Phần một: XỬ LÝ NƯỚC CẤP Chương 1 CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ Mục đích – yêu cầu: Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được: - Ý nghĩa của nguồn nước trong tự nhiên - Mụ
Trang 1Phần một: XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Chương 1 CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ
Mục đích – yêu cầu:
Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của nguồn nước trong tự nhiên
- Mục đích sử dụng nguồn nước
- Các chỉ tiêu về chất lượng nguồn nước
Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Từng công trình trong các công nghệ xử lý nguồn nước ngầm
- Từng công trình trong các công nghệ xử lý nguồn nước mặt
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lượng
1 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước 0,5
2 Các chỉ tiêu về chất lượng nguồn nước 1
3 Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước 0,5
4 Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ
5 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận 1
Trọng tâm bài giảng
Các loại nguồn nước dùng để cấp nước
Các chỉ tiêu về chất lượng nguồn nước
Các công nghệ xử lý nguồn nước
Nội dung giảng dạy
Chiếu clip về các nguồn nước dùng để xử lý nước cấp
1.1 Các loại nguồn nước dùng để cấp nước [2 tr 5;6]
1.1.1 Nước mặt
- Chứa nhiều khí hòa tan
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có nhiều tảo
Trang 2- Có nhiều loại vi sinh vật
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng
1.1.2 Nước ngầm
- Độ đục thấp
- Nhiệt độ, các thành phần hóa học tương đối ổn định
- Chứa nhiều chất khoáng hòa tan như: Fe, Mn, Mg, Ca, Flo
- Nước chứa nhiều loại khí như: CO2 , H2S
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy nêu các loại nguồn nước mặt có thể dùng làm cấp nước?
Câu 2: Anh (chị) hãy nêu các loại nguồn nước ngầm?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Nước biển có thể dùng để cấp nước được không?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Nước mưa có dùng để cấp nước không?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: ở Đồng bằng sông Cửu Long nguồn nước thường hay có
tính gì?
1.2 Các chỉ tiêu về chất lượng nước [1 tr 7;13]
Khi muốn xử lý một nguồn nước nào đó thì cần phải phân tích xem nguồn nước đó
có những tính chất như thế nào để đưa ra quy trình xử lý phù hợp
Trang 3- Ion iod và ion flo
- Ion sunfat và clorua
- Các hợp chất của axit Silixic
- Độ oxy hóa của nước (mg/l O2 hay KMnO4
- Xác định lượng vi khuẩn côli để xác định mức độ ô nhiễm của nguồn nước
- Xác định hàm lượng động vật nguyên sinh, tảo
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Tại sao cần phải kiểm tra các chỉ tiêu hóa học của nguồn
nước?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Nước có hàm lượng DO cao ảnh hưởng đến nguồn nước
như thế nào?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Xác định hàm lượng cặn toàn phần để làm gì?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Nước có độ cứng cao ảnh hưởng đến sinh hoạt như thế nào? Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Nước có độ cứng cao ảnh hưởng đến ngành công nghiệp
nào?
1.3 Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước
Chất lượng nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt, sản xuất đòi hỏi các tiêu chuẩn khác nhau, tùy thuộc vào mục đích và nhu cầu sử dụng
- Nước ăn uống và nước cấp cho công nghiệp thực phẩm
- Nước làm lạnh (làm sạch các thiết bị máy móc, làm sạch các sản phẩm rắn, khí lỏng)
- Nước cung cấp cho các nồi hơi cao áp và thấp áp
- Nước cung cấp cho các nhu cầu sản xuất công nghiệp
- Nước dùng để tưới đường, tưới cây
1.4 Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nước [1 tr 11;14]
Trang 41.4.1 Mục đích
- Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng học để thỏa mãn các nhu 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 vẩn đục, gây ra màu, mùi, 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 khi xử lý phải thỏa mãn các tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước
cấp cho ăn uống và sinh hoạt
1.4.2 Các phương pháp xử lý nước cơ bản
Xử lý nước là quá trình làm thay đổi thành phần, tính chất nước tự nhiên theo yêu cầu của các đối tượng sử dụng phụ thuộc vào thành phần, tính chất của nước nguồn và yêu cầu chất lượng của nước, của đối tượng sử dụng
1.4.2.1 Phương pháp cơ học:
- Sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước
- Các công trình: Song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Quá trình lắng là quá trình gì?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của quá trình lắng?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Các loại phèn thường dùng trong xử lý nước?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Các loại hóa chất được sử dụng trong xử lý nước cấp?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Trong ba phương pháp (hóa học, hóa lý, vi sinh) khi đưa
vào vận hành xử lý thì có hoạt động cùng một lúc không? hay là hoạt động nối tiếp?
1.4.3 Lựa chọn quy trình xử lý nước
Trang 5Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý nước dựa vào các yếu tố sau:
- Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xử lý
- Chất lượng của nước yêu cầu (sau xử lý) phụ thuộc mục đích của đối tượng sử dụng
- Công suất của nhà máy nước
- Điều kiện kinh tế kỹ thuật
- Điều kiện của địa phương
Trước khi thiết kế một quy trình hệ thống xử lý nước thì cần phải kiểm tra xem nguồn nước đó có tính chất như thế nào để đưa ra phương pháp xử lý phù hợp
Trang 61.4.3.2 Xử lý nước ngầm
♦ Khi nước nguồn có hàm lượng Fe > 9mg/l
♦ Khi nước nguồn có hàm lượng Fe < 9mg/l
Trang 7
Bài tập tại lớp
Câu 1: Vai trò của nước
A Cung cấp cho sản xuất nông nghiệp
B Tham gia vào hầu hết các quá trình chuyển hóa trong cơ thể sống
C Cung cấp năng lượng
D Tất cả các câu đều đúng
Câu 2: Đặc điểm của nguồn nước mặt:
