Tóm tắt Cao học Công nghệ xử lý nước cấp

MỤC LỤC CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỬ LÝ NƯỚC 5 1.1. Đánh giá chất lượng nước 5 1.1.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước 5 1.1.2. Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý cho các mục đích khác nhau. 7 1.2. Các phương pháp và dây chuyền công nghệ xử lý nước. 7 1.2.1. Các phương pháp xử lí nước. 7 1.2.2. Các sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước đối với các loại nguồn nước khác nhau. 7 CHƯƠNG 2: KEO TỤ VÀ LẮNG NƯỚC 10 2.1. Khái quát chung. 10 2.1.1. Mục đích của keo tụ, sơ đồ công nghệ quá trình keo tụ. 10 2.1.2. Các loại hoá chất dùng để keo tụ, xác định liều lượng cần thiết 10 2.2. Các thiết bị và công trình pha chế, đinh lượng chất keo tụ. 11 2.2.1. Các thiết bị và công trình pha chế dung dịch phèn, voi, polymer. 11 2.2.2. Các thiếu bị định lượng hóa chất 12 2.3. Các công trình và thiết bị trộn, tạo bông keo tụ. 13 2.3.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc, phương pháp lựa chọn các loại công trình và thiết bị trộn. 13 2.3.2. Cấu tạo, nguyên lí làm việc, phương pháp lựa chọn các loại công trình và thiết bị tạo bông keo tụ. 16 2.4. Sự biến đổi chất lượng nước sau khi đưa hóa chất keo tụ vào nước 19 2.5. Khái niệm chung về lắng nước. 19 2.5.1. Lắng trong điều kiện tĩnh. 19 2.5.2. Lắng trong môi trường động. 20 2.6. Các loại bể lắng: nguyên tác làm việc, tính toán, ưu nhược điểm, điều kiện áp dụng. 20 2.6.1. Bể lắng đứng. 20 2.6.2. Bể lắng ngang với các kiểu thu nước đã lắng và xả cặn khác nhau. 21 2.6.3. Bể lắng ly tâm 24 2.6.4. Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng. 24 CHƯƠNG 3. TUYỂN NỔI 26 3.1. Khái niệm chung về tuyển nổi 26 3.2. Các loại tuyển nổi, ưu - nhược điểm, điều kiện áp dụng 26 3.2.1. Các công nghệ tuyển nổi chính 26 3.2.2. Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng 27 3.3. Tuyển nổi áp lực và ứng dụng trong xử lí nước 29 3.3.1 Nguyên lý làm việc 29 3.3.2 Tính toán, chọn thông số làm việc 29 3.3.3. Quản lí vận hành, bảo dưỡng công trình tuyển nổi áp lực trong Trạm xử lí nước 31 CHƯƠNG 4. LỌC NƯỚC 34 4.1. Lý thuyết về lọc nước. 34 4.1.1. Mục đích, nguyên lý chung quá trình lọc nước 34 4.1.2. Các thông số đặc trưng cho quá trình lọc. 34 4.1.3. Phân loại 34 4.2. Vật liệu lọc, vật liệu đỡ 35 4.3. Bể lọc chậm 36 4.4. Bể lọc nhanh trọng lực 36 4.5. Các loại bể lọc khác 37 4.5.2 Bể lọc nhanh 2 lớp VLL 37 4.5.2. Bể lọc tiếp xúc. 37 4.5.3. Bể lọc áp lực: 38 4.5.4. Bể lọc Aquazur V 38 4.5.5. Bể lọc sơ bộ (lọc cỡ hạt lớn / lọc phá) 38 CHƯƠNG 5. LOẠI BỎ SẮT, MANGAN, ASEN VÀ CÁC HỢP CHẤT NI TƠ 39 5.1. Khái quát về chất lượng nước ngầm và các tạp chất cần loại bỏ 39 5.2. Xử lý sắt trong nước ngầm 39 5.2.1. Xử lý sắt bằng hóa chất 39 5.2.2. Xử lý sắt bằng phương pháp làm thoáng 40 5.2.3. Sự biến đổi chất lượng nước trong quá trình xử lí loại bỏ sắt 45 5.3. Xử lí mangan trong nước ngầm 45 CHƯƠNG 6. KHỬ TRÙNG NƯỚC 47 6.1. Các phương pháp khử trùng nước 47 6.2. Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo 47 6.2.1. Khử trùng bằng Clo lỏng: 47 6.2.2. Khử trùng bằng Clorua vôi và canxihypôclorit 50 6.2.3. Khử trùng bằng nước Javen (NaClO) 50 6.3. Các phương pháp khử trùng khác 51 6.3.1. Khử trùng bằng tia tử ngoại/tia cực tím (UV) 51 6.3.2. Khử trùng bằng ozon 52 6.3.3. Khử trùng bằng siêu âm 52 6.3.4. Khử trùng bằng ion bạc 52 6.3.5. Khử trùng bằng đun sôi nước 53 CHƯƠNG 7. CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CHẤT ĐẶC BIỆT TRONG NƯỚC 54 7.1. Ổn định nước 54 7.1.1. Trạng thái cân bằng của hệ cacbonat, tính ổn định của nước 54 7.1.2. Các phương pháp đánh giá độ ổn định của nước 54 7.1.3. Các phương pháp ổn định nước 54 7.2. Làm mềm nước 54 7.2.1. Khái niệm 54 7.2.2. Làm mềm nước bằng hóa chất 55 7.3. Làm ngọt nước / Khử muối 56 7.3.1. Khử muối bằng phương pháp trao đổi ion 57 7.3.2. Làm ngọt nước bằng phương pháp lọc màng 57 7.3.3. Khử muối bằng phương pháp khác 58 CHƯƠNG 8. QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC 60 8.1. Vì sao cần phải có KHCNAT? 60 8.2. KHCNAT là gì? 60 8.4. Quá trình KHCNAT 62 8.5. Lợi ích của KHCNAT 63 8.6. Vai trò của đánh giá, kiểm toán (auditing) 63 8.7. Khó khăn, thách thức 63

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỬ LÝ NƯỚC

Đánh giá chất lượng nước

1.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

Các loại nguồn nước Các loại nguồn nước khác

• Nguồn nước mặt • Nước biển

• Nguồn nước ngầm • Nước lợ

• Nguồn nước mưa • Nước chua phèn

-Sự khác nhau chủ yếu giữa nước mặt và nước ngầm : Đặc tính Nước mặt Nước ngầm

Nguồn gốc • do nước mưa

• Do nước mưa rơi trên mặt đất, thấm qua các lớp đất, được lọc sạch và giữ lại trong các lớp đất chứa nước (cát, sỏi, cuội), giữa các lớp cản nước (đất sét, đất thịt )

• Do nước thấm từ đáy, thành sông hoặc hồ.

• Nước sông: lưu lượng lớn, dễ khai thác

• Nước suối: lưu lượng thay đổi theo mùa

• Nước hồ, đầm: như bể lắng tự nhiên với thời gian lưu nước lâu

• Nước ngầm không áp: mạch nông, độ sâu 3 – 10 m Nhiễm bẩn nhiều, trữ lượng ít và chịu ảnh hưởng trực tiếp của thời tiết.

• Nước ngầm có áp: mạch sâu trên

20 m, chất lượng nước tốt hơn, trữ lượng nước tương đối phong phú.

• Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy

• Chứa nhiều chất rắn lơ lửng

• Độ đục, độ màu cao

• Có hàm lượng chất hữu cơ cao

• Có sự hiện diện của sinh vật nổi

• Chứa nhiều vi sinh vật

• Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

• Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S

• Chứa nhiều khoáng chất hòa tan: sắt, mangan, canxi, magie, flo

• Không có sự hiện diện của vi sinh vật

Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định Độ đục Thường cao và thay đổi theo Thấp hoặc không có mùa Độ cứng (Mg + , Ca 2+ ) Thấp Cao

Fe 2+ và Mn 2+ (hòa tan) Rất thấp, trừ dưới đáy hồ Thường xuyên có

Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp hoặc gần bằng không

Thường xuất hiện ở nồng độ cao Khí O2 hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại

SiO2 Thường có ở nồng độ trung bình Thường có ở nồng độ cao

Các vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây bệnh), vi rút các loại và tảo Không có mặt c Nước mưa

• Ở các vùng núi cao thiếu nước ngọt (nông thôn, hải đảo) thì nước mưa là nguồn nước quan trọng.

• Nước mưa tương đối trong sạch, tuy nhiên nó cũng bị nhiễm bẩn do rơi qua không khí nên mang theo bụi và các chất bẩn khác.

• Nước mưa thiếu các muối khoáng cần thiết cho sự phát triển cơ thể con người và súc vật.

• Hệ thống thu gom nước mưa: hệ thống mái, máng thu gom dẫn về bể chứa Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa có mái che để dùng quanh năm.

• Với lượng mưa trung bình khoảng 1500 – 2000 mm/năm, nguồn nước mưa ở ta khá phong phú.

Lựa chọn nguồn cung cấp nước Đối với mỗi nguồn nước cần đánh giá:

• Về số lượng: nguồn nước có khả năng cung cấp đủ số lượng nước cần thiết trong tất cả mọi tình huống hay không.

• Về chất lượng: Phần lớn không đạt tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý theo QCVN 01-1-

2018/BYT (trước đây là QCVN 01, QCVN 02:2009/BYT) → phải xử lý nước thô trước khi cấp cho các đối tượng tiêu thụ.

• Về mặt kinh tế: cần so sánh giá thành đầu tư và chi phí vận hành đối với mỗi nguồn nước có sẵn, để bảo đảm đồng thời số lượng và chất lượng nước cung cấp.

Các chỉ tiêu cơ bản thường được sử dụng để đánh giá chất lượng nước cấp

• Các chỉ tiêu vật lý: nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi, vị, độ nhớt, độ dẫn điện, tính phóng xạ

• Các chỉ tiêu hóa học: độ pH, độ kiềm, độ cứng, độ oxy hóa, các hợp chất của axit cacbonic, sắt, mangan, silic

• Các chỉ tiêu vi sinh: các vi trùng, virut, các loại rong tảo

1.1.2 Yêu cầu chất lượng nước sau xử lý cho các mục đích khác nhau Đối tượng sinh hoạt

• Chất lượng nước sau xử lý phải có các chỉ tiêu chất lượng thỏa mãn QCVN 01- 1:2018/BYT

(trước đây là QCVN 01, QCVN 02:2009/BYT)

Các đối tượng trong sản xuất công nghiệp

• Nước cấp cho công nghiệp thực phẩm, lên men…

• Nước cấp cho công nghiệp dệt, giấy, phim ảnh đều cần có chất lượng như nước sinh hoạt, và có một số yêu cầu riêng về lượng sắt, mangan và độ cứng.

• Nước cấp cho công nghiệp thuộc da…

• Nước cấp cho các nồi hơi cao áp và thấp áp không yêu cầu cao về các chỉ tiêu hóa sinh, vi sinh, nhưng lại có các yêu cầu rất cao về các chỉ tiêu hóa học

• Nước làm nguội chiếm phần lớn nhu cầu cho sản xuất (làm nguội các thiết bị, máy móc, các sản phẩm rắn, lỏng, khí…)Nước cấp cho các ngành sản xuất khác sẽ có yêu cầu cụ thể về chất lượng tùy theo công nghệ sản xuất.

