Nguồn nước ngầm
Nước ngầm mạch nông nằm ngay trong tầng đất trên mặt, thuộc loại nước ngầm không áp, có lưu lượng và nhiệt độ chịu ảnh hưởng lớn từ môi trường bên ngoài Mực nước của loại nước này nằm ở độ sâu nhỏ so với mặt đất và thay đổi theo thời tiết Đặc biệt, độ dao động mực nước giữa các mùa có thể lên tới 2-4m và bị ảnh hưởng bởi sông suối cũng như bão lũ Nước ngầm mạch nông có thể được sử dụng cho mục đích cấp nước.
Nước ngầm ở độ sâu trung bình thường không áp, với chất lượng tốt hơn so với nước ngầm mạch nông Loại nước này thường được sử dụng để cấp nước, nhờ vào tính chất tương tự nhưng ưu việt hơn.
Nước ngầm mạch sâu nằm trong các tầng chứa nước và được bảo vệ bởi các tầng cản nước, giúp nó có áp suất ổn định Loại nước này có lưu lượng lớn, nhiệt độ và các tính chất khác tương đối ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài Với chất lượng tốt, nước ngầm mạch sâu thường được sử dụng rộng rãi trong cấp nước.
Nước ngầm không áp tồn tại trong các tầng chứa nước nằm trên tầng cản nước đầu tiên, được giới hạn bởi mặt tự do với áp suất đồng nhất tại mọi điểm, thường là áp suất khí quyển Loại nước này thường nằm ở độ sâu nông, dẫn đến chất lượng nước không được tốt.
Nước ngầm có áp là loại nước nằm trong tầng chứa nước được kẹp giữa hai tầng cản nước hoặc tầng bán thấm, thường được gọi là tầng chứa nước bán áp.
9 ở tầng chứa nước bán áp có sự bổ cập từ tầng chứa nước ở phía trên nên có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm của tầng này.
Áp lực của nước ngầm thay đổi tùy thuộc vào độ dốc thủy lực của tầng chứa nước Nước ngầm có áp thường nằm ở độ sâu lớn, đã được lọc sơ bộ qua các lớp đất và ít bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài Vì vậy, chất lượng nước ngầm có áp thường tốt hơn so với nước ngầm không áp.
Nguồn nước mặt
Nước mặt là nguồn nước tự nhiên tồn tại trên bề mặt đất, bao gồm sông, suối, hồ và đầm Nguồn bổ sung cho nước mặt chủ yếu là nước mưa, và trong một số trường hợp, nước ngầm cũng góp phần Việt Nam sở hữu nguồn nước mặt phong phú, phân bố rộng rãi trên toàn quốc, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất.
Nước sônglà loại nước mặt chủ yếu để cung cấp nước.
*Ưu điểm:Trữ lượng lớn có khả năng cung cấp cho các đối tượng dùng nước cho trước mắt và tương lai.
Dễ thăm dũ và khai thỏc. Độ cứng và hàm lượng sắt nhỏ
*Nhược điểm:Thay đổi lớn theo mùa về độ đục, lưu lượng, mức nước và nhiệt độ.
Trong mùa lũ, hàm lượng cặn trong nước sông tăng cao, dẫn đến mức độ ô nhiễm vi trùng lớn và dễ bị ảnh hưởng bởi nước thải, làm cho việc xử lý nước trở nên tốn kém Để đảm bảo nguồn nước có thể sử dụng lâu dài, cần có chiến lược sử dụng hợp lý và các biện pháp bảo vệ nguồn nước mặt.
Giữa các mùa có sự chênh lệch tương đối lớn về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn và nhiệt độ nước
Hàm lượng muối khoáng và sắt thấp làm cho nước rất phù hợp cho ngành công nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện Tuy nhiên, độ đục cao của nước dẫn đến quy trình xử lý phức tạp và chi phí tốn kém.
Nước sông là nguồn tiếp nhận nước mưa và các loại nước thải, do đó, nó chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường xung quanh So với nước ngầm, nước mặt thường có độ ô nhiễm cao hơn.
1.2.2 Nước suối: Ở miền núi, nước suối cũng là nguồn nước cấp quan trọng Đặc điểm nổi bật của nguồn nước suối là không ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc dòng chẩy giữa mùa lũ và mùa kiệt Về mùa lũ , nước suối thường đục, cuốn theo nhiều cây khô, củi mục, cát, sỏi, và thường có những dao động đột biến về mức nước và vận tốc dòng chẩy
Trong mùa khô, nước suối thường rất trong nhưng mực nước lại thấp, có khi xuống quá mức cần thiết, không đủ độ sâu để thu nước Để sử dụng nước suối hiệu quả, cần áp dụng các biện pháp dự trữ, nâng cao mực nước và bảo vệ công trình thu nước một cách hợp lý.
Nguồn nước mưa
Nguồn nước cung cấp cho các hộ gia đình ở những khu vực thiếu nước ngọt, như miền núi phía Bắc, đồng bằng sông Cửu Long, hải đảo và biên giới, là rất quan trọng.
Nước mưa thường được coi là tương đối sạch, nhưng có thể bị ô nhiễm khi rơi qua không khí ở khu công nghiệp hoặc đô thị, cũng như khi tiếp xúc với mái nhà, mang theo bụi bẩn và các chất ô nhiễm khác.
Chú ý: Nước mưa thiếu các muối khoáng cần thiết cho sự phát triển cơ thể con người và súc vật
2 Công trình thu nước ngầm
Giếng khơi
Giếng khơi là công trình thu nước ngầm từ mạch nông, thường không có áp lực, đôi khi có áp lực yếu Lưu lượng nước thu được từ tầng chứa vào giếng khơi thường nhỏ, nên nó chỉ phù hợp cho các điểm sử dụng nước nhỏ hoặc hộ gia đình riêng lẻ.
Trước đây, giếng khơi là nguồn nước phổ biến cho các vùng xa thành phố, nhưng hiện nay, giếng khoan tay cỡ nhỏ đang ngày càng được ưa chuộng hơn nhờ vào nhiều ưu điểm vượt trội.
Giếng khoan thường được xây dựng bằng phương pháp đánh tụt toàn khối và thi công thủ công, với độ sâu từ 20m trở lại Hình dạng phổ biến của giếng là trụ tròn, trong khi giếng nông có độ sâu dưới 10m có thể sử dụng mặt bằng hình vuông Vật liệu xây dựng giếng thường là gạch hoặc bê tông.
Giếng khơi có cấu tạo đặc trưng, với nước thu vào từ đáy, thành bên hoặc cả hai Để tăng lưu lượng nước, có thể sử dụng các nhánh thu nước hình nan quạt.
1- Tầng lọc đáy giếng 2- Đế giếng
3- Nền giếng 4- Lớp đất sét bảo vệ 5- Khe thu nước
Giếng khơi thường không hoàn chỉnh do hạn chế về độ sâu, với tầng lọc đáy gồm ba hoặc bốn lớp cát sỏi, mỗi lớp có độ dày tối thiểu 100mm Lớp cát nằm ở dưới cùng, trong khi lớp sỏi chèn ở phía trên, với kích thước sỏi lớn dần từ dưới lên trên để đảm bảo đường kính tương đương ở lớp trên cùng Nếu thu nước từ thành bên, thành bên phải sẽ nằm trong tầng chứa nước và có các khe thu nước.
Có thể sử dụng phần thu nước ở thành bên và tầng lọc đáy bằng bê tông xốp Nền giếng cần được bố trí dốc để thoát nước, xung quanh giếng nên chèn sét với chiều rộng khoảng 0,5m và độ sâu từ 1,5 đến 2m Miệng giếng cần cao hơn nền tối thiểu 0,7m, có nắp che và lỗ thông hơi Chiều sâu giếng cần đảm bảo độ sâu mức nước thấp nhất trong giếng trên 1m Đường kính giếng phụ thuộc vào lưu lượng cần thu, tính chất của tầng nước, phương pháp thu nước, loại thiết bị bơm và biện pháp thi công, thường không nên vượt quá 3 - 4m Nếu đường kính tính ra lớn, nên sử dụng nhóm giếng.
Việc tính toán giếng khơi bao gồm xác định số lượng giếng, đường kính và độ sâu của giếng dựa trên lưu lượng yêu cầu Đồng thời, cần đảm bảo rằng độ hạ mực nước trong giếng khi bơm không vượt quá giới hạn cho phép.
Khi khoảng cách từ đáy giếng đến tầng cản nước lớn hơn đường kính giếng, lưu lượng giếng có thể được xác định bằng công thức V.D.Babusk.
r: Bán kính trong của giếngK: Hệ số thấm
S: Độ hạ mực nước trong giếng khi bơm R: Bán kính ảnh hưởng
T: Khoảng cách từ đáy giếng đến tầng cản nước H: Chiều sâu mực nước tĩnh tính đến đáy cách thủy
Nếu H và T rất lớn thì có thể bỏ qua vế phải của mẫu số Khi T > 10r và R < 10H có thể tính lu lợng giếng theo công thức:
Khi lấy nước qua thành bên có thể sử dụng công thức tương tự như với giếng khoan không hoàn chỉnh không áp:
Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các công thức khác đã trình bày trong phần tính toán giếng khoan để tính giếng khơi.
Khi thu nước từ đáy: Q1=F1V1
Khi thu nước từ thành bên: Q2=F2V2
Khi thu nớc từ đáy và thành bên: Q=Q1+ Q2
Giếng khoan
2.2.1 Phân loại, sơ đồ cấu tạo phạm vị ứng dụng
Hình a là giếng khoan hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng được khoan đến tầng cản nước đầu tiên
Hình b là giếng khoan không hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng nằm cao hơn tầng cản nước.
Hình c là giếng khoan hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm có áp.
Hình d là giếng khoan không hoàn chỉnh khai thác nước ngầm có áp.
Cửa giếng, hay còn gọi là miệng giếng, cần được đặt cao hơn sàn nhà trạm ít nhất 0,3m Để ngăn nước từ bên ngoài thấm vào, phần cổ giếng bên ngoài thường được chèn xi măng Khi tiến hành khai thác, miệng giếng phải được đậy kín để bảo đảm an toàn và chất lượng nước.
Ống vách được sử dụng để gia cố và bảo vệ giếng, ngăn ngừa sạt lở thành giếng trong quá trình khai thác và hạn chế nước chất lượng kém từ bề mặt chảy vào Phần ống vách cũng là nơi lắp đặt máy bơm, thường được chế tạo từ vật liệu thép đen Ống vách bao gồm nhiều đoạn nối lại với nhau, với chiều dày thành ống từ 7 đến 12mm và có thể có một hoặc nhiều kích thước đường kính khác nhau Đối với chiều sâu khoan dưới 100m, ống vách có thể sử dụng một kích thước đường kính duy nhất.
Chiều sâu khoan lớn dẫn đến việc đường kính ống vách ngày càng thu nhỏ, thường có hai hoặc ba cỡ đường kính với chiều dài từ 25 đến 50m Đường kính cuối cùng của ống vách phụ thuộc vào đường kính ống lọc, trong đó đường kính trong của ống vách phải lớn hơn đường kính ngoài của ống lọc tối thiểu 50mm, và nếu là ống lọc bọc sỏi thì lớn hơn tối thiểu 100mm Việc lựa chọn cỡ đường ống vách và đường kính ống lọc cần phù hợp với kết cấu giếng và phương pháp khoan Đối với phần có bơm, đường kính trong ống vách cũng cần lớn hơn đường kính ngoài của khối bơm ít nhất 50mm.
- Ren ống và măng sông
- Nối miệng bằng bát có hàn phủ
Các vị trí chuyển tiếp thay đổi đường kính giữa các đoạn ống vách hoặc từ ống vách sang ống lọc có thể được kết nối bằng một trong hai phương pháp sau.
