Đồ án tổng hợp tổng quan quy trình xử lý nước nguồn có hàm lượng cặn 2500mg

Ứng dụng của nước cấp Trong sinh hoạt nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng như cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường… Trong các

Tổng Quan Quy Trình xử Lý Nước Nguồn Có Hàm Lượng Cặn > 2500mg/l

GVHD: TH TRẦN VĂN TIẾN SVTH: BÙI THỊ TÝ

Lớp : 08MT

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 6

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC CẤP 6

1.1.1 Tầm quan trọng của nước cấp 6

1.1.2 Ứng dụng của nước cấp 6

1.1.3 Các yêu cầu chung về chất lượng nước cấp 7

1.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN 7

1.2.1 Thành phần và chất lượng nước bề mặt 7

1.2.1.1 Nước sông 8

1.2.1.2 Nước ao, hồ 8

1.1.1.3 Nước suối 9

1.1.1.4 Nước biển 9

1.2.2 Phân loại nước nguồn nhiễm bẩn 9

1.2.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước nguồn 10

1.2.3.1 Chỉ tiêu lý học 11

1.2.3.2 Chỉ tiêu hóa học 13

1.2.3.3 Chỉ tiêu vi sinh 16

1.2.4 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp 17

1.2.4.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt 17

1.2.4.2 Chất lượng nước cấp cho sản xuất 17

1.3 CÁC QUÁ TRÌNH VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGUỒN 18

1.3.1 Mục đích của quá trình xử lý nước 18

1.3.2 Phương pháp xử lý 18

1.3.2.1 Phương pháp xử lý cơ học 18

1.3.2.2 Phương pháp hoá học 19

1.3.2.3 Phương pháp lí học 20

1.3.3 Dây chuyền công nghệ xử lý 20

1.3.3.1 Theo hiệu quả và biện pháp xử lý 20

1.3.3.2 Có quá trình keo tụ hay không có quá trình keo tụ 20

1.3.3.3 Theo chuyển động của dòng nước 21

1.4 LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGUỒN CÓ HÀM LƯỢNG 21

CẶN > 2500mg/l , KẾT HỢP CÁC BIỆN PHÁP HOÁ HỌC BỔ SUNG 21

1.4.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý 21

1.4.2 Công ngệ xử lý chung cho nước nguồn 23

1.4.3 Lựa chọn quy trình xử lý cho nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500mg/l, kết hợp các biện pháp hóa học 24

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGUỒN 25

CÓ HÀM LƯỢNG CẶN 2500mg/l 25

2.1 CÔNG ĐOẠN THU GOM NƯỚC NGUỒN 25

2.1.1 Công trình thu nước mặt 25

2.1.1.1 Công trình thu và trạm bơm kết hợp đặt trong lòng sông, lòng hồ 25

2.1.1.2 Công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ 25

2.1.1.3 Công trình thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt tren bờ, trạm

bơm tách riêng 26

2.1.1.4 Công trình thu, trạm bơm hợp khối đặt sát bờ 26

2.1.2 Song chắn và lưới chắn rác 26

2.1.2.1 Chức năng và vị trí 26

2.1.2.2 Cấu tạo 26

2.2 XỬ LÝ SƠ BỘ 27

2.2.1 Lắng sơ bộ 27

2.2.1.1 Mục đích lắng sơ bộ 27

2.2.1.2 Khử vi khuẩn, virut nhờ các quá trình tự nhiên trong hồ lắng 27

2.2.1.3 Ngăn ngừa sự phát triển của tảo 28

2.2.2 Quá trình oxy hoá sơ bộ 28

2.3 CÔNG ĐOẠN HÕA TRỘN 29

2.3.1 Phương pháp trộn cơ học 29

2.3.2 Phương pháp trộn thuỷ lực 30

2.3.2.1 Bể trộn đứng 30

2.3.2.2 Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ 31

2.3.2.3 Bể trộn vách ngăn ngang có cửa thu hẹp 32

2.3.2.4 Bể trộn cơ khí 32

2.4 KEO TỤ TẠO BÔNG VÀ KIỀM HÓA NƯỚC 33

2.4.1 Bản chất của quá trình keo tụ 33

2.4.1.1 Các phương pháp keo tụ 34

2.4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ 35

2.4.2 Hoá chất dùng trong keo tụ 36

2.4.2.1 Phèn nhôm 36

2.4.2.2 Phèn sắt 36

2.4.2.3 So sánh phèn nhôm và phèn sắt 37

2.4.2.4 Một số loại hoá chất khác 37

2.4.3 Các thiết bị và công trình của quá trình keo tụ 38

2.4.3.1 Thiết bị định liều lượng phèn 38

2.4.3.2 Thiết bị pha chế vôi 39

2.4.4 Phản ứng tạo bông kết tủa 40

2.4.4.1 Bể phản ứng xoáy 41

2.4.4.2 Bể phản ứng kiểu vách ngăn 42

2.4.4.3 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lững 43

2.5 LẮNG NƯỚC 44

2.5.1 Khái niệm chung 44

2.5.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình lắng 45

2.5.2.1 Lắng các hạt đơn lẻ 46

2.5.2.2 Lắng các hạt không ổn định có khả năng kết dính 46

2.5.3 Các loại bể lắng 46

2.5.3.1 Bể lắng ngang 46

2.5.3.2 Bể lắng đứng 48

2.5.3.3 Bể lắng li tâm 49

2.6 QUÁ TRÌNH LỌC 51

2.6.1 Khái niệm chung về quá trình lọc 51

2.6.1.1 Phân loại bể lọc 51

2.6.1.2 Vật liệu lọc 52

2.6.3 Bể lọc nhanh 53

2.6.3.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của bể lọc nhanh 54

2.6.2.2 Rửa bể lọc nhanh 54

2.6.2.3 Hệ thống phân phối nước rửa lọc 55

2.6.2.4 Hệ thống cung cấp nước rửa 56

2.7 KHỬ TRÙNG NƯỚC 56

2.7.1 Nguyên nhân và mục đích khử trùng 57

2.7.2 Khử trùng bằng các chất ôxi hóa mạnh 57

2.7.2.1 Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo 57

2.7.2.2 Dùng ôzôn để khử trùng 59

2.7.2.3 Khử trùng bằng tia tử ngoại 59

2.8 HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 59

2.8.1 Công trình thu và vận chuyển nước 60

2.8.4 Công trình điều hòa và phân phối nước 60

2.8.4.1 Bể chứa nước sạch 60

2.8.4.2 Đài nước 61

2.8.4.3 Mạng lưới phân phối nước 62

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHẦN PHỤ LỤC 64

MỞ ĐẦU

Nếu trước đây nước là nguồn tài nguyên dồi dào, vô tận thì bây giờ chắc có lẽ không thể nữa Bởi tốc độ tăng trưởng về kinh tế, dân số quá nhanh, các khu dân cư, đô thị, nhà máy, xí nghiệp và các khu công nghiệp với quy mô lớn mọc lên một cách chóng mặt Đi đôi với sự phát triển đó là yêu cầu tất yếu về nước để đáp ứng cho các lĩnh vực trên Do vậy nguồn nước ngày càng bị khai thác cạn kiệt, không những thế mà còn bị ô nhiễm trầm trọng do xả thải của các hoạt động trên Bảo vệ các nguồn nước được xếp hàng đầu trong các vấn đề ưu tiên

Và nước thì không phải nước gì cũng có thể sử dụng được, mà đó phải là nước sạch để phục vụ cho mục đích ăn uống, sinh hoạt của con người, trong sản xuất của các ngành công nghiệp Với mỗi mục đích sử dụng khác nhau thì yêu cầu về mức độ sạch của nguồn nước cũng khác nhau Thường trước đây người ta sử dụng nước ngầm là chủ yếu vì nó tương đối sạch, dể xử lý nhưng trữ lượng lại không đủ để đáp ứng nhu cầu như hiện nay Vì thế nước mặt đang và đã được là nguồn nước chính trong xử lý nước cấp phục vụ cho nhu cầu phát triển của xã hội

Chính vì vậy mà với tôi là một sinh viên ngành công nghệ kĩ thuật môi trường tôi đã chọn cho mình đề tài: “Tổng quan quy trình xử lý nước nguồn có hàm lượng cặn >2500mg/l” Với đề tài này tôi có thể sử dụng kiến thức mà mình đã học về sử lý nước cấp và tìm hiểu kĩ hơn về vấn đề này

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƯỚC CẤP

1.1.1 Tầm quan trọng của nước cấp

Nước là một nhu cầu tất yếu cho mọi sinh vật Không có nước cuộc sống trên Trái Đất không thể tồn tại được Hằng ngày cơ thể người cần từ 3 – 10 lit nước cho các hoạt động bình thường Lượng nước này không thể 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 đi vào bài tiết và thải ra ngoài Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm Vì thế con người phải biết xử lý nguồn nước cấp

để có đủ số lượng và đảm bảo chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp cho chính mình và giải quyết hậu quả của chính mình Việc khai thác và sử dụng nước theo một vòng tuần hoàn, người ta khai thác nước từ các nguồn tự nhiên, dùng các biện pháp hóa sinh để xử lý nhằm đạt số lượng và chất lượng nước mong muốn Sau đó cấp đến hệ thống phân phối cho người tiêu dùng Nước sau sử dụng được thu gom và xử lý ở hệ thống xử lý nước thải, rồi trả lại nguồn nước tự nhiên, thực hiện vòng tuần hoàn mới

Vòng tuần hoàn nước tự nhiên:

1.1.2 Ứng dụng của nước cấp

Trong sinh hoạt nước cấp dùng cho nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng như cứu hỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường… Trong các hoạt động công nghiệp, nước cấp được dùng cho các quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát như bia, rượu… Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không gì có thể thay thế được trong sản xuất

Tùy thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp và mức sinh hoạt cao hay thấp của mỗi cộng đồng mà nhu cầu về nước cấp với chất lượng nước cũng rất khác nhau Ở các nước phát triển, nhu cầu về nước có thể gấp nhiều lần so với các nước đang phát triển

1.1.3 Các yêu cầu chung về chất lượng nước cấp

Mỗi quốc gia đều có tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đó có các chỉ tiêu cao thấp khác nhau, nhưng chìn chung các chỉ tiêu này phải đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh về

số vi trùng có trong nước, không có chất độc hại làm nguy hại đến sức khoẻ của con người và tốt nhất phải đạt tiêu chuẩn của Bộ Y Tế thế giới

Thông thường, nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu chuẩn về độ pH, nồng độ oxy hoà tan (DO), độ đục, màu sắc, hàm lượng sắt, mangan, độ cứng, mùi vị… Ngoài

ra, nước cấp sinh hoạt cần phải ổn định về mặt hoá học, lý học cùng các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn khác như một số vi trùng trong nước

Nước cấp cho nhu cầu công nghiệp ngoài các tiêu chuẩn chung về chất lượng, còn tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà đặt ra những yêu cầu riêng Ví dụ, nước cấp cho nồi hơi ở các quá trình sử dụng hơi cần phải được làm mềm nước trước khi sử dụng, nước cấp cho các quá trình sản xuất thực phẩm phải đảm bảo tuyệt đối an toàn về mặt vệ sinh Trong xử lý nước cấp, tùy thuộc chất lượng nước nguồn và các yêu cầu chất lượng nước mà người ta quy định quá trình xử lý để có được chất lượng nước đảm bảo các chỉ tiêu và ổn định chất lượng cho các nhu cầu sử dụng

1.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN

1.2.1 Thành phần và chất lượng nước bề mặt

Cũng như nguồn nước tự nhiên khác, thành phần và chất lượng nước bề mặt cũng chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môt trường xung

quanh cả tác động khai thác của con người khi khai thác sử dụng nguồn nước Thông thường trong nước bề mặt có các thành phần sau: Các hoà chất hòa tan dưới dạng phân tử có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ; các vi sinh vật, vi trùng, vi rút; các chất lơ lững trong đó có cả hữu cơ hay vô cơ

1.2.1.1 Nước sông

Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sông, chất lượng nước sông phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển công nghiệp, mức độ tăng dân số trong lưu vực, hiệu quả công tác quản lý các dòng thải vào lưu vực Nơi có mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển mà công tác quản lý các dòng thải công nghiệp, dòng thải sinh hoạt không được chú trọng thì nước sông bị ô nhiễm bởi các chất độc hại, các chất hữu cơ… Nơi có lượng mưa nhiều, điều kiện xói mòn thì nước sông thường bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hòa tan,

độ đục cao do các chất huyền phù và chất rắn, chất mùn có trong nguồn nước Ngày nay, hiếm

có nước sông nào đạt tiêu chuẩn chất lượng nước cấp mà không cần xử lý

1.2.1.2 Nước ao, hồ

Một nguồn đáng kể trong nước mặt là nước hồ Chất lượng nước hồ phụ thuộc vào thời gian lưu và các điều kiện thời tiết và chất lượng nguồn nước chảy hồ, trong đó có nguồn nước sinh hoạt và công nghiệp Ngoài ra chất lượng nước hồ còn phụ thuộc vào thời tiết trong khu vực, vào điều kiện sinh thái môi trường Nơi thiếu ánh sáng mặt trời, điều kiện lưu thông kém

và chất thải hữu cơ nhiều, nước hồ sẽ có lượng oxi hoà tan thấp, điều kiện yếm khí tăng, nước

hồ sẽ có mùi khó chịu Nơi có nhiều ánh sáng mặt trời, điều kiện quang hợp dể dàng, các chất dinh dưỡng tích thụ nhiều sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng gây hại đến chất lượng nước hồ Thường nước hồ cũng không đảm bảo tiêu chuẩn của nước cấp

Tuy nhiên nước bề mặt, nước sông hay nước hồ vẫn thường xuyên xảy ra quá trình tự làm sạch như quá trình lắng các chất huyền phù trong thời gian lưu, quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ, quá trình nitrat các hợp chất chứa nitơ, quá trình bốc hơi…