Các phương pháp và dây chuyền công nghệ xử lý nước

1.2.1 Các phương pháp xử lí nước

• Phương pháp cơ học/Mechanical method

• Phương pháp hóa học/ Chemical method

• Phương pháp vật lý/ Physical method

• Phương pháp sinh học/ Biological method

1.2.2 Các sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước đối với các loại nguồn nước khác nhau

• Dây chuyền công nghệ xử lý nước: Là tập hợp các công trình nhằm thay đổi thành phần, tính chất của nước thiên nhiên theo yêu cầu về chất lượng nước sử dụng của các đối tượng bằngmột hoặc nhiều biện pháp khác nhau theo một trình tự nhất định.

• Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn:

• Chất lượng nước nguồn/water source’s quality.

• Chất lượng nước dùng cho các đối tượng sử dụng (yêu cầu sử dụng)/water quality standards/regulations for domestic or industrial objects

• Công suất trạm cấp nước/flowrate capacity.

A.1 Khi xử lý có dùng hoá chất (phèn, vôi để keo tụ nước)

• A.2 Khi xử lý không dùng hoá chất

Trong tất cả các dây chuyền xử lý (nước mặt và nước ngầm) nếu nguồn nước chứa nhiều chất hữu cơ và các chất H2S, NH4+, NO3-, NO2- thì phải được khử trước khi đưa nước đến công trình xử lý đầu tiên Để khử có thể dùng clo.

• Trong các dây chuyền xử lý nước ngầm (a, b, c) nếu pH sau khi làm thoáng pH < 7, Ki* < 2 mgđ.lg/l thì phải nâng pH và Ki* bằng các chất kiềm Chất kiềm đó được đưa vào nước sau khi nước đã được làm thoáng Khi đó, sau các công trình làm thoáng phải bố trí thêm công trình trộn để trộn các dung dịch kiềm với nước sau khi làm thoáng.

KEO TỤ VÀ LẮNG NƯỚC

Khái quát chung

2.1.1 Mục đích của keo tụ, sơ đồ công nghệ quá trình keo tụ

- Cặn bẩn trong nước thiên nhiên thường là hạt cát, sét, bùn, sinh vật phù du, sản phẩm phân hủy của các chất hữu cơ

- Các hạt cặn lớn có khả năng tự lắng trong nước, cặn bé ở trạng thái lơ lửng.

- Những hạt d > 10 -4 mm có thể xử lý bằng bác biện pháp cơ học; còn những loại hạt cặn nhỏ hơn phải xử lý bằng phương pháp lý hóa.

Keo kỵ nước Keo háo nước

Hạt keo không kết hợp với các phân tử nước để tạo ra vỏ bọc hydrat, các hạt keo riêng biệt mang điện tích lớn, khi điện tích này được trung hòa thì độ bền của hạt keo bị phá vỡ.

Có khả năng kết hợp với các phân tử nước tạo thành vỏ bọc hydrat, các hạt keo riêng biệt mang điện tích bé và dưới tác dụng của các chất điện phân không bị keo tụ.

Sơ đồ công nghệ quá trình keo tụ nước:

1-Công trình pha chế hóa chất.

2-Công trình chuẩn bị hóa chất công tác 3-Thiết bị định lượng dung dịch hóa chất vào nước xử lý 4-Công trình trộn (bể trộn) trộn đều dung dịch hóa chất với nước cần xử lý nhưng ngăn quá trình xảy ra trong quá trình trộn

5-Công trình phản ứng (bể phản ứng)

2.1.2 Các loại hoá chất dùng để keo tụ, xác định liều lượng cần thiết a Xác định lượng phèn theo SS:

Các thiết bị và công trình pha chế, đinh lượng chất keo tụ

b Xác định lượng phèn theo độ màu.

Lp 2 = 4 x M 1/2 Sau khi chọn đc Lp cần kiểm tra giá trị:

+ Ki* ≥ 0  Không cần kiềm hóa.

Xác định lượng kiềm.

Lk = ek x (Lp/ep – Kio + 0,5 (mgđl/l) + ek: trọng lượng đương lượng của kiềm

+ ep: trọng lượng đương lượng của phèn + Kio: độ kiềm tối thiểu của nước nguồn (mgđl/l, thường bằng độ cứng cacbonat của nước nguồn)

+ 0,5 (1,0): độ kiềm dự trữ của nước (mgđl/l) + Lp: lượng phèn lớn nhất trong thời gian kiềm hóa (mg/l)

+ Lk >0: Đưa vào nước liều lượng vừa xác định.

+ Lk ≤0: Nước đủ độ kiềm theo yêu cầu.

Liều lượng chất cao phân tử PAA:

C = 0,2 – 1,5 mg/L – nếu cho trước bể keo tụ

C = 0,05 – 0,2 mg/L – nếu cho trước bể lọc Cho vào hỗn hợp sau khi cho phèn 2-3 phút.

2.2 Các thiết bị và công trình pha chế, đinh lượng chất keo tụ.

2.2.1 Các thiết bị và công trình pha chế dung dịch phèn, voi, polymer

Chuẩn bị dung dịch phèn.

Dung dịch công tác: 1-5%

Bể pha phèn (hòa phèn) Bể chuẩn bị dung dịch công tác (bể tiêu thụ) (Dạng bột, cục, bánh) Đối với trạm công suất < 2.400 m3/ngđ: hoà phèn bằng phương pháp thủ công Đối với trạm công suất > 2.400 m3/ngđ: hoà phèn bằng khí nén hoặc dùng thiết bị khuấy.

Trong bể pha phèn: Cường độ khí nén 8-10 l/s.m 2 Bể công tác: Cường độ khí nén 8-10 l/s.m 2

Vận tốc khí nén trong ống: 15-20 m/s Vận tốc khí nén qua lỗ: 20-25 m/s Áp lực khí nén: 1-1,5 at.

