc khử trùng, chống cặn Thuốc khử trùng Nước thô từ nguồn nước mặt xung quanh Màng lọc micro Màng lọc Nano Bể dự trữ nước sạch Mạng phân phối nước
12 Viết Phương trình thủy phân phèn nhôm? pH của nước sẽ thay đổi như thế nào? Yếu
tố nào giúp duy trì pH của nước? Hóa chất nào được thêm vào để chỉnh pH của nước? -Phương trình thủy phân phèn nhôm:
-pH, độ kiềm của nước sẽ giảm do quá trình thủy phân phèn nhôm sinh ra H+
-Yếu tố giúp duy trì pH của nước: bổ sung độ kiềm
Trang 9Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
-Hóa chất được thêm để điều chỉnh pH của nước: từ NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3
13 Viết Phương trình thủy phân phèn sắt? pH của nước sẽ thay đổi như thế nào? Yếu tố
nào giúp duy trì pH của nước? Hóa chất nào được thêm vào để chỉnh pH của nước? -Phương trình thủy phân phèn sắt:
-pH, độ kiềm của nước sẽ giảm do quá trình thủy phân phèn sắt sinh ra H+
- Yếu tố giúp duy trì pH của nước: bổ sung độ kiềm
-Hóa chất được thêm để điều chỉnh pH của nước: từ NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3
14 Nêu Khoảng pH tối ưu khi sử dụng phèn Al(III), Fe(III) và PACl? ảnh hưởng của
nhiệt độ đến quá trình keo tụ - tạo bông? Khả năng loại NOM của 3 loại phèn trên? -Khoảng pH tối ưu:
Phèn nhôm Ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của
các hợp chất Bông cặn không chặt ở t0 thấp
Trang 10Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
-Khả năng loại NOM:
Khả năng loại NOM tăng khi pH giảm
Có thể loại đến 70% NOM
NOM Phèn PACl giống Al(III) PACl với hàm lượng kiềm
thấp (<20%) Hợp với nước có màu và TOC cao
15 Vẽ hình và trình bày phương pháp trộn thủy lực bằng bể trộn đứng?
Nguyên tắc hoạt động: thường được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải có
xử lý bằng vôi sữa Nước được đưa vào trạm xử lý chảy từ dưới lên với tốc độ dòng nước đưa vào phía đáy (V=1÷1,5 m/s) Với chiều nước chảy từ dưới lên, các hạt vôi sẽ được giữ ở trạng thái lơ lửng và hòa tan dần
Cấu tạo bể trộn gồm hai phần, phần than trên thường có tiết diện vuông hoặc tròn, phần đáy có dạng hình côn với góc hợp thành giữa có tường nghiêng trong khoảng 30 –
400
Trang 11Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
-Ưu điểm:
+Cấu tạo đơn giản, không cần máy móc và thiết bị phức tạp
+Giá thành quản lý thấp
-Nhược điểm:
+Không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn khi cần thiết
+Do tổn thất áp lực lớn nên công trình xây dựng phải cao Trường hớp áp lực nguồn nước còn dư (nguồn nước nướctrên cao tụ chảy hoặc áp lực bơm nước nguồn còn dư) nên chọn bể trộn thủy lực
16 Trình bày 01 phương pháp trộn cơ học?
*Trộn cơ khí:
Thay bằng năng lượng dòng nước, trộn cơ khí dùng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối Cánh khuấy có thể được cấu tạo theo nhiều dạng khác nhau
Nguyên tắc hoạt động: Trộn cơ khí là dùng năng lượng của cánh khuấy để tạo ra dòng
chảy rối Việc khuấy trộn được tiến hành trong bể trộn hình vuông hoặc hình tròn với tỷ
lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1 Nguyên tắc: Nước và hóa chất đi vào phía đáy
bể, sau khi hòa trộn đều sẽ thu dung dịch trên mặt bể để đưa sang bể phản ứng Cánh khuấy có thể là cánh tuốc bin hoặc cách phẳng gắn trên trục quay
So với phương pháp trộn thủy lực, trộn cơ khí có nhiều ưu điểm hơn, có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn, thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏm tiết kiệm được vật liệu xây dựng Nhược điểm chính là cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác, đòi hỏi trình độ quản lý, vận hành cao, Thường là các nhà máy có công suất vừa và lớn
Trang 12Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
17 Nêu Các phương pháp trộn thủy lực hóa chất keo tụ vào nước? vẽ hình và trình bày
nguyên tắc hoạt động của 01 công trình trộn thủy lực?
-Các phương pháp trộn thủy lực: G=3000-5000s-1, thời gian <= 10sec
+Thiết bị trộn đặt trong ống dẫn
+Khuấy trộn bằng máy bơm
+Bể trộn vách ngăn
+Bể trộn đứng
-Vẽ hình và trình bày nguyên tắc hoạt động của 1 công trình trộn thủy lực: Câu 16
18 Vẽ hình và trình bày nguyên tắc quá trình trộn bằng vách ngăn?
Nguyên tắc hoạt động: Để tạo nên sự xáo trộn dòng chảy trên các vách ngăn có thể
khoét các hàng cửa sole hoặc các hàng lỗ cho nước đi qua
19 Trình bày cơ chế tạo bông? Quá trình tạo bông khác quá trình trộn như thế nào?
- Cơ chế: Các hạt nhỏ khi và chạm thì gắn kết lai tạo nên các bông cặn
+Do chuyển động nhiệt ngẫu nhiên của các phân tử trong nước
+Do khuấy trộn hoặc do vận tốc
+Các hạt lắng không đều ( hạt lớn lắng nhanh hơn trên đường lắng sẽ chạm các hạt lắng chậm )
-Quá trình tạo bông khác với quá trình trộn:
+Trộn: Để tạo nên sự xáo trộn dòng chảy trên các vách ngăn có thể khoét các hàng cửa so le hoặc các hàng lỗ cho nước đi qua, hòa trộn hóa chất nhanh
+Tạo bông: Các hạt nhỏ khi va chạm thì gắn kết lại tạo thành các bông cặn
Trang 13Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
20 Vẽ hình và trình bày nguyên lý hoạt động của bể tạo bông vách ngăn?
Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý cơ bản là dùng vách ngăn để tạo ra sử đổi chiều liên
tục của dòng nước Mỗi khi dòng nước đổi chiều chảy, giữa các lớp nước lạo có sự thay đổi về tốc độ và tạo ra hiệu quả khuấy trộn Các hạt cặn được vận chuyển lệch nhau sẽ
dễ va chạm và kết dính với nhau tạo thành bông cặn Bể có cấu tạo dạng hình chữ nhật, bên trong có các vách ngăn hướng dòng nước chuyển động ziczắc theo phương nằm ngang hoặc phương thẳng đứng
-Ưu điểm của các loại bể phản ứng tạo bông cặn vách ngăn là đơn giản trong xây dựng
và quản lý vận hành Nhược điểm chính là khối lượng xây dựng lớn hơn do nhiều vách ngăn và bể phải cao để đủ thỏa mãn tổn thất áp lực trong toàn bể
21 Vẽ hình và trình bày nguyên lý hoạt động của bể tạo bông cơ khí?
Trang 14Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
Nguyên lý hoạt động: Dùng năng lượng của cánh khuấy chuyển động trong nước để
tạo ra sự xáo trộn dòng chảy Cách khuấy thường có dạng bản phẳng đặt đối xứng qua trục quay và toàn bộ được đặt theo phương nằm ngang hay thẳng đứng
22 Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang?
Nguyên lý hoạt động:
+Dòng chảy chuyển động theo phương ngang trong chế độ chảy tầng, tốc độ dòng chảy tại mọi thời điểm trong bể đều bằng nhau Thời gian lưu lại của mọi phân tử nước đi qua bể đều bằng nhau và bằng dung tích bể chia cho lưu lượng dòng chảy +Trên mặt cắt ngang vuông góc với chiu dòng chảy ở đầu bể, nồng độ cách hạt cặn
có cùng kích thước tại mọi điểm đều bằng nhau
+Hạt cặn lắng ngừng chuyển động khi chạm đáy bể Để thỏa mãn các điều kiện trên, trong bể lắng ngang tối ưu phải tồn tại 4 vùng riêng biệt: vùng phân phối đảm bảo đưa nước vào và phân phối đều nước, cặn trên toàn bộ mặt cắt ngang đầu bể; vùng lắng; vùng chứa cặn; vùng thu nước.Xét chuyển động tự do của hạt cặn trong bể lắng ngang, ngoài lực rơi tự do hạt cặn còn chịu lực đẩy theo phươ ng nằm ngang của dòng chảy
Trang 15Nguyễn Huỳnh Như-14164194-DH14ES
23 Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng đứng?
Nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống dưới
Khi nước xử lý chỉ chứa các hạt cặn tự do, hiệu quả lắng sẽ có giá trị đúng bằng tỷ
lệ lượng cặn có tốc độ lắng cao hơn tốc độ dòng nước so với hàm lượng cặn của nước
Nguyên lý hoạt động: nước chảy vào ống trung tâm của bể (ngăn phản ứng) đi xuống
dưới vào bể lắng Nước chuyển động từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể Nước
đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và đưa sang bể lọc Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài bằng chu kỳ bằng ống và van xả cặn
24 So sánh bể lắng ngang và bể lắng đứng?
-Bể lắng ngang: bể lắng có dòng nước chảy ngang, cặn rơ i thẳng đứng
-Bể lắng đứng: bể lắng có dòng nước chảy đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống
-So với lắng đứng, hiệu quả lắng với dòng nước chuyển động theo phương nằm ngang đạt hiệu quả cao hơn Xét trường hợp bể lắng ngang với điều kiện tối ưu nhất