A Trữ lượng lớn, dễ thăm dò và khai thác
B Có hàm lượng Fe và Mn cao
C Trữ lượng lớn, khó thăm dò và khai thác
D Có độ mặn cao
Câu 3: Chất lượng nước mặt phụ thuộc vào yếu tố nào:
A Yêu cầu chất lượng nước của người tiêu thụ
B Quy trình công nghệ xử lý nước
C Điều kiện khí hậu và chế độ thủy văn
D Chất lượng và trữ lượng nước ngầm
Câu 4: Đặc điểm của nước ngầm:
Trang 8A Có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao
B Thăm dò và khai thác khó
C Hàm lượng khí CO2 hòa tan thấp
D Biên độ giao động nhiệt độ lớn
Câu 5: Cách xác định hàm lượng cặn toàn phần:
A Nước → Bốc hơi → Sấy (105-110oC) → Cân lượng chất rắn thu được
B Nước → Lọc → Cân lượng chất rắn thu được
C Nước → Lọc → Sấy (105-110oC) → Cân lượng chất rắn thu được
D Nước → Bốc hơi → Cân lượng chất rắn thu được
Hướng dẫn trả lời: 1d, 2a, 3c, 4b, 5a
Bài tập về nhà
Câu 1: Vai trò của nước
A Chỉ có vai trò đối với các loài động vật thủy sinh
B Chỉ có vai trò đối với quá trình sản xuất nông nghiệp
C Chỉ có vai trò đối với các ngành công nghiệp
D Tham gia vào hầu hết các quá trình chuyển hóa trong cơ thể sống
Câu 2: Chất lượng nước mặt dễ bị tác động bởi yếu tố nào:
A Quy trình công nghệ xử lý nước
B Mức độ phát triển công nghiệp
C Yêu cầu đòi hỏi của người tiêu thụ
D Chất lượng và trữ lượng nước ngầm
Câu 3: Cách xác định hàm lượng cặn không tan:
A Nước → Lọc → Sấy (105-110oC) → Cân lượng chất rắn thu được
B Nước lọc → Bốc hơi → Sấy (105-110oC) → Cân lượng chất rắn thu được
C Nước → Lắng → Đo thể tích cặn thu được
D Nước → Lọc → Cân lượng chất rắn thu được sau lọc
Câu 4: Phương pháp xử lý nước cấp
A Phương pháp sinh học
B Phương pháp hóa học kết hợp với vật lý và sinh học
C Phương pháp hóa học và vật lý
D Kết hợp các phương pháp cơ học, hóa lý và vật lý, hóa học
Câu 5: Khi lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước cần phải căn cứ vào:
Trang 9A Chất lượng nước nguồn, chất lượng nước yêu cầu, công suất nhà máy nước, điều kiện kinh tế kỹ thuật
B Chất lượng nước nguồn và chất lượng nước yêu cầu
C Chất lượng nước nguồn và công suất nhà máy nước
D Chất lượng nước nguồn và điều kiện kinh tế kỹ thuật
Hướng dẫn trả lời: 1d, 2b, 3a, 4d, 5a
Bài tập cuối chương
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Nước thô → Trạm bơm cấp 1 → Bể lọc chậm → Khử
trùng → Bể chứa nước sạch → Trạm bơm cấp II → Mạng lưới cấp nước dùng cho nước có hàm lượng cặn như thế nào?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Khi tạo điều kiện và thực hiện quá trình kết dính các hạt
keo phân tán thành các bông cặn có khả năng lắng và lọc với tốc độ cho phép” là chức năng của công trình nào?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Tiêu chí quan trọng nhất để lựa chọn dây chuyền công nghệ
xử lý nước mặt?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Trạm bơm cấp 1 → Làm thoáng đơn giản → Bể lọc nhanh
→ Khử trùng → Bể chứa nước sạch → Mạng lưới cấp nước được dùng cho nước có hàm lượng cặn như thế nào?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Trạm bơm cấp 1 → Làm thoáng tự nhiên hoặc cưỡng bức
→ Bể lắng tiếp xúc → Bể lọc nhanh → Khử trùng → Bể chứa nước sạch → Mạng lưới cấp nước dùng cho nước có hàm lượng cặn như thế nào?
Trang 10Chương 2 KEO TỤ
Mục đích – yêu cầu:
Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của quá trình keo tụ
- Các phương pháp keo tụ trong xử lý nước cấp
- Các loại hóa chất dùng trong keo tụ
Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Biết cách quản lý, vận hành bể keo tụ
- Biết cách khắc phục các sự cố trong bể keo tụ
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lượng
1 Bản chất của quá trình keo tụ 0,5
3 Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước 0,5
4 Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ
5 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận 1
Trọng tâm bài giảng
Nguyên tắc, bản chất của keo tụ
Các loại hóa chất dùng keo tụ
Các phương pháp keo tụ
Các công trình của qua trình keo tụ
Nội dung giảng dạy
Chiếu clip về quá trình keo tụ
2.1 Bản chất của quá trình keo tụ [1 tr 17;19]
Trong kỹ thuật xử lý nước bằng các biện pháp xử lý cơ học như lắng tĩnh, lọc chỉ có thể loại bỏ những hạt có kích thước lớn hơn 10-4
mm, còn những hạt cặn có d< 10-4 mm
phải áp dụng xử lý bằng phương pháp lý hóa
Trang 11Do đó cần phải có những yếu tố bên ngoài tác động, phá vỡ trạng thái cân bằng đó, tạo điều kiện để các hạt cặn lơ lửng kết dính với nhau, tăng kích thước và khối lượng của chúng để dễ lắng xuống đáy hơn
Bằng việc phá vỡ trạng thái cân bằng động tự nhiên của môi trường nước Trong công nghệ xử lý nước là cho thêm vào nước các hóa chất làm nhân tố keo tụ các hạt cặn lơ lửng
Các hạt cặn, lơ lửng trong nước phần lớn đều mang điện tích âm (cặn gốc silic, các hợp chất hữu cơ), một số mang điện tích dương (hydroxit sắt, nhôm) Khi thế cân bằng điện động bị phá vỡ → các hạt liên kết với nhau tạo thành các tổ hợp gọi là các hạt keo
Bản chất của phương pháp keo tụ hệ keo: Là phương pháp làm giảm thế năng Zeta ζ
của hạt bằng cách tăng nồng độ của chất điện phân trong nước
Khi nồng độ của ion đối tăng lên, càng nhiều ion chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép
Kết quả là làm giảm điện thế zeta của lớp điện tích kép và chiều dày của lớp khuếch tán giảm
Khả năng làm giảm điện thế zeta của các hạt keo bằng các ion đối tăng nhanh khi tăng hóa trị của các ion
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của quá trình keo tụ?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Tại sao cần phải keo tụ?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Để thời gian keo tụ xảy ra nhanh hơn thì có biện pháp nào
thường được sử dụng?
Câu 4: Anh (chị) hãy kể tên các loại hóa chất thường được dùng trong keo tụ?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình keo tụ không? Nếu có thì
nêu ảnh hưởng như thế nào?
2.2 Các phương pháp keo tụ [2 tr 64;66]
Trang 122.2.1 Tăng động năng hạt keo
- Có thể thực hiện bằng cách nhiệt độ, tuy nhiên phương pháp này khó thực hiện
- Khuấy trộn hay tạo dòng chảy xoắn ở trong công trình xử lý, tuy nhiên phương pháp này không đạt được hiệu suất cao
- Việc tăng động năng của hạt keo là làm cho chúng linh động hơn → tăng số lần va chạm giữa các hạt keo trong dung dịch → kích thước của hạt keo tăng lên → sa lắng
2.2.2 Giảm lực đẩy tĩnh điện và tăng lực hút ion
- Đưa vào trong nước các hóa chất làm tăng nồng độ của chất điện ly trung tính như NaCl → giảm độ dày của lớp điện tích kép → giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt keo
→ tương tác tổng cộng giữa các hạt keo bằng không
- Do đó sự tạo thành các tổ hợp keo có thể xảy ra khi chúng va chạm, tiếp xúc với nhau
- Quá trình keo tụ bằng chất điện ly là một quá trình tối ưu trong keo tụ Các chất điện ly có các ion hóa trị càng lớn thì hiệu quả keo tụ càng cao và liều lượng chất điện ly càng giảm đi
- Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi liều lượng chất keo tụ cho vào phải rất chính xác
- Nếu nồng độ chất điện ly trong nước vượt quá mức cần thiết sẽ gây ra quá trình tích điện trở lại với hạt keo, làm thế năng tăng lên và hiệu quả keo tụ giảm
2.2.3 Thay đổi pH
- Thay đổi pH của môi trường nước làm thay đổi hay làm mất điện tích sơ cấp ( điện tích ứng với điểm đẳng điện)
Trang 13- Do đó làm giảm hay triệt tiêu lực đẩy Tuy nhiên pH của nhiều loại hạt thường thấp
sau khi lớp điện tích kéo bị nén
2.2.4 Đưa vào trong nước hệ muối kim loại hóa trị III
- Khi cho các loại phèn Al2(SO4)2 , FeCl3 , Fe2(SO4)2 , Poly Alluminium Chlorid(PAC) thì các loại phèn này phân ly thành:
Al 2 (SO 4 ) 2 → 2Al 3+ + 3SO 4 2- FeCl 3 → Fe 3+ + 3Cl -
- Các ion kim loại này trung hòa các hạt keo trong nước mang điện tích (-) → làm giảm thế điện động ζ → keo liên kết lại → tạo bông cặn
- Các ion kim loại tham gia phản ứng thủy phân :
Al 3+ + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + 3H +
Fe 3+ + 3H 2 O → Fe(OH) 3 ↓ + 3H +
- Al(OH)3 và Fe(OH)3 là những hạt keo mang điện tich (+) → trung hòa → tạo bông cặn
- Các sản phẩm thủy phân hoàn toàn của các ion kim loại tạo các Hydroxit kim loại
kết tủa dạng bông, có hoạt tính bề mặt cao → có khả năng „bẫy‟, hút bám lên bề mặt các
Trang 14chất bẩn (hạt keo, cặn, mùi, vị, vi sinh vật, các chất tan, ion kim loại nặng, các hạt keo
trong nước) → tạo các bông cặn lớn → lắng xuống
2.2.5 Đưa vào trong nước các polymer tự nhiên hay polymer tổng hợp
- Khi đưa các polymer vào trong nước làm trung hòa các hạt keo, tạo cầu nối giữa các hạt keo cách xa nhau với khoảng cách hiệu dụng của lực đẩy
- Mặt khác polymer mang điện, có thể làm trung hòa điện tích các hạt keo
- Để sự trợ keo xảy ra, các phần của sợi polymer phải được hấp phụ lên bề mặt của
các hạt hay bông keo tụ → các tổ hợp phần tử chất bẩn – polymer được hình thành.
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của việc tăng động năng của hạt keo lên để làm
gì ?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết khuấy trộn tạo dòng chảy xoắn thực hiện được trong dạng
bể nào ?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết khi xử lý nước có hàm lượng màu cao thì liều lượng phèn
được xác định như thế nào ?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết phèn sắt ít bị ảnh hưởng bởi những yếu tố nào ?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết nhược điểm của phèn FeCl3
2.3 Các loại hóa chất dùng keo tụ [2 tr 81, 1 tr 17]
Hiện nay trong công nghệ xử lý nước cấp thường dùng các loại hóa chất bổ sung vào quá trình keo tụ của nguồn nước để tăng thời gian keo tụ lại của các hạt cặn
2.3.1 Các loại hóa chất thường dùng
- Sulfat nhôm Al2(SO4)3.18H2O: Được sản xuất từ quặng Boxit, Nefelin, một số loại đất sét
- Sulfat nhôm tinh chế: được sản xuất từ Al2O3 tác dụng với H2SO4
- Oxy Clorit Nhôm Al2(OH)5Cl: sản xuất từ Al(OH)3 pha chế với HCl
- Aluminat natri NaAlO2: sản xuất từ Al2O3 hay Al(OH)3 + NaOH
- Clorua sắt FeCl3.6H2O: sản xuất từ Fe + Cl2 ở 7000C hoặc quặng sắt + Cl2
- Sulfat sắt II, III được sản xuất từ Fe2O3 + H2SO4
- Hỗn hợp Fe2(SO4)3 + FeCl3 thu được từ hỗn hợp FeSO4.7H2O và Cl2
- Hỗn hợp FeCl3 + Al2(SO4)3 theo tỷ lệ 1/1 hay 2/1
- Chất trợ keo:
+ Tăng hiệu suất của quá trình đông tụ, tiết kiệm hóa chất
+ Đưa vào nước sau phèn và vôi
Trang 15- Fe(OH)2 chỉ keo tụ khi pH > 9 – 9.5, trong khi đó Fe(OH)3 keo tụ ở pH > 3.5 do
đó sau khi pha phèn phải tiếp tục oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III
- Nếu trị số pH thấp và lượng oxy hòa tan trong nước không đủ để oxy hóa, sắt hóa trị II còn lại trong nước sẽ bị khử trên các công trình lắng lọc
- FeSO4 gây khó khăn, tốn kém trong quản lý vì phải kiềm hóa nước để đưa pH >
8 đảm bảo điều kiện oxy hóa sắt hóa trị II thành hóa trị III bằng oxy của không khí
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Khi xử lý các nguồn nước bị đục có hàm lượng cặn khác
nhau thì dựa vào đâu để xác định hàm lượng phèn cần dùng?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Biện pháp khắc phục tính ăn mòn cao của phèn sắt?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Nếu cho nồng độ chất điện ly trong nước vượt quá cao sẽ
gây ra hiện tượng gì?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Điểm đẳng điện của Silic cao hay thấp và bằng bao nhiêu? Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Việc “Tạo điều kiện và thực hiện quá trình kết dính các hạt
keo phân tán thành các bông cặn có khả năng lắng và lọc với tốc độ cho phép” là chức năng của quá trình nào?
