Tìm hiểu công nghệ và đánh giá hiệu quả xử lí nước cấp tại nhà máy cấp nước hưng vĩnh thành phố vinh nghệ an

Tuy nhiên trong thời gian gần đây, con người đang có xu hướng tăng cường khai thác nguồn nước mặt phục vụ cho việc cấp nước do việc khai thác nước ngầm cung cấp cho sinh hoạt và công ngh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH

CỬ NHÂN KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Vinh - 2012

Giáo viên hướng dẫn : ThS Đào Thị Minh Châu

Sinh viên thực hiện : Trần Thị Ngọc Bình

Sinh viên lớp : 49B2 - CN KHMT

Vinh - 2012

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài khóa luận này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình trực

tiếp từ Thạc sĩ Đào Thị Minh Châu Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với sự

giúp đỡ quý báu đó

Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo và các cán

bộ kĩ thuật của nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh, cảm ơn Khoa Sinh học đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã ủng hộ, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành khóa luận

Vinh, tháng 5 năm 2012

Sinh viên

Trần Thị Ngọc Bình

MỤC LỤC

Trang LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1.Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Các khái niệm, thuật ngữ liên quan đến đề tài 3

1.2 Tài nguyên nước trên thế giới và tài nguyên nước mặt Việt Nam 3

1.2.1 Tài nguyên nước trên thế giới 3

1.2.2 Tài nguyên nước mặt Việt Nam 5

1.3 Nhu cầu về nước ở Việt Nam 6

1.4 Một số tiêu chuẩn chất lượng nước cấp, quy chuẩn kĩ thuật công trình cấp nước đã được ban hành và sử dụng 7

1.4.1 Các thông số đánh giá chất lượng nước 7

1.4.2 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về các công trình cấp nước đô thị 10

1.5 Tổng quan về xử lí nước cấp 14

1.5.1 Chọn nguồn nước 14

1.5.2 Nguyên tắc chọn công nghệ xử lí nước 16

1.5.3 Các công nghệ xử lí nước cấp hiện có 17

1.6 Khái quát về nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh 19

1.6.1 Khái quát về ngành cấp nước đô thị Nghệ An 19

1.6.2 Khái quát về nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh 21

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1.Đối tượng nghiên cứu 22

2.2.Phạm vi nghiên cứu 22

2.3.Nội dung nghiên cứu 22

2.4 Phương pháp nghiên cứu 22

2 4.1 Sử dụng và kế thừa các số liệu có sẵn 22

2 4.2 Các phương pháp thu thập số liệu, thu mẫu và phân tích mẫu 22

2.4.3 Phân tích và thống kê số liệu: Sử dụng phần mềm Excel 23

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24

3.1.Công nghệ xử lí nước cấp tại nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh 24

3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp 24

3.1.2 Các bước quy trình công nghệ cơ bản trong xử lý nước cấp 26

3.2 Hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước cấp của nhà máy 42

3.2.1 Các chỉ tiêu lí - hóa 44

3.2.2 Chỉ tiêu vi sinh 47

3.3 So sánh hệ thống xử lý nước cấp cũ và mới của nhà máy 48

3.3.1 Sự giống nhau giữa hai hệ thống 48

3.3.2 Sự khác nhau giữa hai hệ thống 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

1 Kết luận 52

2 Kiến nghị 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 55

Quy chuẩn Việt Nam

Ủy ban nhân dân UNDB Tổ chức phát triển kinh doanh Liên hiệp quốc

UNESCO Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp

WB Ngân hàng thế giới

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.2 : Thống kê diện tích lưu vực các sông lớn ở Việt Nam 5

Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nước theo vùng ở Việt Nam 6

Bảng 1.4: Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nguồn nước 15

Bảng 2.1 : Phương pháp phân tích các chỉ tiêu tại Trung tâm Y tế dự phòng 23

Bảng 3.2: So sánh nước mặt và nước ngầm 43

Bảng 3.3: Chất lượng nước trước và sau xử lý 43

Bảng 3.4: Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước sau xử lý 47

Bảng 3.5: Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh của nước trước- sau xử lý 47

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 : Phương án lựa chọn quá trình xử lí dựa vào kích thước hạt cặn có trong nước 16

Hình 1.2 : Sơ đồ tổng quát xử lý nước mặt cấp cho sinh hoạt 17

Hình 1.3 : Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước hồ Zevenbergen (Hà Lan) 18

Hình 1.4: Hệ thống xử lý nước hồ của Cộng hòa Liên bang Đức 18

Hình 1.5: Hệ thống xử lý nước cấp của thành phố Donau (CHLB Đức) 19

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp của thành phố Essen (CHLB Đức) 19

Hình 3.1: Phương pháp xử lý nguồn nước mặt 24

Hình 3.2 : Sơ đồ chung quá trình xử lý nước cấp 25

Hình 3.3: Quy mô mặt bằng khu xử lí 26

Hình 3.4 : Sơ đồ công nghệ quá trình keo tụ nước 27

Hình 3.5 : Bể pha phèn 27

Hình 3.6: Quy trình xác định mức hóa chất pha phèn 28

Hình 3.7 : Sự xáo trộn xảy ra trong bể phản ứng 29

Hình 3.8 : Minh họa quá trình keo tụ - tạo bông 29

Hình 3.9: Sơ đồ phân vùng trong bể lắng 31

Hình 3.10 : Sơ đồ cấu tạo bể lắng 31

Hình 3.13 : Sơ đồ hệ thống xả bùn 33

Hình 3.14: Sơ đồ cấu tạo bể lọc 36

Hình 3.15: Hệ thống phân phối nước rửa lọc 37

Hình 3.16: Mặt cắt ngang của máng thu nước rửa 38

Hình 3.17 : Sự giãn nở lớp vật liệu lọc khi rửa lọc 39

Hình 3.18 : Hệ thống pha chế clo 41

Hình 3.19: Sự thay đổi độ pH của nước trước và sau xử lý 44

Hình 3.20: Hàm lượng NH 3 /NH 4 + trong nước trước và sau xử lý 45

Hình 3.21: Hàm lượng clorua trong nước trước và sau xử lý 46

Hình 3.22: Hàm lượng sắt trong nước trước và sau xử lý 46

Hình 3.23: Hình dạng máng lắng kiểu cũ 49

Hình 3.24: Mặt cắt dọc của máng lắng 50

MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề

Nước là một nhu cầu thiết 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 đến 10 lít nước cho các hoạt động 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 và năng lượng Mặt khác, nước còn là nhu cầu không thể thiếu đối với các hoạt động sống của con người, mọi sinh hoạt thường ngày và đặc biệt là không thể thiếu trong hoạt động sản xuất công nghiệp đang ngày càng phát triển như hiện nay

Với hai phần ba diện tích trên Trái Đất là nước, trước đây, tài nguyên nước được xem như là tài nguyên vô tận của nhân loại Nhưng ngày nay với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn tài nguyên nước bị hao kiệt và ô nhiễm dần Con người đã và đang đứng trước nguy cơ thiếu nguồn nước sạch cho sinh hoạt và các hoạt động khác Vì thế con người phải biết xử lí các nguồn nước cấp để có thể cung cấp đủ số lượng và đảm bảo chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp

Nước ngầm và nước mặt là hai nguồn cấp nước chính cho ngành cấp nước hiện nay Tuy nhiên trong thời gian gần đây, con người đang có xu hướng tăng cường khai thác nguồn nước mặt phục vụ cho việc cấp nước do việc khai thác nước ngầm cung cấp cho sinh hoạt và công nghiệp gặp nhiều khó khăn như: chi phí tốn kém, chất lượng và trữ lượng nước ngầm đang bị suy giảm….Một trong những lí do khác khiến con người hạn chế khai thác nước ngầm là sự sụt lún bề mặt trái đất do mực nước ngầm hạ thấp đang đe doạ các công trình xây dựng cũng như các hoạt động sống của con người

