công nghệ xử lý nước và nước thải - xử lý nước cấp

5 10>4 10>3 10>8 10>7 10>6 Hòa tan 10>2 10>5 10>1 10 102 103 10>4 10>3 10>2 10>1 Keo Keo t0 Lơ lFng 104 m 10 mm Thơ LGng trHng lIc, lHc, tuyKn nLi… Hình 2.3 Kích thư c h t nư c kh% tách Các trình hMc (l0ng, lMc, ly tâm) chk tách hiFu qu% h t lơ l ng có đư ng kính h t >10>3 mm (bùn, cát, t%o, protozoa, ) ð,i v i h t lơ l ng r t nhf d ng keo đư ng kính 10>6 – 10>3 mm (sét, đ i phân t h@u cơ,…) thư ng r t khó l0ng lMc (m t th i gian dài); ñL tách hiFu qu% thư ng s d ng biFn pháp keo t > t o trư c l0ng, lMc ð,i tư ng x lý che yOu cea keo t h t keo BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P C u t o h t keo: Trong nư c tP nhiên, h t keo có thL mang điFn tích âm ho c dương: • h t keo có ngu n g,c silicat, h p ch t h@u có điFn tích âm (đa s,); • hydroxit s0t, nhơm mang điFn tích dương Xét h t keo âm H t keo mang ñiFn âm hút cation ñOn g n bc m t đL trung hịa điFn tích, phân b, thành l p: • L p th nh t r t mfng, mang điFn tích dương liên kOt ch t cht v i h t keo gMi l p Stern • L p th hai dày hơn, hun h p ion (h u hOt cation), liên kOt lfng lvo, gMi l p khuOch tán TBp h p hai l p gMi l p kép, có điFn tích dương Gi@a l p m t trư t ThO ñiFn ñUng xu t hiFn gi@a l p gMi thO zeta x tr ng thái tĩnh, điFn tích h t đư c bù bzi điFn tích l p khuOch tán Hình 2.4 C u t o h t keo âm BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Gi@a hai h t keo luôn t n t i hai lo i lPc tương tác: LPc ñGy tĩnh ñiFn Coulomb gi@a hai l p kép có điFn tích d u, LPc hút van der Waals tác ñUng mUt kho%ng ng0n LPc tYng h p quyOt ñQnh tr ng thái Yn ñQnh h t keo: Khi lPc ñGy > lPc hút (lPc tYng h p ñGy): hF keo bcn v@ng; Khi lPc ñGy ≤ lPc hút (lPc tYng h p hút hay b`ng khơng): khơng cịn "hàng rào lư ng“, h t keo dính kOt v i x%y sP keo t Như vBy, trình keo t diWn tr ng thái Yn đQnh cea h t keo bQ phá v• Các h t keo ñã m t Yn ñQnh hay tBp h p khzi ñ u cea chúng st ñư c tăng cư ng kh% tBp h p t o bơng c n kích thư c l n có m t c u n,i – trình t o bơng Keo t0 (coagulation) sP phá v• tr ng thái Yn ñQnh cea h t keo ñL t o sP tBp h p khzi ñ u h t keo T.o (flocculation) sP tY h p h t keo ñã bQ keo t BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Sơ ñ minh h a keo t t o BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Các ch t keo tuX thư ng dùng: Al2(SO4)3.18H2O (phèn nhôm); Fe2(SO4)3.8H2O; FeCl3; Aln(OH)mClx(SO4)y (Polyaluminium chloride hay PAC) Cơ chế lo i h t keo v i mu,i Al (III), Fe (III): Các ion Al3+, Fe3+ st ñi vào l p ñiFn kép, trao ñYi làm trung hịa điFn tích h t keo ⇒ gi%m thế zeta ⇒ keo tuX They phân t o ion ph c đa nhân tích điFn cao Alx(OH)yn+ (ví duX Al8(OH)204+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+…), h p phuX lên bề m t h t keo ⇒ trung hịa điFn tích h t keo ⇒ gi%m thế zeta ⇒ keo tuX They phân t o kOt tea