bài nhóm môn công nghệ xử lý nước cấp

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP: Nước ngầm sau khi được bơm lên khỏi bề mặt, sẽ được cho vào bể làm thoáng để khử hết H2S và các loại khí độc có trong nước. Quá tình này đồng thời cũng sẽ hòa tan oxy và tại hệ thống xử lý này sẽ nâng pH của nước lên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Đề tài ỨNG DỤNG XỬ LÝ UV TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC MẶT

GVHD: ThS LÊ THỊ LAN THẢO

Nhóm 4:

TP.Hồ Chí Minh 11/2015

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC NGUỒN NƯỚC DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 5

2.1 NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC CHO MỤC ĐÍCH CẤP NƯỚC 5

2.2 CÁC NGUỒN NƯỚC DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 5

2.2.1 Nguồn nước mặt 5

2.2.1.1 Giới thiệu về nguồn nước mặt dùng trong nước cấp 5

2.2.1.2 Phân loại 5

2.2.1.3 Đặc điểm, tính chất 6

2.2.1.4 Phạm vi áp dụng 6

2.2.1.5 Quy chuẩn đối với nước mặt trong xử lý nước cấp 6

2.2.2 Nguồn nước ngầm 8

2.2.2.1 Giới thiệu về nước ngầm 8

2.2.2.2 Phân loại 9

2.2.2.3 Đặc điểm, tính chất 9

2.2.2.4 Phạm vi áp dụng 10

2.2.2.5 Quy chuẩn đối với nước ngầm trong xử lý nước cấp 10

2.2.3 Nguồn nước thải 12

2.2.3.1 Giới thiệu về nguồn nước thải trong xử lý nước cấp 12

2.2.3.2 Đặc điểm, tính chất của nước thải sinh hoạt 12

2.2.3.3 Phạm vi áp dụng 13

2.2.4 Nguồn nước biển 13

2.2.4.1 Giới thiệu về nguồn nước biển 13

2.2.4.2 Đặc điểm, tính chất 14

2.2.4.3 Phạm vi áp dụng 15

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 16

3 1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC MẶT 16

3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước mặt 16

3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước cấp từ nước mặt 17

3.1.3 Sơ đồ xử lý nước cấp từ nước mặt thường gặp 18

3 2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC NGẦM 20

3.2.1 Sơ đồ công nghệ 20

3.2.2 Sơ đồ công nghệ thường gặp 22

3.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC BIỂN 23

3.3.1 Quy trình xử lí chung 23

3.3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển 23

3.3.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển 24

3.3.2 Công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển thường gặp 24

3.3.2.1 Công nghệ chưng cất nước biển 24

3.3.2.2 Công nghệ màng 25

3.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC THẢI 28

3.4.1 Tổng quan hệ thống xử lý nước cấp từ nước thải 28

3.4.2 Quy trình công nghệ 32

CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ CẢI TIẾN TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP 33

4.1 TUYỂN NỔI ÁP LỰC 33

4.1.1 Sơ lược về công nghệ tuyển nổi áp lực 33

4.1.2 Nguyên lý hoạt động 33

4.1.2.1 Quá trình cấp khí vào nước 35

4.1.2.2 Quá trình hòa tan khí vào nước 36

4.1.2.3 Sự hình thành bọt khí từ dung dịch quá bão hòa 36

4.1.2.4 Quá trình bám dính cặn vào bọt khí 36

4.1.2.5 Tách cặn ra khỏi nước trong bể Tuyển nổi 36

4.1.3 Ưu điểm của phương pháp 37

4.1.4 Điều kiện áp dụng ở Việt Nam 37

4.2 HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC TIÊN TIẾN PERFECTOR 37

4.2.1 Sơ lược 37

4.2.2 Quy trình xử lý 40

4.2.3 Ưu điểm của hệ thống 43

4.2.4 Điều kiện áp dụng tại Việt Nam 43

4.3 CÔNG NGHỆ LẮNG VỚI ỐNG LẮNG TẢI TRỌNG CAO LAMELLA 44

4.3.1 Sơ lược 44

4.3.2 Quy trình xử lý 45

4.3.3 Ưu điểm 45

4.4 CÔNG NGHỆ LẮNG VỚI HỆ THỐNG HÚT BÙN SIPHON ĐẶT CHÌM TỰ ĐỘNG ASC 46

4.4.1 Sơ lược 46

4.4.2 Nguyên tắc hoạt động 46

4.4.3 Ưu điểm 47

4.5 CÔNG NGHỆ LỌC NHANH VỚI ĐAN LỌC 2 TẦNG HDPE 47

4.5.2 Nguyên tắc hoạt động 48

4.5.3 Ưu điểm 50

4.6 CÔNG NGHỆ KHỬ TRÙNG HIỆN ĐẠI BẰNG TIA CỰC TÍM UV CHO CÁC NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC CẤP 50

4.6.1 Sơ lược 50

4.6.2 Cơ chế hoạt động 50

4.6.3 Ưu nhược điểm của phương pháp 51

4.7 CÔNG NGHỆ LỌC RỬA BẰNG ÁP LỰC NƯỚC THÔNG QUA HỆ THỐNG NÉN XIPHÔNG HOÀN TOÀN TỰ ĐỘNG KHÔNG DÙNG ĐIỆN 52

4.7.1 Sơ lược 52

4.7.2 Nguyên lý hoạt động 53

4.7.3 Ưu điểm 54

4.7.4 Điều kiện áp dụng ở Việt Nam 54

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 55

5.1 KẾT LUẬN 55

5.2 KIẾN NGHỊ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước không thể thiếu đối với cuộc sống của con người và nước đóng vai tròrất quan trọng trong việc hình thành sự sống trên trái đất Nước tham gia tích cựcvào phản ứng lý, hóa học, sự hình thành và tích lũy chất hữu cơ, là dung môi của rấtnhiều chất và đóng vai trò dẫn đường cho các muối đi vào cơ thể con người

Ngày nay, nước được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau Trong các khu

đô thị và nông thôn, nước sạch dùng để phục vụ cho dân sinh Trong công nghiệp,nông nghiệp…nước được dùng trong các lĩnh vực khác nhau nhằm tạo ra các sảnphẩm phát triển kinh tế, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của người dân Nhưvậy, có thể thấy, trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu sửdụng nước của người dân cho sinh hoạt, cho hoạt động công nghiệp dịch vụ là thiếtyếu và ngày càng cao

Hiện nay nguồn cung cấp nước chủ yếu được lấy từ thiên nhiên, trong đónguồn nước mặt và nguồn nước ngầm là hai nguồn nước chính Tuy nhiên, với sựphát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số, nguồn nước càng ngày bị ônhiễm và cạn kiệt

Đứng trước vấn đề ô nhiễm, khan hiếm nước và nhu cầu khai thác, sử dụngnước ngày càng tăng cao, buộc chúng ta phải có các biện pháp khai thác, sử dụngnước hợp lý và hiệu quả Một trong các giải pháp đang được sử dụng phổ biến hiệnnay là thiết kế, lựa chọn và xây dựng các hệ thống và công nghệ xử lý nước cấp tiêntiến để xử lý, tái tạo nước trước khi đưa vào sử dụng Công nghệ xử lý nước cấp cóthể khái quát là các quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi nước thông qua cácquá trình vật lý, hóa học và sinh học như: keo tụ, làm thoáng, lắng, lọc, khử trùng,

… để nước đạt đúng tiêu chuẩn quy định về nước cấp, sau đó được dẫn qua cáctrạm cung cấp nước để cung cấp cho người dùng theo nhu cầu và mục đích sử dụngkhác nhau Hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý nước cấp khác nhau Dựa vàonguồn nước sử dụng để xử lý nước cấp có thể chia công nghệ xử lý cấp nước ra làmcác loại sau:

 Công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt

 Công nghệ xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm

 Công nghệ xử lý nước biển

 Công nghệ xử lý nước cấp từ nước thải

Tuy nhiên vấn đề đặt ra là: hiện tại, các hệ thống, công nghệ xử lý nước cấpnày vẫn chưa đồng bộ, chưa phù hợp và chưa đạt hiệu quả cao trong việc xử lý, táitạo nước đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng nước Làm thế nào để có thể hiểu đúng

về các nguồn tài nguyên nước? Làm thế nào chọn được công nghệ xử lý nước cấpphù hợp? Đây đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà đầu tư trong các ngành

công nghiệp sản xuất và cũng là mối quan tâm đặc biệt của các nhà chức trách tạiViệt Nam nói riêng và thế giới nói chung.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC NGUỒN NƯỚC DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.1 NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC CHO MỤC ĐÍCH CẤP NƯỚC

Chất lượng nguồn nước có ý nghĩa quan trọng trong xử lý nước, quyết địnhdây chuyền xử lý Do vậy trong những điều kiện cho phép, cần chọn nguồn nước cóchất lượng tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý

2.2 CÁC NGUỒN NƯỚC DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.2.1 Nguồn nước mặt

2.2.1.1 Giới thiệu về nguồn nước mặt dùng trong nước cấp

Nước mặt là nước từ các sông, hồ, suối hoặc nước ngọt trong các vùng đấtngập nước Đây là nguồn nước được sử dụng chính trong xử lý nước cấp Nướcmặt là nguồn nước tự nhiên, gần gũi với con người nhất nên nước mặt cũng lànguồn nước dễ bị ô nhiễm nhất Trong nước mặt tồn tại các chất rắn lơ lửng hữu cơ

và vô cơ, các vi sinh vật, vi trùng, các hợp chất hòa tan dưới dạng ion và phân tửdưới dạng hữu cơ và vô cơ nên nước mặt thường hay bị đục

Hình 1 Nước mặt

2.2.1.2 Phân loại

Nước mặt được phân làm 2 loại là nước đứng và nước chảy

- Nước đứng: vùng nước ổn định, không có sự trao đổi, hiện diện trong ao, hồđầm lầy trên các lục địa

- Nước chảy: dòng nước luân chuyển từ nơi này đến nơi khác như các sông,suối, thác đổ

2.2.1.3 Đặc điểm, tính chất

a Đặc điểm

Nước mặt chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện khí hậu và các tác động khác dohoạt động kinh tế của con người; nước mặt dễ bị ô nhiễm và thành phần hóa lý củanước thường bị thay đổi; khả năng hồi phục trữ lượng của nước nhanh nhất ở vùngthường có mưa

b Tính chất

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy

- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao, đầm,

hồ, do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại tương đối thấp

và chủ yếu ở dạng keo

- Có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

- Chứa nhiều vi sinh vật

2.2.1.4 Phạm vi áp dụng

Việc sử dụng nước mặt làm nước cấp được áp dụng hầu hết ở các nước trênthế giới Ở Việt Nam từ xa xưa đã có truyền thống sử dụng nước mặt như ao hồsông suối để phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp, thủ công nghiệp, đến cấpnước cho sinh hoạt và ăn uống

Tuy nhiên, theo khuyến cáo của các chuyên gia về tài nguyên nước, ViệtNam cần có biện pháp khai thác và sử dụng hợp lí hơn nguồn tài nguyên nước mặtnày để tránh tình trạng suy kiệt dẫn đến khan hiếm

2.2.1.5 Quy chuẩn đối với nước mặt trong xử lý nước cấp

Bảng 1 Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt

(TCXD 233 : 1999/BỘ XÂY DỰNG - Phân loại chất lượng nguồn nước mặt - giá

trị giới hạn các thông số và nồng độ của các chất thành phần trong nước mặt)

TT THÔNG SỐ ĐƠN

VỊ

GIÁ TRỊ GIỚI HẠN

0,0040,0120,10,0020,010,350,020,02

0,0080,0140,130,0040,010,380,020,02

0,010,020,0150,0050,020,40,030,05

27 Hoá chất bảo vệ thực vật phospho

2001001200

4501601800

5002002000

Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm soát chất lượng

nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau:

 A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác nhưloại A2, B1 và B2

 A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ

xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụngnhư loại B1 và B2

 B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác

có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2

 B2 - Giao thông thuỷ và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượngthấp

2.2.2 Nguồn nước ngầm

Hình 2 Nguồn nước ngầm 2.2.2.1 Giới thiệu về nước ngầm

Nước ngầm là một dạng nước dưới lòng đất; là nước ngọt chứa trong các lỗrỗng của đất hoặc đá; tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cátbột kết; trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất; hoặc có thể được chứatrong các tầng ngậm nước bên dưới mực nước ngầm Các nguồn nước ngầm có thểtồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng trăm mét

Nước ngầm nhìn chung là nguồn nước tốt, thuận lợi khi khai thác sử dụngcho các mục đích sinh hoạt, ăn uống Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào nguồngốc của nước ngầm, cấu trúc địa tầng của khu vực và chiều sâu địa tầng nơi khaithác nước Ở các khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nướcngầm nói chung được bảo vệ về mặt vệ sinh và chất lượng khá ổn định

2.2.2.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại nước ngầm:

- Theo độ sâu phân bố có thể chia nước ngầm thành:

 Nước ngầm tầng nông

 Nước ngầm tầng sâu

- Theo nồng độ sắt:

 Nước ngầm có hàm lượng sắt thấp: 0,4 – 10 (mg/l)

 Nước ngầm có hàm lượng sắt trung bình: 10 – 20 (mg/l)

 Nước ngầm có hàm lượng sắt cao: > 20 (mg/l)

- Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên

và phía dưới bởi các lớp không thấm nước

- Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong, tảo Thành phần đáng quantâm nhất của các nguồn nước ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng củađiều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hóa và sinh hóatrong khu vực Ở những vùng có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất bẩn vàlượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hòatan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa thấm vào đất Ngoài ra, nướcngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người Các chất thải củacon người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hóa học và việc sửdụng phân bón hóa học tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽngấm vào nguồn nước, tích tụ và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Đã có không

ít nguồn nước ngầm bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các vikhuẩn gây bệnh, nhất là các hóa chất độc hại như kim loại nặng, dư lượng thuốctrừ sâu và không loại trừ cả những chất phóng xạ

b Tính chất

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

- Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S…

- Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo

- Không có hiện diện của vi sinh vật

2.2.2.4 Phạm vi áp dụng

Vì các nguồn nước mặt hay bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộcvào biến động theo mùa, còn nguồn nước ngầm thì ít chịutác động bởi con người vàchất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượngnước mặt nhiều nên nguồn nướcngầm luôn là nguồn nước ưa thích được sử dụng trong cấp nước cộng đồng trêntoàn thế giới

Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng vàchất lượng Tuy nhiên việc khai thác sử dụng nước ngầm ở Việt Nam còn thấp sovới nước mặt

2.2.2.5 Quy chuẩn đối với nước ngầm trong xử lý nước cấp

Bảng 2 Tiêu chuẩn phân loại chất lượng các nguồn NDĐ

(TCXD 233 : 1999/BỘ XÂY DỰNG – Phân loại chất lượng nguồn nước mặt

-giá trị giới hạn các thông số và nồng độ của các chất thành phần trong nước

ngầm) STT CÁC

THÔNG SỐ ĐƠN VỊ

CÁC LOẠI NƯỚC Loại A Loại B Loại C

Ghi chú: Các chỉ tiêu đánh giá nguồn nước được thống kê trong bảng:

 Cột A là nguồn nước có chất lượng tốt, chỉ xử lý đơn giản trước khi cấp nướccho ăn uống, sinh hoạt

 Cột B là nguồn nước có chất lượng bình thường, có thể khai thác, xử lý đểcấp cho ăn uống và sinh hoạt

 Cột C là nguồn nước có chất lượng nước xấu Nếu sử dụng vào mục đích cấpnước ăn uống và sinh hoạt thì cần được xử lý bằng công nghệ đặc biệt, phảiđược giám sát nghiêm ngặt và thường xuyên về chất lượng nước

2.2.3 Nguồn nước thải

2.2.3.1 Giới thiệu về nguồn nước thải trong xử lý nước cấp

Nguồn nước thải được sử dụng để xử lí nước cấp là nước thải sinh hoạt.Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ các cộng đồng dân cư như: khuvực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở,…Cácthành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là BOD,COD, Nitơ, Photpho Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt

đó là các virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán có khả năng lan truyền dịchbệnh ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Hình 3 Nước thải sinh hoạt 2.2.3.2 Đặc điểm, tính chất của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài racòn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm

Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các chất như: protein(40-50%), hydratcacbon (40-50%), chất béo (5-10%) Nồng độ chất hữu cơ trongnước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450 (mg/l) Lượng nước thải daođộng trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân,

có thể được tính bằng 80% lượng nước được cấp

2.2.3.3 Phạm vi áp dụng

Mỹ là quốc gia tiên phong trong lĩnh vực xử lý nước thải thành nước cấp vớichương trình nước thải tái sinh cho cư dân Quận Cam, Nam Califomia, được hoànthành vào năm 1976 Tiếp theo là Singapore, quốc gia thứ 2 cung cấp nước thải táisinh cho sinh hoạt của dân chúng

Singapore là 1 quốc đảo nên nguồn nước ngọt phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng

và sản xuất là vô cùng hiếm hoi Từ lâu, quốc đảo Singapore phải nhập khẩu hơn

một nữa nước ngọt từ quốc gia láng giềng Malaysia Vấn đề đảm bảo an ninh nướcngọt ngày càng trở thành vấn đề thời sự trong mọi tầng lớp người dân Singapore.