Tại Việt Nam, với sự bùng nổ dân số cùng với sự phát triển không ngừng của các đô thị, thành phố thì nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp ngày càng tăng Đặc biệt là trước sự phát triển về kinh tế kéo theo ô nhiễm môi trường, nổi bật

là vấn đề suy giảm về chất lượng và trữ lượng tài nguyên nước Do vậy, vấn đề đảm bảo lượng lớn nước sạch cung cấp cho sinh hoạt và công nghiệp đang là vấn đề cần thiết hiện nay Một trong những mục tiêu và nhiệm vụ chủ yếu của thời kì đẩy mạnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước mà Đại hội Đảng lần thứ 8 đã đề ra là:

“Dân cư thành thị và 80% dân số ở nông thôn được cung cấp nước sạch” và cần

“xây dựng quy hoạch bảo vệ và khai thác hợp lí nguồn nước, đáp ứng nhu cầu của

sản xuất và đời sống” Để làm được điều đó chúng ta phải “bằng và dựa vào khoa

học công nghệ” (Nghị quyết Trung Ương lần thứ 2 khoá III) Đứng trước nhu cầu

về nước sạch ngày càng tăng của xã hội, ngành cấp nước Việt Nam nói chung và ngành cấp nước ở các địa phương nói riêng đã có nhiều biện pháp nhằm xây dựng một hệ thống các nhà máy xử lí nước cấp trong phạm vi cả nước, áp dụng các công nghệ xử lí nước tiên tiến và phù hợp với đặc trưng về nguồn nước Việt Nam, đáp ứng nhu cầu cho sinh hoạt và công nghiệp

Để tìm hiểu rõ hơn về một trong số những công nghệ xử lí nước cấp được

sử dụng hiện nay, tôi chọn đề tài: “Tìm hiểu công nghệ và đánh giá hiệu quả xử lý nước cấp tại nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh – Thành phố Vinh – Nghệ An”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tìm hiểu quy trình công nghệ xử lí nước cấp của nhà máy, hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động cũng như cấu tạo của các hệ thống chính trong quy trình xử lí nước cấp

Đánh giá hiệu quả xử lí nước cấp Từ đó rút ra kết luận về chất lượng nước cấp mà người dân trong địa bàn sử dụng có đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước sạch do Bộ Y tế ban hành

Chỉ ra những ưu điểm của công nghệ mới so với công nghệ cũ Từ đó cho thấy được lợi ích của việc đổi mới công nghệ tại nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Các khái niệm, thuật ngữ liên quan đến đề tài

- Tài nguyên thiên nhiên là các dạng vật chất và năng lượng, thông tin có giá trị tự thân, thể hiện qua các đặc tính cơ, lý, hóa, sinh… của chúng mà con người đã biết hoặc chưa biết, tồn tại khách quan và tuân theo những quy luật tự nhiên nhất định,

mà con người có thể sử dụng được trong hiện tại hoặc tương lai

Theo “thuật ngữ thủy văn và môi trường nước”, tài nguyên nước là lượng nước trên một vùng đã cho hoặc lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể khai thác( nước mặt hoặc nước dưới đất) Điều 2 Luật tài nguyên nước Việt Nam (1998) quy định” Tài nguyên nước của Việt Nam bao gồm các nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới đất, nước biển thuộc lãnh thổ Việt Nam” Tài nguyên nước của một lãnh thổ là toàn bộ lượng nước có trong đó mà con người có thể khai thác sử dụng được, xét cả

về mặt lượng và chất, cho sinh hoạt, sản xuất, trong hiện tại và tương lai

Nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước Nước ngọt được bổ sung một cách tự nhiên bởi nước giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất

- SMEWW là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Standard Methods for the

Examination of Water and Waste Water có nghĩa là Các phương pháp chuẩn xét

nghiệm nước và nước thải

- TCU là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh True Color Unit có nghĩa là đơn vị đo

màu sắc

- NTU là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Nephelometric Turbidity Unit có nghĩa

là đơn vị đo độ đục

- Keo tụ (coagulation) là sự phá vỡ trạng thái ổn định của các hạt keo để tạo ra sự

tập hợp khởi đầu các hạt keo

- Tạo bông (floculation) là sự tổ hợp các hạt keo đã bị keo tụ

- Bar: Là một đợn vị chỉ áp lực, được sử dụng trong máy nén và các công cụ khí nén ngành công nghiệp (ISO 2787)

1.2 Tài nguyên nước trên thế giới và tài nguyên nước mặt Việt Nam

1.2.1 Tài nguyên nước trên thế giới

Nước là yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển môi trường sống Nước

là một nguồn tài nguyên quý giá và có hạn, là động lực chủ yếu chi phối mọi hoạt động dân sinh kinh tế của con người Nước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất

nông nghiệp, thuỷ điện, giao thông vận tải, chăn nuôi, thuỷ sản… Bởi vậy, tài nguyên nước có giá trị kinh tế và được coi là một loại hàng hoá

Nước là một loại tài nguyên có thể tái tạo được và cần sử dụng một cách hợp

lí để duy trì khả năng tái tạo của nó

Trên hành tinh chúng ta nước tồn tại dưới những dạng khác nhau: Nước trên trái đất, ngoài đại dương, ở các sông suối, hồ ao, các hồ chứa nhân tạo, nước ngầm… Theo V.I.veronatske, khối lượng nước trên trái đất vào khoảng 1.46 tỷ

km3, trong đó nước đại dương chiếm khoảng 1.37 tỷ km3

Sự phân bố nước trên hành tinh chúng ta theo số liệu ước tính của UNESCO năm 1978 theo bảng như sau: Tổng lượng nước trên trái đất vào khoảng 1.385.984.610 km3, trong đó nước đại dương vào khoảng 1.338.000.000 km3 chiếm 96.5% Nước ngọt trên trái đất chiếm tỷ lệ nhỏ chỉ vào khoảng 2.5% Nước ngọt phân bố ở nước ngầm, nước mặt, băng tuyết và các dạng khác, trong đó ở dạng băng tuyết chiếm tỷ lệ cao nhất (xấp xỉ 70%), nước ngọt ở các tầng ngầm dưới đất chiếm tỷ lệ vào khoảng 30.1%, trong khi đó nước trong hệ thống sông suối chỉ

chiếm khoảng 0.006% tổng lượng nước ngọt trên trái đất, một tỷ lệ rất nhỏ (Hà Văn

lượng nước

% nước ngọt

(Nguồn: Giáo trình quản lý và Quy hoạch nguồn nước)

1.2.2 Tài nguyên nước mặt Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước có hệ thống sông ngòi chằng chịt, là một trạng thái thuận lợi cung cấp nguồn nước mặt Tổng lượng nước bình quân hằng năm chảy trên các sông suối Việt Nam kể từ ngoài lãnh thổ chảy vào theo số liệu đánh giá của WB và UNDB (Việt Nam – Đánh giá tổng quan ngành thủy lợi, Báo cáo chính do WB, ADB, FAO, UNDB,NGO và IWRP lập, 1996) là 879 tỉ m3

, trong

đó 75% lượng nước này thuộc lưu vực sông Hồng và sông Mê Kông So với các nước láng giềng, lượng nước có dùng trên đầu người (bằng lượng nước chảy hằng năm của một nước chia cho dân số) ở nước ta thuộc loại cao trong khu vực

