Xử lý nước mặt làm nước cấp sinh hoạt

Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò đặc biệt trong việc điều hoà khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày cơ thể con người cần 3 -10l nuớc cho các hoạt động sống, luợng nước này đi vào cơ thể qua con đường thức ăn, nước uống để thực hiện các quá trình trao đổi chất và trao đổi năng lượng, sau đó thải ra ngoài theo con đường bài tiết. Ngoài ra con người còn sử dụng nuớc cho các hoạt động khác như tắm, rửa,…

Đại học quốc gia Hà Nội Trường Đại học khoa học tự nhiên Khoa Môi trường --------------- Tiểu luận Xử lý nước mặt Xử lý nước mặt làm nước cấp sinh hoạt làm nước cấp sinh hoạt Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Trịnh Thị Thanh Sinh viên thực hiện : Nhóm 3 Nguyễn Thị Lý Nguyễn Quang Nam Đinh Thị Nga Phan Thị Quỳnh Nga Nguyễn Thị Hồng Nhung Phạm Thị Nhung Lê Thị Phương Lớp: K49 Công nghệ Môi trường Hà Nội -2007 2 Tổng quan I. Nhu c u s d ng n c Vi t Namầ ử ụ ướ ở ệ Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò đặc biệt trong việc điều hoà khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày cơ thể con người cần 3 -10l nuớc cho các hoạt động sống, luợng nước này đi vào cơ thể qua con đường thức ăn, nước uống để thực hiện các quá trình trao đổi chất và trao đổi năng lượng, sau đó thải ra ngoài theo con đường bài tiết. Ngoài ra con người còn sử dụng nuớc cho các hoạt động khác như tắm, rửa,… Nước ta hiện nay nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng do sự phát triển dân số và mức sống ngày càng tăng. Tuỳ thuộc vào mức sống của người dân và tuỳ từng vùng mà nhu cầu sử dụng nước là khác nhau, định mức cấp nước cho dân đô thị là 150 L/người.ngày, cho khu vực nông thôn là 40 – 70 L/người.ngày. Nguồn nước cung cấp cho nước sinh hoạt ở nước ta chủ yếu là nguồn nước mặt, được lấy từ các sông hồ, sau khi qua xử lý sẽ dẫn đến các hộ dân. Hiện nay, hơn 60 % tổng công suất các trạm cấp nước tại các đô thị và khu công nghiệp trên cả nước dùng nguồn nước mặt với tổng lượng nước khoảng 3 triệu m 3 / ngày.đêm, con số này còn tăng lên nhiều trong những năm tới nhằm cung cấp cho các đô thị và khu công nghiệp ngày càng mở rộng và phát triển. Dự kiến 50 năm nữa nuớc ta sẽ rơi vào tình trạng thiếu nước trầm trọng. Sự biến đổi của khí hậu toàn cầu sẽ dẫn đến sự suy giảm của nguồn nuớc. Các kết quả nghiên cứu gần đây ở việt Nam cho thấy tổng lượng nuớc mặt của nuớc ta vao năm 2025 chỉ bằng khảng 96 %, đến năm 2070 xuống còn khoảng 90 % và năm 2100 con khoảng 86 % so với hiện nay. Với tốc độ phát triển dân số như hiện nay thì dên 2025 lượng nước mặt tính bình quân đầu nguời ở nứơc ta chỉ đạt khoảng 2.830 m 3 /người.năm. Tính cả luợng nuớc từ bên ngoài chảy vào thì bình quân đạt 7.660 m 3 người.năm. Tài nguyên nước tại Việt Nam phân bố không đều giữa các vùng. Trên 60% nguồn nước tập trụng ở đồng bằng sông Hồng (lưu vực sông Mê Kông) trong khi 3 toàn phần