Để giảm sự lệ thuộc vào nguồn nước cung cấp từ bên ngoài, chính phủ Singapore đã

đề ra nhiều giải pháp, trong đó quan trọng nhất là khuyến khích người dân sử dụngnước thải tái sinh Trong một buổi tiếp xúc giới trẻ được truyền hình trục tiếp nhânngày quốc khánh lần thư 37 của Singapore, Phó thủ tướng Lý Hiển Long đã tiếp đãicác vị đại biểu bằng những chai nước hiệu “Newater” – Một thứ nước thải tái sinhđược lấy từ cống rảnh trong thành phố Đây được xem là ngày xuất hiện chính thứctrên thị trường của nước “Newater”, với hơn 6 vạn chai được phát không cho cư dâncủa thành phố sạch đẹp nhất thế giới này

Hình 4 Nước thải được tái sử dụng làm nước uống

2.2.4 Nguồn nước biển

2.2.4.1 Giới thiệu về nguồn nước biển

Nước biển là nước từ các biển hay đại dương Về trung bình, nước biển củacác đại dương trên thế giới có độ mặn khoảng 3,5% Điều này có nghĩa là cứ mỗi lít

(1.000 ml) nước biển chứa khoảng 35 gam muối, phần lớn (nhưng không phải toàn

bộ) là clorua natri (NaCl) hòa tan trong đó dưới dạng các ion Na+ và Cl- Nó có thểđược biểu diễn như là 0,6 M NaCl Nước với mức độ thẩm thấu như thế tất nhiên

không thể uống được

Hình 5 Nước biển

2.2.4.2 Đặc điểm, tính chất

Bảng 3 Thành phần của nước biển trên trái đất theo các nguyên tố

NGUYÊN TỐ PHẦN TRĂM NGUYÊN TỐ PHẦN TRĂM

Nước biển có độ mặn không đồng đều trên toàn thế giới mặc dù phần lớn có

độ mặn nằm trong khoảng từ 3,1% tới 3,8% Khi có sự pha trộn với nước ngọt đổ ra

từ các con sông hay gần các sông băng đang tan chảy thì nước biển nhạt hơn mộtcách đáng kể

Tỷ trọng của nước biển nằm trong khoảng 1.020 tới 1.030 (kg/m³) tại bề mặtcòn sâu trong lòng đại dương, dưới áp suất cao, nước biển có thể đạt tỷ trọng riêngtới 1.050 kg/m³ hay cao hơn

Nước biển nặng hơn nước ngọt (nước ngọt tinh khiết đạt tỷ trọng riêng tối đa

là 1.000 g/ml ở nhiệt độ 4°C) do trọng lượng bổ sung của các muối và hiện tượngđiện giảo Điểm đóng băng của nước biển giảm xuống khi độ mặn tăng lên và nó làkhoảng -2 °C (28,4 °F) ở nồng độ 35‰ Độ pH của nước biển bị giới hạn trongkhoảng 7,5 tới 8,4 Vận tốc âm thanh trong nước biển là khoảng 1.500 m.s−1 và daođộng theo nhiệt độ của nước cùng áp suất

Nước biển giàu các ion hơn so với nước ngọt Tuy nhiên, tỷ lệ các chất hòatan khác nhau rất lớn Chẳng hạn, mặc dầu nước biển khoảng 2,8 lần nhiều cácbicacbonat hơn so với nước sông dựa trên nồng độ phân tử gam, nhưng tỷ lệ phầntrăm của bicacbonat trong nước biển trên tỷ lệ toàn bộ các ion lại thấp hơn so với tỷ

lệ phần trăm tương ứng của nước sông do các ion bicacbonat chiếm tới 48% các ion

có trong nước sông trong khi chỉ chiếm khoảng 0,41% các ion của nước biển

Các khác biệt như vậy là do thời gian cư trú khác nhau của các chất hòa tantrong nước biển; các ion natri và clorua có thời gian cư trú lâu hơn, trong khi cácioncanxi (thiết yếu cho sự hình thành cacbonat) có xu hướng trầm lắng nhanh hơn

2.2.4.3 Phạm vi áp dụng

Công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển được áp dụng ở hầu hết các quốc giatrên thế giới, tùy điều kiện mỗi quốc gia mà việc đầu tư công nghệ này là lớn haynhỏ Singapore là một trong những quốc gia có hệ thống xử lý nước cấp từ nước

biển với quy mô lớn Năm 2005, quốc gia này đã khánh thành nhà máy lọc nướcbiển đầu tiên,mang tầm cở lớn nhất Châu Á Với chi phí xây dựng 119 triệu USD,nhà máy này sẽ chịu trách nhiệm cung cấp 1/10 lượng nước dùng trên quốc đảo, tức

30 triệu galông nước (1 galông = 3,8 lít Mỹ) mỗi ngày, bổ sung vào 3 nguồn truyềnthống là nước nhập, nước tái xử lý và nước từ kênh đào, sông… Một nhà máy khửnước biển thứ 2 và lớn hơn với công suất 70 triệu galông nước mỗi ngày là nhà máy

xử lí nước biển Tuaspring đi vào hoạt động từ tháng 9 năm 2013 Hiện nay, côngsuất của 2 nhà máy này là 100 triệu gallon một ngày có thể đáp ứng tới 25% nhucầu nước hiện tại của người dân

Hình 6 Bên trong nhà máy lọc nước biển Tuaspring

Tại Việt Nam, do đặc điểm nguồn nước mặt, ngầm dồi dào, dễ khai thác và

sử dụng, do đó, việc áp dụng công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển chỉ ở quy mônhỏ Theo kế hoạch, sắp tới, Tổ chức Đông Tây Hội Ngộ và Công ty F Cubed sẽtriển khai lắp đặt 500 máy lọc nước công nghệ CarocellTM tai các khu vực ngoạithành ba Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng Đây là một trong nhữngcông nghệ xử lý nước cấp từ nước biển hiện nay

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

3 1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC MẶT

3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước mặt

Hình 7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt

3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước cấp từ nước mặt

Tùy vào đặc điểm nguồn nước, tùy vào mùa mà nước thô có hàm lượng cặn

và tính chất khác nhau Dựa vào tính chất của nguồn nước mà chúng ta thiết kếcông nghệ xử lý nước mặt phù hợp

Đầu tiên, nước thô (nước mặt) được kiểm tra hàm lượng cặn trước khi đưavào xử lý Khi hàm lượng cặn ˃ 2500 mg/l thì nước được đưa đi lắng sơ bộ trướckhi dẫn qua song chắn rác và lưới chắn rác Chức năng của lắng sơ bộ là tạo điềukiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng

vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện phản ứng oxy hóa dotác dụng của oxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữadòng chảy từ nguồn và lưu lượng tiêu thụ của trạm bơm nước thô