1.1.1.3 Nước suối

Mùa khô nước trong nhưng lưu lượng nhỏ Mùa lũ nước lớn nhưng nước đục, có nhiều cát sỏi, mức nước lên xuống đột biến Trữ lượng, tính chất và thành phần các hợp chất có trong nước không được ổn định

Ứng dụng: Có thể sử dụng cấp nước cho các bản làng hoặc các đơn vị quân đội trong khu vực Nếu muốn sử dụng cho các hệ thống cấp nước lớn phải có công trình dự trữ và phòng chống phá hoại

Phương pháp xử lý:

- Chưng cất, bốc hơi: ít kinh tế

- Cơ chế sinh học

1.2.2 Phân loại nước nguồn nhiễm bẩn

a Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virut và các chất hữu cơ gây bệnh Nguồn nhiễm bẩn này

có trong chất thải của người và động vật trực tiếp hoặc gián tiếp đi vào nguồn nước Hậu quả

là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ… sẽ lây lan thông qua môi trường nước, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng…

b Nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân huỷ xác động thực vật và các chất thải trong nông nghiệp Các chất thải này tuy không trực tiếp gây bệnh nhưng là môi trường tốt cho các vi trùng, virut sinh sống và phát triển chính từ chỗ đó mà lây lan qua đường nước

c Nguồn nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, các chất rắn có chứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp như: phenol, xyanua, crôm, cadimi, chì Các chất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra những tác hại lâu dài

d Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và công nghiệp tạo ra ngày càng nhiều các chất hữu cơ không khả năng phân hủy sinh học cũng gây ảnh hưởng đến nguồn nước mặt

e Các chất phóng xạ từ các cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ như các nhà máy sản xuất phóng xạ, các bệnh viện, các cơ sơ nghiên cứu và công nghiệp, dẫu vô tình hay cố ý các

cơ sở công nghiệp này vẫn là nơi gây ra ô nhiễm phóng xạ cho các nguồn nước lân cận

f Các chất bảo vệ thực vật cùng với ưu điểm là dùng để phòng chống sâu bọ, côn trùng, nấm… giúp ích cho nông nghiệp mặc khác gây ô nhiễm cho các nguồn nước nhất là khi chúng không được sử dụng đúng mức

g Các hoá chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chất dẻo, dược phẩm, sợi… cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm đáng kể cho môi trường nước đặc biệt là chất tổng hợp bền và rất khó tách ra khỏi môi trường nước

h Các hoá chất vô cơ nhất là các chất dùng trong phân bón cho nông nghiệp như các hợp chất photphát, nitrat là nguồn dinh dưỡng cho quá trình phì dưỡng, làm ô nhiễm môi trường nước

1.2.3 Các thông số đánh giá chất lượng nước nguồn

Các thành phần tạp chất trong nước với hàm lượng quá giới hạn nào đó có thể coi là gây

ô nhiễm cho nước, gây hại đến quá trình và thiết bị sử dụng hoặc có hại cho sức khoẻ con người và động vật Do đó, để đánh giá chất lượng nước người ta đã nghiên cứu và đưa ra các chỉ tiêu điển hình có ảnh hưởng đến những khả năng sử dụng của nước Các chỉ tiêu này có thể được phân loại thành các nhóm chỉ tiêu vật lý, chỉ tiêu hóa học và chỉ tiêu vi sinh

1.2.3.1 Chỉ tiêu lý học

a Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ

Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại của nguồn nước Nhiệt độ của nước mặt thay đổi rất lớn (từ 4 ÷ 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu của nguồn nước Ví dụ: ở miền Bắc, nhiệt độ nước thường dao động 13 – 140C, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn (26 -290

C)

b Độ màu

Được xác định so sánh với thang màu côban Độ màu của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo Chẳng hạn các hợp chất Fe3+

làm cho nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic làm cho nước

có màu vàng hoặc nâu, các loại tảo thường làm cho nước có màu xanh, các chất ô nhiễm từ nguồn nước thải thường làm cho nước có màu xám hoặc đen

Độ màu được xác định bằng đơn vị Pt-Co Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lững trong nước tạo ra và dể dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, để loại

bỏ loại màu thực tế của nước (do các chất hoà tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hoá lý kết hợp

Các chất gây mùi, vị trong nước có thể chia làm 3 nhóm:

 Các chất gây mùi, vị có nguồn gốc vô cơ như các loại muối khoáng, khí hoà tan Các muối của Clo gây vị mặn, axit gây vị chua, MgSO4 gây vị hơi đắng CSO4 gây vị hơi ngọt, muối kali gây vị hơi chát,…muối của sắt, đồng gây mùi tanh…

 Các chất gây mùi, vị có nguồn gốc hữu cơ từ chất thải, nước thải công nghiệp như dầu

mỡ, phenol …

 Các chất gây mùi, vị do các quá trình sinh hoá, hoạt động của các vi sinh vật trong

nước làm cho nước có mùi tanh cá, mùi bùn

e Hàm lượng cặn

Nước mặt luôn chứa lượng cặn nhất định là các hạt sắt, cát, … do dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động, thực vật mục nát hòa tan vào trong nước Cùng một nguồn nước hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô ít, mùa lũ lớn Hàm lượng cặn của nước sông dao động rất lớn (20 ÷ 5000mg/l), có khi lên đến 30.000mg/l

Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để lựa chọn biện pháp xử lý đối với nguồn nước mặt Hàm lượng cặn của nguồn càng cao thì việc xử lý càng phức tạp và tốn kém Người ta phân biệt cặn toàn phần, cặn không hoà tan (cặn lơ lững), cặn hòa tan và tinh cặn Cặn toàn phần bao gồm tất cả các chất hữu cơ và vô cơ trong trong nước không kể không khí Cặn toàn phần được xác định bằng cách đun cho bay hơi một dung tích nhất định

và sấy khô ở nhiệt độ 1050

÷ 1100C cho đến khi trọng lượng không đổi Cặn hòa tan cũng được xác định theo phương pháp trên, nhưng trước khi đun bay hơi, cần lọc bỏ cặn không hoà tan Phần cặn giữ lại trên giấy là cặn không hòa tan Hàm lượng cặn không tan được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ (1050