Al(OH)3, Fe(OH)3, kOt tea kéo theo h t keo l0ng xu,ng HiFu qu% keo tuX phuX thuUc pH: pH 4,5 – 7,0 v i phèn nhôm; pH 8,5 >10,0 v i Fe2(SO4)3; pH 4,5 – 7,5 v i PAC Các ch t t o (hay trơX keo tuX) thư ng dùng: Polymer thiên nhiên: dextrin, chitin,… Polymer tYng h p: polyacrylamide [–CH2–CH(CONH2)–]n, polyacrylic acid [–CH2–CH(COOH)–]n,… BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.2.2 Áp d0ng Hai cơng đo n x lý nư c b`ng keo t >t o tiOn hành v i ñicu kiFn khu y trUn khác nhau: Keo t : Khu y nhanh th i gian ng0n ñL làm b t Yn ñQnh h t keo t o bơng keo có kích thư c nhf (gradient vBn t,c G = 500 – 1000 s>1, th i gian khu y t =30 – 120 s) T o bông: Khu y chBm th i gian dài đL t o bơng keo l n (G = 30 – 60 s>1; t = 15 – 45 phút) Có thL thPc hiFn khu y b`ng thiOt bQ khu y hMc hay theo nguyên t0c they lPc (dùng vách ngăn t o dòng ch%y zikzak) Trư c áp d ng thPc tO, c n tiOn hành thPc nghiFm keo t PTN ñL xác ñQnh ñicu kiFn keo t : licu keo t , licu tr keo t , pH, t,c ñU khu y, th i gian khu y, Thư ng s d ng hF th,ng JAR TEST BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.6 HF th,ng JAR TEST BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.3 LGng (Sedimentation/Clarification) 2.3.1 Cơ sC lý thuy t L0ng (còn gMi làm trong) q trình dùng đL tách ch t r0n có thL l0ng đư c hay c n sau keo t >t o Nguyên t0c: dư i tác d ng cea lPc trMng trư ng, h t có kh,i lư ng riêng l n kh,i lư ng riêng cea nư c st l0ng xu,ng ñáy thiOt bQ ñư c lo i khfi nư c Lý thuyOt l0ng Theo n ng ñU sP tương tác gi@a h t có b,n d ng l0ng: l0ng lo i hay l0ng h t riêng lv (discrete particle settling) > h t không thay đYi kích thư c q trình l0ng l0ng lo i hay l0ng t o (flocculent settling) > h t kOt h p nhau, kích thư c h t l n d n trình l0ng, l0ng lo i hay l0ng vùng (zone settling) l0ng lo i hay l0ng nén (compression settling) Trong x lý nư c, l0ng h t riêng lv l0ng t o bơng đóng vai trị quyOt đQnh Lý thuyOt l0ng ph c t p, nh t l0ng lo i 2, 3, BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Lý thuy t lGng h.t riêng lY VBn t,c l0ng cea h t tuân theo phương trình Newton: ρ −ρ ρ = [2.1] ho c trư ng h p riêng, theo phương trình Stokes: = (ρ −ρ ) = ν ( − ) [2.2] vs – vBn t,c l0ng (m/s) ρs, ρw> kh,i lư ng riêng cea h t nư c (kg/m3) ss – tŒ kh,i cea h t so v i nư c (không th nguyên) g – gia t,c trMng trư ng (9,81 m/s2) d – đư ng kính h t (m) CD – hF s, ma sát – ñU nh t tuyFt ñ,i (N.s/m2) ν– ñU nh t ñUng hMc (m2/s) Ví d : h t có d=0,1 mm tŒ kh,i 2,65 st l0ng nư c z 150C ( =1,13×10>3 N.s/m2) v i vBn t,c vs ≈ mm/s (c n kho%ng phút ñL l0ng xu,ng m) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P BL l0ng hình hUp, dịng ch%y ngang> mUt h t bL l0ng st chQu: > > chuyLn ñUng theo dòng ch%y > vBn t,c vh (=Q/A = lưu lư ng/tiOt diFn) l0ng trMng lPc > vBn t,c l0ng vs (tính trên) ðicu kiFn đL h t bQ gi@ l i bL l0ng: vs ≥ v0 v0 : vBn t,c l0ng t i h n ( ng v i h t ñi vào ñiLm ñ u vào ñOn ñiLm dư i ñ u vùng bL l0ng) = = = × = × × (L: dài, B: rUng, H: sâu) × [2.3] v0 Q H vx Q vh vh d0 ( ng v i vBn t,c l0ng v0): c• h t thiOt kO B L H t có c• h t ≥ d0 st l0ng 100% H t có c• h t dx< d0 st l0ng v i hiFu qu% vx/v0 (vx: vBn t,c l0ng ng v i dx) Th i gian lưu nư c t = LBH/Q = H/v0 BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P BL l0ng ñ ng dịng ch%y ngư c (dư i lên) ðicu kiFn đL h t bQ gi@ l i bL l0ng: vs > vu vu : vBn t,c dòng ch%y = Q/A A Th i gian lưu c n thiOt: = × = [2.4] vu vs H Q ThPc tO: nư c ch a nhicu c• h t khác nhau, khơng thL xác đQnh c• h t, kh,i lư ng riêng Thư ng tiOn hành thí nghiFm l0ng đL xác đQnh thông s, thiOt kO BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.3.2 Áp d0ng Vai trò cea l0ng dây chuycn công nghF x lý nư c: XF lý nưZc ng[m Tách c n Fe(OH)3 sau oxi hóa Fe(II) thành Fe(III); X lý nư c r a lMc XF lý nưZc m\t X lý sơ bU trư c lMc nhanh chBm; L0ng c n sau keo t > t o bông, trư c vào bL lMc nhanh X lý nư c r a lMc nh`m đ c bùn t[ thiOt bQ lMc Các lo i bL l0ng x lý nư c: BL l0ng ngang – d ng hình hUp (Hình 2.7) BL l0ng đ ng – d ng hình tr (Hình 2.8) BL l0ng v i ,ng nghiêng (tube settler) hay t m nghiêng (lamellar settler) (Hình 2.9) BL l0ng tiOp xúc (contact clarifier) hay bL l0ng t o bơng (clariflocullator) (Hình 2.10) BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.7 BL l0ng ngang 1: c a phân dòng vào; 2: Vách ngăn dòng vào; 3: BU phBn gom váng; 4: Vách đicu chknh dịng ra; 5: Vách ch0n; 6: Băng t%i cào bùn; 7: H, ch a bùn; 8: “ng d”n bùn • Thông s, thiOt kO: v0 = 20 – 60 m3/m2/d = 0,23 – 0,70 mm/s t=2–4h H=3–5m TŒ lF L/H = 3/1 – 5/1 ðU d,c ñáy: >8 % BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.8 BL l0ng đ ng Thơng s, thiOt kO: t=2>4h H=3–5m D = 10 – 30 m (ñư ng kính) ðU d,c đáy = – 10 % BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.9 BL l0ng lamellar Thông s, thiOt kO: ðU nghiêng = 40 – 600 Kho%ng cách gi@a t m = 2,5 > cm BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.10 BL l0ng tiOp xúc X%y ñ ng th i keo t >t o bơng>l0ng bL Áp d ng đư c v i nư c có đU đ c cao, chi phí th p Thông s, thiOt kO: vBn t,c ch%y ngư c ≤ m/h BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Tham kh%o: Source: Environmental Engineers’ Handbook, ©1999 CRC Press LLC BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 10 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.4.2.2 BK lHc nhanh ð,i tư ng: x quy mô l n (các nhà máy nư c) X lý nư c m t: sau keo t >t o bơng>l0ng; nOu đU đ c th p có thL bf qua l0ng X lý nư c ng m: sau làm thống Ưu điLm: x lý đư c nư c có đU đ c cao t%i trMng lMc cao diFn tích lMc nhf Như c điLm: hiFu qu% lo i SS vi khuGn không cao, c n x theo (lMc chBm, kh trùng) C u t o bL lMc nhanh (Hình 2.12) lý tiOp VLL: có thL l p cát; nhiên t,t s d ng l p (dual>media) hay nhicu l p (multi>media), ví d : than anthracit>cát HF th,ng thu nư c lMc (có thL dùng l p sfi) HF th,ng r a ngư c (back>washing) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.12 C u t o bL lMc nhanh BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 13 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Vat libu lHc Các VLL thư ng dùng lMc nhanh: Cát: ss = 2,6 > 2,65; ES = 0,45 – 0,55 mm; UC = 1,2 – 1,7 Than antracite: ss= 1,4 > 1,6; ES = 0,7 mm; UC < 1,75 Sa khoáng (ilmenit): ss = 4,2 Plastics: ss = 1,05 Nguyên t0c xOp l p: l p có c• h t l n hơn, kh,i lư ng riêng (hay tŒ kh,i) nhf l p dư i Anthracite d =1 mm 50 cm Cát d =0,5 mm 25 cm Anthracite d=1,0 – 1,5 mm Cát d = 0,5 mm Sa khoáng d=0,2 – 0,4 mm 45 cm 20 cm 10 cm Hình 2.13 Ví d b, trí cUt lMc l p BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P RFa ngưec Khi hL tăng đOn 2,5 – 3,0 m Khi r a: khóa van nư c vào; cho m c nư c ngBp bc m t 15 – 20 cm; đóng van nư c s ch ra; mz van nư c r a; nư c r a ch%y ngư c mang theo c n bGn tràn qua máng thu Các thông s,: Th i gian r a ngư c = > 10 phút ðU giãn n• thL tích l p VLL: 10 – 30 % Lư ng nư c dùng cho r a ngư c = > % công su t x lý VBn t,c r a ngư c: l n st làm trôi VLL ho c trUn l”n l p VLL; q nhf khơng đe r a s ch VLL ThPc tO: vW = 0,3 ~ 10D60 m/min ñ,i v i cát 0,3 ~ 4,7D60 m/min ñ,i v i than anthracite (D60: c• rây cho phép 60% kh,i lư ng h t lMt qua) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 14 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P B%ng 2.3 So sánh bL lMc cát chBm lMc nhanh Thông sf VBn t,c lMc LHc cham LHc nhanh 0,1 – 0,4 m/h (2,5 – 10 m3/m2/d) – 10 m/h (120 – 250 m3/m2/d) TiOt diFn lMc l n, 100 – 2.000 m2 nhf, ≤ 100 m2 C u trúc VLL ñơn l p (1 l p cát m+ l p sfi đ• 0,3 m) đơn l p, l p ho c ña l p (vd., antracite>cát + l p sfi đ•) C• h t 0,2 – 0,35 mm 0,5 – 1,5 mm TYn th t áp lPc (hL) ≤1m ≤3m Th i gian làm viFc 20 – 90 ngày – ngày Phương pháp làm s ch Cào, r a s ch l p bc m t R a ngư c Tiêu th nư c làm s ch 0,2 – 0,6 % nư c s ch – % nư c s ch Chi phí đ u tư Cao Cao Chi phí vBn hành Th p Cao Kh% đicu chknh đ u Khó Nhanh chóng HiFu qu% x lý vi khuGn Cao (~99,9 %) Th p (~90 – 99 %) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.5 KhF trùng Trong ngu n nư c thô ch a nhicu VSV, có VSV gây bFnh Các q trình keo t >t o bơng, l0ng, lMc lo i đư c mUt ph n VSV Kh trùng: tiêu diFt VSV gây bFnh nư c cịn l i đL phù h p nhu c u s d ng nư c 2.5.1 Các phương pháp khF trùng 2.5.1.1 Các PP vat lý (1) Kh trùng b`ng nhiFt: z nhiFt ñU sôi cea nư c (1000C) h u hOt VSV bQ tiêu diFt; s, s,ng sót t o bào t (2) Kh trùng b`ng tia UV: cho nươc ch%y qua thiOt bQ có đèn UV (Hình 2.14); hiFu qu% kh trùng gi%m nOu hàm lư ng ch t h@u ñU ñ c cao (3) Kh trùng b`ng siêu âm (4) Kh