Thời gian giữa 2 lần hòa phèn:

Tính toán dung tích bể hòa:

Wh = Q.n.Lp/(10000.bh.g) (m 3 ) Trong đó:

- Q: lưu lượng nước xử lý (m 3 /h) - n: thời gian giữa 2 lần hòa phèn (h) - Lp: liều lượng phèn (mg/l, g/m 3 ) - bh: nồng độ dung dịch trong bể hòa, 10-20%

- g: trọng lượng riêng dung dịch 1T/m 3 - Chú ý: số bể điều hòa ≥2

Tính toán dung tích bể công tác (bể tiêu thụ):

Wtt = Wh.bh/btt (m 3 ) Trong đó:

- bh: nồng độ dung dịch bể điều hòa.

- btt: nồng độ dung dịch tiêu thụ: 1-5%

- Chú ý: Số bể tiêu thụ ≥2 - Chiều cao lớp dung dịch trong bể: 1,2 – 1,5m.

2.2.2 Các thiếu bị định lượng hóa chất

Yêu cầu chung: Định lượng chính xác lượng hóa chất đưa vào nước xử lý.

Nếu định lượng không đủ, hiệu quả xử lý giảm.

Nếu định lượng lớn hơn sẽ làm giảm chất lượng nước hoặc gây hại cho nước. a Thiết bị định lượng không đổi:

Sự biến đổi chất lượng nước sau khi đưa hóa chất keo tụ vào nước

Chương 1 Khái niệm chung về xử lý nước Chương 2 Keo tụ và lắng nước

Chương 3 Tuyển nổi Chương 4 Lọc nước Chương 5 Loại bỏ sắt, mangan, asen và các hợp chất ni tơ Chương 6 Khử trùng nước

Chương 7 Các quá trình xử lý chất đặc biệt trong nướcChương 8 Quản lý trạm xử lý nước

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỬ LÝ NƯỚC 1.1 Đánh giá chất lượng nước

• Nước làm nguội chiếm phần lớn nhu cầu cho sản xuất (làm nguội các thiết bị, máy móc, các sản phẩm rắn, lỏng, khí…) Nước cấp cho các ngành sản xuất khác sẽ có yêu cầu cụ thể về chất lượng tùy theo công nghệ sản xuất.

1.2 Các phương pháp và dây chuyền công nghệ xử lý nước.

CHƯƠNG 2: KEO TỤ VÀ LẮNG NƯỚC

Nếu dùng phèn sắt đối với chất lượng nước nguồn như trên lấy bằng 1/2 lưu lượng phèn nhôm do tỷ trọng bông cặn lớn, hàm lượng lớn hơn. b Xác định lượng phèn theo độ màu.

Khái niệm chung về lắng nước

+ Trạm công suất có lưu lượng trong 1h không thay đổi quá 10%.

+ Nhiệt độ nước không thay đổi quá 1oC trong 1h + Nước trước khi đưa vào bể phản ứng phải sử dụng bể tách khí hoặc bể trộn đứng kết hợp tác khí.

- Ưu điểm: Hiệu quả phản ứng cao, bông cặn không bị phá vỡ do tác động của dòng nước.

4 Các công trình phản ứng tạo bông cặn cơ khí

2.4 Sự biến đổi chất lượng nước sau khi đưa hóa chất keo tụ vào nước

2.5 Khái niệm chung về lắng nước.

 Chức năng: Làm nhiệm vụ giữ lại phần lớn lượng cặn có trong nước (bông cặn trong nước lắng do trọng lực), thường giữ lại 90 - 98%, nước sau khi ra khỏi bể lắng, hàm lượng cặn còn lại không lớn hơn 20 mg/l, từ đó nước mới qua được bể lọc.

 Phân loại - Lắng cặn tự do

- Lắng cặn keo tụ

2.5.1 Lắng trong điều kiện tĩnh

- Là quá trình rơi xuống đáy bể chứa của các hạt thuộc một hoặc nhiều chất khác nhau khi chúng tồn tại trong môi trường lỏng.

TUYỂN NỔI

Các loại tuyển nổi, ưu - nhược điểm, điều kiện áp dụng

Tuyển nổi áp lực và ứng dụng trong xử lí nước

Trong phương pháp này cặn được đun nóng bằng hơi nước đến 35- 550C và nhiệt độ này được giữ vào ngày đêm. Độ ẩm của cặn có thể giảm đến 80%.

Phương pháp này dùng để nén cặn từ bể lắng một khi xử lý nước thải sinh hoạt

3.3 Tuyển nổi áp lực và ứng dụng trong xử lí nước

- Tuyển nổi áp lực hay còn gọi là tuyển nổi không khí hòa tan DAF (Dissolved Air Flotation)

- Nguyên tắc hoạt động của bể tuyển nổi là hòa tan không khí trong nước thải dưới áp suất, rồi giải phóng không khí ở áp suất khí quyển bên trong bể Không khí được giải phóng ra thành những bong bóng nhỏ bám vào vật chất lơ lửng, khiến cho vật chất đó nổi lên trên mặt nước và dễ dàng bị loại bỏ. Được dùng ở cả xử lý nước cấp và xử lý nước thải.

-Một số ứng dụng chính:

 Xử lý nước thải công nghiệp có hàm lượng rắn lơ lũng cao

 Nước thải nhà máy giết mổ gia súc, gia cầm

 Nhà máy sản xuất thịt, đồ hộp

 Nhà máy chế biến thực phẩm

 Nhà máy chế biến thủy hải sản

3.3.2 Tính toán, chọn thông số làm việc

- Các thông số chính để thiết kế bể tuyển nổi:

 Thời gian lưu nước tại bể: 20 – 60 phút

 Thời gian lưu nước trong bồn khí tan: 0,5 – 3 phút

 Tải trọng bề mặt: 2 – 350 m3/m2/ngày

 Áp lực khí nén: 3,5 – 7atm

 Lượng khí tiêu thụ: 15 – 50 lít/m3 Đường kính bể Thời gian lưu nước

Thể tích bể Lưu lượng nước hoàn lưu

Chiều cao bể Đường kính ống vào bể

Diện tích bề mặt tuyển nổi Đường kính ống tuần hoàn Đường kính ống trung tâm Công suất bơm Đường kính ngăn tạo bọt

- Công thức thiết kế bể tuyển nổi:

Thông số Công thức Chú thích Áp suất làm việc và hàm lượng cặn lơ lửng

Tỷ lệ khí/nước (ml) không khí của cặn 1mg có thể được chọn từ 0,015-0,05 theo bản chất của cặn, chẳng hạn như kích thước, mật độ và trạng thái bề mặt của mỗi bông.

1,3: Khối lượng không đổi của không khí, mg / ml R: Dòng nước tuần hoàn.

K: độ tan của không khí trong nước (ml / l) hoặc thể tích của chất khí lấy theo bảng f: hệ số tỉ lệ hoà tan của không khí và nước dưới áp suất P, lấy f = 0,8 (0,5 < f < 3)

Cc: hàm lượng cặn (mg / l), SS = 332 mg / l

Lưu lượng nước tuần hoàn và tổng lưu lượng nước vào bể tuyển nổi Tiết diện bề mặt tuyển nổi

L: tải trọng bề mặt của bể tuyển nổi, L = 3-10m3 / m2h Ô tuyển nổi Trong số đó: A là diện tích bề mặt của ô tuyển nổi Đường kính ống tâm: d = 20% × D Đường kính của buồng tạo bọt: Dk = D Với:

-D: Đường kính ô tuyển nổi -H: chiều cao của bể tuyển nổi Đường kính ống tuần hoàn vào bể tuyển nổi và bồn tạo áp

R: lưu lượng nước tuần hoàn, R = 0,03 (m3 / h) v: vận tốc nước chảy trong ống, chọn v = 1,5 (m / s)

Hàm lượng khí cần cung cấp

S: lượng phần cặn tách ra trong khoảng 1 phút

Tính lượng bơm từ bể chứa vào bể tuyển nổi

Q: Lưu lượng nước (m3 / h), ρ00kg/m3 ηp%, hiệu suất bơm

3.3.3 Quản lí vận hành, bảo dưỡng công trình tuyển nổi áp lực trong Trạm xử lí nước

 Bơm cao áp để hút nước và khí được cung cấp cùng với chu trình nước lọc của quá trình tuyển nổi, dẫn nước đã được lọc vào ống hoà tan không khí (ADT) Máy tuyển nổi cần phải được đổ đầy nước cho đến khi tất cả các ống ở phía trước bơm áp ngập nước.

 Công suất yêu cầu của bơm áp phải xấp xỉ 20-30% công xuất lọc và cho áp suất ít nhất là 65m.lift (tương đương 6.5kg/cm2) Bơm áp được điều khiển bằng 2 khoá ở van đầu vào và van một chiều nhằm ngăn cho nước chảy ngược vào trong.

 Có thể điều khiển áp suất ra của bơm tại áp kế của ống hoà tan không khí được gắn ở trên áp suất phía trước đầu vào.

 Đối với trường hợp khoảng cách giữa các thiết bị lớn hoặc cần lắp đặt xa, có thể lắp đặt áp kế khác liền với bơm cao áp.

 Thực hiện điều chỉnh áp suất ở van giảm áp ngay trước khi đưa vào ống tuyển nổi và tuyệt đối không điều chỉnh ở bơm cao áp.

 Không khí nén dẫn vào (yêu cầu ở mức 6.5kg/cm2) được nén vào trong bình tích áp.

Nếu nguồn cung cấp khí nén không đủ hoặc không có, bắt buộc phải có một máy nén khí Áp suất mở là 6.5kg/cm2 còn áp suất khoá là 10kg/cm2 Thời gian duy trì bên trong ống nén khí (ADT) là từ 20 – 30 giây.

 Không khí nguồn vào được trộn lẫn và phân tán vào trong nước nhờ các phần gắn ở bên trong – còn có tên gọi khác là bộ phận phân tán Vyon của ống hòa tan không khí

(ADT) Hỗn hợp nước và không khí sau đó được dẫn đến đầu vào của máy tuyển nổi qua thiết bị hình chữ T cung cấp cùng với với xả áp.

- Chi tiết vận hành bể tuyển nổi khi có lỗi lắp đặt:

 Lấy một ít mẫu từ van lấy mẫu, đây là chỉ số chuẩn nhất cho biết quá trình hoạt động của hệ thống không khí

 Mẫu lấy xong đưa qua một hình trụ cao hoặc ống nghiệm

 Khi quan sát sự tuyển nổi ở trong ống bạn có thể quan sát được lượng khí có ở trong nước Các bọt khí nhỏ làm cho nước có màu trắng đục

 Nếu không có đủ không khí, cụm bọt khí sẽ nổi lên bề mặt với tỉ lệ là 30cm/phút hoặc nhiều hơn, phần nước bên dưới trong Nếu cụm bọt khí nổi lên đúng như trên, không điều chỉnh hệ thống hút không khí (air absorption system) cho đến khi có sự cố xảy ra trong quá trình tuyển nổi.

 Nếu lượng khí tạo ra nhiều, kích thước bóng khí lý tưởng nhưng cụm bọt khí không nổi nhiều, nước cũng không trong, bạn cần kiểm tra lại lượng hóa chất thêm vào

 Kiểm tra để chắc chắn rằng bơm hoá chất đang hoạt động, kiểm tra bằng cách quan sát bằng mắt lượng hóa chất được đưa vào.

