nghiên cứu ứng dụng mô hình lọc tự rửa cấp nước quy mô nhỏ

Dây chuyền công nghệ ứng dụng lọc tự rửa dùng nước mặt trong cấp nước quy mô nhỏ 38T .... Dây chuyền công nghệ ứng dụng lọc tự rửa dùng nước ngầm trong cấp nước quy mô nhỏ 38T ..... DANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

VƯƠNG TRƯỜNG GIANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LỌC TỰ RỬA CẤP NƯỚC

QUY MÔ NHỎ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

VƯƠNG TRƯỜNG GIANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LỌC TỰ RỬA CẤP NƯỚC

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu, học viên đã nhận được sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo, các bạn bè và đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Cấp thoát nước, các thầy cô và các cán bộ của khoa Sau đại học trường Đại Học Thủy lợi đã giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến cô giáo hướng dẫn TS Đoàn Thu

Hà - Trưởng bộ môn Cấp thoát nước, khoa Kỹ thuật tài nguyên nước - Trường Đại học Thủy lợi, người đã hướng dẫn tôi tận tình, tỉ mỉ và có nhiều góp ý quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu

Tôi xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp Cao học Cấp thoát nước 19 CTN 2011

- 2013, các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn nghiên cứu của mình

Do thời gian nghiên cứu và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp để

đề tài nghiên cứu này được hoàn thiện hơn

Một lần nữa, xin trân trọng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Vương Trường Giang, học viên cao học lớp 19CTN, chuyên ngành Cấp

thoát nước, khoá 2011-2013 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu Ứng dụng

mô hình lọc tự rửa cấp nước quy mô nhỏ’’ là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số

liệu tính toán, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không sao chép và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả

Vương Trường Giang

2.2 Cơ sở thực tiễn 38T 9 38T

3 Mục đích của đề tài 38T 9 38T

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 38T 9 38T

4.1 Đối tượng nghiên cứu 38T 9 38T

4.2 Phạm vi nghiên cứu 38T 9 38T

5 Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài 38T 10 38T

6 Các phương pháp nghiên cứu 38T 10 38T

6.1 Phương pháp luận nghiên cứu 38T 10 38T

6.2 Thu thập tài liệu, số liệu 38T 10 38T

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LỌC TỰ RỬA - CẤP NƯỚC QUY MÔ NHỎ38T 11

1.5.2 Ứng dụng công nghệ lọc tự rửa ở Việt Nam 38T 39 38T

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG LỌC

TỰ RỬA CHO CẤP NƯỚC QUY MÔ NHỎ VÀ HỘ GIA ĐÌNH38T 43

2.2.1 Dây chuyền công nghệ ứng dụng lọc tự rửa dùng nước mặt trong cấp nước quy mô nhỏ 38T 46 38T

2.2.2 Dây chuyền công nghệ ứng dụng lọc tự rửa dùng nước ngầm trong cấp nước quy mô nhỏ 38T 48 38T

2.3 Phạm vi áp dụng các loại mô hình: 38T 51 38T

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH LỌC TỰ RỬA CHO CẤP NƯỚC QUY MÔ NHỎ TẠI ĐỊA PHƯƠNG38T 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ38T 64

38T

1 Kết luận 38T 64 38T

2 Kiến nghị và một số hướng nghiên cứu 38T 65 38T

TÀI LIỆU THAM KHẢO.38T 66 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

SMEWW

Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water

Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải

US EPA United States Environmental

Protection Agency

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ

NTU Nephelometric Turbidity Unit Công nghệ bùn hoạt tính

dạng mẻ liên tục

Bảng 3.3 Cường độ rửa lọc và thời gian rửa lọc

Bảng 3.4 Bảng tính vốn đầu tư cho hệ thống lọc tự rửa

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ

Các hình chương 1

Hình 1.1 Các loại phương tiện thu hay công trình thu, chứa và xử lý nước Hình 1.2 Bể lọc chậm

Hình 1.3 Sơ đồ thu xử lý nước mặt

Hình 1.4 Sơ đồ xử lý nước dừng bình lọc áp lực đa cấp (ảnh áp dựng cấp nước cho một thôn công suất 3m3/h)

Hình 1.5 Sơ đồ xử lý nước dừng bình lắng lọc áp lực (ảnh ứng dụng cấp nước cho 1 thôn công suất 2m3/h)

Hình 1.6 Sơ đồ cụm xử lý nước dùng bể lắng lamen kết hợp bể lọc nhanh Hình 1.7 Sơ đồ cấp nước giếng với bể lọc

Hình 1.8 Bể thu nước mạch lộ

Hình 1.9 Hình ảnh công trình xử lý nước ngầm sử dụng giàn mưa trong xử lý nước ngầm cấp nước quy mô nhỏ