2.4 Các thiết bị và công trình của quá trình keo tụ [1 tr 20;21]
- Quá trình keo tụ gồm các giai đoạn sau:
+ Pha trộn hóa chất keo tụ với nước
+ Thủy phân của phèn đồng thời phá hủy độ bền vững của hệ keo tự nhiên
+ Hình thành bông cặn
Trang 162.4.1 Công trình chuẩn bị dung dịch phèn
- Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và liều lượng chất phản ứng gồm: thùng hòa trộn, thùng tiêu thụ, thiết bị định liều lượng chất phản ứng
- Các công trình hòa trộn đều dung dịch chất phản ứng với nguồn nước cần xử lý như: ống trộn, bể trộn
- Các công trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo bông kết tủa xảy ra hoàn toàn như: ngăn phản ứng, bể phản ứng
- Ngoài ra còn có các công trình phụ như: kho chứa hóa chất, thiết bị vận chuyển hóa chất, các ống dẫn hóa chất…
♦ Dùng máy bơm định lượng
- Thường được sử dụng cho trạm có công suất nhỏ
♦ Dùng phương pháp tự chảy vào bể trộn
- Thường được sử dụng cho trạm có công suất vừa
♦ Dùng phương pháp kết hợp
- Thường được sử dụng cho trạm có công suất lớn
Trang 172.4.2 Thiết bị pha chế vôi
Vôi được dùng để kiềm hóa nước, làm mềm và ổn định nước Vôi sử dụng ở dạng bột, cục và dạng dung dịch vôi sữa hoặc dung dịch vôi bão hòa
2.4.3 Thiết bị hòa trộn chất phản ứng
Chiếu clip về quá trình trộn hóa chất
Yêu cầu chung
Trang 18- Q nước xử lý >> q hóa chất và phản ứng của chúng khi tiếp xúc với nước chảy rất nhanh nên phải đảm bảo khuấy trộn nhanh, phân phối đều hóa chất trước khi phản ứng xảy ra + tăng điều kiện tiếp xúc giữa hóa chất và nước
- Khuấy trộn, tạo dòng chảy rối
+ Thông thường thời gian khuấy trộn 0,5 – 2 phút
- Trộn vách ngăn có cửa thu hẹp
2.4.4 Bể phản ứng tạo bông kết tủa
Yêu cầu chung
- Thời gian nước chảy trong đường ống dẫn từ bể trộn → bể phản ứng không quá 2 phút và với v = 0,8 – 1m/s
- Bể phản ứng phải tạo được thời gian cần thiết để xảy ra các phản ứng hóa học, tạo
ra các bông cặn có kích thước lớn → tách khỏi nước ở công trình tiếp theo
- Phải tạo điều kiện cho các hạt cặn tiếp xúc và va chạm với nhau → cường độ xáo trộn + thời gian phản ứng + thành phần các muối hòa tan và các chất khác + lực dính bám hạt keo và cặn bẩn
- Thời gian phản ứng = 6 – 30 phút
Trang 19+ Nếu t nhỏ: không kịp phản ứng tạo bông cặn
+ Nếu t lớn: tăng kích thước công trình + lắng cặn
- Vận tốc
+ Phải đủ lớn để lắng cặn
+ Không lớn quá để tránh phá vỡ bông cặn
2.4.4.1 Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng
- Thường được xây thành bể lắng ngang
- Đáy bể có cấu tạo giống bể phản ứng hình côn
- Các bông cặn nhỏ hình thành từ dưới đáy tiếp tục hấp thụ các cặn nhỏ, lớn dần lên (chuyển động lên) tạo thành các hạt cặn lơ lửng kết dính các hạt cặn trong nước
→ bông cặn lớn dần lên (tốc độ dòng chảy giảm) → lên đến bề mặt bể thì tràn qua bể lắng ngang
- Nếu dùng ống phân phối thì ống được đục 2 hàng lỗ: α =450 hướng xuống dưới
♦ Bể phản ứng tạo bông cặn có vách ngăn hướng dòng theo phương nằm ngang
♦ Bể phản ứng tạo bông cặn theo phương thẳng đứng
♦ Bể phản ứng vách ngăn
♦ Bể phản ứng cặn lơ lửng có ống phân phối nước trừ trên xuống
2.4.4.2 Quản lý và vận hành
- Thường xuyên theo dõi sự hình thành các bông cặn
- Kiểm tra việc phân phối hóa chất, phèn vào bể
- Thường xuyên vớt các bọt và váng nổi trên mặt bể
- Định lỳ kiểm tra chất lượng nước và vệ sinh bể
Bài tập tại lớp
Câu 1: Quá trình: “Phá vỡ sự ổn định của hệ keo và tạo điều kiện để các hạt keo nhỏ tiến
lại gần nhau” là đặc điểm của giai đoạn:
A Keo tụ
B Kết bông
C Lắng
Trang 20D Tất cả đều sai
Câu 2: Quá trình: “Các hạt keo nhỏ gần nhau va chạm với nhau tạo thành khối lớn” là đặc
điểm chính của giai đoạn:
A Keo tụ
B Lắng
C Kết bông
D Tất cả đều đúng
Câu 3: Điện thế Zeta đặc trưng cho:
A Độ lớn điện tích của hạt keo
B Bản chất hạt keo
C Độ bền vững của hạt keo
D Khả năng lắng của hạt keo
Câu 4: Quá trình keo tụ làm cho thế Zeta của mỗi hạt keo:
A Giảm
B Tăng
C Không đổi
D Tăng hoặc giảm tùy thuộc vào loại điện tích của hạt keo
Câu 5: Các chất keo tụ thường có đặc điểm:
A Chứa cation đa hóa trị
B Không tan hoặc ít tan trong vùng pH trung tính
C Là chất điện li hay đa điện li
Hướng dẫn: Cho α = 40 0 , v d = 27mm/s, thời gian lưu nước trong bể là 100 giây
Bài tập cuối chương
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Các công trình và thiết bị chuẩn bị dung dịch và liều lượng
chất phản ứng gồm những thiết bị nào?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Các công trình tạo điều kiện cho phản ứng tạo bông kết tủa
xảy ra hoàn toàn gồm những công trình nào?
Trang 21Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Quá trình: “Phá vỡ sự ổn định của hệ keo và tạo điều kiện
để các hạt keo nhỏ tiến lại gần nhau” là đặc điểm của giai đoạn?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Quá trình: “Các hạt keo nhỏ gần nhau va chạm với nhau tạo
thành khối lớn” là đặc điểm chính của giai đoạn?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Hiệu quả công tác trộn trong quá trình sử dụng chất keo tụ
để tăng hiệu quả xử lý nước phụ thuộc vào gì?
Trang 22Chương 3 LẮNG NƯỚC
Mục đích – yêu cầu:
Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của quá trình lắng nước
- Các phương pháp lắng trong xử lý nước cấp
Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Biết cách quản lý, vận hành bể lắng nước
- Biết cách khắc phục các sự cố trong bể lắng nước
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lượng
1 Giới thiệu về quá trình lắng nước 0,5
3 Kiểm soát hiệu quả quá trình lắng 1
4 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận 1
Trọng tâm bài giảng
Nguyên tắc, bản chất của quá trình lắng nước
Các loại bể lắng thường được sử dụng
Các công trình phụ của bể lắng
Nội dung giảng dạy
3.1 Giới thiệu về quá trình lắng nước [1 tr 66]
Chiếu clip về quá trình lắng nước
- Lắng là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý nước, nhất là với nước mặt
- Là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình lắng nước
- Dựa vào nguyên tắc cơ bản là sự rơi theo trọng lực của các hạt cặn
Trang 23- Dòng nước chuyển động theo phương ngang trong chế độ chảy tầng và vận tốc tại mọi điểm trong bể đều bằng nhau Thời gian lưu lại của mọi phần tử nước đi qua bể đều bằng nhau
- Trên mặt cắt ngang vuông góc chiều dòng chảy ở đầu bể nồng độ các hạt cặn có cùng kích thước tại mọi điểm đều bằng nhau
- Hạt cặn ngừng chuyển động khi chạm đáy bể
- Để đạt được điều kiện trên thì phải luôn tồn tại 4 bộ phận riêng biệt trong bể lắng ngang:
* Bộ phận phân phối nước vào bể
* Vùng lắng cặn
* Hệ thống thu xả cặn
* Hệ thống thu nước đã lắng
3.2.1.2 Các chỉ tiêu thủy động lực học cơ bản để tính toán bể lắng ngang
- Trong điều kiện tự nhiên quá trình lắng xảy ra phức tạp do ảnh hưởng của nhiều yếu tố
- Về mặt thủy lực: Dòng chảy thường không đạt chế độ chảy tầng lý tưởng mà còn xuất hiện những dòng chảy rối, theo hướng bất kỳ nên cuộn theo cặn
- Do đó để đat được hiệu suất lắng cao thì phải đạt được chế độ chảy tầng: Re <
2000
- Bể lắng ngang thường bố trí hợp khối với bể phản ứng phía trước
- Bể lắng ngang thường được sử dụng cho trạm có Q ≥ 3000m3/ngd
- Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng làm hai loại:
+ Bể lắng ngang thu nước ở cuối
Trang 24+ Bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt
- Bể có thể được chia làm nhiều ngăn với B ≤ 6m Do nếu chia dài một ngăn quá lớn sẽ khó thu cặn và có thể ảnh hưởng đến kết cấu của bể
- Vách ngăn hướng dòng tạo điều kiện cho vận tốc dòng chảy theo phương nằm ngang tại mọi điểm trên cùng một mặt cắt ngang đều như nhau
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Thế nào là lắng ngang?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Thời gian lưu lại của các phần tử nước đi qua bể lắng
ngang như thế nào ?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Bể lắng ngang gồm mấy bộ phận chính ?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Để bể lắng ngang đạt được hiệu suất lắng cao thì cần phải
thỏa điều kiện gì?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Bể lắng ngang thu nước ở cuối bể thường được kết hợp với
- Bể lắng lớp mỏng có vùng lắng được chia thành nhiều lớp mỏng với không gian nhỏ hẹp, nhờ các tấm hoặc ống đặt nghiêng
Trang 25- Khoảng cách giữa các tấm chỉ bằng 5 – 15cm và góc nghiêng của bản vách ngăn
so với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 450 – 600
- Khi dùng các tấm hình phẳng hoặc hình sóng thì dễ lắp đặt và quản lý hơn
- Khi dùng các ống thì việc chắc chắn và đảm bảo kích thước được đồng đều hơn
và tốc đô dòng chảy có thể tăng hơn Tuy nhiên lại nhanh bị đóng cặn và tăng khối lượng công tác quản lý, tẩy rửa
3.2.2.2 Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng
- Khi giảm chiều cao lắng thì giảm độ chảy rối của dòng chảy tự do Re ≤ 500, giảm được dao động của thành phần tốc độ thẳng đứng của dòng nước
- Kết quả là tăng hệ số sử dụng dung tích và giảm được thời gian lắng
- Bể lắng lớp mỏng được chia ra làm 3 loại chính:
+ Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang
+ Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng ngược chiều
+ Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều
- Bể lắng nhiều lớp mỏng chủ yếu được sử dụng đối với nước chứa nhiều cặn lắng
- Ở các bể theo sơ đồ dòng chảy ngang tốc độ thành phần của dòng nước theo phương ngang và ít gây xáo trộn đối với các hạt lắng cặn
- Chất nổi tập trung về khoang trống
- Ở sơ đồ ngược dòng, nhờ dòng nước ở các lớp nghiêng từ dưới lên nên tạo điều kiện tốt cho quá trình lắng theo quỹ đạo ngắn nhất
- Cặn liên tục trượt về ngược chiều dòng nước và ở dạng tập hợp lớn tập trung về
hố thu cặn Từ đó theo chu kỳ xả đi
- Chất nổi tập trung về khoang trống giữa các tầng và dẫn đi theo máng chìm Để giảm lượng nước xả đi theo chất nổi ta dùng ống có lỗ và thổi khí nén
Trang 26- Thường được sử dụng cho trạm có Q ≤ 3000m3/ngd
- Theo chức năng làm việc bể chia ra làm 2 vùng
+ Vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên
+ Vùng chưa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở phía dưới
- Cặn tích lũy phía dưới được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và van xả cặn
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Bể lắng đứng được áp dụng cho trạm xử lý nước có công
suất bao nhiêu?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Theo chức năng làm việc, bể lắng đứng được chia thành
những vùng nào?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Hiệu quả lắng trong bể lắng đứng của các hạt có keo tụ phụ
thuộc vào?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Tập hợp các hạt trong quá trình lắng không thay đổi về hình
dạng, kích thước và độ lớn thủy lực gọi là?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Cấu tạo bể lắng đứng thường được thiết kế với hình dạng
Trang 273.2.4.2 Ƣu, nhƣợc điểm và biện pháp khắc phục
a Ưu điểm:
- Khi có thiết bị gạt bùn thì độ dốc đáy bể < bể lắng đứng
- Cặn được xả liên tục không phải ngừng làm việc
- Sử dụng mô tơ khuấy chậm trong vùng lắng
- Thay bằng bơm pitton hút bùn ra và bơm đi
- Ngoài ra còn có các công trình lắng sơ bộ dùng trong trường hợp nước nguồn có nhiều cặn (> 2500mg/l) để lắng bớt các hạt cặn nặng gây khó khăn cho việc xả cặn
- Giảm bớt dung tích vùng chứa cặn của bể lắng và giảm liều lượng chất phản ứng
3.2.5 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng [1 tr 91;92]
3.2.5.1 Nguyên tắc hoạt động
- Nước nguồn sau khi trộn với hóa chất, phèn → vào bể lắng trong bằng hệ thống phân phối → chuyển động từ dưới lên → hình thành một lớp cặn lơ lửng do kết quả của quá trình keo tụ ( vận tốc giảm dần)
- Lúc này lớp cặn ở trạng thái cân bằng động
- Nước chảy qua lớp cặn lơ lửng → tạo điều kiện tiếp xúc giữa các chất bẩn trong nước và bông cặn trong điều kiện dòng chảy động → lực hút phân tử thắng lực hút tĩnh điện → quá trình lắng xảy ra
Kết quả:
- Các hạt cặn được hấp phụ trên bề mặt bông cặn và nước được làm trong
- Bông cặn một mặt tăng kích thước do hấp phụ chất bẩn, mặt khác chúng cũng
có thể bị phá vỡ do tác dụng của dòng nước chảy lên với vận tốc quá lớn
Việc tách nước và cặn sau khi lắng
- Để giữ nước ổn định và loại bỏ các cặn tích tụ trong bể lắng ta thiết kế các khe tràn cặn từ ngăn lắng sang ngăn nén → tại đây cặn sẽ được lắng xuống → xả ra ngoài
Trang 28- Nước trong được thu qua máng tràn hay ống đục lỗ đặt ngập trong nước, cách mặt nước ≥ 0,3m và cách khe tràn cặn ≥ 1,5m
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Ưu điểm của bể lắng ly tâm?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Khi giảm chiều cao lắng thì giảm được gì?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Đường kính ống xả cặn được tính dựa theo thông số nào? Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Dòng nước chuyển động trong bể lắng ly tâm đi theo hướng
nào?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Ý nghĩa của việc tách nước sau xả cặn ở bể lắng trong có
lớp cặn lơ lửng?
3.3 Kiểm soát hiệu quả quá trình lắng [1 tr 109;110]
Trong thực tế ở điều kiện tự nhiên quá trình lắng xảy ra phức tạp do ảnh hưởng của nhiều yếu tố
- Về mặt thủy lực: Dòng chảy thường không đạt chế độ chảy tầng lý tưởng mà còn xuất hiện những dòng chảy rối theo hướng bất kỳ → cuốn theo cặn
- Thực tế giá trị Re khác nhau tại các vùng khác nhau trong bể
- Để hạn chế ảnh hưởng của dòng nước xoáy: Bể lắng cần có cấu tạo phù hợp để đảm bảo cân bằng giữa lực quán tính, lực hút trọng trường tác động lên các phần tử nước
Đối với bể lắng ngang: phải phân bố đều nước nếu không sẽ dẫn đến hiện tượng chảy tắt, tạo xoáy nước, dòng chảy không ổn định, không chảy tầng, sục cặn
Trang 29+ Thu nước: Cần tránh làm tăng vận tốc chảy, sẽ làm cặn bị kéo theo máng
Bài tập tại lớp
Câu 1: Hiệu quả lắng trong bể lắng đứng của các hạt có keo tụ phụ thuộc vào:
A Loại chất keo tụ và liều lượng chất keo tụ
B Sự phân bố đều của dòng nước đi lên
C Loại chất keo tụ và liều lượng chất keo tụ, sự phân bố đều của dòng nước đi lên, chiều cao vùng lắng
Câu 3: Trong quá trình lắng, đường kính tương đương của một hạt có hình dạng bất kỳ là:
A Đường kính của hạt khác có tốc độ rơi bằng tốc độ rơi của hạt đó
B Đường kính của hạt có gia tốc rơi bằng gia tốc rơi của hạt đó
C Đường kính của hạt hình cầu có khối lượng bằng khối lượng của hạt đó
D Đường kính của một hạt hình cầu có độ lớn thủy lực bằng độ lớn thủy lực của hạt
Trang 30A Hệ số nhớt động học của nước, khối lượng riêng của nước và của hạt, gia tốc trọng trường, đường kính hạt, khối lượng của hạt
B Hệ số nhớt động học của nước, đường kính hạt, khối lượng riêng của nước và của hạt, chỉ số Re
C Hệ số nhớt động học của nước, khối lượng riêng của nước và của hạt, gia tốc trọng trường, đường kính hạt
D Hệ số nhớt động học của nước, chỉ số Re, đường kính và khối lượng của hạt
Hướng dẫn trả lời: 1c, 2c, 3d, 4a, 5c
Bài tập về nhà
Anh (chị) hãy tính toán, thiết kế bể lắng li tâm cho trạm xử lý có công suất 30.000 m3/ ngày đêm
Hướng dẫn: Cho biết
- Hàm lượng cặn lớn nhất của nước nguồn là 2400 mg/l
- Vận tốc lắng cặn uo = 0,6 mm/s
- Đường kính lỗ trên vách ngăn và đường kính lỗ trên máng chảy đều bằng 40mm
Bài tập cuối chương
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Nêu ưu điểm của bể lắng lớp mỏng
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Nêu nhược điểm của bể lắng lớp mỏng?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Có thể xây dựng cải tạo bể lắng nào thành bể lắng lớp
Trang 31Chương 4 LỌC NƯỚC
Mục đích – yêu cầu:
Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của quá trình lọc nước
- Các phương pháp lọc trong xử lý nước cấp
Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Biết cách quản lý, vận hành bể lọc nước
- Biết cách khắc phục các sự cố trong bể lọc nước
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lượng
1 Giới thiệu về quá trình lọc nước 0,5
3 Kiểm soát hiệu quả quá trình lọc 0,5
4 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận + báo cáo 1,5
Trọng tâm bài giảng
Nguyên tắc, bản chất của quá trình lọc nước
Các loại bể lọc thường được sử dụng
Các công trình phụ của bể lọc
Nội dung giảng dạy
4.1 Giới thiệu về quá trình lọc nước [1 tr 111;112]
Chiếu clip về quá trình lọc nước
4.1.1 Khái niệm:
Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định
đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước
Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để
Hàm lượng cặn trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép
Trang 32Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn ra khỏi vật liệu lọc Bể luôn được hoàn nguyên nên quá
trình lọc nước được đặc trưng bởi tốc độ lọc và chu kỳ lọc
- Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc
trong một đơn vị thời gian (m/h)
- Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc (T)
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Tại sao cần phải thổi, rửa bể lọc?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Phương pháp lọc nước truyền thống của người dân thường
dùng những lọai vật liệu lọc gì?
Trang 33Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Theo tốc độ lọc có thể chia ra làm mấy loại bể lọc?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Theo chiều của dòng nước có thể chia ra mấy loại bể lọc? Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Mục đích của quá trình lọc trong xử lý nước cấp?
+ Không đòi hỏi nhiều máy móc, thiết bị phức tạp
+ Quản lý vận hành đơn giản
5 Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc 6 ống dẫn nước lọc
7 ống dẫn nước rửa lọc 8 Mương thoát nước
Trang 349 Máng phân phối nước lọc 10 ống xả nước lọc đầu
11 Van điều chỉnh tốc độ
4.2.2.2 Nguyên lý làm việc
- Khi lọc: Nước được dẫn từ bể lắng ngang → qua máng phân phối vào bể lọc → qua lớp vật liệu lọc → lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứa nước sạch
- Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp qua hệ thống phân phối nước rửa lọc → qua lớp sỏi đỡ → lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa → thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoài theo mương thoát nước
- Quá trình rửa được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng rửa
4.2.2.3 Động học của quá trình lọc nhanh
- Ở các bể lọc nhanh, nước đi qua lớp vật liệu lọc với tốc độ tương đối lớn, nên sức dính kết của nhiều hạt cặn không đủ để giữ chúng lại trên bề mặt cát lọc
- Dưới tác dụng của áp lực thủy động, hạt cặn bị đẩy sâu dần vào trong lớp cát lọc
- Hiệu quả lọc là kết quả của hai quá trình ngược chiều nhau:
+ Quá trình kết bám của các hạt cặn trong nước lên trên bề mặt hạt lọc
+ Quá trình tách cặn bẩn từ bề mặt hạt lọc đưa vào lớp cát lọc phía dưới
- Hai quá trình này diễn ra đồng thời và lan dần theo chiều sâu lớp vật liệu lọc
4.2.2.4 Rửa bể lọc nhanh
- Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào kết quả của quá trình rửa lọc
- Nếu rửa không sạch, bể lọc làm việc không đạt kết quả cao, chu kỳ làm việc của
bể bị rút ngắn
- Có hai phương pháp rửa bể lọc nhanh
+ Rửa bằng nước truyền thống
+ Rửa bằng gió kết hợp với nước
4.2.2.5 Hệ thống phân phối nước rửa lọc
Có nhiệm vụ phân phối đều nước rửa theo toàn bộ diện tích lọc
- Hệ thống phân phối trở lực nhỏ: Gồm giàn ống phân phối và sàn phân phối lại
- Hệ thống phân phối trở lực lớn: Có hai loại:
+ Hệ thống phân phối trở lực lớn có lớp sỏi đỡ:
Gồm giàn ống phân phối có ống chính và các ống nhánh đấu với nhau theo dạng hình xương cá
Trang 35 Giàn ống phân phối được đặt trong lớp sỏi ở đáy bể
+ Hệ thống phân phối trở lực lớn bằng chụp lọc
Thường áp dụng khi dùng biện pháp rửa bể lọc bằng gió và nước kết hợp
Chụp lọc được lắp trên sàn bằng thép hoặc bê tông cốt thép
Số lượng chụp lọc lấy không nhỏ hơn 50 cái/m2
diện tích công tác của bể lọc Cát lọc được đổ ngay trên sàn gắn chụp lọc
- Các máng thu nước rửa được làm bằng thép, bê tông cốt thép, gỗ…
- Khi dùng biện pháp rửa lọc bằng gió và nước kết hợp cần gắn thêm các tấm chắn bảo vệ vào mép máng hay phễu thu để ngăn chặn việc cuốn trôi cát vào máng thu
- Để tránh sự tích lũy không khí dưới tấm chắn bảo vệ phải đặt thêm các ống thông khí Khoảng cách giữa các ống thông khí từ 1,5 – 2m
4.2.2.7 Hệ thống cung cấp nước rửa
Nước rửa lọc thường lấy từ bể nước sạch Do cường độ rửa lọc lớn nên lưu lượng nước rửa lọc lớn, có thể dùng máy bơm rửa lọc hoặc đài bơm nước để cung cấp nước rửa lọc
+ Dùng đài nước
+ Dùng máy bơm
4.2.2.8 Điều chỉnh tốc đô lọc
- Cần giữ cho tốc độ lọc luôn ổn định và đồng đều
- Cần quan tâm và điều chỉnh tổn thất áp lực:
Ngoài ra trong bể lọc nhanh còn có các công trình hỗ trợ khác:
+ Ống xả nước lọc đầu: Được nối trực tiếp với ống dẫn nước ra khỏi bể
Trang 36+ Ống xả cặn: Được gắn ở đáy bể
Câu hỏi thảo luận
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Khi tính toán bể lọc nhanh cần phải dựa trên những chế độ
làm viêc nào?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Bể lọc chậm có thể rửa bằng những cách nào?
Câu 3: Anh (chị) hãy cho biết: Khi phân loại bể lọc cần dựa theo những tiêu chí nào? Câu 4: Anh (chị) hãy kể tên một số loại vật liệu lọc?
Câu 5: Anh (chị) hãy nêu các yêu cầu, tiêu chuẩn của vật liệu lọc?
3.2.3 Bể lọc nhanh hai lớp
- Có nguyên tắc làm việc và cấu tạo giống với bể lọc nhanh thông thường Tuy nhiên
bể lọc nhanh hai lớp có hai lớp vật liệu lọc
+ Lớp dưới là cát thạch anh Có đường kính hạt từ 0,5 – 1,2mm chiều cao thông thường 400 – 500mm
+ Lớp phía trên là lớp than Angtraxit nghiền nhỏ có d= 0,8 – 1,8mm, chiều cao 400 – 500mm
3.2.4 Bể lọc sơ bộ
- Có công dụng làm sạch nước sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc chậm
- Có nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh
- Tốc độ tính toán qua bể từ 3 – 5m/h
- Chiều cao lớp nước nước trên bề mặt lớp vật liệu lọc là 1,5m
- Rửa bể bằng nước hoặc gió và nước kết hợp
- Cường độ nước rửa 12 – 14l/s.m2 , thời gian rửa từ 6 – 7 phút
/ ngày
- Do bể lọc áp lực làm việc dưới tác dụng của áp lực nên nước cần xử lý được đưa trực tiếp từ trạm bơm cấp I vào bể sau đó đưa trực tiếp vào mạng lưới cấp nước (MLCN)
3.2.6 Bể lọc tiếp xúc
Trang 37- Bể lọc tiếp xúc (BLTX) được dùng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, độ màu đến 150
độ với công suất bất kỳ hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10.000m3/ngày đêm
- Ưu điểm:
+ Có khả năng chứa cặn cao
+ Chu kỳ làm việc kéo dài
+ Đơn giản hóa quy trình xử lý nước
- Khi lọc: Nước đi theo ống chính vào bể được chia làm hai phần
+ Một phần nước đi vào máng phân phối, tràn vào lớp cát lọc ở phía trên
+ Một phần nước đi vào hệ thống phân phối nước ở phía dưới rồi đi qua lớp cát lọc lên và cả hai phần nước này sẽ được đưa vào ống rút nước trong ở giữa bể và được dẫn sang bể chứa
- Khi rửa: Nước rửa theo đường ống chính dẫn nước rửa vào hai hệ thống phân phối nước rửa ở giữa và ở đáy bể qua lớp cát lọc và tràn vào máng thu nước ở phía trên, rồi theo đường ống dẫn nước đã rửa vào mương thoát nước rửa
C Loại vật liệu lọc và chu kỳ lọc
D Tốc độ lọc, chu kỳ lọc, loại vật liệu lọc
Câu 2: Vận tốc nước qua bể lọc chậm theo quy phạm là:
A 0,1 – 0,3 m/h
Trang 38B Bể lọc nhanh sử dụng cho dây chuyền công nghệ xử lý nước có dùng chất keo tụ
C Bể lọc nhanh được dùng cho dây chuyền công nghệ xử lý sắt của nước ngầm
D Cả ba câu đều đúng
Câu 4: Yêu cầu của vật liệu lọc:
A Đảm bảo thành phần hạt theo yêu cầu phân loại và mức độ đồng nhất về kích thước hạt
B Đảm bảo độ bền vật lý và độ bền hóa học của hạt
C Rẻ tiền, thuận tiện trong khai thác và vận chuyển
D Tất cả các câu đều đúng
Câu 5: Biện pháp rửa bể lọc chậm:
A Rửa bằng thủ công và cơ giới
B Rửa bằng cơ giới và bán cơ giới
C Rửa bằng thủ công và bán cơ giới
D Rửa bằng thủ công, cơ giới, bán cơ giới
Hướng dẫn trả lời: 1d, 2a, 3d, 4d, 5c
Bài tập về nhà
Anh (chị) hãy tính tổng diện tích bể, số bể, diện tích mỗi một bể và chiều cao toàn phần của bể lọc nhanh trong trạm xử lý có công suất 40.000 m3/ngđêm
Hướng dẫn :
- Cho chiều dày lớp cát lọc L = 1000mm
Bài tập cuối chương
Câu 1: Anh (chị) hãy cho biết: Rửa bể lọc nhanh có bao nhiêu phương pháp?
Câu 2: Anh (chị) hãy cho biết: Trong quy trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt giai đoạn nào
là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước?
Câu 3: Anh (chị) hãy nêu nguyên lý khi lọc của bể lọc nhanh?
Câu 4: Anh (chị) hãy cho biết: Hệ thống thu nước rửa lọc có nhiệm vụ gì?
Câu 5: Anh (chị) hãy cho biết: Theo quy phạm tốc độ của bể lọc sơ bộ là bao nhiêu?
Trang 39Chương 5 KHỬ MANGAN VÀ SẮT
Mục đích – yêu cầu:
Về kiến thức: Sinh viên phải nêu được:
- Ý nghĩa của quá trình khử mangan và sắt trong nước cấp
- Các phương pháp khử mangan và sắt trong xử lý nước cấp
- Hiểu được sự thay đổi thành phần, tính chất của nước khi khử sắt và mangan
Về kĩ năng: Sinh viên phải hiểu được:
- Biết cách quản lý, vận hành bể khử mangan và sắt
- Biết cách khắc phục các sự cố trong quá trình khử mangan và sắt trong nước cấp
Số tiết lên lớp: 4
Bảng phân chia thời lượng
1 Giới thiệu về nguồn nước ngầm 0,5
3 Sự biến đổi thành phần, tính chất của nước khi khử sắt 0,5
4 Công nghệ khử sắt trong nước ngầm 0,5
5 Công nghệ khử mangan trong nước ngầm 0,5
6 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận + báo cáo 0,5
Trọng tâm bài giảng
Nguyên tắc, bản chất của quá trình khử sắt và mangan trong nước cấp
Các phương pháp khử sắt và mangan
Sự biến đổi thành phần, tính chất của nước khi khử sắt
Nội dung giảng dạy
5.1 Giới thiệu về quá trình khử sắt [1 tr 159]
- Trong tự nhiên Fe tồn tại ở nhiều dạng và ở nhiều trạng thái khác nhau:
+ Quặng Fe: Quặng Fe đỏ (Gematit) Fe2O3 , (Mactit) Fe3O4
+ Quặng Fe nâu Fe(OH)2, Fe3O4
- Nước ngầm: Sắt tồn tại dưới dạng ion Fe2+ của các muối Fe(HCO3)2 khi không có oxi, ngoài ra còn có các dạng FeS, FeSO4, FeCl…
- Nước mặt: trong nước mặt, sắt có thể tồn tại ở dạng:
+ Ion hóa trị III
Trang 40+ Dưới dạng các phức chất sắt
+ Các hợp chất hữu cơ và vô cơ của sắt
+ Ở thể keo và thể hạt phân tán lơ lửng
- Với hàm lượng sắt cao:
+ Nước có vị tanh và tạo ra cặn bẩn màu vàng
+ Ảnh hưởng đến chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp
Do đó cần tiến hành khử bỏ để giảm hàm lượng sắt trong nước đến giới hạn cho phép
5.2.1 Khử Fe bằng phương pháp làm thoáng
5.2.1.1 Phản ứng oxi hóa Fe 2+ thành Fe 3+ và thủy phân Fe 3+ trong môi trường tự
do (phản ứng đồng thể)
- Trường hợp này khử Fe bằng giàn mưa hay thùng quạt gió
- Dạng tồn tại của sắt phụ thuộc vào điện thế oxi hóa khử và pH của nước
- Fe2+ bền vững trong dung dịch khi có CO2 tự do và không có chất oxi hóa
- Có chất oxi hóa thì Fe2+ được oxi hóa thành Fe3+ , sau đó thủy phân rồi keo tụ và lắng xuống dưới dạng Fe(OH)3
5.2.1.2 Phản ứng oxi hóa Fe 2+ thành Fe 3+ và thủy phân Fe 3+ trong môi trường dị thể của lớp vật liệu lọc
Bản chất của quá trình này là việc khử Fe bằng cách làm thoáng đơn giản và lọc
- Trong phương pháp này làm thoáng chỉ cung cấp oxi cho nước Khi quá trình diễn ra Fe2+
được oxi hóa thành Fe3+ với tỉ lệ nhỏ Quá trình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+
và thủy phân Fe3+ thành Fe(OH)3 chủ yếu xảy ra trong lớp vật liệu lọc
5.2.1.3 Phản ứng oxi hóa Fe 2+ thành Fe 3+ khi có lớp màng xúc tác MnO
Khi sử dụng lớp màng xúc tác là MnO làm tăng quá trình oxi hóa Fe2+
thành
Fe3+ được trong môi trường nước có pH < 5
MnOMn2O7 + 4Fe(HCO3)2 + 2H2O → 3MnO2 + 4Fe(OH)3↓+ 8CO2