Tiếp đến nước được dẫn qua song chắn và lưới chắn Song chắn và lưới chắnđặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu Song chắn làm nhiệm vụ loại trừ những vậtnổi, trôi theo dòng nước (nhánh cây, bèo, rong, tảo,…) Lưới chắn có nhiệm vụ loạitrừ rác, các mảnh vỡ kích thước nhỏ và một phần rong tảo trôi theo dòng nước đểbảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý tiếp theo

Sau khi qua song chắn, lưới chắn, nếu hàm lượng cặn trong nước < 50 mg/l

và độ màu < 50o Coban thì nước sẽ được đưa qua bể lọc chậm Các bể lọc chậmthường có tốc độ lọc từ 0,1 m/h – 0,5 m/h dùng để lọc nước có độ đục < 30 mg/l vàkhông phải pha phèn Do vận tốc lọc ≤ 0,5 m/h nên lớp trên cùng của cát lọc dàykhoảng 2 - 3 cm, cặn bẩn tích lại thành màng lọc Trong màng lọc có chứa vô số cácloại vi sinh vật có khả năng lọc và diệt 97- 99% vi khuẩn có trong nước thô khi lọcqua màng Sau khi qua bể lọc chậm, nước được khử trùng để tiêu diệt vi trùng và vikhuẩn còn lại trong nước sau đó đưa đến bể chứa nước sạch rồi bơm đến trạm bơmcấp II để chuẩn bị phân phối cho mạng lưới cấp nước

Còn sau khi qua song chắn, lưới chắn, nếu hàm lượng cặn trong nước ˃ 50mg/l thì nước được xử lý bằng quá trình phức tạp hơn Đầu tiên nước được xử lý sơ

bộ, sau đó các hóa chất keo tụ được châm vào để chuẩn bị cho quá trình keo tụ tạobông Các hóa chất thường dùng trong xử lý nước như: phèn nhôm( Al2(SO4)3.18H2O), phèn sắt (FeCl3), các chất trợ keo cao phân tử PAC, vv… Đểgiúp cho quá trình phân tán phèn và các hóa chất khác nhanh và đều người ta thựchiện quá trình khuấy trộn Sau quá trình khuấy trộn, nếu hàm lượng cặn trong nước

< 150 mg/l và độ đục M< 150o thì nước được đưa qua lọc tiếp xúc Bể lọc tiếp xúc

là bể kết hợp làm nhiệm vụ của bể keo tu tạo bông, bể lắng, bể lọc trong các côngtrình có hàm lượng cặn thấp < 150 mg/l và độ màu cao Các vật liệu lọc trong bể lọctiếp xúc thường là cát thạch anh thành phần hạt: dmin ≥ 0,6 mm, dtrung bình = 0,9 – 1

mm, dmax ≤ 2 mm, chiều dày thường chọn 1,2 – 2 m Tại bể lọc tiếp xúc, quá trìnhlọc diễn ra theo chiều từ dưới lên, nước được dẫn qua hệ thống phân phối nước lọc,qua lớp cát lọc rồi tràn vào máng thu nước và được dẫn vào bể chứa nước sạch Saulọc tiếp xúc nước chỉ cần khử trùng là đủ điều kiện để đưa vào bể chứa nước sạch

Các trường hợp nước sau khuấy trộn có hàm lượng cặn ˃ 150 mg/l thì sẽphải qua các quá trình keo tụ tạo bông, lắng và lọc nhanh Quá trình keo tụ, tạobông tạo sẽ tạo điều kiện và thực hiện quá trình kết dính các hạt keo phân tán thành

bông cặn có khả năng lắng và lọc Tùy vào tính chất của hạt cặn mà người ta lựachọn loại bể lắng thích hợp Các hạt cặn sau khi qua quá trình keo tụ tạo bông là cáchạt cặn keo tụ, do đó, bể lắng thường dùng để lắng loại cặn này là bể lắng đứng (bểlắng có dòng nước chảy ngang, cặn rơi thẳng đứng), bể lắng ngang (bể lắng cò dòngnước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống) và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Cáchạt cặn sẽ lắng và tích lũy ở vùng chứa cặn sát đáy bể lắng, sau một thời gian lắngnhất định cặn được xả ra khỏi đáy theo các van xả, ống dẫn hoặc được cào ra ngoàibằng các thiết bị như: bơm hút bùn, thiết bị gạt bùn, máy cào dây xích, … Do quátrình lắng đạt hiệu quả xử lý cao nhất là 90%, vì vậy, sau khi lắng, nước cần quaquá trình lọc nhanh để xử lý tiếp các hạt cặn có kích thước nhỏ mà quá trình lắngchưa xử lý được Lọc nhanh thường có tốc độ từ 2 – 15 m/h Bể lọc nhanh có thể là

bể lọc trọng lực hay bể lọc áp lực Lớp lọc của bể lọc nhanh thường có thể là hạtđồng nhất về kích thước và trọng lượng riêng (bể lọc cát thạch anh), hoặc có thểgồm vật liệu lọc không đồng nhất (bể lọc hai lớp, lớp trên là than antraxit, lớp dưới

là cát thạch anh) Tùy vào đặc điểm nguồn nước, tính chất nước, yêu cầu lắp ráp,vận hành, diện tích mặt bằng xây dựng và chi phí đầu tư mà chúng ta lựa chọn loại

bể lọc riêng sao cho phù hợp nhất

Bước cuối cùng trong quy trình xử lý nước cấp từ nước mặt là quá trình khửtrùng Các hóa chất được sử dụng để khử khùng Nhiệm vụ của quá trình khử khùng

là tiêu diệt các toàn bộ các vi sinh vật, các vi trùng gây bệnh có trong nước mà cácquá trình xử lý trên không thể loại trừ được Có 2 phương pháp khử trùng chính:phương pháp lý học (phương pháp nhiệt và khử trùng bằng tia cực tím), phươngpháp hóa học (sử dụng các loại hóa chất) Do hiệu suất cao nên ngày nay khử trùngbằng hóa chất đang được áp dụng rộng rãi ở mọi quy mô Các hóa chất thường dùnglà: Clo, Brom Iot, Clodioxit, axit hipoclorit và muối của nó, ozon, kalipermanganat, hydro peroxit; trong đó Clo (Cl) là một trong những halogen được sửdụng rộng rãi để khử trùng do có hoạt tính diệt trùng cao nhờ phản ứng ôxy hóa khử

và dễ sử dụng, bảo quản hơn các loại hóa chất khác Tuy nhiên nhiều trường hợpsau khử trùng, lượng clo bị dư lại trong nước lớn, cần phải khử bớt clo dư để hạxuống đến tiêu chuẩn từ 0,3 – 0,5 mg/l, tránh ảnh hưởng đến người tiêu dùng

3.1.3 Sơ đồ xử lý nước cấp từ nước mặt thường gặp

Sơ đồ áp dụng cho nguồn nước đạt tiêu chuẩn cấp nước ăn uống sinh hoạt TCXD 233 :1999.

Chỉ cần khử trùng rồi cấp cho người tiêu thụ

Hình 8 Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khi khử trùng

Sơ đồ áp dụng cho nguồn nước đạt tiêu chuẩnchất lượng nguồn loại A theo tiêu chuẩn TCXD 233 :1999.

Nước nguồn có độ đục nhỏ hơn hoặc bằng 30mg/l tương đương với 15NTU, hàm lượng rong rêu, tảo và độ màu thấp

Hình 9 Sơ đồ xử lý nước bằng lọc chậm

Sơ đồ áp dụng cho nguồn nước đạt tiêu chuẩn chất lượng nguồn loại A và

có độ đục nhỏ hơn hoặc bằng 20mg/l tương đương khoảng 10 NTU, theo tiêu chuẩn TCXD 233 :1999.

Hình 10 Sơ đồ lọc trực tiếp

3 2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC NGẦM

3.2.1 Sơ đồ công nghệ

Hình 11 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước ngầm

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước cấp từ nước ngầm

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt hóa trị II là thành phầncủa muối hòa tan như Fe(HCO3)2, FeSO4…hàm lượng sắt có trong nước ngầm cao

và thường phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới sâu Nước cóhàm lượng sắt cao gây mùi tanh, có nhiều cặn vàng gây ảnh hưởng tới chất lượngnước sinh hoạt và ăn uống Trong công nghệ xử lý nước cấp, khử sắt là vấn đề quantrọng nhất và cũng là vấn đề khó xử lý nhất, quyết định đến việc lựa chọn côngnghệ xử lý Do đó khi một nguồn nước được chọn làm nguồn nước cấp thì chỉ sốhàm lượng sắt trong nước là một yếu tố rất được xem xét đầu tiên

Khi hàm lượng sắt trong nước ngầm thấp ( ≤ 9 mg/l) thì công nghệ xử lýnước ngầm bao gồm các bước: Làm thoáng đơn giản + Lọc nhanh  Khử trùng

Khi hàm lượng sắt trong nước ngầm cao ( ≥ 9 mg/l) thì công nghệ xử lý phứctạp hơn bao gồm các bước: Làm thoáng tự nhiên hoặc cưỡng bức  Lắng tiếp xúc

 Lọc nhanh  Khử trùng

* Công nghệ xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt thấp ( ≤ 9 mg/l)

Nước ngầm có hàm lượng sắt thấp( ≤ 9 mg/l) được đưa qua hệ thống làmthoáng đơn giản (giàn mưa) ngay trên bề mặt bể lọc để làm thoáng nước Chiều caogiàn phun thường lấy cao khoảng 0,7 m, lỗ phun thường thường có đường kính 5 –

7 mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10 m3/m2.h Mục đích chính của quá trình làmthoáng là cung cấp oxy cho nước Lượng oxy hòa tan trong nước sau làm thoáng ởnhiệt độ 25oC lấy bằng 40% lượng oxi bão hòa (ở 25oC lượng oxy bão hòa = 8,1mg/l) Khi nước tiếp xúc với oxi sẽ làm tăng quá trình xáo trộn các khí có trongnước (CO2, H2S, metan, ), các chất gây hương vị và mùi; cho phép các loại khí nàythoát ra không khí xung quanh Đồng thời oxy hòa tan trong nước sẽ giúp oxy hóacác kim loại hòa tan trong nước như: sắt, mangan tạo thành các chất kết tủa và lơlửng có thể loại bỏ bằng quá trình keo tụ, tạo bông, lắng, lọc

Sau khi được làm thoáng nước được lọc nhanh qua lớp vật liệu lọc Tại bểlọc Fe2+ và oxy hòa tan sẽ được tách ra và bám trên bề mặt của vật liệu lọc, tạo nênmàng tiếp xúc bao gồm các ion oxy, Fe2+, Fe3+

Màng xúc tác sẽ tăng cường quátrình hấp thụ và oxy hóa Fe do xảy ra trong môi trường dị thể Trong phương phápnày không đòi hỏi oxy hóa hoàn toàn Fe2+ thành Fe3+ và keo tụ Nước sau khi qua bểlọc được khử trùng là có thể đạt được tiêu chuẩn cấp Hóa chất khử trùng được sửdụng phổ biến là Cl2

* Công nghệ xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao ( ≥ 9mg/l)

Nước ngầm có hàm lượng sắt cao phải được xử lý bằng công nghệ phức tạphơn Trước tiên nước được đưa vào làm thoáng bằng giàn mưa (làm thoáng tựnhiên) hoặc làm thoáng cưỡng bức để làm thoáng nước, cung cấp oxy cho quá trìnhoxy hóa các chất hòa tan, các loại khí và chất gây mùi, vị Quá trình làm thoáng tựnhiên được thực hiện bằng cách tưới lên giàn làm thoáng một bậc hay nhiều bậc vớicác dàn rải xỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng và chiều cao tháp lấy tương tự như trường hợplàm thoáng đơn giản đã trình bày ở trên Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng55% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50% Quátrình làm thoáng cưỡng bức có thể dùng các tháp làm thoáng cưỡng bức với lưulượng tưới từ 30 – 40 m3/h Lượng không khí tiếp xúc lấy từ 4 – 6 m3 cho 1 m3

nước Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng 70% lượng oxy hòa tan bão hòa.Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%