+ Dùng côn nối nếu khoan giếng, có sử dụng dung dịch vữa sét Để giảm tổn thất, góc côn nên lấy khoảng 15 0
Khi khoan giếng, cần sử dụng đai liên kết và vữa xi măng liên kết nhanh, đặc biệt là khi áp dụng ống lồng Ống lắng nằm kề bên ống lọc với đường kính bằng đường kính ống lọc, được cấu tạo từ một đoạn ống thép trơn với đầu dưới được bịt kín Chiều dài của ống lắng thường từ 2 đến 10m, và nên chọn ống lắng dài hơn cho giếng sâu Ống lắng đóng vai trò quan trọng trong việc giữ lại cặn và cát trôi theo nước vào trong giếng.
Giếng khoan là công trình thu nước ngầm từ các mạch nước sâu, với độ sâu khoan thường dao động từ 20 đến 200m, có thể lớn hơn tùy thuộc vào tầng chứa nước Đường kính giếng thường từ 150 đến 600mm, nhưng các giếng khoan tay nhỏ cho hộ gia đình có thể sử dụng đường kính chỉ từ 32 đến 49mm.
Giếng khoan là nguồn cung cấp nước phổ biến cho các trạm cấp nước, từ những trạm nhỏ chỉ cần một giếng cho đến những trạm lớn có thể sử dụng từ ba đến bốn chục giếng Ống lọc của giếng khoan đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng nước.
2.2.2.1 Các yêu đối với ống lọc
Có tỷ lệ diện tích lọc lớn.
Ngăn cản cát và sỏi từ tầng chứa nước xâm nhập vào giếng, giúp giảm tổn thất áp lực dòng chảy vào giếng Đồng thời, thiết kế cần đảm bảo độ bền cơ học và đủ khoảng trống để thực hiện công tác bảo dưỡng định kỳ.
Chống lại sự ăn mòn và bám cặn.
Khi thiết kế ống lọc cần quan tâm đến các vấn đề sau:
Chiều dài công tác của ống lọc. Đường kính ống lọc
Kích cỡ và hình dạng của khe thu nước.
Lưu lượng nước cần thu.
Vấn đề ăn mòn và bám cặn. a Phân loại: Ống khoan lỗ:
Là các ống gang, thép hoặc thép không rỉ đợc khoan lỗ Đờng kính lỗ từ 10
25 mm ống thép, tỷ lệ diện tích lọc 35 % ống gang 25 % Ống có thể gồm một đoạn hoặc nhiều đoạn nối lại với nhau
- Ống cắt khe: Nhóm ống lọc kiểu này bao gồm các loại:
Ống khe dọc là một loại ống được chế tạo từ ống thép với các khe cắt hình chữ nhật, được gia công trên máy khía Kích thước khe có nhiều biến thể, với chiều dài từ 20 đến 200 mm và chiều rộng từ 2,5 đến 15 mm Mặc dù tổng diện tích khe trống không lớn, nhưng loại ống lọc này lại có tổn thất thủy lực tương đối lớn.
Sơ đồ ống khoan lỗ
Ống lọc kiểu gờ nổi được chế tạo từ các tấm thép dập, với các khe trống được đục theo hàng dọc và sau đó hàn lại, tạo nên gờ nổi cho từng khe Mặc dù loại ống lọc này có tổng diện tích các khe lớn, nhưng độ bền của nó không cao.
Ống lọc có khe cửa sổ là loại ống với các khe nhỏ được sắp xếp theo hàng ngang, mang lại tổng diện tích khe trống lớn Loại ống này nổi bật với độ bền cơ học cao, đảm bảo hiệu suất lọc tối ưu.
Kiểu khe trống của ống lọc có khe cửa sổ
Ống lọc cuốn dây là loại ống khoan có lỗ hoặc khe cắt, được quấn liên tục bằng dây đồng hoặc dây thép không rỉ bên ngoài Dây cuốn có tiết diện tròn từ 1 đến 2,5mm hoặc tiết diện hình nêm với đỉnh nêm quay vào trong Khoảng cách giữa các vòng dây dao động từ 1 đến 2,5mm Ngoài ra, giữa lớp dây quấn và cốt ống có đặt các dây thép có đường kính từ 2 đến 5mm, được sắp xếp dọc theo chiều dài ống và cách nhau từ 40 đến 50mm.
Các ống khoan lỗ hoặc khe dọc được bọc bằng lưới, với tấm lưới được khâu lại tại các điểm nối Giữa tấm lưới và cốt ống, có các dây thép hoặc dây đồng có đường kính từ 4 đến 6mm, được quấn quanh ống cốt theo kiểu lò xo, với khoảng cách giữa các vòng từ 15 đến 30mm.
18 được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không rỉ Đường kính dây đan lới 0,25 1mm Kích thước mắt lới a x a = 1 x 1 3 x 3mm
Các khe lọc không nhất thiết phải nhỏ hơn tất cả các kích thước hạt trong tầng chứa nước Mặc dù ống lọc có cấu tạo đơn giản, nhưng rễ cây có thể bị ăn mòn điện hóa học, dẫn đến tình trạng tắc nghẽn do cát sỏi và tổn thất thủy lực lớn Để ngăn chặn rỉ sét và ăn mòn, nên sử dụng ống và lưới làm từ vật liệu phi kim loại.
Ống khung xương cuốn dây được chế tạo từ các thanh thép dọc và ngang hàn lại với nhau, với hai đầu có đoạn ống nối dài từ 300 đến 400mm Các thanh thép dọc có đường kính từ 10 đến 16mm, cách nhau từ 20 đến 40mm, trong khi các thanh ngang là các vòng đỡ bên trong, cách nhau từ 200 đến 300mm Bên ngoài khung có thể cuốn dây hoặc bọc lưới, giúp ống lọc này có diện tích dọc lớn từ 60 đến 70% và tiết kiệm kim loại.
Cấu tạo ống khung xương cuấn dây:
5 Dây cuốn Ống lọc bọc sỏi: Cấu tạo là ống khoan lỗ hoặc khe dọc, bọc lưới (hoặc quấn dây) rồi bọc một hoặc hai lớp sỏi ở bên ngoài.
Cấu tạo ống lọc bọc sỏi:
Công trình thu nước mưa
Thu nước mưa là quá trình lưu trữ nước mưa rơi xuống khuôn viên công trình, nhằm sử dụng cho tưới tiêu, nhà vệ sinh và các nhu cầu nước khác, thậm chí có thể uống được nếu được xử lý đúng cách Để xác định quy mô hệ thống thu nước mưa phù hợp, cần xem xét lượng nước yêu cầu của người sử dụng và lượng nước mưa trung bình tại khu vực xây dựng.
Thể tích nước mưa thu được được tính bằng công thức: Thể tích = Diện tích * Lượng mưa * % Hiệu suất Trong đó, thể tích được đo bằng lít, diện tích là khu vực thu nước mưa tính bằng mét vuông (m²), và lượng mưa là tổng lượng mưa trong khoảng thời gian xác định, đo bằng milimét (mm) Hiệu suất là tỷ lệ phần trăm cho biết hiệu quả thu nước.
% lượng mưa thực sự thu được, thông thường nằm trong khoảng 75-90%.
Công trình thu nước sông, suối
3.2.1.1 Tỉ lệ lưu lượng thu và lưu lượng nước sông
Công trình thu có thể tác động đến chế độ thuỷ văn của sông, do đó, việc bố trí cần đảm bảo thu đủ lượng nước và chất lượng nước đạt yêu cầu Khi tính toán, cần dựa vào lưu lượng tối thiểu của sông từ các tài liệu tích lũy qua nhiều năm.
Để bảo vệ chất lượng nước và duy trì chế độ thủy văn của sông, cần đảm bảo rằng lưu lượng thu vào không vượt quá 15% của lưu lượng nhỏ nhất Nếu lưu lượng thu vào quá lớn, có thể gây ra những tác động tiêu cực đến chất lượng nước.
Chế độ thuỷ văn trên sông có ảnh hưởng lớn đến kết cấu và phương pháp thu nước của công trình Cần chú ý đến vị trí mực nước cao nhất và thấp nhất, biến động dòng chảy, cũng như hiện tượng bồi lắng phù sa để lựa chọn vị trí cửa thu nước hợp lý Đối với các sông gần biển, cần xem xét tác động của thuỷ triều.
Vị trí đặt cửa thu nước cần đảm bảo độ sâu và chất lượng nước phù hợp, điều này liên quan đến dạng mặt cắt ngang của sông Dạng mặt cắt ngang sông có ảnh hưởng lớn đến kiểu loại công trình thu Tùy thuộc vào độ dốc và hình dạng của bờ sông, mặt cắt ngang có thể được phân chia thành bốn loại khác nhau.
3.2.1.4 Cấu tạo địa chất của bờ và lòng sông.
Cấu trúc địa chất của đất đá ven sông đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí và thiết kế kết cấu công trình Tài liệu địa chất cần cung cấp đầy đủ thông tin về tính chất cơ lý của các lớp đất đá cũng như độ ổn định của chúng, đặc biệt là lớp nền móng của công trình.
Tùy thuộc vào độ bền vững và ổn định của đất, việc lựa chọn giữa công trình thu kiểu kết hợp hay phân li so với trạm bơm cấp một sẽ được quyết định.
3.2.1.5 Các nhu cầu khác về sử dụng nguồn nước
Nước mặt có thể phục vụ nhiều mục đích khác nhau như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải và cấp nước Do đó, việc kết hợp hài hòa giữa các mục đích sử dụng nước là rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả và bền vững trong quản lý nguồn tài nguyên này.
Công trình thu của hệ thống cấp nước cần được đặt ở vị trí tối ưu để thu nước có chất lượng tốt nhất, đồng thời phải xem xét các mục đích sử dụng nước khác nhau Điều này đảm bảo rằng công trình hoạt động ổn định và có độ tin cậy cao.
3.2.2.1 Theo vị trí thu nước
Công trình thu nước ven bờ được thiết kế với cửa lấy nước nằm sát bờ sông, thích hợp cho những khu vực có bờ sông hoặc bờ hồ dốc Loại công trình này phát huy hiệu quả khi ven bờ có độ sâu đủ để thu nước và đảm bảo chất lượng nước ven bờ tốt.
Công trình thu nước ven bờ là hệ thống cửa lấy nước được đặt sát bờ sông, phù hợp cho các khu vực có bờ dốc và độ sâu nước đủ để thu nước Loại công trình này thường được sử dụng khi chất lượng nước ven bờ đạt yêu cầu tốt.
3.2.2.2 Theo đặc điểm kết cấu
Công trình thu nước kiểu kết hợp, bao gồm trạm bơm cấp I và công trình thu nước, được thiết kế trong cùng một nhà, phù hợp cho nền đất chắc và ổn định Việc bố trí này không chỉ giúp giảm chi phí xây dựng mà còn tiết kiệm chi phí quản lý, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho dự án.
Công trình thu nước kiểu phân ly: Trạm bơm cấp I đặt tách riêng so với công trình thu công trình này cần chi phí trong quản lý.
Công trình thu nước kiểu phân ly: Trạm bơm cấp I đặt tách riêng so với công trình thu công trình này cần chi phí trong quản lý.
3.3 Công trình thu nước ao, hồ
Công trình thu nước ao hồ chủ yếu được sử dụng cho hệ thống cấp nước nông nghiệp và sản xuất, ít được áp dụng cho cấp nước sinh hoạt Các trạm bơm cấp I là dạng công trình thu nước phổ biến, không yêu cầu các hệ thống xử lý nước phức tạp.
Tính chất lý học
Nhiệt độ nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước, vì nó phụ thuộc vào nguồn nước, thời tiết và độ sâu của nguồn nước Nhiệt độ này có thể dao động từ 4 đến 400 độ C.
1.1.2 Hàm lượng cạn không tan
Hàm lượng cặn được xác định bằng cách lọc 1 đv thể tích nước qua giấy lọc tiêu chuẩn, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ 105- 110 độ C.
Hàm lượng cặn có trong nước ngầm rất nhỏ từ 30-50mg/l và chủ yếu do cát mịn gây ra
Hàm lượng cặn có trong nước sông rất lớn từ 20-5000 mg/l có khi lên tới
Hàm lượng cặn thay đổi theo mùa, ít cặn vào mùa khô và nhiều vào mùamữa.
Hàm lượng cặn càng cao thì qui trình xử lý càng phức tạp và tốn kém.
1.1.3 Độ màu của nước Độ màu của nước được so sánh với thang màu cô ban. Độ màu của nước bị gây bởi các tạp chất hữu cơ, các hợp chất keo sắt và nước thải trong công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong rêu tảo.
Thông thường nướ ao hồ có độ màu cao hồ so với các nguồn nước khác 1.1.4 Mùi và vị của nước:
Trong nước có các chất khí và muối khoáng hòa tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng đó là nguyên nhân gây ra mùi của nước.
Vịcủa nước có thể là vị mặ, vị chua, vị đắng, vị chat…
Tính chất hoá học
Nồng độ ion H+ trong nước được đo bằng chỉ số pH, với công thức pH = -lg[H+] Tính chất của nước được phân loại theo giá trị pH: nước có pH = 7 được coi là trung tính, pH < 7 cho thấy tính axit, và pH > 7 cho thấy tính kiềm Nước nguồn có độ pH thấp sẽ gây khó khăn và tốn kém trong quá trình xử lý nước.
1.2.2 Độ kiềm của nước ( mg/l ).
Độ kiềm trong nước có thể được phân chia thành độ kiềm toàn phần và độ kiềm riêng phần Độ kiềm toàn phần bao gồm tổng hàm lượng các ion bicarbonat, carbonate, hydroxide, và anion của các muối, axit yếu, được tính theo công thức Ktp = [OH-] + [CO3-] + [HCO3-] Khi nước thiên nhiên có độ màu lớn hơn 40 độ côban, độ kiềm toàn phần cũng sẽ bao gồm độ kiềm do muối của các axit hữu cơ.
Độ kiềm của nước, bao gồm bicacbônat và độ kiềm hyđrat, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và hiệu quả xử lý nước Trong những trường hợp nguồn nước có độ kiềm thấp, cần bổ sung hóa chất để kiềm hóa nước.
Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong nước được gọi là chỉ tiêu oxy hóa Đây là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước; độ oxy hóa càng cao cho thấy nước bị ô nhiễm nặng và có nhiều vi trùng.
Sắt trong nước xuất hiện dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III), với sắt (II) thường hòa tan trong nước ngầm dưới dạng các muối bicarbonat, sulfate, clorua, hoặc dưới dạng keo của axit humic và keo silic Khi sắt (II) tiếp xúc với oxy, nó bị oxy hóa thành sắt (III) và tạo thành bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.
Nguồn nước ngầm thường chứa hàm lượng sắt cao, có thể đạt tới 30 mg/l hoặc hơn Trong khi đó, nước mặt thường có sắt (III) tồn tại dưới dạng keo hữu cơ hoặc cặn.
Huyền phù thường có hàm lượng không cao và có khả năng khử sắt kết hợp với công nghệ khử đục Việc khử sắt chủ yếu được thực hiện đối với các nguồn nước ngầm.
Khi hàm lượng sắt trong nước vượt quá 0.5 mg/l, nước sẽ có mùi tanh hôi khó chịu, gây vàng quần áo khi giặt và làm hư hỏng sản phẩm trong ngành dệt may, giấy, phim ảnh và đồ hộp Ngoài ra, sắt còn làm giảm tiết diện vận chuyển nước trong các đường ống.
Mangan thường xuất hiện trong nước ngầm chủ yếu dưới dạng mangan (II) với hàm lượng thấp hơn nhiều so với sắt Tuy nhiên, khi hàm lượng mangan vượt quá 0.5 mg/l, nó có thể gây ra những tác hại đáng kể cho việc sử dụng và vận chuyển nước có chứa sắt Do đó, công nghệ khử mangan thường được áp dụng kết hợp với quy trình khử sắt trong nước.
1.2.6 Các hợp chất của a xít silic (mg/l).
A xít silic thường xuất hiện trong nước thiên nhiên dưới dạng keo hoặc ion hoà tan, phụ thuộc vào độ pH của nước Nồng độ cao của a xít silic trong nước có thể gây khó khăn trong quá trình khử sắt Đặc biệt, trong hệ thống cấp nước cho nồi hơi áp lực cao, sự hiện diện của hợp chất a xít silic rất nguy hiểm vì có thể dẫn đến cặn silic lắng đọng trên thành nồi hơi.
1.2.7 Các hợp chất chứa nitơ (mg/l).
Nước có thể chứa các hợp chất nitơ như nitrit (HNO2), nitrat (HNO3) và amôniăc (NH3), cho thấy nguồn nước đã bị ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Khi nước bị ô nhiễm, nitrit và amôniăc sẽ bị oxy hóa thành nitrat theo thời gian Ngoài ra, việc sử dụng phân bón nhân tạo cũng góp phần làm tăng hàm lượng amôniăc trong nguồn nước tự nhiên.
1.2.8 Hàm lượng sunphat và clorua ( mg/l).
Nước thiên nhiên chứa các muối natri, canxi, magiê, axit H2SO4 và HCl, với hàm lượng ion Cl- cao (> 250 mg/l) khiến nước có vị mặn Nguồn nước ngầm có hàm lượng clo lên tới 500-1000 mg/l có thể gây bệnh về thận Nước có hàm lượng sunphat cao (> 250 mg/l) độc hại cho sức khỏe con người, trong khi lượng Na2SO4 cao trong nước có tính xâm thực đối với bê tông và xi măng poóc-lăng.
Fluor và iốt là hai ion thường gặp trong nước, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người Hàm lượng fluor dưới 0,7 mg/l có thể dẫn đến bệnh đau răng, trong khi mức trên 1,5 mg/l gây hỏng men răng Tại những vùng thiếu iốt, bệnh bướu cổ thường xuất hiện, nhưng nếu hàm lượng iốt vượt quá quy định, cũng có thể gây tác hại cho sức khỏe.
1.2.10 Các chất hoà tan ( mg/l ).
Các khí O2, CO2 và H2S trong nước tự nhiên có sự biến động đáng kể Khí H2S được hình thành từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ và phân rác Khi có mặt trong nước, H2S có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước và hệ sinh thái.
H2S gây ra mùi trứng thối khó chịu trong nước và có khả năng ăn mòn kim loại Hàm lượng O2 hòa tan trong nước chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất và đặc tính của nguồn nước.
Tính chất vi sinh
Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó bao gồm các vi trùng gây bệnh nguy hiểm như dịch tả, thương hàn, kiết lị và bại liệt Việc xác định sự hiện diện của các vi trùng này thường gặp khó khăn và tốn thời gian do sự đa dạng về chủng loại Do đó, phương pháp xác định chỉ số vi khuẩn đặc trưng, đặc biệt là vi khuẩn đường ruột côli, được áp dụng trong thực tế.
Vi khuẩn côli, mặc dù vô hại, là dấu hiệu cho thấy nguồn nước đã bị ô nhiễm phân rác và có thể chứa các vi trùng gây bệnh Số lượng vi khuẩn côli tỷ lệ thuận với số lượng vi trùng gây bệnh trong nước Đặc biệt, vi khuẩn côli có khả năng tồn tại lâu hơn so với các loại vi trùng gây bệnh khác.
Sau khi xử lý, nếu không phát hiện vi khuẩn coli trong nước, điều này cho thấy các vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt Việc xác định vi khuẩn coli rất đơn giản và nhanh chóng, vì vậy chúng được sử dụng làm chỉ số để đánh giá mức độ ô nhiễm vi trùng gây bệnh trong nước.
Theo tiêu chuẩn cấp nước ăn uống sinh hoạt (TCXD - 33/1985), chỉ số coli không được vượt quá 20 con/1 lít nước Ngoài ra, trong một số trường hợp, việc xác định số lượng vi khuẩn kị khí cũng được thực hiện để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
2 Yêu cầu chất lượng nước cấp
Tiêu chuẩn chất lượng nước thô dùng cho nguồn nước cấp
Nguồn nước phải có lưu lượng nước trung bình theo nhiều năm đảm bảo đáp ứng được yêu cầu khai thác và sử dụng trong nhiều năm.
Chất lượng nước cấp phải đáp ứng được yêu cầu theo TCXD 3368. Ưu tiền dung nguồn nước dễ xử lý và ít dùng hóa chất.
Nếu lưu lượng nước đáp ứng đủ nhu cầu, việc ưu tiên sử dụng nước ngầm là hợp lý, vì nó mang lại hiệu quả kinh tế cao trong khai thác và quản lý, cùng với nhiều lợi ích khác.
Ngoài khai thác và vận hành cần quan tâm đến việc bảo vệ nguồn nước không bị ô nhiễm.
Yêu cầu chất lượng nước sạch
2.2.1 Nước sạch dùng cho ăn uống và công nghiệp thực phẩm
Nước cấp cho ăn uống phải sạch, không gây độc, không chứa vi trùng tác nhân gây bệnh.
Nước cấp cho nhu cầu ăn uống không màu, không mùi, không vị, không chứa các chất độc hại
Tiêu chuẩn nước cấp cho nhu cầu ăn uống phải phù hợp vơi QĐ 505 BHYT do bộ Y tế ban hành ngày 13/4/1992
TIÊU CHUẨN NƯỚC SINH HOẠT CỦA BỘ Y TẾ MỚI
QCVN 02:2009/BYT: Áp dụng đối với nước sinh hoạt dùng trong các hoạt động sinh hoạt thông thường hoặc dùng cho chế biến thực phẩm tại các cơ sở chế biến thực phẩm.
Đối tượng áp dụng bao gồm các cơ quan, tổ chức, cá nhân và hộ gia đình tham gia khai thác, kinh doanh nước sinh hoạt Điều này cũng áp dụng cho các cơ sở cấp nước tập trung có công suất từ 1000m3/ngày.đêm trở lên, phục vụ mục đích sinh hoạt.
Do sự suy giảm chất lượng nguồn nước và nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, mỗi gia đình nên trang bị các thiết bị lọc nước như RO hoặc NANO từ các cơ sở uy tín để đảm bảo nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn chất lượng.
2.2.2 Nước sạch dùng cho làm lạnh, công nghiệp
Nước cấp cho công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, phim ảnh thì chất lượng nước đạt như chất lương nước ăn uống.
Nước dùng cho nhu cầu làm nguội gần như là nhu cầu chung của rất nhiều nghành công nghiệp và chiếm một số lượng lớn Ví dụ:
Làm nguội các thiết bị hóa chất lò đúc gang, thiết bị ngưng tụ của máy và tuốc bin hơi, thiết bị làm nguội không khí…
- Nước làm nguội yêu cầu hàm lượng cặn nhỏ, độ cứng tạm thời nhỏ, nhiệt độ càng thấp càng tốt.
Nước cấp cho nồi hơi cần đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, với độ cứng toàn phần rất thấp: không quá 0,1 dH cho nồi hơi áp lực từ 13-16 at, dưới 0,05 dH cho nồi hơi áp lực 50 at, và dưới 0,01 dH cho nồi hơi áp lực trên 112 at Bên cạnh đó, cần hạn chế tối đa sự hiện diện của axit Silic trong nước.
3 Sơ đồ dây chuyền xử lý nước cấp
Sơ đồ dây chuyền xử lý nước ngầm
Dây chuyền xử lý nước thải là quá trình diễn ra qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiện tại các công trình đơn vị khác nhau Tất cả các đơn vị này được sắp xếp theo thứ tự từ đầu đến cuối để tạo thành một dây chuyền hoàn chỉnh.
Làm thoáng lấy oxy từ không khí để oxy hoá sắt và mangan hoá trị II hoà tan trong nước.
Khử khí CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình oxy hoá và thuỷ phân sắt, mangan trong dây chuyền công nghệ khứ sắt và mangan.
Làm giàu oxy để tăng thế oxy hoá khử của nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hoà tan trong nước
Clo hoá sơ bộ là quá trình oxy hoá sắt và mangan, giúp chúng hòa tan dưới dạng các phức chất hữu cơ Quá trình này còn giúp loại trừ rong, rêu và tảo phát triển trên thành các bể trộn, từ đó tạo ra bông cặn và cải thiện hiệu quả của bể lắng, bể lọc.
Trung hoà lượng ammoniac dư, diệt các vi khuẩn tiết ra chất nhầy trên mặt lớp các lọc.
Quá trình khuấy trộn hoá chất - Phân tán nhanh, đều phèn và các hoá chất khác vào nước cần xử lý
Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn là bước quan trọng trong việc kết dính các hạt cặn keo phân tán, giúp hình thành bông cặn có khả năng lắng và lọc hiệu quả Quy trình này không chỉ tối ưu hóa tốc độ lắng mà còn đảm bảo tính kinh tế trong xử lý nước thải.
Quá trình lắng là phương pháp hiệu quả để loại bỏ các hạt cặn và bông cặn khỏi nước, giúp giảm thiểu vi trùng và vi khuẩn một cách kinh tế.
Quá trình lọc: Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng, nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc
Khử mùi, vị, màu của nước sau khi dùng phương pháp xửlý truyền thống không đạt yêu cầu.
Flo hoá nước: Nâng cao hàm lượng Flo trong nước đến 0,6 –0,9 mg/l để bảo vệ men răng và xương chon gười dùng nước.
Khử trùng nước: Tiêudiệt vi khuẩn và vi trùng con lại trong nước sau bể lọc
Ổn định nước là quá trình khử tính âm thực và tạo ra một lớp màng bảo vệ, ngăn chặn nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu bên trong ống dẫn Điều này giúp bảo vệ ống và các phụ tùng liên quan khỏi hư hại.
Làm mềm nước là quá trình loại bỏ các ion Ca2+ và Mg2+ khỏi nước đến nồng độ mong muốn Đồng thời, khử muối cũng là một bước quan trọng, giúp loại bỏ các cation và anion của các muối hòa tan đến nồng độ yêu cầu.
Các dậy chuyền xử lý nước ngầm khác
Sơ đồ dây chuyền xử lý nước mặt
Quá trình làm trong nước bao gồm việc khử đục và khử màu nước thông qua các bể lắng và bể lọc Để nâng cao hiệu quả, thường sử dụng chất làm trong nước như phèn nhôm hoặc phèn sắt Đối với các công trình xử lý nước mặt, còn có thêm bể trộn và bể phản ứng để cải thiện chất lượng nước.
Khử sắt: Được thực hiện trong công trình làm thoáng tự nhiên (dàn mưa) làm thoáng nhân tạo (dung quạt gió) bể lắng tiếp xúc bể lọc.
Khử trùng nước là quá trình quan trọng, trong đó chất khử trùng phổ biến nhất hiện nay là hợp chất clo, bao gồm clorua vôi, nước Javen và clo lỏng Những chất này được đưa vào hệ thống ống dẫn nước từ bể lọc đến bể chứa, hoặc có thể được thêm trực tiếp vào bể chứa Để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc tối thiểu giữa clo và nước cần đạt ít nhất 30 phút.
Ngoài ra có thể dung Ozon các tia vật lý, song siêu âm để khử trùng
Sơ đồ dây chuyền xử lý nướcmặt khác
Phèn
1.1.1 Phèn nhôm Được sản xuất bằng cách điều chế boxit, cao lanh, các chất sét khác có chứa oxy nhôm với axit sunphuaric. Đặc điểm: Phèn nhôm không tinh khiết dùng ở các nhà máy nước là phèn tảng, phèn cục có hình dạng không đều nhau có mầu xám và có 35,5% là Al2(SO4)3
9% Al2O3, 0,5% Fe2O3, 2% axit sunfuaric tự do, 23% cặn hòa tan Trọng lượng thể tích khi đổ đống là 1,1-1,4T/m 3
Các loại phèn nhôm thường dung:
+ Phèn nhôm kỹ thuật: Dạng tảng, màu xám sang, có chứa ít hơn 40,3%
Al2(SO4)3, 13,3% Al2O3, không lớn hơn 1% cặn không hòa tan
Aluminitrat NaAlO2 được sản xuất bằng cách hòa tan hydroxit nhôm hoặc oxit nhôm vào dung dịch NaOH Sản phẩm thu được có dạng cục, cứng, màu sáng và có trọng lượng thể tích khi đổ đống dao động từ 1,2 đến 1,8 tấn/m3.
Alumi oxit clorit (Al2OH)5Cl.6H2O là một hợp chất được sản xuất bằng cách hòa tan bột hydroxit nhôm trong dung dịch axit HCl nồng độ 0,5-1% Hợp chất này có dạng phèn kết tinh màu vàng nhạt, chứa 40-44% Al2O3 và 20-21% Cl Ngoài ra, alumi oxit clorit cũng có thể được sản xuất dưới dạng dung dịch đặc với nồng độ lên đến 35%.
Phèn sắt là hợp chất sunfua sắt hóa trị II, được sản xuất từ phế liệu trong quá trình tẩy rửa bề mặt kim loại đen tại các nhà máy luyện kim bằng axit sulfuric (H2SO4).
Màu sắc: Màu sang xanh, bề mặt do bị oxy hóa nên dần bị phủ bởi màng mầu vàng.
Các phèn sắt thường dùng:
+ Fe(SO4).7H2O có chứa: 47-53% FeSO4, 0,25-1% H2SO4, 0,4-1% cặn không hòa tan Thường được đựng trong các thùng gỗ để vận chuyển đến nhà máy nước Trọng lượng thể tích là 1,5T/m 3
+ Clorua sắt FeCl3: Thành phần có chứa ít hơn 98% FeCl3, thường được đựng trong các thùng thép kín để vận chuyển
Các chất dùng để tăng cường quá trình keo tụ
Để tăng cường hiệu quả keo tụ trong xử lý nước có màu và độ đục thấp, đặc biệt khi nhiệt độ nước thấp, người ta thường sử dụng các chất tăng cường Những chất này giúp tạo ra các bông cặn lớn và rắn chắc, từ đó cải thiện quá trình xử lý nước.
Các chất thường dùng để tăng cường quá trình keo tụ nhu: Axit silisic hoạt tính (Na2O)m(SiO2)nsản xuất từ thủy tinh lỏng.
Sơ đồ công nghệ quá trình keo tụ nước
Hoá chất thường dùng để khử trùng nước
Clo lỏng là chất lỏng màu vàng da cam, chứa 99,5% Cl2 và tối đa 0,06% H2O Cl2 là một chất độc hại mạnh, với hàm lượng cho phép là 0,01 mg/l Clo lỏng được vận chuyển trong các thùng hoặc bình chịu áp lực cao.
NaClO được sản xuất thông qua quá trình điện giải dung dịch muối ăn tại nhà máy nước, với nồng độ Cl2 hoạt tính đạt 185 g/l Sản phẩm NaClO công nghiệp được vận chuyển dưới dạng dung dịch và được chứa trong các thùng chống ăn mòn để đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển.
Chứa 30-45% Cl2hoạt tính, đựng trong các thùng chống ăn mòn.
Sản phẩm này là bột trắng với mùi clo mạnh, dễ phân hủy khi bảo quản lâu Chứa 32-35% Cl2 hoạt tính và tối thiểu 10% hơi nước, trọng lượng riêng là 1,2T/m³, được đóng gói trong thùng gỗ.
Amoniac là một dạng bột không màu, chứa dưới 25% NH3 và hàm lượng cặn không hòa tan thấp hơn 0,01% Nó có khả năng hòa tan trong nước ở nhiệt độ 20°C, đạt tới 754g/l Amoniac được sử dụng trong quá trình hóa nước để khử trùng, giảm độ kiềm và hàm lượng muối trong nước.
Hoá chất dùng để làm mềm nước, kiềm hoá, chống rỉ, chống rong rêu
Thu được bằng cách nung đá vôi ở nhiệt độ 900-1200 0 C Vôi chưa tôi được dung ở 2 dạng vôi cục và vôi bột
Căn cứ vào hàm lượng MgO trong vôi chia ra vôi Canxi chứa ít hơn 7%MgO và vôi Magie chứa hơn 7%MgO.
Bột hút ẩm màu trắng này chứa ít nhất 95% Na2CO3 và 1% NaCl, hòa tan mạnh trong nước nóng nhưng tan chậm trong nước lạnh, được bảo quản trong bao giấy.
Xút ăn da NaOH là một chất hút ẩm màu trắng đục, có khả năng bay hơi trong không khí Chất này được sử dụng trong các trạm xử lý nước với nồng độ từ 92% đến 95% NaOH, không vượt quá 2,5%.
3% Na2CO3 ,1,5 3,75% NaCl và 0,2% Fe2O3
Muối ăn NaCl chứa không ít hơn 98% NaCl loại tinh khiết, các tạp chất khoảng 2% trong đó cặn không hoà tan 0,2 0,95% ; 0,6% Ca; 0,1% Mg, trọng lưượng khi đổ thành đống 1t/m 3
1.4.5 Axit sunfuric kỹ thuật H 2 SO4
H2SO4 là một chất lỏng dầu, không màu, chứa từ 75% đến 90% H2SO4 Quá trình hòa tan H2SO4 vào nước tỏa nhiệt, vì vậy khi điều chế dung dịch axit sulfuric, cần rót từ từ axit vào nước và tuyệt đối không được đổ nước vào axit.
36 axit.H2SO4đựng trong các bình thuỷ tinh, thùng gỗ hay thùng có lót lớp cách ly chống ăn mòn
Axit clohyđric HCl là một chất lỏng trong suốt, có màu phớt vàng, với nồng độ tối thiểu 27,5% HCl và không vượt quá 0,4% H2SO4 cùng 0,01% As Chất này được bảo quản trong các bình thủy tinh, thùng gỗ và thùng có khả năng chống ăn mòn.
Trinatri photphat NaPO4 12H2O Tinh thể mầu vàng và phớt vàng hàm lưượng PO4 trong sản phẩm thị trường không ít hơn 23,7%, cặn không hoà tan ít hơn 0,1%
1.4.8 Hóa chất dùng để chống gỉ, chống rong rêu
Hexametaphosphate natri (NaPO3)6 là dạng cục không màu hoặc màu xanh sáng, chứa 72-74% NaPO3 Chất này được sử dụng để ngăn ngừa sự lắng đọng của cacbonat canxi và hyđroxit sắt trong các đường ống dẫn nước, đồng thời giúp hòa tan cặn bám cacbonat và sắt, từ đó chống gỉ cho ống dẫn nước.
Sunfat đồng là tinh thể màu xanh, với loại I chứa ít nhất 98% CuSO4.5H2O và loại II chứa ít nhất 94% CuSO4, có hàm lượng cặn không hòa tan thấp hơn 0,1% Sản phẩm này được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu và tảo trong các hồ chứa nước, bể làm nguội nước, cũng như trên các đường ống dẫn Sunfat đồng được vận chuyển trong các thùng gỗ có dung tích 5, 10 và 20 lít.
1.4.9 Hóa chất dùng trong các quá trình xử lý khác
Na2SiF6 : Bột tinh thể nhỏ màu trắng, là chất độc, có chứa 93 98,95%
Na2SiF6 không lớn hơn 0,1 0,15% axít tự do tính ra HCL Dùng để flo hoá nước, vận chuyển trong các thùng gỗ, trọng lượng riêng 1,5 T/m 3
Natri florit (NaF) là bột màu xám trắng, chứa từ 80-90% NaF với độ ẩm nhỏ hơn 1,3-4% và cặn không hòa tan dưới 10% Chất này được sử dụng để fluor hóa nước và được bảo quản trong các thùng tôn lót giấy bên trong, với trọng lượng riêng là 1,5 T/m³.
