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

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 31CHƯƠNG 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

4.5.5 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

6.3.5 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

7.3.1 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

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỬ LÝ NƯỚC1.1 Đánh giá chất lượng nước

1.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

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

• Do nước thấm từ đáy, thành sông

• 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.

• 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

Độ đục Thường cao và thay đổi theo Thấp hoặc không có

Khí O2 hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại

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

• 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.• Mưa axit.

• 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

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

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.

• 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 khinước 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.

CHƯƠNG 2: KEO TỤ VÀ LẮNG NƯỚC2.1 Khái quát chung.

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

2.1.1.a Khái quát.

- 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.

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 tíchnày được trung hòa thì độ bền của hạt keo bị phá vỡ.

Có khả năng kết hợp với các phân tử nướctạo 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:

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.

+ 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 tụC = 0,05 – 0,2 mg/L – nếu cho trước bể lọcCho 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.m2

Bể công tác: Cường độ khí nén 8-10 l/s.m2

Vận tốc khí nén trong ống: 15-20 m/sVận tốc khí nén qua lỗ: 20-25 m/sÁp 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) (m3)Trong đó:

- Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h)- n: thời gian giữa 2 lần hòa phèn (h)- Lp: liều lượng phèn (mg/l, g/m3)

- bh: nồng độ dung dịch trong bể hòa, 10-20%- g: trọng lượng riêng dung dịch 1T/m3

- Chú ý: số bể điều hòa ≥2

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

Wtt = Wh.bh/btt (m3)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:

Dùng cho dung dịch hoá chất: phèn nhôm, phèn sắt hoặc dung dịch vôi bão hoà tức là chỉ sử dụng thiết bị này dưới dạng dung dịch.

b Thiết bị định lượng thay đổi theo lưu lượng nước xử lý.

Nước xử lý qua hệ thống tường ngăn sang A nếu có sự cố tràn ra ngoài Để nước vào A không đổi  có nước ra, làm thiết bị thay đổi tổn thất áp lực cục bộ.

Lưu lượng nước thay đổi khiến vị trí thu dung dịch thay đổi, để mực nước trong thùng C cố định vần dùng van phao hình cầu tự động.

Bơm định lượng.

Không phải xác định lưu lượng Thường sử dụng bơm chịu được axit hoặc kiềm, đường ống thường bằng nhựa, inox.

Nguyên lý:

Motor 1 quay, truyền chuyển động đến hộp số 2 Hộp số 2 có thể được điều khiển bằng nút 8 để làm bánh lệch tâm 3 quay với tốc độ khác nhau Bánh 3 quay làm trục màng 4 chuyển độngtịnh tiến Khi màng chuyển động lùi, van hút 6 mở cho dung dịch vào buồng bơm Khi màng chuyển động tới, van hút 6 đóng, van đẩy 7 mở cho dung dịch đi vào ống đẩy.

2.3 Các công trình và thiết bị trộn, tạo bông keo tụ.

2.3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc, phương pháp lựa chọn các loại công trình và thiết bị trộn.

Yêu cầu chung đối với công trình trộn: Yêu cầu chung:

Các công trình hoặc thiết bị phải có cấu tạo sao cho khả năng trộn nhanh, đều dung dịchhóa chất với nước cần xử lý, thời gian trộn từ 1-2.5 phút.

 Phân loại:

sử dụng cấu tạo của công trình để tạo ra dòng chảy rối trong công trình Khi đó hoá chất được trộn với nước xử lý.

có thể sử dụng các thiết bị tạo dòng chảy rối trong công trình cánh quạt, cánh quấy được nối với hai động cơ.

a Bể trộn đứng.

Dung tích bể phụ thuộc lượng nước lưu lại bể:Wb = Q.t/60 (m3)

Trong đó:

- Q: Công suất trạm (m3/h)

- t: Thời gian nước lưu lại bể (phút)

- Áp dụng với trạm xử lý nhỏ, Q < 2400m3/ngđ.-

c Bể trộn vách ngăn.

Thời gian nước lưu lại trong bể : 1,5 - 2’.

Ngăn đầu tiên nước xử lý qua ống 1 Vận tốc khác nhau, chuyển động của dòng n ước từ

đầu đến cuối bể tạo ra sự xáo trộn đưa qua máng sang bể phản ứng.

 Yêu cầu chung:

Nước sau khi qua bể phản ứng, nước sang công trình tiếp theo, hạt cặn không được bị phá vỡ ® tốc độ khống chế không được quá lớn.

 Phân loại:

- Bể phản ứng thủy lực: Xoáy; ziczac ngang; có tầng cặn lơ lửng.- Bể phản ứng tạo bông cặn cơ khí.

 Các công trình phản ứng tạo bông cặn thủy lực.

1 Bể phản ứng xoáy.

a Hình trụ.

- Nguyên lý:

Tạo dòng xoáy từ tên xuống dưới Do tác dụng lực ly tâm, các hạt cặn có tốc độ khác nhau va chạm và tạo thành những bông cặn Nước qua sàng giảm tốc rồi sang bể lắng Nước vận chuyển từ dưới đi lên Dưới tác dụng lực ly tâm cặn lắng xuống, nước trong thu vào máng thu phía trên.

- Thời gian nước lưu tại bể phản ứng: 15-20 phút.Tính toán

Ff = (Q.t)/(60 Hf N)Trong đó:

Q: Công suất trạm xử lý (m3/h)t: thời gian nước lưu lại bể phản ứng

Hf: Chiều cao bể phản ứng, lấy = 0,9 HL (3,5-4m)N: Số bể (≥2)

- Ứng dụng: Q ≤ 10000 m3/ngđb Hình côn

- Nước chảy sao cho theo phương tiếp tuyến vòng tạo dòng xoáy.

- Ứng dụng: Trạm có công suất bất kỳ.- Thời gian phản ứng nhanh

2 Bể phản ứng ziczac ngang kiểu hành lang

- Tính toán:

Xác định dung tích bể theo thời gian nước lưu lại trong bể : Wb  F (H).

Chiều dài bể: L = n x b + d (n- số vách ngăn; b- chiều rộng vách ngăn; d - chiều dày vách ngăn)

- Ứng dụng: Công suất bất kì.

- Ưu điểm: Khống chế đc thời gian nước lưu lại trong bể theo chất lượng và tốc độ dòng chảy tránh phá vỡ bông cặn.

3 Bể phản ứng có tầng cặn lơ lửng.

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 trongnước lắng do trọng lực), thường giữ lại 90 - 98%, nước sau khi ra khỏi bể lắng, hàmlượng 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 khichúng tồn tại trong môi trường lỏng.

2.5.2 Lắng trong môi trường động.

- Là quá trình rơi xuống đáy dòng chảy của các hạt thuộc một hoặc nhiều chất khác nhau khichúng tồn tại trong môi trường lỏng.

- Trong quá trình lắng, hạt cặn luôn thay đổi kích thước.- Các lực tác dụng lên hạt:

+ Trọng lực của hạt+ Lực kháng của nước

+ Lực quán tính từ hiện tượng “vi chảy rối”- Quá trình lắng:

+ Lắng có dòng nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống: lắng đứng.+ Lắng có dòng nước chảy ngang, cặn rơi thẳng đứng: lắng ngang.

+ Lắng trong có lớp cặn lơ lửng: nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng, cặn dính bám vàolớp cặn.

+ Lắng có dòng nước đi nghiêng từ dưới lên, cặn trượt theo đáy ống từ trên xuống:lắng nghiêng.

 Phân loại bể lắng:

Dung tích phần dưới chứa cặn phải đủ để chứa lượng cặn giữa 2 lần xả cặn.

Nồng độ trung bình của cặn được nén sau thời gian chưa và nén cặn

2.6.2 Bể lắng ngang với các kiểu thu nước đã lắng và xả cặn khác nhau.

 Phân loại theo phương pháp thu nước đã lắng

- Bể lắng ngang thu nước cuối bể: thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bểphản ứng có lớp cặn lơ lửng.

- Bể lắng ngang thu nước bề mặt: thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.

Giả thiết:

- Các hạt cặn ở mọi vị trí mặt cắt có kích thước đồng nhất

- Vận tốc chuyển động ngang của dòng nước ở mọi điểm ở các mặt cắt đều như nhau.- Các hạt cặn nằm ở dưới vùng lắng I thì có thể lắng được còn các hạt nằm ở trên vùng

không lắng II sẽ không lắng được. Tính toán:

Diện tích mặt bằng:

Trong đó:

q: Công suất trạm (m3/h)

Uo: tốc độ rơi của cặn phụ thuộc hàm lượng cặn trong nước trước khi vào bể a: hệ số kể đến sự ảnh hưởng của chuyển động đứng của dòng nước.

Đối với bể lắng bằng bê tông cốt thép và HL = 2,5 - 3,5 m :

vTB - tốc độ chuyển động ngang của dòng nước m/s: vTB = K Uo

K - hệ số được xác định phụ thuộc tỷ số giữa chiều dài và chiều cao bể lắng.

Chiều rộng bể:

N: Số bể lắng.

Kiểm tra hệ số Re và hệ số Froude

Chiều dài bể:

 Tính toán hệ thống phân phối và thu nước

- Là hệ thống rất quan trọng, giúp phân phối đều nước, nếu không sẽ dẫn đến hiện tượngchảy tắt, tạo xoáy nước, dòng chảy không ổn định, không chảy tầng, dẫn đến giảm hiệusuất.

- Từ thực nghiệm, người ta đưa ra công thức tính vận tốc dòng nước trong

máng thu: vm < 3Uo, từ đó: Q/B < 5.H.Uo Nếu B không đủ, chiều dài máng thuphải là n*B, sao cho: n*B> Q/(5.H.Uo)

- Tường ngăn hướng dòng : xây dựng phía đầu và cuối bể, cách tường 1-2 m

Cách 1: Sử dụng thanh gạt chạy trên dầmcầu dọc bể

Cách 2: Sử dụng hệ thống cào cặn chạybằng vòng xích ngập nước

Áp dụng: Co > 1000 mg/L, hoặc cặn nặng, không xử lý bằng phèn.

d) Dùng bơm hút bùn đặt trên phao nổi di động

Áp dụng: Q > 3.000 m3/ngđ và nơi có mực nước ngầm cao, nền đất yếu

2.6.3 Bể lắng ly tâm

2.6.4 Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng.

 Nguyên lý:

Nước chảy qua lớp cặn lơ lửng → tạo điều kiện tiếp xúc giữa các chất bẩn trong nước và bôngcặn trong điều kiện dòng chảy động → lực hút phân tử thắng được lực đẩy tĩnh điện → quátrình keo tụ xảy ra với cường độ lớn hơn so với quá trình keo tụ các phần tử chất bẩn riêng biệttrong một thể tích tự do

 Tính toán bể lắng trong kiểu hành lang:Tổng diện tích mặt bằng:

+ Q - công suất trạm xử lý (m3/h)

+ v - vận tốc nước dâng lên ở ngăn lắng (mm/s) (bảng)

+ a- hệ số kể tới sự giảm tốc độ ở vùng lắng trong ngăn nén cặn: a = 0,85 - 0,9.+ K - hệ số phân bố lưu lượng giữa ngăn lắng và ngăn nén K phụ thuộc lượng cặntrước khi vào bể lắng (bảng)

Khi xác định diện tích ngăn lắng, xác định cho 2 trường hợp và chọn trường hợp có diện tíchlớn hơn:

TH1 : nước có hàm lượng cặn thấp nhất và lưu lượng trung bình.TH2 : nước có hàm lượng cặn cao nhất và lưu lượng lớn nhất.

CHƯƠNG 3 TUYỂN NỔI

3.1 Khái niệm chung về tuyển nổi

- Bản chất: là sự dính kết phân tử (do năng lượng tự do trên bề mặt và hiện tượng tẩm ướt) của chất bẩn với bề mặt phân chia giữa khí và nước.

- Thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán không tan,khả năng tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp quá trình này cũng dùng táchcác chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt.

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

3.2.1 Các công nghệ tuyển nổi chính

- Bể tuyển nổi có 2 dạng: dạng hình trụ và dạng hình vuông.- Các phương pháp tuyển nổi phổ biến :

 Tuyển nổi cơ khí Tuyển nổi bọt

 Tuyển nổi chân không Tuyển nổi hóa học

 Tuyển nổi với khuếch tán không khí qua tấm vật liệu xốp Tuyển nổi điện hóa

 Tuyển nổi sinh học Tuyển nổi bơm dâng Tuyền nổi áp lực Tuyển nổi tự nhiên- Một số hình ảnh minh họa :

3.2.2 Ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng

Tuyển nổichân không

Nước thải được bãohòa không khí ở ápsuất khí quyểntrong buồng thôngkhí, sau đó cho vàobuồng tuyển nổitrong đó áp suất giữ

Sự tạo bọt khívà sự dính kếtvới các hạt bẩndiễn ra trongmôi trường yêntĩnh, ít tiêu haonăng lượng.

Độ bão hòa củanước không lớn, vìvậy không cần phảichế tạo thiết bịtuyển nổi kín và bốtrí cào cơ khí trongđó,

dụng cho nhiệtđộ nước thảicao, vì độ hòatan của khôngkhí sẽ giảm khinhiệt độ cao.

ở khoảng 225-300mmHg

Áp dụng đượckhi hàm lượngchất lơ lửng béhơn 300mg/l,Tuyển nổi

bơm dâng

Thiết bị bơm dângđược sử dụng để

Phương phápnày có kết cấuđơn giản, nănglượng sử dụngít hơn 2- 4 lầntuyển nổi áplực.

Buồng tuyển nổiphải được bố trícao

Ứng dụng xửlý nước thảitrong côngnghiệp hóa học

Tuyển nổi cơkhí

Sự phân tán khítrong máy tuyển nổikiểu này được thựchiện nhờ bơmtuabin cánh quạt,khi cánh quạt quaytrong chất lỏng xuấthiện các dòng xoáynhỏ và tạo ra cácbọt khí

Gia thành rẻnên các máytuyển nổi cơkhí được sảnxuất đại trà.

Vận tốc quay caosẽ làm tăng độtngột dòng chảy rốivà làm phá vỡ tổhợp hạt Để đạthiệu quả thì độ bãohòa không khí củanước phải cao (10-50% thể tích).

Được sử dụngđể xử lí nướccó nồng độ cáchạt keo tụ cao(lớn hơn 2 g/l).

Tuyên nổinhờ các tấmxốp

khí qua các tấm sứxốp sẽ thu được bọtkhí có kích thướcnhỏ hơn

Kết cấu buồntuyển nổi đơngiản, chi phínăng lượngthấp.

Các lỗ xốp dễ bịbịt kín, khó chọnvật liệu có lỗ giốngnhau để tạo bọt khínhuyễn và kíchthước bằng nhau.Tuyển nổi

hóa học

Trong quá trình xửlý nước có thể diễnra các quá trình hoáhọc với sự phát sinhcác khí khác như:O2, CO2,Cl2…bọtcủa các khí này cóthể kết dính với cácchất lơ lửng khôngtan và đưa chúnglên lớp bọt

Để tăng độ kết dínhgiữa các hạt lơlửng, người ta chothêm phèn nhôm,

Có thể thu hồiđược các kimloại quý, khửhoàn toàn cáchạt nhẹ- lắngchậm, cấu tạođơn giản, dễ thicông.

Nhược điểm:tiêu hao hóachất, khôngthân thiện vớimôi trường

Hiệu quả tuyển nổiphụ thuộc vào kíchthước, số lượngbong bóng khí Ítđược sử dụngnhiều trong côngnghiệp do tiêu haonhiều hóa chất.

silicat…Tuyển nổi

sinh học

Trong phương phápnày cặn được đunnóng bằng hơi nướcđến 35- 550C vànhiệt độ này đượcgiữ vào ngày đêm.

Độ ẩm của cặncó thể giảm đến80%.

Phương phápnày dùng đểnén cặn từ bểlắng một khixử lý nước thảisinh hoạt

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

3.3.1 Nguyên lý làm việc

- 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, rồigiải phóng không khí ở áp suất khí quyển bên trong bể Không khí được giải phóng ra thànhnhững bong bóng nhỏ bám vào vật chất lơ lửng, khiến cho vật chất đó nổi lên trên mặt nước vàdễ 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 cấp

 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 Tỉ số A/S (air/ sludge): 0,02 – 0,45

 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

Diện tích bề mặt tuyển nổi Đường kính ống tuần hoànĐường kính ống trung tâm Công suất bơm

Đường kính ngăn tạo bọt

- Công thức thiết kế bể tuyển nổi:

Áp suất làmviệc và hàmlượng cặn lơlửng

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

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

K: độ tan của không khí trong nước (ml / l) hoặc thểtích của chất khí lấy theo bảng

f: hệ số tỉ lệ hoà tan của không khí và nước dưới ápsuất P, lấy f = 0,8 (0,5 < f < 3)

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

Lưu lượngnước tuầnhoàn và tổnglưu lượngnước vào bểtuyển nổiTiết diện bềmặt 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 nổiĐường 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 nổiĐường kính

ống tuầnhoàn vào bểtuyển nổi vàbồn 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 lượngkhí cần cungcấp

S: lượng phần cặn tách ra trong khoảng 1 phút

Tính lượngbơm từ bểchứa vào bểtuyển nổi

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước (m3 / h), ρ=1000kg/m3

η=70%, hiệu suất bơm

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

- Quản lý vận hành:

 Bơm cao áp để hút nước và khí được cung cấp cùng với chu trình nước lọc của quátrình tuyển nổi, dẫn nước đã được lọc vào ống hoà tan không khí (ADT) Máy tuyển nổicần 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 đầuvào 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 ởtrên áp suất phía trước đầu vào.