1.2.3.2 Chỉ tiêu hóa học

a Độ pH

Là thống số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch Độ pH thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước, có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hoà tan trong nước Nước sẽ có tính axit, kiềm hay trung tính khi có độ pH tương ứng là <7, >7 hay =7 Nước nguồn có độ pH thấp sẽ gây khó khăn cho quá trình xử lý

b Độ cứng của nước

Là đại lượng biểu thị hàm lượng các muối của canxi và magie có trong nước Có thể phân biệt thành 3 loại độ cứng: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cữu và độ cứng toàn phần Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các muối cacbônat và bicacbonat của canxi và magie

có trong nước Độ cứng vĩnh cữu biểu thị tổng hàm lượng độ cứng trên

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

Tùy theo giá tị độ cứng, nước được đánh giá theo các mức:

có độ kiềm thấp, cần thiết phải bổ sung hoá chất để kiềm hoá nước

d Độ oxy hoá

Là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước Độ oxy hoá được định nghĩa là lượng oxy hoá cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước, tính theo đơn vị mg O2/l nước hoặc KMnO4/l nước Ngoài ra người ta còn dùng chỉ tiêu nhu cầu oxy sinh học (BOD) là lượng oxy cần thiết vi khuẩn hiếu khí phân hủy hết các chất hữu cơ có trong nước (oxy hoá sinh học) Thông số thường dùng để đánh giá là BOD5, là lượng oxy tiêu thụ cho quá trình oxy hoá sinh học sau 5 ngày đo mẫu Sau 5 ngày, lượng chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi khuẩn đạt 70 – 80% Để phân huỷ hoàn toàn các chất hữu cơ trong nước bởi vi khuẩn cần đến 20 ngày

f Hàm lượng sunfat và clorua

Tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các muối natri, canxi, magie và aixit H2SO4, HCl Các nguồn nước có hàm lượng clo lên đến 500 ÷ 1000mg/l Sử dụng nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận Ion Cl- có trong nước do sự hòa tan các muối khoáng hoặc các quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ Nước chứa các ion Clˉ có tính xâm thực đối với bê tông

Các ion SO42- có trong nước do khoáng chất hoặc từ nguồn gốc hữu cơ, với hàm lượng

> 250 mg/l sẽ gây tổn hại đến sức khoẻ con người; với hàm lượng > 300mg/l sẽ có tính xâm thực mạnh đối với bê tông

g Iốt và florua

Thường gặp trong nước dưới dạng ion và chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người Hàm lượng fluo có trong nước <0,7mg/l dể gây bệnh đau răng, lớn hơn 1,5mg/l

sinh hỏng men răng Ở những vùng thiếu iốt thường xuất hiện bệnh bướu cổ, ngược lại nếu nhiều iôt quá cũng có hại cho sức khoẻ

h Các hợp chất photphat

Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat Đây là sản phẩm của quá trình phân

tử sinh học và các chất hữu cơ Cũng như nitrat là chất dinh dưỡng cho sự phát triển của rong tảo Nguồn photphat đưa vào môi trường nước là từ nước thải sinh hoạt, nước thải một số ngành công nghiệp và lượng phân bón dùng trên đồng ruộng

Photphat không thuộc loại hoá chất độc hại đối với con người, nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, các bông cặn kết cặn ở bể tạo bông sẽ không lắng đựơc ở bể mà có khuynh hướng tạo thành đám nổi trên mặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắng trong ngày

CO2 đúng bằng lượng ion HCO3- cùng tồn tại trong nước Nếu trong nước có lượng CO2 hòa tan vựơt quá CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định sẽ gây ăn mòn bê tông

k Hoá chất bảo vệ thực vật

Hiện nay có hàng trăm hoá chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trong nông nghiệp Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người Đặc biệt là clo hữu cơ, có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể con người Việc sử dụng lớn các hóa chất này trên đồng ruộng đang đe dọa làm ô nhiễm các nguồn nước

l Chất hoạt động bề mặt

Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có trong nước thải và 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 thể gây hại cho cơ thể con người khi sử dụng Ngoài ra các chất này càng tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vực nước, ngăn cản sự hòa tan oxy vào nước làm chậm quá trình tự làm sạch của nguồn nước

1.2.3.3 Chỉ tiêu vi sinh

a Vi trùng và vi khuẩn

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có các loại

vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm đó là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt … Việc xác định sự

có mặt của các loại vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy, trong thực tế, người ta áp dụng chỉ số vi khuẩn đặc trưng, đó là loại vi khuẩn đường ruột E.coli Bản thân của vi khuẩn coli này là vô hại, song sự có mặt của coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh Số lượng vi khuẩn coli tương ứng với số lượng vi trùng gây bệnh trong nước Đặc tính của vi khuẩn coli là có khả năng tồn tại cao hơn các vi trùng gây bệnh khác Do đó, sau khi xử lý, nếu trong nước không còn phát hiện thấy coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh đã

bị tiêu diệt Mặc khác việc xác định coli đơn giãn và nhanh chóng Nên chúng được chọn làm

vi khuẩn đặc trưng để xác định mức độ nhiễm vi trùng gây bệnh trong nước Theo tiêu chuẩn cấp nước ăn uống sinh hoạt (TCXD – 33: 1985) chỉ số coli không vượt quá 20con/1 lit nước Ngoài ra trong một số trường hợp, người ta xác định vi khuẩn kị khí để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước nguồn

rong tảo còn gây nên tình trạng thừa hay thiếu oxy trong nước, tạo các chất gây mùi, tăng nồng độ các chất hữu cơ và tạo ra các chất độc hại trong nước

1.2.4 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp

1.2.4.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt

Nước sau xử lý cần phải đảm bảo an toàn cho sử dụng Nước cấp sinh hoạt phải không ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, đảm bảo không mùi, không vị, không vi trùng gây bệnh; nồng độ các chất độc hại, các chất gây bệnh mãn tính không vượt quy định; độ trong, độ mặn và tính ổn định phải cao và đảm bảo thẫm mỹ cũng như phù hợp với những quy định của TCVN hoặc các tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước ăn uống và sinh hoạt về phương diện vật lí, hoá học, sinh học lấy theo tiêu chuẩn TCVN – 33: 1985 (xem phụ lục (bảng 1.1)

1.2.4.2 Chất lượng nước cấp cho sản xuất

Chất lượng nước cấp cho sản xuất đòi hỏi rất khác nhau, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi ngành công nghiệp, có thể chia ra các loại như sau:

+ Nước cấp cho ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, giấy, phim ảnh… yêu cầu chất lượng nước đạt như ăn uống, sinh hoạt

+ Nước để làm nguội gần như là nhu cầu chung của rất nhiều ngành công nghiệp và chiếm một số lượng rất lớn (ví dụ: làm nguội các thiết bị hoá chất các lò đúc gang, thiết bị ngưng tụ của máy và tuốc bin hơi, thiết bị làm nguội không khí…) nước làm nguội yêu cầu hàm lượng cặn và độ cứng tạm thời nhỏ và nhiệt độ càng thấp càng tốt

+ Nước cấp cho nồi hơi yêu cầu chất lượng cao Nước không được có cặn, độ cứng toàn phần rất nhỏ Đối với nồi hơi áp lực 13 ÷ 16 at, độ cứng toàn phần không đựơc quá 0,1

odH Nồi hơi có áp lực 52at, độ cứng toàn phần nhỏ hơn 0,05odH và nồi hơi có áp lực lớn hơn

112 at, độ cứng toàn phần phải nhỏ hơn 0,01odH) Ngoài ra phải hạn chế tới mức thấp nhất sự

có mặt của các hợp chất axit silic (H2SiO3)

1.3 CÁC QUÁ TRÌNH VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGUỒN 1.3.1 Mục đích của quá trình xử lý nước

- Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng học để thỏa mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ sản xuất công nghiệp và dịch vụ công cộng của các đối tượng dùng nước

- Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẩn đục, gây ra màu, mùi, vị trong nước

- Cung cấp nước có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khoẻ của người tiêu dùng

- Nước sau xử lý phải có các chỉ tiêu chất lượng thoả mản theo tiêu chuẩn vệ sinh đối với nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt để thoả mãn các yêu cầu trên

b Song chắn rác và lưới chắn

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lững trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý

c Bể lắng cát

Ở nguồn nước mặt có hàm lượng cặn lớn hơn hoặc bằng 250mg/l , sau lưới chắn các hạt cặn lơ lững vô cơ, có kích thước nhỏ, tỉ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh

được giữ lại ở bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cặn lớn như cát, đất,…

d Lắng sau keo tụ tạo bông

Đây là quá trình xử lý cơ bản trong công nghệ xử lý nước cấp Bể lắng này nhằm mục đích loại bỏ các hạt rắn lơ lững có sẵn trong nước, hoặc được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông, hoặc bùn từ thiết bị xử lý sinh học hiếu khí Các hạt rắn này lắng dưới tác dụng của trọng lực

a Keo tụ tạo bông

Đối với những hạt cặn có kích thước nhỏ, luôn ở trạng thái lơ lững rất khó lắng đọng trong môi trường dòng chảy, kể cả môi trường lắng tĩnh cũng khó đạt hiệu quả mong muốn

Để loại bỏ những hạt cặn này người ta áp dụng phương pháp keo tụ tạo bông Mục đích của quá trình keo tụ tạo bông là tạo ra các nhân tố có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng lơ lững thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và kết dính trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất

b Khử trùng nước bằng các chất oxi hoá mạnh

Để đảm bảo an toàn về mặt vi trùng học, nước trước khi cấp cho người tiêu dùng phải được khử trùng Để khử trùng thường dùng các biện pháp diệt khuẩn và vi trùng có trong nước: dùng các hoá chất có tác dụng triệt trùng cao như clo, hợp chất của clo, ozôn Trong kĩ

thuật xử lý nước chất tiệt trùng được xử dụng phổ biến nhất là clo và các hợp chất của clo vì

rẻ, dể kiếm và vận hành đơn giản

1.3.2.3 Phương pháp lí học

Dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm với cường độ lớn Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím có bước sóng ngắn có tác dụng tiệt trùng rất mạnh Hay khử trùng bằng phương pháp nhiệt như đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước

1.3.3 Dây chuyền công nghệ xử lý

Xử lý nước có thể qua nhiều công đoạn, nhiều quá trình và được thực hiện trên những công trình khác nhau Tập hợp các công trình đơn vị theo một trình tự xử lý những chất bẩn thô đến xử lý những chất bẩn tinh có chứa trong nước nguồn, từ xử lý đơn giản đến phức tạp đảm bảo sản phẩm đầu ra đạt chất lượng yêu cầu, hay nói cách khác là sự tập hợp các công trình, thiết bị theo một quy trình công nghệ gọi là dây chuyền công nghệ xử lý nước Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước có thể phân biệt như sau:

1.3.3.1 Theo hiệu quả và biện pháp xử lý

Phân biệt 2 loại sơ đồ: sơ đồ xử lý triệt để và sơ đồ xử lý không triệt để Khi hiệu quả

xử lý đạt yêu cầu chất lượng nước đầu ra cho ăn uống sinh hoạt hoặc nhu cầu chất lượng cao trong công nghiệp, gọi là xử lý triệt để, còn khi hiệu quả chất lượng nước thấp hơn chất nước nước ăn uống sinh hoạt gọi là xử lý không triệt để Thông thường, sơ đồ xử lý triệt để nước cấp là sơ đồ công nghệ xử lý có sử dụng quá trình keo tụ

Trong một số sơ đồ công nghệ có thể có một hay nhiều biện pháp xử lý như: vừa khử đục vừa khử màu hay vừa khử sắt vừa khử trùng… cũng có thể trong một sơ sồ công nghệ có nhiều quá trình xử lý như: lắng, lọc…và một quá trình có thể lặp đi lặp lại một số lần Khi nước ít đục có thể chỉ cần lọc một lần, một lần lắng

1.3.3.2 Có quá trình keo tụ hay không có quá trình keo tụ

Sơ đồ công nghệ không có quá trình keo tụ dùng cho trạm xử lý có công suất nhỏ Trong sơ đồ thường có bể lắng hoặc xiclon thủy lực để lắng bớt một số cặn thô và bể lọc chậm

dùng để xử lý nước sinh hoạt Sơ đồ công nghệ xử lý nước không có quá trình keo tụ về nguyên tắc không được xử lý độ màu

Sơ đồ công nghệ có quá trình keo tụ thường dùng khi nguồn nước có độ đục và độ màu cao đối với những trạm xử lý công suất lớn

1.3.3.3 Theo chuyển động của dòng nước

Phân biệt sơ đồ xử lý tự chảy và sơ đồ xử lý áp lực Sơ đồ xử lý tự chảy dùng trong hệ thống cấp nước thành phố và công nghiệp với công suất lớn Sơ đồ xử lý áp lực thường dùng trong hệ thống nước tạm thời hay hệ thống cấp nước công suất bé Chọn sơ đồ xử lý tự chảy hay sơ đồ xử lý áp lực là căn cứ chủ yếu vào công suất, vật liệu xây dựng, khả năng cung cấp

và gia công công xưởng các thiết bị áp lực Nói chung, hệ thống tự chảy thường làm bằng gạch, đá, bê tông cốt thép, rất ít khi dùng vật liệu thép còn hệ thống áp lực hoàn toàn bằng thép

1.4 LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGUỒN CÓ HÀM LƯỢNG

CẶN > 2500mg/l , KẾT HỢP CÁC BIỆN PHÁP HOÁ HỌC BỔ SUNG

1.4.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý

Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý nước dựa vào các yếu tố sau:

- Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xử lý

- Công suất của nhà máy nước

- Chất lượng nước yêu cầu (nước sau xử lý) phụ thuộc mục đích của đối tượng sử dụng

- Điều kiện kinh tế kĩ thuật

- Điều kiện của địa phương

Chọn lựa công nghệ xử lý phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng nước nguồn và công suất của trạm xử lý Chất lượng nước nguồn thay đổi theo vị trí và thời gian từ chỗ này đến chỗ này đến chỗ khác hay từ mùa này sang mùa khác, do vậy công nghệ xử lý nước và quá trình vận hành cũng phải thay đổi dựa vào tính chất lí, hoá, sinh của nước Trong nguồn nước người ta

cố gắng giữ cho nước đưa vào xử lý không thay đổi theo mùa, bằng các quá trình xử lý sơ bộ

So sánh chất lượng nước đầu vào với nước sau xử lý để quyết định cần tách chất gì ra khỏi nước, chọn các thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kĩ thuật xử lí cụ thể, chọn

hoá chất và liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa các điều kiện cần dùng và xắp xếp các bước xử lý