 Nếu bơm hoá chất hoạt động tốt thì hãy tiến hành kiểm tra để chắc rằng ống dẫn không bị tắc Gia tăng lượng hóa chất thêm vào có thể giúp quá trình nổi bọt khí tốt hơn Tăng liều lượng lên dần dần, cần đợi tối thiểu 10 – 15 phút giữa mỗi lần gia tăng liều lượng để tránh gây trì hoãn cho toàn hệ thống.

 Tóm lại là nếu xảy ra sự cố trong suốt quá trình hoạt động, vì lượng chất rắn đến máy tuyển nổi sẽ phải nhiều hơn bình thường nên cần gia tăng lượng hóa chất lên cho cân bằng, tương xứng tỉ lệ.

 Có thể điều chỉnh tăng hóa chất hoặc sử dụng van hồi tại bơm cấp tuyển nổi để điều chỉnh lưu lượng và lượng hóa chất cấp vào giúp cho chất rắn, xơ sợi kết bông tốt, nâng cao hiệu suất quá trình tuyển nổi.

+ Điều chỉnh áp suất và dòng chảy

 Ống phân tán không khí cần đạt áp suất 4 – 6kg/cm2.

Lý thuyết về lọc nước

4.1.1 Mục đích, nguyên lý chung quá trình lọc nước

• Đây thường là công đoạn cuối cùng của quá trình xử lý – làm trong nước

• Thường dùng VLL là các hạt hay lưới

• Loại bỏ các VK, màu sắc, độ đục và gián tiếp loại bỏ một số mùi & vị.

• Khi vận tốc dòng nước nhỏ, các chất bẩn – cả ở thể hạt và thể keo – được giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu lọc và một phần trong các khe rỗng giữa các hạt vật liệu lọc (VLL) hoặc dính kết trên bề mặt hạt VLL do lực liên kết phân tử.

• Khi tốc độ dòng nước lớn, các chất bẩn được đẩy sâu vào trong lớp VLL dưới tác động của dòng nước và được giữ lại trong các khe rỗng hoặc trên lớp VLL.

• Do đó tốc độ dòng nước ảnh hưởng đến khả năng giữ cặn của lớp VLL.

• Theo thời gian, các khe hở trong lớp VLL bị lấp kín bởi các chất bẩn làm cho tốc độ lọc giảm.

• Một phần lớp trên của lớp VLL bão hòa bởi cặn do tác dụng dòng nước, một phần cặn tách khỏi lớp bên trên, đi sâu vào lớp dưới cùng với dòng nước.

• Cứ như vậy, cặn bẩn lan tỏa vào toàn bộ VLL đến khi toàn bộ khối VLL bão hòa cặn thì nó không còn khả năng lọc nước → cần phải rửa khối VLL để phục hồi khả năng lọc của bể.

• Trong bể lọc diễn ra đồng thời 3 quá trình:

• Hấp phụ, dính bám

• Hóa học (ví dụ Fe2+ → Fe3+…) Ngoài ra: sinh học (ít)

4.1.2 Các thông số đặc trưng cho quá trình lọc

• Tổn thất áp lực của bể lọc (H):

Theo sự hình thành màng lọc: Theo vận tốc lọc:

Theo áp lực: Theo động học quá trình lọc:

- Kết hợp cả hai loại trên.

- Lọc màng (lọc bề mặt):

- Lọc chậm - Lọc nhanh - Lọc cao tốc

- Bể lọc hở - Bể lọc áp

- Lọc thủy tĩnh- Lọc áp lực

Bể lọc nhanh trọng lực

LOẠI BỎ SẮT, MANGAN, ASEN VÀ CÁC HỢP CHẤT NI TƠ

Xử lí mangan trong nước ngầm

Chương 1 Khái niệm chung về xử lý nướcChương 2 Keo tụ và lắng nước

KHỬ TRÙNG NƯỚC

Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo

PP hóa học: Dùng các chất ôxi hóa mạnh PP vật lý

• Clo và các hợp chất của clo

• Bằng các ion kim loại nặng.

• KT bằng tia tử ngoại

Các hoá chất khử trùng thông dụng

• NaDCC (Viên) (Na.C3HCl2N3O3 – Natri dicloxyanurat)

• Cloramin B (Viên): C6H5SO2NClNa.3H2O - Sodium benzensulfochleramin

• Cloramin T (Viên): C7H7SO2NClNa.3H2O - Tosylchloramide natri.

6.2 Khử trùng bằng clo và các hợp chất của clo

• Dùng Clo nguyên chất, clorua vôi, natrihypoclorit (nước javen) hoặc canxi hyđrôclorit và

• Khi cho Clo vào nước: Cl2 + H2O => HOCl + HCl Hoặc dưới dạng phân ly: Cl2 + H2O => H + + OCl - + Cl -

• Khi sử dụng clorua vôi: Ca(OCl)2 +H2O => CaO + 2HOCl 2HOCl => 2H + + 2OCl -

OCl - có tính ôxi hóa mạnh phá hoại quá trình trao đổi chất => vi trùng bị tiêu diệt

• Để đảm bảo quá trình khử trùng diễn ra triệt để và tiếp tục trong quá trình vận chuyển đến điểm dùng nước ở cuối mạng lưới => cần đưa 1 lượng Clo dư, ngoài lượng Clo tính toán.

• Để tính sơ bộ thiết bị clo, hàm lượng Clo để khử trùng như sau:

- đối với nước ngầm 0,7÷1,0 mg/l;

- đối với nước mặt 2,0 ÷3,0 mg/l

6.2.1 Khử trùng bằng Clo lỏng:

• 1 Bình chứa clo: Clo lỏng / nguyên chất màu vàng xanh, trọng lượng riêng 1,43 kg/l.

• Clo lỏng đựng trong các bình có dung tích nhỏ (50 – 500L), hoặc thùng có dung tích lớn

• 2 Bình hóa hơi clo (bình trung gian): làm nhiệm vụ hóa hơi và tách tạp chất rắn trong clo.

