TỐI ưu hóa QUY TRÌNH xử lý nước NGẦM DÙNG CHO NHÀ máy sản XUẤT đá cây tại PHƯỜNG VĨNH LƯƠNG

i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực tập ở phòng thí nghiệm, được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè cùng với những kiến thức em đã tích lũy trong 4 năm học đến nay em đã hoàn thành đề tài của mình. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn: Thầy PGS – TS Phạm Xuân Thắng và Th.s Trần Nguyễn Vân Nhi đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện để em hoàn thành đồ án này. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong thời gian làm đề tài. Quý thầy cô khoa công nghệ kỹ thuật môi trường Trường Đại Học Nha Trang đã dạy bảo em trong suốt thời gian học tại trường. Cán bộ phụ trách phòng trung tâm thí nghiệm và tổ nghiên cứu viện công nghệ sinh học và môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện Phạm Thị Vân ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii LỜI MỞ ĐẦU x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM 1 1.1.1. Khái niệm, đặc điểm và phân loại nguồn nước ngầm 1 1.1.1.1. Khái niệm 1 1.1.1.2. Đặc điểm của nước ngầm 1 1.1.1.3. Phân loại nước ngầm 3 1.1.2. Các chỉ tiêu về cấp nước 3 1.1.2.1. Các chỉ tiêu vật lý 3 1.1.2.2. Các chỉ tiêu hóa học 5 1.1.2.3. Các kim loại nặng có tính độc cao 8 1.1.2.4. Các chỉ tiêu vi sinh 8 1.1.3. Các chỉ tiêu chất lượng nước cấp 9 1.1.4. Lý thuyết các quá trình và công nghệ xử lý nước ngầm 10 1.1.4.1. Các quá trình xử lý nước 10 1.1.4.2. Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước trong và ngoài nước 20 1.2. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC THIẾT KẾ 23 1.2.1. Vị trí địa lý 23 1.2.2. Đặc điểm khí hậu 24 1.2.3. Mạng lưới thủy văn 25 1.2.4. Hiện trạng cung cấp nước sạch trong khu vực và tại nhà máy 25 1.2.4.1. Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước tại Vĩnh Lương – Nha Trang 25 iii 1.2.4.2. Hiện trạng cung cấp và sử dụng nước ở nhà máy sản xuất đá cây tại Vĩnh Lương – Nha Trang 27 1.2.3. Ảnh hưởng của tạp chất trong nước đến quá trình làm đá công nghiệp 27 1.3. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CỨNG 29 1.3.1. Khái niệm chung về nước cứng 29 1.3.2. Phân loại 30 1.3.2.1. Độ cứng tạm thời (độ cứng có cacbonat) 30 1.3.2.2. Độ cứng vĩnh cửu (độ cứng không có cacbonat) 30 1.3.3. Độ cứng toàn phần 30 1.3.4. Các đơn vị đo độ cứng 31 1.3.5. Các vấn đề trong nước cứng 32 1.3.6. Các phương pháp khử cứng (làm mềm nước) 32 1.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 32 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 36 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 36 2.1.2. Hóa chất sử dụng 36 2.1.3. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 36 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 37 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.3.1. Phân tích đo pH, nhiệt độ 37 2.3.2. Phân tích TSS 38 2.3.3. Phân tích độ đục 39 2.3.4. Đo độ màu 39 2.3.5. Phân tích Chloride 40 2.3.6. Phân tích độ kiềm 41 2.3.7. Phân tích sắt tổng 41 2.3.8. Xác định hàm lượng Mangan 43 iv 2.3.9. Phân tích sunfat 45 2.3.10. Xác định canxi, magiê 46 2.4. CƠ SỞ TÍNH TOÁN LƯỢNG VÔI VÀ SÔĐA TRÊN CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM 48 2.5. THÍ NGHIỆM TỐI ƯU ĐỂ KHỬ CỨNG (LÀM MỀM) TRONG NƯỚC NGẦM 50 2.5.