Hình 1.10 Sơ đồ dây chuyền thiết bị xử lý nước ngầm dùng tháp cao tải

Hình 1.11 Sự thay đổi tổn thất thủy lực theo bề dầy và theo thời gian lọc

Hình 1.15 Cụm xử lý nước áp dụng công nghệ lọc tự rửa công suất

240m3/ngày đêm tại huyện Điện Biên, tỉnh Điện Biên

Hình 1.16 Thiết bị hợp khối lắng lamen lọc tự rửa công suất 3.000 m3/ngđ

Các hình chương 2

Hình 2.1 Sơ đồ mô hình đề xuất lọc tự rửa cấp nước quy mô nhỏ

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ ứng dụng lọc tự rửa dùng cho nước mặt

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ ứng dụng lọc tự rửa dùng cho nước ngầm

Các hình chương 3

Hình 3.1 Vị trí tỉnh Bắc Giang và xã Quang Châu

Hình 3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ đề xuất dùng thiết bị lọc ứng dụng lọc

tự rửa công suất 200 l/h dùng cho nước ngầm

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Theo tổng kết của chương trình mục tiêu nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn quốc gia giai đoạn 2006-2010 Theo báo cáo của Bộ NN&PTNT, đến cuối năm 2010, mục tiêu cấp nước hợp vệ sinh cho người dân nông thôn đã cơ bản đạt được Tổng số dân nông thôn được sử dụng nước hợp vệ sinh là hơn 52 triệu người, tăng 13,2 triệu người so với cuối năm 2005;

tỷ lệ số hộ dân nông thôn được sử dụng nước hợp vệ sinh là 83%, Hiện tại

vẫn còn khoảng 17% số hộ dân nông thôn còn chưa tiếp cận đến được nguồn nước sạch

Theo chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn giai đoạn 3 (2011-2015) đề ra mục tiêu sẽ có 95% số dân nông thôn được sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh, trong đó 60% được sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn của Bộ Y tế, với số lượng ít nhất là 60 lít/người/ngày Chính vì vậy hiện nay trên các địa bàn nông thôn ở Việt Nam rất nhiều khu vực và các hộ gia đình chưa tiếp cận được với nước sạch hợp vệ sinh vẫn đang phải sử dụng các nguồn nước chưa qua các thiết bị xử lý hoặc sử dụng các thiết xử lý nước quy mô nhỏ hoặc các thiết bị lọc nước trong gia đình Các thiết bị xử lý nước quy mô nhỏ sau một thời gian sử dụng chất lượng nước không còn đảm bảo do không dược bảo dưỡng và vận hành dúng cách, các bể lọc thường xuyên bị tắc do không dược rửa lọc đúng cách, hoặc thường xuyên phải thay cát lọc do các bể lọc chậm, hoặc dùng các bể lọc nhanh

nhưng không được rửa lọc đúng quy trình

Đã có một số công trình ứng dụng công nghệ lọc tự rửa, bể lọc không van ở một số công trình có quy vừa và nhỏ như dự án “Hoàn thiện công nghệ chế tạo và phát triển ứng dụng thiết bị lọc trọng lực tự rửa xử lý nước giếng

khoan quy mô nhỏ cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp” do Trung tâm Khoa học và Công nghệ Môi trường thuộc Viện Khoa học kinh tế bảo hộ lao động (Tổng Liên đoàn lao động Việt Nam) thực hiện đã áp dụng ở một số địa phương áp dụng cho cấp nước tập trung , hay các công trình ứng dụng ở quy

mô lớn cấp nước cho các thành phố như nhà máy cấp nước Cẩm Giàng tỉnh Hải Dương, nhà máy phân đạm DAP Hải Phòng nhưng các dự án hầu hết áp dụng trong quy mô tập trung

Vì vậy đề tài “Nghiên cứu Ứng dụng mô hình lọc tự rửa cấp nước quy mô nhỏ” là vô cùng cần thiết đáp ứng nhu cầu cấp thiết của một bộ phận

dân cư trong giai đoạn hiện nay

2 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Bể lọc tự rửa là loại bể lọc tự điều chỉnh quá trình rửa lọc mà không cần

sự điều khiển của công nhân hay các thiết bị tự động phức tạp trong quá trình làm việc cũng như trong quá trình rửa lọc do đó nó không những giúp giảm chi phí vận hành mà còn nâng cao hiệu quả làm việc của trạm xử lý

nguồn mới trở lại như lúc đầu nên hầu như sau khi mưa thì bể lọc chậm không hoạt động được nữa, tổ quản lý vận hành không sửa chữa kịp thời dẫn đến bể lọc ngừng hoạt động

Những tồn tại của bể lọc nhanh, bể lọc áp lực:

Bể lọc nhanh, lọc áp lực để xử lý nước thì việc sử dụng vật liệu lọc và quản lý, vận hành, bảo dưỡng là rất quan trọng, nó quyết định tới chất lượng nước sau xử lý và tuổi thọ của bể lọc

Với đặc điểm dân cư ở nông thôn nước ta còn nghèo, do vậy tư tưởng và

xu hướng thiết kế xây dựng các công trình cấp nước càng đơn giản và chi phí thấp càng được đồng ý và chấp nhận Chính vì vậy hầu hết các công trình xử

lý đã được xây dựng không tuân theo tiêu chuẩn ngành

Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của các bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến nhất là cát thạch anh tự nhiên, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao,

ổn định về hoá học Hiệu quả và tuổi thọ của bể lọc phụ thuộc nhiều vào chế

độ vận hành và bảo dưỡng công trình, nhất là quá trình rửa lọc Bể lọc trong công trình cấp nước quy mô nhỏ và hộ gia đình thường được rửa lọc bằng nước thuần tuý

Mặt khác những người vận hành các công trình cấp nước quy mô nhỏ và

hộ gia đình ít am hiểu về kỹ thuật nên bể lọc ít được thau rửa, bể lọc hoạt động ngày càng kém, nhanh xuống cấp Để giải quyết vấn đề nêu trên và phù hợp với hiện trạng cấp nước quy mô nhỏ nhất là ở khu vực nông thôn cần thiết phải tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ bể lọc tự rửa cho các trạm cấp nước quy mô nhỏ và cấp nước hộ hộ gia đình

2.2 Cơ sở thực tiễn

Hiện tại ở Việt Nam chỉ mới có một bộ phận dân cư được tiếp cận với nguồn cấp nước tập trung, chủ yếu là dân cư đô thị, vùng dân cư tập trung, còn một phần không nhỏ dân cư nông thôn, sinh sống phân tán thành từng cụm nhỏ chưa được tiếp cận với nguồn nước sạch tập trung có nhu cầu sử dụng các thiết bị lọc nước hợp vệ sinh thuận tiện đơn giản trong quá trình sử dụng Vì vậy mà nhu cầu sử dụng các thiết bị xử lý nước cấp quy mô nhỏ quy

mô hộ gia đình là rất lớn

3 Mục đích của đề tài

• Phân tích, đánh giá các loại công trình xử lý nước quy mô nhỏ quy mô

hộ gia đình qua đó tìm ra được các ưu điểm nổi bật của bể lọc nước ứng dụng công nghệ lọc tự rửa

• Nghiên cứu, đánh giá, lựa chọn dây chuyền và mô hình ứng dụng công nghệ lọc nước tự rửa trong quy mô nhỏ quy mô hộ gia đình

• Đưa ra tính toán hoàn chỉnh một mô hình ứng dụng lọc tự rửa dùng cho quy mô nhỏ quy mô hộ gia đình áp dựng trong điều kiện thực tế

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

• Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc tự rửa trong cấp nước quy mô nhỏ

• Chế tạo thiết bị cấp nước quy mô nhỏ ứng dụng công nghệ lọc tự rửa

4.2 Phạm vi nghiên cứu

• Cấp nước quy mô nhỏ quy mô hộ gia đình

• Nghiên cứu chế tạo thiết bị lọc ứng dụng trong các cụm xử lý nước cấp quy mô nhỏ và hộ gia đình tại Việt Nam

5 Giá trị khoa học và những đóng góp của đề tài

• Xử lý nước sinh hoạt quy mô nhỏ cải thiện cuộc sống của các hộ dân trong khu vực chưa được cung cấp nước sạch tập trung

• Xử lý nước cấp đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt của bộ y tế với chi phí thấp thuận tiện trong quá trình sử dụng

• Khả năng áp dụng rộng dãi trong các khu vực chưa được cấp nước sạch

6 Các phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp luận nghiên cứu

• Phương pháp tổng hợp lý thuyết

• Phương pháp kế thừa

• Phương pháp chuyên gia

• Phương pháp phân tích thống kê

• Phương pháp so sánh

6.2 Thu thập tài liệu, số liệu

• Tài liệu về xử lý nước cấp ứng dụng lọc tự rửa

• Các giáo trình về xử lý nước cấp, công trình xử lý nước cấp ứng dụng lọc tự rửa

• Các hồ sơ kỹ thuật áp dụng công nghệ lọc tự rửa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LỌC TỰ RỬA - CẤP

NƯỚC QUY MÔ NHỎ 1.1 Nguồn và tiêu chuẩn cấp nước quy mô nhỏ

Nước dùng trong cấp nước quy mô nhỏ có thể bao gồm các nguồn nước sau đây:

- Nguồn nước mưa

- Nguồn nước ngầm: nước mạch lộ giếng khơi, giếng thấm, giếng khoan lấy nước ngầm mạch sâu

- Nguồn nước mặt: nước từ sông, suối, ao, hồ, từ các hệ thông kênh mương thủy lợi

Trong thực tế, tùy từng điều kiện tự nhiên, phong tục tập quán ở từng vùng, người ta có thể kết hợp sử dụng hai hay nhiều loại nguồn nước trên đây

để cấp nước phục vụ cho các yêu cầu ăn uống sinh hoạt ở quy mô nhỏ

Nước cấp cho ăn uống phải không màu , không mùi , không vị , không

chứa các chất độc hài, các vi trùng và các tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hóa tan không được vượt tiêu chuẩn cho phép Các tiêu chuẩn chất lượng

nước dùng cho mục đích sinh hoạt và ăn uống tuân theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn này quy định mức giới hạn các chỉ tiêu chất lượng đối với nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt thông thường không sử dụng để ăn uống trực tiếp hoặc dùng cho chế biến thực phẩm tại các cơ sở chế biến thực phẩm Quy chuẩn này áp dụng đối với:

- Các cơ quan, tổ chức, cá nhân và hộ gia đình khai thác, kinh doanh nước sinh hoạt, bao gồm cả các cơ sở cấp nước tập trung dùng cho mục đích

- Các cá nhân và hộ gia đình tự khai thác nước để sử dụng cho mục đích

Giới hạn tối đa cho phép Phương pháp thử

Mức

độ giám sát

vị lạ

Khôn

g có mùi

vị lạ

Cảm quan, hoặc SMEWW 2150 B và

A

4 Clo dư mg/l

Trong khoản

g 0,3-0,5

g 6,0

- 8,5

Tron

g khoả

ng 6,0 - 8,5

TCVN 6492:1999 hoặc SMEWW 4500 - HP

TT Tên chỉ

tiêu

Đơn

vị tính

Giới hạn tối đa cho phép Phương pháp thử

Mức

độ giám sát

I II tổng số

50 150

TCVN 6187 - 1,2:1996 (ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặc SMEWW 9222 A

0 20

TCVN6187 - 1,2:1996 (ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặc SMEWW 9222 A

Nguồn QCVN 02/2009/BYT, trang 3

1.2 Các loại mô hình cấp nước quy mô nhỏ

1.2.1 Một số mô hình cấp nước quy mô nhỏ sử dụng nguồn nước mưa

Việt Nam có lượng mưa bình quân thuộc loại cao trên thế giới, theo số liệu thống kê khoảng 1.500 đến 2.500 mm/năm Lượng mưa chủ yếu tập trung vào mùa mưa ( chiếm tới 85 – 95% tổng lượng mưa), những tháng mùa đông lượng mưa ít, thường là mưa phùn, không tạo thành dòng chảy Trong mùa mưa, mưa phân phối khá đều, tuy nhiên tại các vùng lãnh thổ khác nhau, sự phân bố mưa có sự khác biệt

Trên cơ sở lượng mưa hàng năm và sự phân bố mưa trong năm có thể sơ

bộ đánh giá dược khả năng sử dụng nước mưa để cấp nước cho sinh hoạt và

ăn uống Nước mưa dễ thu gom, xử lý và sử dụng đơn giản Chi phí đầu tư và cấp nước mưa nhỏ tuy nhiên, việc sử dụng nước mưa còn phụ thuộc vào khả năng thu nước, điều kiện chứa nước của nhân dân trong khu vực Trong nước mưa thiếu một số khoáng chất như iôt, flo, cho con người Mặt khác do không khí có mặt phủ bị bụi và vi khuẩn bám dính, hàm lượng cặn và vi khuẩn gây bệnh trong nước mưa( đặc biệt là trong nước mưa đợt đầu) tương đối cao Nước mưa có pH thấp (thường dưới 7,0) Nhiều vùng, do ô nhiễm SO2, NO2 nước mưa chứa axit sunfuric và axit nitric hàm lượng lớn, làm cho pH nhiều lúc ở mức thấp dưới 6,0

Từ xưa, người dân nông thôn Việt Nam có tập quán thu hứng , dự trữ, dụng nước mưa Ở những nơi đó hầu như mỗi một gia đình đều luôn có sẵn các dụng cụ chứa nước: bể xây các loại, các cỡ, lu, chum, vại

Ở các vùng núi cao không có mạch nước ngầm, nước mặt hoặc các vùng ven biển không có nguồn nước ngọt , thì nước mưa sẽ là nguồn nước chủ yếu

để cấp nước ăn sinh hoạt

Nước mưa được thu hứng từ mái nhà , sân thượng thậm chí là từ các cây lớn theo máng dẫn vào các bể chứa, lu hoặc chum vại Ưu điểm của các giải pháp cấp nước từ nguồn nước mưa là có thể sử dụng vật liệu địa phương, từng

hộ gia đình có thể áp dụng được

Ở những nơi diện tích mái nhà và các công trình không đủ thì cần xây dựng thêm các sân thu nước mưa Nước mưa đầu mùa và nước mưa đầu các trận mưa nói chung có độ nhiễm bẩn cao cần được xả đi Nếu muốn được sử dụng cần xử lý làm sạch thích đáng