Bảng 1.2 : Thống kê diện tích lưu vực các sông lớn ở Việt Nam

tổng cộng

Phần diện tích lưu vực ở Việt

Nam Diện tích (km 2

8 Sông Cửu Long 795.000 72.000 9

(Nguồn: Việt Nam – Đánh giá tổng quan ngành thủy lợi, Báo cáo chính do WB, ADB, FAO, UNDB,NGO và IWRP lập 1996, trang 15)

Sông ngòi Việt Nam hầu như nằm ở cuối hạ lưu các sông lớn: Sông Hông, sông Mêkông, sông Mã, sông Cả, sông Đồng Nai 90% diện tích lưu vực sông Mêkông nằm ở nước ngoài, 50% diện tích lưu vực sông Hồng nằm ở Trung Quốc

và 30% lượng nước hằng năm bắt nguồn từ Trung Quốc Do đó khả năng có nước, đặc biệt là mùa khô, khi các nước ở vùng thượng nguồn gia tăng sử dụng nguồn nước là điều nằm ngoài tầm kiểm soát của Việt Nam

Do đặc điểm khí hậu nên sự phân bố dòng chảy trong năm rất không đều Tổng lượng dòng chảy trong 3 – 5 tháng mùa lũ chiếm khoảng từ 70 – 80% lượng dòng chảy trong năm Trong khi đó, trong suốt 7 – 9 tháng mùa kiệt tỷ lệ này chỉ vào khoảng 20 – 30%

Hiện nay, nguồn nước mặt Việt Nam đang đứng trước thực trạng đáng lo ngại Tại các đô thị, tình trạng ô nhiễm nước mặt ngày càng trầm trọng, đặc biệt là các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh Tình trạng ô nhiễm nước mặt ngày càng gia tăng theo nhịp điệu phát triển công nghiệp Tốc độ phát triển kinh tế cao là nguy cơ làm xấu đi chất lượng nước trên các sông suối Ngoài ra, hiện tượng xâm nhập mặn cũng là vấn đề đáng lo ngại đối với nguồn nước mặt tại các

vùng đồng bằng ven biển (Hà Văn Khối, 2005)

1.3 Nhu cầu về nước ở Việt Nam

Nhu cầu tiêu thụ nước những năm 90 ước tính khoảng 50 tỷ m3/năm, trong đó nông nghiệp sử dụng 92%, công nghiệp 5% và sinh hoạt 4% Gần 84% lượng nước khai thác từ nguồn nước dưới đất được sử dụng cho mục đích nông nghiệp Tuy nhiên, mức khai thác này vẫn đảm bảo dòng chảy môi trường thấp nhất của các sông ngòi (30% dòng chảy năm thấp nhất)

Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nước theo vùng ở Việt Nam

Vùng

Tổng trữ lượng (W)

106 m3

Tổng nhu cầu (TNC)

106 m3

Tưới (%

TNC)

Sinh hoạt (%

TNC)

Công nghiệp (%

TNC)

Dịch vụ (%

TNC)

TNC/

W (%)

(Nguồn: Giáo trình tài nguyên nước và sinh vật)

Dự tính tới 2030 dân số cả nước đạt 129 triệu, trong đó dân thành phố lên 60 triệu, kinh tế tăng trưởng 10 lần, GDP đầu người tăng 7 lần, diện tích tưới tăng

3,4%/năm, chuẩn cấp nước tăng gấp đôi (150 lít/người/ngày), 100% dân được cấp nước sạch vào năm 2020 Cơ cấu dùng nước sẽ thay đổi theo xu hướng nông nghiệp 75%, công nghiệp 16%, tiêu dùng 9% Nhu cầu nước tăng gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 tổng lượng nước sông ngòi, 1/3 lượng nước nội địa, 1/3 lượng dòng chảy ổn định

Tăng dân số và đô thị hóa dẫn đến tăng mạnh nhu cầu nước và tăng xả thải ô nhiễm Tăng trưởng kinh tế cũng làm tăng nhu cầu nước và tăng xả thải ô nhiễm Tăng giá trị bất động sản và đất đai, tăng mật độ dân số, tăng dân trong các vùng rủi

ro cao làm tăng rủi ro tài chính và kinh tế gắn liền với lũ lụt, tăng nhu cầu đầu tư cho nhóm nghèo nhất

Hiện nay, nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn ở Việt nam là vấn đề nan giải do những khó khăn tự nhiên và kinh tế xã hội của vùng 76,6% dân số Việt Nam đang sinh sống ở nông thôn, trên 50% hộ dân đang dùng giếng khơi, 25% dùng nước sông suối, trên 10% dùng nước mưa Ước tính, mới có khoảng 30% dân

số có nguồn nước tương đối sạch, trong đó chỉ có khoảng 10% đạt tiêu chuẩn quốc

gia (Nguyễn Thị Phương Loan, 2005)

1.4 Một số tiêu chuẩn chất lượng nước cấp, quy chuẩn kĩ thuật công trình cấp nước đã được ban hành và sử dụng

1.4.1 Các thông số đánh giá chất lượng nước

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:

- Các chỉ tiêu vật lí cơ bản như: độ đục, độ màu, độ pH, độ nhớt, tính phóng

là nước có chứa nhiều tạp chất và do vậy khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được, gọi là độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn Đối với nước sinh hoạt, độ đục phải lớn hơn 30cm

b) Độ màu

Nước nguyên chất không có màu, nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên Ví dụ: Các hợp chất sắt không hòa tan trong nước làm cho nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic làm cho nước có màu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây…Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước

c) Hàm lượng chất rắn trong nước

Hàm lượng chất rắn trong nước gồm có chất rắn vô cơ (các muối hòa tan, chất rắn không tan như huyền phù, đất cát…), chất rắn hữu cơ (các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo và các chất rắn hữu cơ vô sinh như phân rác, chất thải công nghiệp…) Trong xử lí nước khi nói đến hàm lượng chất rắn, người ta thường sử dụng các thông số như: tổng hàm lượng rắn lơ lửng TSS, cặn lơ lửng SS, chất rắn hòa tan DS, chất rắn bay hơi VS

d) Mùi, vị của nước

Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị Nước thiên nhiên có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các chất hòa tan trong nó như mùi clo, mùi amoniac, mùi sunfua hidro…Nước có thể có vị mặn chát…tùy theo thành phần và hàm lượng các muối hòa tan trong nước

e) Độ phóng xạ trong nước

Nước nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ trong nước thường có nguồn gốc từ nguồn nước thải Phóng xạ gây nguy hại cho sự sống nên độ phóng xạ trong nước thường được xem như là một trong những chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước

f) Hàm lượng oxi hòa tan DO (Dissoleved oxigen)

Oxi hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ, đặc tính của nguồn nước bao gồm các thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh Các nguồn nước mặt có bề mặt thoáng tiếp xúc với không khí nên thường có hàm lượng oxi hòa tan cao Ngoài ra, quá trình quang hợp và hô hấp của sinh vật trong nước cũng làm thay đổi lượng oxi hòa tan trong nước mặt

g) Nhu cầu oxi hóa học COD (Chemical Oxigen Demand)

COD là lượng oxi cần thiết để oxi hóa hết các hợp chất hữu cơ trong nước tạo thành CO2 và H2O COD là một đại lượng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxi hóa bằng

vi khuẩn Chất oxi hóa thường dùng ở đây là Kalipemanganat hoặc Kalibicromat h) Nhu cầu oxi sinh học (Biological Oxigen Demand)

BOD là lượng oxi cần thiết để vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện hiếm khí Trong môi trường nước, khi quá trình oxi hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxi hòa tan BOD cũng là một chỉ tiêu để xác định độ nhiễm bẩn của nước

i) Khí hidrosunfua H2S

Khí hidrosunfua là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, phân rác có trong nước thải Khí hidrosunfua làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu Với nồng độ cao, khí hidrosunfua có tính ăn mòn vật liệu

j) Các hợp chất của Nitơ

Các hợp chất của nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong thiên nhiên, trong các chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào trong nước Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng amoniac, nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố nitơ (N2)