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 50 2.5.2. Pha hóa chất 51 2.5.3. Bố trí thí nghiệm 51 2.5.3.1. Bố trí thí nghiệm tìm khoảng tối ưu 51 2.5.3.2. Thí nghiệm tối ưu hóa quá trình khử nước (làm mềm) trong nước ngầm 52 2.5.4. Thử nghiệm mô hình 55 2.5.4.1. Lấy mẫu nước ngầm 55 2.5.4.2. Chuẩn bị hóa chất 55 2.5.4.3. Các thông số thiết kế của mô hình 56 2.5.4.4. Vận hành mô hình 60 2.5.4.5. Thu mẫu nước sau xử lý 62 2.6. XỬ LÝ SỐ LIỆU 62 2.6.1. Đối với kết quả phân tích chỉ tiêu 62 2.6.2. Đối với mô hình hồi quy cấp hai 63 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 64 3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU TRONG NƯỚC NGẦM 64 3.2. THÍ NGHIỆM TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH KHỬ CỨNG TRONG NƯỚC NGẦM 65 3.2.1. Kết quả thí nghiệm tìm khoảng tối ưu 65 3.2.2. Kết quả tối ưu hóa mẫu nước ngầm 68 3.2.2.1. Kết quả tối ưu hóa quá trình khử cứng trong mẫu nước ngầm lần 1 68 v 3.2.2.2. Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa quá trình khử cứng (làm mềm) trong nước ngầm lần 2. 72 3.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH 76 3.4. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM TẠI NHÀ MÁY ĐÁ VĨNH LƯƠNG - NHA TRANG 78 3.4.1. Đề xuất quy trình công nghệ 78 3.4.2. Thuyết minh quy trình 78 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 81 KẾT LUẬN 81 KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt QCVN Quy chuẩn Việt Nam TSS Total Suspender Soil Tổng chất rắn lơ lửng SS Suppended Solid Cặn lơ lửng DS Disolved Solid Chất rắn hòa tan VS Volatile Solid Chất rắn hòa hơi TT Thông tư MLPP Mạng lưới phân phối BYT Bộ Y tế vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt 2 Bảng 1.2 Bảng tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt 9 Bảng 1.3 Nhiệt độ và lượng mưa trung bình các tháng đo tại trạm Nha Trang năm 2010 24 Bảng 1.4 Hàm lượng tạp chất trong nước đá công nghiệp 28 Bảng 1.5 Ảnh hưởng một số tạp chất đến chất lượng nước đá 29 Bảng 1.6 Phân loại nước cứng 30 Bảng 2.1 Bảng bố trí thí nghiệm lần 1 51 Bảng 2.2 Bảng bố trí thí nghiệm lần 2 52 Bảng 2.3 Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố. 52 Bảng 2.4 Bảng thiết kế quy hoạch thực nghiệm lần 1 53 Bảng 2.5 Bảng kế hoạch thí nghiệm loại độ cứng trong nước lần 1 53 Bảng 2.6 Bảng thiết kế quy hoạch thực nghiệm lần 2 54 Bảng 2.7 Bảng kế hoạch thí nghiệm loại độ cứng trong nước lần 2 54 Bảng 2.8 Bảng giá trị phân vị phân bố Student 62 Bảng 3.1 Kết quả phân tích chỉ tiêu đầu vào của mẫu nước ngầm 64 Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm 1 tăng đồng thời lượng vôi và sôđa so với điểm tính toán ở công thức thực nghiệm 66 Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm 2 giảm đồng thời lượng vôi và sôđa so với điểm tính toán ở công thức thực nghiệm 67 Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa mẫu nước theo phương án trực tâm cấu trúc có tâm cấp 2 lần 1 68 Bảng 3.5 Hiệu suất keo