Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật cấp thoát nước: Nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa phèn sắt (FeCl3) và Polymer trong xử lý nước tại công ty CP. Đầu tư và kinh doanh nước sạch Sài Gòn

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

Hồ Thanh Cường

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TOI UU HÓA PHEN SAT (FeCls)

VÀ POLYMER TRONG XỬ LÝ NƯỚC

TẠI CÔNG TY CP ĐẦU TƯ VÀ KINH DOANH

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên : HO THANH CƯỜNG

Ngày sinh : 16/7/1968

Cơ quan công tác : Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn

Tác giả đề tài : Nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa phèn sắt (FeCls) và

Polymer trong xử lý nước tại Công ty CP Đâu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn

Học viên lớp cao học : 25CTN11 — CS2

Chuyên ngành : Kỹ thuật Cấp thoát nước

Mã số : 8580213

Tôi xin cam đoan công trình này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân học

viên dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Võ Anh Tuấn Công trình này chưa được côngbồ lần nào Tất cả các nội dung tham khảo đều được trích dẫn nguồn đầy đủ và đúng theo

Trang 3

LOI CAM ON

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Võ Anh Tuấn là người đã tan tình hướng dan và giúp đỡ cho em hoàn thành được dé tài này; xin chân thành cảm ơn Quý Thay

Cô trong Bộ môn Cấp Thoát Nước và Khoa Kỹ thuật — Tài nguyên nước , Trường Dai học Thủy lợi, đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập tại

Bên cạnh đó, em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo và tập thể cán bộ nhân viên Công ty cô phan Dau tư và Kinh doanh nước sạch Sai Gòn đã cung cấp tài liệu và tạo điều kiện cho em thu thập những dữ liệu và số liệu quan trọng cần thiết, cũng

như những thông tin hữu ích dé em có thé hoàn thành đề tài này.

Với những nỗ lực và cô gắng của bản thân trong quá trình thực hiện đề tài chắc chăn sẽ không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm trong quá trình thực hiện luận văn Tuy nhiên, với những ý kiến đóng góp chân thành từ quý Thầy Cô và những kiến thức được trang bị trong quá trình học tập tại Trường sẽ là nền tảng, hành trang quý báu giúp em hoàn thiện hơn kỹ năng chuyên môn nghiệp vụ, góp phần hoàn thành nhiệm vụ sản xuất, cung

cấp nước sạch an toàn, liên tục, chất lượng, phục vụ ngày càng tốt hơn cho nhân dân thành

Trang 4

CHƯƠNG I TONG QUAN

1.1 So lược về Nha máy nước trực thuộc Công ty CP Dau tư và Kinh doanh

nước sạch Sài Gòn

1.1.1 Quy mô, công suất của Nhà máy

1.1.2 Quy trình công nghệ của Nhà máy

1.2 Quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự So sánh và phân tích ưu nhược điêm

1.2.1 Quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự tại khu vực

Thành phô Hồ Chí Minh

1.2.1.1 Nhà máy nước Thủ Đức trực thuộc Tổng Công ty Cấp nước

Sai Gòn — Trách nhiệm hữu han một thành viên (SAWACO)

1.2.1.2 Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP BOO Thủ Đức

1.2.1.3 Nhà máy nước Tân Hiệp trực thuộc Tổng Công ty Cấp nước

Sài Gòn — Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)

1.2.1.4 Nhà máy nước Tân Hiệp 2 trực thuộc Công ty CP Đầu tư

nước Tân Hiệp

1.2.2 Quy trinh công nghệ của các nhà máy nước trên thế giới

1.2.2.1 Nhà máy xử lý nước Auchel (CHLB Đức)

Học viên : Hé Thanh Cường, Lớp : CH25CTNI1-CS2

Trang 5

1.2.2.2 Nhà máy xử lý nước Biebesheim (CHLB Đức)

1.2.3 Phân tích ưu nhược điểm của các quy trình công nghệ mà Nhà máy

đang áp dụng với quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự tại khu vực Thành phô Hồ Chí Minh

1.2.3.1 Ưu điểm

1.2.3.2 Nhược điểm 1.3 Tính cấp thiết của đề tài

1.4 Các bước tiếp cận vấn đề nghiên cứu

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYÉT VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU GIÚP TOI UU HÓA QUY TRINH CHAM HÓA CHAT PHÈN SÁT (FECL3)

VÀ POLYMER

2.1 Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng nước thô, chất lượng nước sau khi

xử lý và trước khi hòa vào mạng lưới câp nước của Thành phô

2.2 Cơ sở lý thuyết quá trình keo tụ, tạo bông và lắng trong hệ thống xử lý

nguôn nước mặt

2.2.1 Lý thuyết quá trình keo tụ

2.2.2 Các chất keo tụ thông thường

2.2.3 Phương trình thủy phân của muối kim loại vô cơ

2.3 Hiện trạng quá trình vận hành nhà máy xử lý nước SWIC

2.4 Giới thiệu về Phần mềm R và các bước thực hiện phân tích dữ liệu băng R 2.4.1 Giới thiệu sơ lược về phan mềm R

2.4.2 Các bước phân tích dữ liệu bằng R

CHUONG III NGHIÊN CUU, DE XUẤT GIẢI PHÁP TOI UU CHO QUY

TRINH CHAM HOA CHAT PHEN SÁT (FeCl3) VA POLYMER TAI NHÀ

MAY NƯỚC TRỰC THUOC SWIC

3.1 Mô tả quy trình, trang thiết bị sử dụng cho việc nghiên cứu

3.1.1 Thu thập và biên tập các dữ liệu dùng cho việc nghiên cứu và phân

Trang 6

3.1.2 Mô tả quy trình và trang thiết bị dung cho việc nghiên cứu và phân

tích dữ liệu

3.1.2.1 Mô tả quy trình phân tích dữ liệu

3.1.2.2 Các trang thiết bị dùng cho việc nghiên cứu

3.2 Phân tích dữ liệu thu thập trong quá trình nghiên cứu

3.2.1 Phân tích diễn biến độ đục nước thô trên sông Đồng Nai và so sánh

độ đục nước thô bình quân giữa mùa khô và mùa mưa qua các năm 2016, 2017,

3.2.2 Phân tích mối tương quan giữa các biến số

3.2.3 Xác định tầm quan trọng của các biến số 3.2.4 Phân tích phương sai các biến số

3.2.4.1 Phân tích phương sai cho biến số “FeC13”

3.2.4.2 Tương tự cho việc phân tích phương sai và hậu định phương

sai đôi với biên sô độ đục nước thô “rw.ntu” qua các năm 2016, 2017,

3.2.4.3 Nhận xét

3.2.5 Phân tích mô hình hồi quy tuyến tính cho biến số “FeC13” có tính

đến yếu tố ảnh hưởng tương tác giữa các biến số “rw.ntu” và biến số “seasons”

và các giải định

3.3 Kết quả thực hiện mô hình nghiên cứu tối ưu KET LUẬN VA KIEN NGHỊ

TAI LIEU THAM KHAO

PHU LUC SO 1 CAC KET QUA THU NGHIỆM JARTEST

PHU LUC SO 2 CAC CAU LENH DUNG TRONG PHAN TICH DU LIEU

Trang 7

DANH MỤC CÁC HINH ANH

Hình 1.1 Văn phòng Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn Hình 1.2 Sơ đồ khối quy trình công nghệ tại Nhà máy

Hình 1.3 VỊ trí trạm bơm nước thô và họng thu nước tại Hóa An trên Google

Hình 1.4 Bên trong Trạm bom nước thô

Hình 1.5 Phối cảnh các hạng mục khu xử lý nước và nhà hành chính của Công

Hình 1.6 Sơ đồ mặt bằng khu nhà lắng Hình 1.7 Minh họa sơ đồ cụm bể lắng Hình 1.8 Sơ đồ mặt bằng khu nhà lọc

Hình 1.9 Trạm bơm nước sạch (Tram cấp II)

Hình 1.10 Minh hoa các tram châm hóa chất và thiết bị bên trong các trạm Hình 1.11 Sơ đồ mặt bằng quy trình thu hồi nước sau rửa lọc

Hình 1.12 Khu xử lý bùn thải

Hình 1.13 Minh họa hệ thống điều khién SCADA

Hình I.14 Quy trình công nghệ của Nhà máy nước Thủ Đức Hình 1.15 Quy trình xư lý nước nhà máy BOO Thủ Đức

Hình 1.16 Quy trình công nghệ của Nhà máy nước Tân Hiệp Hình 1.17 Quy trình xử lý nhà máy nước Tân Hiệp 2

Hình 1.18 Sơ đồ công nghệ xử lý nước của Nhà máy nước Auchel

Hình 1.19 Công nghệ xử lý nước của Nhà máy nước Biebesheim

Trang 8

Hình 2.2 Tính chất keo tụ của hợp chất polyme Fe(III)

Hình 2.3 Bề lắng và bề lọc khi châm Polymer với liều lượng > 0.3ppm Ảnh

chụp vào tháng 7/2017

Hình 2.4 Minh họa phần mềm phân tích dit liệu R

Hình 2.5 : Mô tả mô hình hồi quy tuyến tính đơn giản nhất đi qua hai điểm

Hình 2.6 : Mô tả phương pháp xác định tham số a và b của mô hình hồi quy

tuyên tính

Hình 3.1 Mẫu báo cáo số liệu hằng ngày của Ban Điều hành NMN

Hình 3.2 Chỉ tiết các số liệu trong mẫu báo cáo của Ban Điều hành NMN Hình 3.3 Minh họa các biến số và đữ liệu được biên tập lại

Hình 3.4 Minh họa các tập tin dữ liệu ở dạng Excel

Hình 3.5 Biểu đồ diễn biến độ đục nước thô sông Đồng Nai qua các năm

Hình 3.8 Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2016 Hình 3.9 Biểu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2017 Hình 3.10 Biéu đồ ma trận mối tương quan giữa các biến số năm 2018

Hình 3.11 Các số liệu thể hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số

Hình 3.14 Các số liệu thé hiện mức độ quan trọng giữa các biến số với biến số

“FeCI3” tông hợp 3 năm 2016, 2017, 2018

Trang 9

Hình 3.15 Biểu đồ lượng hóa chất FeC13 bình quân qua các năm 2016, 2017,

Hình 3.16 Biéu đồ phân bố chuẩn của biến số “FeC13”

Hình 3.17 Kết quả phân tích phương sai của biến số “FeC13”

Hình 3.18 Kết quả phân tích hậu định phương sai theo phương pháp TuKey Hình 3.19 Biếu đồ thể hiện sự khác biệt của biến số “FeC13”

Hình 3.20 Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “FeC13” theo Phương

pháp Kruskal Wallis

Hình 3.21 Kết qua phân tích hậu định phương sai biến số “FeC13” theo Phương

pháp Kruskal Wallis

Hình 3.22 Kết quả phân tích phương sai biến số “FeC13” theo mô hình hóa Hình 3.23 Kết quả phân tích phương sai biến số “FeC13” theo mô hình hóa

Hình 3.24 Biéu đồ độ đục nước thô bình quân qua các năm 2016, 2017, 2018 Hình 3.25 Biéu đồ phân bố chuẩn của biến số “rw.ntu”

Hình 3.26 Kết quả phân tích phương sai của biến số “rw.ntu”

Hình 3.27 Kết quả phân tích hậu định phương sai biến số “rw.ntu” theo phương

pháp TuKey

Hình 3.28 Biếu đồ thé hiện sự khác biệt của biến số “rw.ntu”

Hình 3.29 Các ước số dé xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2016

Hình 3.30 Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính có loại bớt biến

so rw.ntu:seasons của năm 2016

Hình 3.31 Biểu đồ của mô hình hồi quy tuyến tính năm 2016

Hình 3.32 Các ước số để xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2017

Hình 3.33 Các ước số để xây dựng mô hình hôi quy tuyến tính có loại bớt biến

so rw.ntu:seasons cua năm 2017

Hình 3.34 Biéu đồ của mô hình hồi quy tuyến tinh năm 2017

Trang 10

Hình 3.35 Các ước số dé xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính của năm 2018

Hình 3.36 Các ước số để xây dựng mô hình hôi quy tuyến tinh có loại bớt biến

SỐ rw.ntu:seasons của nam 2018

Hình 3.37.Biéu đồ mô hình hồi quy tuyến tinh của năm 2018

Hình 3.38.Các ước số đề xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính tổng hợp 3 năm Hình 3.39.Các ước số dé xây dựng mô hình hồ quy tuyến tính có loại bỏ biến số

rw.ntu:seasons của tông hợp 3 năm

Hình 3.40.Biéu đồ mô hình tuyến tính tổng hợp 3 năm

Hình 3.41 Biểu đồ mô phỏng phan lượng dư của một mô hình hồi quy tuyến

Hình 3.42 Biéu đồ phân bố chuẩn phan dư của dit liệu tệp dat2018R.csv

Hình 3.43 Biểu đồ thể hiện đường quan sát (màu hồng) “gần” với đường tuyến

tính (màu xanh đứt khúc - đường kỳ vọng)

Hình 3.44 Biéu đồ xác định phương sai của phan dư

Hình 3.45 Giá trị p = 0 < 0.05 , nghĩa là biến FeC13 có thé được xem là biến độc

Hình 3.46 Kết quả có thé thay không có giá trị ngoại vi nào và đối tượng có id

là 222 có giá trị vê độ lệch chuân cao nhât

Hình 3.47 Có 3 đối tượng ¡d: 221, 222, 223 có khả năng làm ảnh hưởng đến ước

sô của mô hình hồi quy tuyên tính

Hình 3.48 Các ước số xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính năm 2018 theo

phương pháp BMA

Hình 3.49 Biếu đồ so sánh giữa thực nghiệm và các mô hình đề xuất Hình 3.50 Các ước số của mô hình hồi quy tuyến tính thông thường

Hình 3.51 Các ước số của mô hình hồi quy tuyến tính theo phương pháp BMA Hình 3.52 Biểu đồ so sánh lần 2 kết quả các mô hình hồi quy tuyến tinh

Hình 3.53 Các ước số xây dựng các mô hình hồi quy tuyến tính thông thường,

Trang 11

Hình 3.54 Các ước số của mô hình hồi quy tuyến tính theo phương pháp BMA,

lần 2

Hình 3.55 Kết quả Jartest mô hình Y = 24.17 + 0.37*X Hình 3.56 Kết quả Jartest lúc 14 giờ ngày 08/1/2019

Hình 3.57 Kết quả Jartest lúc 14 giờ ngày 09/1/2019

95969797

Trang 12

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

Bảng 1.1 : Các thông số kỹ thuật co bản của máy bơm nước thô 16

Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề trộn 18

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề tạo bông 19

Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề lắng 19

Bảng 1.5 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề lọc 20 Bảng 1.6 Lượng hóa chất xử lý nước tại Nhà máy trực thuộc SWIC từ năm 2016 đến 31

Bảng 2.1 So sánh cơ ban việc sử dung các loại hóa chất keo tụ 40 Bảng 2.2 Kết quả Jartest khi độ đục nước thô thấp 42 Bảng 2.3 Kết quả Jartest khi độ đục nước thô cao 42 Bảng 3.1 So sánh các mô hình hồi quy tuyến tính 84

Bảng 3.2 So sánh mô hình hồi quy tuyến tính giữa các phương pháp 90

Trang 13

Một loại than hoạt tính dùng trong xử lý nước

Phương pháp phân tích mô hình hồi quy tuyến tính theo

trường phái Bayes (Bayesian Model Averaging) Cong hòa Liên bang Đức

Đường kính danh nghĩa

Đơn vị đo độ đục của nước

Hóa chất Poly Aluminium Chloride

Mùa mưa

Công ty Cô phần Cơ Điện lạnh

Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn — Trách nhiệm hữu hạn

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (cột

A2) do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành năm 2015

Trang 14

QCVN0I-1:2018/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chat lượng nước sạch sử

dụng cho mục đích sinh hoạt do Bộ Y tê ban hành năm

WASECO Công ty Cô phan Đầu tư và Xây dựng Cấp thoát nước

Trang 15

LỜI MỞ ĐẦU

Nhu cầu tiếp cận nước sạch và điều kiện sống hợp vệ sinh là một trong những quyền

cơ bản của con người trên trái đất này Điều này đã được thông qua tại Đại hội đồng Liên

hiệp quốc vào cuối tháng 7-2010 với 122 phiếu ủng hộ, 44 phiếu trang và không có phiếu chông

Tốc độ phát triển dân số đang ngày càng gia tăng, quá trình đô thị hóa và công nghiệp

hóa đang diễn ra nhanh chóng tại nhiều quốc gia; mức độ ô nhiễm về nguồn nước, không

khí đang diễn biến ngày càng trầm trọng, đặc biệt tại các vùng đô thị, các khu công nghiệp; sự biến đổi khí hậu nóng dần lên đang diễn ra ngày càng rõ rệt hơn, với tính chất khắc nghiệt hơn, cùng với đó là mực nước biển dâng cao gây ra hiện tượng xâm nhập mặn vào

sâu trong khu vực nội địa ven biển của các quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam

nói riêng, gây ra tình trạng khan hiểm và khủng hoảng nước sạch Trong khi đó, quá trình

sử dụng nước, quản lý nguồn nước và xử lý các vân đề môi trường của các quốc gia, đặc biệt là những nước dang phát triển vẫn chưa được coi trọng một cách đúng mức, khiến cho

nước sạch có thé sẽ là một nguồn tài nguyên quý giá trong thé kỷ 21 này và cả trong tương

Với quy trình xử ly nước mặt thông thường vẫn dang được áp dung tại phan lớn các nhà máy xử lý nước sạch từ trước cho đến nay là keo tụ — tạo bông — lắng — lọc — khử trùng.

Trong đó, quá trình keo tụ, tạo bông được xem là quan trọng nhất, vì quá trình này sẽ làm

mắt tính 6n định của hệ keo các chất ban lơ lửng và hòa tan trong nước bằng cách cho hóa

chất phèn vào trong nước, đồng thời tạo ra hệ keo mới có kha năng liên kết thành các bông

cặn lớn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng sẽ hấp thụ và kéo theo cặn bân, cũng

như các chất gây mùi, vị của nước (Giáo trình Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp, TS Trịnh Xuân Lai, NXB Xây Dựng tái bản năm 2016, trang 62).

Đối tượng của đề tài nghiên cứu này là làm sáng tỏ tính hiệu quả của việc sử dụng

hóa chất phèn sắt (FeCl;) và Polymer trong xử lý nước tại Nhà máy nước trực thuộc Công

ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn.

Các nội dung cần nghiên cứu bao gồm :

- Các tiêu chuẩn, quy trình vận hành nhà máy xử ly nước tại Công ty.

- Quy trình công nghệ xử ly nước và hệ thống châm hóa chất phèn sắt (FeCls) và

Polymer đang áp dụng tại Công ty.

- Nghiên cứu, đề xuất giải pháp mô hình tối ưu hóa chất phèn sắt (FeCls) và Polymer

trong xử lý nước tại Công ty.

- Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý, điều hành quy trình tối ưu công nghệ

xử lý nước đã nghiên cứu.

Trang 16

CHƯƠNG I TÔNG QUAN

1.1 Sơ lược về Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước

sạch Sài Gòn

Theo tài liệu giới thiệu của Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn,

quy mô và quy trình công nghệ của Nhà máy nước trực thuộc Công ty như sau :

Công ty Cổ phần Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sài Gòn (gọi tắt là SWIC) được

thành lập ngày 28/1/2011 theo chủ trương của UBND Thành phố Hồ Chí Minh tại Văn bản

số 5783/UBND-DTMT ngày 13/11/2010 về thành lập công ty cô phan dé thực hiện dự án

Nhà máy nước Thủ Đức 3, công suất 300.000 m3/ngày Các cô đông sáng lập Công ty gồm có: Tong Công ty Cấp nước Sài Gòn — Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO) góp 60% vôn điều lệ; Công ty cô phan Cơ điện lạnh (REE) góp 30% vốn điều lệ, Công ty Cô phần Dau tư và Xây dựng Cấp thoát nước (WASECO) góp 10% vốn điều lệ Tổng vốn

điều lệ của Công ty là 150 tỷ đồng

Hình 1.1 Văn phòng Công ty CP Đầu tư và Kinh doanh nước sạch Sai Gòn 1.1.1 Quy mô, công suất của Nhà máy

Nhà máy có công suất 300.000 mỶ/ngày, sử dụng quy trình công nghệ xử lý

nước theo bản quyên do Công ty Passavant Roediger GmbH (CHLB Đức) chuyên giao.

Nhà máy được khởi công xây dựng mới từ tháng 4/2013, đến tháng 8/2015 thì

hoàn thành; sau đó vận hành thử trong 04 tháng và đên đâu tháng 1/2016 chính thức vận hành, phát nước hòa vào mạng lưới câp nước của Thành phô.

Trang 17

1.1.2 Quy trình công nghệ của Nhà máy

Vôi Phèn Polimer

Clo | | |

Ham Tuyến ống Bề tiếp

Sông | Trạm bơm Ham

-phân phôi Clo Clo

Hâm Trạm bơm - r Bề chứa 5 F Đã Hâm

ằ 3] nước sạch|*|Đường ông 5 oes cúc đồng hồ

đông hề » nước sạch 2 ong ho

DN 2400 DN 1800/2400 DN 1600

DN 2400 DN 1800

Hình 1.2 Sơ đồ khối quy trình công nghệ tại Nha máy

> Tại Tram bơm nước thô Hóa An:

- Nguồn nước thô phục vụ cho việc khai thác và xử lý được lấy từ sông Đồng

Nai tại khu vực cách Cầu Hóa An khoảng 200 mét về phía thượng nguồn.

- Sông Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi phía bắc thuộc cao nguyên Lang Biang

(Nam Trường Sơn) ở độ cao 1.770m Hướng chảy chính cua sông là Đông Bắc - Tây Nam và Bắc - Nam Sau khi hợp hai nhánh Da Nhim và Da Dung, sông Đồng Nai vòng bao lưu vực sông La Ngà, chảy qua nhiều thác ghénh, ma thác cuôi cùng nôi tiếng là thác Trị An

cách Biên Hòa 30km Qua Trị An, sông Đồng Nai chảy vào đồng bằng ở thượng lưu thác

Tri An, sông Đồng Nai có nhánh lớn La Nga gia nhập, với diện tích lưu vực 4.100km? Ở

hạ lưu thác Trị An, lại nhận thêm nhánh sông Bé với diện tích lưu vực §.200km? Độ cao

của các lưu vực thay đổi từ 80 đến 200m Sau khi qua thác Trị An, sông Đồng Nai đi vào đỉnh tam giác châu và trở nên rất thuận lợi cho giao thông thủy Về phía tây lưu vực có sông Sài Gòn bắt nguồn từ cao nguyên Hớn Quản chảy song song với sông Bé và đồ vào sông Đồng Nai Từ thượng nguồn đến hợp lưu với sông Sài Gòn, dòng sông chính dài khoảng 530 km Đoạn sông Đồng Nai từ đó đến chỗ gặp sông Vàm Cỏ có tên là sông Nhà Bè Đoạn này dài khoảng 34 km (Đề án khai thác sử dụng nước mặt khu vực hạ lưu sông Đồng Nai, SWIC, tháng 1/2012).

- Điểm lấy nước cách bờ hữu của sông khoảng 60 mét và ở độ sâu trung bình

cach mặt nước 7 mét (Khi thủy triêu lên là 10 mét — Tính từ tâm miệng thu; Khi thủy triêu xuông là 5 mét — Tính từ tâm miệng thu).

Trang 18

- Nước sông Đồng Nai qua công trình thu vào 2 ham thu thông qua 2 đoạn ống

thép DN 2400 mm đưa nước vào hầm bơm Tại miệng thu nước có lắp đặt hệ thống song chăn rác dé giữ rác Hệ thống song chắn rác này làm việc dựa vào hệ thống máy thôi khí được đặt trên hầm thu nước phía sau nhà bơm.

- Nước thô được bơm về Khu xử lý tại Thủ Đức qua tuyến ống bê tông nòng

thép DN1800 mm có chiều dài 10,8 Km; Trong nhà bơm lắp đặt 03 bơm nước thô với công suất mỗi bơm 6.570 mỶ/h và cột áp là 50m Hai bơm chạy và một bơm dự phòng

- Dinh kỳ 03 lần /tuan thực hiện việc Clor hóa sơ bộ ở trạm bơm nước thô Hóa

An, mục đích : vệ sinh đường ông nước thô.

Trang 19

Bảng 1.1 : Cac thông số kỹ thuật co ban của may bơm nước thô

Kiểu bơm Ly tâm trục ngang

Nguồn : Tài léu giới thiệu quy trình công nghệ của NUN

> Tại Khu xử lý Nha máy nước Thủ Đức II:

Nhà Lắng

Hình 1.5 Phối cảnh các hạng mục khu xử lý nước và nhà hành chính của Công ty

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN

; Tại khu xử lý nước, nước thô đi qua tuyến ống truyền tải DN 1800 mm từ Hóa

An về, được đưa vào bê tiép nhận và vào khu nhà lăng tại bê phân chia lưu lượng thông

qua 03 đoạn ông thép DN 1200 mm.

> Quy trình keo tụ - tạo bông và lắng bằng công nghệ Turbo Lamella

Trang 20

Bùn tiếp xúc

Hình 1.6 Sơ đồ mặt băng khu nhà lắng

CUM BE LANG LME

Véisita Phénsét Polymer

> Quy trình Turbo-LME sử dụng hệ thống đa ngăn cùng với quá trình tuần

hoàn bùn, bao gôm 5 bước như sau:

Học viên : Hồ Thanh Cường, Lop : CH25CTNI1-CS2

Trang 21

- Bước 1 (Ngăn I) - Quá trình làm mất 6n định của nước thô

Khu Lắng có ba đơn nguyên, mỗi đơn nguyên có một cặp bề trộn Nước thô được chuyên đến môi cặp bề trộn thông ngăn các phân phối Mỗi bề trộn có lắp 01 máy

khuấy tốc độ 44 vòng/phút đề tăng cường khuấy trộn đều nước sông và dung dịch phèn sắt

(FeCls), vôi sữa Ca(OH) dé làm mất ồn định các chất keo nhằm tạo ra các bùn có kích thước nhỏ.

-_ Bước 2 (Ngăn II) — đưa bùn tiếp xúc vào

Nước đã được làm mất ồn định và tạo ra các hạt bùn có kích thước nhỏ thì

chuyền đến bước 2 Tại ngăn II của quá trình xử lý tiếp tục hòa trộn bùn tuần hoàn tiếp xúc

với nước thô dé làm mất ồn định, hap thu các chất bùn kích thước nhỏ với bùn tuần hoàn tiếp xúc Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy tốc độ 30 vòng/phút nhằm trộn đều.

- Bước 3 (Ngăn IID — Dinh lượng Polymer (anion)

Tiếp theo của bước 2 là sau khi đã hình thành nên bùn có kích thước nhỏ thì ở

bước 3 này sẽ châm Polymer (anion) nhăm bat dau quá trình tạo ra các chat bùn có kích thước lớn Tại ngăn nay có lắp đặt 01 máy khuây toc độ 44 vòng/phút nham trộn đêu.

Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề trộn

THONG SO KỸ THUẬT BE TRỘN NHANH

Thông số Ngăn I Ngăn II Ngăn III Số bể 6 6 6

Ả tí 3 3 3

The tích 45m 128m 45m

Kích thước 3m x 3,3m x4,5m 7m x4,5m x4,5m 3mx 3,3mx4,5m

Thời gian lưu nước 1,2 phút 4,1 phút 1,2 phút

Hóa chất Vôi 25mg/1 10%, phèn | Bun tiếp xúc Polymer

Trang 22

- Budc 4 (Ngăn IV và ngăn V) — Tao bông

Trong bước nay thì đã hình thành bùn có kích thước lớn dé lắng và hap thu các

chât có kích thước nhỏ còn lại dé tạo thành bùn có kích thước lớn Tại ngăn này có lắp đặt

02 máy khuây cánh guong toc độ 0.5 — 3.0 vòng/phút (điêu khiên băng biên tân).

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề tạo bông

THÔNG SÓ KỸ THUẬT BÉ TẠO BÔNG

Thông số Ngăn IV Ngăn V

Trong bước cuối cùng của lắng Turbo-LME, tại ngăn lắng này các hạt bùn lớn

được giữ lại và được bơm ra hệ thống xử lý bùn Còn nước sẽ được qua tam các tam lắng

tràn vào mương góp đề qua hệ thống lọc Tại ngăn này có lắp đặt 01 máy khuấy cánh guồng

tốc độ 0.5 — 3.0 vòng/phút (điều khiến bằng biến tan) dé thu gom bùn Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề lắng

THONG SO KỸ THUAT BE LANG LAMELLA

Số lượng bể 6

Tải trọng bề mặt 1,1-1,64 m/m?.h

Thời gian lưu nước 0,69 h

Kích thước 13.7mL x 13mW x 8.45 mH

Tắm lang lamella Góc nghiêng: 55°,

Trang 23

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN Sau đó, nước sẽ theo mương dẫn đi qua hệ thống bé lọc nhanh có 2 lớp lọc : 01

lớp than Anthracite và 01 lớp cát thạch anh Ngoài ra, con có lớp sỏi đỡ và chụp lọc.

MAT BANG NHÀ LOC

Bang 1.5 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bề lọc

THONG SO KY THUẬT BE LOC

Loai bé loc Loc nhanh trọng lực / 2 lớp vật liệu lọc

Hoạt động Tự động và bán tự động

Học viên : Hồ Thanh Cường, Lop : CH25CTNI1I-CS2

Trang 24

Chup loc 50 chụp loc/m?

Chất lượng Độ đục nước sau lọc < 0.5 NTU

Nguồn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN Nước trên đường qua bé lọc thì được châm thêm Fluor (chống sâu răng) Nhà

lọc có 14 bể lọc nhanh được chia thành 2 dãy, mỗi dãy có 07 bể lọc, kết cầu của bé lọc đáp

ứng yêu cầu công nghệ lọc trong lực Lớp vật liệu lọc gồm có 3 lớp: lớp sỏi day 100mm,

lớp cát thạch anh dày 800mm và lớp than Anthracite dày 400mm Sau thời gian lọc trung bình khoảng 45 giờ (mùa khô là 50 gid, mùa mưa là 40 gid) và lưu lượng lọc khoảng

48.000m, dựa vào mức chênh áp mà sensor sẽ phát tín hiệu yêu cầu rửa Khi bé lọc rửa,

thực hiện 2 giai đoạn của quá trình rửa lọc: rửa gió và rửa nước với tổng thời gian rửa lọc

mat khoảng 20 phút và lượng nước rửa là khoảng 410 m? + 430 m? cho mỗi chu kỳ.

Bê tiếp xúc tiếp nhận nước từ mương góp của các bé lọc và tại đây được nước

sạch được châm một lượng clor trước khi vào bê chứa chung đảm bảo hàm lượng clor vào

bê chứa chung luôn luôn từ 0.3 + 0.5mg/1.

Nước sạch sau khi xử lý và châm Clor đạt tiêu chuẩn sẽ đưa đến bé chứa chung thông qua tuyến ống DN1800 mm, tại các outlet của bể chứa chung nước sạch sẽ được

đưa về Trạm bơm cấp II thông qua đường 6 ống thép DN2400 mm.

Trạm bơm nước sạch, có 3 bơm chính lắp song Song mỗi bơm có công suất Q=

6.563 mỶ/h và cột áp H = 55m Trong đó vận hành theo chế độ 2 bơm hoạt động va 1 bom

dự phòng Mỗi bơm được điều khiển bởi một biến tang Tại nha máy có hệ thống chống va

nhằm khi xảy ra sự cố ngưng nước đột ngột.

Trang 25

Nguôn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN Các hóa chất dùng trong xử lý nước gồm : FeCl; nồng độ 40%, vôi sữa nồng độ

10%, polymer anion, Fluor, Clor

NHA PHEN SAT

Trang 26

* Hệ thống pha theo nồng độ yêu cầu và bơm định

lượng polymer tự động hóa hoàn toàn.

* Bao gồm 2 cụm pha và 8 bơm định lượng

(6 chạy và 2 dự phòng)

* Hệ thống pha theo nồng độ yêu cầu và bơm định lượng

Fluoride tự động hóa hoàn toàn theo tín hiệu từ SCADA.

* Bao gồm 1 cụm pha và 2 bơm định lượng (1 chạy và

Hình 1.10 Minh họa các trạm châm hóa chất và thiết bị bên trong các trạm

Nguôn : Tài lệu giới thiệu quy trình công nghệ của NMN Ngoài ra, Nhà máy còn có hệ thống tuần hoàn nước sau rửa lọc đưa về bê tiếp

nhận ban đâu đê tái sử dụng và khu xử lý bùn với 01 bê chứa bùn trung gian, nhận bùn từ các bê lăng Lamella đưa vào các máy ly tâm ép bùn, tách nước cho ra bùn đặc có độ âm

35% và đưa đi chôn lâp hoặc sử dụng cho các mục đích khác sau này.

Trang 27

Hình 1.11 Sơ đồ mặt bằng quy trình thu hồi nước sau rửa lọc

KHU XU’ LY BUN

Học viên : Hồ Thanh Cường, Lop : CH25CTNI1I-CS2

Trang 28

Quản lý vận hành tự động thông qua hệ thống điều khiến SCADA.

I ¥ =j FU DUC WATER PLANT £ :

Hình 1.13 Minh họa hệ thong điều khiển SCADA

1.2 Quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự So sánh và phân tích ưu nhược diém

1.2.1 Quy trình công nghệ của các nha máy nước tương tự tại khu vực Thành

phố Hồ Chí Minh

1.2.1.1 Nhà máy nước Thủ Đức trực thuộc Tổng Công ty Cấp nước Sài

Gòn — Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)

Nhà máy nước Thủ Đức là nhà máy xử lý nước có công suất xử lý lớn nhất Đông Nam A, được xây dựng từ năm 1966 với Công suât thiết kê 750.000 mỶ/ngày đêm.

Học viên : Hồ Thanh Cường, Lop : CH25CTNI1-CS2

Trang 29

Nguồn nước thô sử dụng từ nguồn nước sông Đồng Nai, thông qua trạm bơm nước thô Hóa

Quy trình công nghệ gồm có : keo tụ - tạo bông — lắng — lọc 1 lớp cát thạch anh — khử

trùng bằng Clor Hóa chất xử lý : sử dụng phèn nhôm Al›(SO+)s và PAC (Poly Aluminium

Raw water flow meter

Hinh 1.14 Quy trinh cong nghệ ‹ của Nhà máy nước Thủ Đức

Nguồn : Phòng Kỹ thuật Công nghệ - Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn.

1.2.1.2 Nhà máy nước trực thuộc Công ty CP BOO Thủ Đức

Nhà máy nước BOO Thủ Đức được xây dựng năm 2005 với công suất thiết kết 300.000 m/ngày Nhà máy sử dụng nước nước thô từ sông Đồng Nai thông qua trạm bom

Hóa An.

Quy trình công nghệ gồm có : keo tụ - tạo bông — lắng — lọc 1 lớp cát thạch anh — khử trùng bang Clor Hóa chất xử lý : sử dụng phèn nhôm Alz(SOz)s va PAC (Poly

Alumimum Chloride)

Trang 30

Hình 1.15 Quy trình xư lý nước nhà máy BOO Thủ Đức

1.2.1.3 Nhà máy nước Tân Hiệp trực thuộc Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn — Trách nhiệm hữu hạn một thành viên (SAWACO)

Nhà máy nước Tân Hiệp được xây dựng năm 2003 với công suất thiết kế

300.000 mỶ/ngày.đêm Nguồn nước thô sử dụng từ sông Sài Gòn, thông qua trạm bơm

nước thô Hòa Phú (Huyện Củ Chi).

Quy trình công nghệ gồm có : keo tụ - tạo bông — lắng — lọc 1 lớp cát thạch anh — khử trùng băng Clor Hóa chat xử lý : sử dụng phèn nhôm Alz(SO4)s và PAC (Poly

Aluminium Chloride).

Trang 31

1.2.1.4 Nhà máy nước Tân Hiệp 2 trực thuộc Công ty CP Đầu tư nước

Tân Hiệp

Nhà máy nước Tân Hiệp 2 được xây dựng năm 2017, với công suất 300.000

mỶ/ngày đêm Nguôn nước sử dụng từ sông Sài Gòn thông qua trạm bơm Hòa Phú.

Quy trình công nghệ gồm có : keo tụ - tạo bông — lắng — lọc 1 lớp cát thạch anh

— khử trùng băng Clor Hóa chat xử lý : sử dụng phèn nhôm Al2(SO4)3 và PAC (Poly Aluminium Chloride)

‘Tras BOM SÒA LỘC,

O| @ ~ @| 4

Hình 1.17 Quy trình xử ly nha may nước Tân Hiệp 2

Nguôn : Phòng Kỹ thuật Công nghệ - Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn 1.2.2 Quy trinh công nghệ của các nhà máy nước trên thế giới

Trên thế giới có rất nhiều quy trình công nghệ xử lý nước mặt, từ quy trình thông

Osmosis) , mang loc micro/nano, lọc sinh học tiép xúc dòng chảy ngược (uBCF), Hoặc

từ một dạng công nghệ xử lý cơ bản nhưng sử dụng hóa chất xử lý khác nhau cũng cho ra

những quy trình xử lý nước khác nhau.

1.2.2.1 Nhà máy xử lý nước Auchel (CHLB Đức)

; Nha may xử lý nước Auchel co Công suất 48.000 m3/ngày đêm Nguồn nước

thô lây từ hô chứa.

Quy trình xử lý nghệ bao gồm : keo tụ - tạo bông — lắng — lọc bằng vật liệu

dolomite filters CaMg(COs)2 — điêu chỉnh pH — khử trùng băng ClO2 Hóa chat xử lý sử

dụng phèn sắt (FeCl3) va Polymer (Anion);

Trang 32

Hình 1.18 Sơ đồ công nghệ xử ly nước của Nha máy nước Auchel

Nguồn : Tài liệu chứng minh năng luc (General profile) của Passavant — Roediger

1.2.2.2 Nha máy xử lý nước Biebesheim (CHLB Đúc)

Nhà máy xử lý nước Biebesheim có Công suất : 130.000 m3/ngày.

tính và cát) — khử trùng bằng CIOa Hóa chất xử lý sử dụng phèn sắt (FeCls) và Polymer

L—¬-—-— ®-— —-—~Sludge Contact sludge Excess sludge

Hình 1.19 Công nghệ xử ly nước của Nha máy nước Biebesheim.

Nguồn : Tài liệu chứng minh năng lực (General profile) của Passavant — Roediger

Trang 33

1.2.3 Phan tích wu nhược điểm của các quy trình công nghệ mà Nhà máy dang áp dụng với quy trình công nghệ của các nhà máy nước tương tự t

phố Hồ Chí Minh

123.1 UƯuđiểm

=” Phèn sắt trong quả trình tạo bông cặn có đặc tinh dày đặc, keo dính và lắng

nhanh, bin king dễ tách nước,

Do sử đụng phn ắt trong xử lý nước nên các hạng mục công trinh có

tich xây đựng nhỏ gọn Toàn bộ khu xử ý chiếm diện tích khoang | ha, nho hơn nhiễu so ới các nhà mấy khác có cũng công s

= Công nghệ xử lý than thiện với môi trường, không xa thải hoa chất độc hại

và không gây 6 nhiễm môi trường

~ Bain thải trong quả nh xử lý m được sự chấp thuận của cơ quan môi trường cho chôn lắp, san lap mặt bằng ma không qua khâu xử lý; hoặc sử dụng.

lam chất nén cho sản xuất phân bón hữu cơ vi lượng; hoặc làm cốt liệu sản xuất các cấu.

ign xây dụng

~ Vận hành quy trình xử lý nước tự động thông qua hệ thống điều khiển

SCADA giúp tôi ưu thân sự vận hành nhả máy, đảm bảo tính én định vẻ chất lượng

nước sau Xử ý

1.2.32, Nhược điểm

~ Hóa chất phèn sắt ham gia trong qué trình keo tụ, tạo bông cặn làm cho độ

pH của nước giảm nhiều hon so với hóa chat phèn nhôm hoặc PAC, khiến cho việc sử dụng,

Xôi sửa để năng độ pH sẽ phải nhiều hơn

~_ Vila nhà máy nước duy nhát hiện nay dang sử dụng hóa chốt phn sit trung

xử lý nước nên khó có thể so sánh hiệu quả vận hành với các nhà máy khắc có cùng công suất Dự đoán nguyên nhân có thé do trước diy, ti thị trường Việt Nam có ít hoặc không, sónhà cung cấp hóa chất phèn sắt sỗ lượng lớn ding cho xử ý nước nên các nhà máy nước da phần đều dig phen nhôm hoặc PAC vi có nhiều nhà cung cấp, giả cả phủ hợp Tuy hiên, hiện nay việc cung cấp hỏa chit phèn sắt ding cho xử lý nước với sở lượng lớn tại thị trường Việt Nam đã dồi dio nguồn cung, nên nhược diém này cũng không đáng lo ngại

là nhà máy nước duy nhất sử đựng hoa chất phn sit trong xử lý nước,

nên sẽ khô khăn trong việc phối hợp và hỗ trợ vân hành, đảm bảo an toàn cắp nước giữa

ce nhà mấy nước với nhau

= Do phèn sắt có tinh oxy hóa mạnh nên nên hệ thống bon lưu trữ phải sử dụng

Vật liệu có tính chống ăn mòn cao.

1.3 Tính cấp thiết của đề tài

Theo Báo cáo tổng kết qué trình theo đồi chất lượng nguồn nước thô của Viện

Kỹ thuật nhiệt đới và Bảo vệ môi trường (VITTEP) vào tháng 9/2014, tại phân II Kết luận (tang 16) có viết

ya vào kết quả đo đạc và phân ích chất lượng nước thô trong 22 thắng từ

11/2012 đến 8/2014, VITTEP có một số các kết luận sau:

Hoe view: Hồ Thanh Chồng, tốp :CHOSCTNII-CSĐ

Trang 34

-,_Khing phát hiện nhiễm mặn ti khu vục cầu Đông Nai, Hóa An hay khu vục

thượng nguồn trong cả mùa khô và mưa.

= Chất lượng nước khu vực thượng lưu nhìn chung tương đối tố, một số i thông số vượt giới hạn QCVN được nhận định do ảnh hưởng từ các hoạt động dân sinh,

= Chất lượng nước khu vực Hóa An tương đổi tối so với QCVN

08:2008/BTNMT Theo đó không phát hiện thấy sự 6 nhiễm theo giới hạn cho phép cột

AI và A2 của hầu hết các kim loại năng, him lượng Clorua, Florua, Nitra, Phot phat, ‘Amon, Xianua, E.Coli, Phenol,(huốc BVTY, chat hoạt động bề mặt, hoạt độ phóng xạ a

Một vai thông số có sự dao động thị mẫu cho kết qua vượt

lau lis BODs, COD, DO, Nitri, Cả, mỡ, tong loại A2 cf

_Ngodi ra căn cứ cức dữ liệu thu thập được về chit lượng nguồn nước thô ở sông,

Đồng Nai từ năm 2016 cho đến nay của SWIC đều cho thay chat lượng nguồn nước thô ở sông Đông Nai tương đối ôn định.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành nhà máy nước từ năm 2016 đến năm 2017,

chỉ phí hóa chất xử lý nước của SWIC (chủ yếu là hóa chất phẻn sắt) lại cao hơn các nha máy xử lý nước có cùng công suất ở khu vục thành phd Hỗ Chỉ Minh, làm ảnh hưởng đến

hiệu quả sản xuất kinh doanh của Công ty

Bảng 1.6 Lượng hóa chất xử lý nước tại Nhà may trực thuộc SWIC từ năm 2016 đến 2017

Năm 2016 Năm 2017 Phén sắt (FeCh) 4556 7210

Polymer (Anion) 96 17

Nguồn : số liệu do Phòng Kẻ hoạch — Kỹ thuật trực thuộc SWIC cung cap Điều nảy cho thấy có một sự mâu thuần giữa lý thuyết và thực nghiệm khi phen

sit được nhận định là tiêu tốn ít hơn so với phèn nhôm hoặc PAC trong xử lý nguồn nước mặt Cụ thé:

“Theo tài liu Nghiên cứu thí nghiệm với Ferrie Chloride như chất keo tụ trong

công nghệ xử lý nước (Nguyên văn : Experimental investigation on ferric chloride as coagulant in water treatment process), tháng 8/2002, của tác giả Manit Pongchalermpom

(Thái Lan) thuộc Viện nghiên cứu công nghệ châu A (AIT), tại mục 5.1 (trang 43) đã kết

luận như sau

Trang 35

- Bing vig sir đụng Aluminum Sulfate như chit keo tụ lượng dự Aluminum trung bình là 15, t hơn tiêu chuẩn Lượng dư rung bình của Ferrous on và Manganese ion từ quá trình keo tụ của Ferric Chloride là 0.06 và 0.01, tương ứng với việc thắp hơn

nhiều các giá tịtiêu chuẩn (0.30 và 0.10 mg),

- Chu kỳ lọc trung bình cho Aluminum Sulfate và Ferrie Chloride là 23 và 34

giờ Với việc sử dung Ferric Chloride, chu kỳ lọc có thé kéo dai hơn 32.4%,

= Chi phí sản xuất nước uống là 0.142 và 0.105 Baht’? tương ứng với việc sit dụng chất keo tụ Aluminum Sulfate và Ferric Chloride Với việc sử đụng Ferric Chloride, chỉ phí hóa chất tit kiệm được 26.0% ”

‘Tir những thực trang như vừa nêu, việc nghiên cứu tối ưu hóa quy trình châm.

"hóa chất phén sắt (FeCl) và Polymer tại Nhà máy nước trực thuộc SWIC sẽ giúp làm sáng

16 thêm van đề có hay không sự khác biệt giữa lý thuyết và thực nghiệm về liễu lượng hóa.

chất phén sắt và phèn nhôm trong xử lý nước sạch; Và việc nghiên cứu này sẽ giúp tiết

kiệm được hóa chất cũng như năng lượng trong xử lý nước tại Công ty, tránh được sự lãng.

phí về hỏa chat, duy trì ôn định chất lượng nước sau xử lý và đảm bảo tính an toàn cho nu

cầu sử dụng của người dân, góp phần phát triển môi trường một cách an toàn, bền vững và.

đặc biệt là giúp giảm chi phí sản xuất, tăng hiệu quả kinh doanh cho doanh nghiệp.

Hiện nay, theo khả năng tìm hiểu của tá giả, tại Việt Nam vẫn chưa có một mô hình đặc trưng nào cho vige tối ưu hóa chất xử lý nước sạch trong các nhà máy xử lý nước,

Vi vậy, vige nghiên cứu để ra một mô hình ối ưu hóa chất phèn sắt và Polymer tong xử:

lý nước sạch có tính mối và tinh thực tiễn cao cho các nhà máy xử lý nước tại Việt Nam: 1.4 Các bước tiếp cận vin đề nghiên cứu

= Để tai khoa học được thực hiện dựa trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu về

cquy trình công nghệ xử lý nước hiện nay trên thé giới và dang áp dụng tai Việt Nam.

-_ Tiến hành khảo sit, thí nghiệm và phân tích thực rạng cl

ước thô hiện nay và dự báo rong tương li gần

lượng nguồn - Xác định rỡ mục tiêu cin đạt được và các vẫn để cin cải thiện, khắc phục trong việc tối ưu hỏa quy tình chim ha chat phén sắt (FeCh) và Polymer trong công nghệ

Trang 36

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET VA CƠ SO DU LIEU NGHIÊN CUU GIÚP TOL UU HOA QUY TRINH CHAM HOA CHAT PHEN

SAT (FeCh) VA POLYMER

2.1 Các quy định về tiêu chuẩn chất lượng nước thô, chất lượng nước sau khi xử lý

và trước khi hòa vào mạng lưới cấp nước của Thành phố Gồm có

= Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (cột A2) QCVN 82015/BTNMT do Bộ Tai nguyên và Môi trường ban hình theo Thông tư số

65/2015/TT-BINMT ngày 21/12/2015.

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chat lượng nước sach sr dụng cho mục dich

sinh hoạt QCVN 01-1:2018/BYT do Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số 41/2018/TT-BYT ngày 14/12/2018 (thay thé cho QCVN 01:2009/BYT).

~ Phụ luc số 2 Bảng tiga chuân nước sạch và Phụ lục số 3_Bảng chỉ tiêu giới

hạn về nguồn nước thô đình kèm Hop đồng mua bán si nước sạch số

3999/HĐ.TCT-KDVKH được ký ngày 18/12/2012 giữa Tổng Công ty Cắp nước Sài Gòn ~ Trách nhiệm hữu hạn một thành viên và Công ty CP Đầu te và Kính doanh nước sạch Sai Gon,

“Theo quy định của NMN trực thuộc SWIC, chi

trình xử lý lắng có các chỉ tiêu chủ yếu như su

= Dé dye sau ling : +4 NTU;

~ Do pH sau ing : 88.

2.2 Co sỡ lý thuyết quá trình keo tụ, tạo bông và lắng trong hệ thống xử lý nguồn.

nước mặt.

2.2.1 Lý thuyết quá trình keo tụ

Theo Báo cáo nghiên cứu của tác giả Manit Pongchalerrmpom (tên đầy đủ Experimental investigation on ferric chloride as coagulant in water treatment process) , Viện A.L.T (Thái Lan), tháng 8/2012, tại Chương II, rang 3 đã ghi như sau

lượng nước sau khi đi qua quy

Xử lý nước truyền thống bao gồm chuỗi các quá trình hóa lý sau đây: trộn

nhanh trộn chậm, hoặc keo tụ bồi lắng; lọc; và khử tring Biển thé trong trình tự này bao gồm lạc trực tiếp, giấp loại bỏ ling cặn và lọc rực tiếp (inline filtration), loại bỏ cả quả

trình keo tụ và lãng cặn Trong xử lý nước uỗng, keo tụ được coi là một quá trình tiễn xử.

lý, Hiệu quả của nỗ ảnh hưởng đến hiệu qua của quá trình lang va lọc

Sự keo tụ liên quan đến việc bổsung các hỏa chất vào nước để ạo ra các chit

hóa học cổ tác đụng làm mit n định các chất gay 6 nhiễm và ải thiện việc loại bỏ chúng,

“Trong xử lý nước, chất keo tụ hóa học được sử dụng để làm mắt ôn định các hạt, loại bo chit hữu cơ hòa tan, gây keo tụ và ai thiện quá trinh lọc (AWWA 1988) Các quả trình

trộn nhanh và keo tw được goi chung là keo hạ Mục đích của việc rộn nhanh là cung cấp

sử phân tin nhanh chóng, đông đều các hỗ chất vi gây ra sự mÃt ôn định của ác hạt trong

Trang 37

nước thô (Amirtharajah và Mills, 1982) Trộn chậm tạo cơ hội cho các hat tổng hợp vả tạo.

thành một khói có thé lắng hoặc lọc.

Có nhiều đánh giá vé lý thuyết cơ bản và cơ chế keo tụ đã được công bổ (OMelia, 1972; Dempsey, 1984; AWWA, 1988; Gray, 1988; Gregory, 1989; Amirtharajah và O'Melia, 1990) Mục dich của phần này là cung ông quan về các co chế keo tụ, anh hưởng của sự pha trộn đến keo tụ, các chất keo tụ dién hình và sơ đỗ keo tụ Tổng quan này được theo sau bởi một đánh giá chỉ tiết về quá trình thủy phân mudi kim loại vô cơ, cụ thé là sắt (II) clorua và các cơ chế mà các chất mùn được loại bỏ trong quá trình keo tụ với các muối kim loại

Các cơ chế khác nhau gây m

tụ hóa học đã được xác định Các cơ chế này bao gồm nén ha lớp, trung hadi

tụ quết và bắc cầu liên hạt (0°

keo ụ hồn học và chất gây ð nhí

‘ Nén bai lớp (Double Layer Compression)

Ly thuyết về nền hai lớp có nén tảng là lực đầy tỉnh điện giữa các hat tích điện

tương tự, Khi các ion tích điện trái đầu bao quanh các hat, lực day tinh điện bị giảm, Ở một

nông độ ion nhất định, về mặt lý thuyết, lớp kép sẽ bị nén đến mức cho phép các lực hấp.

in giữ các hat lại với nhau Cơ chế này không được coi là có ý nghĩa lớn đôi với việc xử

lý hầu hết các loại nước ngọt (Dempsey, 1984).

4 Hấp phụ trung hòa điện tích (Adsorption-Charge Neutralization)

Trung hòa điện tích liên quan đến sự tương tác của chất keo tụ hóa học và chất gây & nhiễm có tích điện (Stumm và OMElia, 1968); Dempsey và cộng sự (1984) đã báo, cáo ring có tif hợp phần tồn tại giữa chất keo tụ và chit gây 6 nhiễm trong các điều kiện

trung hỏa điện ích Họ đã chứng minh tỉ lệ hợp phần giữa axit fulvie hủy sinh va clorua polyaluminat keo tụ Ti lệ hợp phn gia liệu lượng chat keo tụ và nồng độ của chất gây 6

nhiễm cin loại bo là đầu hiệu của sự tương tác hap phụ (Tang và Stumm, 1987) Bing

chứng vé sự tương tác hip phụ là sự xuất hiện của sự đảo ngược dign tích Nong độ chất eo tụ quả cao có thé dẫn đến sự tii ôn định các hạt bằng cách dio ngược điện tích trên

chất gây ô nhiễm (O’Melia, 1972; Dempsey, 1984) Các điều kiện dẫn để

có thé được phát hiện bằng cách theo doi độ inh động điện di hoặc điện thé zeta của các bạt

-#ˆ Keo tụ quét (Sweep Coagulation)

Vige loại bo các chit gây 6 nhiễm thông qua sự hình thành kết tủa rắn được gọi là keo tụ quét Cơ chế keo tụ này là phố biển khi các mudi kim loại như phen hoặc sắt (II) clorua được sử dụng làm chất keo tụ Thẻ tích lớn kết tủa hydroxit được hình thành do nước bao hoa trên nhiều bậc lớn hơn độ hoa tan của mudi kim loại (AWWA, 1988) Khi sử dụng nhôm và muối sit, các loại kết tủa rắn thường hình thành lần lượt là AKOH)s

(nhôm hydroxit) và Fe(OH)› (sắt (II) hydrowit) Các chất 6 nhiễm hỏa tan bắp thụ vào kết tia ấn và được loại bo cùng với nó; các chất 6 nhiễm hạt được loại bỏ bảng cách làm, vướng hoặc bay trong một khôi lượng kết tủa rin Dempsey (1984) đã chỉ ra rằng các chất

Trang 38

gây 6 nhiễm hat thường tích điện âm và các kết tủa rắn hình thành trong các điều kiện keo tu quét được tích điện dương Ong cho rằng các chit 6 nhiễm hạt được thu hút tnh điện

Với các kết tủa rắn

“> Bắc cầu liên hạt (Interpartile Bridging)

gây mắt ôn định hạt liên quan đến việc sử dung lượng phân tử cao (M > 106) làm chất keo tụ Một số nhóm chức trên.

kết với bê mặt của các chất gây 6 nhiễm, và các nhôm khác mỡ rộng ra và

tiếp xúc với bề mặt của các hạt khác trong dung địch Polyme đóng vai tro là "cầu nỗi" giữa hai hoặc nhiều hat (O’Melia, 1972) ”

2.2.2 Các chất keo ty thông thường

Tai Chương II, Mục 2.4, trang 6 , Báo cáo nghiên cứu của tác giả ManiL Pongchalermpom, Viện A.LT (Thái Lan), tháng 8/2012, đã ghỉ như sau.

Cie muối kit ic polyme hữu cơ có khối lượng phân tử cao có thé

sây ra sự keo tụ trong các điều kiện thích hợp Việc lựa chọn chất keo tụ dựa trên các đặc

tính của nước thô được xử lý và cơ chế keo tụ mong muốn Các đặc tính của nước thô phải xem xét la độ đục, nhiệt độ, nông độ DOM, pH, khả năng đệm, cường độ ion và nồng độ canxi Thử nghiệm Jartest là một kỹ thuật có giá trị để đảnh giá hiệu quả của chất keo tụ.

4 Muối kim loại hữu cơ.

Do điện ích ion của chúng, tắt cả các muối đơn giản có trong nước tự nhiên có

thể ảnh hướng đến sự ôn định của các hạt keo Tuy nhiên, các muối đơn giản không hiệu

cquả như các chất keo tụ vì chúng không thúc day sự hình thành các kết tập mạnh có khả năng chồng đứt gây (Gregory, 1989), Các mudi giải phóng các ion trung hòa hấp phụ là

ce chit keo tụ hiệu qua hơn Khi các muối này được thêm vào nước, cúc on trừng hòa được giải phng và hap phụ lên các bé mặt hạt Điện tích tên các hạt này giảm xuống gin

bing không,

Co chế keo tụ của mudi kim loại nhôm và sit liên quan đến sự hip phụ của các

chit keo tụ vào chất gây 6 nhiễm cần được loại bỏ hoặc sự làm kẹt chất gây 6 nhiễm trong

Xết tủa hydroxit (O'Melia, 1972; Gregory, 1978),

Dempsey (1984) báo cáo rằng phèn là chất keo tụ được sử dụng pho biển nhất

để xử lý nước ở Hoa Kỹ và clorua polyalumin được sử đụng rộng ri ở Nhật Ban, Muối Fe (HH) cũng được sử dụng làm chất keo tụ trong xử lý nước uống nhưng được sử dụng pho biển hơn trong xử lý nước thả Phạm vi pH hiệu quả của muổi Fe (DI) được bio cáo rộng hơn so với muôi nhôm (Gregory, 1989: Hall và Packham, 965),

& Chất keo ty polymer

đa điện phân có đặc tinh không ion, anion hoặc cation đã được phát

triển như chất keo tụ Những sản phẩm có trọng khôi phân tử cao này tương tác với bề mat “của các hạt trong nước thông qua liên kết ky nước và hydro (Gregory, 1989) Cơ chế chỉnh ‘eta keo tụ với chất đa điện phân là cầu nỗi giữa các hat, Những sản phẩm này có xu hướng

Trang 39

tao ra các khối có khả năng chịu ứng suất cắt cao hơn so với các Khôi được hình thành với cc chất keo tụ vô cơ Ứng suất cắt cao trong quá trình trộn hoặc chảy trong đường ông và

kênh có thể gây ra vỡ khối

Cảng Phàm

sa pcan Ae ung

Hinh 2.1 Lược đồ phân ứng keo tụ

“Ngun: Amirtharajah and Mills, 1982 2.2.3 Phương trình thủy phân của mudi kim loại vô cơ:

Cũng tại Chương II, Mục 2.5, trang 7, Báo cáo nghiên cứu của tác giả Manit Pongchalermporn, Viện A.LT (Thai Lan), tháng 8/2012, đã ghỉ như sau,

Khi một mudi kim loại được thêm vào nước, một loạt các phản ứng thùy phân phúc tạp xảy ra, Quá trình thay phân mudi kim loại là sự thay thé dẫn dẫn các phân

tử nước trong vỏ hydrat hóa bằng các nhóm hydroxyl Điện tích dương bị giảm cho đến khi sự hình thành kết tủa hydroxit rin xảy ra, Sự phần chất thủy phân liên tục thay đổi và bị ảnh hưởng bởi nhiều yéu ổ, bao gồm độ pH và nhiệt độ của nước, sự hiện điện của các bạt và chất hoa tan, điều kiện trộn và thời gian phản ứng Các yếu tổ khác đôi khỉ được xem xết là nồng độ và tuổi của dung địch keo tụ.

4 Ảnh hưởng của phân chit thủy phân

Khi muối kim loi vô cơ dược sử dụng lim chất keo tụ, cơ chế keo tu được

soit bi sự phân cht thủy phản, Hiệu quả của sy tung hoa điện tỉch nh là một cơ chế của sur eo t phụ thuộc vào sự phân chất của chất keo tụ Cường độ trộn nhanh l cục kỳ quan trong đối với sự trung hòa điện tic vì các chất keo tụ phải tiếp xúc với các chất gây 6 nhiễm tích điện trước khi kết tua hydronit in hình than Sự thủy phân cia chất keo tự anh hưởng đến hiệu quả loi bo chất gây 6 nhiễm và khả năng ôn định của floc

ie (LID)

Các cơ chế keo tụ của mudi Fe (HID) là một chức năng của sự phân chất thủy

phân Fe (IID trong nước (Stumm và Morgan, 1962; Stumm và O'Melia, 1968; Black, 1967;

Johnson và Amirtbarajah, 1983; Matijevic và Janauer, 1966) Sự thủy phân của mudi kim loại chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính của nước thô và bị ảnh hưởng bởi cường độ và thời

+ Thủy phân mui

Trang 40

gian trộn nhanh, Quá trình thủy phân AI (I) về cơ bản giống với quá trình trên của Fe

Các phan ứng thủy phân có thể có sau đây của Fe (II) trong dung địch nước due nhiề tà liệu báo cáo theo phương nh:

Sự phân chất của sắt (III) clorua và đưa ra một phức chất giữa Fe (III) và Cl- Các phan ứng như sau

Fe" + cr <> FeCE" Fe +2CL <=> Fetch Fe” ~3CL<—FeCl" Fe +4CL <>Fecly

‘Sau khi đánh giá toàn diện các yêu tố kiểm soát đặc tinh thủy phân của Fe (II), Tang và Stumm (1987) đã đề xuất sơ 46 thủy phân - trùng hợp - kết tủa được trình bày

trong Hình 2.2 Sơ đồ này kết hợp những dé xuất trước đây của Dousma và de Bruyn (1976) Và Knight và Sylva (1974) và cho thấy các chất hóa học dự kiến sẽ có mặt trong các giai

đoạn thủy phân khác nhau Mức độ thủy phân của chất keo tụ phụ thuộc vào tuổi của dung địch chất keo tụ cũng như nông độ của nó Ngoài ra, nhiệt độ cao thúc đầy các phản ng, hủy phân (Tang và Stumm, 1987) Trong sơ đồ Tang va Stumm, các dung dịch loại A chứa các monome, oligome và phức chất với clorua xảy ra trong giai đoạn thủy phân ban đầu.

G ty lệ OH-: Fe thấp, kết tủa nhanh được ua chuộng trong các điều kiện đặc trưng cho các

dung địch loại B.

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	10,38 MB