bài giảng xử lý nước cấp và nước thải

1/119 Phần một: XỬ LÝ NƢỚC CẤP Chƣơng 1 CHẤT LƢỢNG NGUỒN NƢỚC 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 lƣợng STT Nội dung Số tiết 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 xử lý nước 1 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 nƣớc dùng để cấp nƣớc [2 tr 5;6] 1.1.1. Nƣớc mặt - Chứa nhiều khí hòa tan - Có hàm lượng chất hữu cơ cao - Có nhiều tảo 2/119 - Có nhiều loại vi sinh vật - Chứa nhiều chất rắn lơ lửng 1.1.2. Nƣớc 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: CO 2 , H 2 S 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 lƣợng nƣớc [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. 1.2.1. Chỉ tiêu hóa lý - Nhiệt độ - Độ màu - Độ đục - Hàm lượng cặn không tan (mg/l) - Mùi, vị - Độ nhớt - Độ dẫn diện 1.2.2. Chỉ tiêu hóa học - pH của nước - Độ kiềm của nước (mgđl/l) + Độ kiềm toàn phần + Độ kiềm riêng phần - Hàm lương sắt (mg/l) - Hàm lương mangan (mg/l) - Các hợp chất chứa Nitơ 3/119 - Ion iod và ion flo - Ion sunfat và clorua - Các hợp chất của axit Silixic - Độ oxy hóa của nước (mg/l O 2 hay KMnO 4 - Các chất khí hòa tan (mg/l) - Độ cứng của nước - Hàm lượng cặn toàn phần (mg/l): - Cặn sấy khô - Cặn nung chảy - Khí hòa tan - Oxy hòa tan 1.2.3. Chỉ tiêu vi sinh - 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 lƣợng nguồn nƣớc 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, phƣơng pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc [1 tr 11;14] 4/119 1.4.1. 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 phƣơng pháp xử lý nƣớc 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. Phƣơng 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. 1.4.2.2. Phƣơng pháp hóa học: - Dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hóa nước bằng vôi, dùng hóa chất để diệt tảo (CuSO 4 , Na 2 SO 4 ). 1.4.2.3. Phƣơng pháp hóa lý: - Khử trùng nước bằng tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước để khử muối… Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độc lập hoặc kết hợp các biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý. 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 nƣớc 5/119 Cơ 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 1.4.3.1. Xử lý nƣớc mặt ♦ Khi nước nguồn có hàm lượng cặn ≤ 2500 mg/l ♦ Khi nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500 mg/l 6/119 1.4.3.2. Xử lý nƣớc ngầm ♦ Khi nước nguồn có hàm lượng Fe > 9mg/l ♦ Khi nước nguồn có hàm lượng Fe < 9mg/l 7/119 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: 8/119 A. Có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao B. Thăm dò và khai thác khó C. Hàm lượng khí CO 2 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 (105-110 o C) → Cân lượng chất rắn thu được B. Nước → Lọc → Cân lượng chất rắn thu được C. Nước → Lọc → Sấy (105-110 o C) → 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 (105-110 o C) → Cân lượng chất rắn thu được B. Nước lọc → Bốc hơi → Sấy (105-110 o C) → 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: 9/119 A. 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 chƣơng 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? 10/119 Chƣơng 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 lƣợng STT Nội dung Số tiết 1 Bản chất của quá trình keo tụ 0,5 2 Các phương pháp keo tụ 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 xử lý nước 1 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. [...]... nước lọc và phân phối nước rửa lọc 3 ống dẫn nước lọc 5 Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc 7 ống dẫn nước rửa lọc 4 ống xả nước lọc 6 ống dẫn nước lọc 8 Mương thoát nước 33/119 9 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... hóa chất cần thiết đưa vào nước cần xử lý theo yêu cầu 2.4.2 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 17/119 - Q nước xử lý >> q hóa chất và phản ứng của chúng khi tiếp xúc với nước chảy rất nhanh... 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... trình sử dụng chất keo tụ để tăng hiệu quả xử lý nước phụ thuộc vào gì? 21/119 Chƣơng 3 LẮNG NƢỚC 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... lắng nước 0,5 2 Các loại bể lắng 1,5 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 nƣớc [1 tr 66] Chiếu clip về quá trình lắng nước - Lắng là một khâu xử lý quan trọng trong công nghệ xử lý. .. 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... nước nào? 30/119 Chƣơng 4 LỌC NƢỚC 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 lƣợng Nội dung STT Số tiết 1 Giới thiệu về quá trình lọc nước. .. 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 31/119 Để 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... 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 3.2.5 Bể lọc áp lực Là dạng bể lọc nhanh nhưng kín, thường được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng hoặc ngang - Bể lọc áp lực thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn... nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến 50mg/l, độ màu khoảng 80, công suất trạm xử lý khoảng 3000m3 / 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 36/119 . lượng nguồn nước 0,5 4 Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nước 1 5 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận 1 Trọng tâm bài giảng  Các loại nguồn nước dùng để cấp nước  Các. pháp xử lý nước nêu trên thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độc lập hoặc kết hợp các biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và. 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 xử lý nước 1 5 Câu hỏi hiểu bài và thảo luận 1 Trọng tâm bài giảng  Nguyên