tụ thu được từ thực nghiệm và mô hình hồi quy cấp 2 lần 1 69 Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa mẫu nước theo phương án trực tâm cấu trúc có tâm cấp 2 lần 2 72 Bảng 3.7 Hiệu suất keo tụ thu được từ thực nghiệm và mô hình hồi quy cấp 2 lần 2 72 Bảng 3.8 Kết quả thực nghiệm kiểm chứng theo phương pháp thực nghiệm lần 2 76 Bảng 3.9 Kết quả phân tích mẫu nước ngầm ở đầu ra 76 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ minh họa nước ngầm trong tầng đất 1 Hình 1.2 Sơ đồ xử công nghệ xử lý nước hồ của Cộng hòa Liên bang Đức 20 Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm Thành Phố Bergen op Zoom (Hà Lan) 21 Hình 1.4 Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng làm thoáng đơn giản và lọc có chất lượng nước nguồn loại A theo TCXD 233:1999 21 Hình 1.5 Sơ đồ khử sắt trong nước ngầm bằng làm thoáng, lắng tiếp xúc và lọc có chất lượng nước nguồn loại B theo TCXD 233:1999 22 Hình 1.6 Công nghệ KAWATA xử lý nước nhiễm sắt dùng trong sinh hoạt và công nghiệp 22 Hình 1.7 Hình ảnh từ vệ tinh ở điểm lấy mẫu 23 Hình 1.8 Biểu đồ nhiệt độ và lượng mưa trung bình các tháng đo tại trạm Nha Trang năm 2010 25 Hình 1.9 Những tụ điểm nước công cộng không đủ đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của người dân xã Vĩnh Lương 26 Hình 1.10 Người dân phải đi xa mua nước sạch về sử dụng 27 Hình 1.11 Sơ đồ thí nghiệm phương án cấu trúc có tâm cấp 2, hai yếu tố 34 Hình 2.1 Máy 744 pH Meter - hãng Metrohm 37 Hình 2.2 Tủ sấy Memmert - Đức 38 Hình 2.3 Cân phân tích điện tử SATORIUS 39 Hình 2.4 Máy đo quang DR2000-Mỹ 39 Hình 2.5 Máy UV - Vis mini 1240 - Nhật 46 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định khoảng liều lượng vôi và sôđa thích hợp cho quá trình khử cứng trong nước 50 Hình 2.7 Giếng lấy mẫu ở nhà máy sản xuất đá cây ở phường Vĩnh Lương 55 Hình 2.8 Mô hình giàn mưa 56 Hình 2.9 Mô hình bể trộn 57 Hình 2.10 Mô hình bể lắng 58 Hình 2.11 Mô hình cột lọc 59 ix Hình 2.12 Mô hình bể chứa nước 60 Hình 3.1 So sánh chỉ tiêu của mẫu nước đầu vào với QCVN2009: BYT cột A 65 Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của vôi và sôđa đến hiệu suất khử cứng trong nước ngầm. 66 Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của vôi và sôđa đến hiệu suất khử cứng trong nước ngầm. 67 Hình 3.4 Hình biểu thị lượng vôi và sôđa tốt nhất trong khoảng tối ưu hóa 70 Hình 3.5 Đồ thị và hình chiếu tương ứng của mô hình hồi quy biểu diễm mối quan hệ giữa vôi (g) và sôđa (ml) đến hiệu suất khử cứng lần 1 71 Hình 3.6 Hình biểu thị lượng vôi và sôđa tốt nhất trong khoảng tối ưu hóa. 74 Hình 3.7 Đồ thị và hình chiếu tương ứng của mô hình hồi quy biểu diễm mối quan hệ giữa vôi (g) và sôđa (ml) đến hiệu suất khử cứng 75 Hình 3.8 So sánh chỉ tiêu của mẫu nước đầu ra với QCVN2009:BYT cột A 77 Hình 3.9 Quy trình công nghệ xử lý nước ngầm nhà máy đá cây – Vĩnh Lương – Nha Trang 78 Hình 4.1 Sản phẩm đá cây từ 2 lần chạy mô hình 82 x LỜI MỞ ĐẦU Nước sinh hoạt là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống con người, nó gắn liền với đời sống của mỗi chúng ta. Nước thiên nhiên không chỉ sử dụng để cấp nước cho ăn uống, sinh hoạt mà còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy điện… Do đó, nước sạch và vệ sinh môi trường là điều kiện tiên quyết trong các biện pháp phòng chống dịch bệnh nâng cao sức khỏe cho cộng đồng, đồng thời thể hiện được mức sống, văn hóa của vùng. Ngày nay với sự phát triển sản xuất đã nhanh chóng góp phần cải thiện cuộc sống. Nhưng bên cạnh đó cũng tạo ra những nguồn thải trực tiếp hay gián tiếp làm ô nhiễm những nguồn nước cấp cho chính con người. Mặt khác nguồn nước cấp tự nhiên không thể đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng nước cấp và tính ổn định cao cho nhu cầu sử dụng của con người. Do đó, cần khai thác có kế hoạch và xử lý thích hợp đối với những nguồn nước cấp nhằm phục vụ tốt hơn và lâu dài hơn. Phường Vĩnh Lương nằm ở phía Bắc, ngoại vi Thành Phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Với vùng có tiềm năng về nguồn nước, song người dân và các doanh nghiệp của vùng hầu hết sống trong tình trạng thiếu nước trầm trọng. Hiện nay người dân và nhà máy sản xuất đá cây ở phường Vĩnh Lương chủ yếu phụ thuộc vào nguồn nước thành phố đưa đến. Để khai thác tiềm năng của vùng và đồng thời khắc phục được những khó khăn trong việc sử dụng nước sinh hoạt, nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân của vùng và thuận lợi cho việc sản xuất của doanh nghiệp. Tôi thực hiện đề tài: “TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGẦM DÙNG CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐÁ CÂY TẠI PHƯỜNG VĨNH LƯƠNG – NHA TRANG” [...]... sông Cái g m các xã Vĩnh Lương, Vĩnh Phương, Vĩnh Ng c và khu v c ng g m các phư ng Vĩnh Phư c, Vĩnh H i, Vĩnh Hòa, Vĩnh Th - Phía Nam sông C a Bé là xã Phư c ng v i a danh “ Chi n khu ng Bò” và m t vùng lý tư ng cho du l ch trong tương lai là r ng d a sông Lô Hi n nay, h th ng nư c c p cho thành ph Nha Trang và khu v c Diêm Khánh – Khánh Hòa do 2 nhà máy nư c c p chính là nhà máy nư c Võ C nh có... như lưu lư ng nư c ng m Vi t Nam ã và ang i xu ng m t cách nhanh chóng 1.1.4 Lý thuy t các quá trình và công ngh x lý nư c ng m [1] 1.1.4.1 Các quá trình x lý nư c a Làm thoáng ây là m t gian o n trong dây chuy n công ngh x lý nư c có nhi m v : - Hòa tan oxy t không khí vào nư c oxy hóa s t hóa tr II, mangan hóa tr II thành s t hóa tr III và mangan hóa tr IV t o thành các h p ch t hydroxit s t hóa tr...xi N i dung tài: 1 Tìm hi u phương pháp phân tích và xây d ng quy trình phân tích 2 Kh o sát và phân tích các thành ph n có trong nư c ng m t i nhà máy 3 Kh o sát li u lư ng t i ưu cho quy trình x lý 4 Xây d ng qui trình công ngh t i ưu x lý nư c ng m t chu n QCVN 02:2009/BYT M c dù b n thân em ã h t s c c g ng trong quá trình th c hi n tài, nhưng do kinh nghi m th c t chưa nhi u, cũng như... tr n òi h i ít nghiêm ng t hơn tr n phèn Vi c l a ch n th i i m cho hóa ch t vào b tr n u v i nư c x lý căn c vào tính ch t và ph n ng hóa h c tương h gi a các hóa ch t v i nhau, gi a các hóa ch t v i các ch t có trong nư c x lý theo quy trình công ngh ư c ch n quy t nh c Qúa trình keo t và ph n ng t o bông c n Keo t và t o bông là quá trình t o ra các