tính toán , thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thị xã dĩ an, tỉnh bình dương( giai đoạn 1 công suất 50.000m3 ngày.đêm)

Phương pháp thực hiện đề tài Trong khi thực hiện đề tài, các phương pháp sau đây đã được sử dụng: • Phương pháp tổng hợp, biên hội tài liệu: điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương” là công trình tính toán, thiết kế của bản

ph ần tham khảo Các số liệu, kết quả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, không hề sao chép Nếu sai, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của khoa và nhà trường đề ra

Tp HCM, ngày 17 tháng 07 năm 2013

Ký tên

Phan Lê Ng ọc Huyền

Trên th ực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ

tr ợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy cô gia đình và bạn bè

V ới lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gừi đến quý Thầy cô ở Khoa Môi trường

và Công nghệ sinh học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng

em trong su ốt thời gian học tập ở trường

Để hoàn thành đồ án này, em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến thầy Thái Văn Nam, người đã trực tiếp hướng dẫn cho em trong suốt quá trình thực hiện

đề tài Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì em bài đồ án này

c ủa em rất khó mà hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Xin g ửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến anh, chị ở phòng thí nghiệm của nhà máy nước Dĩ An – Tỉnh Bình Dương, đã giúp đỡ em trong phần xử lý số liệu nước thô của sông Đồng Nai

Xin g ửi lời cảm ơn chân thành đến Sở tài nguyên môi trường, Sở kế hoạch và đầu tư và Chi cục thống kê thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận này

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy cô trong Khoa Môi trường - Công nghệ sinh h ọc và thầy Thái Văn Nam thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện

s ứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

Trân trọng

Tp HCM, ngày 17 tháng 07 năm 2013 Phan Lê Ng ọc Huyền

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP i

L ỜI CAM ĐOAN ii

L ỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC T Ừ VIẾT TẮT viii

DANH M ỤC BẢNG BIỂU ix

DANH M ỤC HÌNH VẼ x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỒNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 4

1.1 S Ơ LƯỢC NGUỒN NƯỚC MẶT 4

1.1.1 Nước sông 4

1.1.2 Nước suối 4

1.1.3 Nước hồ, đầm 5

1.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC 5

1.2.1 Các chỉ tiêu về lý học 5

1.2.2 Các chỉ tiêu về hóa học 9

1.2.3 Các chi tiêu về vi sinh vật 12

1.3 PH ƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 14

1.3.1 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn 15

1.3.2 Quá trình lắng 17

1.3.3 Quá trình lọc 20

1.3.4 Khử trùng nước 22

1.3.5 Ổn định nước 23

1.4 LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 24

1.4.2 Lựa chọn phương pháp xử lý nguồn nước cấp 25

1.5 TIÊU CHU ẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP 26

1.5.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt 26

1.5.2 Chất lượng nước cấp cho sản xuất 26

1.6 CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP 27

1.6.1 Niên hạn thiết kế 27

1.6.2 Dân số tính toán 28

1.6.3 Tiêu chuẩn dùng nước 29

CH ƯƠNG 2 : T ỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN T Ự NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI TH Ị XÃ DĨ AN 35

2.1 MÔ T Ả TỔNG QUAN 35

2.1.1 Khái quát về lịch sử hình thành 35

2.1.3 Phân khu hành chính 36

2.1.4 Mối liên hệ các khu vực xung quanh 36

2.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 37

2.2.1 Địa hình 37

2.2.2 Khí hậu 37

2.2.3 Thủy văn 38

2.3 THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI 39

2.3.1 Tăng trưởng kinh tế và chuyển dịch cơ cấu kinh tế 39

2.3.2 Thực trạng phát triển các ngành kinh tế 39

2.3.3 Dân số, lao động, việc làm và mức sống dân cư 41

2.4 TH ỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN CƠ SỞ HẠ TẦNG 42

2.4.1 Giao thông 42

2.4.2 Cơ sở y tế 42

2.5.2 Điểm yếu 44

2.5.3 Cơ hội 44

2.5.4 Thách thức 44

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 45

3.1 TÍNH TOÁN CÔNG SU ẤT CẤP NƯỚC 45

3.2 PHÂN TÍCH L ỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC 49

3.2.1 Hiện trạng nguồn nước ngầm 49

3.2.2 Hiện trạng nguồn nước mặt 50

3.2.3 Lựa chọn nguồn nước 53

3.3 PHÂN TÍCH ĐỀ SUẤT CÔNG NGHỆ 54

3.4 TÍNH TOÁN CÁC QUI TRÌNH CÔNG NGH Ệ 59

3.4.1 Các công trình chính 59

3.4.2 Các công trình phụ 101

CHƯƠNG 4 128

KHÁI TOÁN CHI PHÍ VÀ QU ẢN LÝ KĨ THUẬT TRẠM XỬ LÝ 128

4.1 KHAI TOÁN CHI PHÍ 128

4.1.1 Chi phí xây dựng ban đầu 128

4.1.2 Chi phí hằng tháng của nhà máy 134

4.1.3 Tiền bán nước sạch hằng tháng 135

4.2 QU ẢN LÝ KĨ THUẬT TRẠM XỬ LÝ 135

4.2.1 Các biện pháp quản lý kĩ thuật 135

4.2.2 Nội dung quản lý kĩ thuật 137

4.2.3 N ội dung quản lý các công trình đơn vị 138

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

PH Ụ LỤC A 1

PH Ụ LỤC C 14

PH Ụ LỤC D 15

Tp HCM : Thành ph ố Hồ Chí Minh

QCVN : Qui chuẩn Việt Nam

TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng

Bảng 1.1 Tuổi thọ trung bình của các công trình 27

Bảng 1.2 Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư 33

Bảng 2.1 Đơn vị hành chính, diện tích, dân số và mật độ thị xã Dĩ An 2010 36

B ảng 2.2 Hiện trạng các khu, cụm công nghiệp trên địa bàn thị xã Dĩ An 40

B ảng 2.3 Hiện trạng giáo dục năm 2009 – 2010 của thị xã Dĩ An 43

Bảng 3.1 Kết quả phân tích mẫu nước thô sông Đồng Nai 2012 51

B ảng 3.2 So sánh về phương diện kĩ thuật của công nghệ xử lý nước ngầm và nước mặt 53

Bảng 3.3 Thông số kích thước của bể trộn 63

Bảng 3.4 Thông số kích thước của bể phản ứng 73

B ảng 3.5 Thông số kích thước của bể lắng 83

B ảng 3.6 Thông số kích thước của bể lọc 98

Bàng 3.7 Thông số kích thước của bể chứa nước sạch 101

Bảng 4.1 Liệt kê chi phí xây dựng đầu tư ban đầu 128

Bảng 4.2 Liệt kê chi phí trang thiết bị 131

B ảng 4.3 Chi phí hóa chất và điện năng cho 1m 3 nước sạch 134

Bảng 4.4 Chi phí nhân công cho việc quản lý hệ thống trong một tháng 135

Hình 1.1 Bể trộn đứng 15

Hình 1.2 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 15

Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo của bể lắng hình chữ nhật 18

Hình 1.4 B ể lọc áp lực nằm ngang 21

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt có hàm lượng cặn 2500 mg/l 55

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt của nhà máy Thủ Đức 56

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt của nhà máy Dĩ An 57

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt có công suất 50000 m 3 /ng đ 58

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo của chụp lọc 85

Hình 3.6 Mặt bằng cấu tạo ngăn thu, ngăn hút 105

Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống pha chế Clo 120

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy làm khô cặn bằng máy lọc ép trên băng tải 124

MỞ ĐẦU

Nước sinh hoạt là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống của con người cũng như mọi sinh vật, nếu không có nước thì không thể tồn tại sự sống Ngày nay

với mức độ tăng trưởng kinh tế, đô thị hóa, công nghiệp hóa phát triển rầm rộ cùng

với sự gia tăng dân số đã làm cho nhu cầu sử dụng nước tăng lên nhanh chóng Trong khi nguồn nước tự nhiên ngày càng cạn kiệt và mức độ ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ xử lí nước nhằm đem lại nguồn nước sạch cung cấp cho người dân và đang được các ngành các cấp quan tâm

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bình Dương là một trong những tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Việt Nam Tỉnh Bình Dương có vị trí thuận lợi trong chiến lược phát triển về kinh tế - xã hội, tiếp giáp với nhiều tỉnh thành có nền kinh tế đã phát triển trước, đặc

biệt là giáp với TP Hồ Chí Minh là trung tâm văn hóa, khoa học của cả nước Khu vực phía Nam tỉnh Bình Dương được qui hoạch thành địa bàn phát triển công nghiệp tập trung lớn ở đó, nhu cầu sử dụng nước của khu vực này là rất lớn

Vì vậy, sự ra đời đời của xí nghiệp Cấp nước Dĩ An với công suất 90.000m3/ngày.đêm đã tháo gỡ được nhu cầu về nước và góp phần rất lớn cho việc phát triền công nghiệp của thị xã Dĩ An trong hiện tại

Tuy nhiên, với công suất xử lý nước như hiện nay của xí nghiệp vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu dùng ước của người dân và các khu khu công nghiệp Với thực

trạng đó, cần phải triển khai xây dựng thêm hệ thống xử lý nước cấp đáp ứng cho nhu cầu hiện tại và tương lai

2 Mục tiêu của đề tài

Phân tích, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp nhằm nâng cao công suất cho thị

xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương đến năm 2030

3 Phương pháp thực hiện đề tài

Trong khi thực hiện đề tài, các phương pháp sau đây đã được sử dụng:

• Phương pháp tổng hợp, biên hội tài liệu: điều kiện tự nhiên, kinh tế -

xã hội của khu vực, quy hoạch phát triển của khu vực, các phương pháp xử lý nước cấp, các phương pháp xử lý nước hiện đang được áp dụng, các tiêu chuẩn của nhà nước về cấp nước,…

• Phương pháp phân tích mẫu dựa vào chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước nguồn và nước sau xử lý theo QCVN

• Phương pháp xử lý thông tin: sử dụng các phần mềm Word, Exel

• Phương pháp so sánh đánh giá: dùng để phân tích lựa chọn nguồn nước, công nghệ xử lý thích hợp

4 Nội dung đề tài

Phân tích đánh giá tình hình sử dụng nước tại thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương: mục đích sử dụng, lượng nước sử dụng,

Đánh giá chất lương nguồn nước (nước mặt hay nước ngầm) trên địa bàn thị xã

Đề suất và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp đảm bảo tính hợp lý

về mặt kỹ thuật và kinh tế

5 Tiêu chuẩn qui phạm áp dụng

Tiêu chuẩn chất lượng nước thô dùng làm nguồn nước cấp : TCXD 233 –

6 Ý nghĩa của đề tài

Việc thực hiện đề tài sẽ đáp ứng được nhu cầu dùng nước của thị xã Dĩ An đến năm 2030 Đảm bảo được an toàn vệ sinh, sức khỏe cộng đồng của người dân, cũng như các ngành công nghiệp – dịch vụ trong khu vực

7 Kết cấu của đề tài

Đề tài bao gồm ba chương, trình bày những nội dung thu thập được qua các tài

liệu tham khảo và kết quả nghiên cứu, tính toán trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp “ Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương”

 Chương 1 – Tổng quan về nước cấp

Trình bày sơ lược về nguồn nước mặt, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nguồn nước và một số phương pháp xử lý

 Chương 2 – Tổng quan về thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

Tổng quan về thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương: vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên môi trường, điều kiện kinh tế xã hội cũng như đánh giá điều kiện tự nhiên - kinh tế -

xã hội - môi trường

 Chương 3 – Tính toán thiết kế

Nguồn nước được chọn là nước sông Đồng Nai (pH = 7,29; SS = 16 mg/l; độ đục = 84 NTU, độ màu 140 Pt-Co) Công suất xử lý của nhà máy Q = 100.000m3/ngđ được tính toán dựa vào quy mô quy hoạch phát triển và đặc điểm

của thị xã Từ đó, sẽ đề suất quy trình công nghệ xử lý nước cấp hợp lý cho thị xã

 Chương 4 – Tính toán giá thành và quản lý kĩ thuật trạm xử lý

Các công trình được tính toán dựa theo các số liệu tham khảo, số liệu thực nghiệm, có chú ý đến khía cạnh kinh tế Vốn đầu tư tổng cộng cho nhà máy là 103,772 tỷ đồng

CHƯƠNG 1 TỒNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP 1.1 SƠ LƯỢC NGUỒN NƯỚC MẶT

Nước mặt là loại nguồn nước tồn tại lộ thiên trên mặt đất như: sông, suối,

hồ,… Nguồn bổ sung cho nước mặt là nước mưa Ở nước ta nguồn nước mặt khá phong phú vì lượng nước mưa nhiều và có mạng lưới sông, suối phân bố khắp nơi Đây là nguồn nước quan trọng được sử dụng trong cấp nước Nước mặt bao gồm các dạng sau:

1.1.1 Nước sông

Là loại nguồn nước mặt chủ yếu để cấp nước, nó có thể đáp ứng đúng nhu cầu

phục vụ cho sản xuất và đời sống Nước sông có đặc điểm như sau:

• Giữa các mùa có sự chênh lệch lớn về mặt nước, lưu lượng, hàm lượng

cặn và nhiệt độ nước

• Hàm lượng muối khoáng và sắt nhỏ

• Độ đục cao nên việc xử lí rất phức tạp và tốn kém

Nước sông là nguồn tiếp nhận nước mưa và các nguồn nước thải xả vào đó Vì

vậy, nó chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường bên ngoài So với nước ngầm, nước mặt thường có độ nhiễm bẩn cao hơn

1.1.2 Nước suối

Nước suối cũng là nguồn nước cấp quan trọng có đặc tính như sau:

• Không ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc dòng

chảy giữa mùa lũ và mùa kiệt

• Về mùa lũ, nước suối thường bị đục và thường có những dao động đột

biến về mức nước và vận tốc dòng chảy

• Về mùa khô, thì nước suối lại rất quan trọng nhưng mực nước thấp Nhiều khi mực nước quá thấp không đủ độ sâu cần thiết để thu nước Nếu

sử dụng nước suối để cấp nước thì cần có biện pháp dự trữ, nâng cao mực nước và bảo vệ công trình thu hợp lý

1.1.3 Nước hồ, đầm

Tùy thuộc vào địa hình và yêu cầu sử dụng nước có thể dùng nước hồ, đầm nước tự nhiên Nước hồ, đầm có đặc tính như sau:

• Thường trong, có hàm lượng cặn nhỏ

• Ở các hồ lớn, ven hồ có sóng nước nên ven hồ có thể bị đục

• Nước trong hồ, đầm thường có vận tốc dòng chảy nhỏ nên rong, rêu và các thủy sinh vật phát triển nên nước thường có màu, có mùi và dễ bị nhiễm bẩn

 Ưu khuyết điểm của nguồn nước mặt:

1.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC

Muốn xử lý một nguồn nước nào đó cần phải phân tích một cách chính xác 3 loại chỉ tiêu cơ bản của nguồn nước là: chỉ tiêu lý học, hóa học, vi trùng

1.2.1 Các chỉ tiêu về lý học

1.2.1.1 Nhi ệt độ

Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4 – 40o

C) phụ thuộc vào thời tiết, độ sâu nguồn nước

1.2.1.2 Độ màu của nước (tính bằng thang màu coban)

Độ màu của nước do các hợp chất hữu cơ phân hủy trong các giai đoạn (axit humic, tamin,…), các hợp chất keo Fe, các loại nước thải, rong tảo phát triển nhiều

• Các axit himic tạo ra màu vàng hoặc màu nâu cho nước, chúng có thể là các axit fulvic C10H12O5, các axit hymatomelanic C10H12O7, các axit humic C10H18O10 hoặc các hợp chất humus C10H18O5

• Các hợp chất (Mn, Fe) gây màu đỏ

• Các thủy sinh gây màu xanh lá cây

 Có các loại độ màu:

- Màu biểu kiến: do các chất hữu cơ dạng lơ lửng gây ra, có thể xử lý được

- Màu thực: do các chất keo hòa tan, chỉ dùng hóa lý thích hợp

 Tiêu chuẩn ăn uống sinh hoạt:

- Ở nông thôn: 40PtCo

- Ở thành thị: nhỏ hơn 10PtCo

 Các phương pháp xác định độ màu:

- Phương pháp so sánh với dung dịch chuẩn trong ống Nessler, thường dùng dung dịch K2PtCl6 + CaCl2; 1mg/l K2PtCl6 bằng một đơn vị chuẩn màu

- Phương pháp trắc quang với dụng cụ có cường độ màu khác nhau Có thể

giảm cường độ màu hoặc nồng độ các hợp chất humic của nước bằng các chất oxi hóa mạnh như Cl2, O3, KMnO4, các chất này sẽ oxi hóa phần gây màu của các phân tử hợp chất humic Sau đó có thể khử chúng ra

khỏi nước bằng keo tụ, hấp thụ than hoạt tính và lọc Nếu màu của nước

do sắt (màu nâu), mangan (màu đen) hoặc các hợp chất lơ lửng như tảo gây màu xanh lam, xanh lục thì có thể khử bằng lọc nhanh hoạc lọc

chậm, keo tụ tạp bông hoặc lọc

1.2.1.3 Độ đục

Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng tốt khi trong nước có các vật thể lạ như: chất huyền phù, các hạt cặn đất, cát,

vi sinh vật thì khả năng truyền ánh sáng giảm đi Nước có độ đục lớn chứng tỏ có nhiều cặn bẩn Có nhiều đơn vị đo độ đục, thường dùng là MgSiO2/l, NTU, FTU Nước có độ đục 20 – 100 NTU Mùa lũ có khi lên đến 500 – 600 NTU Nước cấp

ăn uống có độ đục không quá 5 NTU

1.2.1.4 Mùi và v ị của nước

Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị Nước thiên nhiên có thề có mùi đất, mùi tanh, mùi thối, hoặc mùi đặc trưng của các hóa

chất hòa tan trong nó như mùi clo, mùi amoniac, mùi sunfua hydro… Nước có thể

có vị mặn, ngọt, chát, tùy theo thành phần và hàm lượng các muối hòa tan trong nước

Các chất gây mùi vị trong nước có thể chia thành ba nhóm:

1 Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ như NaCl, MgSO4 gây mùi mặn, mùi đồng gây tanh, các chất gây tính kiềm, tính axit của nước, mùi Cl2, ClO2hoặc mùi trứng thối H2S

2 Các chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải

mạ, dầu mỡ, phenol,…

3 Các chất gây mùi từ quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo như CH3-S-CH3 cho mùi tanh cá, C12H22O, C12H18O2 cho mùi tanh bùn,… Các chất gây mùi trong nước phần lớn có thể khử được bằng cách làm thoáng khi chúng là các chất hòa tan dễ bay hơi Sử dụng quá trình oxi hóa trong quá trình

lọc nhanh, lọc chậm Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào khả năng bị oxy hóa của các chất đó, thường sử dụng các chất oxy hóa như Cl2, ClO2, O3, KMnO4,…

Khi lọc nước qua than hoạt tính với thời gian tiếp xúc từ 10 đến 20 phút cũng

có khả năng khử mùi tốt Phương pháp dùng than hoạt tính có hiệu quả cao nhưng chi phí tốn kém Phương pháp keo tụ bằng phèn nhôm, sắt cũng mang lại hiệu quả đối với mùi gây ra bời H2S theo phản ứng:

3H2S + 2Fe3+ Fe2S3+ 6H+Tuy nhiên, nhiều chất gây mùi ở trạng thái hòa tan nên phương pháp keo tụ

1.2.1.5 Độ nhớt

Là biểu thị độ ma sát nội sinh trong quá trình dịch chuyển giữa các lớp chất

lỏng với nhau Đây chính là yếu tố gây ra tổn thất áp lực do các hợp chất khí hòa tan Độ nhớt tăng khi hàm lượng có muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt

độ tăng

1.2.1.6 Hàm lượng cặn không tan (mg/l)

Là trong lượng khô tính bằng miligam của phần còn lại trên giấy lọc khi lọc

một lít nước qua phễu, sấy khô ở 103o

C – 105oC tới khi trọng lượng khô không đổi

• Hàm lượng căn trong nước ngầm thường nhỏ hơn từ 30 – 50 mg/l

• Hàm lượng nước sông lớn (20 – 5000 mg/l)

• Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản của phương pháp xử

lý

1.2 1.7 Hàm lượng cặn toàn phần (mg/l)

Bao gồm các chất vô cơ và hữu cơ có trong nước, không kể các chất khí Cặn toàn phần được xác định bằng cách đun cho bốc hơi một dung dịch nước nguồn

nhất định và sấy khô ở nhiệt độ 103o

C – 110oC đến khi trọng lượng không đổi

Độ dẫn điễn riêng là đại lượng chúng ta xác định bằng máy và có đơn vị là S/m

Độ dẫn điện phụ thuộc vào:

• Số lượng ion có trong nước

• Các loại ion trong nước

• Phụ thuộc vào thành phần khí hòa tan

Nước có tính dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4,2 S/m Độ dẫn điện nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước

và dao động theo nhiệt độ

Việc xác định và điểu chỉnh pH không chỉ là đáp ứng những kĩ thuật cho phù

hợp đối với yêu cầu của từng khâu quản lý mà là bảo đảm chất lượng nước đến tận người tiêu dùng Có nhiều cách xác định pH: dùng pH kế, chuẩn độ TF,…

1.2.2.2 Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, cacbonat, hydroxyt và amoni của các muối axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua

Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự

do trong nước

Độ kiềm bicacbonat và cacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước

Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa

Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do canxi

và magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cặn trong lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

 Tùy theo giá trị độ cứng, nước được phân loại thành:

Nước ngầm có khi lên tới 500 – 1000 mg/l nếu sử dụng sẽ gây ra bệnh thận, nước có hiều Cl-

sẽ xâm thực bêtông

1.2.2.5 Độ oxi hóa

Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm của nguồn nước Đó là lượng oxi cần thiết đề oxi hóa các chất hữu cơ trong nước Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là Kali permanganat

Trong thực tế, nguồn nước có độ oxi hóa lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiễm bẩn Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng clo tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất Clo hữu cơ (trihalometan (THM)) có khả năng gây ung thư Tổ chức Y tế thới giới qui định mức độ tối đa của THM trong nước

uống là 0,1 mg/l

Ngoài ra, để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm các

yếu tố sau:

• Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể hơn nước mặt

• Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thực

1.2.2.6 Các h ợp chất nitơ

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat Do đó, các

hợp chất này thường được xem là các chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm

bẩn của nguồn nước Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu có giá trị cao như độ oxi hóa, amoniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat Sau một thời gian amoniac, nitrit bị oxy hóa thành nitrat

1.2.2.7 Các h ợp chất của axit silic

Thường gặp trong nước tự nhiên ở dạng keo hay dạng ion hòa tan, tùy thuộc vào độ pH của nước Nồng độ axit silic trong nước cao gây khó khăn cho việc khử sắt Trong nước cấp cho nồi hơi áp lực cao, sự có mặt của hợp chất axit silic rất nguy hiểm do cặn silicat lắng đọng trên thành ống, nồi hơi, làm giảm khả năng vận chuyển và khả năng truyền nhiệt

1.2.2.8 Các h ợp chất photphat

Khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân

hủy giải phóng ion PO4

3- Sản phẩm của quá trình có thể tồn tại ở dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-, NaP O3, các hợp chất hữu cơ photpho,… khi trong nước có hàm lượng photpho cao, sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng

1.2.2.9 Khí hòa tan

Các khí thường gặp như O2, H2S, CO2 trong nước thiên nhiên dao động rất lớn Nhiều O2, CO2 không làm chất lượng nước uống xấu đi, nhưng chúng ăn mòn kim loại và phá hủy bêtông H2S có trong nước sẽ gây ra mùi khó chịu và cũng ăn mòn vật liệu

1.2.3 Các chi tiêu về vi sinh vật

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và các loài thủy sinh khác Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước được chia thành

2 nhóm: nhóm vi sinh vật có hại và nhóm vi sinh vật vô hại Nhóm vi sinh có hại bao gồm những vi trùng gây bệnh, các loại rong, rêu, tảo, nhóm này cần phải loại bỏ

khỏi nước khi sử dụng

1.2.3.1 T ổng số vi sinh vât hiếu khí

Tổng số vi sinh vật hiếu khí cung cấp một phương tiện tiêu chuẩn để xác định

mật độ vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí và kị khí tùy tiện trong nước Kỹ thuật đếm trên đĩa petri các tế bào dị dưỡng là phương pháp tốt nhất để xác định thành phần vi khuẩn tổng quát trong nước, để có thể đánh giá hiệu quả của nhà máy xử lý nước

Theo tiêu chuẩn Việt Nam quy định tổng số vi sinh vật hiếm khí không vượt quá

100 trong 10 ml nước và tổng số vi sinh vật kị khí không có trong 1 ml nước

1.2.3.2 T ổng số Coliform

Nhóm Coliform bao gồm tất cả các vi khuẩn hình que, không tạo bao tử, gram

âm, hiếu khí, kị khí tùy tiện, không sinh bào tử, lên men lactose với sự sinh khí trong vòng 48 giờ ở 35o

C

1.2.3.3 E.Coli

Sự có mặt của E.coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bởi phân rác, chất thải của người và động vật có thể tồn tại các loại vi trùng gây bệnh Số lượng E.coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước Đặc tính của vi khuẩn E.coli là có khả năng tồn tại cao hơn các loại vi trùng gây bệnh khác, do đó sau khi xử lý nếu trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loài vi khuẩn khác đã bị tiêu diệt hết Mặc khác, việc xác định số vi khuẩn E.coli thường đơn giản và nhanh chóng, cho nên loại vi khuẩn này được chọn làm loại vi khuẩn đặc trưng cho việc xác định mức độ nhiễm bẩn do vi trùng gây

bệnh trong nước

Theo tiêu chuẩn vệ sinh Việt Nam qui định chỉ số E.coli của nước sinh hoạt

phải nhỏ hơn 20 trong một lít nước

1.2.3.4 Các lo ại rong tảo

Các loại rong tảo phát triển trong nước làm cho nước nhiễm bẩn chất hữu cơ

và làm cho nước có màu xanh, các loại gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo

diệp lục và tảo đơn bào Trong kỹ thuật xử lý nước cấp, hai loại tảo đó thường đi qua bể lắng và đọng lại trên bề mặt lọc làm cho tổn thất áp lực trong bể tăng nhanh

và thời gian giữa hai lần rửa lọc ngắn đi Khi phát triển trong đường ống dẫn nước rong tảo có thể làm tắc ống, làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình quan hợp, hô

hấp thải ra

1.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng học để

thỏa mãn yêu cầu về ăn uống sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước

Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẫn đục, gây

ra mùi, màu, vị của nước

Cung cấp nước có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khỏe của người tiêu dùng

Nước sau xử lý phải thỏa mãn “ Tiêu chuẩn vệ sinh đối với nước cấp cho ăn

uống và sinh hoạt” ( Bộ y tế số 01/2009/BYT/QĐ ngày 17 - 06 - 2009)

 M ột số phương pháp xử lý nước cấp

Trong quá trình xử lý nước cấp, cần phải áp dụng các biện pháp xử lý như sau:

• Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc

• Biện pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, cho clo vào nước

để khử trùng

• Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm Điện phân nước biển để khử muối Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng

Trong ba biện pháp xử lý nước nêu ra, thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lý nước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước một cách độc lập

hoặc kết hợp với phương pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao

hiệu quả xử lý nước

Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lý một nguồn nước nào đấy một cách kinh tế, hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng sự kết hợp của nhiều phương pháp Thực ra, cách phân chial các biện pháp xử lý như trên chỉ là tương đối, nhiều khi bằng biện pháp xử lý này lại mang tính chất của biện pháp khác

1.3.1 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn

Mục đích của quá trình keo tụ và tạo bông cặn là tạo ra các tác nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có

khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc

độ nhanh và kinh tế nhất

Khi trộn đều phèn với nước xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và lý hóa tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước, khi được trung hòa, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng kết dính với các keo âm phân tán trong nước

và dính kết với nhau tạo thành các bông cặn, do đó quá trình tạo nhân dính kết gọi

là quá trình keo tụ, quá trình dính kết cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bông cặn

Hình 1.1 B ể trộn đứng

1.Ống dẫn nước nguồn 2.Ống đưa nước sang bể phản ứng

3.Ống xả

4.Ống dẫn hóa chất

5 Máng thu nước 6.Phễu thu nước

Hình 1.2 B ể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

1.Máng dẫn nước từ bể trộn sang 2.Máng phân phối nước

3.Ống đứng phân phối đặt cách nhau 0,8 – 1m

4.Tường tràn sang bể lắng

5 Vách ngăn hướng dòng

Trong kỹ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 và phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4 để keo tụ nước Ở Việt Nam thường chỉ dùng phèn nhôm vì sản suất, vận chuyển, pha chế định lượng đơn giản Hiện đã có hai nhà máy sản xuất phèn nhôm, một là ở khu công nghiệp Việt Trì, hai là ở Tân Bình Tp.HCM Các loại phèn sắt tuy có hiệu quả keo tụ cao, nhưng sản xuất, vận chuyển

và định lượng phức tạp nên chưa được dùng ở Việt Nam

Hiệu quả của quá trình keo tụ phụ thuộc vào:

• Điều kiện khuấy trộn (càng nhanh càng đều càng tốt)

• Phụ thuộc vào nhiệt độ nước (nhiệt độ càng cao càng tốt)

• Phụ thuộc vào pH của nước (pH để keo tụ bằng phèn nhôm nằm trong khoảng 5.7 đến 6.8)

• Phụ thuộc vào độ kiềm của nước (độ kiềm nước sau khi pha chế phèn còn

Phèn sắt được chia thành hai loại: phèn sắt (II) và phèn sắt (III)

Phèn sắt II (FeSO4) khi cho vào nước phân ly thành Fe2+

và bị phân hủy thành Fe(OH)2

Fe2+ + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+Fe(OH)2 vừa tạo thành vẫn còn độ hòa tan trong nước lớn, khi trong nước có oxi hòa tan, Fe(OH)2 sẽ bị oxi hóa thành Fe(OH)3

4Fe(OH)2 +O2+ 2H2O Fe(OH)3 Phèn sắt (III) của FeCl3 hoặc Fe2(SO4)3 khi cho vào nước li thành Fe3+ và bị phân hủy thành Fe(OH)3

Fe3++ 2H2O Fe(OH)3+ 3K+

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào: cường độ và thời gian khuấy trộn để các hạt nhân keo tụ, cặn bẩn va chạm và kết dính với nhau Nếu keo

tụ trong môi trường thể tích, phụ thuộc vào độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được kết dính từ trước nếu là keo tụ trong lớp vật liệu lọc

Để tăng quá trình tạo bông cặn thường cho vào bể phản ứng tạo bông cặn chất trợ keo tụ polyme, khi hòa tan vào nước, polyme sẽ tạo ra liên kết lưới loại anion

nếutrong nước nguồn thiếu ion đối (ion âm như SO4

2-…) hoặc loại trung tính nếu thành phần ion và độ kiềm của nước thõa mãn điều kiện keo tụ

Quá trình keo tụ bao gồm:

1 Công trình chuẩn bị dung dịch phèn:

- Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và định liều lượng chất

phản ứng gồm: thùng hòa trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định lượng chất

Lắng là những quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước Nước

cần xử lý được đưa vào bể và giữ tại đó trong suốt quá trình làm việc, nhờ tiết diện

bể lớn, tốc độ dòng chảy nhỏ mà quá trình xảy ra trong bể gần như ở trạng thái tĩnh Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng bao quanh nó sẽ tự lắng xuống (quá trình lắng), trong khi

đó các hạt cặn có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của chất lỏng sẽ dần

ổi lên trên bề mặt (quá trình tuyến nổi) Bằng cách đó, các hạt cặn lơ lửng trong

nước thô, hoặc là di chuyển xuống, tạo thành lớp bùn cặn hoặc là di chuyển lên trên

bề mặt nước, tạo thành lớp váng bột, phần nước trong giữ lại ở giữa sẽ đưa qua công trình xử lý khác Như đã biết, tốc độ lắng xuống hoặc nổi lên của các hạt cặn

sẽ cao hơn và thời gian cần thiết cho quá trình làm sạch thỏa đáng sẽ nhỏ đi khi các

hạt có kích thước lớn và khối lượng riêng của chúng khác nhiều so với khối lượng riêng của chất lỏng mà trong đó chúng tồn tại Nhờ quá trình tạo bông keo mà có

thể làm tăng kích thước hạt và sẽ làm tăng tốc độ lắng của hạt, khi chúng có khả năng tiếp xúc với nhau, để tạo ra các hạt keo có kích thước lớn hơn Trường hợp các

hạt có mang điện tích, chúng sẽ đẩy nhau hoặc kết hợp với nhau, việc bổ sung các tác nhân keo tụ như phèn nhôm hoặc phèn sắt sẽ làm cho qúa trình keo tụ thực hiện

có hiệu quả hơn và dẫn đến quá trình lắng tốt hơn Khối lượng riêng của các hạt cặn

lơ lửng còn có thể thay đổi được nhờ vào việc bổ sung vào trong nước các chất nhẹ hơn hoặc nặng hơn làm cho quá trình lắng hay nổi được thực hiện tốt hơn Trong khi đó, khi dùng các bọt khí thổi vào nước sẽ đẩy nhanh các quá trình tuyến nổi