trùng b`ng vi lMc: dùng l p lMc có kích thư c khe lMc < m – gi@ VSV (kích thư c 1>2 m, tr[ virus) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 15 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.5.1.2 Các PP hóa hHc (1) Khưb trùng b`ng clo và h p ch t clo: Cl2, NaClO (natri hypoclorit), Ca(ClO)2 (canxi hypoclorit) (chi tiOt z ph n 2.5.2) (2) Khưb trùng b`ng ozon: Ưu ñiLm: th i gian tác d ng nhanh, ñicu kiFn ho t tính kh trùng g p 600>3000 l n clo, không t o s%n phGm ph nguy h i, chQu tác đUng cea yOu t, pH Như c ñiLm:giá thành x lý cao (2>3 l n clo), hịa tan nư c nên khó trì dư lư ng ozon đL tránh q trình tái nhiWm khuGn Hình 2.14 ThiOt bQ kh trùng v i tia UV BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.5.2 Lý thuy t trình khF trùng blng clo Hóa hHc q trình Khi cho clo vào nư c, st có ph%n ng: [2.5] Cl2 + H2O ⇔ HClO + H+ + Cl> K = [HClO][H+][Cl>]/[Cl2] = 4,5 × 10>4 (z 250C) HClO ⇔ H+ + ClO> [2.6] K = [H+][ClO>]/[HClO] = 2.9 × 10>8 (z 250C) T[ Pt.[2.5] [2.6]: z pH>4 (ñicu kiFn nư c bình thư ng), khơng cịn t n t i d ng Cl2 ⇒ Tác d ng kh trùng HClO ClO>, ho t tính HClO m nh ClO> (40 > 80 l n) TYng n ng ñU cea HClO ClO> gMi clo tP (free available chlorine) hay dư lư ng clo tP (free chlorine residual) Dư lư ng clo tP nư c c p thư ng quy ñQnh t[ 0,3>0,5 mg/L Khi s d ng h p ch t hypoclorit, st có ph%n ng t o ClO> HClO: Ca(ClO)2 → Ca2+ + 2ClO> [2.7] + > [2.8] NaClO → Na + ClO ClO> st cân b`ng v i HClO theo p.ư [2.6] BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 16 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P ›nh hưzng pH ñOn kh trùng v i clo: Cân b`ng gi@a HClO ClO> ph thuUc vào pH (Hình 2.14): pH < 7: che yOu d ng HClO pH > 8: che yOu d ng ClO> z pH = 7,5: [HClO] = [ClO>] Vì HClO có ho t tính kh trùng cao ClO> ⇒ trình kh trùng c n tiOn hành z pH ≤ ðL tiêu diFt ñư c 99% s, VK E.coli có nư c v i licu lư ng 0,1 mg/L clo tP do, th i gian c n thiOt tăng t[ phút pH=6 đOn 180 phút pH=11 Hình 2.14 TŒ lF gi@a HClO ClO> ph thuUc vào pH BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Các yOu t, %nh hưzng khác: ðU ñ c cea nư c – tiêu th mUt lư ng clo tP do, c%n trz tiêu diFt VSV chúng có thL h p ph cư trú h t SS ⇒ gi%m hiFu qu% kh trùng NhiFt ñU > cao t,c ñU tiêu diFt VSV t,t; nhiên tăng nhiFt đơX làm gi%m sưX hịa tan khí nư c ⇒ clo tưX st gi%m T,t nh t z nhiFt đU thư ng SưX có m t ch t khưb nư c (amoniac/amoni, sunfua, Fe(II), ch t h@u ) làm gi%m hiFu qu% cea viFc khưb trùng tiêu th mUt lư ng clo tP ð c biFt, clo st oxy hóa h p ch t h@u hòa tan (DOC) t o s%n phGm phuX THMs (trihalomethanes) có khab gây ung thư! BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 17 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Ph%n ng v i NH3 clo hóa điLm t i h n Khi clo hóa nư c có m t NH3, st x%y ph%n ng: NH3 + HOCl → NH2Cl (monochloramine) + H2O [2.9] [2.10] NH2Cl + HOCl → NHCl2 (dichloramine) + H2O [2.11] NHCl2 + HOCl → NCl3 (trichloramine) + H2O Các chloramine có ho t tính kh trùng; clo dư i d ng chloramine gMi dư lư ng clo kOt h p (combined chlorine residual) BiOn thiên dư lư ng clo trình thêm clo vào nư c (Hình 2.15.) BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Tm lb mol [HOCl]/[NH3]: 0,5 1,0 1,5 Dư lư ng clo, mg/L A C O0 Dư lư ng clo t kO h ñiKm tZi h.n (breakpoint) p Dư B lư ng clo tP 10 Licu clo, mg/L Hình 2.15 ð thQ minh hMa clo hóa điLm t i h n (n ng ñU NH3: mg>N/L) ⇒ ðiLm t i h n (lý thuyOt): 7,6 mg Cl2/mg>N BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 18 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P BiOn thiên dư lư ng clo trình thêm clo vào nư c (Hình 2.15.): Ban đ u ([HOCl]/[NH3] ≤1): t o thành mono> dichloramine – dư lư ng clo (d ng dư lư ng kOt h p) tăng d n (ño n OA) Tăng licu clo ([HOCl]/[NH3]>1): x%y ph%n ng t o trichloramine oxy hóa NH3 – dư lư ng clo kOt h p gi%m d n (ño n AB) 2NH3 + 3HOCl → N2 + 3H2O + 3HCl [2.12] Khi oxy hóa hOt NH3 ([HOCl]/[NH3] =1,5): dư lư ng clo l i tăng lên, lúc d ng dư lư ng tP (ño n BC) ðiKm bGt ñ[u tăng dư lưeng clo tI gHi ñiKm tZi h.n hay ñiKm gãy (breakpoint) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Tm lb mol [HOCl]/[NH3]: 0,5 1,0 1,5 Dư lư ng clo, mg/L A C O0 Dư lư ng clo t kO h ñiKm tZi h.n (breakpoint) p Dư B lư ng clo tP 10 Licu clo, mg/L Khi tŒ lF [HOCl]/[NH3] ≤ 1: t o NH2Cl NHCl2 BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 19 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Tm lb mol [HOCl]/[NH3]: 0,5 1,0 1,5 Dư lư ng clo, mg/L A Dư O0 Dư lư ng clo t kO h lư ng p clo C kO t h p gi %m Dư B lư ng clo tP 10 Licu clo, mg/L Khi tŒ lF [HOCl]/[NH3] ≥ 1: t o NCl3 oxy hóa NH3 BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Tm lb mol [HOCl]/[NH3]: 0,5 1,0 1,5 Dư lư ng clo, mg/L A C O0 Dư lư ng clo t kO h p Dư B lư ng clo tP 10 Licu clo, mg/L Khi tŒ lF [HOCl]/[NH3] > 1,5: hOt NH3, clo tP tăng BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 20 Chloramine B, Chloramine T ðây hóa ch t kh trùng nư c đư c s d ng rUng rãi cho cUng ñ ng, có tác d ng c chO trao đYi ch t cea vi khuGn Chloramine>B Chloramine>T C6H5ClNO2SNa C7H7ClNO2SNa Sodium N> Chlorobenzenesulfonamide Sodium p> Toluenesulfonchloramide BUt tr0ng>vàng nh t BUt tr0ng Tan t,t nư c Tan t,t nư c ChBm phân hey khơng khí ChBm phân hey khơng khí CH3 BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.6 Lo.i sGt và mangan Fe Mn ñư c quan tâm nư c c p không ph%i đUc tính mà %nh hưzng đOn đU c ng tính ch t c%m quan (màu, mùi vQ) TC nư c u,ng VN: Fe < 0,5 mg/L, Mn ) 2.6.1 Cơ sơ4 lý thuy t Oxy hóa Fe (II) Mn (II) thành Fe(III) Mn(IV) dư i d ng kOt tea, dW tách khfi nư c b`ng l0ng, lMc Tác nhân oxy hóa có thL là: O2, Cl2, O3, KMnO4 Có ý nghĩa thPc