tác nhân có kh năng k t dính các ch t làm b n nư... l ng b l ng d x lý hơn f Flo hóa nư c tăng hàm lư ng flo trong nư c u ng Khi nư c c p cho sinh ho t và ăn u ng có hàm lư ng flo < 0,5mg/L thì c n ph i pha thêm flo vào nư c flo hóa có th dùng các hóa ch t sau: silic florua natri, florua natri, silic florua amoni Hi n nay, nhà máy nư c Th c v i công su t 700.000m3/ngày và nhà máy nư c Biên Hòa công su t 40.000m3/ngày có quá trình flo hóa g Kh trùng nư... - Ch t r n hóa hơi VS là ph n m t i khi nung 550oC trong m t th i gian nh t nh Ph n m t i là ph n ch t r n hóa hơi, ph n còn l i là ch t r n không hóa hơi 1.1.2.2 Các ch tiêu hóa h c [1] a pH pH là ch s c trưng cho n ng ion H+ có trong dung d ch, thư ng bi u th cho tính acid hay tính ki m c a nư c pH trong nư c có ý nghĩa quan tr ng trong quá trình lý, hóa khi x lý nư c b ng hóa ch t Quá trình ch có... clo dùng kh trùng nư c sau b l c, làm tăng giá thành nư c x lý - Clo ph n ng v i các ch t h u cơ hòa tan trong nư c t o ra h p ch t trihalomothene là ch t gây ra b nh ung thư cho ngư i s d ng nư c Vì v y, không nên áp d ng quy trình clo hóa sơ b cho các ngu n nư c m t ch a nhi u ch t h u cơ Quá trình khu y tr n hóa ch t là t o i u ki n phân tán nhanh và u hóa ch t vào toàn b kh i lư ng nư c c n x lý. .. nhanh quá trình oxy hóa và th y phân s t và mangan, nâng cao năng su t c a các công trình l ng và l c trong quá trình kh s t và mangan 2H2S + O2 = 2S + 2H2O Qúa trình làm thoáng tăng hàm lư ng oxy hòa tan trong nư c, nâng cao oxy hóa kh c a nư c th c hi n d dàng các quá trình oxy hóa ch t h u cơ trong quá trình kh mùi và màu c a nư c Có hai phương pháp làm thoáng : 1 ưa nư c vào trong không khí: cho nư... c trong công trình càng l n, m c trao i càng tri t - Nhi t c a môi trư ng tăng t o i u ki n thu n l i cho quá trình kh khí ra kh i nư c và b t l i cho quá trình h p th và hòa tan khí vào nư c và ngư c l i - B n ch t c a khí trao i b Clo hóa sơ b Là quá trình cho clo vào nư c trong giai o n trư c khi nư c vào b l ng và b l c, tác d ng c a quá trình là: - Kéo dài th i gian ti p xúc - Oxy hóa s t hòa... sinh khi c p cho ngư i tiêu dùng òi h i ph i có quá trình kh trùng nư c vi sinh trong nư c như: - un sôi nư c - Dùng tia t ngo i kh trùng nư c, dùng các bi n pháp tiêu di t 19 - Dùng siêu âm - Dùng các hóa ch t có tác d ng ti t trùng cao như: ozon, clo và các h p ch t c a clo, pemanganat kali KMnO4,… - Ch t ư c s d ng khá ph bi n là clo và các h p ch t c a clo vì giá thành th p, d ki m, qu n lý và v n . của vùng và thuận lợi cho việc sản xuất của doanh nghiệp. Tôi thực hiện đề tài: “TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC NGẦM DÙNG CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐÁ CÂY TẠI PHƯỜNG VĨNH LƯƠNG – NHA TRANG” . dựng quy trình phân tích. 2. Khảo sát và phân tích các thành phần có trong nước ngầm tại nhà máy. 3. Khảo sát liều lượng tối ưu cho quy trình xử lý. 4. Xây dựng qui trình công nghệ tối ưu để xử. A 77 Hình 3.9 Quy trình công nghệ xử lý nước ngầm nhà máy đá cây – Vĩnh Lương – Nha Trang 78 Hình 4.1 Sản phẩm đá cây từ 2 lần chạy mô hình 82 x LỜI MỞ ĐẦU Nước sinh hoạt