- Nếu nước chứa NH3 và nitơ hữu cơ thì coi như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm

- Nếu nước chủ yếu có NO2- thì nước đã bị ô nhiễm thời gian dài hơn, ít nguy hiểm hơn

- Nếu nước chủ yếu là NO3- thì quá trình oxi hóa đã kết thúc

k) Sắt và Mangan

Nước bề mặt thường chứa sắt (III) tồn tại ở dạng keo hữu cơ, cặn hoặc huyền phù Nước thiên nhiên thường có sắt với hàm lượng tới 30 mg/l, đôi khi cao hơn Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/l, nước có mùi tanh có khó chịu, làm vàng quần

áo khi giặt…Các cặn sắt kết tủa làm tắc hoặc làm giảm khả năng vận chuyển của

hệ thống dẫn nước

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm với hàm lượng nhỏ hơn, ít khi vượt quá 2 mg/l Với hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0,05 mg/l sẽ gây trở ngại nhiều trong việc sử dụng giống như nước có chứa sắt ở hàm lượng cao l) Chỉ tiêu vi sinh

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và các loại thủy sinh khác Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước được chia thành hai nhóm: Vi sinh có hại và vi sinh vô hại Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại rong tảo Nhóm này cần được loại bỏ khỏi nước trước khi

sử dụng Vi khuẩn E.coli được lựa chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong nước

Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến quy định trị số Ecoli không nhỏ hơn 100ml, chỉ số ecoli tương ứng là 10 Tiêu chuẩn vệ sinh Việt Nam quy định chỉ số ecoli của nước sinh hoạt phải nhỏ hơn 20

Ngoài các chỉ tiêu trên còn có các chỉ tiêu khác như: sunphat, photphat, clorua, pH, silic, rong tảo…

1.4.2 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về các công trình cấp nước đô thị

Quy chuẩn QCVN 07:2010/BXD do Hội Môi trường Xây dựng Việt Nam biên soạn với sự tham gia của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam, Vụ Khoa học Công nghệ và Môi trường phê duyệt, Bộ Xây dựng ban hành theo Thông tư số 02/TT-BXD ngày 5/2/2010

Quy chuẩn QCVN 07:2010/BXD là kết quả hoạt động của “Hợp phần phát triển bền vững trong các khu đô thị nghèo” (SDU) do Bộ xây dựng chủ trì thực hiện trong khuôn khổ Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch trong lĩnh vực môi trường (DCE)

QCVN 07:2010/BXD là quy chuẩn kĩ thuật quốc gia các công trình hạ tầng

kĩ thuật đô thị, trong đó có các quy định kĩ thuật về các công trình cấp nước đô thị

1.4.2.1 Quy định chung

- Hệ thống cấp thoát nước đô thị phải đảm bảo phù hợp với sơ đồ cấp nước của quy hoạch vùng, quy hoach chung và quy hoạch chi tiết xây dựng đô thị; đảm bảo việc bảo vệ và sử dụng tổng hợp các nguồn nước

- Khi cải tạo, mở rộng hệ thống cấp nước, phải đánh giá về kĩ thuật, kinh tế và điều kiện vệ sinh của các công trình cấp nước hiện có và dự kiến khả năng sử dụng tiếp Phải xét đến khả năng sử dụng đường ống, mạng lưới và công trình theo từng đợt xây dựng

- Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt phải đảm bảo yêu cầu của quy chuẩn cấp nước sinh hoạt Hóa chất, vật liệu, thiết bị … trong xử lý, vận chuyển và

dự trữ nước ăn uống không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước và sức khỏe của con người

Chất lượng nước dùng cho công nghiệp và việc sử dụng hóa chất để xử lý nước phải phù hợp với yêu cầu công nghệ và sản phẩm

1.4.2.2 Lựa chọn nguồn nước

- Chọn nguồn nước phải căn cứ theo tài liệu khảo sát với thời gian tối thiểu là

5 năm, dựa trên các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt, nước ngầm phục vụ hệ thống cấp nước sinh hoạt

- Ưu tiên lựa chọn loại nguồn nước có chất lượng tốt, thuận lợi cho quá trình

xử lý, giá thành xử lý nước nhỏ

- Khi trữ lượng của một nguồn nước không đủ thì được phép sử dụng nhiều nguồn nước cho một hệ thống cấp nước

- Nguồn nước được lựa chọn để khai thác phải được sự cho phép của cơ quan Nhà nước quản lí nguồn nước

Đối với nguồn nước mặt, QCVN 07:2010/BXD quy định các nội dung sau:

- Lưu lượng khai thác phải phù hợp với quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước; không làm thay đổi các đặc trưng thủy văn hoặc dòng chảy

- Nếu khai thác nước sông suối thì vị trí khai thác phải nằm ở phía thượng lưu

so với khu vực dùng nước

- Tài liệu thủy văn phải là tài liệu tích lũy nhiều năm (tối thiểu là 10 năm)

- Nếu có nhiều loại nguồn nước mặt tương đương nhau, cần ưu tiên theo thứ tự: Nước sông, nước hồ, nước suối hoặc tiến hành so sánh kinh tế - kĩ thuật

1.4.2.3 Các quy định đối với trạm xử lý nước cấp

 Trạm xử lý nước cấp

Quy mô công suất của trạm xử lý nước cấp xác định dựa trên cơ sở lượng nước tiêu thụ trong ngày dùng nước lớn nhất có kể đến lượng nước dùng cho bản thân trạm phục vụ cho việc xả cặn của bể lắng, rửa bể lọc và các nhu cầu cho công nghệ và sinh hoạt trong trạm xử lý Lượng nước này không vượt quá 10% công suất của trạm, đồng thời phải kiểm tra trường hợp làm việc tăng cường để đảm bảo bổ sung lượng nước khi có cháy xảy ra

Tối thiểu có 2 công trình trạm xử lý nhằm đảm bảo điều kiện làm việc điều hòa suốt ngày đêm với khả năng có thể ngừng từng công trình của trạm để thau rửa, sửa chữa Đối với trạm có công suất dưới 3000 m3/ngày thì được phép ngừng làm việc một số giờ của ngày đêm để thau rửa, sửa chữa

Khi thiết kế trạm xử lý nước cấp có công suất 10000 m3/ngày trở lên phải xử

lý nước rửa bể lọc để dùng lại hoặc xả vào bể chứa với điều kiện phải thực hiện các yêu cầu của cơ quan quản lí môi trường Bùn cặn của trạm xử lý nước phải chuyển đến bãi chôn lấp

Diện tích tối thiểu của khu đất xây dựng trạm xử lý nước cấp phải theo quy định hiện hành

 Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp

- Dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt và nước ngầm phải được lựa chọn căn

cứ vào thành phần tính chất của nước thô, quy mô công suất của trạm cấp nước và các điều kiện khác

- Các điều kiện bắt buộc phải thực hiện:

+ Tối thiểu phải có 2 công trình trong trạm xử lý khi trạm có công suất từ 3000

m3/ngày trở lên

+ Trong dây chuyền công nghệ có dùng bể tạo bông có lớp cặn lơ lửng, bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng, bể lọc tiếp xúc thì phải tách khí trước khi đưa nước vào các loại bể đó

 Bể lắng

- Bể lắng được sử dụng để lắng cặn trước khi đưa nước vào bể lọc hoặc đưa thẳng nước đến nơi dùng nước cho nhu cầu sản xuất

- Hàm lượng cặn trong nước sau bể lắng và tại bể lắng không được vượt quá

20 mg/l, khi tổng hàm lượng cặn trong nước ngầm lớn hơn 20 mg/l thì phải thiết

kế bể lắng tiếp xúc

- Bể lắng tiếp xúc trong các trạm xử lý nước ngầm phải tính toán với thời gian nước lưu lại trong bể tối thiểu là 90 phút, khi có sử dụng hóa chất phải thiết kế bể trộn và bể phản ứng

- Phải đảm bảo sao cho việc phân phối và thu nước đều để hiệu quả lắng là lớn nhất

- Phải bố trí các thiết bị tập trung cặn và xả cặn khỏi bể lắng

- Phải xây dựng công trình lắng sơ bộ trong trường hợp nước có hàm lượng cặn lớn hơn 2500 mg/l hoặc trong trường hợp hàm lượng cặn nhỏ hơn 2500 mg/l nhưng có thể sử dụng các hồ có sẵn trong tự nhiên làm hồ sơ lắng

 Bể lọc (áp dụng cho bể lọc nhanh trọng lực)

- Bể lọc nhanh trọng lực phải được tính toán theo 2 chế độ làm việc bình thường và chế độ làm việc tăng cường Trong các trạm xử lý có số lượng bể lọc đến 20 phải dự tính ngừng một bể lọc để sửa chữa, khi số lượng lớn hơn 20 phải

dự tính ngừng 2 bể để sửa chữa đồng thời

- Số lượng và diện tích một bể lọc phải căn cứ vào quy mô công suất, điều kiện cung cấp thiết bị, điều kiện xây dựng và quản lý và phải thông qua việc so

sánh kinh tế - kĩ thuật Số lượng bể lọc không được nhỏ hơn 2, diện tích 1 bể lọc không được quá 100 m2

- Tổn thất áp lực trong bể lọc nhanh trọng lực sơ bộ lấy bằng 2,5-3 m, trong bể lọc áp lực sơ bộ lấy bằng 6-8 m Chiều cao lớp nước trên bể lọc lớp lọc trong bể lọc nhanh trọng lực không nhỏ hơn 2 m Chiều cao xây dựng của bể phải phải vượt quá mức nước tính toán trong bể lọc ít nhất là 0,3 m

- Chiều cao lớp nước trên mặt cát lọc tối thiểu là 1,5 m

- Vật liệu lọc phải là cát thạch anh, angtraxit nghiền nhỏ hoặc làm từ vật liệu khác có độ bền cơ học và độ bền hóa học cần thiết (độ vỡ vụn không quá 4%, độ mài mòn không quá 0,5%) Angtraxit nghiền nhỏ phải có hạt hình lập phương hay gần tròn, độ tro không quá 10%, hàm lượng lưu huỳnh không quá 3% Không được phép dùng angtraxit có cấu tạo lớp để làm vật liệu lọc

- Hệ thống phân phối trở lực lớn phải đảm bảo nước rửa phun trực tiếp vào đáy lớp đỡ đồng thời phải dự kiến khả năng kiểm tra, sục rửa và sửa chữa hệ thống phân phối Bể có kích thước mỗi cạnh trên mặt bằng nhỏ hơn 3 m phải dùng hệ thống phân phối trở lực lớn bằng ống khoan lỗ

- Hệ thống phân phối bằng chụp lọc được thiết kế khi áp dụng biện pháp rửa bằng nước kết hợp với không khí, kích thước mỗi cạnh trên mặt bằng của bể lọc lớn hơn 3 m, số lượng chụp lọc lấy không quá 50 cái/m2 diện tích lọc của bể

- Khi bể có hệ thống thu nước đã lọc và phân phối nước rửa bằng chụp lọc thì hầm thu nước phải có chiều cao tối thiểu là 0,9 m và phải có cửa quản lý có đường kính tối thiểu là 500 mm

- Kích thước ống dẫn hoặc máng của bể lọc phải tính theo chế độ làm việc tăng cường

 Xử lý bùn cặn

- Các trạm xử lý nước có công suất từ 3000 m3/ngày trở lên phải có hệ thống

xử lý thu hồi sử dụng lại nước xả cặn bể lắng, nước rửa các bể lọc

- Bùn cặn của trạm xử lý nước phải được thu gom, làm khô và chuyên chở tới nơi chôn lấp hợp vệ sinh hoặc tái sử dụng Không được phép xả bùn cặn trực tiếp ra môi trường xung quanh

 Bể chứa nước sạch

- Bể chứa nước sạch có dung tích từ 100 m3 trở lên phải bằng bê tông cốt thép, thép lắp ghép hay composit Bể có dung tích nhỏ hơn 100 m3 được phép xây bằng gạch

- Các trạm có công suất từ 30000 m3 trở lên phải có ngăn chứa nước rửa lọc chưa qua khử trùng Trong bể chứa phải có các vách ngăn để tạo dòng nước

chảy vòng với thời gian lưu nước phải lớn hơn 30 phút, đủ thời gian tiếp xúc cần thiết cho việc khử trùng

 Khử trùng nước

- Chọn phương pháp khử trùng nước phải chú ý đến yêu cầu chất lượng nước, hiệu quả xử lý nước, độ tin cậy của biện pháp khử trùng, cơ sở kinh tế - kĩ thuật, cơ giới hóa việc lao động và điều kiện bảo quản hóa chất

- Hóa chất được lựa chọn để khử trùng phải đảm bảo hiệu quả khử trùng cao

và tuyệt đối an toàn cho sức khỏe con người, kể cả công nhân vận hành và người sử dụng nước

- Khi khử trùng bằng clo và các hợp chất chứa clo, hàm lượng clo dư phải nhỏ hơn 0,5 mg/l ở đầu mạng lưới và nhỏ hơn 0,3 mg/l ở cuối mạng lưới

- Trong nhà chứa hóa chất phải trang bị các thiết bị bảo hộ lao động, hệ thống thông gió, thiết bị báo lượng clo rò rỉ, hệ thống dập clo khi có sự cố để đảm bảo

an toàn cho người vận hành và cho toàn trạm

 Các điều kiện khác

- Các công trình chính trong dây chuyền công nghệ xử lý nước phải bằng bêtông cốt thép, tuổi thọ của công trình là 100 năm Phải ưu tiên diện tích để bố trí các công trình chính theo hướng tự chảy từ công trình đầu tiên tới bể chứa nước sạch

- Đường nội bộ trong trạm xử lý phải có chiều rộng tối thiểu là 3,5 m, đủ sức chịu tải cho xe chở thiết bị nặng nhất trong trạm và phải có chỗ quay xe

- Các công trình phụ như kho, xưởng sửa chữa, máy biến áp, sân phơi vật liệu lọc, nhà hóa chất, nhà hành chính phải được bố trí sao cho phù hợp và thuận tiện cho vận hành, quản lí trạm và bảo đảm an toàn, vệ sinh môi trường

- Nguồn điện cấp cho trạm xử lý phải là nguồn điện ưu tiên, trường hợp trong dây chuyền công nghệ có bể lắng có tầng cặn lơ lửng thì trong trạm phải có máy phát điện dự phòng

- Trong trạm xử lý phải có phòng thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu cơ bản của nước thô trước khi xử lý, nước sạch sau xử lý Việc phân tích các chỉ tiêu cơ bản của nước phải được thực hiện mỗi ngày 2 lần

1.5 Tổng quan về xử lí nước cấp

1.5.1 Chọn nguồn nước

Chất lượng nước nguồn có một ý nghĩa rất quan trọng cho quá trình xử lí nước Do vậy, trong những điều kiện cho phép, cần chọn nguồn nước có chất lượng tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lí Dựa vào bảng các tiêu chuẩn

đánh giá chất lượng nguồn nước, từ đó lựa chọn công nghệ thích hợp cho quá trình

xử lí

Bảng 1.4: Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nguồn nước

(Nguồn: Giáo trình xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp)

Chất lượng nguồn nước quyết định dây chuyền xử lí Lựa chọn một dây chuyền xử lí phải phù hợp với từng nguồn nước như thành phần, độ bẩn và bản chất của nó, số lượng nước nguồn và độ tin cậy của nguồn nước…Công nghệ xử lí cho nguồn nước cụ thể phải mang tính khả thi Các phân tích về hóa học, lí học, vi trùng cần thiết để có đủ thông tin về nguồn nước và để thấy được các điều kiện tiếp theo Dựa vào hướng dẫn về các tiêu chuẩn chung, các thông số cần chú ý khi chọn nguồn nước gồm:

Nồng độ cặn lơ lửng trong nước quyết định nhiều đến dây chuyền công nghệ Một phần dựa vào thông số này người ta quyết định nên sử dụng quá trình keo tụ tạo bông không, có công đoạn lắng không hay là phải có tất cả các quy trình thông thường

Hàm lượng cacbon hữu cơ hòa tan DOC (Dissolved Orgamic Carbon), thể tích các hạt cặn trong nước tỉ lệ thuận với nồng độ các chất muối có trong nước, với nồng độ axit humic Nếu DOC cao thì phải dùng cacbon hoạt tính để hấp phụ DOC hoặc cho nhiều chất keo tụ để phá vỡ trạng thái ổn định của DOC

Các chất hữu cơ gây ra nhiều loại chất lơ lửng trong nước, từ những phân tử hữu cơ lớn như các chất muối, protein…cho đến các chất nhỏ như virut, vi trùng, tảo…chúng thường gây màu cho nước Gần đây, các chất mùn được xem như có chứa chất độc trihalogenmetan (THM) là chất gây bệnh cấp tính, mãn tính và ác tính trong nước

Nếu các chất hữu cơ như phenol, hóa chất bảo vệ thực vật, hoặc chất tẩy rửa

ở nồng độ không cho phép thì phải có quá trình oxi hóa sơ bộ vì chúng không thể bị tách khỏi bằng cách xử lí thông thường

Nếu hàm lượng NO3-, NH4+ có giá trị cao thì phải xử lí sơ bộ bằng quá trình khử nitrat, khử amon hoặc phải dùng các phương pháp oxi hóa như quá trình lọc khô

1.5.2 Nguyên tắc chọn công nghệ xử lí nước

Chọn lựa công nghệ xử lí nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước thô, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm cần xử lí Hầu hết các chất bẩn trong nước có kích thước hạt từ milimet đến nanomet hoặc nhỏ hơn Các hạt có kích thước nhỏ hơn được gọi là các hạt keo Hệ keo gồm các khoáng chất, các chất keo phù du kết hợp đất, vi trùng, tảo, virut, polime sinh học

và các phân tử lớn Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-6 mm là các chất hòa tan gồm các ion, các phân tử vô cơ đơn giản và các tổ hợp Dưới đây là hình đưa ra phương

án lựa chọn quá trình xử lí dựa vào kích thước hạt

Hình 1.1 : Phương án lựa chọn quá trình xử lí dựa vào kích thước hạt cặn có

trong nước

Chất lượng nước nguồn thay đổi theo vị trí và thời gian, từ chỗ này đến chỗ khác và từ mùa này qua mùa khác Do vậy, công nghệ xử lí nước và quá trình vận hành cũng phải thay đổi dựa vào tính chất lí hóa sinh của nước thô Trong một nguồn nước, người ta cố gắng giữ chất lượng nước đưa vào xử lí không thay đổi theo mùa bằng các quá trình xử lí sơ bộ

Lựa chọn công nghệ xử lí nước trước hết được tiến hành trong phòng thí nghiệm để tìm ra các thông số tối ưu và hóa chất sử dụng, liều lượng sử dụng, chất xúc tác, độ pH…Sau đó để đánh giá các thông số thiết kế và các điều kiện vận hành tối ưu, thử nghiệm trên mô hình thực nghiệm là cần thiết Tuy nhiên, các công việc trên cần đến nhiều thời gian, đặc biệt khi có xử lí vi sinh

Lọc – siêu lọc

Keo tụ hóa học

(chất vô cơ) Oxi hóa sinh học (chất hữu cơ)

Các vấn đề được đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lí nước bao gồm: chất

lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn của nước sau xử lí Dựa vào các số liệu đã

có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lí để quyết định cần tách gì ra khỏi

nước, chọn các thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kĩ thuật xử lí cụ thể,

chọn hóa chất và liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa các điều kiện vận hành

cho từng bước xử lí và sắp xếp các bước xử lí cho thật hợp lí

1.5.3 Các công nghệ xử lí nước cấp hiện có

Theo tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy của giáo trình xử lý nước cấp sinh hoạt và

công nghiệp thì thành phần và chất lượng 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 nước bề mặt bao gồm: chất

lượng về mặt vi trùng học; chất lượng, thành phần huyền phù và độ pH, chất hữu

cơ (độ màu), hàm lượng sắt, mangan…Đối với nước sông suối, ở thượng nguồn

sạch hơn so với nơi đông dân cư Trong trường hợp nước rất sạch vẫn phải khử

trùng bằng clo Nước bề mặt cần có đủ thời gian lưu để lắng các chất vô cơ và các

chất mùn, làm trong nước

Công nghệ xử lý nước bề mặt thay đổi theo thời gian vì chất lượng nước bề mặt

thường thay đổi theo mùa và nhu cầu nước sinh hoạt cũng thay đổi theo thời gian

Khử trùng sau xử lý Hóa chất (CaOH)2 hoặc HCl

- Trộn hóa chất với nước thô

- Phá vỡ trạng thái bền của hệ keo trong nước

- Kết dính các hạt cặn nhỏ thành các bông cặn lớn

Lắng tách bông cặn Lọc tách bông cặn còn lại Khử trùng

Ngăn ngừa lắng cặn rỉ trong đường ống và ổn định nước

Bể chứa

Sau đây là các ví dụ về công nghệ xử lý nước của Hà Lan và Cộng hòa Liên bang Đức:

Hình 1.3 : Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước hồ Zevenbergen (Hà Lan)

Hình 1.4: Hệ thống xử lý nước hồ của Cộng hòa Liên bang Đức

Hình 1.5: Hệ thống xử lý nước cấp của thành phố Donau (CHLB Đức)

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp của thành phố Essen (CHLB Đức)

1.6 Khái quát về nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh

1.6.1 Khái quát về ngành cấp nước đô thị Nghệ An

Ngành cấp nước đô thị Nghệ An được ra đời từ năm 1957, từ mảnh đất Trường Thi với tiền thân là nhà máy nước Vinh Trải qua hơn 50 năm hình thành và phát triển, đến nay, từ một nhà máy với công suất nhỏ đã trở thành công ty một thành viên cấp nước Nghệ An Hiện nay, trên 25 triệu m3 nước sạch đã được cung cấp cho người dân mỗi năm với phạm vi không chỉ ở thành phố Vinh mà còn cung cấp cho các huyện thị, thỏa mãn nhu cầu sinh hoạt, dịch vụ và sản xuất công nghiệp trong tỉnh

Sự hình thành và phát triển từ nhà máy nước Vinh thành công ty một thành viên cấp nước Nghệ An gồm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn 1957 – 1987: Nhà máy nước Vinh được xây dựng và đi vào hoạt

động trong những năm đầu trong công cuộc khôi phục và phát triển kinh tế sau khi đất nước đánh thắng thực dân Pháp xâm lược Những ngày đầu, nhà máy chỉ có công suất 1200 m3 nước/ngày, với tổng số không đầy 40 cán bộ, công nhân làm việc, tài sản ít ỏi với mạng cấp nước không đầy 20 km Tại thời điểm đó, nhà máy

đã đảm bảo nhu cầu sản xuất tiểu thủ công nghiệp cho các nhà máy lớn trên địa bàn thành phố Vinh như Nhà máy Nhiệt điện, Xí nghệp gỗ, Nhà máy ép dầu thực vật…Từ năm 1964, công suất nhà máy được nâng lên 5000 m3/ngày, bước đầu đáp ứng nhu cầu của sinh hoạt của nhân dân, dặc biệt là hàng nghìn hộ dân khu nhà cao tầng Quang Trung, các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp, các cơ quan, bệnh viện, trường học Bước vào những năm 1980, lãnh đạo và cán bộ công nhân viên nhà máy nước Vinh đứng trước thách thức mới đó là nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng trong khi khả năng cấp nước lại có hạn, nguồn nước ngầm bắt đầu bị cạn kiệt, nước bị ô nhiễm nặng…Nhưng với những nỗ lực của cán bộ và công nhân viên nhà máy, những khó khăn cũng dần được đẩy lùi

 Giai đoạn 1987 – 1995: Đây là giai đoạn Nhà máy nước Vinh được đổi thành

Công ty cấp nước Nghệ An, là giai đoạn cơ chế bao cấp được xóa bỏ và được thay vào là cơ chế thị trường Lúc này, nhu cầu và đòi hỏi của xã hội ngày càng cao cũng như xu thế phát triển chung của thời đại

Ngày 15.9.1987, một hệ thống cấp nước đồng bộ, hoàn chỉnh đã được ra đời với công suất 20000 m3

nước/ngày, phục vụ nhu cầu sản xuất, sinh hoạt và dịch vụ trên phạm vi toàn thành phố Vinh Hệ thống cấp nước mới được khai thác từ nguồn sông Đào, có trữ lượng dồi dào và chất lượng được đảm bảo Mạng lưới cấp nước cũng được lắp đặt thêm 60 km đường ống và khôi phục sửa chữa 40 km đường ống

cũ, nâng tổng số chiều dài mạng phân phối lên hơn 100 km Khả năng cấp nước dồi dào, số hộ dân dùng nước máy tăng lên rõ rệt, tỷ lệ cấp nước cho nhân dân đạt 48% Tuy nhiên, giai đoạn này công ty cũng gặp không ít khó khăn do hệ thống mạng đường ống phân phối qua nhiều thời kì phần lớn đã cũ nát, khả năng tải nước vào các khu dân cư thường bị tắc hoặc rò rỉ, 52% số hộ dân trong thành phố Vinh chưa được cấp nước, hệ thông công nghệ mới nhưng do thiếu kinh nghiệm trong thiết kế

và xây dựng nên bị sụt lở, lún, lệch…chưa thực sự bảo đảm an toàn cho sản xuất cấp nước

Bằng sự nỗ lực cả về vật chất và tinh thần, nhà máy đã huy động gần 10 tỷ đồng để cải tạo và nâng cấp hệ thống công nghệ, xây dựng mới các trạm bơm, phát triển hàng chục km đường ống cấp nước cho nhân dân Hơn 400 nhà máy, xí nghiệp, cơ quan, bệnh viện, trường học được sử dụng nước máy Chất lượng nước

sống văn minh cho thành phố Vinh Gần 100% số hộ sử dụng nước đã có đồng hồ

đo nước, hạn chế tỷ lệ thất thoát nước từ 45% trong những năm 1990 - 1992 xuống mức 29 - 30% vào năm 1996

Thời gian này, Công ty đã được Bộ Xây dựng, UBND tỉnh Nghệ An, sở Xây dựng và Thành ủy Vinh tặng 5 cờ thi đua xuất sắc, 3 bằng khen và nhiều giấy khen khác

 Giai đoạn 1995 - nay: Năm 2006, Công ty cấp nước Nghệ An được chuyển đổi

thành công ty TNHH một thành viên cấp nước Nghệ An (NAWASCO) Công ty hiện quản lý nhà máy nước Hưng Vĩnh với công suất 60000 m3

nước/ngày phục vụ nhân dân thành phố Vinh, 7 nhà máy nước ở các huyện miền núi phục vụ nhân dân các thị trấn Con Cuông, Đô Lương, Anh Sơn, Tân Kì, Quỳ Châu, Quỳ Hợp và Thanh Chương Tổng số cán bộ, công nhân viên công ty hiện nay có 400 người được tổ chức thành 15 phòng, ban và các đơn vị trực thuộc Số lượng khách hàng của công ty hiện nay có hơn 55000 hộ, trong đó gần 900 cơ quan, tập thể, bệnh viện và trường học Công ty đang từng bước hoàn thiện cơ chế cung ứng dịch vụ, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nhân dân

1.6.2 Khái quát về nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh

Nhà máy nước Hưng Vĩnh được xem như trái tim của ngành cấp nước đô thị Nghệ An Nhiệm vụ của nhà máy là khai thác nguồn nước mặt để xử lý sản xuất nước sạch phục vụ nhân dân toàn thành phố Vinh

Nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh được xây dựng tại 115 - Nguyễn Sinh Sắc - thành phố Vinh từ năm 1987 với công suất 20000 m3

nước/ngày Đến nay, tổng công suất nhà máy đã đạt 60000 m3 nước/ngày sau khi tiếp nhận hệ thống xử lý hiện đại từ dự án Cấp nước và Vệ sinh thành phố Vinh bằng nguồn vốn ADB

Nguồn nước thô được đưa vào xử lý là nguồn nước mặt từ sông Đào được nối với sông Lam thuộc kênh chính hệ thống thủy nông nam Nghệ An Trong quá trình khai thác và xử lý, nước thô cũng như nước đã qua xử lý đều được lấy mẫu theo định kì nhằm kiểm tra chất lượng nguồn nước và định lượng hóa chất xử lý phù hợp, đồng thời kiểm tra đảm bảo nước cấp vào mạng đạt tiêu chuẩn quy định

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1.Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn này là hệ thống xử lí nước cấp của nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh bao gồm các quy trình công nghệ từ khâu bơm nước sông đến khi thành nước sạch cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

2.2.Phạm vi nghiên cứu

Trong thời gian nghiên cứu ngắn từ tháng 12/2011 đến tháng 4/2012 nên nội dung của đề tài còn gặp nhiều hạn chế Nội dung chỉ có thể đề cập tới các quy trình công nghệ tổng thể của hệ thống xử lí nước cấp và một số vấn đề liên quan đến quá trình vận hành và cấu tạo của hệ thống mà chưa thể đề cập tới những tính toán trong thiết kế xây dựng của các loại bể phục vụ mục đích cho xử lí nước cấp tại nhà máy Việc so sánh giữa 2 công nghệ xử lí cũ và mới của nhà máy chỉ được thực hiện ở việc đổi mới về công nghệ cũng như khả năng xử lí mà chưa thể đề cập đến hiệu quả về mặt kinh tế

Do nội dung đề tài tập trung vào tìm hiểu công nghệ xử lí nước mặt nên những nội dung liên quan chủ yếu chỉ đề cập tới các vấn đề về nước mặt trên thế giới và ở Việt Nam

2.3.Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu quy trình công nghệ xử lí nước cấp của nhà máy

- Tìm hiểu hiệu quả xử lí nước cấp cho sinh hoạt và chất lượng nước sau khi xử lí

- So sánh hệ thống xử lí cũ và mới của nhà máy

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Sử dụng và kế thừa các số liệu có sẵn

- Sử dụng số liệu có sẵn trong các tài liệu, giáo trình biên soạn được sử dụng rộng

rãi ở các trường Cao đẳng, Đại học trên cả nước

- Sử dụng các số liệu cũng như các tài liệu lưu hành trong nội bộ nhà máy (sổ tay hướng dẫn vận hành xử lý và chất lượng nước do cán bộ nhà máy biên soạn và được lãnh đạo nhà máy phê duyệt)

- Các số liệu trên mạng internet và các trang web tin cậy

2.4.2 Các phương pháp thu thập số liệu, thu mẫu và phân tích mẫu

 Phương pháp quan sát, phỏng vấn và tham gia các hoạt động của cán bộ nhà máy nhằm tìm hiểu rõ hơn về qui trình hoạt động và hiểu quả của hệ thống

 Khảo sát việc vận hành các hệ thống như: pha phèn, châm phèn và châm clo, lọc và rửa lọc…

 Quan sát quy trình công nghệ xử lý nước cấp tại nhà máy từ khâu nước được bơm từ đường ống lên bể phân chia lưu lượng đến các bể phản ứng, lắng, lọc và nước sạch được đưa vào bể chứa

 Lấy mẫu và phân tích mẫu tại nhà máy: Các chỉ tiêu như pH, mùi, clo dư Phương pháp phân tích:

- Mùi: Cảm quan

- pH: Sử dụng giấy quỳ và thang màu

- Clo dư: Sử dụng thuốc thử Octotuluidin 1% và bảng so màu 0.1-1.5mg/l

 Phân tích và kiểm tra chất lượng nước tại trung tâm Y tế dự phòng tỉnh Nghệ An:

(Nguồn: Trung tâm Y tế dự phòng tỉnh Nghệ An)

2.4.3 Phân tích và thống kê số liệu: Sử dụng phần mềm Excel.

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1.Công nghệ xử lí nước cấp tại nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh

3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp

Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam có nhiều quy trình công nghệ xử lí nước cấp Việc lựa chọn công nghệ xử lí như thế nào cho phù hợp phụ thuộc vào:

- Loại nguồn nước khai thác là nước mặt hay nước ngầm

- Đặc điểm chất lượng nguồn nước thô

- Yêu cầu chất lượng nước theo tiêu chuẩn, phụ thuộc mục đích của đối tượng sử dụng

- Điều kiện kĩ thuật, công suất của nhà máy và điều kiện kinh tế của địa phương

Căn cứ vào một số điểm khác nhau giữa nước mặt và nước ngầm mà có quy trình xử lí nước cấp áp dụng riêng cho nước mặt và nước ngầm

Với nguồn nước mặt, phương pháp xử lí chủ yếu nhằm làm trong nước, khử màu và khử trùng nước, gồm các bước cơ bản sau:

Hình 3.1: Phương pháp xử lý nguồn nước mặt

Tại nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh, quy trình xử lí nước cấp cũng bao gồm 4 bước

cơ bản là phản ứng, lắng, lọc, khử trùng:

- Nước thô được bơm từ sông Lam tại trạm bơm Cầu Mượu, qua đường ống

và dẫn trực tiếp về khu xử lí của nhà máy nước Hưng Vĩnh

- Trước khi được đưa lên bể phân chia lưu lượng, nước được xử lí clo sơ bộ nhằm tiêu diệt một lượng vi khuẩn và một số loại tảo hữu cơ Sau đó nước được bơm lên bể phân chia lưu lượng Tại đây, nước được phân chia theo lưu lượng phù hợp tuỳ vào thể tích các bể phản ứng và khả năng xử lí nước của nhà máy

- Trước khi nước được đưa vào bể phản ứng, tại mỗi đường ống tới bể, nước được châm phèn nhằm làm tăng khả năng kết tủa các cặn bẩn trong nước (chất trợ keo tụ)

- Tại các bể phản ứng, nước chuyển động theo hình sin nhằm tăng thời gian phản ứng, đồng thời làm tăng khả năng tạo keo tụ làm sạch nứơc Tiếp theo các bể

Cl2 Chất keo tụ

phản ứng là các bể lắng ngang được thiết kế phù hợp nhằm đạt hiệu quả lắng cao nhất Nước sạch được thu thông qua hệ thống máng lắng và được đưa tới hệ thống

bể lọc Tại các bể lọc, nước được lọc bằng các vật liệu lọc là cát và sỏi, các hạt cặn bẩn được vật liệu lọc giữ lại, nước sạch được đưa vào đường ống và được khử trùng bằng clo với nồng độ phù hợp Nước sạch dược dẫn vào bể chứa và cung cấp cho mạng lưới tiêu thụ

Bể phản ứng

Bể lắng

Bể lọc

Hệ thống gom bùn thải

Bể chứa Trạm bơm

Mạng lưới cấp nước

Clo khử trùng

Hình 3.3: Quy mô mặt bằng khu xử lí

3.1.2 Các bước quy trình công nghệ cơ bản trong xử lý nước cấp

3.1.2.1.Quá trình châm phèn

 Cơ sở lí thuyết

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 có khả năng tự lắng trong

nước, còn cặn bé ở trạng thái lơ lửng Trong kĩ thuật xử lí nước bằng các biện pháp

cơ học chỉ có thể loại bỏ các hạt có kích thước lớn hơn 10-4 mm, còn những hạt có

kích thước nhỏ hơn phải áp dụng bằng phương pháp lí hóa

Đặc điểm cơ bản của các hạt cặn bé là do kích thước vô cùng bé nên có bề

mặt tiếp xúc lớn trên một đơn vị thể tích, các hạt cặn này dễ dàng hấp phụ, kết bám

với các chất xung quanh hoặc lẫn nhau để tạo ra bông cặn to hơn

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 dễ xử lí hơn Trong công nghệ xử lí nước, thường pha thêm các nhân tố keo tụ các hạt cặn lơ lửng

Thiết bị định lượng

Công trình trộn

 Tỉ lệ châm phèn

Tiến hành xác định mức hóa chất cần xử lí đối với 1 lít nước thô:

Hình 3.6: Quy trình xác định mức hóa chất pha phèn

Tính toán khi chạy máy châm phèn phù hợp với chất lượng nước thô

- D: Hóa chất cần cho 1 lít nước (mg/l)

- C: Nồng độ hóa chất (10;15%)

- Qn: Lưu lượng bơm nước nguồn - đọc lưu lượng đồng hồ (m3/h)

- Qb: Đọc công suất bơm phèn (l/h)

 Hóa chất cần đưa vào xử lí:

Để lắng 10 phútKhuấy chậm 15 phút

Lấy phần nước kiểm tra độ đục, pH

Hình 3.7 : Sự xáo trộn xảy ra trong bể phản ứng

Dây chuyền công nghệ xử lí nước tại nhà máy cấp nước Hưng Vĩnh sử dụng

bể phản ứng có vách ngăn, được xây dựng đầu bể lắng ngang Nhờ có vách ngăn mà nước chuyển động theo đồ thị hình sin lên xuống tạo điều kiện tốt cho quá trình phản ứng Thời gian phản ứng khoảng 30 phút

Hình 3.8 : Minh họa quá trình keo tụ - tạo bông

Tại bể phản ứng, nhờ sự tác động của chất trợ keo tụ, kết hợp với sự xáo trộn xảy ra trong bể mà các hạt cặn có kích thước nhỏ kết hợp lại với nhau tạo thành các hạt cặn lớn Kích thước các hạt cặn tăng dần lên theo thời gian phản ứng trong bể

Do vậy, hiệu quả keo tụ phụ thuộc rất lớn vào cường độ xáo trộn và thời gian hoàn thành phản ứng tại bể