bài giảng môn học xử lý nước cấp

5/31/2010 1 1 Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Khoa Môi trường Môn học XỬ LÝ NƯỚC CẤP Cán bộ giảng dạy: TS. Đặng Viết Hùng 2 Nội dung môn học Chương 1 Giới thiệu tổng quan Chương 2 Công trình thu nước Chương 3 Quá trình keo tụ Chương 4 Quá trình khử sắt Chương 5 Quá trình lắng nước Chương 6 Quá trình lọc nước Chương 7 Quá trình khử trùng Chương 8 Xử lý nước bậc cao Chương 9 Ổn đònh hóa nước Chương 10 Mạng lưới cấp nước 5/31/2010 2 3 Tài liệu tham khảo [1] Lê Long – Giáo trình cấp nước dân dụng và công nghiệp – NXB Xây dựng, 1980 [2] Nguyễn Thò Thu Thủy – Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp – NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2000 [3] Trònh Xuân Lai – Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch – NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1999 [4] TCXDVN 33: 2006, Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình, Tiêu chuẩn thiết kế [5] AWWA, Water Quality and Treatment, Mc Graw Hill, 1990 [6] James M. Montgomery, Consulting Engineers INC, Water Treatment – Principles and Design, Jonh Wiley and Sons, 1985 [7] Ronald L.D., Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, Jonh Wiley and Sons, 1997 4 Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1. Nguồn nước thiên nhiên: Nước luôn luôn tuần hoàn trong thế giới tự nhiên dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời. Nước ao, hồ, sông, biển bốc thành hơi nước sau đó lại rơi xuống mặt đất dưới dạng mưa, tuyết. Một phần nước thấm vào lòng đất hình thành nước ngầm. Một phần khác chảy vào ao, hồ, sông, biển. Nước thiên nhiên có thể được chia thành các loại như sau: STT Nước thiên nhiên 1 Nước mưa 2 Nước biển 3 Nước mặt 4 Nước ngầm 5/31/2010 3 5 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1. Nguồn nước thiên nhiên: Chu trình nước thiên nhiên 6 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1. Nguồn nước thiên nhiên: 1/ Nước mưa: Nước mưa tương đối thuần sạch, không chứa các tạp chất khoáng vật. Nước mưa mềm nhất. Độ bẩn trong khí quyển quyết đònh phần lớn thành phần và chất lượng nước mưa. Độ cứng trong nước mưa thường không vượt quá 70–100 micrlg/l, cặn chưng khô khoảng 40-50 mg/l. 2/ Nước biển Nước biển có thành phần ổn đònh nhất, cặn chưng khô của nó trong khoảng 33.000 – 39.000 mg/l (3,5 – 4,0%). Khoảng 60% lượng cặn đó là muối ăn (NaCl). Trong nước biển, còn chứa một lượng lớn hợp chất MgCl 2 , MgSO 4 và CaSO 4 . Nước biển có tính ăn mòn và xâm thực rất mạnh. 5/31/2010 4 7 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1. Nguồn nước thiên nhiên: 3/ Nước mặt Thành phần và chất lượng của nước mặt chòu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh và cả tác động của con người khi khai thác và sử dụng nguồn nước. Thông thường trong nước mặt có thể tìm thấy các hóa chất hòa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ; các hệ keo; các chất rắn lơ lửng; và nhiều loại vi sinh vật (VSV) như là vi khuẩn, tảo … 4/ Nước ngầm Nước ngầm ít chòu ảnh hưởng tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt. Hầu như không có các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng. Sự hiện diện của VSV cũng rất ít. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện đòa tầng và thời tiết, các quá trình phong hóa và sinh hóa. Nước ngầm cũng bò nhiễm bẩn do hoạt động của con người. 8 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1. Nguồn nước thiên nhiên: Chỉ tiêu Nước mặt Nước ngầm Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn đònh Chất rắn lơ lửng Cao và thay đổi theo mùa Thấp và hầu như không có Chất khoáng hòa tan Thay đổi theo lưu vực sông Thường cao hơn nước mặt Hàm lượng sắt, mangan Thường rất thấp Thường xuyên có Khí CO 2 hòa tan Thường thấp hoặc bằng 0 Thường có ở nồng độ cao Khí O 2 hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại Khí NH 3 Có khi nước bò nhiễm bẩn Có sẵn trong nguồn nước Khí H 2 S Không có Thường có SiO 2 Thường có ở nồng độ thấp Thường có ở nồng độ cao VSV Có nhiều loại gây bệnh Chủ yếu là vi khuẩn sắt 5/31/2010 5 9 