XỬ lý nước cấp các sơ đồ CÔNG NGHỆ xử lý nước, các PHƯƠNG PHÁP xử lý nước

Bài giảng : X LÝ N CC P Ch ơng 2: CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC, CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 2.1 CÁC NGUYÊN T C L A CH N PH NG PHÁP X LÝ N C: Xử lý n ớc trình làm thay đổi thành phần, tính chất n ớc tự nhiên theo yêu cầu đ i t ợng sử dụng phụ thuộc vào thành phần, tính chất n ớc nguồn yêu cầu chất l ợng n ớc, đ i t ợng sử dụng 2.1.1 Các bi n pháp x lý c b n: Biện pháp học: sử dụng học để giữ lại cặn khơng tan n ớc Các cơng trình: Song chĕn rác, l ới chắn rác, bể lắng, bể lọc Ph ơng pháp hóa học: dùng hóa chất cho vào n ớc để xử lý n ớc nh keo tụ phèn, khử trùng Clor, kiềm hóa n ớc voi, dùng hóa chất để diệt tảo (CuSO4, Na2SO4) Biện pháp lý học: khử trung n ớc tia tử ngoại, sóng siêu âm Điện phân n ớc để khử mu i Trong biện pháp xử lý n ớc nêu biện pháp học xử lý n ớc Có thể dùng biện pháp học để xử lý n ớc độc lập kết hợp biện pháp hóa học lý học để rút ngắn th i gian nâng cao hiệu xử lý 2.1.2 L a ch n công ngh x lý n c: Cơ s để lựa chọn công nghệ xử lý n ớc dựa vào yếu t sau: - Chất l ợng n ớc nguồn (n ớc thô) tr ớc xử lý - Chất l ợng n ớc yêu cầu (sau xử lý) phụ thuộc mục đích đ i t ợng sử dụng - Công suất nhà máy n ớc - Điều kiện kinh tế kỹ thuật - Điều kiện địa ph ơng 2.2 Các công ngh x lý n c 2.2.1 Công nghệ xử lý n ớc mặt Hình 2-1: Cơng nghệ xử lý nước mặt Nguyễn Lan Ph ơng 18 Bài giảng : X Co > 2500mg/l LÝ N CC P N ớc thô Co < 2500mg/l Co < 50mg/l, M 25% độ cứng toàn phần Bể lọc để làm n ớc sau qua bể lắng xoáy bể lắng phải bể lọc chiều Vật liệu lọc cát có kích th ớc d = 0,5÷1,2mm bể lọc lớp Bể lọc phải lắp đặt thiết bị rửa bề mặt Ph ng pháp làm m m n c natricationit Ph ơng pháp Natri - cationit dùng để làm mềm n ớc ngầm n ớc mặt có hàm l ợng chất lơ lửng không v ợt 5÷8mg/ι độ màu khơng q 30o Khi dùng ph ơng pháp này, độ kiềm n ớc không thay đổi Độ cứng n ớc giảm xu ng đến 0,03÷0,05 mgđι/ι dùng ph ơng pháp Natri - cationit bậc giảm xu ng 0,01 mgđι/ι dùng hai bậc Kh i l ợng cationít cho vào bể lọc bậc xác định theo công thức: Wct = + q.C n.E Na ιv (m3) Trong đó: q : L u l ợng n ớc đ ợc làm mềm (m3/h) Ctp : Độ cứng toàn phần n ớc nguồn (gđι/ι) Nguyễn Lan Ph ơng 139 Bài giảng : X LÝ N CC P E ιNa v : Khả nĕng trao đổi thể tích làm việc cationít làm mềm Natri - Cationít (gđι/m3) n : S lần hồn ngun bể lọc ngày (1÷3 lần) E ιNa v = αe