Nếu đối tượng dung nước là các hộ gia đình có từ 4 đến 6 người thì hợp

lý nhất là thu nước mưa từ mái nhà và có hệ thống máng dẫn vào bể chứa nước Có thể xây bế ngầm hoặc nửa nổi , nửa chìm khi bể có dung tích l ớn nên chia làm nhiều ngăn để tiện cho việc sử dụng và thau rửa

Để có thể thu sau đó là xả hoặc xử lý nước mưa đợt đầu, có thể xây dựng một công trình nhỏ (xem hình 2.4)

Vật liệu xây dựng bể phổ biến nhất là gạch , có thể xây đá hoặc đổ bê tông trong những điều kiện riêng của địa phương

Vị trí bể được xác định bởi phương thức thu hứng , cách đặt máng thu , ống dẫn nước mưa và quy hoạch chi tiết của khu dân cư và khuôn viên ở

Hình 1.1 Các loại phương tiện thu hay công trình thu, chứa và xử lý nước

Ưu điểm:

- Sử dụng các hình thức xử lý nước dùng nước mưa có ưu điểm công trình xử lý đơn giảm, thuận tiện phù hợp với tập quán và điều kiện của người dân nông thôn Giá thành xây dựng công trình xử lý thấp

Nhược điểm:

- Nguồn nước không ổn định

- Quá trình sử dụng nguồn nước sử dụng bể lọc chậm lên phải thường xuyên kiểm tra bể để thay cát và thau rửa bể Nhiều lúc công trình xử lý lớn tốn diện tích

1.2.2 Một số mô hình xử lý nước quy mô nhỏ sử dụng nguồn nước mặt

Bên cạnh các tập quán sử dụng nước mưa, tập quán sử dụng nước mặt từ sông, suối, hồ, ao, kênh rạch cũng rất phổ biến Từ điều kiện thực trạng của các loại nguồn nước ở các vùng, nước mặt dù đã bị ô nhiễm, dù không hợp vệ sinh, rất nhiều nơi vẫn là các nguồn nước chủ lực đảm bảo cuộc sống, sinh hoạt của hàng chục triệu nông dân Việt Nam

Với các loại nguồn nước này thường các công trình xử lý gồm các loại như sau:

• Cụm xử lý bơm tay (hoặc máy) - lọc chậm

Tại các vùng cần làm sạch nước mặt (sông, suối, hồ, đập ) cho các nhu cầu sinh hoạt, khi các nguồn nước có hàm lượng cặn nhỏ hơn 50mg/l, độ màu nhỏ hơn 50P

0

Pcó thể sử dụng bơm tay (hoặc máy) – lọc chậm (hình 2.2) Với cấp nước quy mô phân tán (áp dụng cho khi phục vụ cho hộ gia đình hoặc nhóm hộ gia đình khoảng từ vài người đến vài chục người) bể lọc chậm

sẽ được dùng để xử lý với ưu điểm không phải dùng hóa chất, quản lý vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý cao phù hợp với điều kiện và trình độ quản lý

của cộng đồng, Nhược điểm của công trình là là chiếm nhiều diện tích và quá trình rửa lọc phải làm thủ công không tự động hóa được

Hình 1.2 Bể lọc chậm

Ưu điểm:

- Dễ xây dựng và vận hành có thể sử dụng các vật liệu ở địa phương để xây dựng

- Nguồn nước dồi dào ổn định

Bể lọc phá được áp dụng để lọc nước khi có hàm lượng cặn từ 50 tới 250 mg/l

Với lọc phá khi sử dụng vật liệu bằng cát, bể có cấu tạo như bể lọc chậm Tuy nhiên cấp phối lớp vật liệu lọc lớn hơn , vật liệu lọc đư ờng kính d = 1-2

mm, chiều dầy lớp vật liệu từ 0,4 -0,7m và tốc độ lọc từ 2,5 đến 5 m/h

Nước nguồn sau khi lọc phá sẽ có chất lượng phù hợp với phạm vi hiệu quả của bể lọc chậm và sử dụng bể lọc phá là điều cần hết sức lưu ý Trong điều kiện nông thôn khó có thể rửa lọc được bể lọc phá bằng phương pháp cơ giới, phần lớn phải rửa thủ công

Hình 1.3 Sơ đồ thu xử lý nước mặt

a) Lọc phá – lọc chậm (mặt cắt đứng)

b) Sơ lắng – hào thấm – lọc chậm (mặt cắt đứng)

c) Sơ lắng – lọc chậm (mặt bằng)