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.2. Hệ thống cấp nước: Đònh nghóa: dù là nước cấp lấy từ nguồn nào và ở qui mô nào, hệ thống cấp nước luôn luôn được cấu thành từ ba công trình chính như sau 1 Công trình thu nước 2 Công trình xử lý nước 3 Công trình phân phối nước Phân loại: theo mục đích sử dụng có thể được chia thành: 1 Hệ thống cấp nước sinh hoạt 2 Hệ thống cấp nước sản xuất 3 Hệ thống cấp nước chữa cháy 4 Hệ thống cấp nước kết hợp 10 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.2. Hệ thống cấp nước: Hệ thống cấp nước Water Source & Collection System Water Treatment Plant Distribution System 5/31/2010 6 11 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.3. Chất lượng nước cấp: 1/ Chỉ tiêu vật lý: nhiệt độ, độ đục, độ màu, mùi vò, tổng chất rắn, độ dẫn điện, độ phóng xạ… 2/ Chỉ tiêu hóa học: giá trò pH, độ cứng tổng, độ oxy hóa, hàm lượng Fe, Mn, As, amoniac, nitrit, nitrat, các kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật… 3/ Chỉ tiêu vi sinh: faecal coliform, tổng coliform, protozoa, helminth, sinh vật tự do (rong tảo)… Chỉ tiêu bổ sung: - Hợp chất hữu cơ tự nhiên (NOM) - VSV: giardia và criptosporidium 12 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.3. Chất lượng nước cấp: Độ acid và các dạng kiềm khác nhau theo giá trò pH 5/31/2010 7 13 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4. Tiêu chuẩn nước cấp: 1/ Nước cấp dân dụng: Nước thủy cục: - QCVN 01: 2009/BYT, Chất lượng nước ăn uống - TCXDVN 33/2006, Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước 14 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4. Tiêu chuẩn nước cấp: 1/ Nước cấp dân dụng: Nước đóng chai: - TCVN 6096-2004: Nước uống đóng chai – Yêu cầu chất lượng 5/31/2010 8 15 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4. Tiêu chuẩn nước cấp: 2/ Nước cấp công nghiệp: Nước dùng cho lò hơi Nước dùng làm nguội Nước cho dệt nhuộm Nước dùng cho xi mạ Nước dùng cho hồ bơi . . . . . . 16 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4. Tiêu chuẩn nước cấp: Stt Chỉ tiêu Đơn vò Giá trò 1 Màu sắc TCU ≤ 15 2 Mùi vò - Không có 3 Độ đục NTU ≤ 2 4 pH - 6,5 – 8,5 5 Độ cứng mgCaCO 3 /l ≤ 1 6 Tổng chất rắn mg/l ≤ 1000 7 Tổng Fe mg/l ≤ 0,3 8 Tổng Mn mg/l ≤ 0,3 9 Clo dư mg/l 0,3 – 0,5 10 Coliform tổng số MPN/100 ml 0 11 Coliform chòu nhiệt MPN/100 ml 0 Tiêu chuẩn nước ăn uống (QCVN 01: 2009/ BYT) 5/31/2010 9 17 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.4. Tiêu chuẩn nước cấp: Stt Chỉ tiêu Đơn vò Giá trò 1 Nhiệt độ 0 C 22 – 26 2 pH - 7,2 – 7,6 3 Độ kiềm mgCaCO 3 /l 50 – 100 4 Độ cứng mgCaCO 3 /l ≤ 200 5 Chuẩn kali % ≤ 1 6 Clor dư ppm 0,4 – 1,0 7 Nước phải trong, không vò lạ, thấy rõ toàn bộ đáy hồ Mắt thường Cảm quan Tiêu chuẩn nước hồ bơi (Hướng dẫn tạm thời của Sở Thể dục Thể thao TPHCM ngày 27/04/2007) 18 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5. Công nghệ xử lý: Công nghệ điển hình xử lý nước mặt Raw Water Flash Mixer Flocculator Clarifier Sand Filter Chlorine Contactor Cl 2 Coagulant Polymer Clean Water 5/31/2010 10 19 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5. Công nghệ xử lý: Công nghệ xử lý với lọc trực tiếp Flash Mixer Granular Bed Filter C x T Tank Holding Tank Clarifier Sludge Clean Water Raw Water Polymer Corrosion Control NH 3 Flocculator Cl 2 Alum/Ferric Cation Polymer Cl 2 Thickener Disposal Clear Well 20 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5. Công nghệ xử lý: Công nghệ xử lý với lọc hai bậc Flash Mixer Granular Bed Filter Holding Tank Clarifier Sludge Clean Water Raw Water Polymer Gravel Bed Filter Cl 2 Alum/Ferric Cation Polymer Cl 2 Thickener Alkaline Fluoride Disposal C x T Tank Corrosion Control NH 3 Clear Well [...]... tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý: Hệ thống xử lý nước uống đóng chai 28 14 5/31/2010 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý: Hệ thống xử lý lại nước thủy cục 29 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý: Hệ thống xử lý nước tại gia đình 30 15 5/31/2010 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý: Hệ thống xử lý nước tại gia đình 31 Chương 2: CÔNG TRÌNH THU NƯỚC 2.1 Đònh nghóa và... Water Filter Storage Công nghệ xử lý nước mặt (TPHCM) 25 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý: Ground Water Ca(OH)2, Cl2 (if needed) Well Pump Water Fall Aerator Horizontal Disinfection (Cl2) Clarifier Rapid Sand Portable Water Filter Storage Công nghệ xử lý nước ngầm (TPHCM) 26 13 5/31/2010 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.5 Công nghệ xử lý: Hệ thống xử lý nước ngầm dạng modul 27 Chương... thống cấp nước Nó có nhiệm vụ thu nước từ nguồn, cung cấp một khối lượng lớn nước theo yêu cầu với chất lượng tốt nhất Nguồn nước được sử dụng có thể là nước mặt hoặc nước ngầm 2/ Nguồn nước: - Chất lượng nước phải tốt và ổn đònh, không bò ô nhiễm từ chất thải của con người - Lưu lượng nước phải đảm bảo cung cấp quanh năm, cả hiện tại và trong tương lai - Không gây trở ngại cho các nhu cầu dùng nước. .. thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: 58 29 5/31/2010 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: 59 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: 60 30 5/31/2010 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: 61 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: Mực nước. .. thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: Nguyên tắc làm việc: Giếng khoan là công trình thu nước ngầm mạch sâu Khi bơm nước ra khỏi giếng với một lưu lượng nào đó, mực nước trong giếng hạ dần Điều kiện để giếng làm việc ổn đònh là lưu lượng nước bơm ra khỏi giếng phải bằng lưu lượng nước từ tầng chứa chảy vào trong giếng Các trạm xử lý có thể có từ một đến nhiều giếng cùng khai thác nước. .. nhưng khó quản lý về mùa lũ - Theo đặc điểm kết cấu: * Công trình thu nước kiểu kết hợp: cửa thu & trạm bơm đặt cùng một nơi * Công trình thu nước kiểu phân ly: cửa thu & trạm bơm đặt tách riêng ra * Công trình thu nước kiểu vònh: hình thành vònh nhân tạo nhằm thu nước * Công trình thu nước kiểu đập chắn: sử dụng để thu nước ở các sông cạn 37 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước mặt Công... nước ngầm phải dự kiến đặt mạng lưới các giếng quan trắc hoặc các trạm đặt đồng hồ đo nước để quan sát và theo dõi 46 23 5/31/2010 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 2/ Phân loại: STT Công trình thu nước ngầm 1 Giếng khơi 2 Giếng khoan 3 Đường hầm 4 Giếng phun 5 Nước thấm 47 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 48 24 5/31/2010 Chương 2: Công trình thu nước. .. – h: Độ hạ mực nước của giếng khi bơm (m) H : Độ sâu mực nước tónh tính đến đáy cách thủy của tầng chứa nước (m) h : Độ sâu mực nước động trong giếng (m) r : Bán kính ống lọc (m) 67 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 68 34 5/31/2010 Chương 2: Công trình thu nước 2.3 Công trình thu nước ngầm 4/ Giếng khoan: Sự cố thường gặp: a/ Nghiêng giếng, sụt giếng: - Hút nước lớn quá mức... gian và cũng rất khó có thể đạt được hiệu quả xử lý cao Do vậy cần phải áp dụng phương pháp xứ lý hóa lý mới, đó là phương pháp keo tụ Keo tụ là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất Trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp lắng lọc hoặc... bờ 36 18 5/31/2010 Chương 2: Công trình thu nước 2.2 Công trình thu nước mặt 3/ Phân loại: - Theo vò trí thu nước: * Công trình thu nước ven bờ: cửa lấy nước đặt ở ngay sát bờ sông Loại này được sử dụng khi bờ sông tương đối dốc, ven bờ có đủ độ sâu cần thiết để thu nước, chất lượng nước ven bờ tốt * Công trình thu nước xa bờ: cửa lấy nước đặt ngay giữa lòng sông Loại này được sử dụng khi các yêu cầu . học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Khoa Môi trường Môn học XỬ LÝ NƯỚC CẤP Cán bộ giảng dạy: TS. Đặng Viết Hùng 2 Nội dung môn học Chương 1 Giới thiệu tổng quan Chương 2 Công trình thu nước. thống xử lý nước tại gia đình 1.5. Công nghệ xử lý: 5/31/2010 16 31 Chương 1: Giới thiệu tổng quan Hệ thống xử lý nước tại gia đình 1.5. Công nghệ xử lý: 32 Chương 2: CÔNG TRÌNH THU NƯỚC. tổng quan Hệ thống xử lý nước uống đóng chai 1.5. Công nghệ xử lý: 5/31/2010 15 29 Chương 1: Giới thiệu tổng quan Hệ thống xử lý lại nước thủy cục 1.5. Công nghệ xử lý: 30 Chương 1: