THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC TÁI SỬ DỤNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC TƯỚI TIÊU CÔNG SUẤT 150 M3/NGÀY ĐÊM

Nước nhiễm mặn là quá trình của nước biển xâm nhập vào trong đất liền, khiến cho ao hồ, sông suối và các nguồn nước ngầm bị nhiễm muối, lượng muối trong nước tăng lên khiến nước có vị mặ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN NƯỚC CẤP

TÊN ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC TÁI SỬ DỤNG PHỤC VỤ

GVHD: TS Nguyễn Quỳnh Mai

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2023

ii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ tên sinh viên : Phan Thị Thùy Nhung MSSV : 21150086

Họ tên sinh viên : Phạm Gia Minh Trung MSSV : 21150107

1 TÊN ĐỀ TÀI : Thiết kế hệ thống nước tái sử dụng phục vụ công tác tưới tiêu

công suất 150 m3/ngày đêm

2.NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ

- Xem xét nguồn nước được tái sử dụng theo QCVN 39:2011/BTNMT - Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu

- Đề xuất phương pháp và sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước phục vụ tưới tiêu

- Tính toán chi tiết hệ thống xử lý

- Bản vẽ thiết kế : Sơ đồ công nghệ, mặt bằng tổng thể, các mặt cắt và chi tiết lắp

đặt

3 THỜI GIAN THỰC HIỆN : từ 26/03/2023 đến 15/06/2022

4 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS Nguyễn Quỳnh Mai

Đơn vị công tác : Khoa Công nghệ Hoá học và Thực phẩm - Trường Đại Học Sư

Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Tp HCM, ngày… tháng… năm

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

iii

ĐÁNH GIÁ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP) Tên đồ án: Thiết kế hệ thống nước tái sử dụng phục vụ công tác tưới tiêu công suất

150 m3/ngày đêm

Sinh viên: Phan Thị Thùy Nhung MSSV : 21150086

Sinh viên: Phạm Gia Minh Trung MSSV : 21150107

Thời gian thực hiện từ 26/03/2023 đến 15/06/2022

Sửa lại quy trình công nghệ và thuyết minh

Cách trình bày

11/04-17/04/2023

Đưa ra các công nghệ xử lý và thuyết minh quy trình công nghệ

Sửa lại quy trình công nghệ và thuyết minh

18/04-24/04/2023

Tính toán bể chứa nước sạch Tính toán bể trung gian Tính toán bể lọc nhanh

Sửa tính toán

24/04-08/05/2023

-bản vẽ sơ đồ công nghệ mặt cắt theo nước

-tính toán thiết kế toàn bộ công nghệ

Sửa tính toán và sơ

đồ công nghệ

09/05- -Tính toán lại những công nghệ Sửa tính toán và sơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

iv

15/05/2023 sai và vẽ sơ đồ mặt cắt nước đồ công nghệ

16/05-29/05/2023 -Tính toán lại những công nghệ

sai và vẽ sơ đồ mặt cắt nước

Sửa tính toán và sơ

đồ công nghệ

30/05-06/06/2023

- Tính toán -Sửa sơ đồ mặt cắt nước, vẽ mặt cắt chi tiết bể lọc nhanh, bồn lọc tinh, hệ thống RO

-Sửa tính toán -Sửa mặt cắt chi tiết

bể lọc nhanh, bồn lọc tinh, hệ thống RO

07/06- Vẽ mặt cắt chi tiết bể lọc nhanh,

bồn lọc tinh, hệ thống RO

Sửa mặt cắt chi tiết bể lọc nhanh, bồn lọc tinh, hệ thống RO

Ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn

v

PHIẾU NHẬN XÉT HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP)

Người nhận xét (học hàm, học vị, họ tên): TS Nguyễn Quỳnh Mai

Cơ quan công tác: Khoa Công nghệ Hoá học và Thực phẩm - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ

Thuật TP.HCM

Sinh viên được nhận xét: Phan Thị Thùy Nhung MSSV: 21150086

Phạm Gia Minh Trung MSSV : 21150107 Tên đề tài: Thiết kế hệ thống nước tái sử dụng phục vụ công tác tưới tiêu công suất 150

Vắng mặt 50% - 30% các buổi gặp giáo viên hướng dẫn và trễ tiến độ công việc

Vắng mặt trên 10 - 30% các buổi gặp giáo viên hướng dẫn Tích cực trong làm

Có mặt đầy đủ các buổi gặp giáo viên hướng dẫn Tích cực trong làm việc, đúng

2

Giải thích được về SĐCN nhưng không trình bày được chức năng nhiệm vụ của

Diễn giải chi tiết được chức năng nhiệm vụ của từng công trình và SĐCN 0.75 -1

Diễn giải chi tiết được chức năng nhiệm vụ của từng công trình và SĐCN nhưng

chưa giải thích được cách tính toán, chưa trình bày bản vẽ rõ ràng, đúng kỹ

thuật

1.25 -1.5

Diễn giải chi tiết được chức năng nhiệm vụ của từng công trình và SĐCN và giải

thích được cách tính toán, trình bày bản vẽ rõ ràng, đúng kỹ thuật 1.75-2

3

Trình bày thuyết minh không theo format chuẩn, không thống nhất giữa các

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi : đề mục không rõ

ràng, bảng biểu, hình vẽ không được đánh số, nhiều lỗi chính tả, đánh máy 0.5

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ 0.75

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, rõ ràng, logic 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

vi

Trình bày không đầy đủ cơ sở lựa chọn công nghệ (tổng quan PP xử lý, thành

phần tính chất chất thải, vấn đề môi trường cần được giải quyết) và đề xuất công

nghệ xử lý chưa phù hợp (thuyết minh, sơ đồ, ưu nhược điểm)

0.25

Trình bày đầy đủ cơ sở lựa chọn công nghệ nhưng đề xuất công nghệ xử lý chưa

Trình bày đầy đủ cơ sở lựa chọn công nghệ và đề xuất công nghệ xử lý phù hợp

Trình bày đầy đủ cơ sở lựa chọn công nghệ và đề xuất công nghệ xử lý phù hợp

5

Kết quả sai từ 50% - 30% nội dung tính toán, công thức tính toán 0.75 -1

Kết quả sai từ 30% - 10% các bảng tính, công thức tính toán 1.25 -1.5 Hiểu rõ tất cả các bảng tính và các công thức tính toán (sai <10%) 1.75-2

6

Bản vẽ không thống nhất giữa bản vẽ và thuyết minh, bản vẽ sơ sài 0 - 0.5

Bản vẽ chính xác ở mức đường nét cơ bản, kích thước và hình vẽ mô tả đúng so

Bản thuật thể hiện đầy đủ các chi tiết thiết kế, đường nét rõ ràng, đúng kỹ thuật

Các bản vẽ kỹ thuật thể hiện đầy đủ các chi tiết thiết kế, đường nét rõ ràng, đúng

1) Nhận xét và đề nghị chỉnh sửa:

a) Ưu điểm của đồ án:

-

b) Nhược điểm của đồ án:

-

2) Thái độ, tác phong làm việc:

vii

- -

viii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được chuyên đề báo cáo đồ án này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy, cô trong khoa Đào tạo Chất lượng cao ngành công nghệ Kỹ Thuật Môi Trường, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành nhất Đặc biệt, chúng em xin gởi đến cô TS Nguyễn Quỳnh Mai, người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tụi em hoàn thành chuyên đề báo cáo đồ

án xử lí nước cấp này lời cảm ơn sâu sắc nhất và cô TS Nguyễn Thị Kim Anh đã dạy chúng em môn xử lý nước cấp để chúng em có những nền tảng lý thuyết vô cùng quan trọng về xử lý nước Thầy và cô đã hỗ trợ rất nhiều về mặt chuyên môn

để chúng em hoàn thành được đồ án nay

Vì kiến thức của bản thân tụi em còn hạn chế, trong lúc thực hiện làm đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được nhận những ý kiến đóng góp của các quý thầy, cô và cũng rộng lượng tha thứ cho chúng em

ix

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG 1

DANH MỤC HÌNH 2

DANH MỤC VIẾT TẮT 3

MỞ ĐẦU 4

1 Đặt vấn đề 4

2 Mục tiêu nghiên cứu 4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu 4

5 Phương pháp nghiên cứu: 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN 6

1.1 Định nghĩa 6

1.2 Nguyên nhân nước bị nhiễm mặn 6

1.3 Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn 6

1.4 Phương pháp xử lý nước nhiễm mặn 7

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 12

2.1 Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học: 12

2.2 Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý: 23

2.3 Xử lý nước cấp bằng phương pháp đặc biệt: 29

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ 31

3.1 Một số quy trình công nghệ xử lý hiện nay 31

3.1.1 Xử lý nước nhiễm mặn từ nguồn nước ngầm của WEPAR 31

3.1.2 Hệ thống lọc nước nhiễm mặn của HANA – phương pháp xử lý nước mặn 32 3.2 Yêu cầu xử lý và đề xuất công nghệ 33

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 35

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 36

1 BỂ CHỨA NƯỚC ĐẦU VÀO 36

2 BƠM TRỤC NGANG QUA BỂ LỌC ÁP LỰC 36

3 BỂ LỌC NHANH 36

4 BỂ TRUNG GIAN SAU KHI LỌC ÁP LỰC 46

5 BƠM TRỤC NGANG QUA BỒN LỌC TINH CẤP 1 46

6 BỒN LỌC TINH 2 CẤP 46

x

6.1 Lõi lọc 5μm 46

6.2 Lõi lọc 1μm 47

7 BỒN CHỨA TRUNG GIAN SAU LỌC TINH 49

8 MÀNG LỌC RO 49

8.1 Stage 1 49

8.2 Stage 2 51

8.3 Coliform qua màng 53

8.4 Vệ sinh màng 54

9 BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 54

10 LƯỢNG HÓA CHẤT CHỐNG CẶN BẨN 55

11 BỂ CHỨA NƯỚC THẢI – 2 NGĂN 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

1 Kết luận 56

2 Kiến nghị 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM 58

Phụ lục 1: QCVN 39:2011/BTNMT 58

Phụ lục 2: Đặc điểm lõi lọc RO 62

Phụ lục 3: Các sự cố trong vận hành ảnh hưởng đến màng RO 64

Phụ lục 4: Chọn Flux 66

Phụ lục 5 67

1

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Ưu, nhược điểm của từng phương pháp khử muối 11

Bảng 2.1: Ưu, nhược điểm của bể lắng ngang 14

Bảng 2.2 Ưu, nhược điểm của bể lắng ly tâm 17

Bảng 2.3: Ưu, nhược điểm của bể lọc nhanh 19

Bảng 2.4 Thứ tự vật liệu lọc trong bể lọc chậm 20

Bảng 2.5: Ưu, nhược điểm của bể lọc chậm 20

Bảng 2.6: Ưu, nhược điểm của bể lọc áp lực 22

Bảng 2.7 Nồng độ diệt trùng của ion kim loại nặng 27

Bảng 3: Chất lượng nước đầu vào so với QCVN 39:2011/BTNMT 33

Bảng 4.1 Dựa vào Bảng 6.11theo TCXD33:2006 36

Bảng 4.2: Dựa vào bảng 6.12 theo TCXD33:2006 37

Bảng 4.3: Các thông số thiết kế bể lọc nhanh 45

Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật bơm ly tâm 1 tầng cánh Ebara CDX 70/05 0.5HP46 46

Bảng 4.5: Bảng thông số thiết kế lõi lọc 5μm 47

Bảng 4.6: Thông số thiết kế lõi lọc 1μm 48

Bảng 4.7: Thông số bồn lọc tinh 5μm, 1μm 49 Bảng 4.8: Thông số thiết kế Bơm trục ngang đa tầng cánh APP Model EMT-4650 51

2

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 : Các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn 7

Hình 1.2: Mô tả phương pháp chưng cất nhiệt 7

Hình1.3 : Cơ chế trao đổi ion của các hạt trao đổi ion 9

Hình 1.4: Cấu trúc màng RO 10

Hình 2.1 Bể lắng ngang 13

Hình 2.2 Bể lắng đứng 14

Hình 2.3 Bể lắng lamen 15

Hình 2.4 Bể lắng ly tâm 17

Hình 2.5 Bể lọc nhanh 18

Hình 2.6 Bể lọc chậm 19

Hình 2.7 Bể lọc tiếp xúc 21

Hình 2.8 Bể lọc áp lực 22

Hình 3.1: sơ đồ công nghệ xử lý nước nhiễm mặn từ nguồn nước ngầm của WEPAR 31

Hình 3.2 : Hệ thống lọc nước nhiễm mặn của HANA – phương pháp xử lý nước mặn 33

Hình 4.1: RO Stage 1 thực hiện bằng LGChem 49

Hình 4.2: RO Stage 2 thực hiện bằng LGChem 51

Hình 4.3: Khả năng loại bỏ của RO 53

và đời sống của nhiều người dân Nước nhiễm mặn là quá trình của nước biển xâm nhập vào trong đất liền, khiến cho ao hồ, sông suối và các nguồn nước ngầm bị nhiễm muối, lượng muối trong nước tăng lên khiến nước có vị mặn hoặc lợ, không thể dùng

để sinh hoạt, tưới tiêu1.Nước nhiễm mặn khiến đất đai cằn cỗi, không thể trồng trọt, mất mùa Nếu nước nhiễm mặn đem đi tưới tiêu, sẽ khiến cây trồng bị héo, rụng lá, chết Nhu cầu tưới tiêu cho mỗi vụ mùa rất lớn, trung bình nếu tưới cho cây ăn quả nằm trong khoảng 350 khối/ha và luân phiên 10 ngày tưới một lần Nếu không đủ nước ngọt, thì có thể dẫn đến việc chết cây Do đó, việc cung cấp nước ngọt cho người dân là tính yếu tố cần thiết, để làm được điều đó các trạm xử lý nước được sinh ra và một đội ngũ kỹ sư, công nhân có chuyên môn

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước tái sử dụng phục vụ công tác tưới tiêu công suất 150m3/ngày đêm để có một nguồn nước sạch, ngọt, đảm bảo đạt quy chuẩn đầu ra cho nhu cầu tưới tiêu Nước đưa đến phải đạt đầu ra , không chứa chất gây độc, hay không chứa quá nhiều độ đục, độ màu

Giúp bản thân hiểu rõ cách tính toán, thiết kế một hệ thống xử lý để rút kinh nghiệm cho những đồ án sau

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng nước đầu vào, đầu ra, công nghệ xử lý phù hợp với nguồn nước để cung cấp nước cho tưới tiêu

- Phạm vi nghiên cứu: Chất lượng nước đầu vào đã được giao

4 Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu

- Xem xét nguồn nước được tái sử dụng theo QCVN 39:2011/BTNMT - Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu

- Đề xuất phương pháp và sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước phục vụ tưới tiêu

1 Nước nhiễm mặn - Hiện Trạng Và Phương Pháp Xử Lý Đơn Giản Hiệu Quả - (moitruonghana.com)

5

- Tính toán chi tiết hệ thống xử lý

- Bản vẽ thiết kế : Sơ đồ công nghệ, các mặt cắt và bản vẽ chi tiết

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp phân tích và đánh giá số liệu

Khử muối: Giảm lượng muối hòa tan trong nước đến nồng độ bằng một vài mg hay một vài phần mười mg trong một lít Khử muối có thể đạt được bằng các phương pháp: Chưng cất trong các thiết bị bốc hơi, trao đổi ion, điện phân trong chậu điện giải nhiều ngắn, lọc qua màng bán thấm.2

1.2 Nguyên nhân nước bị nhiễm mặn

• Do thiên nhiên:

o Hiệu ứng nhà kính khiến lượng băng hai cực tan nhanh đẩy mực nước biển lên cao xâm lấn vào đất liền ảnh hưởng đến dòng nước ngầm các khu vực ven biển

o Biến đổi thất thường của khí hậu khiến thay đổi tốc độ bổ sung lượng mưa cung cấp nước ngọt tự nhiên vào mạch ngầm của đất

• Do con người

o Nhiễm mặn do tưới tiêu: thông thường nước tưới được lấy trực tiếp

từ các sông, nước này thường chứa lượng khoáng lớn Khi tưới vì một lý do nào đó hoặc do tưới có nhiều lượng muối này không được cây trồng sử dụng hết lại không bị rửa trôi đi nơi khác nó sẽ tích lại

và ngày càng làm cho nguồn nước ngầm bị nhiễm mặn

o Tình trạng xây dựng các đập thủy điện, khai thác nước đầu nguồn tăng áp gây thiếu hụt lượng nước đổ về hạ lưu, khiến cho nước biển xâm nhập vào những nơi có địa hình thấp, khi thủy triều dâng nước biển sẽ đổ ngược về các con sông làm cho con sông bị nhiễm mặn 1.3 Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn

• Đối với con người

o Gây ra bệnh ngoài da nhưu ghẻ lở, hắc lào, viêm da,

2 Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và nông nghiệp_TS Trịnh Xuân Lai trang 381

7

o Dùng nước nhiễm mặn với thuốc sẽ phản tác dụng khi vào cơ thể

o Tác động không nhỏ đến sức khỏe, đặc biệt gia tăng nguy cơ mắc bệnh sỏi thận Lượng muối tích trữ lâu sẽ biến thành chất độc gây ra tình trạng tắc động mạch.Đồng thời, muối có xu hướng hút nước khiến tế bào bị teo nhỏ

• Đối với nông nghiệp, công nghiệp

o Nông nghiệp : Làm giảm năng suất cây trồng, suy thoái chất lượng đất trồng trọt đến việc thay đổi mục đích sử dụng đất

o Công nghiệp (Lò hơi) : Hiện tượng cặn bám, tăng khả năng phát nổ khi

sử dụng nước nhiễm mặn Giảm hiệu suất và tuổi thọ máy móc

o Đường ống và các thiết bị bị rỉ sét đóng cặn, giảm tuổi thọ khi sử dụng nước có độ mặn thường xuyên3

1.4 Phương pháp xử lý nước nhiễm mặn

Hình1.1 : Các phương pháp xử lý nước nhiễm mặn

a Phương pháp chưng cất nhiệt

3 Nước nhiễm mặn là gì? Nguyên nhân và phương pháp xử lý nước nhiễm mặn – SWD Purify your life

PHƯƠNG PHÁP

Trao đổi ion Chưng cất nhiệt ngược (RO) Thẩm thấu

8

Hình 1.2: Mô tả phương pháp chưng cất nhiệt Chưng cất nhiệt là phương pháp dùng nhiệt để tách hổn hợp các chất khác nhau

có trong nước hoặc một chất lỏng nhất định

Trong quá trình xử lý nước nhiễm mặn bằng phương pháp chưng cất nhiệt Nước sẽ được đun tới nhiệt độ sôi, khi đó hơi nước bốc lên, ngưng tụ thành nước lỏng Tất cả muối hòa tan được kết tủa ở lại trong nồi đun và được chuyển đi để xử lý hoặc dùng cho mục đích khác

Phương pháp chưng cất nhiệt trong xử lý nước mặn được chia làm các loại chính:

- Chưng cất bằng năng lượng mặt trời: Sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng nước đến khi nhiệt độ đủ để quá trình bay hơi diễn ra Hơi nước sau đó sẽ được ngưng tụ trên bề mặt làm mát.Có 2 loại chưng cất bằng năng lượng mặt trời Loại đầu tiên sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi quang năng thành điện năng, cung cấp năng lượng cho quá trình khử muối Loại thứ hai chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt năng, được gọi là khử muối bằng nhiệt năng lượng mặt trời

- Bốc hơi tự nhiên: Nước mặn sẽ được làm bay hơi thông qua một số hiệu ứng vật lý khác ngoài chiếu xạ mặt trời Phương pháp này được ứng dụng phổ biến trong các Nhà kính IBTS

- Chưng cất chân không: Trong môi trường chưng cất chân không, áp suất khí quyển giảm Do đó, nhiệt độ cần thiết để làm bay hơi nước cũng giảm Nước sẽ được bay hơi khi áp suất hơi bằng với áp suất môi trường Phương pháp này giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng trong quá trình làm bay hơi nước mặn

- Chưng cất chớp nhoáng nhiều giai đoạn – MSF: Nước sẽ được làm bay hơi và tách khỏi nước mặn thông qua một loạt các quá trình bay hơi nhanh Mỗi quá trình tiếp theo sử dụng năng lượng giải phóng từ sự ngưng tụ của hơi nước ở bước trước

- Chưng cất đa hiệu ứng – MED: Chưng cất đa hiệu ứng – MED hoạt động thông qua một loạt các bước được gọi là “hiệu ứng” Nước mặn được phun vào các đường ống, sau đó được làm nóng để tạo ra hơi nước Sau đó, hơi nước được sử dụng để làm nóng mẻ nước mặn tiếp theo

- Chưng cất nén hơi: Quá trình này sử dụng máy nén cơ học để nén hơi có bên trên chất lỏng Hơi nén sau đó được sử dụng để cung cấp nhiệt lượng cần thiết cho sự bay hơi của phần nước mặn còn lại

9

b Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp này sử dụng các hạt nhựa trao

đổi ion để loại bỏ các ion muối hòa tan có

trong nước mặn và thay thế chúng bằng bằng

H+ và OH- Quá trình xử lý nước nhiễm mặn

bằng phương pháp trao đổi ion sử dụng 2 bể

lọc chính là cationit – H và anionit – OH

- Tại bể lọc Cationit – H: Nước nhiễm

mặn sẽ xảy ra quá trình trao đổi các

cation của muối hòa tan trong nước với

các ion H+ của hạt cationit, các muối

hòa tan trong nước biến thành các axit tương ứng

RH + NaCl → RNa + HCl

2RH + Na2SO4 → 2RNa + H2SO4 2RH + Ca(HCO3)2 → R2Ca + 2CO2↑ + 2H2O

Nước đã được khử cation ở Bể Cationit-H sau đó sẽ được chuyển đến bể lọc Anionit –

OH để tiếp tục xử lý

- Tại bể lọc Anionit – OH: Các hạt anionit sẽ hấp thụ các anion của các axit mạnh như Cl-, SO42- có trong nước và nhả vào nước một số lượng tương đương anion OH-

là tạo ra áp lực dư trong nước nguồn cao hơn áp lực thẩm thấu của nước qua màng Để nước đã được lọc qua màng không trở lại dung dịch muối do quá trình thẩm thấu Phương pháp lọc thẩm thấu ngược có thể xử lý hầu hết các loại nước

4 https://dienmayviteko.com/xu-ly-nuoc-man#1-xu-ly-bang-phuong-phap-chung-cat-nhiet

Hình1.3 : Cơ chế trao đổi ion của các hạt trao

đổi ion

10

Màng R.O có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như:

CelluloseAcecate,Aromatic Polyamide,Polymide hoặc màng TFC có những lỗ nhỏ tới 0.001 micron.Tất cả loại màn này đều chịu được áp suất cao nhưng khả năng chịu pH

và Cl khác nhau

Hệ thống lọc RO xử lý nước nhiễm mặn, nước lợ thành nước ngọt có cấu tạo tương tự

hệ thống RO công nghiệp nước ngọt, cấu trúc màng lọc R.O:

rửa và hoàn nguyên trong quá trình sử dụng theo đúng quy trình, đảm bảo nguồn nước đầu ra đạt được tiêu chuẩn cao nhất

Đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá trình vận hành và sử dụng

Cần phải tiến hành tiền xử lý sơ

bộ nguồn nước trước khi sử dụng phương pháp trao đổi ion Phương pháp

11

(RO) Loại bỏ muối và tạp chất có trong

nước, tạo nước tinh khiết có thể uống trực tiếp

Chi phí lắp đặt và vận hành thấp

phương pháp thẩm thấu ngược Phát sinh lượng lớn nước thải trong quá trình sử dụng

Nước sau xử lý không giữ được khoáng chất

Đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá trình lắp đặt

Bảng 1: Ưu, nhược điểm của từng phương pháp khử muối Chọn phương pháp lọc màng RO

12

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP

2.1 Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học:

2.1.1 Công trình thu và vận chuyển nước:

2.1.1.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ:

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như:

- Lắng bớt cặn lơ lửng

- Giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường

- Thực hiện phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước

- Điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy nước xử lý

2.1.1.2.Song chắn và lưới chắn:

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu Làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước Để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý nước cấp Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể

có kích thước nhỏ như que tăm nổi Hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình

Xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước

Trong quá trình xử lý nước cấp Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc Để hoàn thành quá trình làm trong nước Theo chiều dòng chảy, bể

13

lắng được phân thành: Bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong

có lớp cặn lơ lửng

2.1.2.2 Bể lắng ngang:

Cấu tạo: bể lắng ngang trong xử lý nước cấp có tác dụng tách các chất rắn lơ lửng có

tỷ trọng nặng hơn ra khỏi nước dưới tác dụng của trọng lực Bể lắng ngang có cấu tạo mặt bằng hình chữ nhật, tỷ lệ giữa chiều rộng và dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m, rộng 2,5 – 4m

Cấu tạo bể lắng ngang gồm 4 phần chính:

- Máng phân phối nước vào bể - Vùng lắng căn

- Máng thu nước đã lắng - Hệ thống thu xả cặn

Hình 2.1 Bể lắng ngang

Nguyên lý hoạt động: Nước theo máng phân phối ngang vào bể qua đập tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể dọc suốt chiều rộng Đối diện ở cuối bể cũng xây dựng máng tương tự để thu nước và đặt tấm chắn nửa chìm nửa nổi cao hơn mực nước 0.15 – 0.2 m và không sâu quá 0.25 – 0.5m Để thu và xả chất nổi, người ta đặt một máng đặc biệt ngay sát kề tấm chắn Tấm chắn ở đầu bể đặt cách thành cửa vào khoảng 0.5 – 1 m và không nông hơn 0.2m với mục đích phân phối đều nước trên toàn bộ chiều rông của bể Đáy bể làm dốc để thuận tiện cho việc thu gom cặn Độ dốc của hố thu cặn không nhỏ hơn 450

- Có khả năng ngăn dòng khi chiều

dài đạt ít nhất gấp đôi chiều rộng

- Thân thiện với môi trường, đảm

bảo an toàn đối với sức khỏe người sử

dụng

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

- Khó xử lý nguồn nước bị ô nhiễm nặng, chứa nhiều chất hóa học

Bảng 2.1: Ưu, nhược điểm của bể lắng ngang 2.1.2.3 Bể lắng đứng:

Cấu tạo: Bể lắng đứng có mặt bằng hình tròn hoặc hình vuông, đáy dạng nón hay chóp cụt Đường kính không vượt quá 3 lần chiều sâu công tác gồm máng nước dẫn, ống trung tâm, máng thu nước, máng tháo nước, ống xả cặn và ống xả cặn nổi

- Chiếm ít diện tích xây dựng

- Thời gian lắng khá nhanh

Nhược điểm: Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang

- Vùng Lắng: là vùng chứa các tấm lamen, được đặt nghiên 45 – 600 so với mặt nằm ngang

- Vùng tập trung và chứa cặn: là vùng chứa toàn bộ bôn cặn kích thước lớn sau khi lắng

Nguyên lý hoạt động: Từ bể phản ứng, nguồn nước sẽ di chuyển vào bể lắng theo chiều từ dưới lên theo các tấm lắng lamen được thiết kế nghiêng góc 45- 60° Trong

16

suốt toàn bộ quá trình chảy, các cặn lắng sẽ va chạm vào nhau và đọng lại hết trên bề mặt các tấm lắng lamen Khi bông lắng kết dính hết lại với nhau trên bề mặt và khiến cho bề mặt tấm lắng lamen đủ nặng cũng như thắng được lực đẩy của dòng nước đang chảy theo hướng lên trên thì bông kết tủa sẽ trượt xuống theo chiều ngược lại và rơi xuống hố thu cặn, cứ vậy theo chu kỳ xả đi

- Giúp tiết kiệm một lượng lớn chất keo tụ, nước sửa bề mặt tấm lắng

- Khả năng khử điện trên bề mặt tấm lắng lamen tốt, dòng chảy ổn định Nhược điểm: Không thường xuyên điều chỉnh được cường độ khuấy trộn cũng như tỉ

lệ nước một cách tuần hoàn

2.1.2.5 Bể lắng ly tâm:

Cấu tạo:

- Miệng phân phối đặt ở trung tâm với vận tốc dòng chảy không lớn hơn

10 mm/s

- Độ dốc đáy bể không nhỏ hơn 5% nếu để bùn tự trượt

- Bùn cặn được tập trung về hố thu nằm ở giữa bể, được xả ra khỏi bể bằng bơm hút bùn hoặc thiết bị xả thủy tĩnh

Nguyên lý hoạt động: là để nước trong bể chuyển động từ tâm của bể ra sát vành đai Lúc này, vận tốc của nước cũng sẽ giảm dần theo chiều hướng từ trong ra ngoài, vận tốc nước lớn nhất sẽ là ở tâm bể

17

Hình 2.4 Bể lắng ly tâm

Thiết kế gọn, linh hoạt, thuận tiện

trong việc xả bùn hay tuần hoàn

bùn

Không chiếm quá nhiều diện tích

đất xây dựng, có thể làm hố thu

cặn ở đầu bể hay làm hố thu cặn

dọc theo chiều dài của bể

Chế tạo bởi chất liệu cao cấp, chất

lượng, thân thiện với môi trường

và đảm bảo an toàn đối với sức

khỏe người sử dụng

Năng suất cao hơn

Chiều cao công tác nhỏ (1,5 –

Tăng thêm khối tích không cần thiết của công trình, qua đó làm tốn kém thêm các khoản chi phí xây dựng mà hiệu quả xử lý không cao

Hệ thống gạt bùn có cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên nhanh bị hư hỏng

Vận hành đòi hỏi kinh nghiệm, chi phí cao Thời gian bảo trì máy móc thiết bị phức tạp Bảng 2.2 Ưu, nhược điểm của bể lắng ly tâm

2.1.3 Vật liệu lọc và các loại bể lọc:

Lọc là quá trình không chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ

18

gây ra độ màu, độ đục có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ rỗng nhưng có khả năng kết dính và hấp thụ lên bề mặt lớp vật liệu lọc

2.1.3.1 Bể lọc nhanh:

Cấu tạo: Bể lọc nhanh bao gồm một cấu trúc có tác dụng chứa các lớp vật liệu lọc, một

hệ thống thoát nước được thiết kế ở phía dưới Một hệ thống xử lý chất thải và một hệ thống rửa lọc

Hình 2.5 Bể lọc nhanh

Nguyên lý hoạt động:

- Khi lọc: nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa nước sạch

- Khi rửa: Nước được bơm hoặc do đài cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoài theo mương thoát nước Quá trình rửa lọc được tiến hành khi nước hết đục thì ngừng rửa Sau khi rửa, do vật liệu lọc chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn nên chất lượng nước sau khi rửa chưa đảm bảo, phải tiến hành xả đầu lọc trong ít nhất 10 phút

Bể lọc nhanh xử lý nước khá đơn giản,

linh hoạt

Thích hợp với những hệ thống xử lý

chứa công suất lớn

Chi phí đầu tư thấp

Bể lọc nhanh không có khả năng tạo ra nước lọc đảm bảo an toàn về mặt vi trùng, vì vậy cần phải kết hợp cả quá trình khử trùng

Lọc với vận tốc lớn, do đó rất

19

Cho ra chất lượng nước sau khi lọc

khá nhanh

Bể lọc nhanh có thể được ứng dụng

rộng rãi, phổ biến trong nhiều trường hợp

khác nhau, nhiều lĩnh vực khác nhau và

có thể được sử dụng hoàn toàn một cách

độc lập

dễ gây ra các hiện tượng làm tắc vật liệu lọc và chất lượng nước lại không đảm bảo, không đưa ngay vào bể chứa

Công suất của bể lọc luôn thay đổi, gây khó khăn cho quản lý

Phát sinh tảo, rêu, trong bể lọc ảnh hưởng tới chất lượng xử lý nước - Không phù hợp với hệ thống có công suất nhỏ

Bảng 2.3: Ưu, nhược điểm của bể lọc nhanh 2.1.3.2 Bể lọc chậm:

Cấu tạo: Bể lọc chậm có cấu tạo gồm một lớp cát lọc và một lớp sỏi đỡ, phía dưới có

hệ thống thoát nước Lớp cát lọc có độ rỗng nhỏ nên nước qua lớp cát lọc với vận tốc v

<0,5m/h Do vận tốc như thế nên lớp trên cùng của cát lọc dày khoảng 2 – 3cm, cặn bẩn tích lại tạo thành màng lọc Trong màng lọc chứa vô số các loại vi sinh vật có khả năng lọc và diệt 97 – 99% vi khuẩn có trong nước thô khi lọc qua màng

Hình 2.6 Bể lọc chậm

Nguyên lý hoạt động: Nước từ máng phân phối đi vào bể qua lớp cát lọc với vận tốc rất nhỏ từ 0,1 – 0,5 m/h Lớp cát lọc được đổ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc đưa sang bể chứa Lớp cát lọc thường là cát thạch anh có chiều dày, kích thước cỡ hạt tương ứng và cấu tạo lớp sỏi đỡ được ghi trong sau:

20

STT Tên lớp vật liệu lọc

và lớp đỡ

Cỡ hạt của vật liệu (mm)

Chiều dày lớp vật liệu (mm)

Bảng 2.4 Thứ tự vật liệu lọc trong bể lọc chậm Trước khi đưa bể lọc chậm vào làm việc phải cho nước vào bể từ từ theo chiều từ dưới lên trên để nhúng ướt lớp cát lọc và đuổi không khí ra khỏi các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc, tạo điều kiện tốt cho việc hình thành màng lọc trên bề mặt lớp cát sau này

Không đòi hỏi người vận hành có

trình độ nghề nghiệp cao, không tốn

năng lượng

Bể lọc chậm có thể chịu được những

đợt sốc ngắn hạn (2 – 3 ngày) do tăng

hàm lượng chất bẩn trong nước thô

cũng như tăng lưu lượng nước thô

Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn

Quản lý bằng thủ công nặng nhọc

Mau bị tắc, trít khi hàm lượng rong tảo trong nước thô vượt quá mức cho phép

Nếu thời gian ngừng hoạt đông liên tục quá 1 ngày đêm, xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí màng lọc, tạo ra bọt khí và mùi hôi làm xấu chất lượng nước lọc

Bể lọc chậm thường áp dụng cho các nhà máy nước có công suất đến 1000m3/ngày với hàm lượng cặn đến 50mg/l

Bảng 2.5: Ưu, nhược điểm của bể lọc chậm

- Khả năng chứa cặn cao

- Chu kỳ làm việc kéo dài

- Đơn giản hoá dây chuyền công nghệ xử lý nước

22

Hình 2.8 Bể lọc áp lực

Nguyên lý hoạt động: Nước được đưa vào bể qua một phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ vào hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và được phát vào mạng lưới Khi rửa bể,nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn nhà

Gọn, chế tạo tại công xưởng, lắp ráp

nhanh, tiết kiệm đất xây dựng, thích hợp

cho những nơi chật hẹp

Áp lực nước sau bể lọc còn dư có

thể chảy thẳng lên đài hay cấp trực tiếp

cho các hộ tiêu thụ mà không cần máy

bơm đợt hai

Nước có áp lực nên không xảy ra

hiện tượng chân không trong lớp lọc,

chiều cao lớp nước trên mặt cát lọc chỉ

cần 0,4-0,6m, đủ để thu nước rửa mà

không kéo cát lọc ra ngoài

Do tổn thất qua lớp lọc có thể lấy từ

3-10m, nên có thể tăng chiều dày lớp lọc

lên để tăng vận tốc lọc

Khi xử lý nước sông đã đánh phèn

và qua lắng phải dùng bơm, bơm vào

bể lọc áp lực, cánh bơm làm phá vỡ bông cặn nên hiệu quả kém

Do bể lọc kín, khi rửa không thể quan sát được nên không khống chế được lượng cát mất đi, khi đó bể lọc làm việc kém hiệu quả

Do bể lọc làm việc trong hệ kín nên không theo dõi được hiệu quả của quá trình lọc

Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng, hay rò nước hoặc xảy ra tình trạng rửa ngược, đưa cát lọc về bơm

Bảng 2.6: Ưu, nhược điểm của bể lọc áp lực

23

2.1.3.5 Bể lọc một lớp vật liệu lọc:

Bể lọc một lớp vật liệu lọc chỉ có một lớp vật liệu lọc là cát hoặc những vật liệu tương

tự khác Bởi vì bể lọc một lớp vật liệu lọc có quá nhiều nhược điểm so với bể lọc nhiều lớp vật liệu lọc nên ít được sử dụng trong thực tế, chúng thường được áp dụng để làm

bể lọc chậm, những công trình xử lý nước công suất nhỏ

Sau khi rửa ngược, các hạt vật liệu lọc có kích thước bé hơn sẽ đi lên phía trên làm xáo trộn lớp vật liệu lọc Bể lọc một lớp vật liệu lọc chỉ có một lớp cát, khi có những hạt keo nhỏ sẽ bị giữ lại ngay bề mặt cát làm tổn thất áp lực xảy ra nhanh chóng, làm tăng thời gian rửa ngược

2.1.3.6 Bể lọc nhiều lớp vật liệu lọc:

Để tăng dung tích chứa cặn bẩn trong các bể lọc nhanh ta có thể dùng hai lớp vật liệu lọc có đường kính hạt và trọng lượng riêng khác nhau, nhưng phải tính toán cho lớp trên có đường kính lớn hơn và trọng lượng nhỏ hơn lớp vật liệu lọc nằm dưới

So với bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc có cùng bề chiều dày lớp vật liệu lọc thì bể lọc hai lớp vật liệu lọc có tổn thất áp lực nhỏ hơn và thời gian lọc hiệu quả lớn hơn với cùng một nguồn nước và vận tốc lọc Bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thường có lớp than có kích thước lớn ở trên, lớp dưới là lớp cát mịn nên sẽ có dung tích chứa cặn bẩn nhiều hơn bể lọc một lớp vật liệu lọc từ 2 – 2.5 lần Do đó có thể tăng tốc độ lọc và tăng thời gian rửa lọc

2.2 Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý:

2.2.1 Phương pháp làm thoáng:

Làm thoáng là quá trình đưa nước và không khí tiếp xúc với nhau nhằm loại bỏ các khí hòa tan trong nước và để oxy hóa kim loại hòa tan trong nước Đối với xử lý nước cấp, làm thoáng thường được sử dụng để:

- Hòa tan oxy từ không khí và nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III Fe(OH)3 và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa , dể lắng đọng và dễ loại bỏ

- Khử khí CO2, H2S, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhnh qúa trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao năng suất của các công trình lắng và lọc quy trình xử lý sắt và mangan

24

- Quá trình làm thoáng tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử màu và mùi của nước

Có hai phương pháp làm thoáng:

- Đưa nước vào không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng chảy

trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia hoặc thành màng mỏng trong thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như các dàn làm thoáng cưỡng bức

- Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối khí nén thành các bọt nhỏ

theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng

Ngoài ra có nhiều nhà máy xử lý nước cấp còn sử dụng tích hợp hai phương pháp làm thoáng trên để tăng hiệu quả làm thoáng cao hơn

2.2.2 Phương pháp khuấy trộn hóa chất:

Mục đích cơ bản của quá trình khuấy trộn hóa chất là tạo điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý Quá trình trộn phèn đòi hỏi phải trộn nhanh và đều phèn vào nước xử lý vì phản ửng keo tụ thường xảy ra rất nhanh Việc lực chọn điểm cho hóa chất vào để trộn đều với nước xử lý căn cứ vào tính chất

và phản ứng hóa học tương hỗ giữa các hóa chất với nhau, giữa hóa chất với các chất trong nước

2.2.3 Phương pháp clo hóa sơ bộ:

Là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc, mục đích là:

- Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng

- Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành kết tủa tương ứng

- Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu

- Trung hòa amoniac thành cloramin có tính tiệt trùng kéo dài

Ngoài ra clo hóa sơ bộ còn ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào các vi sinh sản sinh ra chất nhầy, nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian của chu kỳ lọc Tuy nhiên clo hóa sơ bộ thường dùng lượng clo

25

gấp 3 – 5 lần so với khử trùng, phản ứng của clo với các hợp chất hữu cơ trong nước tạo ra hợp chất trihalomothene gây bệnh ung thư Vì vậy không áp dụng clo hóa sơ bộ cho nguồn nước nhiều hợp chất hữu cơ

2.2.4 Keo tụ tạo bông:

Mục đích của quá trình keo tụ và tạo bông cặn là tạo ra các tác nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt của hạt lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất

Những cơ chế của quá trình keo tụ:

- Cơ chế hấp phụ và trung hòa điện tích: Khi cho chất trợ keo tụ vào dung dịch sẽ phản ứng với các hạt keo âm tạo thành những bông cặn li ti với điều kiện là pH dung dịch thấp thì cơ chế này mới xảy ra vì các ion hóa trị dương cần pH thấp để tạo ra các sản phẩm mang giá trị dương Tuy nhiên các hạt keo sẽ rất dễ tái ổn định nếu không châm chất keo tụ không đủ liều lượng Vì vậy điều kiện để xảy ra cơ chế này là pH phải thấp và nồng độ chất keo tụ cho vào vừa đủ

- Cơ chế hấp phụ và bắc cầu: Để tăng cường quá trình keo tụ tạo bông người ta cho thêm vào các hợp chất polymer trợ keo tụ Các polymer này tạo sự dính kết giữa các hạt keo lại với nhau nếu polymer này và các hạt keo trái dấu nhau Điều kiện để cơ chế này xảy ra là phải dùng polymer với nồng độ đủ Cơ chế tạo cầu nối sảy ra ở 4 phản ứng:

+ Phản ứng 1: Hấp phụ ban đầu ở liều polymer tối ưu, phân tử polymer sẽ kết dính vào hạt keo hình thành bông cặn Đuôi polymer đã hấp phụ có thể duổi ra gắn kết vị trí trống trên bề mặt hạt keo khác dẫn đến việc hình thành bông cặn

+ Phản ứng 2: Khi châm polymer quá nhiều các polymer sẽ kết dính với nhau bao quanh hạt keo làm các hạt keo không kết dính được với nhau

+ Phản ứng 3: Khuấy trộn không đủ các polymer sẽ kết hợp với nhau quấn quanh hạt keo làm các hạt không thể kết dính lại với nhau được sẽ làm tái ổn định các hạt keo +Phản ứng 4: Khi khuấy trộn quá lâu các bông cặn sẽ dễ dàng bị vỡ tạo ra các hạt nhỏ khó lắng

- Cơ chế nén ép lớp điện tích kép: Khi châm vào nguồn nước các ion dương với nồng độ cao sẽ làm gia tăng sức ion của các ion và các ion sẽ gắn kết với các hạt keo

26

âm, làm giảm lớp điện tích và làm giảm thế điện động zeta Tuy nhiên nhược điểm của

cơ chế này là bổ sung ion vào nguồn nước

- Cơ chế keo tụ quét: cơ chế này tương tự cơ chế trung hòa điện tích Vì cơ chế này cần nhiều chất trợ keo tụ để hình thành mạng lưới quét nên cần phải đúng với ph của loại chất keo tụ đó

Các hóa chất thường dùng để sử dụng trong quá trình keo tụ: Phèn nhôm Sunfat:

Al2(SO4)3 nH2O, Phèn sắt: Fe2(SO4)3 nH2O, Poly Aluminium Chloride: PAC, Chất keo tụ cao phân tử: PAFC,…

Tạo bông: là quá trình liên kết các bông cặn sau quá trình keo tụ lại với nhau dưới tác động của phương pháp khuấy với tốc độ nhỏ nhằm tăng kích thước và khối lượng của các bông cặn để các bông cặn có thể dễ dàng lắng xuống

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn

để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau nếu là keo tụ trong môi trường thể tích, phụ thuộc vào độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được dính kết từ trước nếu là keo tụ trong lớp vật liệu lọc

Hai loại bể tạo bông được sử dụng phổ biến nhất đó là bể tạo bông thủy lực và bể tạo bông cơ khí

Khử trùng:

Ngoài các tập chất hữu cơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn Để ngăn ngừa các bệnh dịch, nước cấp sinh hoạt cần được phải khử trùng Mặt khác loại bỏ các vi sinh vật giúp hệ thống cấp nước được làm sạch, ngăn ngừa sự kết bám của vi sinh vật lên thành ống dẫn nước làm tăng tổn thất thủy lực của đường ống Dưới đây là một số phương pháp xử lý cơ bản

2.2.5.1 Khử trùng bằng Clo và hợp chất Clo:

Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh Quá trình diệt

vi sinh vật xảy ra hai giai đoạn Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua lớp vỏ

vi sinh vật sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong cho tế bào

Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho clo vào nước:

27

Phản ứng đặc trưng là sự thủy phân của clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohydric:

Cl 2+ H2O ↔ HOCl + HCl Hoặc ở dạng phương trình phân ly:

Cl 2+ H2O ↔ 2𝐻++ 𝑂𝐶𝑙−+ Cl−Khi sử dụng clorua vôi làm chất khử trùng:

𝐶𝑎(𝑂𝐶𝑙)2+ 𝐻2𝑂 ↔ 𝐶𝑎𝑂 + 2𝐻𝑂𝐶𝑙 2𝐻𝑂𝐶𝑙 ↔ 2𝐻++ 2𝑂𝐶𝑙−2.2.5.2 Khử trùng bằng bằng iod:

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các bể bơi Là chất khó hòa tan nên iod được dùng ở trạng thái dung dịch bão hòa Độ hòa tan của iod phụ thuộc vào nhiệt độ của nước, nhiệt độ càng tăng độ hòa tan càng tăng Khi pH nhỏ hơn 7, liều lượng iod sử dụng lấy từ 0.3 đến 1 mg/L Nếu dử dụng liều lượng cao hơn 1.2 mg/L sẽ làm cho nước có mùi vị iod

2.2.5.3 Khử trùng bằng ion các kim loại nặng:

Với nồng độ rất nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật và rêu trong nước

0.05 0.15 0.10 0.70 1.40 Bảng 2.7 Nồng độ diệt trùng của ion kim loại nặng Khử trùng bằng ion kim loại nặng đòi hỏi phải có thời gian tiếp xúc lớn Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ ion kim loại nặng để giảm thời gian diệt vi trùng vì sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người

2.2.5.4 Khử trùng bằng ozone:

28

Ozone là một chất khí màu xanh nhạt (ở điều kiện chuẩn) Ở trong nước, Ozone phân hủy rất nhanh thành ôxi phân tử và nguyên tử Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên diệt trùng mạnh hơn

Ozone được sản xuất bằng cách cho oxy hoặc không khí đi qua thiết bị phóng lửa điện

Để cung cấp đủ lượng ozon cho trạm xử lý nước ta dùng máy phát tia lửa điện và cho không khí chảy qua Ozon sản xuât ra dể bị phân hủy thành Oxy do đó phải lắp thiết bị làm lạnh ở máy sản xuất Ozon Có 2 loại máy làm lạnh điện cực:

- Làm lạnh bằng không khí - Làm lạnh bằng nước

* Ưu điểm của Ozone:

- Làm giảm nhu cầu oxi của nước, giảm chất hữu cơ,…

- Khử màu, phênol, xianua

- Không có sản phẩm phụ gây độc hại - Tăng vận tốc lắng của hạt lơ lửng

* Nhược điểm:

Độ hòa tan của Ozon gấp 13 lần của oxy Khi vừa cho vào trong nước khả năng tiệt trùng là rất ít, khi Ozon đã hòa tan đủ liều lượng, ứng với hàm lượng đủ oxy hoá hữu

cơ và vi khuẩn trong nước, lúc đó tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần so với Clo, thời gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 – 8 giây

2.2.5.6 Khử trùng bằng tia cực tím:

Trong công nghệ khử trùng nước bằng tia UV, tia cực tím có bước sóng 253,7 nanomet được sử dụng để khử trùng vi khuẩn, vi rút, nấm mốc, tảo và các vi sinh vật khác sinh sôi và phát triển Công nghệ khử trùng bằng tia cực tím phá hủy DNA của vi