tO nh t oxy hóa v i oxy khơng khí b`ng q trình làm thống hay thơng khí: [2.12] 4Fe2+ + O2 + 4H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ 2Mn2+ + O2 + 2H2O → 2MnO2 + 4H+ [2.13] T,c đơX oxy hóa v i O2 nhanh z pH cao: thư ng oxy hóa Fe, Mn z pH > Fe (II) dễ bQ oxy hóa Mn(II) đicu kiFn BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 21 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.6.2 Áp d0ng (1) Lo.i sGt blng phương pháp làm thoáng ViFc x lý s0t b`ng biFn pháp làm thống có thL đư c tiOn hành theo kž thuBt khác nhau: Làm thống đơn gi%n bc m t lMc (Hình 2.16.a) dùng ,ng khoan phun nư c lên bc m t bL lMc chicu cao giàn phun = 0,7 m; lu phun = 5>7 mm; Q=10 m3/m2/h Làm thoáng b`ng giàn mưa tP nhiên (Hình 2.16.b) dùng tháp làm thống hay nhicu bBc nư c ñư c tư i tP nhiên xu,ng sàn có ch a vBt liFu tiOp xúc (sfi, than c,c) Q=10 m3/m2/h; chicu dày l p vBt liFu 30>40 cm Làm thống cư•ng b c (Hình 2.16.c) dùng qu t gió đL c p khơng khí cho tháp làm thống, khơng khí t[ dư i lên Q=30>40m3/m2/h; lư ng khơng khí c p: 4>6 m3/m3 nư c Ngồi ra, có thL tăng kh% tiOp xúc v i O2 b`ng thiOt bQ có l p tiOp xúc b`ng màng mfng H2S, NH3, ch t h@u hịa tan nư c ngăn c%n q trình oxy hóa Fe2+ BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P (a) Hình 2.16 Các d ng thiOt bQ làm thống (c) (b) (a): Làm thống đơn gi%n; (b): Tháp làm thoáng phun mưa tP nhiên; (c): Tháp làm thoáng cư•ng b c BM KTMT Khoa Mơi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 22 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P (2) Lo.i mangan blng phương pháp làm thống Quy trình x lý mangan tương tP v i s0t: bao g m khâu làm thoáng, l0ng lMc Các d ng thiOt bi làm thoáng v i s0t Riêng bL lMc, mu,n lo i Mn, c n ph%i có bc dày dày (thư ng t[ 1,2 – 1,5 m) ñL Mn(II) tiOp t c bQ oxy hóa chBm bL lMc ð c biFt, Mn(OH)4 t o thành phe d n lên VLL có tác d ng ch t xúc tác thúc ñGy sP h p th oxy hóa ion Mn2+ Mn(OH)4↓ + Mn(OH)2 → Mn(OH)3 [2.14] Mn(OH)3 + O2 + H2O → Mn(OH)4↓ [2.15] NOu có xúc tác ph%n ng có hiFu qu% t[ pH = 8,2 thay pH = Trong thPc tO, ñL bL lMc s m Yn ñQnh c n thêm vào nư c dd KMnO4 v i licu lư ng 1>3 mg/L vài ngày ñ u, ho c nâng pH cea nư c lên BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.7 Làm mum nưZc 2.7.1 Khái nibm phân lo.i ñ< cwng Nư c c ng: nư c c%n trz sP t o bMt xà phịng, có m t ion Ca2+, Mg2+, Sr2+, Fe2+, Mn2+, che yOu Ca2+, Mg2+ ðU c ng tYng n ng ñU ion Ca2+, Mg2+ nư c (ñơn vQ: mg CaCO3/L) Phân lo i ñU c ng: > ðU c ng t m th i (hay ñU c ng cacbonat): m t ñi ñun nóng, gây mu,i HCO3>:0 t Ca(HCO3)2 CaCO3↓ + CO2 + H2O [2.16] t0 Mg(OH)2↓ + 2CO2 [2.17] Mg(HCO3)2 > ðU c ng vĩnh c@u (hay ñU c ng phi cacbonat): khơng m t đun nóng, gây mu,i tan khác cea Ca, Mg Cl>, SO42>, NO3>,… Thang ñU c ng: mg CaCO3/L – 50 50 – 150 150 – 300 > 300 Mwc ñ< cwng Mcm Tương ñ,i c ng C ng R t c ng BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 23 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P 2.7.2 Các phương pháp làm mum nưZc (1) Làm mcm b`ng vôi>soda (Ca(OH)2 + Na2CO3) Các ph%n ng: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O SO42> SO42> Mg2+ + 2Cl> + Ca(OH)2→ Ca2+ + 2Cl> + Mg(OH)2↓ 2NO3> 2NO3> SO42> SO42> 2+ > + Ca + 2Cl + Na2CO3→ 2Na + 2Cl> + CaCO3↓ 2NO3> 2NO3> [2.18] [2.19] [2.20] [2.21] Lưu ý: NOu chk dùng vôi có đU c ng phi carbonat, chk gi%m ñư c Mg2+ mà không gi%m ñư c ñU c ng toàn ph n, t o thành mUt lư ng tương ñương Ca2+ theo ph%n ng [2.20] ViFc kOt h p soda ñL lo i triFt ñL Ca2+ theo ph%n ng [2.21] Thư ng thêm phèn s0t z bL l0ng đL giúp l0ng CaCO3 t,t (khơng dùng phèn Al pH >9) Tái carbonat hóa đL hịa tan lư ng dư CaCO3 sau l0ng (Hình 2.17) BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Phèn Fe Vơi+ soda Tái carbonat hóa Nư c c ng BL keo t kOt h p l0ng BL lMc có áp CO2 Bùn c n Nư c làm mcm Hình 2.17 Sơ ñ hF th,ng làm mcm nư c b`ng vôi>soda BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 24 PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P (2) Làm m m b ng phosphat Thư ng dùng c n làm m m tri t ñ mà PP vơi>soda khơng đ t đư c S d ng mu i natri phosphate (Na3PO4) hay tripolyphosphate (Na5P3O10) Các ph n ng: 3M(HCO3)2 + 2Na3PO4 → M3(PO4)2↓+6NaHCO3 [2.22] 3MCl2 + 2Na3PO4 → M3(PO4)2↓+ 6NaCl [2.23] 3MSO4 + 2Na3PO4 → M3(PO4)2↓+ 3Na2SO4 [2.24] (M: Ca, Mg) (3) Làm m m b ng trao ñ i ion v i zeolit (Na2Z) Trao ñ i: M2+ Tái sinh nh a: 2HCO3> 2Cl> + Na2Z → 2Na+ SO42> MZ + NaCl → Na2Z + (M: Ca, Mg) 2HCO3> 2Cl> + MZ [2.25] SO42> MCl2 [2.26] (4) Làm m m b ng nhi t Lo i ñ c ng t m th i ph n ng [2.16], [2.17] Thư ng áp d ng cho c p nư c công nghi p, t n d ng ngu n nhi t dư c a n i BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 25 Water Treatment Plant in Hanoi Treatment technology BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Water Treatment Plant in Hanoi !"# $ %&! ' & BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 26 Water Treatment Plant in Hanoi ( ) * +,) * ,' %&! (&%% ' % - BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Công nghb xF lý nưZc C NM nưZc Quyng T , Hu BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 27 ... làm s ch BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P Hình 2.11 C u t o bL lMc chBm BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 12 PH... Hanoi ( ) * +,) * ,' %&! (&%% ' % - BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu Công nghb xF lý nưZc C NM nưZc Quyng T , Hu BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 27 ... ngu n nhi t dư c a n i BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu PH N A CÔNG NGH X! LÝ NƯ%C C&P VÀ NƯ%C TH)I Chương X! LÝ NƯ%C C&P BM KTMT Khoa Môi trư ng – Trư ng ðHKH Hu 25 Water Treatment Plant