lãnh thổ còn lại chỉ có gần 40% lượng nuớc nhưng lại chiếm 80% dân số cả nước và trên 90% khối lượng hoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ. Đặc biệt các địa phương vùng miền Đông Nam Bộ và lưư vực Đồng Nai – Sài Gòn, lượng nứơc bình quân đầu người chỉ đạt khoảng 2.900 m 3 /người.năm, bằng 28% so với mức trung bình của cả nước. Bên cạnh đó, tài nguyên nước của Việt Nam cũng phân bố không đều theo thời gian trong năm và giữa các năm. Lượng nước trung bình trong 4 đến 5 tháng mùa mưa chiếm khoảng 75 – 85% trong khi những tháng mùa khô (kéo dài đến 7 – 8 tháng) lại chỉ có khoảng 15 – 25% lượng nuớc của cả năm. Theo đánh giá của các nhà nghiên cứu, tốc độ tăng trưởng kinh tế cao không đi đôi với việc làm tốt công tác bảo vệ môi trường đã gây ra những ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên nước ở nứơc ta. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng tăng về múc độ và quy mô, một số khu vực đồng bằng đã có biểu hiện ô nhiễm do các chất hữu cơ khó phân huỷ và hàm lượng vi khuẩn cao. Các biểu hiện suy thoái, cạn kiệt nguồn nước đang trở lên rõ rệt và phổ biến ở nuớc ta. Với những đặc điểm về tính không bền vững của tài nguyên nước của nuớc ta, công tác quản lý nhà nước với tài nguyên quý báu này cần phải đựơc tăng cường ở tất cả các cấp ngay từ bây giờ trước khi quá muộn. II. ánh giá ngu n n c m t c a Vi t NamĐ ồ ướ ặ ủ ệ Nước ta có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc, trong đó phải kể tới các sông lớn, trong đó có hệ thống sông Mê Kông, tiếp theo là hệ thống sông Hồng, Đồng Nai, sông Mã, sông Cả, sông Hương, sông Thái Bình, sông Thu Bồn, …, với diện tích lưu vực mỗi sông trên 10.00 km 2 , lưu lượng các sông chính vào khoảng 880 Km 3 /năm. Lượng mưa trung bình hàng năm 1960 mm, tạo ra nước tái tạo được khoảng 324 Km 3 /năm. Mật độ sông phân bố không đêu, phụ thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu của từng địa phương. 4 Nhìn chung, các sông ở nước ta có trữ lượng lớn có khả năng cung cấp cho các đối tượng dùng nứơc trước mắt và cho tương lai.Tuy nhiên để đảm bảo sử dụng nguồn nước mặt đựơc lâu dài cần phải có chiến lược sử dụng hợp lý và bảo vệ nguồn nước mặt do các tác động của con người gây ra. Ngoài nguồn nứơc mặt là các sông, hồ thì ở miền núi nguồn nước suối cũng đong vai trò quan trọng trong việc cung cấp cho người dan vùng cao.Nguồn nứoc suối áo trứ lượng nước và chất luợng nước thay đổi theo mùa. Mùa mưa nước có độ đục lớn, hàm luợng cậnco và cũng chứa nhiều chất hữu cơ. Tuy vậy nhưng tính chất của cặn khác nước sông. Cặn ở đây là cặn thô, dễ lắng đọng, thời gian lắng nhanh hơn nuớc sông. Đặc điểm của các nguồn nước mặt ở nước ta có thể tóm tắt như sau: a. Nước sông: Chất lượng nước sông ở Việ Nam thay đổi theo mùa và theo vùng địa lý. Do dòng chảy bào mòn bề mặt khu vực tạo lên các chất trôi theo dòng chảy gồm cát, bùn, phù sa, . Nước sông có hàm luợng cặn cao vào mùa