Trong dây chuyền này, nước cũng được bơm tay đưa vào lọc nổi sau đó nước tràn sang ngăn lọc chậm và bể chứa nước sạch Bể lọc nổi được rửa bằng biện pháp thủy lực Nước rửa là nước đã lọc qua lọc nổi phần trên lớp vật liệu lọc và cả phần trên mặt lớp cát của bể lọc chậm

Với điểm mạnh là rửa dễ dàng , khi thiết kế lọc phá bằng bể lọc vật liệu nổi không cần hạn chế công suất xử lý , khi hàm lượng cặn lơ lửng rất lớn từ hàng ngàn mg/l có thể sử dụng dây chuyền này không cần có hồ sơ lắng Với bể lọc phá sử dụng vật liệu lọc bằng cát, khi hàm lượng cặn cao hơn

250 mg/l thường phải cho qua lắng sơ bộ để giảm hàm lượng cặn xuống Sở dĩ như vậy vì hàm lượng cặn quá cao nhanh gây bít tắc, giảm chu kỳ lọc, thường xuyên phải cọ rửa – mà đó là điều gây phiền phức, thậm chí nhiều người quản

- Công trình xử lý cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích

- Quá trình vận hành quản lý phức tạp, thường xuyên phải tiến hành rửa lọc không sẽ gây ra bít tắc

• Xử lý nước mặt bằng lọc áp lực

Tại các vùng địa hình có suối hoặc đập có điều kiện cấp nước tự chảy có thể sử dụng các thiết bị xử lý nước dùng bình áp lực đa cấp Bình thứ nhất là bình lọc thô có đường kính cơ hạt lọc lớn, nước sau khi đi qua bình thứ nhất sau đó đến bình thứ hai lọc tinh có đường kính cỡ hạt nhỏ hơn, hoặc bình thứ

nhất lọc sơ bộ có thể là bình lọc bằng cát hoặc bằng lọc nổi, bình thứ hai dùng cát thạch anh

Hình 1.4 Sơ đồ xử lý nước dùng bình lọc áp lực đa cấp (hình ảnh áp

dụng cấp nước cho một thôn công suất 3mP

3

P/h)

Ưu điểm:

- Nhỏ gọn, có thể tận dụng được áp lực dư để đưa nước sau xử lý đến nơi tiêu thụ

- Có thể dùng nước thô để rửa lọc không tốn thêm bơm rửa lọc

- Tiết kiệm nhiên liệu

Nhược điểm:

- Phải mua hoặc đặt gia công theo tiêu chuẩn kỹ thuật về bình áp lực

- Quá trình vận hành và quản lý người sử dụng phải qua đào tạo

- Giá thành thiết bị vẫn còn cao sơ với quy mô cấp nước nhỏ và hộ gia đình

• Xử lý nước mặt bằng hệ thống lắng lọc áp lực

Tại các vùng địa hình có suối hoặc đập có điều kiện cấp nước tự chảy thường có thể sử dụng các thiết bị xử lý nước dùng bình lắng lọc áp lực Nước thô được châm phèn qua thiết bị lắng lọc áp lực nước sạch sau bình đạt tiêu chuẩn nước sạch Bộ thiết bị lắng nghiêng lọc áp lực do công ty Waseco nghiên cứu và ứng dụng ở các dự án cấp nước quy mô vừa và nhỏ Thiết bị lắng ứng dụng công nghệ lắng la men kết hợp với bình lọc áp lực hiệu quả xử

lý rất cao có thể xử lý với nguồn nước có độ đục lớn

Hình 1.5 Sơ đồ xử lý nước dụng bình lắng lọc áp lực (hình ảnh áp dụng

cấp nước cho 1 thôn công suất 2 mP

3

P/h)

Ưu điểm:

- Nhỏ gọn, có thể tận dụng được áp lực dư để đưa nước sau xử lý đến nơi tiêu thụ

- Có thể dùng nước thô để rửa lọc không tốn thêm bơm rửa lọc

- Tiết kiệm nhiên liệu

Nhược điểm:

- Phải mua hoặc đặt gia công theo tiêu chuẩn kỹ thuật về bình áp lực

- Quá trình vận hành và quản lý người sử dụng phải qua đào tạo

- Giá thành thiết bị vẫn còn cao sơ với quy mô cấp nước nhỏ và hộ gia đình

• Xử lý nước mặt bằng thiết bị lắng lamen và lọc nhanh hợp khối

Cụm xử lý nước mặt dùng bể lắng lamen kết hợp bể lọc nhanh được hợp khối dùng cho công suất nhỏ từ 3 đến 10mP