Sau khi qua quá trình làm thoáng, nếu hiệu quả của quá trình oxy hóa cáckim loại hòa tan trong nước chưa cao thì tiến hành quá trình trộn vôi vào nước đểtăng cường quá trình keo tụ các ion sắt mangan có trong nước Khi cho vôi vào

nước, độ pH của nước tăng lên Ở điều kiện giàu ion OH- , các ion Fe2+ thủy phânnhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế oxy hóa khử tiêu chuẩncủa hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó Fe(II) dễ dàng chuyển hóa thànhFe(III) Fe(OH)3 kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể và có thể dễ dàng tách ra khỏinước.

Tiếp theo nước được dẫn vào bể lắng tiếp xúc, trước khi đi vào bể được tiếpxúc với hóa chất có tác dụng đẩy nhanh quá trình oxy hóa sắt hòa tan thành sắt III.Nước từ bể lắng tiếp tục được dẫn qua bể lọc, bể lọc được sử dụng là bể lọc nhanh,thời gian lọc nhỏ, công suất lớn và nhanh Nước sạch sau khi qua bể lọc được khửtrùng bằng dung dịch clorine sau đó đưa đến bể chứa nước sạch chuẩn bị cấp chomạng lưới cấp nước

Đối với nguồn nước có chứa hàm lượng tạp chất hữu cơ cao thì các hợp chấthữu cơ này sẽ tạo ra dạng keo để bảo vệ các ion Fe, quá trình xử lý bằng phươngpháp làm thoáng sẽ không đạt hiệu quả cao Như vậy muốn khử sắt phải phá vỡđược màng hữu cơ bảo vệ bằng tác dụng của các chất oxy hóa mạnh và các chất keo

tụ Các chất oxy hóa mạnh (thường là Clo) sẽ được thêm vào trước để phá vỡ cácmàng hữu cơ bảo vệ ion sắt Sau khi các màng hữu cơ này bị phá vỡ, tiếp tục chothêm Ca(OH)2 để thực hiện quá trình keo tụ đồng thời bổ sung các loại phèn để tăngcường hiệu quả quá trình keo tụ trên Sau keo tụ tạo bông là quá trình lắng, lọcnhanh và khử trùng

3.2.2 Sơ đồ công nghệ thường gặp

Sơ đồ xử lý nước ngầm có chất lượng nguồn loại A theo tiêu chuẩn TCXD

233 :1999.

Hình 12 Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng làm thoáng đơn giản và lọc

Sơ đồ xử lý nước ngầm có chất lượng nguồn loại B theo tiêu chuẩn TCXD

233 :1999.

Hình 13 Sơ đồ khử sắt nước ngầm bằng làm thoáng, lắng tiếp xúc và lọc.

Sơ đồ công nghệ để xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao, sắt ở dạng hòa tan trong các phức chất hữu cơ, kết hợp khử mangan, tiêu chuẩn nguồn loại C theo tiêu chuẩn TCXD 233 :1999.

Hình 14 Sơ đồ khử sắt và mangan trong nước ngầm bằng hóa chất

3.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NƯỚC BIỂN

Mục đích của các công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển là tách các muối tự

do có trong nước biển, làm giảm lượng muối hòa tan trong nước đến nồng độ chophép phù hợp với tiêu chuẩn quy định của nước cấp

Hiện nay, có nhiều công nghệ để xử lý nước cấp từ nước biển: chưng cất,đóng băng, điện phân, thẩm thấu ngược, chiết ly, trao đổi ion Có thể phân loại cácphương pháp này theo cách tiến hành khử muối trong nước biển:

(1)Các phương pháp dùng đến biến đổi pha (chưng cất, đóng băng)

(2)Các phương pháp dùng đến màng (điện phân, thẩm thấu ngược)

(3)Các phương pháp tác dụng lên các liên kết hóa học (trao đổi ion, chiếtly)

Khi lựa chọn phương pháp xử lý nước biển cần tính đến: hàm lượng muốicủa nguồn nước, công suất yêu cầu của trạm xử lý, giá thành

Trong thực tế thường gặp các trường hợp xử lý nước biển có hàm lượngmuối từ 2.000 – 35.000 mg/l Khi hàm lượng muối trong nước dưới 2.000 – 3.000mg/l thì kinh tế nhất là là khử muối bằng phương pháp trao đổi ion Khi hàm lượngmuối từ 3.000 – 10.000 mg/l dùng phương pháp điện phân Khi hàm lượng muối từ

10.000 – 35.000 mg/l thì dùng phương pháp chưng cất hay phương pháp đóng bănghoặc lọc qua màng bán thấm

Hiện nay, người ta tiến hành khử muối bằng nước biển chủ yếu bằng phươngpháp chưng cất Tuy nhiên, trong tương lai, có thể sử dụng ngày càng nhiều phươngpháp thẩm thấu ngược Vì nhờ vào việc cải tiến các màng mà phương pháp thẩmthấu ngược sẽ tiết kiệm được nhiều năng lượng

3.3.1 Quy trình xử lí chung

3.3.1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển

Hình 15 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển 3.3.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển

Nước biển thu lên được dẫn đến hệ thống xử lý, sau đó được cung cấp nănglượng dưới các dạng: nhiệt, điện hoặc cơ cho các thiết bị ở bộ phận tách để táchnước biển thành nước sạch và cặn muối Bộ phận tách có thể là thiết bị chưng câtbằng nhiệt hoặc hệ thống lọc màng Nước sạch sau khi tách ra được đưa vào bồnchứa và sử dụng Cặn muối được cô cạn và thải bỏ