Bình có dung tích 20-55L

• Để pha Clo lỏng dưới áp suất cao vào nước, dùng thiết bị giảm áp, Clo bốc thành hơi và hòa vào trong nước.

• 3 Clorator (các phần từ 3 đến 9): thiết bị chuyên dùng để đưa Clo vào nước có chức năng pha chế và định lượng hơi Clo trong nước Có 2 loại clorator.

• Clorator áp lực: hòa trộn khí clo với nước trong bình trộn áp lực (áp lực trộn > áp lực khí quyển và áp lực nước trong ống dẫn) D2 clo được đưa trực tiếp vào đường ống nước sạch và khử trùng.

Loại này hay bị rò rỉ do hơi clo, gây nguy hiểm cho người quản lý, vận hành nên ít sử dụng.

• Clorator chân không (áp lực hơi clo khi hòa vào nước thấp hơn áp lực khí quyển nên hơi clo không bay ra phòng): trộn hơi clo với nước bằng ejector (ejector có nhiệm vụ hút D2 clo từ bình trộn vào khử trùng).

• Hiệu quả khử trùng cao vì clo ở dạng nguyên chất nên định liều lượng chính xác

• Hàm lượng cặn sau làm sạch không tăng do không bị lẫn tạp chất trong Clo.

• Không đòi hỏi CT cồng kềnh, diện tích kho chứa nhỏ, không phải pha chế, tẩy rửa…

• Đầu tư HT thông gió

• Lượng Clo dùng trong 1 giờ: QCl = Q.LCl/1000 (kg/h)

• LCl: Liều lượng Clo cần thiết đưa vào nước (mg/l)

• Từ QCl chọn số lượng Clorator công tác (N >= 2)

• Số bình Clo hoạt động đồng thời: n = QCl /S (Bình)

• S: Năng suất bốc hơi của 1 bình trong 1 giờ

• Năng suất bốc hơi ở điều kiện bình thường: 0,7÷1,01 kg/h

• Năng suất bốc hơi ở điều kiện 30 - 400 o C : 5 -10kg/h

• Số bình clo dự trữ trong trạm tùy thuộc nguồn cung cấp, tổi thiểu đủ cho 15-45 ngày sử dụng.

Một số yêu cầu thiết kế cơ bản trạm Clo

• Diện tích nhà trạm được xác định trên cơ sở số lượng clorator nằm trong trạm và số bình Clo hoạt động đồng thời

• Cho 1 bình Clo + cân bàn: 4 m2

• Lượng clo đặt trong trạm phải đủ dùng cho 3 ngày tiêu thụ.

• Trạm XD các phòng riêng biệt: phòng đặt Clorator và phòng đặt bình Clo lỏng Các phòng phải có cửa thoát dự phòng riêng.

• Nhà trạm phải được cách ly với xq bằng các cửa kín có HT thông gió riêng và phải được thống gió thường xuyên bằng quạt với tần suất 12 lần/1 h.

• Không khí được hút ở điểm thấp sát mặt sàn và xả ra ở điểm cao hơn 2 m so với mái nhà cao nhất ở gần trạm.

• Trong trạm Clo phải có dàn phun nước áp lực cao và bể chứa dungdịch trung hòa clo khi có sự cố.

• Dung dịch trung hòa được pha chế theo tỷ lệ 1 kg Na2S2O3.5H2O và 2 kg Na2CO3 cho 1 kg

Clo lỏng với nồng độ 40 kg Na2S2O3.5H2O và 80 kg Na2CO3pha trong 1 m3 nước.

• Dungtích bể phảiđủ để trunghòa 2 bình Clo.

• TrọngTXL, trạm Clo phải được bố trí ở cuối hướng gió

• Kho dự trữ clo được XD cách ly với trạm clo, diện tích kho đủ để dự trữ lượng clo cho 15-45 ngày sử dụng.

• Trongkho dự trữ cũng phảithực hiện các biện pháp an toàn như trạm clo.

• Trạm được trang bị phương tiện phòng hộ, hệ thống bảo hiểm, thiết bị báo nồng độ Clo trong buồng công tác.

• Số thiết bị dự phòngtrong buồng định lượng đo

• + Khi có 2 Cloratơ làm việc-1 Cloratơ dự phòng.

• + Khi có > 2 Cloratơ làm việc-2 Cloratơ dự phòng.

• + Cần có 1 máy dự phòng để phân tích Clo dư trongnước.

6.2.2 Khử trùng bằng Clorua vôi và canxihypôclorit

• Trong Clorua vôi lượng Clo hoạt tính chiếm 20-25% Clorua vôi

• Trong Canxihypolorit Ca(OCl)2, hàm lượng Clo hoạt tính chiếm 30-40%.

• Hai loại hóa chất trên được bảo quản dưới dạng bột.

• Khi đưa vào sử dụng pha chế theo qui trình: cho hóa chất vào thùng hòa trộn đạt nồng độ

10%, để lấy tách cặn bẩn và tạp chất Sau đó đưa dung dịch này vào thùng tiêu thụ → nồng độ

• Dung tích các thùng: W = Q.a.t /[100.b.c] (m 3 )

• a: Liều lượng chất khử trùng theo Clo hoạttính (g/m 3 )

• t: Thời gian cần thiết cho 1 lần pha (giờ)

• c: Hàm lượng Clo hoạt tính có trong hóa chất (%)

• b: Nồng độ dung dịch pha.

6.2.3 Khử trùng bằng nước Javen (NaClO)

• NaClO là sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn.

• Nước Javen có chứa nồng độ Clo hoạt tính từ 6-8g/l

• Nguyên lý: Muối hòa tan từ bể hòa muối với nồng độ 20-25%, sau đó sang thùng tiêu thụ/côngtác với nồng độ ổn định 8-9% rồi cho chảy qua bể điện phân.