3

P/h được một số công ty chế tạo và

cung cấp (như Vinaconsul) Nước thụ vào bể qua ngăn khoay trộn được chõm phốn tạo bụng rồi đưa sang bể lắng lamen Nước sau bể lắng đưa sang bể lọc nhanh, trong cụm bể được hợp khối gồm bơm rửa lọc và bơm định lượng húa chất

vách ngăn phản ứng

sàn công tác

khung đỡ thép hình máy bơm rửa lọc

- Thiết bị được thiết kế nhỏ gọn chiếm ớt diện tớch

- Cú thể xử lý được ngồn nước mặt với độ đục cao

- Không có thiết bị ứng dụng cho quy mô hộ gia đình

1.2.3 Một số mô hình xử lý nước quy mô nhỏ sử dụng nguồn nước ngầm

Nước ngầm ở Việt Nam khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng Đó là nước tồn tại trong các lỗ hổng khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc thấm xuống từ các dòng khối nước mặt, nước mưa Nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, thậm chí vài trăm mét Ở nhiều cùng ven núi, bán sơn địa đôi khi nước ngầm có chất lượng khá tốt xuất ra ngoài, tạo thành những nguồn nước thiên nhiên quý giá

Chất lượng nước dưới đất nói chung là tốt, ít có trường hợp bị nhiễm bẩn hữu cơ, ở nhiều vùng có thể sử dụng trực tiếp không cần làm sạch

Tuy nhiên, nước ngầm thường có tổng khoáng hóa khá cao, nhiều khi chứa các chất khí hòa tan, có sắt và mangan Hàm lượng sắt cao dao động từ một vài mg/l cho tới hàng chục mg/l Ở nhiều vùng nước ngầm bị nhiễm mặn hoặc có độ cứng cao

Mặt khác ở các vùng đồng bằng Bắc Bộ, Nam Bộ chất lượng nước dưới đất thay đổi rất phức tạp do sự xen kẽ giữa các tầng chứa nước nhạt và nước mặn, theo diện tích cũng như trên mặt cắt gây khó khăn cho việt tìm kiếm và khai thác sử dụng

Một loại nước ngầm tồn tại trong đất (phạm vi từ 1 đến 15m chiều sâu) thực chất là nước mặt , thường được gọi là nước ngầm “mạch nông” Chất lượng nước mạch nông ở nhiều vùng khá tốt , nhưng nhiều vùng chất lượng chi hơn nước mặt một chút Nhiều vùng còn gọi là giếng khơi, giếng thơi hoặc giếng đào Giải pháp được áp dụng ở cá c vùng có nguồn nước ngầm nông phong phú, chất lượng tốt - khi phương pháp khoan tay không thực hiện được

hoặc giải pháp giếng khoan bơm tay nếu thù hiến được cũng không đạt hiệu qua về một chất lượng và kinh tế

• Giếng ngầm mạch nông

Giếng ngầm mạch nông còn gọi là giếng khơi, giếng thơi hoặc giếng đào Giải pháp được áp dụng ở các vùng có nguồn nước ngầm nông phong phú, chất lượng tốt - khi phương pháp khoan tay không thực hiện được hoặc giải pháp giếng khoan bơm tay nếu thù hiến được cũng k hông đạt hiệu qua về một chất lượng và kinh tế

Giếng khơi thường có đường kính từ 0,8 đến vài mét , được đào bằng phương pháp thủ công, thành giếng có thể xây bằng gạch , đá, đổ bê tông cốt thép hoặc không cần xây thành tùy từng điều kiện cụ thể (chỉ xây phần trên để bảo vệ)

Ở những vùng đất đá yếu sẽ sụt lở hoặc cần bảo vệ vệ sinh , để lấy được hoàn toàn từ dưới đáy người ta thường xây và chít mạch kỹ chống nước mặt thấm ngang vào giếng Các vùng có chiều dày tầng chứa nước lớn không cầ n phải đào tới hết tầng chứa Nước sẽ lấy vào từ đáy giếng

Ở đáy những giếng , tại tại tầng chứa nước người ta đổ một lóp vật liệu

đỡ gồm cát sỏi, đá với kích thước tăng dần từ dưới lên trên , thường được gọi

là lớp lọc ngược Tổng chiều dài của lớp lọc thường là 0,3 – 0,6m

Khi tầng chứa nước mỏng , các giếng được đào xuyên tới lóp đất không thấm nước Nước chảy vào giếng sẽ được lấy vào từ xung quanh thành giếng Phần nhận nước thường xây gạch, châm lỗ ở các mạch xây hoặc dùng bê tông có các lỗ rỗng (hình 2.10)

Hình 1.7 Sơ đồ cấp nước giếng với bể lọc a) Giếng khoan nhỏ bơm tay – bể lọc b) Bể lọc nổi kết hợp bể lọc nhanh

Trong một số trường hợp hiện nay các cô ng trình thu nước kiểu giếng làng vẫn được xây dựng , chủ yếu là thu nước thấm từ c ác mạch ngang vào giếng (nước mặt)

Công trình xử lý gắn với giếng làng thường là bể lọc chậm Người dân

có thể sử dụng bơm tay , múc gánh về nhà hoặc dùng bơm điện gắn với mạng ống khi có thể để cấp nước cho một cụm dân cư nhỏ