Bằng các biện pháp đó, quá trình lắng hay tuyến nổi sẽ đơn giản và hiệu quả hơn, đồng thời cũng tách được hạt cặn lửng trong nước có khối lượng riêng lớn hơn như rong tảo Các hợp chất hòa tan trong nước cũng có thể được tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng khi sử dụng hóa chất làm kết tủa chúng trong chất lỏng

Lắng là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các

- Bằng lực ly tâm tác dụng vào hạt cặn, trong các bể lắng ly tâm và xiclon

trọng lực

- Bằng lực đẩy nổi do các bọt khí dính bám vào hạt cặn ở các bể tuyến nổi Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng còn làm giảm được 90 – 95% vi trùng có trong nước, do vi trùng luôn bị hấp phụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trình lắng

Có 3 loại lắng cặn cơ bản thường gắn liền với quá trình lắng trong xử lý nước như sau:

1 Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ, trong quy trình lắng hạt cặn không thay đổi hình dáng, độ lớn, tỷ trọng Trong xử lý nước thiên nhiên thường là cặn không pha phèn và công trình lắng thường gọi là lắng sơ bộ để giảm độ đục

của nước nguồn

2 Lắng các hạt cặn dạng keo phân tán, trong xử lý nước thiên nhiên gọi là lắng

cặn đã được pha phèn Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng kết dính

với nhau thành các bông cặn và ngược lại các bông cặn lớn có thể bị phá vỡ

ra thành các mảnh nhỏ hơn Nên trong khi lắng các bông cặn thường bị thay đổi kích thước, hình dạng và tỷ trọng

3 Lắng các hạt cặn đã đánh phèn có khả năng kết dính với nhau nhưng với nồng độ lớn, thường lớn hơn 1000 mg/l Với nồng độ cặn lớn do tuần hoàn

lại cặn, do tạo ra lớp cặn lơ lửng trong bể lắng, các bông cặn này tạo thành đám mây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước

Trong thực tế, xử lý nước thường phải lắng cặn loại 2 và loại 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình lắng cặn keo tụ là:

• Kích thước, hình dạng và tỷ trọng của bông cặn

• Độ nhớt và nhiệt độ của nước

• Thời gian lưu nước trong bể lắng

• Chiều cao lắng cặn (chiều cao lớp nước trong bể lắng)

• Tải trong bề mặt của bể lắng hay tốc độ rơi của hạt cặn

• Vận tốc dòng nước chảy trong bể lắng

• Hệ thống phân phối nước vào bể và hệ thống điều nước ra khỏi bể lắng

Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn,

bể tạo bông cặn tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao

• Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với hạt

cặn càng giảm làm tăng hiệu quả quá trình lắng

• Hiệu quá lắng tăng lên 2 – 3 lần khi tăng nhiệt độ nước 10o

chảy qua nhanh hiệu quả lắng sẽ giảm đi rất nhiều

• Vận tốc dòng nước trong bể lắng không được lớn hơn trị số vận tốc xoáy

và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước

1.3.3 Quá trình lọc

Lọc là quá trình không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước

lớn hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, có kích thước bé hơn nhiều lẫn kích thước các

lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc Các

yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước là:

• Kích thuớc hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc

• Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết

của cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý

• Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh

áp lực dành cho tổn thất của một chu kì lọc

• Nhiệt độ và độ nhớt của nước

Vật liệu lọc là yếu tố quyết định của quá trình lọc, do đó phải chú ý đặc biệt đến việc sản xuất và chọn lớp vật liệu lọc

• Hiệu quả của quá trình lọc phụ thuốc rất nhiều vào cỡ hạt của lớp vật liệu lọc

• Hiệu quả lọc còn phụ thuộc vào đồng nhất về kích thước của các hạt vật

liệu lọc biểu thị bằng hằng số đồng nhất của lớp vật liệu

Chiều cao cùa lớp vật liệu lọc hạt chọn phụ thuộc vào kích thước hạt và vận

tốc lọc Kích thước hạt càng lớn, vận tốc càng cao thì lớp vật liệu lọc càng dày, ngược lại, cỡ hạt lọc càng bé, vận tốc lọc thấp có thể chọn chiều dày lớp lọc mỏng hơn Lớp vật liệu lọc chỉ có thể là một loại hạt đồng nhất hoặc có thể bao gồm hai

lớp vật liệu lọc có kích thước và tỷ trọng khác nhau

Về cơ bản có thể phân biệt bể lọc thành hai loại chính: lọc chậm, lọc nhanh trọng lực gồm bể lọc hở và bể lọc áp lực, hai bể lọc này có chiều dòng nước đi từ trên xuống dưới, loại thứ ba là lọc ngước hay còn gọi là lọc tiếp xúc có chiều dòng nước đi từ dưới lên trên

1 Bể lọc chậm có tốc độ lọc từ 0,1 m/h đến 0,5 m/h dùng để lọc nước có độ đục thấp ≤ 30 mg/l và không phải pha phèn

2 Bể lọc nhanh có trọng lực và bể lọc tiếp xúc, dùng để lọc nước đã pha phèn

lắng hoặc có thể lọc trực tiếp không qua quá trình lắng

 Ưu, nhược điểm của bể lọc chậm so với bể lọc nhanh trọng lực:

o Ưu điểm:

- Không phải pha phèn

ết bị đơn giản, dễ dàng trong vận hành và quản lý

Hình 1.4 B ể lọc áp lực nằm ngang

- Cát lọc có cỡ hạt bé rất dễ dàng tìm kiếm, cung cấp tại địa phương

- Chất lượng nước lọc luôn đảm bảo và ổn định

- Loại trừ được hầu hết vi trùng và vi khuẩn

o Nhược điểm:

- Cần diện tích mặt bằng lớn

- Không áp dụng được cho nước nguồn có độ đục lớn hơn 30 mg/l

- Không có tác dụng khử màu và chóng bị tắc trích khi nước nguồn có hàm lượng rêu, tảo thấp

Bể lọc nhanh trọng lực và bể lọc tiếp xúc dùng để lọc trực tiếp nước nguồn sau khi pha phèn trong các trường hợp:

• Độ đục của nước nguồn thấp hơn 10NTU tương đương khoảng 19 mg/l

• Nồng độ sắt và mangan nhỏ hơn 0,3 mg/l và 0,1 mg/l

• Nước nguồn có độ màu thấp và hàm lượng rong rêu, tảo cao

 Ưu, nhược điểm của quá trình lọc trực tiếp:

o Ưu điềm:

- Vốn đầu tư xây dựng nhà máy xử lý thấp

- Tốn ít hóa chất (phèn và chất kiềm hóa)

- Giảm được chi phí vận hành và quản lý

o Nhược điểm:

- Chu kỳ lọc ngắn

- Tốn lượng nước sạch để rửa lọc lớn hơn bể lọc bình thường

- Cần có nhân công lành nghề thường xuyên giám sát và điều chỉnh điều

chỉnh để đảm bảo chất lượng và công suất lọc

1.3.4 Khử trùng nước

Để đảm bảo an toàn về mặt vi trung học, nước trước khi cấp cho người tiêu thụ

phải được khử trùng Để khử trùng thường dùng các biện pháp tiêu diệt vi khuẩn và

vi trùng có trong nước như:

• Đun nước sôi

• Dùng tia tử ngoại

• Dùng siêu âm

• Dùng các hóa chất có tác dụng tiệt trùng cao như: ozon, clo, và các hợp

chất của Clo, iod, KMnO4,…

Trong kỹ thuật xử lý nước chất diệt trùng được phổ biến nhất là clo và các hợp chất của clo vì rẻ tiền, dễ kiếm và quản lý vận hành đơn giản Quá trình khử trùng

bằng clo phụ thuộc vào:

• Tính chất của nước xử lý như sau: số lượng vi khuẩn, hàm lượng chất

hữu cơ và các chất khử có trong nước

• Nhiệt độ nước

• Liều lượng clo: liều lượng clo dùng để khử trùng phải được xác định sau cho thới gian tiếp xúc 30 phút liều lượng clo tự do còn lại trong nước là 0,3 mg/l

• Thời gian khuấy trộn và tiếp xúc của clo tự do với nước: thời gian tiếp xúc của clo với nước theo qui định của tiêu chuẩn Việt Nam phải lấy trên

30 phút

1.3.5 Ổn định nước

Xử lý ổn định nước giữ cho nước luôn ở môi trường trung tính nhằm ngăn

ngừa hiện tượng giảm chất lượng nước trong quá trình vận chuyển, đồng thời ngăn

ngừa quá trình xâm thực hoặc lắng cặn CaCO3 trong hệ thống đường ống cung cấp, phân phối nước đến các hộ tiêu thụ Như vậy, nhiệm vụ của xử lý ổn định nước là

loại trừ khả năng xâm thực của CO2 hoạt tính trong nước, điều chình độ pH của nước và clo hóa lần cuối để tránh sự phát triển tái phát của vi trùng, vi rút,… Độ ổn định của nước có thể được xác định bằng thực nghiệm hoặc bằng tính toán dựa theo tương quan của hợp chất nằm trong thế cân bằng động, đặc trưng cho tính chất của nước qua phương trình phản ứng thuận nghịch sau:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

1.4 LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

1.4.1 Lựa chọn nguồn nước

Chất lượng nguồn nước có một ý nghĩa rất quan trọng cho quá trình xử lý nước, do vậy trong những điều kiện cho phép cần chọn nguồn nước có chất tốt nhất

để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý Khi lựa chọn nguồn nước cấp, ta nên dựa theo tiêu chuẩn TCXD 233:1999 do bộ xây dựng ban hành để quyết định

Chất lượng nguồn nước quyết định dây chuyền xử lý Lựa chọn mốt dây chuyền xử lý nước phải phù hợp với từng nguồn nước, ví dụ như thành phần độ bẩn

và bản chất của nó, số lượng nước nguồn và độ tin cậy của nguồn nước…chọn công nghệ xử lý nước cụ thể phải mang tính khả thi Các phân tích về hóa học, lý học vi trùng rất cần thiết để có đầy đủ thông tin về nguồn nước và để thấy được các điều

kiện tiếp theo

Dựa vào hướng dẫn về các tiêu chuẩn chung, các thông số cặn chú ý khi khi

lựa chọn nước bao gồm:

• Nồng độ cặn lơ lửng trong nước quyết định đến dây chuyền công nghệ

Một phần dựa vào thông số này người ta quyết định có nên sử dụng quá trình keo tụ tạo bông hay không, có công đoạn lắng hay là có tất cả các quá trình thông thường

• Hàm lượng cacbon hữu cơ hòa tan DOC, thể tích các hạt cặn trong nước

tỷ lệ thuận với nồng độ các chất muối có trong nước, với nồng độ axit humic Nếu DOC cao thì phải dùng cacbon hoạt tính để hấp thụ DOC cho nhiều chất keo tụ để phá vỡ trang thái ổn định của DOC

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

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

rửa ở nồng độ không cho phép thì phải có qúa trình oxi hóa sơ bộ vì chúng không thể tách bằng các xử lý thông thường

• Nếu hàm lượng NO3, NH4+ có giá trị cao thì phải xử lý sơ bộ bằng quá trình khử nitrat, khử amon hoặc phải dùng phản ứng oxi hóa như quá trình lọc khô

1.4.2 Lựa chọn phương pháp xử lý nguồn nước cấp

Chọn lựa công nghệ xử lý nước phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng và đặc trưng của nguồn nước thô, yêu cầu chất lượng nước cấp và công suất trạm nước cấp

cần xử lý Hầu hết các chất bẩn trong nước có kích thước từ milimet đến namomet hoặc nhỏ hơn Các kích thước nhỏ hơn được gọi là keo tụ (10-4

– 10-6 mm), hệ keo

gồm các khoáng chất các chất keo phù du kết hợp với vi trùng, tảo virus, polyme sinh học và các phân tử lớn Các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-6

mm là các chất hòa tan gồm có ion, các phân tử vô cơ đơn giản và các tổ hợp

Chất lượng nước của nguồn thay đổi theo vị trí và thời gian, từ chỗ này đến

chỗ khác và từ mùa này qua mùa khác, do vậy công nghệ xử lý nước và quá trình

vận hành cũng phải thay đổi dựa vào tính chất hóa lý, sinh học của nước thô Trong

một nguồn nước, người ta cố giữ chất lượng nước đưa vào xử lý không thay đổi theo mùa bằng các quá trình xử lý sơ bộ