βNa.CNa.Eht - 0,5.qr.Ctp Trong đó: αe : Hệ s hiệu suất hồn ngun có kể đến hồn ngun khơng hồn tồn Lấy theo bảng 7-1 Bảng 2-23: Xác định hệ s αe L ợng mu i ĕn dùng để hồn ngun cationít tính gam cho gđι/m3 Hệ s hiệu suất hồn ngun cationít αe 100 150 200 250 300 0,62 0,74 0,81 0,86 0,9 βNa : Hệ s kể đến độ giảm, khả nĕng trao đổi cationít, đ i với Ca2+ Mg2+ Na+ bị giữ lại phần, lấy theo bảng 7-2 Bảng 2-24: Hệ s βNa CNa /Cc βNa 0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 5,0 10 0,93 0,88 0,83 0,70 0,65 0,54 0,5 Trong đó: CNa : Nồng độ Na n ớc nguồn gđι/m3 C Na = Na + 23 Eht : Khả nĕng trao đổi tồn phần theo thể tích gđι/m3 xác định theo s liệu xuất x ng Khi s liệu này, tính nh sau: Đ i với sunfuacácbon cỡ hạt 0,3÷0,5mm 550 gđι/m3 Đ i với sunfuacácbon cỡ hạt 0,5÷1,1mm 500 gđι/m3 Đ i với cationít KY-2 1500÷1700 gđι/m3 Đ i với cationít KY-1 600÷650 gđι/m3 qr : L u l ợng đơn vị n ớc để rửa cationít tính m3/1m3 cationít lấy 4÷5 Ctp : Độ cứng tồn phần n ớc nguồn (gđι/m3 ) Diện tích bể lọc cationít bậc cần xác định nh sau: Fct = Nguyễn Lan Ph ơng Wct H (m2) (7-12) 140 Bài giảng : X LÝ N CC P Trong đó: Wct : Kh i tích cationít cho vào bể (m3) H : Chiều cao lớp cationít bể, lấy 2÷3m (trị s lớn dùng cho n ớc có độ cứng lớn 10 mgđι/ι) T c độ lọc qua cationít đ i với bể lọc áp lực bậc bìng th ng khơng đ ợc v ợt q giới hạn sau: điều kiện làm việc - Khi độ cứng tồn phần n ớc đến mgđι/ι v = 25m/h - Khi độ cứng toàn phần n ớc từ 5÷10 mgđι/ι v = 15m/h - Khi độ cứng tồn phần n ớc từ 10÷15 mgđι/ι v = 10m/h Tổng tổn thất áp lực bể lọc cationít lấy theo bảng 2-25 Bảng 2-25 : Tổng tổn thất áp lực bể lọc cationít Tổng tổn thất áp lực bể lọc cationít (m) T c độ lọc (m/h) Độ lớn hạt vật liệu lọc cationít (mm) 0,3÷0,8 0,5÷1,1 Chiều cao lớp vật liệu lọc cationít (m) 2,0 2,5 2,0 2,5 5 5,5 4,0 4,5 10 5,5 6,0 5,0 5,5 15 6,0 6,5 5,5 6,0 20 6,5 7,0 6,0 6,5 25 9,0 10 7,0 7,0 Trong bể lọc cationít h , lớp n ớc phía mặt cationít phải lấy từ 2,5÷3m, t c độ lọc khơng lớn 15m/h Hồn ngun bể lọc cationít mu i ĕn L ợng mu i ĕn dùng cho lần hồn ngun bể lọc Natri - cationít xác định theo công thức:ι f H.E ιNa v a P= 1000 (kg) Trong đó: f : Diện tích bể lọc (m2) H : Chiều cao lớp lọc cationít bể (m) E ιNa v : Khả nĕng trao đổi làm việc theo thể tích cảu cationít (gđι/m ) Nguyễn Lan Ph ơng 141 Bài giảng : X LÝ N CC P a : L ợng n ớc cho gđι thể tích trao đổi làm việc lấy 120÷150 g/gđι đ i với bể lọc bậc I sơ đồ làm việc bậc 150÷200 g/gđι sơ đồ làm việc bậc Nồng độ dung dịch hoàn nguyên độ cứng n ớc làm mềm đến 0,2 mgđι/ι lấy 2÷5% Khi độ cứng n ớc làm mềm nh 0,05 mgđι/ι , phải hoàn nguyên đợt Ban đầu, dung dịch 2% khoảng 1,2m3 dung dịch cho 1m3 cationít Sau l ợng mu i cịn lại pha chế thành dạng dung dịch 7÷10% T c độ lọc dung dịch mu i qua cationít lấy 3÷5m/h Sau hồn ngun, cần phải rửa cationít n ớc ch a làm mềm, l ợng clorua n ớc lọc gần l ợng clorua n ớc rửa T c độ lọc rửa 8÷10m/h Bể lọc Natri - cationít bậc có chiều cao lớp cationít 1,5m T c độ lọc khơng q 60m/h, l ợng mu i đơn vị dùng để hoàn nguyên cationít 300÷400 g/1gđι độ cứng phải khử Tổn thất áp lực bể 13÷15m Rửa bể lọc bậc n ớc lọc bể lọc bậc I Khi tính bể lọc bậc 2, độ cứng vào bể lấy 0,1 mgđι/ι , khả nĕng trao đổi làm việc sunfatcácbon lấy 250÷300 gđι/m3 Ph ng pháp làm m m n c hyđrônatri - Cationit Ph ơng pháp hyđrơnatri - cationít dùng để khử cation Ca Mg có n ớc, đồng th i làm giảm độ kiềm n ớc Dùng ph ơng pháp để xử lí n ớc ngầm n ớc mặt có hàm l ợng chất lơ lửng khơng q 5÷8 mg/ι Tỷ s l u l ợng n ớc đ a vào bể lọc H - cationít Na - cationít làm mềm theo sơ đồ H - Na - cationít làm việc song song, xác định theo công thức: L u l ợng n ớc đ a vào bể lọc H - cationít: Q hiH = q hi K−a A+K (m3/h) L u l ợng n ớc đ a vào bể Na - cationít: Q hiNa = q hi − q hiH (m3/h) Trong đó: Q hiNa Q hiH : Cơng suất hữu ích bể lọc Na - cationít H - cationít Qhi : Cơng suất hữu ích bể lọc H - Na - cationít (m3/h) K : Độ kiềm n ớc nguồn (mgđι/ι ) a : Độ kiềm cần thiết n ớc sau làm mềm (mgđι/ι ) A : Tổng hàm l ợng anion axit mạnh có n ớc làm mềm (sunfat, clorua, nitrat ) (mgđι/ι ) Nguyễn Lan Ph ơng 142 Bài giảng : X LÝ N CC P Thể tích cationít bể lọc H - cationít xác định theo cơng thức WH = 24.q hiH (C o + C Na ) n.E ιHv (m3) Thể tích cationít bể lọc Na - cationít xác định theo công thức WNa = 24.q hiNa C o n.E ιHv (m3) Trong đó: Co : Độ cứng toàn phần n ớc nguồn (gđι/m3) n : S lần hoàn nguyên bể lọc ngày E ιHv : Khả nĕng trao đổi làm việc theo thể tích H - cationít (gđι/m3) E ιHv : Khả nĕng trao đổi làm việc theo thể tích Na - cationít (gđι/m3) CNa : Nồng độ Natri n ớc (gđι/m3) E ιHv = αH Etp - 0,5.qdv.CK (gđι/m3) Trong : αH : Hệ s hiệu suất hồn ngun H - cationít lấy theo bảng (7-4) Bảng 2-26: Hệ s hiệu suất hoàn nguyên H - cationít L u l ợng đơn vị H2SO4 để hồn ngun cationít (g/gđι ) αH 50 100 150 200 0,68 0,85 0,91 0,92 CK : Tổng hàm l ợng cation Ca, Mg, Na, K, có n ớc ( gđι/ m3 ) qđv : L u l ợng đơn vị n ớc rửa cationít sau hồn ngun lấy bằng4 ÷ m /ιm3 cationít bể lọc x Etp: Khả nĕng trao đổi toàn phần theo thể tích cationít lấy theo s liệu xuất ng mơi tr ng trung tính ( gđ/ m3) Diện tích bể lọc H- cationít Na - cationít Xác định theo cơng thức: WH ( m2 ); FNa = WNa ( m2 ) H H Trong đó: FH = Nguyễn Lan Ph ơng 143 Bài giảng : X LÝ N CC P H: Chiều cao lớp cationít bể lọc lấy H = ÷ 3m 2.7.3 KH M N VÀ CHI U MU I TRONG N C Khử mặn giảm hàm l ợng mu i n ớc đến trị s thoả mãn yêu cầu đ i với n ớc dùng cho ĕn u ng Khử mu i giảm triệt để l ợng mu i hoà tan n ớc dến trị s thoả mãn yêu cầu công nghệ sản xuất quy định Các ph ơng pháp khử mặn nay: tuỳ thuộc vào hàm l ợng mu i - N ớc có hàm l ợng mu i d ới ÷ g/ι dùng theo ph ơng pháp trao đổi ion - N ớc có hàm l ợng mu i từ 2,5 ÷ 15 g/ι dùng theo ph ơng pháp điện phân hay lọc qua màng lọc bán thấm - N ớc có hàm l ợng ,mu i lớn 10 g/ι, dùng ph ơng pháp tr ng cất, đông lạnh, hay lọc qua màng bán thấm Khử mặn khử mu i n ớc ph ơng pháp trao đổi ion Dùng ph ơng pháp trao đổi ion để khử mặn khử mu i n ớc nguồn có tiêu chất l ợng nh sau: Hàm l ợng mu i nh 3000 mg/ι Hàm l ợng cặn không lớn mg/ι Độ mầu n ớc khơng lớn 300 Độ ơxi hố lớn mg/ι O2 ( tính theo KmnO4) Khi độ oxi hoá lớn hơn, phải lọc n ớc qua bể lọc than hoạt tính Khử mặn n ớc ph ơng pháp trao đổi ion thực theo dạng sau : Sơ đồ 1: ( Khử mu i bậc) Lọc n i tiếp bể lọc H- cationít có dung tích chứa ion cao bể lọc anionít yếu Khi dùng sơ đồ này, cần phải khử khí CO2 kh i n ớc lọc qua bể cationít Hàm l ợng mu i cịn lại n ớc sau lọc cần lấy nh sau: - Không lớn 150 mg/ι hàm luợng mu i n ớc nguồn đến 3000 mg/ι mg/ι mg/ι - Không lớn 25 mg/ι hàm l ợng mu i n ớc nguồn đến 2000 - Không lớn 15 mg/ι hàm l ợng mu i n ớc nguồn đến 1500 Nguyễn Lan Ph ơng 144 Bài giảng : X LÝ N CC P Hàm l ợng mu i yêu cầu đ i với n ớc cấp cho ĕn u ng sinh hoạt 500 ÷ 100mg/ι Trong hàm l ợng clorua khơng lớn 350 mg/ι sunphát không lớn 500 mg/ι, thu đ ợc cách trộn lẫn phần n ớc lọc với n ớc nguồn Sơ đồ đ ợc thể hình 2-58 CO 1 2 Nỉåïc â khỉí múi Hình 2-58 : Sơ đồ khử mu i lọc n i tiếp H - cationít bể lọc anionít 1- Bể lọc H - cationít ; 2- Bể lọc anionít ; 3- Bể lọc Na - cationít ; 4- Giàn khử CO2 ; 5- Quạt gió ; 6- Bể chứa ; 7- Máy bơm Diện tích lọc bể lọc anionít xác định theo cơng thức : F= Q ( m2 ) n.T.v t Trong đó: Q : Cơng suất bể lọc anionít ( m3/ ngày đêm ) n : S lần hồn ngun bể lọc anionít ngày, lấy ÷ lần T : Th i gian làm việc bể lọc, lần hoàn nguyên 24 - t1- t2 - t3 ( gi ) n t1 - Th i gian x i anionít, t1 = 0,25h t2 - Th i gian bơm qua anionít dung dịch kiềm để hồn ngun, t2 = 1,5h t3 - Th i gian rửa anionít sau hồn nguyên, t3 = 3h vt : T c độ lọc tính tốn (m/h) 4≤ vt ≤ 30 (m/h) T= Nguyễn Lan Ph ơng 145 Bài giảng : X LÝ N CC P Sơ đồ2: (Khử mu i bậc) gồm bể lọc H - cationít bậc I, bể lọc có than hoạt tính để khử chất hữu cơ, dàn khử khí để khử CO2, bể lọc H - cationít bậc 2, bể lọc H - Na - cationít Trong sơ đồ 2, bể lọc H - cationít bậc có vật liệu lọc anionít kiềm mạnh để khử axit silíc Sơ đồ dùng để khử mu i n ớc đồng th i khử axit silíc N ớc sau xử lí theo sơ đồ có hàm l ợng mu i ≤ mg/ι , hàm l ợng axit silíc ≤ 0,2 mg/ι Sơ đồ (khử mu i bậc): thay bể lọc H - Na - cationít sơ đồ bể lọc có vật liệu lọc hỗn hợp cationít anionít Sau bể lọc anionít bậc có chất anionít kiềm mạnh Sơ đồ sử dụng có tổng hàm l ợng mu i n ớc sau xử lí đạt đ ợc ≤ 0,1 mg/ι hàm l ợng axit silíc ≤ 0,05 mg/ι Kh m n ph ng pháp n phân Áp dụng để khử mặn n ớc ngầm n ớc mặt có hàm l ợng mu i từ 2500÷15.000 mg/ι N ớc sau qua điện phân, hàm l ợng mu i giảm xu ng đến 500 mg/ι N ớc đ a vào thiết bị điện phân phải có: Hàm l ợng cặn ≤ mg/ι , độ màu ≤ 20o, độ ơxi hố ≤ mg/ι O2, hàm l ợng sắt ≤ 0,05 mg/ι, mangan ≤ 0,05 mg/ι Nội dung ph ơng pháp: dòng điện chiều qia lớp n ớc cần điện phân, tạo nên tr ng hợp điện Các cation mu i cực âm anion cực d ơng n ớc đ ợc khử mu i u điểm ph ơng pháp là: quản lý đơn giản tự động hố hồn tồn Nh ợc điểm t n điện Chi phí điện nĕng khoảng 18÷20KW/h cho 1m3 n ớc 3.Kh mu i ph ng pháp nhi t hay ch ng c t Thiết bị đơn giản để khử mu i đ ợc áp dụng l ợng mặt tr i Hiện ng nhiều bậc s n ớc dồi nĕng i ta dùng hệ th ng cất n ớc nồi bậc N ớc cần khử mu i đ ợc đ a vào nồi hơi, n ớc cấp từ nồi qua ng xoắn đ ợc làm lạnh thành n ớc không chứa mu i Nếu dùng sơ đồ nhiều bậc, n ớc đ ợc làm lạnh cấp tr ớc đ ợc b c thành cấp đ ợc làm lạnh thành n ớc không chứa mu i 2.7.5CÁC PH NG PHÁP X Flo hóa n Nguyễn Lan Ph ơng LÝ Đ C BI T KHÁC: c: 146 Bài giảng : X LÝ N CC P Khi n ớc cấp cho ĕn u ng sinh hoạt có hàm l ợng Flo < 0,5 mg/ι cần phải pha thêm Flo vào n ớc Để Flo hóa dùng hóa chất sau: silíc florua natri, florua natri ; silíc florua amơni Liều l ợng hóa chất đ a vào n ớc xác định theo công thức: Dflo = (m.a - Fθ) 100 100 (g/cm3) K C flo Trong đó: m: hệ s phụ thuộc vào vị trí đ a Flo vào n ớc xử lý Khi đ a Flo vào sau cơng trình làm ; m = Khi đ a Flo vào tr ớc bể lọc hay bể lọc tiếp xúc ; m = 1,1 a: hàm l ợng Flo cần thiết n ớc xử lý ; a = 0,7 ÷1,2 g/m3 K: hàm l ợng Flo hóa chất tinh khiết tính nh sau: Đ i với silíc florua natri K = 60 florua natri K = 45 Silíc florua amơni K = 64 Fθ: hàm l ợng Flo có n ớc nguồn (g/m3) Cflo: hàm l ợng hóa chất tinh khiết sản phẩm kĩ thuật (%) Kh Flo n c: Trong n ớc ĕn u ng sinh hoạt, hàm l ợng Flo lớn giới hạn cho phép, sinh bệnh h ng men rĕng Vì phải khử bớt Flo n ớc Để khử Flo n ớc dùng ph ơng pháp lọc n ớc qua ơxít nhơm hoạt tính Ph ơng pháp áp dụng n ớc có hàm l ợng cặn tr ớc vào bể lọc ≤ mg/ι, tổng hàm l ợng mu i ≤ 1000 mg/ι Hạt vật liệu hấp thụ có d = ÷3 hàm l ợng Flo n ớc đến mg/ι; Hvι = 3m hàm l ợng Flo từ ÷ 10 mm, chiều dày lớp vật liệu hấp thụ bể lọc áp lực lấy nh sau: Hvι = 2m mg/ι Trong bể lọc h : hàm l ợng Flo đến mg/ι Hvι = 2,0m, hàm l ợng Flo từ ÷ 10 mg/ι Hvι = 2,5m Kh sunfua (H2S) hyđrôsunfit (HS) n c: Dùng ph ơng pháp: clo hóa ; làm thống clo hóa – axít hóa, làm thống – keo tụ - lọc Kh axít silic hịa tan n Nguyễn Lan Ph ơng c: 147 Bài giảng : X LÝ N CC P Dùng ph ơng pháp: Để giảm hàm l ợng SiO 24− đến ÷ mg/ι, dùng keo tụ phèn sắt Để giảm hàm l ợng SiO 32− đến ÷ 1,5 mg/ι độ kiềm n ớc ≤ phèn nhôm mgđι/ι, xử lý magiê ơxít kiềm phải đun nóng n ớc 350C Để giảm hàm l ợng SiO 32− đến 0,1 ÷ 0,3 mg/ι lọc n ớc qua chất hấp thụ ơxít magiê theo sơ đồ bậc Kh ơxi hịa tan: Dùng ph ơng pháp: Phun n ớc chân khơng Liên kết ơxi hịa tan chất khử Nguyễn Lan Ph ơng 148 Bài giảng : X Nguyễn Lan Ph ơng LÝ N CC P 149 Bài giảng : X Nguyễn Lan Ph ơng LÝ N CC P 150 Bài giảng : X Nguyễn Lan Ph ơng LÝ N CC P 151 Bài giảng : X Nguyễn Lan Ph ơng LÝ N CC P 152 ... chứa n ớc Trạm bơm II MLCN Nguyễn Lan Ph ơng 19 Bài giảng : X LÝ N CC P 2.2.2 Công nghệ xử lý n ớc ngầm: Hình 2-2: Cơng nghệ xử lý nước ngầm Fe ≤ 9mg/l N ớc thô Fe ≥ 9mg/l Làm thoáng tự nhiên... NG N C 2.4.1 C sở lý thuy t trình l ng: Lắng khâu xử lý quan trọng công nghệ xử lý n ớc Là giai đoạn làm sơ tr ớc đ a n ớc vào bể lọc để hồn thành q trình làm n ớc Dựa nguyên lý rơi theo trọng... hạt cặn kết dính với thành hạt cặn lớn dễ xử lý Trong công nghệ xử lý n ớc cho theo vào n ớc hóa chất làm nhân t keo tụ hạt cặn lơ lửng 2.3.1.2 Các ph ơng pháp keo tụ: Keo tụ chất điện ly: Cho thêm