• Ở 2 đầu bể có 2 điện cực bằng than để ngập một nửa trong dd.

• Cho dòng điện 1 chiều 110-120V, cường độ 10-15A chạy qua bể.

• Dưới tác dụng của dòng điện, NaCl sẽ bị điện phân: ion CL- chạy về cực (+), còn ion Na+ chạy về cực (-) Ở cực (+), Cl thoát ra ở dạng hơi lại hòa vào dd NaOH trở thành nước Javen:

• Nước Javen có tác dụng khử trùng như axit HOCl.

• Để đảm bảo hiệu quả l/v tốt nhất của bể điện phân và tránh cho bể chóng bị phá hoại bởi nhiệt độ nóng quá cao (khi điện phân, nhiệt độ dd lên tới 100 o C có thể làm nứt bể) thì phải bảo đảm cho nhiệt độ nước Javen ra khỏi bể có nhiệt độ 30 - 35 o C → đặt bể điện phân trong 1 bể nước làm mát với dòng nước liên tục chảy qua.

1 - Bể hòa muối 2 - Bể dung dịch muối công tác 3 - Bể điện phân

4 - Bể dự trữ nước Javen

• Số bình điện phân dung dịch (70 × 22 x 40) cm : N = Q.LCl /[q.a.60] (Bình)

• LCl: Liều lượng Clo cho vào nước (g/m 3 )

• a =4-5g/l: Liều lượng Clo hoạt tính trong nước Javen

• q = 0,47l/phút: Công suất của bình điện phân

• N >= 2; số bình điện phân và số cực than dự trữ lấy tùy theo yêu cầu cấp nước liên tục của đối tượng dùng nước, phụ thuộc điều kiện cung cấp thiết bị và có thể cất trong kho.

• Dung tích bể NaOCl công tác: Wct = 1,2 [60.N.q.n/1000] (m 3 )

• n: Thời gian giữa 2 lần hòa muối (giờ) (n=4-8h đ/v hàm lượng 8-9% muối)

• Số bể công tác >= 2, chiều cao bể 1,2-1,5 m

• Dung tích bể hòa: Wh = Wct.m 2 /m1 (m 3 )

• m1: Nồng độ dung dịch muối trong bể công tác (8-9%)

• m2: Nồng độ dung dịch muối trong bể hòa trộn (20-25%)

• Số bể hòa >= 2, chiều cao bể 1,2-1,5 m

• Dung tích bể dự trữ nước Javen Wdtr = 60.q.N.n1/1000 (m 3 )

• n1: Thời gian dự trữ nước Javen (giờ) (>=3h)

• Nguyên liệu (muối ăn) rẻ và sẵn: 10-20 kg/1000m 3 nước.

• Nhiều thiết bị (máy phát điện 1 chiều hoặc máy chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành 1 chiều, các điện cực bằng than…)

• VN: hiệu quả điện phân chưa cao, hơi clo bốc ra thường làm hỏng nhanh chóng các thiết bị và cấu kiện bằng thép và BTCT xung quanh.

• Áp dụng cho các trạm xử lý công suất nhỏ (cần lượng clo hoạt tính từ 3-10 kg/ngày).

CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CHẤT ĐẶC BIỆT TRONG NƯỚC

Ổn định nước

7.1.1 Trạng thái cân bằng của hệ cacbonat, tính ổn định của nước

- Mục đích: giữ cho nước luôn ở môi trường trung tính

Các liên kết của axit Cacbonat trong nước: H2CO3 tồn tại trong dạng, CO3, CO2 (sản phẩm phân ly H2CO3) (chủ yếu phụ thuộc pH)

7.1.2 Các phương pháp đánh giá độ ổn định của nước

• Các trường hợp: a/ I = 0: Hệ Cacbonat cân bằng ↔ Nước ổn định b/ I 0: Lượng CO2 tự do < CO2 cân bằng → cân bằng chuyển dịch sang phải → CO3 2- + Ca 2+ (trong nước) → CaCO3↓ → Nước có tính lắng cặn.

• Chú ý: I – không có ý nghĩa về mặt định lượng đối với việc xác định độ xâm thực/lắng cặn (chỉ chú ý đến dấu của I : ±, mà không chú ý tới giá trị tuyệt đối)

7.1.3 Các phương pháp ổn định nước

-Làm thoáng để khử CO 2 : Làm thoáng nhân tạo (VLL = Rashiga): = 75 – 90%, hay đi bể với VLL bằng đá cẩm thạch CaCO3, CaCO3.MgO hay MgO

-Tạo lớp màng bảo vệ thành đường ống bằng CaCO3 khi mới đưa đường ống vào sử dụng

Lọc qua VLL trung hoà: chứa CaO, Ca 2+ , Mg 2+ Sử dụng hợp chất kiềm

-Sử dụng thuỷ tinh lỏng:(Silicat Natri SiO2 + Na2O) C = 7 ÷ 30 mg/l SiO2 hay hỗn hợp cả 2 chất Hecxa MetaPhotphat Natri (NaPO3)6.

 Các phương pháp ổn định nước

 Ổn định nước chống lắng cặn (Ổn đinh nước với I >0) a) I >0; pH 0 >8,4: liều lượng axit cần dùng Da,mg/l b) Đối với nước được làm mềm bằng vôi hay vôi + Sôđa

 Ổn định nước chống lắng cặn (Ổn đinh nước với I >0)

Thực tế, thường sử dụng hệ thống tự động – điều chỉnh lưu lượng + nồng độ h/c đưa vào nước bằng bơm định lượng theo giá trị pH của dung dịch (sensor → DP)

 Ổn định nước chống xâm thực (Ổn định nước với I

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	8,37 MB

Tiêu đề	Tóm tắt Cao học Công nghệ xử lý nước cấp
Chuyên ngành	Công nghệ xử lý nước cấp
Thể loại	Cao học