TỎNG QUAN
TONG QUAN VE HUYEN CON DAO
Côn Đảo là một quần đảo ở ngoài khơi bờ biển Nam Bộ (Việt Nam) và cũng là huyện trực thuộc tỉnh Bà Ria-Viing Tau
Côn Đảo cách thành phố Vũng Tàu 97 hải lý theo đường biển Nơi gần Côn Đảo nhất là xã Vĩnh Hải, tỉnh Sóc Trăng, cách 40 hải lý
Côn Đảo, hay còn gọi là Côn Sơn, là hòn đảo lớn nhất trong quần đảo này Trước thế kỷ 20, đảo Côn Sơn thường được gọi là Côn Lôn hoặc Côn Nôn trong lịch sử Việt Nam Tên gọi cũ của đảo trong các văn bản tiếng Anh và tiếng Pháp là Poulo Condor.
Năm 1977, Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam đã quyết định chính thức công nhận tên gọi Côn Đảo Hiện nay, Côn Đảo là một đơn vị hành chính cấp huyện thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
Hình 1.2 Thi tran Côn Đảo”
GVHD: Th.S Tran Ngọc Bảo Luân
Quần đảo gồm mười sáu hòn đảo với tổng diện tích 76 km², trong đó đảo lớn nhất là Côn Sơn Địa hình chủ yếu là đồi núi, với các dãy đá granit chạy từ tây nam đến đông bắc, bảo vệ các vịnh khỏi gió mạnh Điểm cao nhất là đỉnh núi Thánh Giá trên đảo Côn Sơn, cao 577 m Địa chất quần đảo rất đa dạng, bao gồm đá mácma Mesozoi, mácma phun trào axít, phun trào trung tính và các trầm tích Đệ tứ.
Khí hậu Côn Đảo có đặc điểm á xích đạo - hải dương, với hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 26,9 °C, với tháng 5 thường có nhiệt độ cao nhất lên đến 34 °C Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.200 mm, ít nhất vào tháng 1 Quần đảo Côn Đảo nằm ở vị trí giao thoa giữa luồng hải lưu ấm từ phía nam và luồng hải lưu lạnh từ phía bắc, với nhiệt độ nước biển dao động từ 25,7 °C đến 29,2 °C.
1.1.4 Hiện trạng nguồn nước tại huyện a, Nước mặt
Hiện tại, huyện Côn Đảo chủ yếu phụ thuộc vào nguồn nước mặt từ hai hồ lớn là hồ An Hải với diện tích 173.867,81 m² và hồ Quang Trung có diện tích 116.503,23 m² Tuy nhiên, hồ Quang Trung gặp vấn đề về sự ổn định của lượng nước, đặc biệt vào mùa khô trong các tháng 3, 4 và 5, khi mực nước trong hồ cạn kiệt Do đó, việc sử dụng nước từ hồ Quang Trung làm nguồn cấp nước là không khả thi.
Hồ An Hải, nằm gần biển và có cửa thông với biển, thường xuyên bị xâm nhập mặn do thủy triều lên Vị trí gần khu dân cư cũng dẫn đến hoạt động câu cá, gây ô nhiễm và phát sinh mùi, làm khó khăn cho việc xử lý nguồn nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống.
Hình 1.3 Hồ Quang Trung vào Mi Hình 1.4 Hồ Quang Trung khi có mùa khôi! nước b, Nước ngầm
Nước ngầm tại huyện đã được người dân sử dụng từ lâu nhưng chưa được xử lý đúng cách Hầu hết các hộ dân ven núi đều có giếng khoan tại nhà, với bầu nước có trữ lượng tương đối cao, chủ yếu tập trung ở khu vực ven núi và hai hồ lớn Nguồn bổ sung chủ yếu cho nước ngầm là nước mưa và nước từ các hồ thắm xuống lòng đất Nước giếng ở đây có nồng độ sắt tổng dưới 10mg/l và độ sâu khoảng 50 đến 70 mét, với hàm lượng cặn thấp không đáng kể.
Vào mùa khô các giếng khoan của người dân vẫn có nước đề sử dụng
Hiện nay, huyện có hơn 20 giếng hoạt động phục vụ cấp nước, được khoan xung quanh khu vực hồ Quang Trung Vào mùa khô, từ tháng này, các giếng này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho cộng đồng.
3 đến khoảng tháng 5 lượng nước ở các giếng này vẫn đảm bảo được lượng nước để cung cấp cho người dân
Cho thấy lượng nước ngầm ở huyện dồi dào và sử dụng được cho mục đích cấp nước c, Nhu cầu dùng nước của huyện
Huyện Côn Đảo không chỉ là một điểm đến lý tưởng cho du lịch nghỉ dưỡng ven biển mà còn là nơi tập trung và khai thác của nhiều ngư dân.
Hàng năm, Côn Đảo đón khoảng 200.000 đến 250.000 lượt khách du lịch, với khoảng 5.000 tàu neo đậu mỗi năm Do đó, nhu cầu sử dụng nước sạch để phục vụ sinh hoạt, ăn uống của cư dân trên đảo và hỗ trợ phát triển các ngành kinh tế mũi nhọn của huyện là rất cao.
TONG QUAN VE NGUON NUGC VA CHAT LƯỢNG NƯỚC
1.2.1 Thành phần nước tự nhiên a, Các chỉ tiêu lý học a1, Nhiệt độ
Nhiệt độ đóng vai trò quyết định trong việc xác định loài sinh vật nào có thể tồn tại và phát triển mạnh mẽ trong môi trường nước Sự biến đổi nhiệt độ nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước khác nhau.
Nhiệt độ của nguồn nước mặt thay đổi từ 4 đến 40°C, tùy thuộc vào điều kiện thời tiết và độ sâu của nguồn nước Trong khi đó, nước ngầm duy trì nhiệt độ ổn định hơn, dao động từ 17 đến 27°C Hàm lượng cặn không tan cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét.
Hàm lượng cặn trong nước mặt là chỉ tiêu quan trọng để xác định biện pháp xử lý Khi hàm lượng cặn cao, quá trình xử lý nước sẽ trở nên phức tạp và tốn kém hơn.
Hàm lượng cặn trong nước ngầm thường thấp, khoảng 30 - 50 mg/I, chủ yếu do cát mịn Trong khi đó, hàm lượng cặn của nước sông có sự biến động lớn, từ 20 - 5000 mg/I, thậm chí có thể đạt tới 30000 mg/I Cặn trong nước sông chủ yếu bao gồm các hạt cát, sét, bùn bị xói mòn và các chất hữu cơ từ động thực vật mục nát hòa tan.
Màu sắc của nước thiên nhiên được hình thành từ mùn, phiêu sinh vật và các sản phẩm thủy phân chất hữu cơ, nhưng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi ion kim loại và nước thải công nghiệp Màu sắc này không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ khi sử dụng mà còn tác động đến chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất.
Nước có mùi khó chịu thường do sự hiện diện của các chất khí, muối khoáng hòa tan, hợp chất hữu cơ và vi trùng, cũng như nước thải công nghiệp và hóa chất hòa tan Mùi nước có thể bao gồm mùi bùn, mốc, tanh, cỏ lá, clo và phenol, cùng với các vị như mặn, chua, chát và đắng Độ đục của nước xuất phát từ các hạt rắn lơ lửng, chất hữu cơ phân hủy hoặc động thực vật sống trong nước, làm giảm khả năng truyền ánh sáng và ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, cũng như chất lượng sản phẩm Độ cứng của nước biểu thị hàm lượng muối Canxi và Magiê, gây cặn trong nồi hơi và hệ thống dẫn nước, thường xuất hiện trong nước ngầm hoặc bề mặt chảy qua khu vực đá vôi Độ cứng được phân loại thành ba loại: độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh viễn và độ cứng toàn phần.
Nước có độ cứng cao gây khó khăn trong sinh hoạt và sản xuất, như làm tăng lượng xà phòng khi giặt, kéo dài thời gian nấu ăn, tạo cặn trong nồi hơi và giảm chất lượng sản phẩm Độ pH của nước, được xác định bởi nồng độ ion H+, ảnh hưởng đến hầu hết các quá trình sinh học và xử lý nước, bao gồm tạo bông, kết tụ, làm mềm, khử sắt và diệt khuẩn Độ kiềm trong nước tự nhiên chủ yếu do các muối của axit yếu, có thể ảnh hưởng đến sự sống của vi sinh vật và là nguyên nhân gây độ cứng của nước Trong quản lý ô nhiễm nước, độ kiềm là yếu tố quan trọng để tính toán cho quá trình trung hòa hoặc làm mềm nước, cũng như để tạo dung dịch đệm trung hòa axit phát sinh trong quá trình động tụ.
Clorua là anion chủ yếu trong nước thiên nhiên và nước thải, với vị mặn thay đổi tùy thuộc vào hàm lượng và thành phần hóa học của nước Khi nồng độ clorua đạt 250 mgCl/I, vị mặn có thể dễ dàng nhận biết, nhưng trong nước có độ cứng cao, vị mặn trở nên khó phân biệt ngay cả khi nồng độ lên tới 1000 mgCl/I Nguồn nước ngầm chứa clorua từ 500-1000 mg/l có thể gây nguy cơ bệnh thận.
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hòa tan trong các muối bicarbonat, sunfat và clorua, có thể kèm theo keo axit humic hoặc silic Hàm lượng sắt trong nước ngầm có thể lên tới 30 mg/l hoặc cao hơn, trong khi nước mặt chứa sắt (II) thường có hàm lượng thấp Việc khử sắt chủ yếu được thực hiện đối với nguồn nước ngầm, vì khi hàm lượng sắt vượt quá 0.3 mg/l, nước sẽ có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, gây hư hỏng cho sản phẩm ngành dệt, giấy, phim ảnh, và giảm tiết diện vận chuyển nước trong đường ống.
Trong nước ngầm, mangan thường tồn tại dưới dạng mangan(II) với hàm lượng thấp hơn nhiều so với sắt Khi hàm lượng mangan vượt quá 0.005 mg/l, nó có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến việc sử dụng và vận chuyển nước, tương tự như sắt Công nghệ khử mangan thường được áp dụng song song với việc khử sắt trong nước, nhằm đảm bảo chất lượng nước sạch.
Các hợp chất của axit silic thường tồn tại ở dạng keo hoặc ion hòa tan trong nước, và nồng độ cao của chúng có thể gây khó khăn cho quá trình khử sắt Đặc biệt, trong nước cấp cho nồi hơi áp lực cao, sự hiện diện của hợp chất axit silic là rất nguy hiểm vì cặn silicat có thể lắng đọng trên thành nồi, dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng.
Trong nước, nitơ có thể tồn tại dưới dạng mirt (HNO3), nitrat (HNO3) hoặc amoniac (NH3) Nếu nước chứa nhiều hợp chất hữu cơ có nitơ, amoniac hoặc NH4+, điều này cho thấy nước đã bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến cá và vi sinh vật Nước có chứa nitrit (NO2-) cho thấy đã bị ô nhiễm trong một thời gian dài Nếu nước chủ yếu chứa nitrat (NO3-), điều này chứng tỏ quá trình oxy hóa đã hoàn tất.
Nước thiên nhiên chứa nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có những vi trùng gây bệnh nguy hiểm như kiết lị, thương hàn, dịch tả và bại liệt Việc xác định sự có mặt của các vi trùng này thường khó khăn và tốn thời gian Do đó, phương pháp xác định vi khuẩn đường ruột E.coli được áp dụng, vì sự có mặt của E.coli cho thấy nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các vi trùng gây bệnh Số lượng vi khuẩn E.coli tương ứng với số lượng vi trùng trong nước, và việc xác định E.coli là đơn giản, nhanh chóng, nên nó được chọn làm vi khuẩn đặc trưng để đánh giá mức độ ô nhiễm vi trùng gây bệnh trong nước.
1.2.2 Các loại nguồn nước a, Nguồn nước mặt al, Nguồn gốc nước mặt
Nước mặt là nguồn nước tự nhiên tồn tại trên bề mặt đất, bao gồm các dạng như sông, suối, hồ và đầm Nguồn bổ sung cho nước mặt chủ yếu là nước mưa, và trong một số trường hợp, cả nước ngầm Ở Việt Nam, nguồn nước mặt rất phong phú và phân bố rộng rãi, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất.
Là nguôn nước chủ yêu đê câp nước
Nước sông có các đặc điêm sau:
+ Giữa các mùa có sự chênh lệch tương đối lớn về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn và nhiệt độ nước
+ Hàm lượng muối khoáng và sắt nhỏ nên rất thích hợp sử dụng cho công nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện
+ Độ đục cao nên việc xử lý phức tạp và tốn kém
Nước sông là nguồn tiếp nhận nước mưa và các loại nước thải, do đó nó chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường xung quanh So với nước ngầm, nước mặt thường có mức độ ô nhiễm cao hơn.
CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG XỬ LÝ NƯỚC NGÀM
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước
Làm thoáng trước là bước quan trọng để khử CO₂, hòa tan O₂ và nâng cao giá trị pH của nước Công trình làm thoáng được thiết kế chủ yếu để giảm lượng CO₂, vì nồng độ CO₂ cao sẽ làm giảm pH, ảnh hưởng xấu đến quá trình oxy hóa sắt (Fe) Sau khi thực hiện làm thoáng, hóa chất như Clo sẽ được thêm vào để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ, mangan (Mn) và hydro sulfua (HS) có trong nước Để tối ưu hóa quá trình oxy hóa Fe, cần bổ sung vôi cùng với Clo nhằm kiềm hóa nước, từ đó tăng tốc độ phản ứng oxy hóa Fe.
Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc, mục đích của clo hóa sơ bộ là:
— Kéo đài thời gian tiếp xúc đề tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bân nặng
— Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan dé tạo thành các kết tủa tương ứng
— Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu
— Trung hòa amoniac thành cloramnn có tính chất tiệt trùng kéo dài
Clo hóa sơ bộ giúp ngăn chặn sự phát triển của rong và rêu trong bể phản ứng, tạo ra bông cặn và bề lắng Quá trình này cũng phá hủy tế bào vi sinh, giảm thiểu sự hình thành chất nhầy trên bề mặt bể lọc, từ đó kéo dài thời gian chu kỳ lọc hiệu quả.
2.1.3 Quá trình khuấy trộn hóa chất
Phân tán nhanh, đều phèn và các hóa chất khác vào nước cần xử lý
2.1.4 Quá trình keo tu vatao bong
Mục đích của quá trình này là tạo điều kiện để các hạt cặn keo phân tán kết dính thành bông cặn lớn, giúp lắng lọc và lọc hiệu quả với tốc độ cho phép Một trong những chất được sử dụng trong quá trình này là muối nhôm.
Phèn nhôm, với công thức hóa học Al;(SO/¿), là loại phèn được sử dụng phổ biến nhất nhờ vào tính hòa tan tốt trong nước, chỉ số pH thấp và hiệu quả hoạt động trong khoảng pH từ 5,0 đến 7,5 Bên cạnh đó, muối sắt cũng là một thành phần quan trọng trong các ứng dụng xử lý nước.
Có nhiều ưu điểm hơn so với muối nhôm:
- Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp
- Có khoảng giá trị pH tôi ưu của môi trường rộng
- Có thê khử mùi H;S c, Chất trợ keo tu:
Dé ting qua trình keo tụ tạo bông, người ta thường dùng các chất trợ keo tụ Các chất thường dùng như: tính bột, cac ete, cellulose
Bể lắng có mục đích lắng cặn trong nước và thực hiện quá trình làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thiện quy trình làm trong nước Tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước, người ta thường sử dụng các loại bể lắng khác nhau.
Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng, nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc
2.1.7 Hấp thụ và hấp phụ bằng than hoạt tính
Khử mùi, vị, màu của nước sau khi sử dụng phương pháp xử lý truyền thống không đạt yêu cầu
Nâng cao hàm lượng flo trong nước 0,6-0,9 mg/1 dé bảo vệ men răng và xương cho người dùng nước
Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng còn lại trong nước sau bể lọc
Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ giúp ngăn nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu bên trong ống dẫn, từ đó bảo vệ ống và các phụ tùng trên ống hiệu quả.
Khử ra khỏi nước các ion Ca?” và Mg”” đến nồng độ đạt yêu cầu
Khử ra khỏi nước cation và anion của các muôi hòa tan đên nông độ yêu câu
2.2 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGAM
Công trình thu nước ngầm có thê chia thành các loại sau: a, Giếng khoan:
Giếng khoan là công trình thu nước từ các mạch nước ngầm sâu, với độ sâu khoan thường dao động từ 20 đến 200 mét, và có thể sâu hơn tùy thuộc vào tầng chứa nước Công trình này được sử dụng phổ biến trong các trạm xử lý nước.
Hiện nay có 4 loại giếng khoan đang được sử dụng:
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp
+ Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp
+ Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp
Cấu tạo giếng khoan gồm:
+ Ống vách dé gia cố và bảo vệ giếng
+ Ong ling Hinh 2.1 Cấu tao b, Giéng khoi: giếng khoan ”
Công trình thu nước ngầm mạch nông thường không có áp lực hoặc áp lực yếu, phù hợp cho các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ gia đình Đường hầm thu nước được sử dụng để khai thác nước ngầm ở độ sâu không quá 8m, cung cấp nước cho các điểm dùng với lưu lượng nhỏ Ngoài ra, còn có công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên và công trình thu nước thắm.
2.2.2 Các công trình vận chuyển nước ngầm
Trạm bơm cấp I có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nước thô từ các công trình thu gom đến trạm xử lý nước Thông thường, trạm bơm cấp I được đặt riêng biệt bên ngoài khu vực trạm xử lý nước để đảm bảo hiệu quả trong quá trình hoạt động.
Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý
Trạm bơm cấp II có nhiệm vụ đưa nước sạch đã qua xử lý phân phối đến các hộ trong khư dân cư
2.2.3 Các công trình làm thoáng a, Làm thoáng bằng giàn mưa đơn giản:
Làm thoáng tự nhiên Khử được 75 — 80% CO, tăng DO (55% DO bão hòa)
Cấu tạo dàn mưa gồm:
— Hệ thống phân phối nước
— Sàn tung nước (1 — 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m
— Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc
— Sàn và ống thu nước ì Làm thoáng bằng giàn
“I mưa có lớp vật liệu tiếp jẬ XÚC Ống phân Lớp vật liệu liếp xúc p p phối nước nN Ống thu nước ra
Hình 2.2 Cấu tạo giàn mưa! b, Thùng quạt gió:
Làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió và nước đi ngược chiều Khử được 85 — 90% CO¿, tăng DO lên 70 — 85% DO bão hòa
— Hệ thống phân phối nước Thùng quạt gió
— Lớp vật liệu tiếp xúc
— Quạt cấp không khí Hu ip ade
Hình 2.3 Cấu tạo thùng quạt gió"!
2.2.4 Các công trình lắng a, Bể lắng ngang
Bể lắng có nhiệm vụ tạo điều kiện thuận lợi để lắng đọng các hạt cát có kích thước từ 0,2 mm trở lên và tỷ trọng từ 2,6 trở lên, nhằm ngăn chặn hiện tượng bào mòn các thiết bị cơ khí và giảm thiểu lượng cặn nặng tích tụ trong bể.
Trong quá trình lắng ngang, quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do chịu ảnh hưởng của lực rơi tự do và lực đẩy của nước, tạo thành đường thẳng Khi sử dụng chất keo tụ, trọng lực của hạt tăng dần khiến quỹ đạo chuyển động trở thành đường cong và tốc độ lắng cũng gia tăng Các bể lắng ngang thường được áp dụng khi lưu lượng nước vượt quá 3000 m³/ngày đêm.
Bề lắng ngang là bê lắng hình chữ nhật làm bằng gạch hoặc bê tong cốt thép
Bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: bộ phận phân phối nước vào bể, vùng lắng cặn, hệ thống thu nước đã lắng và hệ thống thu xả cặn Ống thu là một phần quan trọng trong quá trình này.
Móng phôn phối nước bề mặt
Hình 2.4 Cấu tạo bể lắng ngang!°l b, Bễ lắng đứng
Bể lắng đứng là thiết bị xử lý nước, trong đó nước di chuyển theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, trong khi các hạt cặn rơi ngược chiều dòng nước Bể lắng này thường có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn và được ứng dụng cho các trạm có công suất nhỏ, cụ thể là dưới 5000 m³/ngày.
Nước chảy qua ống trung tâm và đi xuống dưới bộ phận hãm để triệt tiêu chuyển động xoáy, sau đó vào vùng lắng với chuyển động từ dưới lên trên Các hạt cặn có tốc độ lắng lớn hơn sẽ tự lắng xuống, trong khi các hạt còn lại bị dòng nước cuốn lên trên và kết dính với nhau.
GVHD: Th.S Tran Ngọc Bảo Luân
SVTH: Cao Thê Trung 17 sử dụng chất keo tụ để tạo thành các hạt lớn hơn Khi trọng lực đủ lớn để vượt qua lực nâng của nước, các hạt này sẽ tự lắng xuống.