Sunfit natri Na2SO3.7H2O là tinh thể không mầu hay vàng nhạt Chứa không ít hơn 44%Na2SO3 không lớn hơn 0,4 % Na2SO3.10H2O và 0,88% sắt Bảo quản
Na2SO3 nên được bảo quản ở nơi khô ráo, tránh ẩm ướt và nhiệt độ dưới 30°C Chất này được sử dụng để khử clo trong nước và hòa tan clo dư tại các trạm pha clo, với khối lượng riêng là 1,2 T/m³.
Than hoạt tính dạng hạt là sản phẩm được xử lý từ than gỗ bằng nhiệt hơi nước hoặc là sản phẩm hoạt hóa từ than đá nửa cốc, có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ trong nước Sản phẩm này thường được vận chuyển trong các thùng gỗ dán hoặc bao giấy, với khối lượng riêng đạt 1,2 T/m³.
2 Các thiết bị pha chế định lượng hoá chất
Thiết bị hoà tan phèn
Phèn có thể được thêm vào nước dưới dạng bột, hạt khô hoặc dung dịch Tuy nhiên, việc sử dụng phèn bột khô để định lượng thường không chính xác và không đảm bảo vệ sinh do bụi Do đó, phương pháp định lượng phèn trong nước thường được thực hiện bằng dung dịch có nồng độ từ 1-5%.
Giảm kích thước phèn cục, tăng cường độ tuần hoàn và nhiệt độ nước sẽ làm tăng tốc độ hòa tan phèn Để đảm bảo thời gian hòa tan phèn phù hợp với yêu cầu quản lý tại các nhà máy nước, cần đập tan phèn khi cho vào bể và thực hiện khuấy trộn dung dịch bằng máy cơ khí hoặc khí nén.
Biểu đồ biểu diễn tốc độ hòa tan của phèn cục vào nước 20độ C khuấy trộn bằng khí nén với cường độ 4l/s m 2
Thiết bị tôi vôi, pha chế sữa vôi, dung dịch vôi bão hoà
2.2.1 Thiết bị tôi vôi và pha vôi sữa
1: Bể hòa tan vôi2: Rọ tôi vôi có khớp xoay nối với thành bể
3: Ròng rọc nâng rọ để đổ bã vôi ra ngoài 4: Ống dẫn nước vào bể tôi vôi
5: Bơm nâng dung dịch vôi bằng khí nén 6: Ống dẫn dung dich tuần hoàn để pha vôi 7: Ống dẫn khí nén
8: Máng thu cặn bã vôi sau khi tôi 9: Bể chứa cặn vôi
10: Bể tiêu thụ sữa vôi 5%
11: Máy khuấy 12: Bơm định lượng 13: Ống dẫn sữa vôi đến nơi tiêu thụ 2.2.2 Hệ thống pha vôi sữa
1: Bể tôi vôi 2: Lồng đựng vôi cục 3: Bể pha vôi sữa
5: Gầu xúc vôi tôi 6: Máy bơm định lượng vôi sữa 7: Ống dẫn sữa vôi
8: Ống nước sạch đến 9: Ống xả cặn
2.2.3 Thiết bị định lượng vôi sữa
Lưu lượng dung dịch vôi sữa được duy trì ổn định nhờ vào việc giữ pH không đổi Để điều chỉnh lưu lượng dung dịch này, cần thay đổi vị trí của màn chắn hoặc kích thước của tấm chắn định lượng.
Nhiệm vụ của hệ thống cấp nước
Hệ thống cấp nước nội bộ trong nhà có chức năng chuyển nước từ mạng lưới cấp nước bên ngoài đến các thiết bị, dụng cụ vệ sinh và máy móc sản xuất bên trong.
Hệ thống bao gồm các bộ phận như sau:
1.Đường ống dẫn nước vào nhà nối liền đường ống bên ngoài với nút đồng hồ đo nước
2.Nút đồng hồ gồm có đồng hồ và các thiết bị kèm theo.
3.Mạng lưới cấp nước bên trong nhà
-Các đường ống chính nối từ đồng hồ đo nước dẫn đến các ống đứng
-Các ống đứng dẫn nước lên các tầng nhà.
-Các ống nhánh phân phối nước từ các ống đứng đến các dụng cụ vệ sinh.
-Các dụng cụ lấy nước (các loại vòi nước), các thiết bị đóng, mở điều chỉnh xả nước vv để quản lý mạng lới.
Phân loại hệ thống cấp nước
Hệ thống cấp nước có thể phân loại như sau:
Theo đối tượng phục vụ: Hệ thống cấp nước đô thị, công nghiệp, nông nghiệp, đường sắtvv.
Theo chức năng phục vụ: Hệ thống cấp nước sinh hoạt, sản xuất, chữa cháy, kết hợp
Theo phương pháp sử dụng nước: Hệ thống trực tiếp, hệ thống tuần hoàn Theo nguồn nước: Hệ thống nước ngầm, nước mặt.
Theo nguyên tắc làm việc: Hệ thống có áp, không áp tự chảyvv.
Mỗi loại hệ thống cấp nước đều có yêu cầu, quy mô, tính chất và thành phần công trình khác nhau Tuy nhiên, sơ đồ của các hệ thống này có thể được chia thành hai loại cơ bản: sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp và sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn.
Sơđồ hệ thống cấp nước trực tiếp
3 Trạm bơm cấp I 4.Khu sử lý;
Sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn
2 Sơ đồ hệ thống cấp nước
Trạm bơm cấp I và công trình thu nước
Trạm bơm cấp I và công trình thu nước đóng vai trò quan trọng trong việc bơm nước từ các nguồn như giếng khoan, sông, hồ lên trạm xử lý Nếu nước từ nguồn có thể sử dụng trực tiếp mà không cần xử lý, trạm bơm cấp I sẽ bơm nước thẳng vào mạng lưới phân phối, bể chứa hoặc bể áp lực.
Trong quá trình cấp nước cho sản xuất, trạm bơm cấp I thường được trang bị hai nhóm bơm Nhóm bơm đầu tiên có nhiệm vụ bơm nước thô lên trạm xử lý, trong khi nhóm bơm thứ hai sẽ bơm trực tiếp lượng nước không cần xử lý đến tay người tiêu dùng.
Công trình xử lý nước cấp
Keo tụ là quá trình hình thành hạt từ các chất lơ lửng dạng keo trong nước, nhờ vào lực dính kết giữa chúng dưới tác dụng của lực hút phân tử Quá trình này dẫn đến việc tạo ra các hạt có thể nhìn thấy bằng mắt thường và tách ra khỏi nước Trong nước mặt, các tạp chất tồn tại dưới dạng huyền phù hoặc chất keo không lắng được, tạo thành hệ bền vững khi lực đẩy vượt qua lực hút.
Phân tử bề mặt tiếp xúc với môi trường nước có khả năng phân ly thành hai lớp ion mang điện tích trái dấu Lớp ion ngoài cùng mang điện tích tương ứng với dấu của hạt Xác suất kết dính và keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm, đạt đỉnh khi điện tích bằng không Mức độ và đặc điểm của hiện tượng phân ly này phụ thuộc vào độ pH của nước.
Nguồn nước có pH từ 6,5 đến 7,5 giúp các hạt lơ lửng và keo mang điện tích âm trở nên bền vững Tuy nhiên, các hạt này có khả năng hấp thụ các ion như H+, Na+, K+, Ca++ và Mg++, đặc biệt là Fe3+ và Al3+, làm giảm độ bền vững của chúng Do đó, sự tương tác giữa các hạt mang điện tích khác nhau đóng vai trò quan trọng trong quá trình keo tụ.
Lực hút phân tử gia tăng nhanh chóng khi khoảng cách giữa các hạt giảm Để các hạt có thể gần nhau và va chạm nhiều hơn, cần tạo ra chuyển động với tốc độ khác nhau Tuy nhiên, chuyển động nhiệt dần mất tác dụng khi kích thước của hạt tăng lên.
Trong nước đứng yên hoặc chuyển động chậm, các hạt lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực Các bể lắng hiện tại hoạt động dựa trên nguyên tắc lắng trong dòng nước chuyển động liên tục với tốc độ chỉ vài mm/s hoặc mấy phần mười mm/s Ở tốc độ này, dòng nước mất khả năng "chuyển tải" do sự rối loạn, gần giống với quy luật lắng trong nước tĩnh.
Người ta chia làm hai quy luật lắng:
Quy luật lắng cho thấy các hạt không thay đổi hình dạng và kích thước trong quá trình lắng Quá trình lắng các hạt phù sa và cát từ các nguồn nước đục có thể thực hiện bằng phương pháp lắng sơ bộ mà không cần sử dụng phèn.
Quy luật lắng các hạt "không ổn định" có khả năng dính kết, thay đổi hình dạng và kích thước trong quá trình lắng Các hạt này thường hình thành trong quá trình keo tụ và bao gồm cả các hạt không đều Để lắng nước, người ta sử dụng các loại bể lắng khác nhau.
Bể lắng đứng là một cấu trúc hình vuông hoặc tròn được xây dựng từ gạch hoặc bê tông cốt thép, bao gồm ba phần chính: ống trung tâm giúp keo tụ và hình thành bông cặn, phần lắng bên ngoài để lắng nước, và phần đáy bể dùng để chứa cặn.
Bể lắng ngang là một cấu trúc hình chữ nhật được làm từ gạch hoặc bê tông cốt thép, bao gồm bốn phần chính: ngăn phân phối nước, ngăn lắng, ngăn chứa cặn và ngăn thu nước Ngăn phân phối nước thường kết nối với bể phản ứng, có bề rộng từ 0,7 đến 2,0m tùy thuộc vào công suất Nước từ ngăn phân phối chảy vào vùng lắng, nơi cặn lắng xuống và tích tụ trong ngăn chứa Sau quá trình lắng, nước sẽ đi qua tường thu có lỗ vào ngăn thu để tiếp tục qua bể lọc, với bề rộng ngăn thu bằng hoặc nhỏ hơn ngăn phân phối.
Bể lắng ngang về nguyên tắc có thể cấu tạo một, hai hay nhiều tầng.
Bể lắng ngang cải tiến được sử dụng cho nhiều loại nguồn nước và công suất khác nhau, kết hợp ngăn phản ứng trong môi trường hạt Loại bể này thu nước phân tán ở 2/3 cuối bể lắng, đồng thời có lớp cặn lơ lửng, nâng cao hiệu quả xử lý nước.
Bể lắng li tâm, có dạng một bể chứa tròn, nước đi từ trung tâm chuyển động chậm dần ra chung quanh thành bể và thu vào máng tròn
Xiclôn thủy lực là thiết bị dùng để lắng sơ bộ nước có độ đục cao, chủ yếu loại bỏ các hạt cát lớn Có hai loại xiclôn thủy lực: có áp và không áp Ưu điểm của chúng bao gồm kích thước nhỏ gọn, chiếm ít diện tích và giá thành thấp Khi nước được đưa vào xiclôn theo phương tiếp tuyến với tốc độ từ 4 đến 15 m/s và áp lực từ 0,5 đến 3,0 at, nước sẽ chuyển động vòng nhanh Các hạt sẽ bị tác động bởi sức ly tâm, bắn vào thành xiclôn, rơi xuống đáy và được xả ra ngoài.
Nước được dẫn vào giữa thông qua ống trung tâm và chuyển sang bể lắng qua ngăn thu Tuy nhiên, xiclôn thủy lực gặp nhược điểm lớn về tổn thất thủy lực, dao động từ 2,5 đến 3,0 át, và hiệu quả lắng chỉ cao đối với các hạt cặn có tỷ trọng lớn Hiện nay, các loại xiclôn thủy lực với kích thước 100, 150, 200 và 500 mm đang được sử dụng phổ biến.
Đài nước
Đài nước là công trình thiết yếu trong hệ thống cấp nước, giúp điều hòa lưu lượng và áp lực Bên cạnh chức năng kỹ thuật, đài nước còn được coi là một kiến trúc nổi bật nhờ chiều cao và thể tích lớn.
Do đặc điểm kiến trúc và điều kiện thi công trên cao, giá thành xây dựng đài cao hơn nhiều so với bể chứa Khi tính toán hệ thống cung cấp nước, cần nghiên cứu kỹ dung tích, chiều cao và vị trí đặt đài Có thể sử dụng bể chứa và khả năng tự điều chỉnh của bơm ly tâm để điều hòa lưu lượng và áp lực nước mà không cần xây dựng đài Tuy nhiên, đối với hệ thống cung cấp nước không liên tục hoặc khi nguồn điện không ổn định, việc xây dựng đài là cần thiết Thông thường, đài được đặt ở vị trí cao nhằm giảm chiều cao thân đài và tiết kiệm chi phí xây dựng.
Đường ống dẫn nước chính
Đường ống chính nên được lắp đặt trên các tuyến đường có cốt địa hình cao để đảm bảo áp lực cần thiết cho các ống phân phối Việc này không chỉ giúp giảm áp lực trong chính đường ống mà còn tạo điều kiện cho mạng lưới hoạt động hiệu quả hơn.
Mạng lưới cấp nước ngoài nhà
Trong mạng lưới cấp nước, việc lựa chọn ống và vật liệu phụ thuộc vào áp lực công tác, điều kiện địa chất và các yếu tố kinh tế kỹ thuật Kinh phí đầu tư cho mạng lưới thường chiếm 50-70% tổng chi phí hệ thống, do đó, việc chọn đường kính ống hợp lý rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả kinh tế Các loại ống phổ biến hiện nay bao gồm ống gang, ống thép, ống nhựa, ống bê tông và ống xi măng amiăng Ống gang được ưa chuộng nhờ độ bền và khả năng chịu áp lực cao, nhưng nặng và chịu tải kém Ống thép thường được sử dụng trong các ứng dụng nội bộ và có ưu điểm là dễ gia công và nhẹ hơn ống gang, nhưng dễ bị xâm thực Ống bê tông và xi măng amiăng chủ yếu dùng cho truyền dẫn nước thô với ưu điểm chống xâm thực và chi phí thấp.
Ống nhựa ngày càng trở nên phổ biến trong kỹ thuật cấp nước nhờ vào những ưu điểm như trọng lượng nhẹ, dễ dàng kết nối và tổn thất áp lực thấp Tuy nhiên, ống nhựa cũng có nhược điểm là dễ bị lão hóa khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.
2.6 Hệ thồng cấp nước trong nhà
2.6.1 Công trình nhà ở đặc biệt
Các loại công trình này việc tiêu thụ nước không theo một giờ nhất định, khối lượng ít.
Qtt: Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống. α: Đại lượng phụ thuộc vào tiêu chuẩn dùng nước
N : Tổng số đương lượng các dụng cụ thiết bị mà đoạn ống tính toán phục vụ 2.6.2 Loại công trình nhà tập thể và công cộng
Gồm các loại nhà bệnh viện, nhà tập thể, khách sạn, điều dưỡng, trường học, cơ quan hành chính…
Công thức xác định lưu lượng tính toán cho từng đoạn ống:
Qtt: Lưu lượng nước tính toán cho từng đoạn ống (l/s) α: Hệ số phụ thuộc vào chức năng ngôi nhà
N : Tổng số đương lượng các dụng cụ thiết bị mà đoạn ống tính toán phục 2.6.3 Các loại nhà đặc biệt
Các loại nhà như nhà chiếu phim, nhà luyện tập thể thao, cửa hàng ăn uống và nhà tắm công cộng đều có lưu lượng nước tính toán được xác định theo một công thức cụ thể.
Qtt: Lưu lượng nước tính toán
Lưu lượng nước tính toán cho một dụng cụ vệ sinh (Qo) là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống cấp nước Số lượng dụng cụ vệ sinh cùng loại (n) ảnh hưởng đến tổng lưu lượng nước cần thiết Hệ số sử dụng đồng thời các dụng cụ vệ sinh (α) giúp xác định mức độ sử dụng thực tế, từ đó tối ưu hóa việc cung cấp nước cho các thiết bị.
2.7 Hệ thống cấp nước công trình
Hệ thống cấp nước công trình đảm nhiệm việc cung cấp nước từ đường ống dịch vụ bên ngoài đến các thiết bị vệ sinh trong nhà, bao gồm cả những vị trí khó khăn nhất Để đảm bảo nước được cung cấp đầy đủ và liên tục, áp lực và lưu lượng của đường ống ngoài nhà cần phải đạt yêu cầu Nếu không, cần áp dụng biện pháp khắc phục như lắp đặt máy bơm tăng áp và xây dựng các công trình điều hòa, dự trữ nước như bể chứa hoặc đài nước.
Các bộ phận hệ thồng cấp nước công trình gồm:
- Đường ống dẫn nước vào công trình.
- Nút đồng hồ đo nước.
- Các đường ống chính cấp nước.
- Các đường ống đứng cấp nước.
- Các đường ống nhánh cấp nước.
- Các dụng cụ lấy nước và van khóa.
3 Cấu tạo hệ thống cấp nước
Đường ống và phụ kiện
Ống gang được chế tạo theo hai kiểu chính: kiểu đầu trơn và kiểu đầu loe, với khả năng chế tạo theo kiểu mặt bích Phương pháp sản xuất ống gang chủ yếu là đúc, bao gồm đúc li tâm rót thẳng đứng hoặc sử dụng khuôn cát.
Trên thế giới, ống gang đã được sản xuất với đường kính từ 50 đến 1200mm, chiều dài từ 2 đến 7m và áp lực công tác đạt 6at Tại Việt Nam, hiện nay chỉ sản xuất được ống gang bằng phương pháp rót thẳng đứng vào khuôn cát, với đường kính từ 50 đến 600mm, chiều dài từ 2 đến 5m và áp lực công tác Pjt.
3.1.1.2 Ống thép Ống thép thường được sử dụng trong mạng lưới cấp nước đô thị ở các tuyến ống cần dẫn nước với tốc độ cao, đặt ống qua các vị trí đặc biệ của mạng lưới như: Ống qua sông trên cầu, cầu vượt, đi dưới đáy sông dưới dạng điuke Đặt ống qua những vị trí cần phải chịu tải trọng lớn như qua đường xe lửa, đường cao tốc.
Ống thép được sản xuất với nhiều loại khác nhau, bao gồm 2 đầu trơn, 1 đầu trơn, 1 đầu loe và 2 đầu mặt bích Chúng được chế tạo bằng hai phương pháp chính: đúc và hàn cuốn Kích thước của ống thép dao động từ 100 đến 2000mm về đường kính và chiều dài từ 5 đến 20m Ống thép có khả năng chịu áp lực công tác lên tới 6-10at.
3.1.1.3 Ống bê tông và xi măng amiang Ống bê tông và xi măng amiang được sử dụng vào việc truyền dẫn nước thô với nước tự chảy là chính Nó có ưu điểm chính là chống được xâm thực, giá thành hạ, nối ống bằng ống lồng xảm đay và xi măng amiang.
3.1.1.4 Ống nhựa Ống nhựa ngày càng được sử dụng nhiều trong kĩ thuật cấp nước Nó có ưu điểm nhẹ, dễ nối, tổn thất áp lực nhỏ Nhược điểm của ống nhựa khi chịu ảnh hưởng của nhiệt dễ bị lão hóa
Khóa nước là thiết bị quan trọng dùng để điều chỉnh dòng chảy trong hệ thống ống dẫn Chúng thường được lắp đặt trước và sau các nút trong mạng lưới hoặc gần máy bơm, với đường kính tương đương đường kính ống Khóa thường được chế tạo từ gang hoặc thép, có khả năng chịu áp lực từ 16 at trở lên, giúp đảm bảo hiệu suất và độ bền trong quá trình sử dụng.
Van một chiều là thiết bị giúp nước chảy theo một hướng nhất định, thường được lắp đặt sau máy bơm để ngăn nước quay ngược, bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng Nó cũng được sử dụng trong hệ thống ống dẫn nước vào nhà và trên đường ống dẫn nước từ két xuống.
Dùng để xả không khí trong đường ống ra ngoài, thường đặt ở những vị trí cảo của mạng lưới.
Dùng để khắc phục lực xung kích khi nước đổi chiều chuyển động gây ra, đặt ở các ống uốn cong, cuối ống cụt…
3.2.1 Máy bơm và trạm bơm
Máy bơm có thể hoạt động trong hệ thống bể chứa hoặc khoang chứa Khi lấy nước từ đường ống, máy bơm cần được điều chỉnh với áp lực thấp nhất của đường ống Nếu áp lực của đường ống dưới 6m, cần xây dựng bể chứa để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Để vận hành máy bơm hiệu quả, cần nắm rõ hai chỉ tiêu cơ bản: lưu lượng tính toán (m3/h, l/s) và áp lực cần bơm (m) Lưu lượng nước tính toán là lưu lượng tối đa của hệ thống ống dẫn ngoài nhà Trong trường hợp xảy ra cháy, lưu lượng bơm sẽ bằng tổng lưu lượng nước sinh hoạt lớn nhất (Qsh.max) và lưu lượng nước chữa cháy (Qcc).
Trong hệ thống không có bể chứa, áp lực bơm nước được tính bằng hiệu số giữa áp lực cần thiết lớn nhất của đường ống ngoài nhà và áp lực tối thiểu đảm bảo của mạng lưới cấp nước ngoài phố.
Trong hệ thống bể chứa, áp lực bơm cần thiết cho ngôi nhà được xác định từ mực nước thấp nhất trong bể đến vị trí bất lợi nhất của thiết bị vệ sinh (TBVS), cộng với áp lực dư ở đầu vòi và tổng tổn thất áp lực từ mạng lưới ngoài phố đến điểm đó.
Sau khi xác định lưu lượng và áp lực, cần dựa vào các đặc tính kỹ thuật của máy bơm để lựa chọn máy bơm có hiệu suất tối ưu nhất cho lưu lượng lớn nhất.
Trạm bơm có thể được lắp đặt tại lồng cầu thang hoặc bên ngoài ngôi nhà Khu vực đặt bơm cần phải khô ráo, sáng sủa và thông thoáng, được xây dựng bằng vật liệu không cháy hoặc ít cháy Kích thước của gian đặt bơm cũng phải đủ lớn để dễ dàng lắp đặt và thuận tiện cho việc quản lý.
Nút máy bơm là thiết bị được bố trí cùng với van khóa trên đường ống dẫn nước vào Các máy bơm có thể được lắp đặt song song hoặc nối tiếp, tùy thuộc vào thiết kế và yêu cầu về áp lực của hệ thống.
48 lưu lượng của từng máy bơm và áp lực cũng như lưu lượng nước yêu cầu của ngôi nhà
Tính chất lý, hoá, vi sinh vật và sinh vật của nước
Theo tính chất vật lý, các chất bẩn trong nước thải được chia thành các loại sau đây:
Các tạp chất không tan ở dạng lơ lửng có kích thước lớn hơn 10-4mm, bao gồm huyền phù, nhũ tương, và các vật thể lớn như giẻ, vải, giấy, hoặc que củi.
Các tạp chất bẩn dạng keo có kích thước hạt từ 10-4 đến 10-6 mm, trong khi các chất bẩn dạng tan có kích thước nhỏ hơn 10-6 mm Những chất này có thể tồn tại dưới dạng phân tử hoặc phân ly thành ion.
Nước thải sinh hoạt thường phát ra mùi hôi thối khó chịu, và sau 2 - 4 giờ vận chuyển trong đường cống, mùi hyđrô sunfua bắt đầu xuất hiện cùng với nước có màu xẫm Nồng độ chất bẩn càng cao, nước thải sẽ có màu sắc đậm và độ đục tăng lên.
Nồng độ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn sử dụng nước và lưu lượng nước thải công nghiệp Lượng chất bẩn phát sinh hàng ngày theo đầu người thường ổn định; do đó, khi tiêu thụ nước nhiều, nước thải sẽ tăng lên và trở nên loãng hơn.
Nước thải chứa nhiều hợp chất hóa học vô cơ như sắt, magiê, canxi và silic, cùng với các chất hữu cơ từ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như cát, sét, dầu mỡ Khi chảy vào mạng lưới thoát nước, nước thải thường có tính kiềm nhưng dần trở nên có tính axit do quá trình phân hủy Các chất hữu cơ trong nước thải có thể có nguồn gốc từ thực vật hoặc động vật.
Nước thải chứa nhiều chất hữu cơ, chủ yếu là các hợp chất chứa nitơ như urê, protein, amin và axit amin Ngoài ra, còn có các hợp chất không chứa nitơ như mỡ, xà phòng và hydrocarbon, bao gồm cả cellulose Nước thải cũng chứa nhiều chất khác như phốt pho, sulfua và hydro Sự kết hợp với các chất thải công nghiệp làm cho thành phần nước thải trở nên đa dạng và phong phú hơn.
Bảng thành phần tính chất của nước thải tính bằng mg/l
Các chi tiêu Min Trung bình Max
Chất rắn (cặn khô) toàn phàn 450 800 1250
Chất rắn lơ lửng bay hơi
BOD- Nhu cầu oxi sinh hoá 95 210 400
Nước thải sinh hoạt chứa khoảng 42% chất bẩn vô cơ và 58% chất bẩn hữu cơ Trong đó, các chất vô cơ chủ yếu tồn tại ở dạng tan, trong khi các chất hữu cơ chủ yếu phân bố ở dạng keo và không tan.
1.1.3 Tính chất vi sinh vật và sinh vật của nước:
Nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn vi sinh vật, với mật độ từ 10^5 đến 10^6 tế bào trong mỗi ml Các nguồn vi sinh chính trong nước thải bao gồm phân, nước tiểu và đất cát Những tế bào vi sinh này được hình thành từ chất hữu cơ, do đó, chúng có thể được coi là một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải Các vi sinh vật này không chỉ sống và hoạt động mà còn tăng trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại trong nước thải.
Vi sinh vật trong nước thải được phân loại theo hình dạng thành ba nhóm chính: vi khuẩn, nấm và nguyên sinh động vật (Protozoa) Trong đó, vi khuẩn dạng nấm (Fungi bacteria) có kích thước lớn hơn vi khuẩn nhưng không tham gia vào quá trình phân hủy ban đầu của chất hữu cơ trong xử lý nước thải.
Vi khuẩn dạng nấm phát triển thường kết thành lưới nổi lên mặt nước gây cản trở dòng chảy và quá trình thuỷ động học
Nguyên sinh động vật đặc trưng bằng một vài giai đoạn hoạt động trong quá trình sống của nó.
Các chất không tan, keo và tan trong nước thải
Các chất không tan trong nước thải thường tồn tại dưới dạng huyền phù, nhũ tương hoặc bọt Khi phân tích bằng phương pháp chuẩn, các chất này được giữ lại trên giấy lọc tiêu chuẩn và được gọi là các chất lơ lửng Khối lượng của chúng được xác định bằng cách cân sau khi sấy khô ở nhiệt độ 1050°C.
Kích thước hạt và tỷ trọng quyết định hành vi của các chất lơ lửng trong nước, có thể lắng xuống đáy, nổi lên bề mặt hoặc ở trạng thái lơ lửng Các chất dễ lắng, thường là không tan, sẽ tạo ra lớp cặn ở đáy ống nghiệm khi được để lắng trong một khoảng thời gian nhất định.
2 giờ và được thể hiện bằng ml/l.
1.2.2 Các chất dạng keo và tan trong nước thải
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất dạng keo, chủ yếu do ảnh hưởng của các hợp chất như đạm, mỡ, đường trong thực phẩm và các chất trong nước cấp như cacbônat hyđrôxit, sunfat, clorua của sắt, mangan, silic Các chất bẩn dạng tan trong nước thải rất phong phú, trong đó đáng chú ý là khí amôniac, amôn và nitrit Bên cạnh đó, nước thải còn chứa cacbon, lưu huỳnh, phốt pho và clo dưới dạng muối tan.
Trong nước thải đô thị sẽ diễn ra các quá trình phân huỷ các chất bẩn hữu cơ
Dưới sự tác động của vi sinh vật, quá trình phân huỷ hiếu khí và kỵ khí diễn ra, đặc biệt trong điều kiện có ôxy và nhiệt độ trên 40°C Vi sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình nitrit hoá và nitrat hoá, oxy hoá nitơ từ các muối amôn thành nitơrit và nitơrat Sau đó, vi sinh vật kỵ khí tiếp tục khử nitrat, tạo ra nitơ tự do dạng khí Nitơ amôn là lượng nitơ có trong amôn hyđrôxit hoặc các muối amôn.
Nitơ hữu cơ bao gồm các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, không bao gồm nitơ amôn, nitrit và nitrat Khi phân hủy kỵ khí, nitơ hữu cơ sẽ chuyển hóa thành amôn thông qua quá trình amôn hóa.
Nitơ albuminoit, hay còn gọi là amôn albuminoit, là loại amôn được giải phóng khi nước thải được đun nóng trong dung dịch kiềm kali Loại nitơ này được xem là nitơ hữu cơ dễ phân hủy Tuy nhiên, trong thực tế, việc sử dụng và phân tích chỉ tiêu này thường ít được thực hiện.
Clorua chủ yếu do sử dụng muối trong thức ăn và trong các chất thải bài tiết của người và động vật.
Mức độ ô nhiễm và nồng độ giới hạn cho phép
2 Nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo hệ thống thoát nước
Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước
Hệ thống thoát nước có nhiệm vụ nhanh chóng vận chuyển nước thải ra khỏi khu dân cư và khu sản xuất, đồng thời thực hiện quá trình làm sạch và khử trùng nước thải đến mức cần thiết trước khi xả vào nguồn nước.
Nước thải có các loại khác nhau Tuỳ theo nguồn gốc và tính chất của nguồn nước thải mà người ta chia ra ba loại chính nh sau:
+Nước thải sinh hoạt: Thoát ra từ các chậu rửa, buồng tắm, xí, tiểuvv chứa nhiều chất bẩn hữu cơ và vi trùng
Nước thải sản xuất là loại nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất, với thành phần và tính chất khác nhau tùy thuộc vào loại hình công nghiệp, nguyên liệu sử dụng và quy trình công nghệ Thông thường, nước thải sản xuất được phân chia thành hai loại chính.
Nớc bị nhiễm bẩn nhiều (nước bẩn) và nước bị nhiễm bẩn ít ( nước sạch)
Nước mưa sau khi rơi xuống thường chảy trên các bề mặt đường phố, khu dân cư và khu công nghiệp, dẫn đến ô nhiễm, đặc biệt là trong lượng nước mưa đầu tiên.
Nước thải đô thị là hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất từ 58 thành phố, được phép xả vào mạng lưới thoát nước sinh hoạt.
Phân loại
2.2.1 Hệ thống thoát nước sinh hoạt
Hệ thống thoát nước sinh hoạt: Là để dẫn nước bẩn chảy ra từ các thiết bị vệ sinh nh chậu rửa, chậu tắm vv
Nước thải sinh hoạt do con người tạo ra hàng ngày từ các thiết bị vệ sinh như chậu rửa, bồn tắm và xí tiểu Thành phần nước thải thường bao gồm các chất hòa tan như xà phòng, muối khoáng và một số dạng hữu cơ, cùng với các chất không hòa tan như rau củ thừa, giấy, vải vụn và một số chất hữu cơ, vô cơ khác Nhiệt độ của nước sinh hoạt dao động từ 15 độ C trở lên.
30 0 C Ngoài ra trong nước thảI còn có nhiều vi trùng Nước thảI sinh hoạt nhất thiết phảI được làm sạch trước khi thảI ra ngoài sông hồ
2.2.2 Hệ thống thoát nước công nghiệp
Hệ thống thoát nước sản xuất được thiết kế để thu gom nước thải từ các thiết bị sản xuất Tùy thuộc vào thành phần và khối lượng nước thải, hệ thống này có thể bao gồm một hoặc nhiều mạng lưới riêng biệt.
2.2.3 Hệ thống thoát nước mưa
Hệ thống thoát nước mưa: Là dùng để thoát nước mưa từ các mái nhà sân vườn
Hệ thống thoát nước mưa có nhiệm vụ quan trọng trong việc vận chuyển nước mưa ra khỏi thành phố, khu dân cư và khu công nghiệp một cách nhanh chóng và có tổ chức, nhằm ngăn ngừa ngập lụt Ở Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới gió mùa, việc thoát nước mưa đóng vai trò thiết yếu, ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh tế quốc dân.
Trước khi thiết kế hệ thống thoát nước cho một khu vực, việc chọn loại hệ thống thoát nước phù hợp là rất quan trọng Hệ thống thoát nước mưa được chia thành nhiều bộ phận khác nhau để đảm bảo hiệu quả trong việc quản lý nước mưa.
+ Giếng kiểm tra: Kiểm tra nước mưa trong tiểu khu khi ra nguồn. + Giếng thu nước mưa.
+ Trạm bơm thoát nước mưa.
+ Công trình xả nước mưa vào nguồn
3 Cấu tạo hệ thống thoát nước
Cấu tạo mạng lưới thoát nước ngoài nhà, công trình
3.1.1 Ống và cống thoát nước
Các ống và cống dẫn nước thải cần đảm bảo tính bền vững và tuổi thọ lâu dài, không thấm nước và chống ăn mòn bởi axit cũng như kiềm Chúng phải đáp ứng các yêu cầu về thủy lực, đồng thời phải có giá thành thấp, sử dụng vật liệu địa phương và có khả năng công nghiệp hóa trong sản xuất cũng như cơ giới hóa trong xây dựng.
Hiện nay, các loại ống như bê tông, bê tông cốt thép và xi măng amiang đang được sử dụng phổ biến Cống thường được xây dựng bằng gạch đá hoặc bê tông cốt thép Đối với các ống có áp lực, vật liệu thường được sử dụng là xi măng amiang, thép và bê tông cốt thép.
3.1.1.1 Ống bê tông và bê tông cốt thép
Ống này có thể được sử dụng cho cả hệ thống tự chảy và có áp lực, với giá thành rẻ hơn so với các loại ống khác Công nghệ sản xuất đơn giản của nó cũng là lý do khiến loại ống này được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi.
Ống bê tông có nhược điểm là rỗng nhiều, hấp thụ hơi ẩm và chống ăn mòn kém Đường kính ống thường từ 150-1500mm hoặc lớn hơn, với chiều dài dao động từ 1000-7000mm tùy vào phương pháp sản xuất Chất lượng ống bê tông và bê tông cốt thép phụ thuộc vào thành phần vật liệu và quy trình sản xuất Để sản xuất, người ta sử dụng bê tông mác 300 trở lên, và ống có thể có 1 đến 2 lớp cốt thép, được sản xuất bằng phương pháp ly tâm.
Ống gang chủ yếu được sử dụng cho cống có áp lực, trong khi cống tự chảy chỉ được áp dụng khi đi qua đường sắt, sông hồ, khu vực bảo vệ nguồn nước hoặc móng công trình Các loại ống gang có đường kính từ 50 đến 100mm và chiều dài từ 2 đến 5m Tại Việt Nam, ống gang được sản xuất theo hai phương pháp là khuôn cát và khuôn liên tục, với thiết kế có thể là một đầu trơn và một đầu loe hoặc hai đầu mặt bích.
3.1.1.3 Nền và bệ cao su
Để đảm bảo cống không bị lún gãy, cần đặt cống trên nền ổn định Việc lựa chọn nền đất phụ thuộc vào kích thước, hình dáng, vật liệu của cống, cùng với tính chất đất và điều kiện địa hình Cống có thể được lắp đặt trên nền đất tự nhiên hoặc nền nhân tạo.