Công trình đơn giản, rẻ tiền dễ huy động cộng đồng, song cũng cần được chăm sóc, quản lý tốt

Ưu điểm:

- Công trình xây dựng đơn giản rẻ tiền thông dụng với đa số người dân nông thôn

- Do là công trình công cộng nhanh xuống cấp do khâu kiểm tra và thay rửa vật liệu lọc

• Mô hình xử lý giếng mạch lộ:

Những vùng núi , ven núi , vùng bán sơn địa đôi khi có những điểm nước ngầm chảy thành dòng ra bên ngoài Người ta thường gọi đó là giếng nước mạch lộ, giếng tiên hoặc một số vùng gọi là “giọt nước” Chất lượng nước các nguồn nước này thường rất tốt, lưu lượng ổn định

Hình 1.8 Bể thu nước mạch lộ

Để trở thành các công trình thu nước trong hệ thống cấp nước , những nguồn nước này được xây lại bằng gạch , đá, bê tông nhằm mục đích tập trung nước và bảo vệ vệ sinh , sau đó được lắp các thiết bị lấy nước hoặc dẫn

đi tới các nơi dùng (Hình 2.7) Các giếng này thường được kết hợp vớic các

bể lọc chậm hoặc được sử dụng trực tiếp

Ưu điểm:

- Công trình xây dựng đơn giản rẻ tiền thông dụng với đa số người dân nông thôn

Nhược điểm:

- Do là công trình công cộng nhanh xuống cấp do khâu kiểm tra và thay rửa vật liệu lọc

- Chỉ phù hợp với những nơi có địa hình phù hợp

• Xử lý nước ngầm bằng giàn mưa

Công trình khử sắt được xây bằng gạch hoặc bê tông thường ở không xa các giếng Quy mô và sự phức tạp của công trình xử lý tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước nguồn Với công trình khử sắt cho giếng khoan khi hàm lượng sắt trong nước không cao (dưới 10mg/l), quá trình xử lý không quá khó sẽ không đắt tiền, vẫn cho chất lượng nước sinh hoạt đảm bảo tiêu chuẩn Đây luôn là phuơng án rất tốt cho các hệ thống cấp nước

Nước từ giếng khoan được bơm lên qua giàn mưa trước khi vào giàn mưa có thể được châm thêm vôi hoặc xút để nâng độ pH nếu nguồn nước có

độ pH thấp Nước sau khi qua giàn mưa xuống qua hạt xúc tác sắt (Aluoat) xuống bể lắng tiếp xúc hoặc bể lắng (tùy theo chất lượng nguồn nước) nước sau lắng được đưa qua bể lọc nhanh.( hình 2.12)

Hình 1.9 Hình ảnh công trình sử lý nước ngầm xử dụng giàn mưa trong

xử lý nước ngầm cấp nước quy mô nhỏ

Ưu điểm:

- Công trình xây dựng xử lý nước dùng giàn mưa xử lý tốt nguồn nước

có hàm lượng sắt dưới 10mg/l , quá trình xử lý không quá khó và đắt tiền

- Quản lý vận hành đơn giản

Nhược điểm:

- Công trình cồng kềnh chiếm nhiều diện tích

- Phải thường xuyên kiểm tra và thay rửa cát lọc

• Xử lý nước ngầm tháp cao tải hợp khối với bể lắng lọc

Nước thô từ trạm bơm được bơm qua bình tách khí để oxy hoá sắt sau đó

tự chảy đến các thiết bị lắng, lọc Hàm lượng Fe, Mn, cặn lơ lửng sẽ được giữ tại đây Nước sau lọc tự chảy đến bể chứa rồi bơm đến các hộ sử dụng nước

V4

V2 V3

- Công trình được gia công bằng thép nhỏ gọn, lắp đặt thuận tiện

- Quản lý vận hành đơn giản

Nhược điểm:

- Phải tiến hành kiểm tra rủa lọc thường xuyên

- Giá thành vẫn còn cao so với cấp nước quy mô nhỏ và hộ gia đình

1.3 So sánh các loại công nghệ lọc trong cấp nước quy mô nhỏ

• Những tồn tại của bể lọc chậm trong cấp nước quy mô nhỏ:

Việc quản lý, vận hành bể lọc chậm bằng thủ công và nguyên lý bể lọc chậm có màng lọc để xử lý vi sinh do thời gian giữa hai lần rửa bể kéo dài (từ

1 - 3 tháng) Sau mỗi đợt mưa thì phải một thời gian dài chất lượng nước nguồn mới trở lại như lúc đầu nên hầu như sau khi mưa thì bể lọc chậm không hoạt động được nữa, tổ quản lý vận hành không sửa chữa kịp thời dẫn đến bể lọc ngừng hoạt động