Dựa vào một số dây chuyền công nghệ xử lí được kiến nghị trong TCXD – 33: 1985 TCXD cũng đưa ra các biện pháp hóa học bổ sung và các hóa chất thường sử dụng như trong bảng (1.2) (xem phụ lục) Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng nước nguồn, có thể có các phưong phương pháp hóa học khác nhau, kết hợp với các phương pháp cơ học để có thể tạo nên một

sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp

1.4.2 Công nghệ xử lý chung cho nước nguồn

Lắng sơ bộ Song chắn rác, lưới chắn

Keo tụ, tạo bông

1.4.3 Lựa chọn quy trình xử lý cho nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500mg/l, kết hợp các biện pháp hóa học

Nồng độ cặn lơ lững trong nước quyết định nhiều đến dây chuyền công nghệ Đối với nước nguồn có hàm lượng cặn lớn > 2500mg/l thì cần phải xử lý biện pháp hoá học kết hợp với xử lý cơ học thì hiệu suất xử lý mới đạt hiệu quả Phải có quá trình keo tụ tạo bông và xử

lý sơ bộ qua bể lắng sơ bộ trước khi đưa vào xử lý chính Với công suât bất kì, tính chất của nguồn nước dựa vào tiêu chuẩn ta có thể lựa chọn quy trình công nghệ xử lý như sau:

Bể lắng

Bể lọc nhanh

Hồ sơ lắng

Trạm bơm

Chất khử trùng

Bể chứa nước sạch Trạm bơm

cấp II

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGUỒN

1 Ở đầu nguồn nước so với khu vực dân cư và khu vực sản xuất;

2 Bờ sông và lòng sông ổn định, không lở (hoặc không sụt lở rất ít) và đặc biệt không bị bồi;

3 Thu được lượng nước có chất lượng và đủ lưu lượng cho hiện tại và cho quy hoạch phát triển tương lai, thuận lợi cho việc tổ chức bảo vệ vệ sinh nguồn nước;

4 Gần nơi cung cấp điện

2.1.1.1 Công trình thu và trạm bơm kết hợp đặt trong lòng sông, lòng hồ

Yêu cầu đối với kiểu trạm bơm này là:

1 Máy bơm chìm đặt thấp hơn mực nước thấp nhất trong sông H1≥0,5m

2 Miệng hút của máy bơm ở vị trí cao hơn đáy sông H2≥1m

3 Để ngăn ngừa vật nổi trên sông về mùa lũ (gỗ, bèo lục bình, xác thực vật) phải bọc lưới B40 xung quanh các trụ đỡ sàn đặt bơm

4 Để ngăn ngừa rong rêu, rác, túi nilông đi vào miệng hút của máy bơm, đặt một lồng (kiểu lồng chim) luới chắn ngoài máy bơm Lồng làm bằng khung thép, ngoài quấn lưới đồng, đường kính sợi dây đồng là 1mm Mắt lưới 22mm Lồng có đường kính lớn hơn đuờng kính máy bơm 50mm, chiều cao lớn hơn chiều cao máy bơm 0,3 - 0,4m Đặt phủ từ đỉnh đáy bơm kéo dài sâu xuống dưới miệng hút Qua kinh nghiệm cho thấy lưới dồng ngoài nhiệm vụ ngăn rác còn có tác dụng chống rêu, hà, ốc, bám vào máy bơm, ăn mòn máy bơm

2.1.1.2 Công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ

Kiểu bố trí họng thu và trạm bơm xa nhau áp dụng cho những nơi bờ sông có độ dốc thoải, lòng sông ở xa bờ

Họng thu nước hồ, kênh rạch và sông vận tốc ôn hoà Đầu họng thu đặt lưới chắn, mắt lưới 55mm bằng sợi dây đồng, đường kính 1-2mm Khung thép hàn có thể tháo lắp dể dàng

để làm sạch và thay thế khi cần

Vận tốc dòng chảy qua lưới v≤0,6m/s để tránh hiện tượng kéo rác vào ống

2.1.1.3 Công trình thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng

Trong trường hợp bờ sông thoải mái, mực nước sông dao động lớn giữa mùa khô và mùa

lũ, trong nước có nhiều cát, để tiết kiệm trong xây dựng có thể áp dụng sơ đồ họng thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng Đầu họng thu đặt một song chắn rác để loại trừ vật nổi có kích thước lớn, nước theo ống dẫn vào ngăn lắng cát Sau khi được lắng cát, nước qua lưới chắn vào buồng thu để bơm đi

2.1.1.4 Công trình thu, trạm bơm hợp khối đặt sát bờ

Trong trường hợp bờ sông dốc, điều kiện địa chất tốt, vận tốc dòng chảy lớn, mực nước dao dộng giữa mùa khô mùa lũ, áp dụng sơ đồ công trình thu và trạm bơm sát bờ Ở những trạm có công suất vừa và nhỏ, công trình thu gần khu xử lý, áp lực trạm bơm nước thô thấp có thể thay bơm trục ngang, trục đứng bằng bơm chìm

2.1.2 Song chắn và lưới chắn rác

2.1.2.1 Chức năng và vị trí

Đây là công đoạn xử lý đầu tiên và cần thiết cho quá trình xử lý nước mặt Song chắn và lưới chắn được đặt ở cửa vào của công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lững trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử

lý Vật nổi và vật lơ lững trong nước có thể có kích thước như các que tăm nổi hoặc như nhành cây con khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rửa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước

2.1.2.2 Cấu tạo

Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mương dẫn Thanh đan có thể

có tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thường là hình chữ nhật Có các kiểu song chắn rác như

kiểu thanh chắn, kiểu lưới và kiểu trống quay Thông thường, loại thanh chắn và trống quay được ưa chuộng do dể dàng vệ sinh bằng phương pháp thủ công và máy móc

Song chắn rác thường đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 450

C hay 600C hoặc đặt vuông góc với dòng chảy để tiện lợi khi cọ rửa

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

- Có thể dùng biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng oxi hoà tan trong nước

- Xử lý sơ bộ với dịch vôi để duy trì độ cứng của nước từ 8,5 – 9,0oD

Tóm lại nhờ các quá trình hoá, lý, sinh tự nhiên xảy ra trong hồ nên chất lượng nước hồ tốt hơn nước nguồn dã đưa vào hồ Nhờ quá trình bổ sung nhân tạo nên nồng độ tảo thấp, độ cứng và nồng độ kim loại độc hại giảm đi, kết quả là giảm đi rất nhiều chi phí cho giai đoạn tiếp theo

2.2.1.2 Khử vi khuẩn, virut nhờ các quá trình tự nhiên trong hồ lắng

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

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

- Nhiệt độ của nước nhở hơn 37oC 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 nắng mặt trời tiêu diệt các vi khuẩn ở lớp nước bề mặt

- Vi khuẩn, virut thường bị lắng cùng với các hạt cặn Các chất vô cơ, chất độc hại trong nước có thể huỷ hại vi khuẩn, độ pH không thích hợp với vi khuẩn

2.2.1.3 Ngăn ngừa sự phát triển của tảo

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

a Sử dụng hoá chất tiêu diệt

Người ta có thể sử dụng các hoá chất như đồng sunfat, hợp chất của Clo, natri sunfat, chất diệt cỏ 2,4D… Khi đưa các hoá chất này vào nước, tảo sẽ bị huỷ diệt và lắng xuống đáy

hồ chứa Tuy nhiên, đưa hoá chất, đặc biệt là các hoá chất bảo vệ thực vật vào các hồ chứa nước dùng để sản xuất sinh hoạt với mục đích diệt tảo không phải là biện pháp tối ưu

b Giảm các chất dinh dưỡng cho tảo trong nước

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

c Giảm cường độ ánh sáng tới hồ chứa

Biện pháp này tuy khó thực hiện nhưng trong thực tế nếu có thể thực hiện được cũng cần thiết áp dụng Muốn giảm được lượng ánh sáng hấp phụ vào nước cần tăng độ sâu hoặc giảm

hệ số hấp phụ ánh sáng của nước bằng cách giảm độ đục của nước Trong thực tế, trong độ sâu hơn 10m có khả năng hạn chế rất nhiều sự phát triển của rong tảo

2.2.2 Quá trình oxy hoá sơ bộ

Quá trình oxy hoá sơ bộ có tác dụng nâng cao hiệu suất của các quá tình 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; 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

Trong xử lý nước uống hiện nay, thường người ta dùng ozôn là chất oxy hoá cho quá trình oxy hoá sơ bộ vì khi nước thô chứa các chất hữu cơ, nếu dùng clo sẽ dẫn đến sự kết hợp

với các chất hữu cơ tạo thành các hyđrocacbon clorua, các chất này rất có hại cho sức khoẻ như các dạng clorofooc khác nhau và các chất hữu cơ không bay hơi

Do đặc tính của ôzôn rất mạnh nên trong xử lý nước ôzôn được dùng nhiều với mục đích: khử trùng, loại bỏ các loài tảo, oxi hoá các chất hữu cơ, chất tẩy rửa và các hoá chất bảo

vệ thực vật, oxy hoá các chất hữu cơ hoà tan, oxy hoá các chất vô cơ, tách độ đục và các chất rắn lơ lững Ôzôn còn có tác dụng làm chất trợ keo để phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo

2.3 CÔNG ĐOẠN HÕA TRỘN

Sau khi đưa chất phản ứng vào nước, cần phải hoà trộn đều chất phản ứng với nước Quá trình trộn phải được tiến hành rất nhanh chóng trong một khoảng thời gian trước lúc tạo thành những bông kết tủa Thời gian đó thường lấy bằng 1 ÷ 2 phút Phương pháp trộn chia hai loại: trộn cơ học và trộn thuỷ lực

2.3.1 Phương pháp trộn cơ học

Biện pháp trộn cơ học có thể thực hiện nhờ cánh hay bản lá của máy bơm trong trạm bơm cấp I Lúc đó dung dịch phèn được đưa vào ống hút của máy bơm cấp I Để đảm bảo chắc chắn hiệu quả khuấy trộn, khoảng cách ống dẫn từ máy bơm đến bể phản ứng chỉ nên có một chiều dài nhất định

Biện pháp chủ yếu trong trộn cơ học là dùng máy khoáy (giống thiết bị khoáy trộn phèn) Thời gian trộn cơ học lấy từ 30 ÷ 60 giây Việc khuấy trộn phèn được tiến hành trong các bể trộn hình vuông hoặc tròn với tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1 Nước và hoá chất đi vào phần đáy bể và sau khi hoà trộn được thu lại ở phía trên bề mặt bể và đưa sau bể phản ứng

Trộn cơ học có nhiều ưu điểm như: thời gian trộn ngắn, có thể tự điều chỉnh cường độ khoáy trộn theo ý muốn Song nhược điểm chính của biện pháp này là cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác đòi hỏi trình độ quản lí và vận hành cao Vì vậy trộn cơ học nên áp dụng cho các nhà máy nước có mức độ cơ giới hoá và tự động hoá cao và có công suất lớn

Ở Việt Nam hiện nay vẫn dùng biện pháp trộn thuỷ lực là chủ yếu

2.3.2 Phương pháp trộn thuỷ lực

Trộn thủy lực là phương pháp dùng các loại vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy hỗn hợp nước và hoá chất để hoà tan chúng với nhau Trộn thủy lực có thể thực hiện ngay trên ống đẩy của máy bơm cấp I hoặc trong các bể trộn

2.3.2.1 Bể trộn đứng

Thường sử dụng trong trường hợp có dùng vôi sữa để kiềm hoá nước với công suất bất

kì Vì chỉ có bể trộn đứng mới đảm bảo giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lững, làm cho quá trình hoà tan vôi được triệt để Còn nếu dùng các bể trộn khác thì có thể vôi sẽ bị kết tủa trước các tấm chắn Kinh nghiệm cho thấy, diện tích tối đa của bể trộn đứng không nên lớn hơn 15m2, vì khi diện tích mặt bằng càng lớn, thì khả năng trộn đều hoá chất với nước càng kém Bể trộn đứng có dạng bằng vuông hoặc tròn, phần dưới có cấu tạo tháp hoặc chóp với góc ở đáy α = 30 ÷ 400

Nguyên tắc làm việc của bể trộn: nước đưa vào xử lý từ dưới lên Tốc độ dòng nước đưa vào phía đáy Vđ = 1 ÷ 1,5m/s Với tốc độ này sẽ tạo nên chuyển động rối, làm cho nước

Hình 2.1 Bể trộn đứng

trộn đều với dung dịch chất phản ứng Nước vào từ đáy dâng lên với tốc độ nước dâng vd = 25mm/s Sau đó theo máng vòng quanh bể có đục lỗ chảy ngậm vào máng tập trung, từ đó chảy sang công trình tiếp theo Tốc độ nước chảy trong máng vm = 0,6m/s Thời gian lưu lại trong nước lưu lại trong bể không vượt quá 2 phút Ngoài ra có thể sử dụng giàn ống khoan lỗ

thu nước thay cho màng vòng

2.3.2.2 Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ

Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ thực chất là một cái máng, bên trong có tấm chắn thẳng đứng (các tấm chắn có khả năng tháo lắp được), trên các tấm chắn có khoan nhiều hàng lỗ Các lỗ khoan sẽ tạo nên rất nhiều xoáy nước, làm cho chất phản ứng được trộn đều với nước

Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ sử dụng thuận lợi cho những trạm có công suất vừa và lớn Tốc

độ dòng nước qua lỗ vl = 1m/s, tốc độ dòng nước ở cuối máng trộn vm = 0,6m/s

Để tránh không khí hoà trộn vào nước, hàng lỗ trên cùng phải ngập sâu trong nước từ 0,1

÷ 0,15m Đường kính lỗ dl = 20 ÷ 100mm (trị số lớn dùng cho trạm có công suất lớn hơn 25.000m3/ng.đ) Tổng diện tích các lỗ trên một tấm chắn lấy bằng 30 ÷ 35% diện tích làm việc của các tấm chắn đó Khoảng cách giữa các tấm chắn này lấy bằng chiều rộng bể Chiều

Hình 2.2 Bể trộn có tấm chắn khoang lỗ

1- Ống dẫn nước vào 2- Ống dẫn hóa chất

5- Ống dẫn nước ra

sâu mực nước tối thiểu ở ngăn cuối cùng phải bằng 0,2 ÷ 0,5m Ở đầu bể thường bố trí ngăn tràn và tháo nước tràn

2.3.2.3 Bể trộn vách ngăn ngang có cửa thu hẹp

Bể trộn vách ngăn ngang có cấu tạo như một cái máng hình chữ nhật Trong máng đặt 3 vách ngăn có cửa thu hẹp Vách đầu và cuối góc cửa thu hẹp ở giữa Vách có cửa thu hẹp ở hai bên Nhờ có cấu tạo có cửa thu hẹp so le như vậy mà tạo nên chuyển động xoáy cần thiết làm cho dung dịch chất phản ứng trộn đều với nước Bể trộn có vách ngăn ngang áp dụng thích hợp cho trạm xử lý có công suất vừa và nhỏ Tốc độ nước chảy tròn máng vm ≥ 0,6m/s, tốc độ nước qua cửa thu hẹp vh = 1m/s Khoảng cách giữa 2 cách ngăn lấy bằng 2 lần chiều rộng bể

2.3.2.4 Bể trộn cơ khí

Trộn cơ khí là dùng năng lượng của cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối Việc khuấy trộn được tiến hành trong các bể trộn hình vuông hoặc hình tròn với tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1

Nguyên tắc làm việc: nước và hoá chất được đi vào phía đáy bể, sau khi hoà trộn đều sẽ được thu dung dịch ở trên mặt bể đưa sang bể phản ứng

Cánh khuấy có thể cấu tạo theo nhiều dạng khác nhau, có thể là cánh tuốcbin hoặc cánh phẳng gắn trên trục quay Tuỳ theo chiều sâu bể mà có thể gắn nhiều tầng cánh trên cùng một trục quay Cánh khuấy có thể làm bằng thép không gỉ, hợp kim làm bằng gỗ Trục quay đặt theo phương thẳng đứng, bộ phận truyền động đặt trên bề mặt bể

Tốc độ của trục quay được chọn theo kiểu cánh khuấy và kích thước cánh khuấy Vận tốc giới hạn của điểm xa nhất trên cánh khuấy so với trục quay không lớn hơn 4,5m/s Cánh khuấy tuốcbin có tốc độ quay trên trục là 500 ÷ 1500vong/phut, còn kiểu cánh phẳng là 50 ÷

500 vòng/phút

Bể trộn cơ khí có ưu điểm hơn các loại bể trộn thuỷ lực là, có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn Thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ, tiết kiệm vật liệu xây dựng Nhược điểm của bể trộn cơ khí là phải có cánh khuấy và các thiết bị cơ khí, đòi hỏi người quản lý vận hành phải có trình độ nhất định

Bể trộn cơ khí nên áp dụng cho các trạm xử lý có công suất vừa và lớn, mức độ cơ giới hoá và tự động hoá cao

2.4 KEO TỤ TẠO BÔNG VÀ KIỀM HÓA NƯỚC

2.4.1 Bản chất của quá trình keo tụ

Cặn bẩn trong nước thiên nhiên thường là hạt cát, sét, bùn, sinh vật phù du, sản phẩm phân hủy của các chất hữu cơ… Các hạt cặn lớn có khả năng tự lắng trong nước, còn cặn bé ở trạng thái lơ lững Trong kĩ thuật sử lý nước bằng các biện pháp cơ học như lắng, lọc chỉ có thể loại bỏ những hạt có kích thước lớn hơn 10-4mm, còn những hạt cặn có d < 10-4mm, nếu dùng quá trình lắng tĩnh thì phải tốn rất nhiều thời gian và cũng rất khó có thể có hiệu quả cao,

do vậy cần phải áp dụng xử lý bằng phương pháp lý hoá, đó là phương pháp keo tụ

Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hoá chất, trong đó các hạt keo lơ lững trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết lại với nhau tạo thành bông có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dể dàng bằng các biện pháp lắng hay lọc

Sử dụng quá trình keo tụ này người ta có thể tách được hoặc làm giảm đi các thành phần có trong nước như kim loại nặng, các chất bẩn lơ lững, các anion… và có thể cải thiện được độ đục, độ màu của nước

Các chất keo tụ thường được sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt dưới dạng dung dịch hòa tan, các chất điện li hay cao phân tử…

Đặc điểm cơ bản của hạt cặn bé là do kích thước vô cùng nhỏ nên có bề mặt tiếp xúc rất lớn trên một đơn vị thể tích, các hạt cặn này dể dàng hấp thụ, kết bám với các chất xung quanh hoặc lẫn nhau để tạo ra bông cặn to hơn Mặc khác các hạt đều mang điện tích và chúng có khả năng liên kết với nhau hoặc đẩy nhau bằng lực điện từ Tuy nhiên trong môi trường nước,

do các loại lực tương tác giữa các hạt cặn bé hơn lực đẩy do chuyển động nhiệt Brown nên các hạt cặn luôn luôn tồn tại ở trạng thái lơ lững

Bằng việc phá vỡ trạng thái cân bằng động tự nhiên của môi trường nước, sẽ tạo điều kiện thuận lợi để các hạt cặn kết dính với nhau thành các hạt cặn lớn hơn và dể xử lý hơn Trong công nghệ xử lý nước là cho theo vào nước các hoá chất làm nhân tố keo tụ các hạt cặn

lơ lững

2.4.1.1 Các phương pháp keo tụ

a Keo tụ bằng các chất điện li

Cho thêm vào nước các chất điện li ở dạng ion ngược dấu Khi nồng độ các ion ngược dấu tăng lên, thì càng nhiều ion được chuyển từ lớp khuyếch tán vào lớp điện tích kéo dẫn đến việc giảm độ lớn của thế động điện, đồng thời lực đẩy tính điện cũng giản đi Nhờ chuyển động Brown các hạt keo với điện tích bé khi va chạm dể kết dính bằng lực hút phân tử tạo nên các bông cặn ngày càng lớn

Cũng như các phương pháp keo tụ khác, keo tụ dùng chất điện ki đơn giản đòi hỏi liều lượng chất điện li cho vào trong nước phải thật chính xác Nếu nồng độ chất điện li trong nước vượt quá mức cần thiết sẽ dẫn đến quá trình tích điện trở lại đối với các hạt keo, làm điện thế zeta tăng lên, hiệu quả keo tụ giảm đi và hệ keo trong nước sẽ trở về thế bền vững

Do nhược điểm nói trên nên biện pháp này tuy đơn giản, nhưng đòi hỏi phải bổ sung chất điện li nhiều, liều lượng phải chính xác, nên ít được sử dụng

b Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu

Quá trình keo tụ được thực hiện bằng cách tạo ra trong nước một hệ keo mới tích điện ngược dấu với hệ keo cặn bẩn trong nước thiên nhiên và các hạt keo điện tích trái dấu sẽ trung hoà lẫn nhau Chất keo tụ thường là phèn nhôm, phèn sắt, đưa vào nước dưới dạng hoà tan, sau phản ứng thủy phân chúng tạo ra hệ keo mới mang điện tích dương có khả năng trung hoà với các hạt keo mang điện tích âm

Al2(SO4)3  2Al3+ + 3SO4