mưa. Tổng lượng cặn do các sông đổ ra biển trung bình hằng năm khoảng 200 – 250 triệu tấn, trong đó 90% đựơc tạo ra vào mùa lũ. Vào mùa lũ, độ đục cao, hàm lượng cặn lớn và thay đổi theo từng thời kỳ. Độ đục cao nhất xuất hiện trong tất cả các tháng của mùa lũ. Các tháng mùa cạn, khi các sông có vận tốc dòng chảy nhỏ nhất thì nước có độ đục nhỏ nhất, đôi khi độ đục gần đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt và ăn uống theo tiêu chuẩn cấp nước cho các đô thị. Thành phần chính của nước sông: - Khoáng chất: Hàm lượng khoáng chất của cá sông ở Việ Nam còn thấp ( 200 – 500 mg/L - Độ pH: Nước ở các sông chính có đọ kiếm trung tính (7 – 8) - Độ cứng: Nước thuộc nước mềm 5 - Hàm lượng các ion chính: Chủ yếu là các ion Ca 2+ , Mg 2+ , K + , SO 4 2- , CL - , HCO 3 - , . b. Nước hồ: Nước ta có nhiều hồ tự nhiên như hồ Ba Bể, hồ Núi Cốc, và một số hồ nhân tạo để phục vụ việc tưới tiêu cho nông nghiệp. Đặc biệt một số hồ có dung tich trữ nước lớn của các công trình thuỷ điên Thác Bà, Hoà Bình, . Nhìn chung các hồ tự nhiên có trữ lượng nhỏ, chỉ một vài hồ lớn có khẳ năng cung cấp nước cho các đối tượng vừa và nhỏ. Các hồ thuỷ điện có khẳ năng cung cấp cho các đối tượng lớn. Nước hồ có hàm lưọng cặn nhỏ hơn nước sông vì đã đựoc lắng tự nhiên và khá ổn đinh. Tuy nhiên hàm lượng cặn cũng dao động theo mùa, mùa mưa có hàm lượng cặn lớn, mùa khô hàm lượng cặn nhỏ, có hồ độ trong gần đảm bảo tiêu chuẩn độ trong của nước sinh hoạt và ăn uống. Sự dao động về chất lượng nước thường xảy ra ở các vùng ven bờ và phụ thuộc vào địa hình của vùng ven bờ. Vùng xa bờ và giữa hồ có chất lượng nước ổn định hơn. Nước hồ có độ màu cao do rong, rêu, tảo. Hàm lưọng chất hữu cơ trong hồ thường cao do xác động thực vật ở quanh hồ gây nên. Nhìn chung chất lượng nước hồ tốt, dây chuyền công nghệ xử lý nước có thể đơn giản hơn công nghệ xử lý nước sông, lượng hoá chất dùng để keo tụ ít, do vậy giá thành xử lý nuớc hồ thường rẻ hơn nước sông. Sơ đồ công nghệ xử lý nước bề mặt 6 Nước thô (sông hô…) Tiền xử lí Keo tụ Tạo bông H/C keo tụ, chỉnh pH Lắng Lọc Sát trùng Hợp chất sát trùng Cl 2 , O 3 , ClO 2 . - Tách các mảnh vụn vật thô, vật nổi - Diệt khuẩn gây bệnh - Hạn chế mùi vị - Phá vỡ thế ổn địnhhệ keo - Tạo bông nhỏ - Kết dính các bông cặn nhỏ thành bông cặn lớn - Lắng tách bôngcặn - Lọc các bông cặn còn lại - Tiêu diệt loại bỏ vi sinh vật MỤC ĐÍCH 7 Ti n x lýề ử Xử lí sơ bộ nước bề mặt rất quan trọng. Trước khi dẫn nước vào dây chuyền xử lí, người ta lưu nước một thời gian dài với mục đích: - Tạo qúa trình lắng tự do của các hạt bụi và các kim loại nặng có nồng độ cao trong nước thô không tách được bằng quá trình keo tụ như côban, niken, xyanua (CN - ), chì,cađimi và các kim loại độc hại khác cũng lắng xuống đáy. - Xúc tiến làm sạch tự nhiên để tách được phần lớn các chất hữu cơ nhỏ và các tạp chất vô cơ. - Cps thể dùng các biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước. -Xử lý sơ bộ với dịch vôi để duy trì độ cứng của nước từ 8.5-9.0 0 D. Tóm lại, nhờ các quá trình hóa, lý, sinh học tự nhiên xảy ra trong hồ nên chất lượng nước trong hồ tốt hơn nguồn nước đã đưa vào hồ. Nhờ bổ sung quá trình nhân tạo nên nồng độ tảo thấp, độ cứng và nồng độ kim loại độc hại giảm đi, kết quả là giảm đi rất nhiều chi phí cho giai đoạn tiếp theo. I.1 Khử vi khuẩn virut nhờ các quá trình tự nhiên trong hồ chứa nước Các quá trình tự nhiên xảy ra trong hồ chứa nước có thể giảm đáng kể lượng vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước , bởi vì: - Nồng độ chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn trong nước rất thấp. - Nhiệt độ của nước nhỏ hơn 37 0 C nên tốc độ sinh snar của vi khuẩn vi rút rất chậm. - Các động vật nguyên sinh, nấm trong nước thường là kẻ thù của vi khuẩn vi rút. - Các động vật nguyên sinh, nấm trong nước thường là kẻ thù của vi khuẩn, vi rút. - Tia cực tím của ánh sáng mặt trời tiêu diệt vi khuẩn ở lớp bề mặt. - Vi khuẩn, vi rut thường bị lắng cùng với các hạt cẳntong nước 8 - Cá chất vô cơ, các chất độc trong nước có thể hủy hoại vi khuẩn, độ pH không thích hợp cho vi khuẩn. I.2 Ngăn ngừa sự phát triển của tảo Để ngăn ngừa sự phát triển của tảo trong cá nguồn nước có thể sử dụng các phương pháp sau đây: a. Sử dụng hóa chất để diệt tảo Người ta dùng các hóa chất như CuSO 4 nồng độ từ 0.1-10mg/l, những hợp chất của clo nông độ từ 0.3 đến 1.0 mg/l, natri sunfat, chất diệt cỏ 2.4 D .Tuy nhiên, đưa hóa chất đặc biệt là các hóa chất bảo vệ thực vật vào các hồ chứa không phải là biện pháp tối ưu. b. Giảm chất dinh dưỡng cho tảo trong nước Các chất dinh dưỡng như nitơ, photphat trong nước có thể được giảm bớt bằng cách ngăn ngừa việc thải nước thải sinh hoạt, chất thải của con người và động vật cũng như các chất thải có chứa NH 4 + , NO 3 - , PO 4 3- vào nguồn nước .Hoặc có thể áp dụng các phương pháp tách chất dinh dưỡng ra nguồn thải như sau: -Xử lý sinh hóa kết hợp với khử NO 3 - trong điều kiện yếm khí. Clo hóa nâng pH hoặc là làm thoáng khí - Tách photphat ra khỏi nước bằng cách kết tủa với Fe 3+ , Al 3+ hoặcCa(OH) 2 . c. Giảm cường độ ánh sáng tới hồ chứa cường độ ánh sáng xuyên qua nưốc theo phương trình I = I o . E -zd Trong đó: I 0 -cường độ ánh sáng ở bề mặt nước; I- cường độ ánh sáng ở dộ sau d, z- hệ số hấp phụ ánh sáng của nước. Như vậy, muốn giảm được lượng ánh sáng hấp phụ vào nước cần tăng độ sau hoặc giảm hệ số hấp phụ của nước bằng cách giảm độ đục của nước. 9 II.Keo t - t o bôngụ ạ Dung dịch keo là hệ bền (khó lắng) nhờ cấu trúc đặc biệt của các hạt keo. Trong nhóm này phải kể đến virus, các chất có phân tử lượng lớn có nguồn gốc tự nhiên như axit humic. Hạt keo có kích thước nhỏ (< 0,5 µm) nên bằng mắt và hiển vi thông thường không thể nhìn thấy. Hạt keo kị nước có độ bền nhờ lớp điện kép tích điện cùng dấu. Hạt keo ưa nước có độ bền nhờ tương tác hạt-nước thông qua các chóm chức ưa nước trên các phân tử hạt keo. II.1. C u t o h t keo v tính b n c a h keoấ ạ ạ à ề ủ ệ Theo Atkins hệ keo là tên gọi cổ điển của các hệ phân tán dị thể của các hạt có kích thước nhỏ hơn 500 nm trong môi trường khác về chất so với chất hạt (ở đây ta chỉ đề cập đến môi trường lỏng). Tuy nhiên kích thước không phải là yếu tố quyết định mà cấu tạo hạt keo mới là yếu tố quyết định đến tính bền của các hệ keo. Tuỳ vào cấu tạo hạt và nguyên nhân gây ra độ bền ta có hai loại hạt keo: loại ưa dung môi cụ thể là ưa nước (hydrophilic) và loại kị dung môi hay kị nước (hydrophobic). Loại ưa nước là các dung dịch cao phân tử với các phân tử chất hữu cơ hoà tan có kích thước lớn và chứa nhiều nhóm chức phân cực, có ái lực cao với các phân tử nước. Loại kị nước là các loại keo có gốc ôxit hoặc hyđroxit kim loại. Do kích thước hạt rất nhỏ hệ keo có bề mặt cực lớn, vì vậy về mặt nhiệt động chúng không bền và có xu thế co cụm để giảm năng lượng bề mặt. Mặt khác do hạt keo có cấu tạo đặc biệt của lớp điện kép tạo nên lực đẩy tĩnh điện hạt-hạt nên chúng khó tiếp cận gần nhau, hút nhau và co cụm thành hạt lớn hơn đủ nặng để có thể lắng được nên hệ này có tính bền. Cấu tạo đặc biệt của hạt keo có thể được làm rõ trên cơ sở ví dụ keo Fe(III): Khi hoà tan FeCl 3 trong nước sẽ xảy ra phản ứng thủy phân: 10 [...]... Giảm hàm lượng SS trước khi vào xử lí sinh học (xử lí nước thải) - Tăng cường khả năng lắng của bể lắng cấp 2 trong xử lí nước thải - Lọc trực tiếp nếu SS không quá cao 23 Trong một số trường hợp các chất keo tụ ở liều cao có thể áp dụng để xử lí màu trong nước thải công nghiệp, ví dụ nước thải dệt nhộm, nước thải giấy Quá trình keo tụ được thực hiện bằng cách trộn nước với chất keo tụ trong các thiết... Sự phụ thuộc tỉ lệ HA/đất (phần HA/100 phần đất) vào pH môi trường nước Ph 3,85 5,0 5,1 HA/đất 9,60 8,18 7,26 pH HA/đất 6,95 6,28 7,25 5,37 8,50 2,05 II.5 Ứng d ụ ng Quá trình keo tụ – tạo bông thường áp dụng trước lắng hoặc lọc để: - Làm trong nước, xử lí một phần độ màu trước khi lọc (xử lí nước cấp) : các chất keo tụ trong xử lí nước cấp thường là phèn nhôm, gần đây xuất hiện PolyAluminium-Chloride... thường của tụ điện phẳng Kĩ thuật xử lí nước cấp từ nước tự nhiên, và kể cả một số công đoạn trong dây chuyền xử lí nước thải thông thường là kĩ thuật lắng – lọc Để hình dung tốc độ lắng của những hạt không tích điện dưới tác dụng của trọng trường và đánh giá khả năng sử dụng bể lắng để xử lí làm trong nước xem bảng 2.1 Ta thấy các kỹ thuật lắng - lọc thông thường trong ngành nước chỉ có hiệu quả nhất định... chủ động đưa vào, giảm rõ rệt tác dụng làm trong nước của chất keo tụ Về phần mình, lượng HA trong keo đất có thể đánh giá qua pH, bảng 2.2 cho ta thấy tỉ lệ HA thường gặp trong keo đất phụ thuộc vào pH như thế nào Đây chính là trường hợp ta gặp khi nước có mầu (do chất hữu cơ tan trong nước) Cách xử lý thường là nâng pH bằng vôi để giảm tỉ lệ HA/đất hoặc tiền xử lý bằng các chất ôxy hoá như clo, ôzôn... - cao phân tử Đây là nhóm chất có tác dụng tạo bông tốt nhất Các polyme dùng làm chất tạo bông cho quá trình xử lý nước phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Tan tốt trong nước; - Không độc; - Có khả năng tạo bông tốt nhờ ái lực cao đối với hạt keo và bông cặn nhỏ trong nước xử lí Tùy vào bản chất nhóm chức mà người ta phân ra làm 3 loại: - Loại không phân ly (nhóm chức amid −CONH2) - Loại tạo anion (nhóm... năng phân li của các nhóm chức, gây tăng hoặc giảm mật độ các nhóm chức hoạt động làm thay đổi khả năng tương tác phân tử polime − hạt keo 22 II.4.2 Yếu tố hữu cơ Khi xử lý nước bằng chất keo tụ cần lưu ý hiện tượng làm bền keo bởi các chất bị hấp phụ hữu cơ Các chất hữu cơ tự nhiên (ví dụ, axit humic − AH) phổ biến trong nước có tính làm bền keo rõ rệt nhờ khả năng tạo phức với Fe 2/3+, ngoài ra lớp màng... nhôm, mọi quy luật tương tự phèn nhôm song giá đắt hơn nhiều Không dùng NH 4Al(SO4)2 trong xử lí nước cấp vì gây nhiễm amôni ở các nước công nghiệp người ta có đòi hỏi rất cao về độ trong của nước lọc Nếu đo bằng độ đục kế thì độ đục nước lọc phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 đến 3 NTU (AWWA Task Group 225 M) Thậm chí khi nước có độ đục rất thấp 0,1 NTU vẫn có rất nhiều cặn không thể thấy bằng mắt thường Nó có... các tác dụng quan trọng khác như: - Làm đều hỗn hợp (trong công nghệ vật liệu bột) - Làm vỡ các hạt, giọt lớn (trong công nghệ hoá học) - Tăng cường tốc độ truyền nhiệt, giảm nhẹ hiện tượng tăng giảm nhiệt độ cục bộ Trong quá trình keo tụ – tạo bông khuấy trộn nhằm: - Phân bố nhanh, đều chất keo tụ, tạo bông trong toàn thể tích nước cần xử lý 24 - Tăng hiệu quả xử lí, suy ra giảm chi phí trong quá... bốn vùng cơ bản Vùng nhận nước có chức năng phân phối nước đều sao cho tận dụng được tối đa không gian vùng lắng, ngoài ra phải giảm vận tốc nước vào vùng lắng tới vận tốc thiết kế giới hạn cho vùng lắng vo được gọi là tốc độ giới hạn hay tải bề mặt (đơn vị: m3/m2.ngày) Như vậy cấu tạo của vùng nhận nước phải đảm bảo được các yêu cầu kể trên Trong thực tế thiết kế vùng nhận nước không được coi trọng... đánh phèn với nước ít đục Tải máng thu, m3/m.ngày 143÷179 Bông đánh phèn với nước đục 179÷268 Bông cặn xử lí độ cứng 268÷322 Vùng chứa bùn phải thuận lợi cho việc thu gom, xả bùn và vệ sinh bể thường kì Thường phải có hố gom bùn bố trí gần cửa nhận nước Nếu bể gom bùn thủ 32 công thì đáy bể phải có độ dốc nhất định về phía hố gom Độ dốc từ hai bên về tâm bể ít nhất phải là 10%, từ đầu thu nước lắng đến . --------------- Tiểu luận Xử lý nước mặt Xử lý nước mặt làm nước cấp sinh hoạt làm nước cấp sinh hoạt Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Trịnh Thị Thanh Sinh viên thực. lượng nước hồ tốt, dây chuyền công nghệ xử lý nước có thể đơn giản hơn công nghệ xử lý nước sông, lượng hoá chất dùng để keo tụ ít, do vậy giá thành xử lý