Tổng quan về nước cấp pps

Lượng mưa này, ngoài phần bốc hơi sẽ là nguồn cung cấp cho nướcngầm và hình thành dòng chảy bề mặt của các sông, suối… • Nước trong tự nhiên thường được chia thành bốn nhóm: - Nước mưa -

Tổng quan

về nước cấp

Mục lục

Tổng quan về nước cấp 1

Mục lục 2

2.1.3.Các phương pháp làm mềm nước 12

2.1.4.Các phương pháp khử trùng 14

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP.

I Giới thiệu chung

Việt Nam là một nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, thuộc phía Đông củabán đảo ĐONG DƯƠNG, do chịu ảnh hưởng của nhiệt đới gió mùa nên Viêt Nam cólượng mưa khá cao Lượng mưa này, ngoài phần bốc hơi sẽ là nguồn cung cấp cho nướcngầm và hình thành dòng chảy bề mặt của các sông, suối…

• Nước trong tự nhiên thường được chia thành bốn nhóm:

- Nước mưa

- Nước mặt

- Nước ngầm

- Nước trong không khí, đá, đất và các sinh vật sống

II Đặc điểm, thành phần và tính chất của nước mặt.

Nước mặt dùng để chỉ các loại nước lưu thông hoặc chứa trên bề mặt lục địa, mặtnước tiếp xúc với không khí: nước sông, suối, ao, hồ…

Thành phần hóa học của nước mặt phụ thuộc vào tính chất đất đai nơi mà dòng nướcchảy qua đến các thủy vực, chất lượng nước mặt còn chịu ảnh hưởng bởi các quá trình tựnhiên( mưa lũ, hoạt động sống và chết đi của hệ sinh vật nước,…) cũng như hoạt độngcủa con người Trên cùng một con sông, chất lượng nước thường xuyên thay đổi đáng kểtheo thời gian và không gian

Có nhiều chất hữu cơ do sinh vật bị phân hủy

Có nhiều rong tảo, thực vật nổi, động vật nổi

Chất lượng nước thay đổi theo mùa

Bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hoạt động hai bên bờ của con người( công nghiệp, nôngnghiệp…)

III Đặc điểm, thành phần và tính chất của nước ngầm.

Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt

về chất lượng Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hỏng và các khe nứt của đất đá, được tạothành trong giai đoạn trầm tích hoặc do thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt, nướcmưa… nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài trăm mét

Đối với hệ thống nước cấp cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn luôn là nguồnnước được ưa thích Bởi vì, các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khaithác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa Nguồn nước ngầm ít bị chịu ảnh hưởngbởi các tác động của môi trường và con người Chất lượng nước ngầm tốt hơn nhiều sovới nước mặt Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay hạt lơ lửng , và visinh, vi trùng gây bệnh thấp

Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhângây ô nhiễm nguồn nước Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hòatan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hóa và sinhhóa trong khu vực Ở những vùng có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất bẩn và lượngmưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các tạp chất hữu cơ

pH nước ngầm khá thấp, thường dao động từ 3 - 6

Sự có mặt của một số thành phần ô nhiễm của nguồn nước ngầm nơi đó ( hàmlượng phốtpho, nitơ, E.coli….)

Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt

Chất rắn lơ lửng Rất thấp, hầu như không có Thường cao, thay đổi theo mùaChất khoáng hòa tan Ít thay đổi, thường cao hơn nước mặt Thay đổi tùy thuộc chất lượng đất, lượng mưaHám lượng Fe2+, Mn2+ Thường xuyên có trong

Vi sinh vật Thường có vi trùng do sắt sinh ra Thường có vsv, virút, sinh vật nổi

IV Các chỉ tiêu về chất lượng nước cấp.( nước ngầm)

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Công nghệ xử lý nước ngầm hiện đang được áp dụng chủ yếu là khử sắt (hoặc khửmangan) bằng phương pháp làm thoáng + lắng tiếp xúc + lọc nhanh trọng lực + khửtrùng

Các công trình đơn vị trong trạm xử lý đa dạng:

• Các công trình keo tụ ( đa số dùng phèn nhôm, PAC) với bể trộn đứng, trộn cơkhí, bể tạo bông có vách ngăn ziczac, tạo bông có tầng cặn lơ lửng, tạo bông kiểu

cơ khí

• Các công trình lắng: bể lắng đứng (cho trạm công suất nhỏ) bể lắng ngang thunước cuối bể, thu nước bề mặt được sử dụng khá rộng rãi ở các dự án thành phố,thị xã, bể lắng ngang lamen (công nghệ Pháp) được sử dụng tại 6 tỉnh miền núiphía Bắc: Lao Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hoà Bình, Hưng Yên và san bay Đà Nẵng.Loại bể này đang được phổ biện ở một số địa phương khác Bể lắng Pulsator (côngnghệ Pháp) được dùng ở Nam Định, Cần Thơ và bể lắng ly tâm (TháI Bình) là 2loại bể lằng ít được sử dụng

• Các công trình lọc: Bể lọc nhanh trọng lực (lọc hở với vật liệu lọc là cát) đượcdùng rộng rãi Bể lọc AQUAZUR-V (Công nghệ Pháp) được dùng khá nhiều ởcác dự án cấp tỉnh, thành phố (Kiểu AQUAZUR-V, nhưng không mua bản quyềncủa Degrémont)

• Khử trùng: phổ biến dùng clo lỏng, một số trạm nhỏ dùng nước giaven hoặc ôzôn

• Trạm bơm đợt 2: một số trạm dùng máy biến tần để điều khiển chế độ hoạt độngcủa máy bơm, một vài nơi có dùng đài nước trong trường hợp địa hình thuận lợi,một số nơi tận dụng đài nước đã có trước

• Các công trình làm thoáng: Phổ biến dùng tháp làm thoáng tự nhiên (Dàn mưa),một số ít dùng thùng quạt gió (làm thoáng cưỡng bức), một số trạm khác dùngtháp làm thoáng tải trọng cao theo nguyên lý làm việc của Ejector

Chất lượng nước sau xử lý hầu hết đạt tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn cuả tổchức y tế thế giới Một số nhà máy còn một vài chỉ tiêu chưa đạt như măng gan, amôni,arsenic

2.1 Các phương pháp xử lý cơ bản

Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước ngầm, tùy thuộc vào nhiều yếu tố như : nhucầu cấp nước, tiêu chuẩn dùng nước, điều kiện kinh tế xả hội…mà chúng ta sẽ lựachọn công nghệ xử lý nước cho phù hợp Dưới đây là một số phương pháp xử lý cơbản

Quá trình xử lý Mục đích

Làm thoáng - Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hoá trị II

hòa tan trong nước

- khử khí CO2 nâng cao pH của nước để dẩy nhanh quá trìnhoxy hóa và thủy phân sắt và mangan trong dây chuyền côngnghệ khử sắt và mangan

- làm giàu oxy để tăng thế oxy hóa khử nước, khử các chấtbẩn ở dạng khí hòa tan trong nước

Clo hóa sơ bộ - Oxy hóa sắt và mangan hòa tan ở dạng các phức chất hữu cơ

- Loại trừ rong rêu, tảo phát triển trên thành các bể trộn, bể tạobông và bể lắng, bể lọc

- Trung hòa lượng ammoniac dư, diệt các vi khuẩn tiêt ra chấtnhầy trên mặt lớp cát lọc

Quá trình lắng - Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn với tốc độ

kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi trùng và vi khuẩn.Quá trình lọc - Loại trù các hạt cặn nhỏ không lăng được, nhưng có khả

Flo hóa nước - Nâng cao hàm lượng flo trong nước đến 0.6 -0.9 mg/l để bảo

vệ men răng và xương cho người dùng nước

Khử trùng nước - Tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng có hại trong nước sau khi lọc.Ổn định nước - Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách ly không cho

nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống đểbảo vệ ống và phụ tùng trên ống

Làm mềm nước - khử ra khỏi nước các ion Ca2+, Mg2+ đền nồng độ yêu cầu.Khử muối - khử ra kgỏi nước cac cation và anioncủa các muối hòa tan

đến nồng độ yêu cầu

2.1.1 các phương pháp xử lý sắt

a) phương pháp oxy hóa sắt

Nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ và tách chúng ra khỏi nướcdưới dạng hyđroxyt sắt III Nước ngầm thường không chúa oxy hòa tan hoăc có hàmlượng rất thấp Để tăng nồng độ oxy hòa tan trong nước ngầm biện pháp đôn giản nhất làlàm thoáng Hiệu quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu oxy cho quá trìnhkhử sắt

Một số phương pháp khử sắt bằng quá trình oxy hóa

 làm thoáng đơn giản bề mặt lọc

Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc Chiều caodàn phun thường lấy cao khoảng 0.7m, lỗ phun có đướng kính 5 đến 7 mm, lưu luọngtưới vào khoảng 10m3/m2.h

 làm thoáng bằng dàn mưa tự nhiên

Nước cần làm thoáng được tưới lên dàn làm thoang một bậc hay nhiều bậc với các sàn rải

sỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như ở trên Lượng oxy hòa tansau làm thoáng bằng 55% lượng oxy hòa tan bão hòa Hàm lượng CO2 sau làm thoanggiảm 50%

 làm thoáng cưỡng bức

Cũng có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới 30 đến 40 m3/h lượngkhông khí tiếp xúc lấy từ 4 đến 6m3/ 1m3 nước Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng bằng70% lượng oxy bão hòa Hàm lượng CO2 giảm 75% sau làm thoáng

b) Khử sắt bằng hóa chất

Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạngkeo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ dược màng hữu cơ bảo vệbằng tác dụng của các chất oxy hóa mạnh Đối với nước ngầm khi hàm lượng sắt quá cao

đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng oxy thu dược nhờ làm thoáng không đủ để oxy hóa hết

- Cơ bản có 3 nguyên lý lọc: loc xuôi, lọc ngược, lọc hai chiều

 Lọc xuôi: nước đuọc phân phối từ đỉnh và di chuyển qua các lớp vật liệu lọc

- Ưu điểm : tạo được động lực cho quá trình lọc nhờ áp lực của nước

- Nhược điểm: sau khi rửa loc, hiệu quả lọc bị giảm

 Lọc ngược: nước được phân phối từ đáy bể và di chuyển qua lớp vật liệu lọc

- Ưu điểm: khả năng giữ lại chất bẩn lâu hơn vì vật liệu lọc lâu nghẹt

- Nhược điểm: khó vệ sinh, phải thay mới vật liệu

 Lọc hai chiều; nước được phân phối từ đỉnh lẫn đáy bể và di chuyển qua các lớpvật liệu lọc, ống thu nước ở giữa

- Ưu điểm: lưu lượng lọc lớn

- Nhược điểm: khó vệ sinh, phải thay mới vật liệu

- Ưu điểm: hiệu quả lọc cao

- Nhược điểm: Tốn diện tích xây dựng khó khăn trong việc cơ giới hóa và tự độnghóa quá trình rửa lọc => không áp dụng cho nhà máy công suất lớn và nước có độđục cao phải xử lý sơ bộ trước

2.1.3.1 Làm mềm nước bằng phương pháp hóa học

Cơ sở của phương pháp này là đưa hóa chất có khả năng kết hợp với ion Ca2+ vàion Mg2+ có trong nước tạo ra các kết tủa và loại chúng ra khỏi nước bằng biện pháp lắng,lọc

Làm mềm nước bằng vôi Ca(OH) 2

Đây là phương pháp thông dụng nhất nhằm khử độ cứng cacsbonat được áp dụngkhi cần giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước trình tự các phản ứng xảy ra như sau:

Làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa

Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ion HCO3

-và CO32-, nếu sử dụng vôi thì khử được độ cứng magie, độ cứng toàn phần không hềgiảm Để giải quyết vấn đề này người ta phải sử dụng đến sôđa Quá trình này xảy ra theophản ứng sau:

Làm mềm nước bằng trinatriphotphat (Na 3 PO 4 )

Phương pháp này được áp dụng khi cần làm mềm nước thật triệt để, mà sử dụngvôi và sô đa vẫn chưa đem lại được kết quả mong muốn người ta cho trinatriphotphat vàonước để khử hết các ion Ca2+ và Mg2+ thành muối không tan theo phản ứng sau:

2.1.3.2 Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt

Cơ sở của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trongnước Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ dịch chuyển theo phương trìnhsau

Tuy nhiên khi dun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm được độ cứngcacbonat của nước còn CaCO3 vẫn còn tồn tại trong nước

Riêng đối với ion Mg2+ quá trình khử diễn ra hai bước ở nhiệt độ thấp đến 180C

ta có phản ứng:

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ MgCO3 bị thủy phân theo phản ứng

Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt thường áp dụng cho xử lý nước nồi hơi,

vì ở đây có thể sử dụng nhiệt dư của nồi hơi

2.1.4 Các phương pháp khử trùng

Trong nước thiên nhiên ngoài các tạp chất vô cơ, hữu cơ … còng có nhiều loại vikhuẩn, vi trùng, virut gây bệnh như tả, lỵ thương hàn v.v tiêu chuẩn của một nguồnnước cấp tốt là phải loại trừ được các nguồn gây bệnh do vậy khử trùng là môt quá trìnhkhông thể thiếu trong công nghệ xử lý nước cấp dùng cho sinh hoạt, chế biến thực phẩm

Dựa vào nguyên lý của quá trình có thể có hai phương pháp khử trùng nước đó làphương pháp lý học và phương pháp hóa học

2.1.4.1 Phương pháp lý học

Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Đây là phương pháp đơn giản và lâu đời nhất Người ta đun nước sôi đến nhiệt độ

100oC, ở nhiệt độ này đa số vi khuẩn bị tiêu diệt và nước đun sôi có thể đảm bảo tiêuchuẩn chất lượng nước vệ sinh

Phương pháp này có ưu điểm, nhược điểm như sau:

• Ưu điểm: là đơn giản dễ làm

• Nhược điểm: tiêu hao năng lượng lớn, chỉ thích hợp với quy mô nhỏ

Phương pháp dùng tia tử ngoại

Hầu hết các loại vi sinh vật đều có thể bị tiêu diệt bằng tia tử ngoại và người ta sửdụng nguyên lý này để khử trùng nước Nước cần khử trùng cho chảy qua thiết bị trong

đó đặt các đèn bức xạ tia tử ngoại Tùy thuộc vào cường độ bức xạ tia tử ngoại, số lượng

vi sinh có trong nguồn nước và thời gian lưu trong thiết bị mà chất lượng nước ra khỏithiết bị có mức độ khử trùng cao hay thấp Khử trùng bằng tia tử ngoại là một phươngpháp tiên tiến nhưng hiệu quả bị hạn chế khi trong nước có các tạp chất hữu cơ và các hạtlắng lơ lửng

Phương pháp khử trùng bằng siêu âm

Khử trùng bằng siêu âm là phương pháp khử trùng triệt để nhưng tốn kém Người

ta dùng dòng siêu âm có cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong thời gian trên5’, điều kiện đó, toàn bộ vi sinh vật có trong nước bị tiêu diệt \

Khử trùng bằng phương pháp lọc

Người ta biết rằng hầu hết các vi sinh vật có trong nước trừ siêu vi trùng đều cskích thước khoảng 1 - 2µm do vậy có thể loại trừ chúng ra khỏi nguồn nước bằng cáchcho nước đi qua lớp vật liệu lọc có khe lọc nhỏ hơn 1µm lớp lọc trong trường hợp nàythường là vật liệu sành, sứ xốp có khe hở cực nhỏ Phương pháp này cũng khá đơn giảntuy nhiên đòi hỏi lớp vật liệu khắt khe, điều kiện vận hành khó khăn và nguôn nước đưavào lọc phải có hàm lượng cặn không lớn hơn 2mg/l

2.1.4.2 Phương pháp hóa học

Cơ sở của phương pháp này là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men tếbào vi sinh vật và tiêu diệt chúng Phương pháp khử trùng hóa học có hiệu quả cao nênđược sử dụng rộng rãi cho mọi quy mô

Khử trùng bằng clo và hợp chất của clo

Clo là một chất oxy hóa mạnh bất cứ dạng đơn hay hợp chất của clo khi tác dụngvới nước sẽ hình thành HClO có tác dụng diệt trùng rất mạnh

Quá trình diệt trùng xảy ra như sau Đầu tiên chất diệt trùng đi qua màng tế bàocủa vi sinh vật sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và kết quả là tế bào bị diệtvong Tốc độ của quá trình khử sẽ tăng khi nồng độ chất khử trùng và nhiệt độ của nướctăng lên ngoài ra còng phụ thuộc vào hàm lượng các tạp chất trong nước nồng độ các tạpchất trong nước cao thì hiệu quả của quá trình khử trùng sẽ giảm dáng kể các tạp chất

Khử trùng bằng Ozon

Khử trùng bằng ozon là phương pháp khá tiên tiến và ngày càng được sử dụng rộng rãi.Ozon trong nước không đơn giản chỉ phá hủy men tế bào vi sinh vật mà còn có khả năngphá hủy cả nguyên sinh chất của tế bào trong khi clo chỉ có thể phá hủy men tế bào Vớicác siêu vi trùng, các vi khuẩn không có men thì ozon có tác dụng hơn hẳn so với clo.Ngoài ra ozon còn có tác dụng oxy hóa các hợp chất hữu cơ gây ra màu, mùi, vị trongnước tốt hơn clo

a. Nhi ệ m v ụ :

Sử dụng các vật liệu lọc than Anthracite và cát thạch anh kết hợp với máy nénkhí tạo áp lực cho nước để giữ lại các cặn còn lại sau các công trình trước đảm bảotiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt

b Tính toán:

Kích th ướ c b ể

Chọn bể lọc áp lực 2 lớp: (1) Than Anthracite và (2) Cát thạch anh

Kích thước vật liệu lọc thể hiện trong bảng sau:

0.15 – 0.30.4 – 0.81.2 – 1.6

5 – 24

0.451.21.6

0.30.51.512Chọn:

- Chiều cao lớp cát h1 = 0,3m – đường kính hiệu quả de = 0,5mm – hệ số đồng nhất U

= 15

- Chiều cao lớp than h2 = 0,5m – đường kính hiệu quả de =1,2 mm – hệ số đồng nhất

U = 1,6

- Tốc độ lọc v = 15 m/h, số bể n = 3 bể.

Tổng diện tích bề mặt bể lọc :

)(8,71524

m v

Lưu lượng 1 bể lọc :

)/(9333

28003

3 ng m

Q

Diện tích bề mặt 1 bể lọc :

)(6,23

6,244

- HVL là chiều cao vật liệu lọc

- e là độ giản nở vật liệu lọc khi rửa ngược, e = 0,25÷0,5