Cống được đặt trên nền đất có ảnh hưởng quyết định đến độ bền vững của nó Khi cống được lắp đặt trong nền đất với lỗ khoét có góc ôm ống 90 độ, nó sẽ có khả năng chịu được áp lực lớn hơn.
Cống đặt trên nền đất tự nhiên không khoét lỗ có khả năng chịu lực tăng từ 30 đến 40% Khi đất được đắp tơi đều và lấp khoảng chống giữa tường mường và thành cống, lực chống đỡ của cống có thể tăng lên 20% Đối với nền nhân tạo, việc bọc cống ở phía dưới có thể nâng cao lực chống đỡ lên từ 1,5 đến 2,5 lần so với nền đất tự nhiên.
3.1.2 Giếng thăm trên mạng lưới thoát nước
Giếng thăm được xây dựng trên tất cả hệ thống thoát nước và ở các vị trí sau :
Nơi ống có nhánh nối vào, vị trí thay đổi độ dốc, kích thước và hướng dòng chảy đều là những yếu tố quan trọng Tùy thuộc vào vị trí của giếng thăm, chúng ta có thể phân loại thành các loại khác nhau.
3.1.2.1 Giếng thăm thẳng Được xây dựng trên những đoạn ống thẳng có cùng d,i Khoảng cách giữa các giếng thăm thẳng được lấy như sau :
Giếng ngoặt được thiết kế tại vị trí mà dòng chảy thay đổi hướng Máng hở bên trong giếng ngoặt có hình cong phẳng đều, với bán kính cong từ 2 đến 3 lần đường kính ống và góc ngoặt không vượt quá 90 độ.
Giếng nút được thiết kế tại các điểm giao nhau của hệ thống ống thoát nước Bên trong giếng, có một máng hở kết nối với một ống dẫn ra, và số lượng ống dẫn vào không vượt quá ba.
3.1.3 Ống thoát qua các công trình và chướng ngại vật
Thường áp dụng đối với sông và cầu vượt Khi qua đường sắt, đường giao thông nên dùng ống bao.
Cấu tạo của hệ thống thoát nước trong nhà, công trình
3.2.1 Đường ống thoát nước và phụ kiện
Ống gan thường được sử dụng trong các công trình công cộng và nhà máy công nghiệp, có kiểu thiết kế miệng loe với đường kính 50, 100, và 150mm, chiều dài từ 500-2000mm và độ dày ống từ 4-5mm Để ngăn nước thấm ra ngoài, ống được nối bằng cách nhét chặt sợi gai tẩm bitum vào 2/3 miệng loe, sau đó đổ vữa xi măng vào phần còn lại Miệng loe của ống luôn được đặt ngược chiều với hướng chảy của nước.
Trong hệ thống cấp nước, việc kết nối các đoạn ống tại những chỗ ngoặt và rẽ là rất quan trọng Để thực hiện điều này, người ta thường sử dụng các phụ tùng nối ống bằng gang như cút 90 độ, 110 độ, 135 độ, 150 độ, côn, tê, thập, cùng với các ống thẳng hoặc chéo Các phụ tùng này có thể có đường kính đồng nhất hoặc thay đổi từ lớn sang nhỏ, bao gồm cả ống cong hình S và các ống ngắn, nhằm đảm bảo tính hiệu quả và độ bền cho hệ thống.
Ống sành thường được sử dụng trong các nhà ở gia đình và tập thể, nhưng có độ bền kém và dễ vỡ Chúng có thể được dùng làm ống thoát nước cả bên trong nhà và ngoài sân, với thiết kế miệng loe và phụ tùng nối ống tương tự như ống gang Đường kính của ống sành thường dao động từ 50-150mm và chiều dài từ 0,5-1m, cách nối ống sành cũng giống như ống gang.
Chỉ dùng để dẫn nước thoát từ các chậu rửa, chậu tắm… đến ống dẫn bằng gang hoặc sành trong nhà, có đường kính nhỏ hơn 50mm
3.2.1.4 Ống phibroximang Đường kính ống từ 100- 150mm trở lên Có thể chế tạo kiểu miệng loe hoặc hai đầu trơn để làm ống thoát nước trong nhà cũng như sân nhà Ống này nặng, kích thước lớn nên chủ yếu dùng bên ngoài.
3.2.1.5 Ống bê tông Đường kính 150mm trở lên, dài 1-2m, thường chế tạo theo kiểu 2 đầu trơn, dùng làm ông thoát nước ngoài sân nhà
3.2.2 Ống gom nước thải Để dẫn nước thải có tính chất xâm thực người ta dùng các loại sành sứ, thủy tinh Ngày nay ống chất dẻo đã được dùng rộng rãi ở nước ta và trở thành loại ống dùng phổ biến nhất trong hệ thống thoát nước trong nhà vì có nhiều ưu việt về đặc tính thủy lực, mỹ quan, dễ nối…
Trong thiết kế hệ thống thoát nước, ống đứng thường được đặt ở các tầng nhà, đặc biệt ở các góc tường và nơi tập trung nhiều thiết bị vệ sinh như hố xí, nhằm giảm nguy cơ tắc nghẽn Ống đứng có thể được bố trí bên ngoài tường hoặc nằm trong hộp chung với các ống khác, có thể được giấu trong tường hoặc khe giữa hai bức tường Nếu ống đứng được đặt kín, cần có các cửa kiểm tra để thuận tiện cho việc bảo trì Đường kính tối thiểu của ống đứng thoát nước là 50mm, trong khi đối với hố xí, đường kính tối thiểu của ống đứng là 100mm.
Ống chuyển tiếp từ cuối ống đứng dưới nền nhà tầng 1 hoặc tầng hầm ra giếng thăm ngoài sân là một phần quan trọng trong hệ thống thoát nước Chiều dài tối đa của ống tháo cần tuân thủ theo quy định cụ thể để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống.
Trên đường ống thoát nước ra khỏi nhà, cần bố trí một giếng thăm cách nhà 3-5m, và tại điểm giao giữa ống thoát và ống ngoài sân cũng cần có giếng thăm Độ dốc của ống thoát nước nên lớn hơn tiêu chuẩn thông thường một chút để đảm bảo nước chảy ra dễ dàng và nhanh chóng, giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn.
Phần nối tiếp ống đứng phải đi qua hầm mái và cao hơn mái nhà ít nhất 0,7m, đồng thời cách xa cửa sổ và ban công nhà hàng xóm tối thiểu 4m Điều này giúp dẫn các khí độc và hơi nguy hiểm như NH3, H2S, C2H2, và hơi dầu ra khỏi mạng lưới thoát nước bên trong nhà, đảm bảo an toàn cho môi trường sống.
Việc thông hơi diễn ra tự nhiên khi không khí lưu thông qua các khe hở của nắp giếng thăm bên ngoài, đi vào các ống đứng thoát nước Sự chênh lệch về nhiệt độ và áp suất giữa không khí bên trong ống và bên ngoài là yếu tố chính thúc đẩy quá trình này.
Ống thông hơi cần thiết để thoát khí độc và hơi nổ ra khỏi mái nhà, với chóp hình nón bằng thép dày 1-1,5mm để che mưa và có cửa thoát hơi Theo quy định, không được nối ống đứng thoát nước với ống thông khói Nếu mái bằng được sử dụng để đi lại hoặc phơi phóng, chiều cao của ống thông hơi phải lớn hơn 3m Đường kính của ống thông hơi nên bằng hoặc nhỏ hơn một chút so với đường kính ống thoát nước Khu vực tiếp xúc giữa ống thông hơi và mái nhà cần có biện pháp chống thấm hiệu quả.
3.3 Các thiết bị thu nước thải Để thu nước thải người ta thường dùng các thiết bị như âu xí, âu tiểu, máng tiểu, thiết bị vệ sinh cho phụ nữ, chậu rửa tay, rửa mặt… Tùy theo tính chất của ngôi nhà mà trang thiết bị vệ sinh cho phù hợp Để thu nước thải sản xuất có thể dùng lưới thu, phễu thu, chậu rửa…
3.4 Các thiết bị kiểm tra, thông rửa Đó là các ống kiểm tra, ống súc rửa phục vụ cho công tác quản lý mạng lưới TNBTN Ống kiểm tra được bố trí trên ống thoát ở mỗi tầng cách mặt sàn khoảng 1m và cao hơn mép TBVS 15cm, cũng có thể đặt trên các ống nằm ngang Khi cần kiểm tra hay thông tác ta tháo eecu mở nắp kiểm tra, dùng nước áp lực mạnh hoặc gậy mềm thông tắc Ở đầu các ống nhánh có 2-3 thiết bị trở lên nếu ở phía dưới không bố trí ống kiểm tra thì phải đặt ống súc rửa.
Máy bơm là thiết bị quan trọng trong hệ thống cấp nước, được sử dụng tại các trạm bơm cấp I để vận chuyển nước từ công trình thu về công trình làm sạch, và tại trạm bơm cấp II để chuyển nước từ bể chứa lên đài và vào mạng phân phối Loại máy này thuộc nhóm máy năng lượng, có chức năng biến đổi cơ năng từ động cơ điện thành cơ năng của dòng chất lỏng Hiện nay, máy bơm ly tâm chạy bằng động cơ điện là loại máy bơm phổ biến nhất trong kỹ thuật cấp nước.
4 Các công trình của hệ thống thoát nước
Bể tự hoại
Công trình này thực hiện đồng thời nhiệm vụ lắng cặn và chế biến cặn lắng, đơn giản và dễ quản lý, phù hợp cho các khu vực có lượng nước thải ít Thời gian lưu nước trong bể từ 1 đến 3 ngày, với quy định tối thiểu là 2 ngày Bể tự hoại có thể thiết kế 1 ngăn cho lưu lượng dưới 1m3/ngày, 2 ngăn cho lưu lượng dưới 10m3/ngày, và 3 ngăn cho lưu lượng trên 10m3/ngày Dung tích ngăn đầu của bể tự hoại 2 ngăn là 0,75 lần dung tích của bể 3 ngăn, trong khi bể 3 ngăn có dung tích bằng 0,5 dung tích toàn bộ bể.
Không nên thiết kế bể tự hoại có dung tích lớn hơn 25m3 Dung tích phần chứa cặn của bể được tính toán dựa trên thời gian lu cặn từ 6 đến 12 tháng Bể có thể được xây dựng bằng các vật liệu như gạch, đá, bê tông hoặc bê tông cốt thép, với hình dáng mặt bằng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn, và chiều sâu không được nhỏ hơn 1m Mặc dù bể tự hoại có thể được trang bị thêm ngăn lọc, nhưng hiện nay, việc này ít được áp dụng.
Bãi lọc ngầm
Bãi lọc là khu vực rộng lớn được chia thành nhiều ô, nơi nước từ các bể lắng được phân phối và thấm qua đất Quá trình làm sạch diễn ra ở lớp đất trên cùng, cách mặt đất khoảng 30cm, nơi giữ lại các hạt chất bẩn Nhờ có ôxy và vi khuẩn háo khí, các hạt chất bẩn được ô xy hoá, giúp nước trở nên sạch hơn.
Hố ga là một phần quan trọng trong hạ tầng hệ thống thoát nước, có nhiệm vụ tập trung và luân chuyển nước Khoảng không gian dưới đáy hố ga giúp lắng đọng các chất thải như rác và bùn, từ đó cải thiện chất lượng nước chảy ra ngoài, đảm bảo sự trong sạch cho môi trường.
4.4 Công trình sử lý nước thải
4.4.1 Bể tự hoại không có ngăn lọc
Bể tự hoại không có ngăn lọc là loại bể chứa phổ biến nhất hiện nay, bao gồm 3 ngăn Loại bể này có khả năng xử lý toàn bộ nước thải, bao gồm cả nước phân và nước tiểu Khi nước thải chảy vào bể, quá trình làm sạch diễn ra thông qua hai giai đoạn chính: lắng cặn và lên men cặn lắng.
4.4.2 Bể tự hoại có ngăn lọc