Lựa chọn công nghệ xử lý nước trước hết được tiến hành trong phòng thí nghiệm để tìm ra các thông số tối ưu và hóa chất sơ bộ, liều lượng sử dụng, chất xúc tác, độ pH,… sau đó để đánh giá các thông số thiết kế và điều kiện vận hành tối ưu,

thử nghiệm công nghệ trên mô hình thực nghiệm cần thiết

Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế quá trình xử lý nước bao gồm: chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn của nước sau xử lý Dựa vào các số liệu đã

có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử lý để quyết định cần tách gì ra khỏi nước, chọn các thông số chính về chất lượng hóa chất nước và đưa ra kỹ thuật xử lý

cụ thể, chọn hóa chất và liều lượng hóa chất cần dùng, tối ưu hóa chất các điều kiện

vận hành cho từng bước xử lý và sắp xếp các bước xử lý cho thật hợp lý

1.5 TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP

1.5.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt

Nước cấp cho ăn ướng, sinh hoạt phải không màu, không mùi, không vị, không chứa các chất độc hại, các vi trùng và các tác nhân gây bệnh Hàm lượng các

chất hòa tan không được vượt quá tiêu chuẩn cho phép Theo tiêu chuẩn nước cấp

cho ăn uống và sinh hoạt phải có các chỉ tiêu chất lương theo: “ Tiêu chuẩn vệ sinh

ăn uống của Bộ Y tế số 01/2009/BYT/QĐ ngày 17- 06 -2009”

1.5.2 Chất lượng nước cấp cho sản xuất

Chất lượng nước cấp cho sản xuất đòi hỏi rất khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của mỗi ngành công nghiệp, có thể chia thành các loại như sau:

• Nước cấp cho ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, giấy, phim ảnh,…yêu cầu chất lượng nước phải đạt như ăn uống sinh hoạt

• Nước để làm nguội gần như là nhu cầu chung của của rất nhiều ngành công nghiệp và chiếm một số lượng rất lớn (ví dụ: làm nguội các thiết bị hóa chất các lò đúc gang, thiết bị ngưng tụ của nhà máy và tuốc bin hơi, thiết bị làm nguội không khí,…) nước làm nguội yêu cầu hàm lượng cặn

và độ cứng tạm thời nhỏ và nhiệt độ càng thấp càng tốt

• Nước cấp cho nồi hơi yêu cầu chất lượng nước cao Nước không được có

độ cặn, độ cứng toàn phần rất nhỏ Đối với nồi hơi có áp lực 13 – 16 at,

độ cứng toàn phần không được quá 0,10

dH nồi hơi có áp lực 52 at, độ cúng toàn phần nhỏ hơn 0,05o

dH, và nổi hơi có áp lực lớn hơn 112 at, độ

cứng toàn phần luông phải nhỏ hơn 0,01o

dH Ngoài ra, phải hạn chế tới mức thấp nhất sự có mặt của các hợp chất axit silic (H2SiO3)

1.6 CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

1.6.1 Niên hạn thiết kế

Việc thiết kế công trình xử lý nước cấp nhằm thõa mãn nhu cầu dùng nước

hiện tại và tương lai cho một vùng quy hoạch Tuổi thọ công trình là khoảng thời gian kể từ lúc đưa công trình vào khai thác đến cuối thời kỳ mà công trình vẫn còn được đánh giá thõa mãn các yêu cầu kĩ thuật và kinh tế trong khai thác Việc xác định thời gian khai thác hiệu quả này dựa vào một phân tích tài chính trong đó ta sẽ

5 Có thể cải tiến công nghệ

Bảng 1.1 Tuổi thọ trung bình của các công trình

(năm)

Các công trình để sản xuất nước uống

Lấy nước và đường ống dẫn nước Tương đối khó khi mở rộng 25 – 50

Trạm xử lý và mạng lưới Nếu gia tăng dân số và tỷ suất lợi

ạm bơm:

 Kết cấu

 Bơm

 Tăng quy mô dễ dàng

 Tăng công suất dễ dàng

Các công trình thu, kênh tháo Khó và đắt khi mở rộng 30 – 50

Trạm xử lý Nếu gia tăng dân số và tỷ suất lợi

Qua bảng trên, ta thấy có ba nhóm tuổi thọ:

• Nhóm từ 5 đến 20 năm cho các loại thiết bị sử dụng nhanh và thay thế dễ dàng

• Nhóm có chu kì sử dụng từ 20 đến 30 năm cho các thiết bị khó khăn hơn

và tốn kém khi muốn thay thế

• Nhóm lớn hơn 50 năm khi thiết bị là rất đắt và rất khó thay thế hoặc mở

rộng

1.6.2 Dân số tính toán

Việc ước lượng dân số tính toán là một giai đoạn bắt buộc cần thiết cho một hệ

thống xử lý nước Chúng ta phải xác định được quy mô dân số hiện tại cho khu xây

dựng và cả đánh giá cho sự phát triển trong tương lai trong tương lai trong suốt giai đoạn khai thác của công trình Tùy theo nhu cầu của dự báo ta có 2 loại ước lượng

về qui mô dân số: ước lượng ngắn hạn (5 – 10 năm) và ước lượng dài hạn (10 – 50 năm) Bài toán dự báo dài hạn này là một vấn đề khó, bởi vì có quá nhiều yếu tố không chắc chắn khi xét trong một tương lai xa, trong trường hợp này, ta có thể tiến hành phân tích đường cong biểu thị dân số trong quá khứ để đánh giá được xu thế

và có xem xét các yếu tố xã hội, kinh tế, thiết lập hay di dời các Công ty, Xí nghiệp tác động đến sự tăng trưởng của vùng

Dân số tính toán có thể được khái niệm như sau: “Dân số tính toán là số người

sử dụng nước cho đến cuối thời gian dự tính quy hoạch (thời gian dự tính quy hoạch thường lấy từ 15 – 25 năm), được xác định khi lập đồ án quy hoạch chung của đô

thị Dân số tính toán của từng khu vực có thể khác nhau do mức độ tiện nghi và

mức độ nhà ở.”

Mật độ dân cư là số người tính trên 1 ha diện tích xây dựng nhà ở Khi biết về

mật độ dân số P dễ dàng tính được số lượng dân số tinh toán

N = P * F Trong đó:

- P: mật độ dân số, người/l.ha

- F: diện tích của vực

Dân số của dân cư có thể thay đổi theo thời gian Do đó, ta có thể tính toán dân

số theo thời gian (t: năm)

N = No * (1 + α)∆T

Trong đó:

- N: dân số tính toán trong huyện theo t (t = 1, 2, 3,…năm) (người)

- No: dân số tại thời điểm hiện tại (người)

- α : mức tăng trưởng dân số tự nhiên (%)

- ∆T: thời gian tính toán (t = 1, 2, 3,…năm)

1.6.3 Tiêu chuẩn dùng nước

Tiêu chuẩn dùng nước là lượng nước bình quân tính cho một triệu đơn vị tiêu

thụ trong một ngày hay cho một đơn vị sản phẩm (lít/người.ngày; lít/đơn vị sản phẩm)

Muốn thiết kế một hệ thống xử lý nước cần phải xác định tổng lưu lượng theo tiêu chuẩn của từng nhu cầu Các nhu cầu thường gặp là: