Bài giảng Quản lý và khai thác công trình cấp thoát nước

Sự cần thiết những người vận hành Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên ở Việt Nam đều không đáp ứng được tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt cấp cho người dùng theo tiêu chuẩn của Bộ Y Tế

Sự cần thiết những người vận hành

Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên tại Việt Nam không đạt tiêu chuẩn nước uống và sinh hoạt theo quy định của Bộ Y Tế Do đó, cần xây dựng các nhà máy xử lý nước thiên nhiên để đảm bảo chất lượng vệ sinh cho người sử dụng, đáp ứng yêu cầu về khối lượng, áp lực và giá thành hợp lý Để đạt được mục tiêu này, cần thực hiện các biện pháp phù hợp.

- Đội ngũ những người tư vấn khảo sát, thiết kế tốt

- Những người xây dựng và cung cấp thiết bị vật tư tốt

- Đội ngũ những người vận hành nhà máy để sản xuất ra nước sạch là người có lương tâm, trách nhiệm cao và có trình độ tay nghề tốt

Những người thiết kế và thi công xây dựng chỉ tham gia trong thời gian ngắn, trong khi đội ngũ vận hành, bảo dưỡng và quản lý nhà máy phải gắn bó lâu dài Họ chịu trách nhiệm với chính quyền và cộng đồng về chất lượng, khối lượng và áp lực nước cung cấp, đảm bảo đáp ứng nhu cầu của người dân Trách nhiệm của họ đối với sức khỏe cộng đồng là rất lớn, vì vậy việc duy trì an toàn nguồn nước là ưu tiên hàng đầu.

Những người vận hành và quản lý hệ thống cấp thoát nước cần nhận thức rằng trong cuộc sống, con người thường hướng tới ba mục tiêu chính: quyền lực, tài chính và uy tín Tuy nhiên, đối với ngành cấp thoát nước, lương tâm và trách nhiệm phục vụ cộng đồng phải được đặt lên hàng đầu, nhằm xây dựng sự tin cậy và quý trọng từ cộng đồng Chỉ sau đó mới đến việc có vị trí trong xã hội và cuối cùng là tài chính.

Mô tả khái quát các qui trình công nghệ xử lý nước

1.2.1 Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước mặt truyền thống

Nước thô ở sông suối, kênh, hồ

Công trình thu nước - Đảm bảo thu đủ lượng nước cần thiết

- Thu được nước có chất lượng tốt nhất của nguồn

- Không bị chất bẩn thâm nhập

Lưới chắn rác Loại bỏ cỏ, rác, túi nilon, lá, các vật nổi, cá, các mảnh vỡ lơ lửng trong dòng nước

Xử lý sơ bộ (nếu cần) - Lắng cát, lắng sơ bộ bùn cát, phù sa

- Cho các chất oxy hóa vào nước để oxy hoá các chất hữu cơ, giảm tải cho công trình xử lý

- Ổn định nước để chống ăn mòn ống dẫn và công trình

Bể trộn nhanh Trộn đều và nhanh phèn vào nước thô có chứa nhiều cặn lơ lửng không tự lắng được ở bể lắng và không giữ được ở bể lọc

Bể tạo bông cặn có chức năng tập hợp và dính kết các hạt cặn nhỏ đã được xử lý bằng phèn, biến chúng thành các hạt cặn lớn hơn với kích thước và tỉ trọng cao, giúp quá trình lắng đọng hiệu quả trong các bể lắng và giữ lại tại bể lọc.

Bể lắng Lắng các hạt cặn đã hình thành sau bể tạo bông cặn xuống đáy bể, thành bùn và tháo ra ngoài

Lọc để giữ lại các hạt cặn đã đánh phèn có kích thước nhỏ, không kịp lắng trong các bể lắng

Sát trùng nước là quá trình tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh còn sót lại sau khi lọc trong bể chứa nước sạch Quá trình này tạo ra một lượng thuốc diệt trùng dư thừa trong nước, giúp tiếp tục tiêu diệt các vi khuẩn có khả năng xâm nhập vào mạng lưới phân phối nước.

Bể chứa nước sạch Chứa một thể tích nước sạch đủ thời gian tiếp xúc để diệt trùng

Chứa lượng nước để điều hòa cấp nước trong giờ cao điểm, nước rửa lọc và chữa cháy (nếu cần)

Trạm bơm nước sạch hoặc ống tự chảy đưa nước ra mạng phân phối

Bơm nước sạch ra mạng phân phối cho người tiêu dùng theo các giờ yêu cầu dùng nước trong ngày với áp lực cần thiết

Trong các dây chuyền không thể hiện qui trình xả và xử lý cặn, xử lý cặn ở các nhà máy xử lý nước sẽ bàn ở chương XIV

1.2.2 Mô tả dây chuyền các công trình xử lý nước ngầm truyền thống

Giếng và trạm bơm giếng thu nước từ các tầng chứa nước dưới đất, sau đó bơm lên các công trình xử lý Nếu nước đạt chất lượng tốt, nó có thể được bơm trực tiếp đến tay người tiêu dùng.

Dàn làm thoáng tự nhiên hoặc tháp làm thoáng

Chất oxy hóa hoặc phèn

Chia nước ngầm thành các tia nhỏ giúp tăng cường tiếp xúc với không khí, qua đó cung cấp oxy để oxy hóa sắt, mangan và các chất hữu cơ Việc này có thể thực hiện trên các dàn làm thoáng hở hoặc trong các tháp làm thoáng cưỡng bức với quạt gió hoặc ejector Đồng thời, quá trình này cũng giải phóng CO2, làm tăng pH của nước ngầm, từ đó thúc đẩy nhanh chóng quá trình khử sắt và mangan.

Bể tiếp xúc hoặc bể lắng

Qua công trình làm thoáng nước đi vào bể lắng tiếp xúc (thường

Quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan cần ít nhất 60 phút để hoàn thành Nếu nước ngầm chứa nhiều chất hữu cơ, điều này sẽ cản trở quá trình oxy hóa sắt và mangan bằng oxy trong không khí Do đó, sau khi làm thoáng, cần bổ sung các chất oxy hóa như clo hoặc phèn vào nước để keo tụ chất hữu cơ, sắt và mangan, trước khi đưa nước vào bể lắng.

Bể lọc Lọc để giữ lại cặn hyđroxit sắt, mangan và các cặn bẩn khác không lắng được trong bể lắng

Sát trùng nước giúp tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh còn sót lại sau quá trình lọc trong bể chứa nước sạch Quá trình này tạo ra lượng clo dư trong nước, tiếp tục tiêu diệt các vi khuẩn có khả năng xâm nhập vào hệ thống phân phối nước.

Bể chứa nước sạch Dự trữ lượng nước sạch đủ cho thời gian tiếp xúc giữa clo và nước để diệt trùng

Chứa lượng nước để điều hòa cấp nước trong giờ cao điểm, nước dùng cho nhà máy và chữa cháy (nếu cần)

Trạm bơm nước sạch hoặc ống tự chảy đưa nước ra mạng phân phối

Bơm nước sạch ra mạng phân phối cho người tiêu dùng theo các giờ yêu cầu dùng nước trong ngày với áp lực cần thiết.

Nhiệm vụ của người vận hành và quản lý nhà máy xử lý nước

1.3.1 Nhiệm vụ của người vận hành nhà máy

Nhiệm vụ cụ thể của người vận hành có thể liệt kê như sau:

Khởi động, dừng, kiểm tra và thực hiện bảo trì định kỳ cho các máy móc và thiết bị trong nhà máy, bao gồm hệ thống bơm, hệ thống pha định lượng hóa chất, máy nén khí, cùng với các thiết bị đo đếm và điều khiển.

Để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho các máy bơm nước và bơm gió, cần thực hiện bảo dưỡng thường kỳ, bao gồm việc tra dầu mỡ, điều chỉnh các thiết bị đo đếm và điều khiển, cùng với việc làm sạch và sơn mới lại thiết bị.

Tiếp nhận và sắp xếp các loại hóa chất như clo, phèn, và vôi vào kho là bước quan trọng trong qui trình xử lý Việc thực hiện qui trình xếp dỡ đúng quy định đảm bảo an toàn và hiệu quả trong công tác quản lý hóa chất.

Chỉnh định và bảo dưỡng định kỳ các máy móc và thiết bị cơ khí nhỏ tại nhà máy, như bơm định lượng và bơm nước rò rỉ, là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Theo dõi và ghi chép các thông số quan trọng như lưu lượng, áp lực, và liều lượng hóa chất trong quá trình xử lý nước là rất cần thiết Bên cạnh đó, việc kiểm tra mực nước và chất lượng nước theo các chỉ tiêu cần thiết cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả của công trình xử lý.

Lấy mẫu nước từ các vị trí cần thiết và tiến hành phân tích tại phòng thí nghiệm để xác định độ đục, màu sắc, mùi, pH và các chỉ tiêu khác cần thiết cho quá trình xử lý nước.

- Đặt hàng các loại hóa chất, các chi tiết thiết bị thay thế, dụng cụ

- Dự toán và giải trình về số tiền cần chi cho các công việc hàng tháng, quý hoặc trong trường hợp đột xuất

Để đảm bảo an toàn sản xuất, cần thực hiện mọi công việc theo đúng quy trình và tổ chức các cuộc họp kiểm điểm nhằm đánh giá việc thực hiện chế độ an toàn trong quá trình vận hành nhà máy.

Để xác định số lượng hóa chất cần pha vào thùng định lượng cho từng ca sản xuất, cần tính toán liều lượng hóa chất định lượng vào nước, bao gồm lít/phút đối với dung dịch và gam/giờ đối với clo Ngoài ra, cần tính lưu lượng nước vào công trình, thời gian lưu nước trong từng công trình và tải trọng thủy lực của từng công trình để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

1.3.2 Nhiệm vụ của người quản lý nhà máy

Nhiệm vụ của người quản lý nhà máy bao gồm đảm bảo vận hành an toàn và liên tục để sản xuất nước đạt tiêu chuẩn chất lượng và giá thành hợp lý Họ cần theo dõi và kiểm tra nhân viên vận hành, đảm bảo thực hiện đúng quy trình tại từng công đoạn trong dây chuyền công nghệ.

- Trực tiếp hoặc phân công đào tạo tay nghề cho nhân viên mới

- Khích lệ, động viên và khiển trách để mỗi nhân viên cố gắng hoàn thành tốt và sáng tạo trong công việc hàng ngày của mình

- Kiểm tra việc thực hiện ghi chép vào nhật ký sản xuất hàng ngày bảo quản, lưu trữ các số liệu ghi chép

- Ra các quiết định thay đổi liều lượng hóa chất, chỉnh định các thiết bị đo đếm, sửa chữa và thay thế các bộ phận máy móc

Để đảm bảo hoạt động hiệu quả của nhà máy, cần dự trù kinh phí và lập kế hoạch xin cấp kinh phí nhằm mua sắm thiết bị thay thế, hóa chất sản xuất, cùng với các chi phí cần thiết khác cho công tác vận hành và bảo dưỡng.

Lập kế hoạch và thực hiện đào tạo nâng cao tay nghề hàng năm cho nhân viên vận hành, đồng thời tổ chức thi nâng bậc theo quy định của công ty và chính sách của Nhà nước.

NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC

Nguồn nước mặt và công trình thu nước mặt

Nước mặt, bao gồm sông, suối, hồ, kênh đào và kênh thủy lợi, là nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt Các biện pháp kiểm soát nguồn nước mặt này được điều chỉnh dựa trên điều kiện cụ thể của từng lưu vực.

2.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nước nguồn nước mặt

Chất lượng nước trong sông, hồ và kênh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố Trong đó, phần lớn các yếu tố làm suy giảm chất lượng nước xuất phát từ các hoạt động khai thác môi trường phục vụ nhu cầu sống của con người.

- Việc khai thác rừng quá mức làm nước sông hồ đục hơn, gây ngập lụt về mùa mưa, khô hạn về mùa khô

Trong sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi, việc sử dụng không kiểm soát thuốc trừ sâu, diệt cỏ, phân bón và phân súc vật có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước Những hóa chất này có thể theo nước mưa thấm xuống đất hoặc chảy trực tiếp vào sông, suối, hồ, làm tăng hàm lượng các hoạt chất hữu cơ trong nước.

- Nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư làm tăng lượng chất bẩn và vi khuẩn vào nguồn nước

- Nước thải công nghiệp làm tăng hàm lượng chất bẩn hóa học và sinh học

Nước thải từ hầm mỏ gây ra sự gia tăng độ đục và hàm lượng chất bẩn hóa học trong nước Bên cạnh đó, các yếu tố tự nhiên cũng có tác động đáng kể đến chất lượng nước.

- Khí hậu, nhiệt độ, cường độ và thời gian mưa bão

- Điều kiện địa chất, địa hình, các loại rừng và mật độ rừng, cây cỏ và các loại động vật hoang dã sống trong lưu vực thu nước

- Cháy rừng (do nhiệt độ không khí cao và khô hanh)

- Điều kiện địa chất, địa hình của lòng sông, hồ, độ sâu của sông hồ và các loại cây mọc quanh bờ sông hồ

Chất lượng nguồn nước mặt thay đổi theo mùa và theo ngày trong tháng, vì vậy việc theo dõi chất lượng nước thô hàng ngày là cần thiết khi vận hành nhà máy xử lý nước cấp Điều này giúp đưa ra biện pháp xử lý phù hợp nhằm đảm bảo hiệu quả trong quá trình cung cấp nước.

2.1.3 Hệ quả của các nhân tố làm xấu chất lượng nước nguồn nước mặt

- Tăng hàm lượng chất phú dưỡng:

Nhiều nguồn nước mặt trong lưu vực nông nghiệp bị ô nhiễm bởi nước thải từ các khu dân cư, dẫn đến tăng hàm lượng chất phú dưỡng như photpho, nitrat và hợp chất hữu cơ chứa nitơ Những chất này hoạt động như phân bón, kích thích sự phát triển của rong, rêu, tảo và sinh vật phù du trong nước Trong điều kiện khí hậu thuận lợi, đặc biệt vào mùa hè với ánh sáng mặt trời dồi dào, sự quang hợp diễn ra mạnh mẽ, tạo điều kiện cho rong rêu và sinh vật phù du phát triển nhanh chóng.

Trong khoảng thời gian từ một tuần đến vài tháng, 13 phát triển đột biến đã xảy ra, khiến nước chuyển màu và có mùi tanh Khi mùa thu và mùa mưa đến, sự chết của các loại rêu tảo và vật phù du lắng xuống đáy hồ làm gia tăng chất hữu cơ trong nguồn nước.

- Tăng hàm lượng của axit humic và fulvic:

Axit humic và fulvic là các hợp chất cao phân tử được hình thành từ sự phân hủy yếm khí của thực vật và động vật, phân bố rộng rãi trong nước bề mặt, nước ngầm, sông hồ và ao Nồng độ của chúng thay đổi theo mùa, thấp và ổn định vào mùa mưa và mùa đông, nhưng có thể tăng tới 60% vào mùa xuân và hè Trong nước sinh hoạt, axit humic và fulvic gây ra mùi tanh và màu vàng đục, đồng thời là nguyên liệu cho phản ứng tạo thành trihalomethane (THMs), một loại độc tố gây ung thư khi xử lý nước bằng clo Khi sử dụng phèn nhôm và phèn sắt trong quá trình keo tụ, ion Al +3 và Fe +3 tạo phức hợp với axit humic và fulvic, có độ hòa tan thấp và được lắng trong bể lắng hoặc giữ lại ở bể lọc, hiệu quả nhất ở pH 6-6,5.

Sự phát triển của rong rêu, tảo và chất phù du do quang hợp làm giảm CO2 hòa tan trong nước, dẫn đến tăng pH từ 7-8, phá vỡ cân bằng hệ Cacbonat Khi pH tăng, hiệu quả của quá trình clo hóa sơ bộ giảm, yêu cầu tăng lượng clo và thời gian oxy hóa Ban đêm, quá trình hô hấp của rong và tảo lại tăng CO2, làm giảm pH, gây khó khăn cho việc xử lý nước.

- Giảm lượng oxy hòa tan trong nước:

Trong quá trình phát triển mạnh mẽ của rong, rêu và tảo, lớp nước sát bề mặt hồ đạt được sự bão hòa oxy nhờ quang hợp Tuy nhiên, lượng oxy hòa tan giảm dần từ bề mặt xuống đáy hồ Khi rong, rêu, tảo chết, vi sinh vật tiêu thụ một lượng lớn oxy để phân hủy, dẫn đến tình trạng thiếu hụt oxy nghiêm trọng trong nước Điều này khiến cá và vi sinh vật phải nổi lên bề mặt để thở, đồng thời gây ra hiện tượng phân hủy yếm khí ở lớp nước gần đáy, tạo ra bọt và váng trên mặt nước.

- Tăng lượng chất hữu cơ hòa tan:

Màu sắc và mùi vị của nước có thể gây ra chi phí xử lý cao hơn do sự hiện diện của chất hữu cơ phân hủy tự nhiên Khi nước được xử lý bằng clo, sẽ hình thành trihalomethane (THMs), một chất có khả năng gây ung thư Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) quy định rằng hàm lượng THMs trong nước sinh hoạt phải nhỏ hơn 80 µg/l tính theo trung bình năm Trihalomethane được hình thành từ phản ứng giữa methan (CH4) và clo hoặc brom tự do trong nước, khi ba nguyên tử hydro trong methan được thay thế bởi ba nguyên tử halogen là clo và brom.

Ở các lớp nước sát đáy của hồ và sông, tình trạng ô nhiễm xảy ra do thiếu oxy hòa tan, dẫn đến quá trình phân hủy yếm khí do vi sinh vật Trong điều kiện

Khi có sự lắng đọng hợp chất sắt và mangan trong nước hoặc đáy sông hồ, dưới điều kiện phân hủy yếm khí, các hợp chất này bị khử, giải phóng Fe và Mn hóa trị hai vào nước Khi nước có dư oxy hòa tan, sắt sẽ bị oxy hóa thành sắt hóa trị 3 và lắng đọng trở lại, tiếp theo mangan cũng sẽ bị oxy hóa và lắng đọng chậm hơn Quá trình này dẫn đến hiện tượng nước có cặn đen hoặc hung đỏ, tùy thuộc vào tỉ lệ giữa sắt và mangan trong nước.

2.1.4 Các biện pháp bảo vệ chất lượng nước nguồn nước mặt a) Biện pháp phòng ngừa Để chất lượng nguồn nước mặt không bị nhiễm bẩn cần có kế hoạch bảo vệ nguồn nước, gần đây Việt Nam đã thành lập nhiều ủy ban liên tỉnh bảo vệ chống ô nhiễm sông như: Ủy ban bảo vệ sông Cầu, sông Thương, sông Nhuệ, sông Đồng Nai … để kiểm soát:

- Nguồn xả thải công nghiệp, sinh hoạt từ các khu dân cư

- Hướng dẫn người dân dùng phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ đúng chủng loại và đúng liều lượng, không có lượng dư thừa

- Bảo vệ và kiểm soát việc khai thác và trồng rừng

- Kiểm soát việc khai thác mỏ quặng, xây đập thủy điện, làm đường, khai thác cát, cày xới đất…

Tất cả các quy hoạch phát triển kinh tế, giao thông, nông nghiệp và khu dân cư đều phải được phê duyệt đánh giá tác động môi trường chiến lược bởi Bộ Tài nguyên và Môi trường Việc kiểm soát sự phát triển của rong, rêu, tảo ở các hồ chứa bằng hóa chất chỉ được thực hiện khi các biện pháp phòng ngừa khác không hiệu quả Để loại trừ sự phát triển của rong, rêu, tảo và chất phù du trong nước hồ, ao, đầm, cần xác định bốn yếu tố quan trọng: thời gian phun hóa chất, loại hóa chất hiệu quả nhất, liều lượng phù hợp và phương pháp đưa hóa chất vào nước.

- Chọn thời gian thích hợp để xử lý hóa chất:

Nguồn nước ngầm và công trình thu nước ngầm

2.2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước ngầm

Việc lựa chọn và bố trí bãi giếng để khai thác nước ngầm phục vụ sinh hoạt cho khu dân cư hoặc đô thị cần được thực hiện bởi các kỹ sư địa chất thủy văn, bao gồm khảo sát trữ lượng và chất lượng nước, cột địa tầng, thành phần hạt cát đá của từng tầng, cũng như các tầng chứa nước cho phép khai thác Báo cáo khảo sát này phải được Hội đồng Trữ lượng Quốc gia phê duyệt và cấp phép khai thác.

Trong quá trình khai thác nước ngầm có thể bị nhiễm bẩn hóa học và sinh học do:

- Nước thải công nghiệp và sinh hoạt thấm xuống đất trong khu vực bổ cập nước ngầm

Rò rỉ và thấm các chất bẩn vào giếng khoan xảy ra qua khe hở giữa ống vách và các lớp đất xung quanh, thường do việc trám chít không đạt yêu cầu hoặc do lún nứt và bảo dưỡng kém.

Việc lắp đặt không đúng cấu tạo ống vách và ống lọc, cùng với việc cách ly các tầng nước có chất lượng kém không đúng quy cách, dẫn đến tình trạng nước ô nhiễm từ các tầng này thấm vào giếng.

Các giếng khoan cấp nước gia đình và giếng thăm dò địa chất tại Hà Nội đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do không được lấp kín đúng cách, dẫn đến nước bẩn từ bề mặt và tầng nông thấm vào nguồn nước ngầm Các nhà máy nước như Hạ Đình, Tương Mai, Pháp Vân đã ghi nhận sự gia tăng hàm lượng amoni NH4+ và chất hữu cơ trong nước, làm cho quá trình khử sắt trở nên khó khăn hơn Sau 15 năm, hàm lượng sắt và mangan sau xử lý đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép Để bảo vệ nguồn nước ngầm, cần kiểm soát hiệu quả lượng nước thải thông qua hệ thống thu gom và xử lý tại khu vực bổ cập nước ngầm và vùng ảnh hưởng của giếng.

- Không cho phép tư nhân khai thác nước ngầm đơn lẻ hoặc các xí nghiệp khai thác nước ngầm không phép

- Lấp chặt các hố khoan thăm dò và khai thác không còn sử dụng bằng vữa ximăng

2.2.2 Công trình thu nước ngầm

Công trình thu nước ngầm bao gồm tầng chứa nước dưới đất, giếng lấy nước và hệ thống bơm nước Tài liệu này không đề cập đến thăm dò địa chất thủy văn

Mặt cắt địa tầng của giếng cung cấp thông tin chi tiết về cấu tạo và đặc tính của các lớp đất từ miệng giếng đến đáy giếng, bao gồm độ dày của từng tầng và chiều sâu tổng thể của giếng.

Thành phần hạt của tầng chứa nước bao gồm các thông số như kích thước hạt tối thiểu (d min), tối đa (d max), và trung bình (d trung bình), cùng với độ rỗng (η%) của tầng Đặc biệt, đường kính hạt d50, tức kích thước mắt sàng tính theo trọng lượng của 50% số hạt lọt qua mắt sàng, được sử dụng để lựa chọn đường kính hạt của lớp sỏi bao quanh ống lọc.

- Đường kính, chiều dài, chiều dày và vật liệu của ống vách

- Đường kính, chiều dài, độ rỗng, chiều rộng hoặc đường kính lỗ, khe thu nước của ống lọc, chiều dầy và vật liệu làm ống lọc

- Đường kính và chiều dài ống lắng

- Mực nước tĩnh trong giếng

- Hệ số thấm K (m/ngày đêm), K (m/h) của tầng chứa nước

- Lưu lượng bơm thử Q (m 3 /h) của từng cấp bơm

- Độ hạ mực nước S (m) ứng với từng cấp lưu lượng Q (m 3 /h) của từng cấp bơm thử

- Lưu lượng đơn vị (năng suất của tầng chứa nước) của giếng là tỉ số giữa lưu lượng bơm thử Q (m 3 /h) và độ hạ mực nước đến khi ổn định S (m)

Thời gian bơm thử tương ứng với mỗi trị số Q (m³/h) được tính từ lúc bắt đầu bơm cho đến khi mực nước trong giếng ổn định, tức là không còn hạ thấp nữa.

- Thời gian phục hồi của mực nước trong giếng (giờ) tính từ lúc ngừng bơm đến lúc mực nước trở về vị trí mực nước tĩnh ban đầu

- Kiểm nghiệm chất lượng nước toàn phần mẫu nước lấy sau khi bơm ổn định

Hình 2-1 trình bày sơ đồ các thành phần cấu tạo của giếng khoan thu nước ngầm Việc kiểm tra sự tương thích giữa cấu tạo giếng khoan, công suất bơm và đặc tính của tầng chứa nước là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả khai thác nguồn nước.

Đường kính hố khoan tại tầng chứa nước cần được thiết kế sao cho nước có thể chảy vào giếng mà không làm hỏng cấu trúc địa chất tự nhiên Để đạt được điều này, vận tốc nước từ tầng chứa nước ra ngoài phải nhỏ hơn vận tốc giới hạn, với K là hệ số thấm (m/ngàyđêm).

Theo kết quả nghiên cứu đã công bố tại Mỹ, Pháp, Đức, Nga, vận tốc giới hạn có trị số từ 1mm/s đến 8mm/s

Tầng chứa nước có độ dày 10m với lưu lượng khai thác dự kiến đạt 72 m³/h Vận tốc giới hạn được chọn là 2 mm/s, tương đương 7,2 m/h Đường kính hố khoan tại tầng chứa nước đã được đơn vị thầu thực hiện với đường kính D@0mm, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

* Đường kính ống lọc kiểm tra theo 2 điều kiện:

Lớp sỏi xung quanh ống lọc cần có độ dày từ 50-200mm, theo tài liệu của Pháp khuyến nghị từ 70-200mm Nếu chọn độ dày 100mm cho hố khoan D@0mm, thì đường kính ống lọc sẽ không vượt quá 200mm.

- Kiểm tra điều kiện vận tốc nước chảy qua lỗ hoặc khe ống lọc vào giếng:

+ Độ rỗng của ống lọc chọn từ r%= 5% đến 10% diện tích xung quanh của ống lọc, chiều rộng khe hoặc đường kính lỗ ≤ đường kính sỏi đỡ

+ Chiều dài ống lọc L lọc = chiều dày tầng chứa nước m trừ đi 0,5m ở đỉnh tầng và 0,5m ở đáy tầng, trong ví dụ trên L lọc = 10-1=9m

+ Vận tốc qua khe rỗng của ống lọc vlọc ≤ 8 cm/s = 288 m/h

+ Vận tốc nước chảy phía trong ống lọc đến ống hút của bơm: V< 1,2m/s

Trong ví dụ trên: Ống lọc phải lớn hơn 125mm và nhỏ hơn hoặc bằng 200mm

 Đường kính trung bình của hạt sỏi đổ quanh ống lọc bằng 4 đến 6 lần đường kính hạt d50 của tầng chứa nước, hệ số không đều hạt của lớp sỏi K/d40 ≤ 1,5

Sơ đồ mặt cắt minh họa đường đi của nước qua bề mặt phân cách giữa lớp sỏi và tầng ngậm nước, cũng như giữa ống lọc và lớp sỏi.

Đường kính trong của ống vách Dvách cần lớn hơn đường kính ngoài của bơm chìm 100mm, với vận tốc nước trong ống vách không vượt quá 1,2 m/s Đồng thời, đường kính ống vách phải nhỏ hơn đường kính hố khoan từ 100-150mm để tạo điều kiện cho việc trám xi măng hoặc đất sét quanh thành ngoài ống, ngăn chặn nước từ các lớp trên mặt tầng chứa nước thấm xuống ống lọc.

* Lưu lượng bơm thử của giếng sau 72 giờ bơm liên tục phải bằng 1,2 lần lưu lượng khai thác

Lượng cát trong nước giếng bơm lên sau khi mực nước ổn định phải nhỏ hơn 1ppm (10mg/l theo trọng lượng), hoặc trong 50 lít nước bơm lên, lượng cát đo được phải nhỏ hơn 0,2ml.

MÁY BƠM VÀ ĐƯỜNG ỐNG DẪN

Vận hành máy bơm

3.1.1 Khởi động tổ bơm mới

Khi đưa tổ bơm và trạm bơm mới lắp đặt vào vận hành, cần có sự tham gia của thợ vận hành có kinh nghiệm, đại diện hãng chế tạo và kỹ sư thiết kế Trước khi khởi động, người vận hành phải đọc kỹ hướng dẫn kỹ thuật của nhà chế tạo và kỹ sư thiết kế, đồng thời thực hiện các bước kiểm tra cần thiết như tra dầu mỡ, kiểm tra trục bơm, khớp nối, điện áp, hệ thống dây cấp điện và thiết bị bảo vệ nhiệt quá tải Ngoài ra, cần kiểm tra chiều quay của trục bơm, hệ thống van khóa, rọ hút sạch và khởi động hệ thống mồi bơm (nếu có) trước khi cho bơm chạy, trừ khi bơm có thiết bị tự mồi hoặc bơm piston màng.

Trước khi khởi động bơm, cần xả hết khí và mồi đầy nước cho bơm Mở nút xả khí trên đỉnh bơm và cho nước vào ống hút và hộp bơm cho đến khi nước trào ra từ nút xả khí Sau khi bơm đã đầy nước, vặn chặt van hoặc nút xả khí lại Khi khởi động bơm mới, van trên đường ống đẩy thường ở vị trí mở hoàn toàn, trừ khi có sự cố nước va hoặc động cơ không đủ công suất Sau khi khởi động, cần kiểm tra chiều quay của bơm, đảm bảo hộp vòng đệm có 40-60 giọt nước thấm ra mỗi phút, và kiểm tra xem hộp ổ bi có bị nóng do thiếu hoặc thừa dầu mỡ không.

Nếu xuất hiện tiếng ồn, có thể do khớp nối không thẳng và phẳng hoặc khe hở của mối nối điều chỉnh chưa đúng Hãy kiểm tra các bulông neo chịu lực có đều

Sau khi khởi động, nếu bơm không đạt yêu cầu, cần ngừng bơm để xác định nguyên nhân và điều chỉnh Hộp khởi động của động cơ điện phải được mở ra, cách ly khỏi hệ thống điện, và treo biển báo tạm ngừng cùng lý do cách ly Nếu động cơ có bộ sấy nhiệt, cần bật bộ sấy để khử ẩm cho động cơ và vòng đệm, vì hơi ẩm có thể làm giảm độ cách ly trong cuộn dây Tất cả các van khóa trên đường ống hút và ống đẩy cần được đóng kín Nước trong bơm phải được xả ra bằng cách mở nút xả khí và nút xả nước Cuối cùng, kiểm tra và thay dầu mỡ ở các ổ bi và vòng đệm, đồng thời tiến hành kiểm tra để loại trừ nguyên nhân gây trục trặc cho tổ bơm.

3.1.3 Kiểm tra thiết bị điện

Trong một tổ bơm, động cơ điện yêu cầu ít bảo dưỡng hơn so với bơm Ở chế độ vận hành trung bình, việc tra dầu mỡ cho các ổ bi trước khi xuất xưởng thường đủ để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định trong một năm Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc tra dầu mỡ quá mức có thể gây trục trặc cho ổ bi và hư hại cuộn dây Cần làm sạch và sấy khô tất cả các tiếp điểm của hệ thống điện, đồng thời kiểm tra độ lơi lỏng tại các điểm tiếp xúc Sử dụng Ampe kế để đo dòng điện ở các pha, nếu độ lệch giữa các pha vượt quá 5%, cần mời chuyên gia điện động cơ để khắc phục Cuối cùng, kiểm tra điện thế khi động cơ khởi động và trong quá trình vận hành.

Trong trạm bơm, thiết bị điện đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và bảo vệ tổ bơm Các bộ khởi động, bộ ngắt mạch và cầu dao cần được lắp đặt đúng tiêu chuẩn thiết kế cho từng loại thiết bị Tại các tổ bơm tự động, việc sử dụng phao nổi, điện cực báo mực nước và đo chênh áp lực là cần thiết, tuy nhiên, ảnh hưởng của váng nổi và vật nổi đến bộ đo mực nước cần được kiểm tra và loại trừ thường xuyên để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Những sự cố có thể gặp phải khi vận hành tổ bơm

Danh sách dưới đây tổng hợp các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành tổ bơm, bao gồm hầu hết các nguyên nhân có thể dẫn đến hỏng hóc hoặc giảm hiệu suất của bơm.

41 bơm Việc chỉnh định hoặc sửa chữa có thể thực hiện ngay hoặc xác định được từ việc tìm rõ các các nguyên nhân gây ra sự cố

3.2.1 Triệu chứng A Bơm không khởi động được

Các nguyên nhân: a) Cháy cầu chì hoặc mạch đóng ngắt bị đứt là do:

- Sức tải của cầu chì hoặc mạch ngắt không chuẩn xác

- Công tắc đóng ngắt bị sét rỉ hoặc ngắn mạch

- Điểm đấu nối cuối bị lỏng hoặc bị đứt ở đoạn nào đó trong mạch

- Cơ cấu kiểm tra tự động, không hoạt động đúng chế độ

- Động cơ bị ngắn mạch hoặc bị cháy

- Thiết bị đóng ngắt mạch chưa đặt vào vị trí khởi động

- Tiếp điểm của rơle điều khiển bị bẩn và tạo ra cung lửa điện

- Cuộn dây bị ngắn mạch

Trục bơm có thể bị bó hoặc mắc kẹt do cánh quạt bị vỡ, rác và mảnh vụn cản trở, vòng đệm quá cứng và chặt, hoặc do bơm bị kẹt Ngoài ra, lỏng tiếp điểm ở cầu chì hoặc bộ nhiệt cũng có thể gây ra tình trạng này.

3.2.2 Triệu chứng B Giảm lưu lượng bơm

Có nhiều nguyên nhân gây ra sự cố trong hệ thống bơm, bao gồm: bơm chưa được mồi hoàn toàn, khí xâm thực vào nước, vòng quay động cơ quá thấp, đấu dây điện không đúng sơ đồ, hoặc động cơ có khuyết tật Ngoài ra, chiều cao đẩy nước lớn hơn chiều cao đẩy của bơm, chiều cao hút thực tế vượt quá chiều cao hút cho phép, và cánh bơm bị kẹt cũng có thể là nguyên nhân Các vấn đề khác như đường ống dẫn bị kẹt, bơm quay sai chiều, hoặc không khí vào ống hút cũng cần được xem xét Họng thu nước đặt quá cao gây xoáy khí, van hút hoặc đẩy chưa mở hết, và van một chiều bị kẹt cũng là những yếu tố cần lưu ý Cuối cùng, việc lắp cánh quạt bơm không đúng tâm, cánh bơm bị mòn, các vòng chèn có khuyết tật, cánh quạt quay quanh trục do chốt hãm bị gãy, và khớp nối mềm bị hỏng đều có thể dẫn đến sự cố trong hoạt động của bơm.

Giảm chiều cao hút trong quá trình bơm hoạt động có thể xảy ra do ống hút không đủ kín, dẫn đến việc khí lọt vào, hoặc do vòng chèn không kín Ngoài ra, các ổ bi và vòng bi bị mòn cũng có thể gây ra vấn đề này.

3.2.3 Triệu chứng C Công suất tiêu thụ lớn hơn định mức

Các nguyên nhân gây ra vấn đề trong hệ thống bơm bao gồm: tốc độ vòng quay quá lớn, chiều cao đẩy thực tế thấp hơn thiết kế, trục bơm bị cong vênh, các bộ phận quay bị bó, vòng chèn nêm quá chặt, vòng đệm bị mòn hoặc bó lại, và cánh bơm bị thủng.

3.2.4 Triệu chứng D Bơm có tiếng ồn

Các nguyên nhân khiến bơm hoạt động không hiệu quả bao gồm: bơm chưa được mồi đủ, ống hút và họng thu nước bị tắc nghẽn, họng thu nước đặt quá cao không đủ độ ngập, bơm không được tra dầu mỡ đúng quy định, cánh quạt máy bơm bị mòn, ống nối với bơm không có gối đỡ chắc chắn, móng và bệ bơm không vững chắc, khuyết tật cơ khí trong bơm, trục bơm và động cơ không thẳng khi nối bằng khớp nối mềm, có sỏi trong cánh bơm, và hiện tượng khí xâm thực khiến áp suất đầu hút giảm quá mức.

Vận hành phối hợp các tổ bơm trong trạm bơm

Người vận hành nhà máy nước cần xác định lịch chạy cho các tổ bơm theo giờ và theo ngày trong từng mùa Đối với trạm bơm nước thô, việc dừng hoặc tăng cường tổ bơm phải được xem xét kỹ lưỡng để không ảnh hưởng đến quy trình xử lý Tại trạm bơm nước sạch, áp lực mạng quyết định việc điều chỉnh số lượng tổ bơm Lịch vận hành cần phản ánh thực tế tiêu thụ nước, với việc ghi chép áp lực bơm, lưu lượng, và dao động mực nước hàng giờ Từ kinh nghiệm nhiều năm, cần xây dựng biểu đồ tiêu thụ nước theo giờ và theo mùa để phối hợp hiệu quả giữa các trạm bơm.

Có 43 bể chứa nước sạch và trạm bơm nước sạch được thiết kế theo lịch trình hợp lý, nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và tiết kiệm điện năng trong quá trình vận hành hệ thống cấp nước.

3.3.1 Nguyên tắc khởi động các tổ bơm ly tâm trong trạm bơm

Các quy tắc cơ bản trong vận hành các tổ bơm ly tâm tại trạm bơm bao gồm: không cho bơm hoạt động khi thiết bị bảo vệ chưa được lắp đặt; không khởi động bơm khi chưa có lệnh từ giám đốc; đảm bảo máy bơm đã được mồi đầy đủ trước khi vận hành; xác định chiều quay của bơm là đúng; ngừng vận hành nếu bơm rung lắc; cách ly tổ bơm khỏi hệ thống bằng cách đóng van khi dừng bơm; giữ van trên đường ống hút luôn mở hoàn toàn; đảm bảo áp lực trong hệ thống đường ống hút cao hơn áp lực chân không của bơm; đóng van trên đường ống đẩy khi bơm dừng để tránh nước chảy ngược; khởi động bơm mới chỉ khi các điều kiện an toàn được đảm bảo; không cho bơm hoạt động khi van trên đường ống đẩy đóng; cách ly tổ bơm và thiết bị điện khi bảo trì; và khởi động lần lượt các tổ bơm, theo dõi các thông số để đảm bảo hoạt động ổn định.

44 thứ 2 Làm như vậy để tránh hiện tượng nước và và các cú sốc trong hệ thống cung cấp điện

3.3.2 Trình tự dừng tổ bơm trong trạm bơm

Trình tự dừng một tổ bơm hoạt động tại trạm bơm cần xem xét áp lực bơm, đường kính và chiều dài ống đẩy, cùng với tỷ lệ công suất của tổ bơm so với toàn trạm Việc dừng bơm đột ngột có thể gây ra hiện tượng nước va, ảnh hưởng đến hệ thống ống đẩy và các tổ bơm khác Do đó, cần tuân thủ trình tự dừng bơm theo lịch vận hành hàng ngày để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống.

- Khi van trên đường ống đẩy đã đóng được từ 2/3 đến 3/4 của chu trình đóng van thì cho dừng bơm

Sau khi ấn nút dừng bơm, cần quan sát động cơ và bơm quay chậm dần mà không dừng đột ngột, đồng thời không phát ra tiếng ồn trong quá trình ngừng Để tránh dừng tổ bơm đột ngột trong quá trình vận hành hoặc sau khi khởi động, trước khi dừng bơm, cần kiểm tra các hiện tượng liên quan Công việc kiểm tra này chỉ mất từ 1 đến 3 phút.

- Vòng đệm ở phía đầu hút kín, không có khí lọt vào, mặt ngoài không bị nóng hơn

- Vòng đệm ở phía áp lực: nước được nhỏ giọt ra đúng số lượng yêu cầu, nước thấm ra trong, không bị bẩn

Đầu hút của bơm có thể chịu áp lực dương khi bơm đặt thấp hơn mực nước trong bể thu, hoặc áp lực chân không nếu trục bơm cao hơn hoặc bằng mực nước Nếu áp lực ở đầu hút được đo bằng đồng hồ chân không hoặc đồng hồ áp lực và thấp hơn mức bình thường, có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau.

+ Đường ống hút bị nghẽn

+ Mực nước ở bể hút hạ thấp hơn bình thường

+ Vòng chèn bị mòn, không kín

- Áp lực đẩy của bơm: áp lực đẩy của bơm được đo bằng đồng hồ áp lực, lắp đặt tại đầu ra của bơm

Áp lực đẩy cao hơn bình thường có thể xảy ra do hai nguyên nhân chính: thứ nhất, van mở chưa hoàn toàn hoặc van một chiều gặp sự cố; thứ hai, đường ống đẩy bị nghẽn hoặc độ nhám của ống tăng đột ngột.

Để kiểm tra xem áp lực đẩy cao nhất của bơm có còn giữ nguyên giá trị như trong lý lịch kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp hay không, bạn cần thực hiện các bước sau đây.

- Xác định số vòng quay của bơm tương ứng với số vòng quay yêu cầu của bơm

- Đóng từ từ van trên đầu đẩy của bơm

Để xác định áp lực cao nhất của bơm, hãy đọc trị số trên đồng hồ áp lực được lắp đặt giữa miệng đẩy của bơm và van chặn khi van đã đóng kín hoàn toàn Trị số này phản ánh áp lực tối đa của bơm khi lưu lượng bơm bằng không, tương ứng với số vòng quay hiện tại của bơm.

Không nên để bơm hoạt động khi van ở đầu đẩy hoàn toàn đóng trong thời gian quá 3 đến 5 phút, vì năng lượng từ bơm sẽ chuyển hóa thành nhiệt Điều này dẫn đến việc nước trong bơm bị đun nóng đến nhiệt độ cao, có thể gây hại cho các vòng đệm và cánh bơm.

* Nhiệt độ của động cơ và nhiệt độ tại các ổ bi của bơm

Nếu nhiệt độ của động cơ và vòng bi quá nóng không thể chạm vào, cần kiểm tra và đo nhiệt độ bằng nhiệt kế để xác định có vượt quá quy định hay không.

* Độ rung, tiếng ồn của bơm và các thiết bị trong tổ bơm

Nếu phát hiện thấy hiện tượng khác so với bình thường ở một trong các thiết bị của tổ bơm thì phải ngừng bơm để kiểm tra, xử lý

Công việc kiểm tra sau khi cho bơm ngừng:

Kiểm tra xem van đã đóng đúng vị trí chưa, đảm bảo van được đóng từ từ mà không bị trượt Đường ống đẩy cần ổn định, không rung lắc và vẫn nằm chắc trên

- Bơm và động cơ quay chậm dần, không bị ngừng đột ngột và không phát ra tiếng động trong quá trình giảm vòng quay đến khi dừng hẳn

- Đi đến tủ điều khiển có bộ khởi động, ngắt mạch và khóa lại

- Đóng, mở các van khóa còn lại có ảnh hưởng đến quá trình vận hành

Bơm Piston màng

Có hai khác biệt cơ bản khi vận hành máy bơm piston màng (bơm hóa chất, bơm bùn) so với việc vận hành máy bơm ly tâm

1- Không bao giờ được phép khởi động bơm piston khi van khóa trước và sau bơm đang còn trong tình trạng đóng, nhất là van trên đường ống đẩy (sau bơm) vì lúc đó van, ống, bơm có thể bị phá hoại do áp lực tăng quá cao Khi bị phá hoại (nổ) sẽ làm hỏng bơm, van, đường ống và có thể làm bị thương hoặc làm chết những người đứng gần đó

2- Máy bơm piston trong hệ thống cấp và thoát nước dùng để bơm dung dịch có chứa cặn rắn (bùn, hóa chất…) nên phải có biện pháp phòng ngừa, bảo vệ người vạn hành khỏi bị thương, hoặc gặp nguy hiểm

3- Bơm pison màng được dùng làm bơm định lượng hóa chất trong các nhà máy xử lý nước, cần có biện pháp ngăn chặn hóa chất rò rỉ và bốc hơi ra môi trường xung quanh

4- Không bao giờ cho pơm piston màng chạy trong tình trạng khô hoặc trống không nhất là loại bơm piston khoang trống dùng stator cao su, cần có số lượng ít chất lỏng để bôi trơn khoảng trống của bơm giữa rotor và stator

5- Không bao giờ được đóng bớt van trên đường ống đẩy khi bơm đang vận hành Khác với bơm ly tâm, trên đường ống đẩy của bơm piston không có van 1 chiều, sự cần thiết phải có van 1 chiều phụ thuộc vào sơ đồ hệ thống ống đẩy chung, và đặc tính chất lỏng được bơm do người thiết kế quyết định

6- Các hạng mục phải kiểm tra, theo dõi khi khởi động, vận hành Dừng bơm piston cũng giống như bơm ly tâm đã nêu cơ các mục trước

Đường ống dẫn từ trạm bơm đến bể chứa nước, bể trộn hoặc đài nước

Hình 3-1 Hệ thống đường ống dẫn nước từ trạm bơm về nhà máy xử lý

(1) miệng thu nước (2) van trên đường ống hút (lắp đặt khi có ống hút chung)

(3) đồng hồ đo chân không (4) máy bơm ly tâm

(5) van 3 chiều xả khí và đồng hồ đo áp lực (6) van 1 chiều (7) van chặn

(8) đồng hồ đo lưu lượng (9) tuyến ống dẫn (10) van xả khí

(11) bể tiếp nhận chia nước, hoặc bể trộn

Trong quản lý vận hành đường ống dẫn nước, việc kiểm tra định kỳ tuyến ống là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả Người vận hành cần thường xuyên đi dọc theo tuyến để kiểm tra các yếu tố cơ học và môi trường, nhằm phát hiện kịp thời các sự cố và duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.

1- Hành lang bảo vệ tuyến ống có bị xâm phạm không, có bị nhà dân hay các công trình xây dựng khác xâm phạm không?

2- Ống có bị lún, lớp đất bảo vệ ống có bị sụt, lún không?

3- Các thiết bị xả khí, xả cặn còn làm việc tốt không? còn phải tiến hành đánh giá khả năng hoạt động của tuyến ống theo hai chỉ tiêu sau: 1- Độ rò rỉ nước của tuyến ống theo thời gian

2- Độ tăng tổn thất áp lực của tuyến ống theo thời gian

3.5.1 Đo độ rò rỉ của tuyến ống

Trong quản lý vận hành, việc đo độ rò rỉ của đường ống cần được thực hiện sau một năm hoặc ngay sau khi sửa chữa Độ rò rỉ có thể gia tăng theo thời gian do các vòng chén tại các mối nối bị lão hóa, tác động của nước đến các mối nối, và sự dịch chuyển của ống do các tác động cơ học Phương pháp đo độ rò rỉ thường sử dụng thể tích nước hao hụt trong một khoảng thời gian nhất định, như 1/4 giờ hoặc 1/2 giờ Đặc biệt, trong tuyến ống tự chảy, hai đầu tuyến sẽ có bể thu và nhận nước.

Hình 3-2 Sơ đồ tuyến ống tự chảy, đưa nước về nhà máy xử lý

A: van đưa nước vào bể

B: van cuối tuyến đưa nước vào bể tiếp nhận

(1) suối hoặc kênh dẫn nước (2) bể tiếp nhận và điều hòa lưu lượng, mực nước

(3) van xả khí (4) đồng hồ đo lưu lượng

(5) bể tiếp nhận, chia nước tại nhà máy, hoặc bể trộn

Sau khi kiểm tra van xả khí (3) hoạt động tốt, hãy đóng van B và mở van xả nước ở đáy bể tiếp nhận để giảm mực nước xuống ngang mép dưới của hình trụ Gắn thước đo có khắc độ cao vào thành bể, với số đo độ cao tăng dần từ đáy hình trụ lên mép Đồng thời, gắn thước đo mực nước vào thành bể (2), với số đo độ hạ mực nước tăng dần từ trên xuống dưới.

Để thực hiện quy trình, đầu tiên đóng kín van A và mở van B Sau đó, sử dụng điện thoại di động để ra lệnh cho đồng hồ bấm giây bắt đầu chạy, đồng thời đọc mức nước tức thời tại bể (2) và bể (5) Sau một khoảng thời gian nhất định, ra lệnh ngừng đồng hồ bấm giây và ghi lại mức nước tức thời ở bể (5) và bể (2).

- Tính thể tích lượng nước chảy đi khỏi bể (2) và lượng nước nhận được từ bể

Chênh lệch giữa hai trị số thể tích nước đo được phản ánh lượng nước rò rỉ trên tuyến ống trong khoảng thời gian đo Giá trị này có thể được sử dụng để kiểm tra độ chính xác của đồng hồ và điều chỉnh đồng hồ đo lưu lượng.

Ví dụ: sau 15 phút đo (thực hiện ba lần đo, lấy trị số trung bình) có kết quả sau:

Lượng nước cấp ra từ bể (2) là 156,25 m 3

Lượng nước nhận được từ bể (5) là 148,44 m 3

Lượng nước chênh lệch (mất đi do rò rỉ) là: 156,25-148,44 = 7,81 m 3

Tỉ lệ rò rỉ là: a = 7,81/156,25*100% = 4,99% b) Tuyến ống áp lực xem sơ đồ hình (3-1)

Trình tự đo lường nước rò rỉ của tuyến ống dẫn như sau:

- Kiểm tra độ kín của toàn bộ van khóa ở các hố van xả cặn, van xả khí trên tuyến

Tại trạm bơm, một người sử dụng đồng hồ bấm giây để dừng bơm và ghi lại trị số áp lực trên đồng hồ Đồng thời, một người khác cũng dùng đồng hồ bấm giây để ghi lại cao độ mực nước trong bể khi bắt đầu và kết thúc quá trình đo.

Ra lệnh ngừng bơm và đóng van (2) Sau khi van (2) đã được đóng và van (7) mở lại, hãy khởi động đồng hồ bấm giây và ghi lại mực nước trong bể một cách tức thời.

(11) và số chỉ trên đồng hồ áp lực (5)

Sau một khoảng thời gian nhất định, chẳng hạn như 1 giờ, hãy dừng đồng hồ đo thời gian và ghi lại mức nước trong bể (11) cùng với chỉ số trên đồng hồ áp lực (5).

- Tính lượng nước hao hụt do rò rỉ trong thời gian thử

- Tính toán đánh giá mức độ rò rỉ của tuyến ống khi vận hành

Máy bơm có lưu lượng 625 m³/giờ, và sau khi ngừng bơm, van ở đầu hút được đóng lại, đồng hồ áp lực tại bơm ghi nhận 21m Mực nước trong bể trộn hiện tại cách mép bể 0,5m Sau 30 phút, mực nước giảm xuống còn 2m cách mép bể Bể trộn có hình dạng trụ vuông với diện tích mặt cắt ngang là 5,5m², trong khi đồng hồ áp lực lúc này chỉ còn 19,4m.

Tính toán độ rò rỉ theo phần trăm của tuyến ống dẫn, khi trạm bơm làm việc với lưu lượng 625 m 3 /giờ Đồng hồ áp lực chỉ 31m (3,1 kG/cm 2 )

1) Tính lượng nước mất đi do rò rỉ trên tuyến ống sau 30 phút

- Độ hạ mực nước trong bể trộn 2,0-0,5 = 1,5m

- Thể tích nước mất đi:

- Sau 1 giờ, lượng nước mất đi

2) Tính lượng nước rò rỉ khi bơm làm việc với áp lực đẩy 31m

- Áp lực nước trung bình trong ống dẫn khi đo lượng nước rò rỉ:

Theo nghiên cứu từ các tạp chí cấp thoát nước quốc tế và tài liệu của Ngân hàng Thế giới, lượng nước thất thoát qua các khe hở và mối nối ống tỷ lệ thuận với áp lực nước trong ống Cụ thể, khi áp lực trong ống đạt 20,25m, lượng nước rò rỉ là 16,5 m³/giờ Khi áp lực tăng lên 31m, tức là tăng 1,53 lần so với áp lực ban đầu, lượng nước rò rỉ sẽ gia tăng tương ứng.

Phần trăm nước rò rỉ trên tuyến ống khi vận hành là:

Lượng nước hao hụt trong tuyến ống dẫn nước thô ở mức:

- ≤1% :tuyến ống trong tình trạng tốt

- Từ 1-5% : chấp nhận được, cần thường xuyên kiểm tra, sửa chữa cục bộ

- Từ 5-10% : đã xuất hiện nhiều đoạn rò rỉ lớn, cần khảo sát tìm nguyên nhân và đại tu đường ống

- >10%: cần có biện pháp thay mới những đoạn xung yếu hoặc toàn tuyến

3.5.2 Kiểm tra đánh giá độ tăng tổn thất thủy lực của đường ống

Trong quá trình vận hành, nhân viên trực ca cần theo dõi đồng hồ áp lực và ghi lại chỉ số áp lực đầu tuyến ống để kiểm soát tổn thất thủy lực Nếu áp lực đầu tuyến tăng cao hơn mức bình thường, có thể do khí tích tụ trong ống, cần tiến hành xả khí Trong trường hợp áp lực tăng đột ngột, nguyên nhân có thể là do van chặn bị hỏng, đĩa van trượt, hoặc bùn rác lắng đọng gây tắc nghẽn Để xác định vấn đề, có thể sử dụng đồng hồ đo áp lực di động để so sánh áp lực nước ở các điểm trước và sau đoạn nghi ngờ; đoạn nào có chênh lệch áp lực lớn hơn bình thường sẽ là nơi gặp sự cố.

Hình 3-3 Sơ đồ kiểm tra độ tăng tổn thất cục bộ

(1) tuyến ống dẫn (2) chỗ ngoặt của đường ống

(3) - (4) đồng hồ đo áp lực

Tuyến ống có đường kính 400 và chiều dài 5 km, được sử dụng để bơm nước từ trạm bơm 1 lên bể trộn tại nhà máy Chênh lệch địa hình giữa bể trộn và trạm bơm là 21m, với mực nước trong bể trộn cao hơn tâm đồng hồ đo áp suất tại trạm bơm Khi bơm hoạt động, đồng hồ áp lực ghi nhận 31m, cho thấy tổn thất thủy lực của tuyến ống khi bơm với lưu lượng 625 m³/giờ là hW = 31 - 21m Tổn thất trung bình trên mỗi mét dài của đường ống được tính toán là 0,002m.

Nếu kết quả đo chênh lệch đáng kể giữa đồng hồ đo (4) và đồng hồ đo (3), lớn hơn tổn thất trung bình nhiều lần, điều đó cho thấy đoạn ống giữa hai điểm đo có vấn đề Trong trường hợp này, số chỉ ở đồng hồ (4) là 28m và số chỉ ở đồng hồ đo (3) là 24m, với tâm hai đồng hồ lệch nhau Z=0,8m.

Số đo (4) - Z - số đo (3) cho kết quả 3,2m, cho thấy tổn thất lớn hơn nhiều lần so với mức trung bình, dẫn đến kết luận rằng đoạn ống (2) bị tắc nghẽn Nếu áp lực giảm bất thường, nguyên nhân có thể là do van xả cặn không đóng kín, ống bị rò rỉ hoặc vỡ, bơm không đạt vòng quay cần thiết, mực nước trong bể hút của bơm hạ thấp, hoặc ống hút bị nghẽn.

Kiểm tra và đánh giá hiệu suất của tổ bơm

Tổ bơm nước, giống như các máy móc khác, sẽ bị mài mòn theo thời gian do chuyển động quay của các bộ phận cơ khí Độ mài mòn này có thể gia tăng nhanh chóng nếu tổ bơm không được lắp đặt chính xác, hoặc nếu bơm và động cơ không được bôi trơn đúng cách Ngoài ra, cát và bùn cặn cứng trong nước cũng có thể làm bào mòn cánh bơm Kết quả là, hiệu suất của tổ bơm giảm dần và tiêu hao điện năng tăng cao, do đó cần phải tiến hành thử nghiệm và kiểm tra định kỳ để đánh giá lại hiệu suất của tổ bơm.

3.6.1 Trách nhiệm của người vận hành

Hầu hết các công ty cấp nước vẫn chưa trang bị đầy đủ thiết bị cần thiết để tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu suất của tổ bơm tại hiện trường Người vận hành cũng chưa có đủ kiến thức lý thuyết và thực hành để kiểm tra và đánh giá hiệu suất của bơm Để thực hiện thí nghiệm hiệu quả, người vận hành cần nắm vững các thao tác, bao gồm việc hiểu rõ và thành thạo đặc tính kỹ thuật của bơm, cũng như sử dụng biểu đồ biểu diễn đặc tính do nhà chế tạo cung cấp.

- Quan hệ giữa lưu lượng và áp lực (đường cong biểu diễn trên trục tọa độ lưu lượng và áp lực toàn phần của bơm Q, H)

- Đường cong biểu diễn hiệu suất của bơm tương ứng với điểm làm việc Q, H của bơm

- Đường biểu diễn công suất tiêu thụ điện của bơm theo Q, H và số vòng quay

Đọc và ghi chép đầy đủ các trị số trên đồng hồ đo ampe, volt kế và công suất điện kW là rất quan trọng Bên cạnh đó, cần nắm vững phương pháp tính toán

3.6.2 Đặc tính kỹ thuật của bơm a) Quan hệ giữa lưu lượng và áp lực của bơm:

Khác với bơm piston, bơm ly tâm có lưu lượng biến đổi từ 0 đến giá trị tối đa, phụ thuộc vào chiều cao bơm Lưu lượng này không chỉ phụ thuộc vào áp lực bơm mà còn vào số vòng quay, công suất điện và đặc tính cấu tạo của cánh bơm.

Mối quan hệ giữa lưu lượng (Q) và áp lực toàn phần của bơm (H) được thể hiện trên đường cong trong hệ trục tọa độ Q-H, được cung cấp bởi nhà chế tạo Người sử dụng có thể dựa vào lưu lượng yêu cầu và áp lực cần thiết để tra cứu trên biểu đồ, từ đó lựa chọn được máy bơm phù hợp.

Hình 3-4 Đường cong biểu diễn quan hệ Q-H của bơm ly tâm

Biểu đồ cho thấy rằng lưu lượng bơm sẽ tăng khi áp lực cần bơm giảm và ngược lại, lưu lượng bơm sẽ giảm khi áp lực cần bơm tăng Mối quan hệ giữa áp lực (H) và lưu lượng (Q) có thể được diễn tả bằng phương trình sau:

Sb: hệ số tổn thất của bơm b) Công suất điện tiêu thụ:

Công suất điện tiêu thụ là công suất cần thiết tại trục cánh quạt để bơm một lưu lượng nước Q lên chiều cao cần thiết H

* Công suất điện cần thiết trên trục bơm tính theo công thức:

: trọng lượng riêng của chất lỏng cần bơm Đối với nước,  = 1000 kG/m 3 Q: lưu lượng bơm được (m 3 /s)

H: chiều cao dâng nước toàn phần của bơm (m) ηb: hiệu suất của bơm, thường từ 50% (bơm cũ) đến 85% (bơm mới)

Ví dụ: Bơm có lưu lượng 360 m 3 /giờ = 0,1 m 3 /s

Chiều cao toàn phần: H = 30m; Hiệu suất của bơm ηb = 0,82

Công suất tiêu thụ trên trục bơm là:

* Công suất tiêu thụ của một tổ bơm (gồm động cơ, khớp nối, máy bơm) được tính theo công thức: η đ : hiệu suất của động cơ, thường từ 90% đến 95%

Trong ví dụ trên, công suất tiêu thụ của tổ bơm sẽ là:

Công suất đặt của động cơ thường được xác định bằng 1,1 đến 1,2 lần công suất tiêu thụ của tổ bơm Ví dụ, nếu chọn hệ số k=1,13, công suất đặt của động

Trên biểu đồ đặc tính của bơm, đường biểu diễn công suất điện cần thiết được thể hiện trên trục công suất (kW) và lưu lượng Q của bơm Đường công suất tăng khi lưu lượng của bơm tăng, đạt đến giá trị tối đa trước khi giảm nhẹ.

Hình 3-5 Đường biểu diễn công suất tiêu thụ N (kW) trên trục bơm

Biểu đồ thể hiện: điểm làm việc của bơm: Q = 21 m 3 /giờ; H = 30m

Công suất tiêu thụ trên trục N = 2,14 kW c) Hiệu suất của tổ bơm:

* Hiệu suất của máy bơm:

Hiệu suất của máy bơm là tỷ số năng lượng bơm sản ra để bơm Q m 3 nước lên chiều cao

H m chia cho năng lượng của động cơ truyền đến cho bơm, tính theo biểu thức:

Ví dụ Q! m 3 /h = 5,83 l/s; H = 30m Công suất động cơ truyền sang trục bơm là N 2,14 kW Tính hiệu suất của bơm

* Hiệu suất của động cơ:

Hiệu suất của động cơ là tỷ số của công suất điện cấp vào động cơ, chia cho công suất động cơ truyền được sang máy bơm

Đồng hồ đo công suất tiêu thụ điện của động cơ cho giá trị N1 = 2,37 kW Khi động cơ truyền công suất sang máy bơm với giá trị N2 = 2,14 kW, hiệu suất của động cơ có thể được tính toán.

* Hiệu suất của tổ bơm:

Bơm có lưu lượng Q = 21 m³/h và cột áp H = 30m, với công suất tiêu thụ là 2,37kW Để tính hiệu suất của tổ bơm, ta biểu diễn đường hiệu suất trên trục tọa độ, trong đó trục hoành thể hiện lưu lượng Q m³/h và trục tung thể hiện hiệu suất Đường hiệu suất bắt đầu từ 0 tại lưu lượng Q=0, sau đó tăng đến giá trị cực đại trước khi giảm dần khi lưu lượng bơm tăng lên.

Hình 3-6 a Biểu đồ thể hiện hiệu suất của máy bơm vào lưu lượng b Biểu đồ tổng hợp thể hiện Q-H, công suất N và hiệu suất ƞ của máy bơm

Trong biểu đồ thể hiện điểm làm việc A của bơm có các thông số sau: Q = 21 m 3 /h; H0m; N = 2,14 kW; ƞ = 80%

3.6.3 Quan hệ giữa đặc tính của máy bơm khi tốc độ vòng quay thay đổi

Lưu lượng Q, áp lực H và công suất tiêu thụ của máy bơm ly tâm N thay đổi theo tốc độ vòng quay n Các nhà khoa học đã phát triển máy biến tần để tự động điều chỉnh tốc độ động cơ bơm theo nhu cầu tiêu thụ nước Tại trạm bơm nước thô, khi mực nước hạ thấp, chiều cao bơm yêu cầu tăng, dẫn đến giảm lưu lượng Ngược lại, khi mực nước trong ngăn thu tăng, chiều cao cần bơm giảm, làm tăng lưu lượng Để duy trì lưu lượng nước thô ổn định khi bơm vào các công trình xử lý, nhiều công ty cấp nước đã lắp đặt biến tần để điều khiển bơm Tại trạm bơm nước sạch, chế độ tiêu thụ nước thay đổi theo từng giờ.

Máy bơm có thể hoạt động ở chế độ hiệu suất cao nhất, giảm thiểu sự thay đổi khi nhu cầu tiêu thụ nước trên mạng thay đổi, từ đó tiết kiệm điện năng Nhiều công ty cấp nước đã lắp đặt máy biến tần cho máy bơm, cho phép tự động điều chỉnh số vòng quay của động cơ bơm để phù hợp với sự biến đổi áp lực và lưu lượng tiêu thụ mà không cần can thiệp Sự thay đổi số vòng quay của trục bơm sẽ làm thay đổi các đặc tính của máy bơm, được thể hiện qua các công thức cụ thể.

Lưu lượng: Áp lực bơm:

Q 2 : lưu lượng của bơm ứng với vòng quay n 2

H2: áp lực toàn phần của bơm ứng với vòng quay n2

N2: công suất tiêu thụ trên trục bơm ứng với vòng quay n2

Q 1 , H 1 , N 1 , n 1 là lượng, áp lực, công suất tiêu thụ và số vòng quay của bơm đang vận hành trước khi đưa số vòng quay của bơm từ n1 sang n2

Hiệu suất của bơm không thay đổi theo số vòng quay, tuy nhiên, các công thức tính toán vẫn có độ chính xác không hoàn toàn Khi số vòng quay không tăng gấp đôi hoặc giảm xuống một nửa, độ chính xác của các công thức này vẫn được coi là chấp nhận được trong quá trình vận hành trạm bơm.

Thí nghiệm đánh giá hiệu suất của tổ bơm tại hiện trường

3.7.1 Đo lưu lượng của máy bơm

Nếu ở các trạm lẻ chưa có đồng hồ tổng, phải đo lưu lượng của bơm bằng phương pháp thể tích

1) Đo lưu lượng của bơm bằng đồng hồ: có 2 trường hợp: a) Đồng hồ đo lưu lượng đặt ngay sau trạm bơm đầu tuyến ống dẫn nước thô Đọc số chỉ lưu lượng tức thời trên đồng hồ Q m 3 /h, Q l/s Nếu trên đồng hồ không có thang đo chỉ lưu lượng tức thời, chỉ có số đo hiển thị lưu lượng tích lũy thì dùng đồng hồ bấm giây, đo lưu lượng bơm được sau một quãng thời gian nhất định

Trạm bơm có lưu lượng max Qmax = 1000 m 3 /h; Qmin = 300 m 3 /h Trong trạm bố trí 3 bơm, mỗi tổ bơm có lưu lượng Qb = 350 m 3 /h

Đồng hồ đo lưu lượng với khoảng đo Qmax = 1500 m³/h và Qmin = 350 m³/h (tỷ lệ 1/10) có thể được sử dụng như đồng hồ tổng để xác định lưu lượng của từng tổ bơm cũng như lưu lượng của các tổ bơm khi hoạt động đồng thời.

- Số đọc khi bắt đầu đo là 18.000 m 3 (ngay khi bắt đầu cho đồng hồ đo thời gian chạy), sau ẵ giờ đọc được số 18.180 m 3

Lưu lượng của bơm được tính là Q = 2*1/2 giờ*(18.180-18.000) = 360 m³/h Nếu đồng hồ lưu lượng được lắp đặt ở cuối tuyến nước thô trong nhà máy xử lý nước, ngay trước bể trộn hoặc bể phân chia, thì trị số đọc trên đồng hồ cần phải cộng thêm với lượng nước rò rỉ trên tuyến Để xác định lượng nước rò rỉ, hãy tham khảo mục 5-1.

2) Đo lưu lượng bơm bằng phương pháp thể tích: a) Đo bằng thể tích ở bể nhận nước cuối tuyến ống đẩy cộng với lượng rò rỉ trên tuyến ống (dùng cho các trạm bơm nước thô)

Để xác định lưu lượng bơm cho trạm bơm cấp 2, phương pháp đo thể tích nước rút đi từ bể chứa nước sạch được áp dụng Cách thức này tương tự như phương pháp đo đã được mô tả ở mục 3-5, trong đó thể tích nước bơm được đo trong một khoảng thời gian xác định.

3.7.2 Xác định chiều cao bơm nước toàn phần của bơm

Sơ đồ lắp đặt các đồng hồ đo áp lực và chân không theo hình 3-7

(3) đồng hồ đo chân không

(5) đồng hồ đo áp lực

(6) đồng hồ đo lưu lượng

(7) van 3 chiều xả khí trước khi đo

(8) vòng giảm xóc cho đồng hồ

Z 2 khoảng cách từ tâm đồng hồ chân không đến trục ống

Z1 khoảng cách từ tâm đồng hồ áp lực đến trục ống

Hình 3-7 Sơ đồ lắp đồng hồ đo trước và sau bơm

61 a- Sơ đồ vị trí lắp đồng hồ đo áp lực và chân không b- Sơ đồ lắp cụm đồng hồ đo áp lực

1) Xác định áp lực toàn phần của bơm khi máy bơm đặt cao hơn hoặc bằng mực nước trong bể hút (hình 3-7)

H b = (số đo đồng hồ (5) - Z 1 ) – (số đo chân không ở đồng hồ (3) +Z 2 )

Ví dụ: số đo đồng hồ (5) là 31,5m, Z1 = 0,45m số đo đồng hồ (3) là 2,5m, Z2 = 0,25m Áp lực toàn phần Hb = (31,5-0,45)-(-2,5+0,25) = 31,05 + 2,25 = 33,3 m

2) Xác định áp lực toàn phần của bơm khi bơm đặt thấp hơn mực nước ở bể hút (bơm tự mồi) theo hình (3-8)

(1) đồng hồ đo áp lực ở đầu hút

(2) đồng hồ đo áp lực ở đầu đẩy của bơm

- Áp lực toàn phần của bơm:

Hb = (số đo đồng hồ (2) - Z1) – (số đo ở đồng hồ (1) + Z2)

Ví dụ: số đo đồng hồ (2) là 31,5m, Z1 = 0,45m số đo đồng hồ (1) là 1,5m, Z2 = 0,25m Áp lực toàn phần H b = (31,5-0,45)-(1,5+0,25) = 31,05 – 1,75 = 29,3 m

3) Xác định áp lực toàn phần của bơm chìm và bơm trục đứng đặt trong giếng (hình 3-9)

Hình 3-9 Sơ đồ áp lực toàn phần của bơm chìm

(2) mực nước động ổn định

(3) đồng hồ đo áp lực

(4) ống dẫn nước đo áp lực

Z 1 khoảng cách từ trục ống đến mực nước động trong giếng

Z 2 khoảng cách từ tâm đồng hồ áp lực đến trục ống dẫn Áp lực toàn phần của bơm chìm:

Hb = (số đo áp lực trên đồng hồ (3) - Z2) + Z1 +tổn thất áp lực trên ống đẩy từ bơm (1) đến điểm đặt đồng hồ đo áp lực (3)

Bơm có lưu lượng 3 l/s với ống dẫn có đường kính 90 và vận tốc trong ống là 1 m/s Theo bảng tổn thất thủy lực cho ống nhựa 90, tổn thất là 8m cho mỗi

Khoảng cách từ trục ống đến mực nước động Z 1 = 23m

Khoảng cách từ tâm đồng hồ đến trục ống Z2 = 0,4m Đồng hồ áp lực chỉ 2,1 kG/cm 2 = 21m Áp lực toàn phần của bơm Hb = (21-0,4)+23+0,218 = 43,8m

3.7.3 Tính toán hiệu suất của tổ bơm Để hiểu rõ các bước tính toán hiệu suất của máy bơm và của tổ máy bơm xem ví dụ sau:

Ví dụ: - Bơm đang vận hành với lưu lượng 500 m 3 /h = 0,138 m 3 /s

- Chiều cao nâng nước toàn phần của máy bơm H b = 30m

- Công suất tiêu thụ cấp cho động cơ, đọc trên đồng hồ điện tại tủ vận hành N 81,7 kW

1) Tính hiệu suất của tổ bơm

2) Tính hiệu suất của máy bơm nếu biết hiệu suất của động cơ là 0,8

1) Tính hiệu suất của tổ bơm

- Tính công suất hữu ích tổ bơm sản sinh ra được:

- Hiệu suất của tổ bơm:

Nhận xét: theo đặc tính kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp, bơm có công suất 500 m 3 /h,

H b = 30m ứng với hiệu suất bơm ƞ b = 0,8, hiệu suất động cơ điện ƞ đ = 0,9 thì:

Hiệu suất của tổ bơm ƞ = ƞ b * ƞ đ = 0,8*0,9 = 0,72

Lượng điện tiêu thụ: Đến nay hiệu suất của tổ bơm đã giảm còn ƞ = 50%

Lượng điện năng lãng phí ∆N = 81,7 kW – 56,7 kW = 25 kW

Tính: - Hiệu suất của riêng máy bơm sau khi đã xác định được hiệu suất hiện tại của động cơ là 0,8

- Công suất động cơ có thể truyền sang trục máy bơm

N truyền = Công suất tiêu thụ * ƞ đ (hiệu suất động cơ)

Ntruyền = Ntrên trục máy bơm = 81,7 kW * 0,8 = 65,36 kW

- Hiệu suất của máy bơm

Công suất điện đưa vào động cơ

Công suất động cơ truyền sang bơm

Công suất bơm truyền sang nước Động cơ Máy bơm

81,7 kW Công suất mất đi tại động cơ 81,7-65,36 =

65,36 kW Công suất mất đi tại

Tính toán kinh tế để quyết định đại tu hoặc thay tổ bơm

3.8.1 Tham khảo trình tự tính toán kinh tế để quyết định đại tu hoặc thay tổ bơm Trình tự tính toán kinh tế để quyết định đại tu hoặc thay tổ bơm xem ví dụ sau:

Hiệu suất tổ bơm đo được 72% 70% 68% 65% 63% 60% 50%

- Số giờ bơm chạy trung bình: 12 giờ/ngày; 1 năm: 365 ngày*12 giờ = 4380 giờ

- Tính tiền hao phí điện năng trong 1 năm, và cho lời khuyên lúc nào thì nên thay tổ bơm bằng bơm mới

1) Tính toán công suất tiêu thụ của tổ bơm ứng với mỗi giá trị đo được của hiệu suất ƞ theo công thức:

2) Tính tổng công suât tiêu thụ trong năm ứng với mỗi hiệu suất η đo được:

3) Tính số tiền phải trả hàng năm

4) Tính số tiền chênh lệch phải trả cao hơn hàng năm

5) Tính tổng số tiền chênh lệch cộng dồn

Kết quả tính toán xem bảng 8-1

Công suất tiêu thụ (kW)

Công suất tiêu thụ trong một năm (kW/h)

Tiền điện trả trong năm (1000đ)

Chênh lệch tiền điện hàng năm (1000đ)

Công suất tiêu thụ (kW)

Công suất tiêu thụ trong một năm (kW/h)

Tiền điện trả trong năm (1000đ)

Chênh lệch tiền điện hàng năm (1000đ)

1) Cột 3 tính theo công thức:

2) Cột 4 bằng cột 3*4380 (số giờ bơm làm việc trong năm)

3) Cột 5 bằng cột 4*1,2 nghìn đồng (giá 1 kW/h)

1) Nếu trong 7 năm tổ máy bơm không được bảo dưỡng thường xuyên, để hiệu suất của tổ bơm giảm từ 0,72 xuống 0,5 thì số tiền điện phải trả tăng lên là 130.349.000 đ thừa tiền để mua 2 bơm mới

2) Sau 1 năm hiệu suất tổ bơm giảm từ 0,72 xuống 0,7 Chi phí điện năng đã tăng lên 8.462.000 đ, cần phải có đại tu lớn tổ bơm (hệ thống điện, các ổ bi, vòng chèn, trục và cánh bơm, khớp nối v.v…) để giữ không cho hiệu suất giảm hơn

3) Ở ví dụ trên, nếu hiệu suất giảm xuống 65% thì nên thay bằng tổ bơm mới vì chỉ 2 đến 3 năm sau tiền điện tiết kiệm đã có thể bù lại tiền mua bơm mới

4) Trong vận hành, người quản lý nên lập bảng tính cho mỗi tổ bơm, để đánh giá, quyết định đại tu hoặc thay bơm

KEO TỤ VÀ TẠO BÔNG CẶN

Quá trình keo tụ

4.1.1 Đặc tính của cặn bẩn có trong nước

Cặn bẩn trong nước xuất hiện do dòng chảy xói mòn đất, sự phân hủy xác động thực vật, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, cũng như tạp chất lơ lửng trong không khí Nguồn nước mặt bị ô nhiễm từ cả hoạt động của con người và tự nhiên, chứa các hạt cặn lơ lửng với nguồn gốc vô cơ, khoáng chất và chất hữu cơ hòa tan từ động thực vật, vi khuẩn và vật phù du Kích thước của cặn bẩn lơ lửng trong nước rất đa dạng.

Bảng 4-1 Kích thước đặc trưng của cặn lơ lửng trong nguồn nước mặt

TT Nguồn nước Đường kính hạt tính bằng Micron

Các hạt cặn lớn hơn 10 micron có khả năng lắng xuống dưới tác động của trọng lực trong điều kiện tĩnh lặng, trong khi các hạt nhỏ hơn không tự lắng do mang điện tích âm khi pH nước vượt quá 5-5,5, gây ra hiện tượng đẩy nhau khi va chạm Để lắng cặn nhỏ và hạt keo, cần pha phèn vào nước nhằm trung hòa điện tích âm và tạo ra hệ keo mới không mang điện hoặc tích điện dương, giúp gắn kết các hạt cặn keo Quá trình này gọi là keo tụ, trong đó sau khi điện tích được trung hòa và có các nhân keo tụ, cần khuấy trộn nhẹ để các hạt cặn va chạm và dính kết, tạo thành bông cặn lớn hơn có thể lắng xuống Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn, do đó cần sử dụng bể trộn nhanh để phân tán đều phèn trong toàn bộ dòng nước xử lý.

4.1.2 Các loại phèn dùng trong xử lý nước

Trong xử lý nước, phèn được chia thành hai loại: phèn keo tụ và phèn trợ keo tụ Khi phèn keo tụ được thêm vào nước, nó tạo ra các nhân keo tụ và cặn đã được trung hòa, giúp kết dính các hạt cặn Việc bổ sung chất trợ keo tụ với cấu trúc đa phân tử và mạch nhánh dài sẽ tăng cường khả năng kết nối các hạt cặn, tạo thành bông cặn lớn, chắc chắn và nặng, giúp quá trình lắng diễn ra nhanh chóng hơn.

Bể lắng là một phần quan trọng trong quá trình xử lý nước, trong đó các muối kim loại như nhôm sulphat (Al2(SO4)3) và muối sắt sulphat (hóa trị 2 và 3) thường được sử dụng kết hợp với các chất trợ keo tụ như polime nhân tạo (cationic, anionic, noionic) Những chất này không chỉ hiệu quả mà còn có giá thành rẻ và dễ dàng sử dụng Gần đây, các loại phèn mới như Polyaluminium chloride (PAC) đã được phát triển, cho khả năng keo tụ tốt mà không cần điều chỉnh pH nhiều Polime trong xử lý nước có cấu trúc dạng xích dài với trọng lượng phân tử từ 100 đến 10.000.000, và bao gồm các nhóm ion hóa như Carboxyl, amino, sulfonic Cationic polime hấp thụ các hạt cặn mang điện tích âm, trong khi anionic polime có thể hấp thụ các hạt tích điện dương hoặc không mang điện Việc lựa chọn loại polime phù hợp cho nhà máy xử lý nước là một thách thức do sự đa dạng của sản phẩm trên thị trường, và người vận hành cần chú ý đến các đặc điểm cụ thể để đưa ra quyết định chính xác.

- Không phải tất cả các nguồn nước khi dùng polime đều cho kết quả như nhau

- Một số polime mất tác dụng trợ keo tụ khi trong nước có Clo dư

- Một số polime được cơ quan y tế khuyến cáo chỉ được dùng với liều lượng hạn chế

Trước khi lựa chọn loại polymer phù hợp, cần thực hiện thử nghiệm để xác định các chỉ tiêu kinh tế, bao gồm việc cải thiện chất lượng nước, giảm lượng clo khử trùng, tiết kiệm nước rửa lọc, giảm tiêu thụ phèn, tiết kiệm nước xả bể lắng và đảm bảo an toàn hơn trong quá trình xử lý nước.

Nhà cung cấp cần cung cấp đầy đủ hướng dẫn sử dụng và giấy phép từ tổ chức y tế có thẩm quyền cho việc xử lý nước ăn uống Các loại phèn được sử dụng trong xử lý nước sinh hoạt được liệt kê trong bảng 4-2.

Bảng 4-2 Các loại phèn dùng trong xử lý nước

TT Tên gọi Công thức hóa học Keo tụ Trợ keo tụ Ghi chú

1 Phèn nhôm sulphat Al 2 (SO 4 ) 3 14H 2 0 x Sản xuất ở dạng cục và dạng bột

2 Sulphat sắt 2 Fe(SO 4 ).7H 2 0 x Dạng rắn và lỏng

3 Sulphat sắt 3 Fe 2 (SO 4 ) 3 x Dạng rắn và lỏng

4 Clorua sắt FeCl 2 6H 2 O x Dạng lỏng

TT Tên gọi Công thức hóa học Keo tụ Trợ keo tụ Ghi chú

Al(SO 4 ) x (Cl) y x Dạng bột và lỏng

7 Hydroxit canxi Ca(OH) 2 x x Là chất keo tụ khi làm mềm và trợ keo tụ, khi cần tăng độ kiềm

4.1.3 Các chỉ tiêu cần kiểm soát trong quá trình keo tụ

Quá trình keo tụ trong xử lý nước là một lý thuyết phức tạp, tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả xử lý tại các nhà máy theo công nghệ truyền thống, cần chú ý đến những chỉ tiêu chính cần kiểm soát.

Khi phèn được cho vào nước, phản ứng với kiềm (thường là HCO3-) giúp trung hòa CO2 do phèn tạo ra, giảm độ kiềm của nước và thủy phân phèn thành các hợp chất Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3 Tỷ lệ nồng độ của các dạng Hydroxit phèn phụ thuộc vào pH của nước; trong khoảng pH từ 6 đến 6,5, các hydroxit phèn tích điện dương chiếm ưu thế, tương tác mạnh mẽ với cặn mang điện tích âm, tạo thành bông cặn chắc hơn Khi pH đạt gần 7 hoặc 7,2, các hydroxit phèn không mang điện trở nên chiếm ưu thế Do đó, vùng pH tối ưu cho quá trình keo tụ với phèn nhôm và phèn sắt thường nằm trong khoảng từ 6 đến 7, tùy thuộc vào đặc tính cụ thể của nguồn nước thô.

Trong quá trình keo tụ, việc tạo ra pH đẳng điện và duy trì pH ổn định là rất quan trọng Để đảm bảo hiệu quả, độ kiềm còn lại sau khi cho phèn vào cần đạt 25 – 30 mg/l tính theo CaCO3, vì độ kiềm dư sẽ giúp pH không bị thay đổi Nếu độ kiềm tự nhiên của nước không đủ, lượng phèn cần sử dụng sẽ tăng lên đáng kể Ví dụ tại nhà máy nước Thủ Đức, nguồn nước có độ kiềm thấp (thường 120 NTU lớp lọc đã bị bùn hóa, cần phải rửa tẩy bằng hóa chất hoặc phải thay thế Kết quả thu được thể hiện trên biểu đồ hình (6 – 22)

Chiều sâu lớp hạt lọc cm

Hình 6 – 22 Hàm lượng cặn trong các lớp lọc sau khi rửa đường cong (1)

Hàm lượng cặn chưa trong các lớp trước khi rửa lọc (2)

6.7.6 Rửa lớp lọc, lớp đỡ bằng hóa chất

Sau nhiều năm sử dụng, lớp hạt lọc có thể bị bùn cặn bám chặt, dẫn đến việc rửa không sạch, làm giảm chu kỳ lọc và tăng tổn thất lọc ban đầu Khi độ giãn nở khi rửa giảm, cần tiến hành rửa lớp lọc, lớp đỡ và hệ phân phối bằng hóa chất để khôi phục khả năng lọc ban đầu và tiết kiệm chi phí thay cát hay thay chụp lọc Đối với bể lọc khử sắt và mangan, cặn dính bám vào lớp lọc và hệ phân phối, đặc biệt là Hydroxit sắt 3 và Hydroxit mangan, cần được xử lý Cặn này lâu ngày có thể xi măng hóa, không thể tách ra chỉ bằng nước rửa lọc Trước khi rửa, nên hòa tan cặn bám trong dung dịch axit có độ pH ≤ 3.

Cát lọc trong bể lọc làm mềm nước thường bị bám cặn CaCO3 và Mg(OH)2, những cặn này có thể hòa tan trong dung dịch axit như HCl, axit photphoric hoặc axit citric Đối với bể lọc nước mặt, việc sử dụng phèn nhôm hoặc PAC là phổ biến, và quá trình rửa nên được thực hiện bằng dung dịch kiềm như NaOH hoặc poly photphát natri Thí nghiệm xác định liều lượng hóa chất là bước cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả lọc nước.

1- Lấy 100 ml cát ở mẫu của lớp lọc đã rửa mà không sạch

2- Cho vào ống nghiệm hình trụ 200 ml có khắc độ

3- Đổ thêm nước vào ống nghiệm đến vạch đo có cùng tỷ lệ chiều cao với chiều dày lớp cát và nước trong bể lọc (ví dụ: bể lọc có chiều cao đáy sàn phân phối so với đáy bể lọc là 0,8 m chiều cao lớp sỏi đỡ 0,1 m chiều cao lớp cát lọc 1 m và để mực nước trên mặt cắt khi rửa bằng hóa chất là 0,2 m Cho cát dãn nở Như vậy chiều cao nước trong bể 0,8 m + 0,1 m + 0,2 m = 1,1 m

Như vậy tỷ lệ chiều cao phần chứa nước đối với chiều dày lớp lọc là

1 = 1,1 lần Như vậy nếu chiều cao của 100ml vật liệu trong ống nghiệm là 5 cm thì đổ thêm nước vào ống nghiệm đến vạch 5 cm + 1,1x5cm = 10,5cm)

4- Cho từng lượng hóa chất khác nhau vào các mẫu khác nhau

5- Khuấy đều trong 10 phút (tương đương với pha rửa gió ở bể lọc)

6- Để lắng ngâm trong 2 giờ, khuấy trộn lại lần nữa trong 10 phút

7- Chắt dung dịch hóa chất ra khỏi mẫu cát lọc Đổ nước vào lần nữa đến mức cũ, khuấy đều 5 – 10 phút , chắt hết nước ra

8- Lấy 50ml của cát vừa được rửa bằng hóa chất cho vào bình 500ml lặp lại thí nghiệm đo độ sạch của cát sau khi rửa như đã mô tả ở trên

Qui trình khởi động, cho ngừng bể lọc

Sau khi hoàn tất quá trình rửa lọc, mực nước trong bể lọc cần đạt đến mức ngang với mép máng thu nước rửa Đầu tiên, hãy đóng van xả nước rửa, sau đó từ từ mở van cấp nước vào bể lọc.

Chờ cho mực nước trong bể đạt mức bình thường, sau đó mở van thu nước đã lọc từ từ để đảm bảo chất lượng nước tốt nhất Đồng thời, cần xả nước lọc đầu tại thời điểm và thời gian đã xác định để duy trì hiệu quả của bể lọc Cuối cùng, lấy mẫu nước lọc để phân tích chất lượng nước.

6.8.2 Ngừng bể lọc a- Đóng van cho nước thô vào bể lọc b- Chờ cho mực nước trong bể lọc, lọc tiếp xuống đến mức giới hạn xuống dưới mép máng thu nước rửa rửa 0,1m nếu là rửa gió nước c- Mở van xả nước rửa lọc d- Đóng van thu nước lọc về bể chứa e- Tiến hành rửa lọc theo qui trình đã định f- Nếu phải ngừng bể lọc để sửa chữa lâu ngày, cách ly bể lọc bằng cách đóng tất cả các van Xả đáy bể lọc để tháo hết nước tránh việc rong, rêu tảo phát triển, gây mùi, mầu ở bể lọc g- Ghi vào nhật ký vận hành tình trạng của bể lọc

Trong quá trình vận hành hàng ngày, việc thiết lập quy trình kiểm tra và theo dõi các thiết bị là rất cần thiết để đảm bảo bể lọc hoạt động ổn định.

Giữ cho tất cả các động cơ, thiết bị sạch, không có bụi bám hơi ẩm, côn trùng và chim xâm nhập

Kiểm tra độ ồn, nhiệt độ của động cơ và thiết bị

Bảo đảm máy móc, thiết bị được tra dầu mỡ đúng qui định

Kiểm tra độ trơn các ổ bi và độ thẳng qua khớp nối trục

Kiểm tra hệ và các thiết bị tự động làm việc ổn định

Kiểm tra chế độ rửa khi lọc

Kiểm tra phát hiện ngay khi chất lượng nước không đạt yêu cầu

Ghi chép tình trạng làm việc của các bể lọc vào sổ trực ca

Thực hiện nghiêm ngặt qui chế an toàn lao động

KHỬ SẮT VÀ MANGAN

Sự cần thiết phải khử sắt và mangan

Sắt và mangan là hai nguyên tố hóa học thường xuất hiện trong nước với hàm lượng khác nhau và có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt Mặc dù không gây hại cho sức khỏe, nhưng khi vượt quá tiêu chuẩn, chúng có thể gây khó chịu cho người sử dụng, làm ố quần áo và thiết bị vệ sinh Sắt và mangan còn nuôi sống vi khuẩn trong hệ thống ống dẫn nước, tạo ra màng nhầy dày, gây tắc nghẽn và làm vẩn đục nước Để phát hiện sự hiện diện của chúng, có thể quan sát màu sắc trên bề mặt tường trong bể lọc và lớp vật liệu lọc Hàm lượng cho phép của sắt trong nước uống là ≤ 0,3 mg/l và mangan là ≤ 0,05 mg/l Đặc biệt, khi mangan ≥ 0,02 mg/l, cần thực hiện chương trình xúc xả đường ống thường xuyên để duy trì chất lượng nước và tránh phàn nàn từ người tiêu dùng.

Đo hàm lượng sắt và mangan trong nước

7.2.1 Sự tồn tại của sắt và mangan

Sắt và mangan tồn tại trong nước dưới dạng ion hóa trị 2 Khi phản ứng với oxy hòa tan, chúng tạo ra các hợp chất không hòa tan như Fe(OH)3 và MnO2 Những hợp chất này không xuất hiện trong nguồn nước tự nhiên có hàm lượng oxy hòa tan cao.

Nước mặt ở các nguồn sông, hồ thường không chứa sắt và mangan, ngoại trừ những hồ nông có cặn bẩn phân hủy yếm khí, dẫn đến sự hình thành ion hòa tan trong nước Trong mùa mưa, nước sông Sài Gòn xả từ hồ Dầu Tiếng có thể chứa mangan với hàm lượng lên đến 1 mg/l Sắt và mangan thường xuất hiện trong nước ngầm khi khai thác từ giếng nông và giếng khoan sâu, do vi khuẩn trong đất chuyển đổi ion sắt hóa trị 3 thành ion hòa tan Vi khuẩn sắt và mangan phát triển từ hàm lượng nhỏ trong nước, gây ra vấn đề trong hệ thống ống dẫn nước, đặc biệt là ống gang và thép có oxy hòa tan Việc tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn sắt trong giếng nước ngầm hiện vẫn là thách thức lớn, vì không có biện pháp sát trùng hiệu quả nào để ngăn ngừa sự lây lan của chúng.

7.2.2 Lấy mẫu nước phân tích để tìm hàm lượng của sắt và mangan

Để phát hiện sắt và mangan trong nước cấp, người dùng có thể quan sát các vết bám màu vàng, nâu thẫm trên thành và mép máng tràn của bể chứa, đài nước và thiết bị vệ sinh Để đánh giá chính xác hàm lượng sắt và mangan, cần phân tích mẫu nước tại giếng bơm và bể chứa nước đã xử lý Việc lấy mẫu từ mạng phân phối có thể dẫn đến kết quả sai lệch do vi khuẩn làm lắng đọng ion sắt và mangan Nếu màng nhầy không bị phá vỡ, hàm lượng trong mẫu có thể thấp hơn thực tế; ngược lại, nếu màng bị phá vỡ, hàm lượng có thể cao hơn Ngoài ra, ion sắt và mangan có xu hướng bám vào thành bình chứa mẫu sau vài giờ Do đó, việc lấy mẫu cần thực hiện ngay cạnh giếng hoặc đài nước, mở vòi từ từ và phân tích mẫu trong vòng vài giờ sau khi lấy.

7.2.3 Phân tích xác định sắt và mangan

Phương pháp phân tích sắt và mangan hiện đại sử dụng hấp phụ nguyên tử là một công nghệ tiên tiến Tuy nhiên, đối với các nhà máy nước tại Việt Nam, thiết bị này lại quá đắt đỏ và chưa được áp dụng rộng rãi.

Hiện nay, các phòng thí nghiệm tại Việt Nam đang áp dụng phương pháp so mẫu trên máy đo và phân tích quang phổ để xác định hàm lượng sắt và mangan có trong nước.

Các phương pháp khử sắt đang áp dụng tại các nhà máy và trạm xử lý nước ngầm ở Việt Nam

7.3.1 Dây chuyền công nghệ xử lý truyền thống

Giếng khoan khai thác nước ngầm

Dàn mưa tự nhiên có cường độ từ 5 đến 10 m³/m²/h, trong khi dàn thoáng cưỡng bức với gió nước ngược chiều đạt cường độ từ 30 đến 50 m³/m²/h Điều này giúp cung cấp oxy và giải phóng CO₂, từ đó làm tăng pH của nước.

Bể lắng tiếp xúc là nơi nước có thời gian để hoàn tất quá trình oxy hóa từ sắt hóa trị 2 thành sắt hóa trị 3 Tại đây, ion sắt hóa trị 3 sẽ trải qua quá trình thủy phân, tạo thành hợp chất không tan Fe(OH)3, dễ dàng lắng lọc.

Bể lọc cát hoặc lọc 2 lớp, lọc bằng trọng lực hoặc lọc áp lực, vận tốc lọc từ 4 ÷15 m/h

Bơm ra mạng phân phối

7.3.2 Dây chuyền công nghệ xử lý tăng cường bằng hóa chất

Giếng khoan khai thác nước ngầm

Dàn mưa có hoặc không có

Chất oxy hóa là Clo, hypoclorid natri NaClO, hypoclorid canxi Ca(ClO) 2 , permanganat kali KmnO 4 hoặc pha vôi để tăng pH

Bể tiếp xúc hoặc bể lắng có hoặc không có

Bể lọc trọng lực hoặc bể lọc áp lực Clo sát trùng

Bơm ra mạng phân phối

7.3.3 Các phương pháp xử lý sắt và mangan bằng oxy hóa

1) Oxy hóa sắt và mangan hóa trị 2 bằng oxy của không khí

Oxy có trong không khí là chất oxy hóa rẻ nhất để xử lý sắt và mangan trong nước Phản ứng giữa oxy hòa tan trong nước với mangan diễn ra hiệu quả, giúp loại bỏ các tạp chất này khỏi nguồn nước.

2MnSO 4 + 2Ca(HCO 3 ) 2 + O 2 = 2MnO 2 + 2CaSO 4 + 2H 2 O + 4CO 2

Phản ứng oxy hóa Mn hóa trị 2 thành MnO2 và thủy phân diễn ra hoàn chỉnh ở pH ≥ 9, với thời gian tiếp xúc thường lớn hơn 1 giờ Để thực hiện quá trình này, cần sử dụng 0,29 mg O2 cho mỗi 1 mg Mn2+.

- Độ kiềm của nước giảm 1,8 mg ứng với 1 mg Mn 2+

Lượng cặn tạo ra là 1,58 g tương ứng với 1 mg Mn được loại bỏ khỏi nước Do đó, khi xử lý Mn 2+ bằng oxy từ không khí, cần tính toán hệ thống làm thoáng với điều kiện khử khí CO2 để tăng pH của nước Việc thu đủ lượng O2 từ không khí và nước giúp khử mangan dễ dàng và nhanh chóng hơn so với quá trình làm thoáng khử CO2 Cần kiểm tra tổng độ kiềm trong nước thô để đảm bảo sau khi oxy hóa sắt và mangan, độ kiềm dư còn lại đạt yêu cầu.

40 mg/l thường phải pha thêm vôi vào sau dàn mưa để nâng pH lên 9 và tăng độ kiềm của nước b) Đối với sắt:

Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 + 8 CO2

- Lượng oxy cần thiết: 0,14 mg O2 cho 1 mg Fe +2

- Độ kiềm của nước giảm 1,8 mg ứng với 1 mg Fe +2

- Lượng cặn tạo ra 1,9 g ứng với 1 g sắt được loại ra khỏi nước

Thời gian tiếp xúc để hoàn thành quá trình oxy hóa và thủy phân sắt phụ thuộc vào pH và độ kiềm của nước thô Nghiên cứu cho thấy, nhiệm vụ chính của quá trình làm thoáng khử sắt là khử CO2 nhằm nâng pH của nước Để đảm bảo quá trình khử sắt trong công trình xử lý diễn ra hiệu quả, độ kiềm dư sau khử sắt cần duy trì ít nhất 40 mg/l.

Biểu đồ Hình 8 – 1 minh họa mối quan hệ giữa thời gian oxy hóa và thủy phân sắt với pH trong điều kiện phòng thí nghiệm ở nhiệt độ 25°C Sự hiện diện của các chất hữu cơ hòa tan, H2S và amoni trong nước thô làm gia tăng thời gian cần thiết cho quá trình này, trong khi nhiệt độ thấp cũng làm chậm tiến trình Đặc biệt, pH cao thúc đẩy phản ứng oxy hóa và thủy phân sắt diễn ra nhanh chóng Việc làm thoáng giúp cung cấp đủ oxy cho quá trình oxy hóa sắt, đồng thời giảm CO2 để tăng độ kiềm và pH của nước, phù hợp với thời gian lưu lại trong bể lắng và bể lọc đã được thiết kế tại nhà máy.

Hình 7-1 Sự phụ thuộc của thời gian vào pH để oxy hóa và thủy phân 99% sắt

Trong quá trình vận hành công trình làm thoáng, người vận hành cần lưu ý rằng hiệu quả làm thoáng trong việc khử khí CO2 và thu khí O2 của nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Nồng độ hòa tan của khí trong nước và không khí ảnh hưởng đến tốc độ chuyển đổi giữa hai pha; chênh lệch nồng độ lớn giúp quá trình này diễn ra nhanh hơn Bên cạnh đó, kỹ thuật làm thoáng phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí, cụ thể là diện tích bề mặt của các giọt nước và màng nước khi tiếp xúc với không khí.

+ Hiệu quả làm thoáng phụ thuộc vào tỷ lệ gió nước, tỷ lệ gió nước phải đạt đến trị số nhất định thường từ 10 đến 20 lần

Thời gian tiếp xúc giữa nước và không khí là yếu tố quan trọng trong quá trình làm thoáng Người vận hành cần căn cứ vào bản chất của quá trình và các yêu cầu kỹ thuật để điều chỉnh lưu lượng nước, gió, và diện tích tiếp xúc nhằm đạt hiệu quả tối ưu nhất.

Nước thô chứa CO2 và phản ứng oxy hóa khử sắt và mangan, dẫn đến tính ăn mòn và rỉ sét cao, do đó cần sử dụng vật liệu chống rỉ và chống ăn mòn như nhựa, gỗ và thép không rỉ cho các ống dẫn và thiết bị Nếu nước thô có chất hữu cơ như H2S và amoni, rong rêu có thể bám vào thành ống và tường thiết bị, vì vậy người vận hành nên áp dụng clo hóa định kỳ hoặc quét vôi quanh tường lỗ phun nước để ngăn chặn sự phát triển của rêu tảo và vi khuẩn.

Bể tiếp xúc, thường được sử dụng sau dàn làm thoáng, có vai trò quan trọng trong việc tạo thời gian lưu nước từ 20 – 60 phút để hoàn thành quá trình oxy hóa và thủy phân sắt thành bông cặn Fe(OH) 3 trước khi nước được chuyển sang bể lọc Bể lắng tiếp xúc có thể có hình dạng tròn, vuông hoặc chữ nhật, với đáy bể dốc về hố xả cặn Để đảm bảo hiệu quả thủy lực, việc phân phối nước vào bể cần được thực hiện hợp lý, sử dụng ống đứng trung tâm cho bể hình trụ và các vách ngang cho bể hình chữ nhật Máng thu nước cần có mép ngang phẳng để thu nước đều, đồng thời cần tránh hiện tượng ngắn dòng Việc vệ sinh thành bể và lối đi quanh bể là cần thiết để ngăn ngừa sự phát triển của rong rêu và đảm bảo an toàn cho quá trình vận hành.

Bể lắng tiếp xúc được áp dụng khi lượng sắt trong nước thô lớn hơn 15 mg/l và có pha vôi để khử CO2, nâng pH Quản lý và vận hành bể lắng tiếp xúc tương tự như bể lắng ngang Qua dàn mưa, hơn 98% sắt được oxy hóa và thủy phân thành bông cặn Fe(OH)3, tạo ra nước màu vàng đục, dẫn sang bể lọc Trong bể lọc, bông cặn Fe(OH)3 được giữ lại, đồng thời xúc tác oxy hóa các ion sắt còn lại Cặn sắt và mangan bám vào hạt lọc tạo thành bánh bùn nhầy, nếu không rửa sạch sẽ bị đóng bánh Chất lượng nước lọc thường tốt hơn ở cuối chu kỳ do tác dụng xúc tác của cặn Tốc độ lọc ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước đầu ra; với tốc độ 5-6 m/giờ, hàm lượng sắt còn lại là 0,5-0,7 mg/l, nhưng khi giảm xuống 4-4,5 m/giờ, lượng sắt còn lại chỉ còn 0,1-0,2 mg/l Rửa lọc nên sử dụng quy trình rửa gió nước kết hợp để đảm bảo hiệu quả.

154 dung dịch rửa, dễ đưa ra ngoài Quản lý, bảo dưỡng bể lọc khử sắt xem chương VI vận hành bể lọc

2) Oxy hóa sắt và mangan bằng clo và dioxit clo

Clo khi hòa tan trong nước sẽ oxy hóa mangan thành dioxit mangan không tan (MnO2) và oxy hóa sắt thành hydroxit sắt không tan (Fe(OH)3) Cặn sau đó được loại bỏ khỏi nước thông qua bể lọc.

Phản ứng giữa clo với mangan và sắt diễn ra như sau: a) Đối với mangan khi dùng clo:

Mn(HCO 3 ) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 + Cl 2 = MnO 2 + 2CaCl 2 + 2H 2 O + 4CO 2

Phản ứng diển ra tốt ở pH = từ 6 – 7 Thời gian tiếp xúc 60 phút

- Lượng tiêu thụ cho là 2,29 mg/mgMangan

- Độ kiềm của nước giảm 3,64 mg/mgMn

- Lượng cặn phát sinh 2,58 gam/ 1 gam Mn được loại bỏ

Trong vận hành phải giữ pH ≈ 6 – 6,5 Thời gian tiếp xúc và độ kiềm dư là 40 mg/l b) Đối với sắt khi dùng clo:

2Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl2 = 2Fe(OH)3 + 8CO2 Phản ứng diễn ra tốt ở khoảng pH = 6 đến 7, thời gian tiếp xúc từ 45 đến 60 phút

- Lượng tiêu thụ 0,64 mg clo /1mg sắt

- Độ kiềm giảm 2,7 mg / 1mg sắt được oxy hóa

- Lượng cặn sinh ra 1,9 g ứng với 1 g sắt được loại ra khỏi nước c) Đối với mangan khi dùng dioxit clo:

Mn(HCO3)2 + 2NaHCO3 + 2ClO2 = MnO2 + 2NaClO2 + H2O + 2CO2

Phản ứng diễn ra tốt ở khoảng pH từ 6 ÷ 7 thời gian tiếp xúc 60 phút

- Lượng dioxit clo tiêu thụ 2,46 mg / 1mg Mn +2

- Độ kiềm giảm 3,6 mg / 1mg Mn được oxy hóa

- Lượng cặn phát sinh 1,58 gam / ứng với 1 gam Mn được loại ra khỏi nước d) Đối với sắt khi dùng dioxit clo:

Fe(HCO3)2 + 2NaHCO3 + ClO2 = Fe(OH)3 + NaClO2 + 3CO2

Phản ứng diễn ra tốt ở khoảng pH = 6 ÷ 7 thời gian tiếp xúc cần từ 30 – 60 phút

- Lượng clo dioxit tiêu thụ 1.21 mg/1mg sắt Fe +2

- Độ kiềm của nước giảm 2,7 mg/1mg sắt

- Lượng cặn sinh ra 1.9 gam ứng với 1 gam sắt được loại ra khỏi nước

Số lượng định lượng rút ra từ các phản ứng trên khi trong nước thô không có chất hữu cơ

Khi nước chứa H2S và NH4, lượng clo tiêu thụ cần phải tăng lên Đối với nước thô có chứa chất hữu cơ gây màu, không nên sử dụng clo để khử sắt, mà thay vào đó, nên sử dụng dioxit clo hoặc các phương pháp khác.

Vận hành các công trình xử lý sắt và mangan

7.4.1 Nước từ giếng khoan bơm thẳng ra mạng cấp cho người tiêu thụ Ở các nhà máy nước khai thác nước ngầm nhất là ở trạm cấp nước nhỏ lẻ, tầng chứa nước là ở các trạm cấp nước nhỏ lẻ, tầng chứa nước là đá vôi nứt nẻ, tầng cát thạch anh nằm sát biển ví dụ vùng ven biển miền trung, tầng đá nứt nẻ nằm ở độ sâu từ 250 đến 450 m như ở Tiền Giang, Long An vv nước có chất lượng tốt trong, đủ khoáng chất, không có sắt và mangan, được bơm thẳng ra mạng cho người tiêu thụ Vì giếng sâu, giếng khoan lấy nước xuyên qua nhiều tầng chứa nước Các tầng chứa nước phía trên có thể chứa sắt, mangan, nếu cách ly các tầng chứa nước không kín và đủ bền vững, lưu lượng khai thác gần hoặc vượt qua lưu lượng bơn thử của giếng sau khi khoan, sau một thời gian khai thác nước ở các tầng trên có thể thấm xuống tầng chứa nước đang được đặt ống lọc để khai thác qua khe vách của ống giếng do khi khoan và cấu tạo giếng chèn cách ly không chặt và lớp chèn không bên vững Nước dần dần bị nhiễm sắt và mangan Trong trường hợp này để khắc phục có thể áp dụng 1 trong 2 phương pháp sau:

1) Thực hiện việc cải tạo lại giếng, khoan rộng thành giếng, đổ sỏi quanh ống lọc, chèn xi măng quanh ống vách để cách ly các lớp ngăn nước có chất lượng không tốt, cách ly các tầng chứa nước có sắt và mangan Hoặc khoan giếng mới cạnh giếng khai thác, thử nghiệm chất lượng nước ở tất cả các tầng chứa nước, tìm chính xác độ sâu, độ dày tầng chứa nước có chất lượng đạt tiêu chuẩn để đặt ống lọc khai thác, cách ly các tầng còn lại bằng ống vách và chèn xi măng quanh ống Vì khoan giếng mới rẻ hơn xây dựng trạm xử lý sắt mangan và quản lý dễ dàng hơn

2) Nếu hàm lượng sắt trong nước < 0,3 mg/l và hàm lượng mangan < 0,2 mg/l để ngăn chặn sắt và mangan lắng đọng trong đường ống, gây ra vết ố vàng, vàng đen trong các thiết bị vệ sinh và dính bám vào quần áo khi giặt, có thể pha vào nước dung dịch polyphotsphat

Polyphosphate có tác dụng quan trọng trong việc ngăn chặn quá trình oxy hóa của ion Fe +2 và Mn +2 khi hòa tan trong nước Bằng cách bao bọc các ion này, polyphosphate giúp trì hoãn sự hình thành cặn lắng đọng Fe(OH)3 và MnO2, chỉ xảy ra sau 3 đến 4 ngày sau khi nước đã được sử dụng Để đảm bảo nước sạch và an toàn, sau khi thêm polyphosphate, cần bổ sung clo sát trùng với hàm lượng dư từ 0,2 – 0,3 mg/l nhằm tiêu diệt vi khuẩn sắt và mangan có trong hệ thống ống dẫn.

Metaphosphat natri, một trong ba hợp chất polyphosphat bao gồm pyrophosphat và tripolyphosphat, được đánh giá là hiệu quả nhất và có thể sử dụng với liều lượng thấp hơn so với hai loại còn lại Để xác định liều lượng metaphosphat natri cho vào nước, cần thực hiện thí nghiệm jartest.

Chuẩn bị dung dịch chuẩn độ cho thí nghiệm jartest bằng cách cho vào các bình chứa mẫu nước thô với các thể tích dung dịch chuẩn độ khác nhau Mục tiêu là xác định liều lượng metaphosphat natri cần bổ sung vào nước, được tính bằng mg/l.

Ví dụ: Nếu cần 1 gam polyphosphat cho vào bình sau đó rót nước cất vào bình đến mức

1 lít Ta có nồng độ trong dung dịch chuẩn là:

Nếu cho 2 ml dung dịch chuẩn vào 1 lít nước thô thì trong nước sẽ có 2 mg/l polyphosphat tức liều lượng cần là 2 mg/l = 2 gam/m 3

Để chuẩn bị dung dịch polyphosphat, cần cho 2 gam polyphosphat vào bình và thêm nước cất đến mức 1 lít Khi thí nghiệm, nếu sử dụng 2 ml dung dịch này cho 1 lít nước thô, nồng độ polyphosphat trong nước thô sẽ là 4 mg/1 lít, tính từ công thức 2 ml × 2 mg/ml = 4 mg.

Lấy 6 bình mẫu nước thô, mỗi bình 1 lít, và thêm vào mỗi bình một lượng dung dịch mẫu khác nhau Khuấy đều trong 10-15 phút để đảm bảo polyphosphat tan hoàn toàn Để mẫu nước trong thời gian từ 1 đến 4 ngày tùy thuộc vào khoảng cách từ trạm xử lý đến người dùng Quan sát mẫu để xác định mẫu nào không có sắt và mangan lắng đọng, không biến đổi và không có váng Mẫu có lượng polyphosphat sử dụng ít nhất sẽ được chọn.

Ví dụ, dung dịch chuẩn có nồng độ 1 mg/ml Thời gian cần 2 ngày tiến hành thí nghiệm xác định lượng polyphosphat natri cần thiết:

Số lượng ml dung dịch chuẩn cho vào

Nồng độ polyphosphat trong nước

Mẫu nước sau 2 ngày quan sát

Vàng đục Đen vàng Váng vàng

Không màu Không màng Không váng Chọn mẫu 4 lượng polyphosphat natri cần 4 mg/l

Mẫu nước phải lấy ngay tại ống đưa nước lên, không cho tiếp xúc với không khí và ánh nắng mặt trời

Cho dung dịch polyphosphat trực tiếp vào giếng ngay dưới rọ hút của bơm chìm bằng ống dẫn nilông nhựa trong, xem hình (7 – 2)

Xử lý nước nguồn có chứa phosphat giúp cung cấp nước sạch, trong và không màu cho người tiêu dùng Tuy nhiên, khi đun sôi để pha trà, nước có thể chuyển sang màu đen do mangan bị oxy hóa Mặc dù nước không làm biến đổi mùi và vị của trà, nhưng màu sắc không như mong muốn có thể gây lo ngại cho người tiêu dùng Do đó, người vận hành cần giải thích rõ ràng và thuyết phục khách hàng về vấn đề này.

Hình 7-2 Hệ thống định lượng dung dịch polyphosphat và clo vào nước

7.4.2 Vận hành công trình làm thoáng khử CO2 và lấy Oxy

Hiện tại ở Việt Nam, trong các nhà máy và trạm cấp nước phải xử lý sắt và mangan đang áp dụng các loại dàn làm thoáng sau:

1) Làm thoáng trực tiếp trên bề mặt bể lọc (hình 7-3)

Hình 7-3 Làm thoáng trực tiếp trên mặt bể lọc

Khi nước nguồn có hàm lượng sắt ≤ 5 mg/l, không có mangan hoặc mangan ≤ 0,2 mg/l, pH ≥ 7,0, độ oxy hóa ≤ 2 mg O2/l, H2S = 0 và NH4 = 0, kỹ sư thiết kế đã áp dụng quy trình làm thoáng trực tiếp trên bề mặt bể lọc để khử sắt Nước nguồn đi vào côn, tràn qua mép côn thành màng mỏng và rơi xuống lớp nước trên mặt lớp lọc, tại đây sắt được oxy hóa và thủy phân thành Fe(OH)3, sau đó được lọc qua lớp lọc Vận tốc lọc rất quan trọng, người vận hành điều chỉnh tốc độ lọc dựa trên hàm lượng sắt còn lại sau lọc để đạt kết quả tốt nhất Trong quá trình vận hành, cần chú ý loại trừ rong rêu bằng cách tẩy rửa định kỳ và ngăn ngừa bằng clo và vôi.

2) Thiết bị làm thoáng, gió nước đi cùng chiều, thu khí để làm thoáng bằng ejector Thiết bị này được áp dụng nhiều ở các trạm cấp nước lẻ công suất nhỏ ở các tỉnh phía nam (hình 7-4)

Hình 7-4 Dàn làm thoáng gió nước đi cùng chiều, thu khí để làm thoáng bằng ejector

Dàn làm thoáng gió nước đi cùng chiều, thu khí bằng Ejector cường độ tưới 30 m 3 /m 2 giờ

Nước từ giếng được bơm theo ống (1) đi qua Ejector thu khí (2) tỷ lệ gió/nước thường từ

Trong tháp làm thoáng, nước và khí được trộn đều, tạo thành tia chảy xuống lớp tiếp xúc gồm các ống nhựa ỉ 32-40, xếp vuông góc với nhau và cao từ 1,5 đến 2 mét Tại lớp tiếp xúc, nước chia thành màng, với bề mặt thay đổi từ trên xuống dưới, tiếp xúc với không khí để khử CO2 và hấp thụ oxy Nước và gió di chuyển cùng chiều trong thùng kín, giúp tháp đạt hiệu quả khử CO2 trên 80% và duy trì nồng độ oxy bão hòa trong nước.

- Nước qua Ejector thu khí đủ với tỷ lệ gió/ nước > 10 tổn thất thủy lực từ 3,5– 5m tốn năng lượng

Mùa khô, mực nước giếng thường hạ thấp, dẫn đến giảm công suất bơm và lượng khí thu vào qua Ejector Tình trạng này gây ra sự không ổn định trong tỷ lệ gió/nước, vì vậy người vận hành cần chú ý và thực hiện điều chỉnh phù hợp để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

3) Tháp làm thoáng tải trọng cao

Từ năm 1994 đến năm 2000, trong các nhà máy xử lý nước khử sắt xuất hiện tháp làm thoáng tải trọng cao 30 – 40 m 3 /m 2 giờ, chiều cao 2 – 2,5 m (hình 7 – 5)

Hình 7-5 Tháp làm thoáng tải trọng cao

Nước từ giếng được bơm qua ống vào tháp làm thoáng, nhưng lượng khí thu vào không thể tính toán chính xác, dẫn đến tỷ lệ gió nước thấp và thời gian tiếp xúc ngắn, hiệu quả làm thoáng rất hạn chế Để khử sắt tại các trạm nhỏ ở tỉnh Thái Bình, công ty cấp nước đã sử dụng lớp hạt ALUWAT trong tháp, giúp nâng pH và oxy hóa sắt cũng như mangan, từ đó đạt hiệu quả khử tốt hơn.

4) Làm thoáng bằng dàn mưa:

Hình 7-6 Dàn mưa làm thoáng khử sắt

Dàn mưa làm thoáng thường có 3 sàn tung nước với khoảng cách ≥ 0,6m và cường độ mưa từ 5 – 10 m³/m² giờ Nước từ giếng được bơm lên và dẫn vào dàn ống xương cỏ qua các lỗ khoan, tạo thành các giọt nước nhỏ khi rơi xuống sàn tung Các tia nước khi va chạm với sàn tung sẽ phân tán thành hạt nhỏ, tăng diện tích tiếp xúc với không khí qua 2 đến 3 sàn, làm tăng thời gian và diện tích tiếp xúc Sau khi qua các sàn, nước sẽ được tập trung và dẫn xuống bể tiếp xúc Các tấm chớp có tác dụng ngăn nước bắn ra ngoài và thoát không khí ra vào dàn mưa Hiệu quả khử CO2 của dàn mưa đạt 70 – 75% Trong quá trình vận hành, cần chú ý ngăn ngừa rong rêu bám vào dàn mưa và bảo vệ chống rỉ sét cho các ống phun Định kỳ nên thực hiện vệ sinh và bảo trì dàn mưa để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

5) Tháp làm thoáng cưỡng bức gió nước đi ngược chiều (hình 7-7)

Hình 7-7 Tháp làm thoáng cưỡng bức gió nước đi ngược chiều

Các sự cố và cách khắc phục

Khi quản lý vận hành nhà máy nước xử lý sắt và mangan thường gặp các vấn đề sau:

- Sắt không được khử đến mức qui định

- Cả sắt và mangan trong nước xử lý còn cao hơn tiêu chuẩn cho phép

- Hàm lượng sắt trong nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn còn hàm lượng mangan cao hơn tiêu chuẩn

- Bể lọc có chu kỳ lọc quá ngắn

Hiệu quả lọc của nước thay đổi tùy theo nguồn nước và nhà máy xử lý, vì vậy người vận hành cần có các biện pháp xử lý phù hợp Khi gặp vấn đề, họ nên trao đổi và học hỏi kinh nghiệm từ các nhà máy khác để tìm ra giải pháp hiệu quả cho đơn vị mình Bài viết này sẽ đề cập đến một số vấn đề thường gặp trong thực tế và các biện pháp khắc phục đã được áp dụng tại một số nhà máy.

1) Nhà máy nước Cáo Đỉnh, Hà Nội

Nhà máy nước Cáo Đỉnh công suất 60.000 m3/ngày đưa vào vận hành đầu năm 2001

Qui trình khử sắt và mangan bắt đầu bằng việc bơm nước từ các giếng ở bãi đất trồng hoa màu vào tháp làm thoáng cưỡng bức Nước sau khi làm thoáng được dẫn vào bể lắng tiếp xúc, nơi nước chuyển động ngang qua các vách ngăn phân phối và trộn, tiếp theo là bể lọc cát với tốc độ lọc 6m/h và chiều cao lớp cát 1,4 m, kích thước hạt từ 0,7 mm đến 1,8 mm Nước nguồn có pH = 6,8, sau quá trình làm thoáng pH đạt ≥ 7 Hàm lượng sắt trong nước khoảng 10 mg/l và mangan khoảng 1 mg/l Sau một tuần vận hành, hàm lượng sắt giảm xuống ≤ 0,3 mg/l, trong khi mangan giảm không đáng kể Tuy nhiên, sau một tháng, hàm lượng sắt còn lại > 0,5 mg/l và mangan khoảng 1 mg/l gây ra sự xôn xao.

Trong bối cảnh dư luận và báo chí yêu cầu tìm nguyên nhân và biện pháp khắc phục, công ty tư vấn Viwase cùng với phòng kỹ thuật công ty cấp nước Hà Nội đã xác định nguyên nhân gây ra vấn đề Việc khai thác nước ngầm ở bãi dọc sông đã dẫn đến sự thấm nhập của các chất hữu cơ và sắt vào tầng chứa nước chính, khiến quá trình oxy hóa sắt không thể hoàn tất Từ đó, ba phương án khắc phục đã được đề xuất để giải quyết tình trạng này.

- Cho chất oxy hóa mạnh KMnO 4 với liều lượng 1 – 1,5 mg/l vào nước sau tháp làm thoáng

- Cho Clo vào nước sau làm thoáng với liều lượng 2 – 3 mg/l

Để thực hiện quá trình đồng keo tụ, hãy cho phèn PAC vào nước với liều lượng 1 – 2 mg/l, kết hợp với keo sắt hữu cơ và keo sắt Fe(OH) 3 Đồng thời, cần thay lớp cát dày 0,8 m ở dưới bằng cát đen lấy từ các nhà máy khác.

Hà Nội đã áp dụng phương pháp 3 với việc cho 1,5 mg phèn PAC sau khi làm thoáng, sử dụng tốc độ dòng nước từ dàn làm thoáng xuống máng thu nước để trộn đều phèn vào nước Qua bể lắng tiếp xúc, hàm lượng sắt trong nước lọc còn lại chỉ ở mức vết Sau khi thay lớp cát dày 0,8 m bằng cát đen từ các nhà máy khác, hàm lượng mangan trong nước sau lọc cũng chỉ còn lại dạng vệt Nhà máy đã duy trì quy trình này trong 10 năm, đảm bảo chất lượng nước luôn đạt tiêu chuẩn tốt.

2) Nhà máy nước Bắc Ninh

Nước ngầm từ các bãi giếng dọc sông Cầu được bơm về xử lý tại nhà máy, nhưng trong giai đoạn đầu vận hành, chất lượng nước không đạt yêu cầu do hàm lượng sắt sau xử lý vẫn còn cao Công ty cấp nước Bắc Ninh đã xác định nguyên nhân là do thời gian tiếp xúc khử sắt không đủ, bể tiếp xúc quá ngắn, hiệu quả thủy lực của bể kém, thời gian lưu nước và tiếp xúc không đạt yêu cầu, cùng với quá trình thủy phân chưa hoàn tất.

Công ty đã cải tạo bể lắng tiếp xúc khử sắt thành bể lắng accelerator với buồng phản ứng khuấy trộn ở giữa, nhằm nâng cao hiệu quả thủy lực và tuần hoàn bông cặn Fe(OH)3 Việc này giúp cải thiện quá trình tiếp xúc oxy hóa và thủy phân sắt, đồng thời lắng bớt cặn sắt trước khi chuyển nước sang bể lọc Kết quả là chất lượng nước sau xử lý luôn đạt tiêu chuẩn tốt, và công trình đã hoạt động ổn định trong hơn 10 năm.

3) Các trạm cấp nước nhỏ ở các huyện của tỉnh Thái Bình

Các trạm cấp nước nhỏ ở tỉnh Thái Bình sử dụng tháp làm thoáng tải trọng cao nhưng không khử được sắt Để khắc phục, Công ty Cấp nước Thái Bình đã sử dụng hạt oxy hóa tiếp xúc khử sắt ALUWAT từ Viện Hóa học thuộc Viện Khoa học Việt Nam, cho vào tháp làm thoáng với lớp dày 20 cm Nước đi qua lớp hạt ALUWAT giúp nâng pH lên trên 7, oxy hóa và thủy phân sắt hiệu quả, đảm bảo nước sau lọc đạt tiêu chuẩn Sau một thời gian, lớp hạt ALUWAT sẽ bị bào mòn và được thay thế bằng lớp mới, quy trình này đơn giản và gọn nhẹ.

4) Các trạm cấp nước nhỏ áp dụng tháp làm thoáng, gió nước cùng chiều, thu khí bằng ejector, lọc qua bể lọc nổi 2 đợt nối tiếp, đợt 1 bể lọc tiếp xúc hạt to, đợt 2 bể lọc trong hạt bé

Sau một thời gian vận hành, các hạt nổi trong hệ thống lọc bị cặn sắt bám dính, dẫn đến sự hình thành các bánh bùn Hiện tượng này gây ra tình trạng rửa không sạch, làm giảm công suất và khiến hàm lượng sắt trong nước lọc tăng đột ngột và không đều Để khắc phục tình trạng này, công ty THANH KHIẾT tại thành phố Hồ Chí Minh đã triển khai các biện pháp cải tiến quy trình rửa bể lọc nổi.

- Trước khi rửa và trong khi rửa dùng vòi phun nước áp lực phá vỡ các liên kết bùn sắt Trong lớp vật liệu hạt lọc nổi

Để đảm bảo chất lượng nước lọc, cần đặt cánh khuấy giữa lớp lọc và cho máy khuấy chạy trong 2 phút trước khi xả nước bằng trọng lực Sau đó, tiến hành vừa khuấy vừa xả để rửa bể lọc hiệu quả Tuy nhiên, quy trình này yêu cầu vận hành phức tạp và cần người điều khiển có chuyên môn, gây khó khăn cho các trạm cấp nước nhỏ.

5) Các trạm cấp nước nhỏ, khử sắt bằng làm thoáng lắng tiếp xúc sau đó cho lọc qua bể lọc qua bể lọc áp lực, tốc độ lọc từ 7 – 10 m/h do tổ chức Đông Tây Hội Ngộ xây dựng tại vùng nông thôn miền trung từ Quảng Nam đến Quảng Bình

Trong quá trình vận hành, lượng sắt khử không hoàn toàn được loại bỏ Sau khi thay bể lọc bằng bể lọc hở trọng lực theo tiêu chuẩn khử sắt, tốc độ lọc đạt 5 m/h Kết quả cho thấy tất cả các trạm xử lý khử sắt đều cung cấp nước có chất lượng tốt, với hàm lượng sắt còn lại ≤ 0,1 mg/l.

6) Hiện tượng nước cấp đến các vòi lấy nước trong nhà dân, từng đợt bị vẩn đục bằng cặn màu nâu đỏ, cặn nâu đen và cặn đen Ở các nhà máy nước, nếu sau khi xử lý hàm lượng sắt còn lại < 0,3 mg/l, mangan còn lại

Khi nước có nồng độ ≤ 0,05 mg/l và độ đục ≤ 2 NTU, chất lượng nước tại các vòi lấy nước có thể bị ảnh hưởng bởi vi khuẩn sắt và mangan Những vi khuẩn này bám vào hệ thống ống dẫn, sử dụng sắt và mangan làm nguồn dinh dưỡng, tạo ra lớp cặn nhầy Khi tốc độ nước thay đổi, lớp cặn này có thể bị vỡ, làm nước trở nên đục Ngoài ra, nước không ổn định có tính ăn mòn có thể gây rỉ kim loại, hòa tan sắt vào dòng nước Để khắc phục tình trạng này, cần định kỳ xả cặn trong ống dẫn để loại bỏ màng nhầy, đặc biệt ở những đoạn ống có tốc độ nước chậm Đồng thời, xử lý ổn định nước tại nhà máy trước khi bơm vào mạng lưới sẽ giúp loại trừ cặn rỉ Mặc dù sự phát triển của vi khuẩn sắt gây ra vẩn đục đỏ, đen trong nước là vấn đề khó xử lý, nhưng chúng không gây hại cho sức khỏe con người Vi khuẩn này sống trong các phần tử sắt trong hệ thống ống dẫn và có thể gây ra hiện tượng cặn bám vào thành ống, làm nước bị ô nhiễm khi vào đến tay người tiêu dùng.

Mục đích của quá trình sát trùng

Quá trình sát trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây hại trong nước có thể được thực hiện bằng hai phương pháp chính: vật lý và hóa học Phương pháp vật lý bao gồm việc sử dụng tia cực tím, siêu âm để phá hủy tế bào, và đun sôi để tiêu diệt vi khuẩn Trong khi đó, phương pháp hóa học sử dụng các chất như clo và hợp chất của clo, ozon, và permanganat kali để phá hủy tế bào vi khuẩn.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào quản lý quy trình sát trùng bằng clo và các hợp chất của nó Clo được xem là chất sát trùng hiệu quả nhất và phổ biến nhất tại Việt Nam, nhờ vào chi phí thấp và sự sẵn có rộng rãi Hơn nữa, hiện nay, chúng ta có đội ngũ nhân viên vận hành có tay nghề cao, đảm bảo quy trình sát trùng diễn ra an toàn và hiệu quả.

Clo (Cl 2 )

Clo là một chất khí màu vàng xanh, có mùi hắc dễ nhận biết, nặng gấp 2,5 lần không khí và có hệ số dãn nở cao Khi nhiệt độ tăng từ 20°C đến 28°C, thể tích khí clo có thể tăng từ 84 đến 89%, điều này có thể gây hỏng bình chứa và ống dẫn clo lỏng Do đó, không nên nạp clo quá 85% thể tích bình Một lít clo lỏng có thể sản sinh ra 450 lít clo khí Mặc dù clo không bắt lửa và không gây nổ, nhưng nó thúc đẩy quá trình cháy, và áp lực hơi của clo trong bình sẽ tăng khi nhiệt độ tăng.

8.2.2 Tác dụng sát trùng của clo

Cơ chế sát trùng của clo vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn; một số nghiên cứu cho rằng clo thấm vào tế bào và phá hủy chúng, trong khi các nghiên cứu khác cho rằng tính oxy hóa mạnh của clo làm tê liệt enzym, khiến tế bào không thể hấp thụ thức ăn và dẫn đến cái chết Trong xử lý nước, điều quan trọng là chú ý đến hiệu quả sát trùng của clo hơn là cơ chế cụ thể của nó.

Khi khí clo hòa tan vào nước, nó tham gia vào các phản ứng hóa học với nước và các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước Clo kết hợp với các chất này để tạo ra các hợp chất chứa clo Lượng clo được cho vào nước sẽ tăng dần cho đến khi đủ để oxy hóa các chất hữu cơ và vô cơ, tại thời điểm đó lượng clo tiêu thụ ngừng lại và clo tự do trong nước sẽ tăng lên tương ứng với lượng clo đã thêm vào.

Lượng clo tiêu thụ đến điểm đột biến là tổng lượng clo đã sử dụng cho đến thời điểm này Một số hợp chất clo có tính sát trùng, trong khi một số khác không có đặc tính này Những hợp chất clo có tính sát trùng kết hợp với lượng clo còn lại sau điểm đột biến được gọi là lượng clo dư trong nước Lượng clo dư này sẽ tiếp tục phát huy tác dụng sát trùng khi vi khuẩn xâm nhập vào hệ thống ống dẫn nước.

Trong quá trình sản xuất, người quản lý và vận hành cần xác định liều lượng clo sát trùng cần thiết, bao gồm hai phần quan trọng.

Phần 1 là lượng clo yêu cầu tức là lượng clo tiêu thụ đến thời điểm đột biến

Phần 2 là lượng clo dư để sát trùng tiếp trên đường vận chuyển

Liều lượng clo cần thiết (mg/l) = Liều lượng clo yêu cầu (mg/l) + Liều lượng clo dư (mg/l)

Lượng clo dư (mg/l) = Lượng hợp chất chứa clo (mg/l) + Lượng clo tự do (mg/l).

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sát trùng

Hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả sát trùng là:

Lượng clo dư và thời gian tiếp xúc của clo với nước Ngoài ra còn các yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu quả sát trùng là:

Điểm châm chất sát trùng vào nước và cường độ khuấy trộn giữa chất sát trùng và nước trong thời gian tiếp xúc rất quan trọng Việc khuấy trộn nhanh và đều sẽ nâng cao hiệu quả diệt khuẩn, giúp chất sát trùng phát huy tối đa tác dụng.

- Thời gian tiếp xúc sau khi trộn đều Càng lâu càng tốt

Hiệu quả của việc xử lý nước trước khi thêm chất sát trùng là rất quan trọng Khi nước có độ đục thấp và không chứa chất hữu cơ, H2S, hay NH4+, liều lượng clo cần thiết sẽ giảm và khả năng sát trùng sẽ được nâng cao.

- Nhiệt độ nước, nhiệt độ nước càng cao, hiệu quả sát trùng càng cao

- Loại chất sát trùng và liều lượng của chất sát trùng châm vào nước

- pH của nước, pH của nước càng thấp hiệu quả sát trùng càng cao.

Chuẩn số CT (tích số liều lượng dư của chất sát trùng và thời gian tiếp xúc)

Để đảm bảo nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống không còn vi khuẩn, virus gây bệnh, cần áp dụng quy trình sát trùng Hiện nay, một số phương pháp sát trùng hiệu quả bao gồm sử dụng chất sát trùng như clo, cloramin, đioxit clo, hypoclorit canxi và hypoclorit natri.

Liều lượng và thời gian tiếp xúc của chất sát trùng phụ thuộc vào loại môi chất được chọn Trong sản xuất, người vận hành thường sử dụng chuẩn số CT để đánh giá hiệu quả sát trùng, được tính bằng tích số giữa nồng độ chất sát trùng còn dư (mg/l) và thời gian tiếp xúc (phút) Nồng độ C được đo tại thời điểm kết thúc thời gian tiếp xúc, trong khi thời gian T được tính từ khi thêm chất sát trùng vào nước cho đến khi lấy mẫu để phân tích nồng độ chất sát trùng dư.

Chất sát trùng được châm vào đầu bể chứa Mẫu nước được lấy sau bể chứa, ở vòi vùng

1 của mạng trong giờ cao điểm, vận tốc nước trung bình trong ống 1,5 m/s Chiều dài đường ống tính từ bể chứa đến với lấy mẫu dài 100m

Thời gian lưu nước sẽ là: T1 60 5 , 1

Thời gian lưu nước trong bể chứa có vách hướng dòng: T 2 Q

Lấy mẫu nước từ các khu vực khác nhau trong hệ thống cấp nước để phân tích lượng chất sát trùng dư và coliform, đồng thời thiết lập bảng theo dõi quá trình sát trùng Kết quả phân tích được trình bày trong bảng dưới đây.

Số hiệu vùng N Bể chứa Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3

Thời gian tiếp xúc (phút) 30 41 66 80

Lượng chất sát trùng dư (mg/l) 0,5 0,45 0,25 0,1

Kết quả phân tích coliform so với tiêu chuẩn Đạt Đạt Đạt Không đạt

Chất lượng nước cấp tại vùng 3 không đạt tiêu chuẩn nước uống về vi sinh, có thể do ống dẫn bị bẩn dẫn đến lượng clo dư thấp.

- Tăng cường thau rửa đường ống ở vùng 3 để tăng hàm lượng clo dư

- Châm thêm lượng clo sát trùng vào ống dẫn ở đầu vùng 3.

Điểm châm chất sát trùng clo vào trong nước

Mục đích của clo hóa trước là:

- Tiêu diệt và ngắn chặn sự phát triển của rêu, tảo, chất nhờn trong nước thô

- Tăng cường hiệu quả của quá trình keo tụ và lắng, lọc

- Giảm mùi và vị của nước

Để tăng thời gian tiếp xúc của clo, cần châm clo vào nước tại họng thu nước của máy bơm nước thô Cần lưu ý rằng nếu trong nước thô có phenol, nó sẽ kết hợp với clo và phát ra mùi khó chịu, trong khi các chất hữu cơ có thể phản ứng với clo để tạo ra trihalomethane (THM) Điểm châm chất sát trùng thường được chọn là điểm dẫn nước vào bể chứa nước sạch Trong bể chứa này, cần có vách ngăn hướng dòng để tăng hiệu quả thủy lực, đảm bảo thời gian tiếp xúc đạt yêu cầu theo tính toán.

8.5.3 Tăng cường sát trùng trên mạng

Khi phát hiện vùng nào đó trong mạng phân phối nước có chuẩn số CT không đạt, cần châm thêm chất sát trùng vào ống chính dẫn nước Việc này phải đảm bảo đủ vận tốc để trộn đều và nhanh chóng lượng clo được thêm vào, nhằm nâng cao chất lượng nước.

Vận hành hệ thống pha, định lượng hupoclorit canxi, hypoclorit natri để sát trùng nước

Tại Việt Nam, các trạm cấp nước nhỏ có công suất dưới 150 m³/ngày thường sử dụng hypoclorit canxi hoặc hypoclorit natri để sát trùng nước Hypoclorit canxi được cung cấp trên thị trường dưới dạng bột khô, đóng trong các thùng nhựa có trọng lượng từ 25 kg.

30 kg Nồng độ clo hoạt tính tính theo Cl 2 trong bột hypoclorit canxi thường từ 30 – 35

Hypoclorit natri (NaClO) thường được cung cấp dưới dạng lỏng trong các thùng nhựa và có thể đặt mua từ các nhà máy sản xuất Dung dịch NaClO được vận chuyển đến các nhà máy nước theo thỏa thuận giữa bên tiêu thụ và bên sản xuất Nồng độ clo hoạt tính, tính theo Cl2, trong nước zavel (NaClO) thường dao động từ 12% đến 15% theo trọng lượng.

Trước khi định lượng vào nước để sát trùng, hypoclorit canxi (Ca(ClO)2) và (NaClO) được pha thành dung dịch có nồng độ 2% hoặc lớn hơn

8.6.1 Các thiết bị pha và định lượng

Trong các trạm cấp nước hiện đang sử dụng 3 loại thiết bị định lượng sau:

Hình 8 – 1 Hệ thống định lượng tự chảy

Thùng pha dung dịch được làm từ nhựa và có nắp đậy, với dung tích được lựa chọn dựa trên nhu cầu sử dụng dung dịch 2% hypoclorit trong khoảng 1 đến 2 ngày Tỷ lệ 2% áp dụng cho Ca(ClO)2 và 4% cho NaClO.

Trạm xử lý có công suất 1000 m 3 /ngày Liều lượng chất sát trùng cần tính theo mg/l clo là 1,2 mg/l = 1,2 g/m 3

Tính dung tích cần thiết của thùng pha: a, Nếu dùng bột hypoclorit canxi b, Nếu dùng dung dich NaClO có nồng độ clo hoạt tính 15%

Lượng clo hoạt tính cần dùng trong 1 ngày:

G 1 = Q×a = 1000m 3 /ngày × 1,2 gr/m 3 = 1200 gr = 1,2 kg/ngày

Lượng bột hypoclorit canxi Ca(ClO) 2 cần trong 1 ngày:

1 = 4 Kg/ngày a- Thể tích thùng pha Ca(ClO)2 để có nồng độ dung dịch 2% là

4 = 200 (l) b- Nếu dùng NaClO có nồng độ 15% thì 1 ngày cần:

1  = 8 (l) Thể tích thùng pha NaClO nồng độ 4% có thể tích:

(Coi gần đúng 1 lít NaClO nặng 1 kg)

Để pha chế dung dịch, bạn cần cân 4 kg bột Ca(ClO)2 và cho vào thùng pha Mở vòi nước để đổ 200 lít nước vào bình, sau đó dùng gậy nhựa hoặc gậy gỗ khuấy trong 1 phút cho bột tan đều Sau khi khuấy xong, để dung dịch lắng trong 10 phút trước khi chuyển sang bình định lượng.

Để pha loãng NaClO lỏng với nồng độ hoạt tính 15%, bạn cần lấy 8 lít NaClO và đổ vào thùng pha Sau đó, mở vòi nước để cho nước chảy vào thùng pha cho đến khi đạt mức 200 lít Cuối cùng, để hỗn hợp lắng trong 10 phút trước khi chuyển sang bình định lượng.

Trên nắp bình, lắp ống thoát khí và mở van khi rót dung dịch để khí thoát ra, sau đó đóng kín van Yêu cầu ống và van phải kín tuyệt đối để tránh khí thấm vào bình trong quá trình định lượng Đảm bảo khoảng cách từ đáy bình là 10 đến 15 mm Sử dụng ống nhựa có đường kính 10 đến 12 mm để dẫn dung dịch ra, lắp van điều chỉnh lưu lượng và van đúng mở hoàn toàn, với vật liệu bằng inox, nhựa hoặc thủy tinh Dung dịch sẽ chảy ra ngoài qua van và được hứng vào phễu qua ống nhựa mềm dẫn bằng tự chảy đến điểm cân châm clo sát trùng.

Cách tính lưu lượng chất sát trùng cần châm vào nước để điều chỉnh xác định độ mở của van định lượng (5):

Trạm xử lý nước có công suất 1000m³/ngày hoạt động trong 20 giờ, với lưu lượng nước cần sát trùng là 50m³/h Sử dụng dung dịch hypoclorit 2% để sát trùng, lượng tiêu thụ dung dịch trong một ngày là 200 lít Do đó, lượng dung dịch cần định lượng vào nước mỗi giờ là 10 lít, tương đương với 0,167 lít/phút hay 167 ml/phút.

Sử dụng ống nghiệm có khắc độ để đo lượng ml, mở hoàn toàn van (6) Điều chỉnh van (5) bằng tay để đảm bảo rằng mỗi phút, dung dịch chảy ra là 167 ml, hoặc trong 2 phút, tổng lượng dung dịch chảy ra sẽ là 334 ml (2×167 ml).

Trong quá trình vận hành, nếu lưu lượng và liều lượng clo cần châm vào nước không thay đổi, chỉ cần mở van (6) mà không cần điều chỉnh van (5) Van (6) là van điện từ, tự động mở và đóng theo quy trình của máy bơm nước thô Tổ chức Đông Tây Hội ngộ đã lắp đặt phao tự động cho van (6) dựa trên mực nước trong hộp chứa nước thô Khi bơm hoạt động, phao nổi lên và van mở ra; ngược lại, khi trạm bơm dừng, van sẽ đóng lại khi không còn nước trong hộp.

- Nếu không biết rõ số giờ cần cấp nước trong ngày, chỉ biết lưu lượng nước thô bơm lên trạm xử lý theo giờ

Q = 60 m 3 /h liều lượng dung dịch sát trùng cần châm vào nước a = 1,2 mg/l = 1,2 gr/m 3 tính theo Cl2 1 giờ cần lượng clo là: G1 = 60 m 3 /h × 1,2 g/m 3 = 72 g Cl2

- Nếu dùng dung dịch hypoclorit canxi nồng độ 2% (1,2 kg clo hoạt tính pha trong

Trong ví dụ trên, lượng clo có trong 1 lít dung dịch là 6 g Để đáp ứng nhu cầu 72 g clo trong 1 giờ, cần sử dụng 12 lít dung dịch, tương đương với 0,2 lít mỗi phút hay 200 ml mỗi phút.

- Nếu dùng dung dịch NaClO nồng độ 4% thì trong 1 lít dung dịch có lượng clo là:

6 gam và lượng dung dịch cần định lượng cũng là 200 ml/phút

2) Hệ thống định lượng bơm khí nén

Hình (8 – 2) giới thiệu hệ thống định lượng dung dịch hypoclorit vào nước dùng bơm khí nén của tổ chức Đông Tây Hội ngộ Đà Nẵng

Hình 8 – 2 Hệ thống định lượng dung dịch dùng bơm khí nén

(2) Bình trung gian bằng nhựa có nắp đậy kín dung tích 1,5 – 2 lít có lưới lọc

(3) Ống dẫn dung dịch từ bình trung tâm (2) sang bình (4) Trên ống có lắp van 1 chiều (3)

(4) Bình trung gian bằng nhựa giống bình (2) Trên nắp bình có ống dẫn khí từ máy piston nén khí đến

(5) Van 1 chiều lắp ở đầu ống (6)

(6) Ống dẫn dung dịch đã được định lượng vào điểm cần châm chất sát trùng trên đầu ống phía trong bình có lắp van một chiều (5)

(7) Ống dẫn khí từ piston (8) đến bình (4)

(8) Piston nén khí được điều khiển bằng động cơ (9)

(9) Động cơ có thể thay đổi tần số và khoảng chạy của piston (8) bằng nút cài đặt (10)

Dung dịch được chuyển từ thùng pha (1) vào bình trung gian (2) và sau đó sang bình (4) Khi piston nén khí vào bình (4), van một chiều (3) sẽ đóng lại, trong khi van một chiều (5) mở ra để cho dung dịch chảy vào ống (6).

- Khi piston lùi lại, van (3) mở ra, van (5) đóng lại dung dịch được nạp vào 2 bình trung gian

- Khi bơm nén khí chạy, đo lưu lượng dung dịch chảy ra ở ống (6) Điều chỉnh nút

Để đạt được lưu lượng mong muốn trên động cơ máy nén khí, toàn bộ hệ thống được chế tạo tại Đà Nẵng, địa chỉ liên hệ là 40 Lê Duẩn, Đà Nẵng.

Tổ chức Đông Tây hội ngộ”)

3) Hệ thống định lượng dùng bơm piston màng

Hệ thống thiết bị này được dùng ở trạm xử lý công suất ≥ 1000 m 3 /ngày

Hình 8 – 3 Hệ thống định lượng dung dịch dùng bơm piston màng

(2) Bình nhựa trong có khắc độ đo thể tích để cài đặt nút điều chỉnh lưu lượng (4) trên bơm

(4) Nút điều chỉnh lưu lượng của bơm

Để đo lưu lượng bơm, đóng van (6) và mở van (9) trước khi cho máy bơm (3) chạy Bắt đầu bấm giây để theo dõi thời gian mức dung dịch trong bình đo (2) hạ dần Khi dung dịch gần đến đáy bình, ngừng đồng hồ bấm giây và ghi lại mức dung dịch, sau đó tắt bơm Từ lượng dung dịch đã bơm đi trong thời gian đo, tính toán lưu lượng bơm theo đơn vị ml/phút Nút điều chỉnh (4) trên bơm có mười nấc cài đặt từ 10%Qmax đến 100%Qmax.

Vận hành hệ thống định lượng clo (Cl 2 )

Hệ thống định lượng clo hơi vào nước gồm 3 phần là:

1, Bình đựng, vận chuyển và lưu giữ (kho chứa) clo lỏng (clo hơi hóa lỏng ở áp lực nén cao)

2, Thiếp bị định lượng clo (clo hơi) trong môi trường châm không gọi là clorator

Bơm nước và Ejector đóng vai trò quan trọng trong việc tạo chân không cho thiết bị định lượng và hòa tan clo hơi vào nước, tạo thành dung dịch đưa đến điểm cần châm clo Để ngăn chặn hiện tượng nước chảy ngược từ ejector vào clorator, van một chiều được lắp đặt trên đường ống dẫn clo hơi Người vận hành cần đọc và hiểu rõ các quy trình kỹ thuật từ nhà sản xuất và quy trình vận hành từ kỹ sư thiết kế để đảm bảo lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng hệ thống định lượng clo an toàn Chương này tóm tắt những yêu cầu chung cần tuân thủ khi khởi động, ngừng và xử lý các trục trặc bất thường hàng ngày.

8.6.1 Đường đi của clo từ bình đựng đên điểm châm vào nước

Clo hơi được sản xuất tại nhà máy và nén vào bình áp lực cao, sau đó được vận chuyển đến các nhà máy nước Tại đây, hệ thống châm clo được lắp đặt để xử lý nước Clo lỏng từ bình sẽ bốc hơi qua van giảm áp vào clorator, sau đó đi qua van điều chỉnh chân không để duy trì áp lực ổn định Lưu lượng clo được đo bằng đồng hồ rotamet, và lượng clo có thể điều chỉnh qua lỗ trong van đặt trước rotamet Hơi clo sau đó được hòa trộn với nước công tác tại ejector, tạo thành dung dịch axit HClO để châm vào nước.

Hệ thống châm clo vào nước sử dụng clorator chân không có nhiều ưu điểm, đặc biệt là tính an toàn Áp lực chân không trong clorator và ống dẫn hơi clo được tạo ra nhờ máy bơm nước qua ejesto Van điều chỉnh chân không trong clorator giúp duy trì áp lực cần thiết tương ứng với lượng clo hơi cần châm vào nước Nếu hệ thống gặp sự cố hoặc rò rỉ, clorator sẽ tự động ngừng cấp hơi clo, ngăn không cho clo thoát ra môi trường Tuy nhiên, nếu van điều chỉnh áp lực trên ống dẫn clo bị hỏng, clo hơi có thể thoát ra bên ngoài, gây nguy hiểm cho môi trường.

Bình đựng clo bằng thép hình trụ tròn có trọng lượng chứa từ 45 kg đến 68 kg clo, thường được sử dụng trong các nhà máy nước có công suất tối đa 500 m³/ngày.

Năng suất bốc hơi của bình clo lỏng sang clo hơi là 18 kg trong 24 giờ, tương đương 0,75 kg/h, khi nhiệt độ không khí xung quanh từ 22 đến 25 độ C Nếu nhu cầu sử dụng clo sát trùng vượt quá 0,75 kg/giờ, cần lắp đặt hai bình hoạt động song song để đáp ứng yêu cầu.

Để đảm bảo an toàn khi vận hành bình chứa clo hình trụ, cần chú ý đến hiện tượng 181 cung cấp của bình, trong đó quá trình bốc hơi thu nhiệt khiến mặt ngoài của bình bị lạnh, dẫn đến sự ngưng tụ hơi nước và gây ra rỉ sét, ăn mòn thiết bị.

1- Vận chuyển bình đựng clo trong trạm phải dùng xe đẩy 2 bánh có tay cầm và giá đỡ bình và bình phải buộc chặt vào giá ở độ cao 2/3 bình

2- Bình đựng clo 45 – 68 kg có thể vần xoay để di chuyển ngắn ở vị trí thẳng đứng Không được phép nhấc bình lên khi không đủ thiết bị và dụng cụ chuyên dùng

3- Phải thay hoặc đặt thêm chụp bảo vệ vào đầu bình khi di chuyển

4- Không để ánh nắng chiếu vào bình (nhất là ở nơi nóng ẩm)

5- Vận chuyển và lưu trữ trong kho phải giữ bình ở tư thế đầu bình hướng lên trên

6- Để bình rỗng và bình có chứa clo ra 2 chỗ riêng biệt, có ghi biển báo để phân biệt tình trạng lưu trữ của hai loại bình này

7- Tháo mũ đậy trên nắp bình, kiểm tra độ an toàn của ren trên nút vặn, nếu thấy ren trên nút vặn bị rỉ, sứt mẻ nhẹ, mòn, thì trả lại ngay cho nhà cung cấp

1- Thùng thép đựng clo có dạng hình trụ kết cấu hàn, đường kính ngoài 75 cm chiều dài 200 cm Hai đầu hình trụ được hàn bịt kín bằng hai chõm bán cầu lõm Lượng clo đựng trong bình 1680 kg Năng suất bốc hơi clo của bình ứng với nhiệt độ 20 – 25 0 C là 4,5 đến 5 kg clo/giờ

2- Trên thùng có 8 chíp an toàn, chíp nóng chảy để tháo bớt lượng clo đựng trong bình ra ngoài khi gặp nhiệt độ cao, tránh hiện tượng cháy nổ bình do áp lực hơi clo tăng cao 4 chíp đặt sau

3- Ở một đầu của thùng, tại tâm bán cầu lõm có 2 van 1 van lấy khí clo ra đặt trên, còn van tháo clo lỏng ra khỏi bình đặt phía dưới xem hình (8-5)

Hình 8 – 5 Thùng container đựng clo lỏng Để vận hành an toàn thùng container cần tuân thủ các qui định sau:

1- Xếp các thùng lên xe bằng 2 thanh ray dẫn, xe phải là xe tải nhiều ngăn

2- Nâng thùng container bằng dây cáp chuyên dùng để đầu móc của cần trục gắn vào, công suất nâng của cần trục phải có tải trọng gấp đôi trọng lượng thùng đựng

3- Để container trong kho lưu giữ tại nhà máy trên giá đỡ hình bán nguyệt bằng thép hoặc bằng bê tông để thùng không bị lăn, trượt ra khỏi vị trí đã đặt Lối đi giữa các hàng và giữa các thùng phải rộng tối thiểu 75 cm

4- Tốt nhất trên 2 giá đỡ 2 đầu lắp 4 bánh xe nhỏ đường kính 9 cm, để có thể lăn thùng tại chỗ, quanh trục nằm ngang sao cho van lấy clo hơi nằm trên, van xả clo lỏng nằm dưới trên cùng 1 đường thẳng đúng khi có hơi clo rò rỉ, có thể xoay thùng để clo rò rỉ thoát lên trên, không cho clo nước rỉ ra sàn

Cầu chì chống cháy nổ Đường chân không

Rô ta mét đo clo Ống chân không

5- Dùng khóa để cố định thùng container khi đặt container làm việc lên cân để biết trọng lượng thay đổi khi cấp clo Nối ống mềm chuyên dùng vào van khi đặt phía trên để dẫn clo vào van điều ấp trong clorator

Chương trình an toàn

Trong chương trình an toàn khi vận hành hệ thống sát trùng gồm các mục sau:

1- Thành lập chương trình vận hành an toàn

2- Viết ra các qui tắc thao tác an toàn

3- Mở các lớp đào tạo sử dụng các thiết bị an toàn a- Thiết bị phát hiện clo rò rỉ b- Các thiết bị có bộ lọc khử clo c- Thiết bị kiểm soát độ trong sạch của không khí

4- Thiết lập qui trình khắc phục tình trạng khẩn cấp khi có clo rò rỉ

5- Thiết lập chương trình bảo dưỡng và chỉnh định an toàn cho các thiết bị

6- Thiết lập hệ phòng chống cháy an toàn và liên hệ chặt chẽ với đơn vị chữa cháy gần nhất

Người vận hành hệ thống clo sát trùng cần có chứng nhận từ lớp đào tạo về an toàn, hiểu rõ tính độc hại của khí clo và biết cách sử dụng thiết bị an toàn theo hướng dẫn Họ cũng phải thành thạo quy trình kiểm tra và phát hiện sự cố trong hệ thống.

8.7.1 Tính độc hại của clo hơi

Khí clo nặng gấp 2,5 lần không khí và có tính độc tố cao, đặc biệt là trong môi trường ẩm Khi không có hơi ẩm, khí clo có thể được lưu trữ an toàn trong bình thép và ống dẫn, nhưng khi có độ ẩm, cần sử dụng các vật liệu không bị ăn mòn như ống thủy tinh, bạc, ống nhựa hoặc ống thép không gỉ Khí clo có khả năng kích thích và phá hủy các màng nhầy trong mũi họng, và cơ quan khứu giác có thể phát hiện clo với nồng độ 3 phần triệu, nhưng không nên tiếp xúc với nồng độ lớn hơn hoặc bằng 1 phần triệu để tránh nguy cơ tê liệt.

Việc đo nồng độ clo trong không khí cần phải sử dụng thiết bị đáng tin cậy, vì khả năng khứu giác của con người có giới hạn Không nên sử dụng mũi để đánh giá nồng độ clo bị rò rỉ trong không khí.

Khi bước vào phòng chứa bình và thiết bị định lượng clo khí, người vận hành cần mở cửa từ từ và kiểm tra mùi clo trong không khí Nếu có mùi clo, tuyệt đối không được vào phòng mà không đeo mặt nạ phòng độc Cần tuân thủ quy trình khắc phục sự cố khẩn cấp.

8.7.2 Thao tác thận trọng trong khi tiếp xúc với clo

Khí clo là một chất độc hại, chỉ cần nồng độ 1/1000 trong không khí (1 lít khí clo trong 1 m³ không khí) cũng có thể gây tử vong chỉ sau vài lần hít thở Khi phát hiện có rò rỉ khí clo, người vận hành cần nhanh chóng thực hiện quy trình khắc phục sự cố khẩn cấp và luôn đảm bảo trang bị đầy đủ quần áo bảo hộ, mặt nạ phòng độc và thiết bị bảo vệ an toàn.

Sự cần thiết phải xử lý nước thải và bùn thải

Trước năm 2000, nước thải và bùn thải từ các nhà máy xử lý nước cấp thường được xả vào hệ thống cống chung của thành phố hoặc thải trực tiếp ra các hồ, sông và ngòi gần đó.

Luật Môi trường Việt Nam được Quốc hội thông qua vào năm 1990 và có hiệu lực từ năm 1991, đánh dấu bước khởi đầu quan trọng trong quản lý môi trường Từ đó đến năm 2000, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã phối hợp với các bộ ngành liên quan để ban hành nhiều nghị định và văn bản hướng dẫn thi hành luật Các nhà máy xử lý nước, thuộc diện sản xuất công nghiệp, không còn được phép xả thải trực tiếp ra môi trường như trước Theo quy định hiện hành, các nhà máy phải kiểm soát lượng và chất lượng nước xả thải hàng ngày, đảm bảo các chỉ tiêu về pH, BOD, hàm lượng cặn, muối hòa tan và chất độc hại Kết quả phân tích phải được ghi chép và báo cáo định kỳ lên cơ quan quản lý môi trường địa phương Do đó, việc xây dựng và quản lý hệ thống xử lý chất thải tại các nhà máy là cần thiết để đảm bảo tuân thủ quy chuẩn và tiêu chuẩn đã ban hành Mặc dù nhiệm vụ chính của người quản lý là cung cấp nước an toàn cho cộng đồng, nhưng việc xử lý chất thải đúng tiêu chuẩn là điều kiện tiên quyết để hoàn thành nhiệm vụ.

Nguồn thải và chất lượng nước thải, bùn thải

Các nhà máy xử lý nước có thể được phân loại thành 4 loại chính dựa trên công nghệ xử lý Loại 1 là nhà máy xử lý nước ngầm, chuyên xử lý sắt và mangan Loại 2 là nhà máy xử lý nước mặt, sử dụng công nghệ truyền thống với quy trình pha phèn (vôi), keo tụ, lắng, lọc và sát trùng Loại 3 là nhà máy sử dụng hóa chất trao đổi ion để làm mềm nước.

+ Nhà máy xử lý nước ngầm, oxy hóa khử sắt và mangan kết hợp dùng hóa chất làm mềm nước

+ Nhà máy xử lý nước sông theo công nghệ truyền thống kết hợp dùng hóa chất để làm mềm nước

Bùn cặn của nhà máy xử lý nước được hình thành từ các chất lơ lửng trong nước thô, sau quá trình keo tụ và lắng xuống đáy bể Cặn lắng chứa hóa chất xử lý như vôi, phèn và các chất oxy hóa, nhưng đều là không độc hại Nước dùng để xả bùn cặn là nước thô đã qua xử lý keo tụ, đảm bảo không chứa độc tố và đáp ứng tiêu chuẩn nước ăn uống Chất lượng nước thải và bùn của nhà máy được đánh giá như sau: a) Không có hàm lượng chất độc hại; b) pH nước thải trung tính; c) BOD thấp đạt tiêu chuẩn nước thải loại A; d) Rác và cặn nổi đã được xử lý và thu gom; e) Hàm lượng cặn lơ lửng cao cần xử lý; f) Hàm lượng muối hòa tan luôn