3.3.2 Công nghệ xử lý nước cấp từ nước biển thường gặp

3.3.2.1 Công nghệ chưng cất nước biển

(1) Chưng cất bằng nhiệt

 Quy trình khử mặn đơn giản

Nước biển + Năng lượng  Bay hơi  Ngưng tụ + Năng lượng + Cặn muối được

cô đặc

Đầu tiên, nước biển được cung cấp lượng nhiệt lớn để thực hiện quá trìnhbay hơi Nhiệt lượng của quá trình làm bay hơi nước đạt tới 2.256 kJ/kg khi nước ở100°C Khi ngưng tụ hơi nước chuyển thành dạng lỏng,như vậy muối được tách rakhỏi nước, và thu được nước sạch Lượng nhiệt từ hơi nước sẽ được chuyển lại cho

bộ phận cấp nước để tăng hiệu suất nhiệt và giảm năng lượng tiêu thụ

(2) Chưng cất bằng năng lượng mặt trời sử dụng tấm Carocell

 Nguyên lý hoạt động của tấm Carocell

Nước biển tự chảy vào hệ thống thông qua đường ống trên thiết bị Nước từ

từ chảy từ trên xuống và được phân tán đồng đều trên toàn bộ diện tích các tấmcarocell Carocell thu bức xạ mặt trời làm tăng nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng cao đến

100oC, nước bốc hơi sau đó ngưng tụ lại phía bên trong tấm panel bằng nhựacomposite bao quanh Các giọt nước cất thu được sẽ chảy xuống phía dưới của thiết

bị và theo vòi chảy ra ngoài

Sản lượng nước tinh khiết thu được đạt được hiệu suất cao là do cách thiết kế

hệ thống chưng cất độc đáo Thiết kế bao gồm nhiều lớp composite của tấm panelkhông thấm nước bao quanh và phần xử lý bề mặt của bộ thu năng lượng mặt trời.Đồng thời không khí ẩm lưu chuyển tạo ra ngưng tụ trên bề mặt trước và sau củatấm panel bao quanh

Chất lượng nước sạch thu được qua quá trình chưng cất đạt độ tinh khiết là0,5-2,0 ppm (TDS) tổng các chất rắn hòa tan ( nước biển là 35.000ppm TDS)

Chưng cất nước loại bỏ được tất cả các vi khuẩn và các mầm bệnh, do đócũng loại bỏ được các bệnh truyền nhiễm qua môi trường

Do hệ thống lọc nước Carocell chỉ sử dụng NLMT nên sử dụng rất thích hợpcho vùng sâu, vùng xa, đảo xa nơi đó có nhiều nắng Thiết bị không sử dụng hóachất Chi phí bảo trì thấp Hệ thống khung kết cấu vững chắc Tuổi thọ thiết bị 20năm

Hình 16 Tấm Carocell

3.3.2.2 Công nghệ màng

(1) Màng điện thẩm (Electro Dialysis - ED)

Theo công nghệ này nước biển hoặc nước lợ được bơm vào khoảng giữa cácmàng trao đổi ion với áp suất thấp, số lượng các màng có thể lên đến hàng trămmàng đặt song song và xen kẽ nhau, cứ một màng trao đổi cation thì đến một màngtrao đổi anion thành từng cụm

Màng trao đổi cation là những màng chỉ cho phép các ion dương chuyển qua.Màng trao đổi anion chỉ cho phép các ion âm đi qua

Trong quá trình màng điện thẩm tách, tạp chất được tách loại khỏi nước nhờdòng điện Dòng điện một chiều chuyển các ion qua màng để tạo ra dòng nước ngọt

và dòng nước muối có nồng độ cao hơn Màng sẽ hình thành một rào cản giữa dungdịch muối và “nước ngọt” Phía màng có nồng độ muối cao hơn sẽ gây ra hiêntượng phân cực nồng độ, nhiễm bẩn hữu cơ, tạo cặn khoáng chất đá vôi và các kếttủa khác

Hình 17 Cơ chế hoạt động của dòng điện 1 chiều

Hình 18 Cơ chế hoạt động của màng điện thẩm

(2) Màng thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO)

Trong quá trình thẩm thấu ngược, nước từ nguồn dung dịch muối áp lực caođược tách muối hoà tan bằng cách thấm qua màng bán thấm Dòng chất lỏng thấm

qua màng đựơc gọi là dòng lọc (Permeate), nó được sinh ra do chênh lệch áp suấtgiữa dung dịch muối có áp suất của dòng sản phẩm xấp xỉ với áp suất khí quyển.Phần còn lại của dung dịch cấp vào tiếp tục chảy qua màng bên phía có áp suất cao

và tạo ra dòng đặc (Có hàm lượng muối cao) Ở đây hoàn toàn không cần gia nhiệt

và cũng không diễn ra quá trình biến đổi pha Do đó năng lượng chủ yếu là cấp choquá trình tạo áp dòng vào hệ thống RO

Áp suất làm việc của hệ thống RO đối với nước lợ từ 250 ÷ 400 psi, còn đốivới nước biển từ 800 ÷ 1000 psi

Trên thực tế, nước cấp được bơm vào bình kín để tạo ra áp suất trên bề mặtmàng Một phần nước thấm qua màng, phần còn lại sẽ có nồng độ muối cao hơnnồng độ muối cấp vào Để giảm nồng độ các muối hoà tan trong phần còn lại người

ta xả bớt một phần ra khỏi bình chứa Nếu không xả thì nồng độ muối trong dungdịch cấp vào sẽ không ngừng tăng lên dẫn tới yêu cầu năng lượng cấp vào cũng phảigia tăng để khắc phục hiện tượng gia tăng áp suất thẩm thấu

Quy trình khử mặn của một hệ thống thẩm thấu ngược gồm các giai đoạn cơbản sau:

Hình 19 Sơ đồ quy trình khử mặn bằng màng thẩm thấu ngược

1 Hút nước từ biển vào (Intank seawater)

Các nhà máy khử muối thường đặt gần bờ biển nhưng vì mực nước bỉển thấpđồng thời thường lấy nước cách xa bờ từ vài chục đến vài trâm mét do đó mà phảitốn năng lượng cho bơm để hút nước từ biển vào

2 Tiền xử lý (Pretreament)