TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG – CÔNG SUẤT 1000M3/NGÀY ĐÊM

Nước ta có nguồn nước thiên nhiên khá dồi dào. Tuy nhiên hiện nay phần lớn trong số đó đều bị ô nhiễm nghiêm trọng vấn đề này làm cho nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm để sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt…

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN KHCN & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

  

MÔN: XỬ LÝ NƯỚC CẤP TÊN ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG – CÔNG SUẤT 1000M3/NGÀY ĐÊM

NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM II LỚP: ĐHMT1

VIỆN KHCN & QLMT GVHD: Th.S.Nguyễn Xuân Hoàn

TP Hồ Chí Minh,tháng 03 năm 2008

Trang 2

MỞ ĐẦU

Nước ta có nguồn nước thiên nhiên khá dồi dào Tuy nhiên hiện nay phầnlớn trong số đó đều bị ô nhiễm nghiêm trọng vấn đề này làm cho nguồn nước sạchngày càng khan hiếm để sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt… Một trongnhững vấn đề nan giải và chiếm phạm vi khá rộng đó là nước bị chua phèn Đặcbiệt ở đồng bằng Sông Cửu Long, người dân nơi đây nhiều năm nay phải tiếp xúctrực tiếp với nguồn nước này Nước chua phèn đã gây nhiều bất tiện trong sinhhoạt của người dân như làm vàng ố tất cả các vật chứa đựng nước và cả quần áo,nguy hại hơn nếu dùng nước này lâu ngày sẽ ảnh hưởng không tốt đến sức khỏecon người Xuất phát từ vấn đề thực tế trong cuộc sống, nhóm quyết định chọn đề

tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước chua phèn khu vực đồng bằng sông

Cửu Long với công suất 1000 m 3 /ngàyđêm” với mục đích góp một phần nhỏ

tham gia vào công việc xử lý nguồn nước ở vùng sông nước để đem lại cuộc sốngsinh hoạt thoải mái cho người dân

Đề tài này thực ra được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và đã tiến hành xâydựng khá nhiều công trình xử lý, hiện nay đã có một số công trình được áp dụngtrong cộng đồng dân cư và cũng đã đem lại hiệu quả bước đầu, dù vậy nhóm vẫnquyết định chọn đề tài Khi tiến hành xây dựng đề tài, nhóm đã dựa trên cácphương pháp thu thập thông tin, tra cứu số liệu, tìm hiểu tiếp cận thực tế, tính toánthiết kế hệ thống xử lý nước chua phèn đạt tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt

Trang 3

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC PHÈN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Phía tây là vùng Đông Nam Việt, phía bắc giáp Campuchia, phía Tây Nam

là vịnh Thái Lan, phía Đông Nam là biển Đông

Trang 4

Đồng bằng sông Cửu Long nằm trong khu vực có đường giao thông hànghải và hảng không quốc tế quan trọng giữa Đông Nam Á, Đông Á cũng như Châu

Úc và các quần đảo khác trong Thái Bình Dương

1.1.2 Điều kiện tự nhiên

Địa hình: thấp và bằng phẳng, chủ yếu là đồng bằng phù sa trẻ bồi đắp bởi

sông Mêkông rất ít đồi núi dọc theo biên giới Việt - Miên (vùng phù sa cổ từ AnGiang tới Hà Tiên) Vùng gò cao ven sông Tiền và sông Hậu (cao 1 - 3m) Vùnggiồng cát ven biển (cao 1 - 5m)

Diện tích: 39.734 km2 (khoảng 4 triệu ha), chủ yếu là đất phù sa ngọt (1,2triệu ha), đất nhiễm mặn và phèn chiếm 2,5 triệu ha; phần lớn là vùng rừng ngậpmặn ven biển và Cà Mau

Đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 16 triệu dân, là vùng kinh tế trọngđiểm nông nghiệp lớn nhất nước, có sông Cửu Long (Mêkông) là nơi cung cấpnước sản xuất sinh hoạt chính trong vùng

Hệ thống sông rạch chằng chịt thuộc 2 con sông chính của sông Mêkông(dài 3650 km, diện tích toàn lưu vực: 600.000km2)

là sông Tiền và sông Hậu Lưu lượng: bình quân

14.100m3/ năm(mùa lũ: 25400m3/ năm; mùa cạn:

2000-3000m3/ năm) Lũ lụt: thường vào tháng 7 đến

tháng 12

Khí hậu cận nhiệt đới với đặc điểm nóng, ẩm

và mưa nhiều tạo ra sự đa dạng sinh học trên cạn và

dưới nước, thuận lợi cho sự phát triển nông ngư nghiệp

Tuy nhiên, thiên nhiên cũng tạo ra không ít khó khăn cho sản xuất và đờisống của người dân vùng đồng bằng sông Cửu Long Vùng đồng bằng sông CửuLong cần được nghiên cứu để sớm tìm ra biện pháp “phòng chống” (hạn chế táchại?) lũ lụt hay phải “sống chung với lũ” như thế nào? Phải cải tạo đất phèn,nhiễm mặn như thế nào? Làm thế nào để có thể cung cấp nước ngọt và nước sạch

Trang 5

cho tất cả người dân vùng này, nhất là trong mùa khô hạn? Hiện tượng ElNino và

“trái đất nóng dần lên” (global warming) có ảnh hưởng như thế nào đến vùng này?Giao thông vùng đồng bằng sông Cửu Long: chủ yếu là hệ thống sông rạch chằngchịt thuộc 2 con sông chính của sông Mêkông là sông Tiền và sông Hậu

Nhưng do tập quán canh tác, ăn ở đi lại trên sông nước, nhất là các năm gầnđây công nghiệp các tỉnh phát triển, canh tác nông nghiệp dùng phân bón, thuốctrừ sâu ngày càng nhiều nên làm ảnh hưởng nhất định đến môi trường nước mặtcũng như tầng ngầm Từ đó làm ảnh hưởng đến tài nguyên nước, ảnh hưởng đếnnước sản xuất sinh hoạt của nhân dân, nhất là trong mùa lũ lụt, mùa khô ở cácvùng sâu, vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long

1.2 NƯỚC PHÈN VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC PHÈN

1.2.1 Nước phèn là gì?

Ở đồng bằng sông Cửu Long và một số nơi gần biển, nước có độ acid khácao, tức có pH thấp, người dân gọi là nước phèn vì có vị chua Acid trong nướcphèn là sulphuric acid, được tạo thành khi đất phèn (pyrite (FeS2)) tiếp xúc vớikhông khí Đất phèn được hình thành do quá trình kiến tạo địa chất

Theo độ sâu của tầng phèn trong đất thì đất phèn được chia thành 3 loại:

Trang 6

 Đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soil): được hình thành trongvùng chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfate Trong điều kiệm yếm khícùng với hoạt động của vi sinh vật, sulfate bị khử để tạo thành sulfur và chất này

sẽ kết hợp với sắt có trong trầm tích để tạo thành FeS2

 Đất phèn hoạt động (Actual acid sulphate soil): trạng thái tiềm tàng hìnhthành trong điều kiện khử, nhưng trạng thái hoạt động phải có sự oxid hóa.Khoáng vật luôn luôn hiện diện trong đất phèn hoạt động là khoáng jarosite, đây làsản phẩm của tiến trình oxid hóa từ vật liệu sinh phèn (pyrite) Một số hợp chất vàtinh khoáng khác thường hiện diện trong đất phèn hoạt động như là hydroxide sắt(Fe(OH)3), geothite (FeO.OH), heamatite (Fe2O3), aluminium sulphate (Al2(SO4)3).Ngoài ra, tại một số vùng có thể có sự hiện diện của một ít gypsum (CaSO4.2H2O)nhưng không nhiều và không dễ dàng nhận ra sự hiện diện của chúng

Khi phèn tiềm tàng trở thành phèn hoạt động thì tùy theo loại độc chất màchúng có thể tan hoặc không tan, có thể tạo nên váng màu vàng hay ánh bạc nênbiểu hiện trên đồng ruộng cũng khác nhau Nếu độc chất phèn là sắt thì sẽ thấymàu đỏ nâu của rỉ sắt (còn gọi là phèn nóng) và độc chất phèn nhôm sẽ có màutrắng (còn gọi là phèn lạnh)

Nước chua phèn không có môi trường đệm (hàm lượng ion HCO3 

và 2

3

CO không có hoặc rất thấp) nên không thích hợp cho đời sống của các sinh vật sốngdưới nước

1.2.2 Thành phần hoá học của nước phèn

Thành phần hóa học nước phèn trước xử lý (Đơn vị: mg/l)

Trang 7

STT Các chỉ tiêu Số mẫu phân tích Nồng độ

Nước phèn ở đồng bằng sông Cửu Long có đặc tính:

Màu: vàng đục, nhiều tạp chất hữu cơ

Hàm lượng 2

4

SO : 100 – 380 mg/l

1.3 HIỆN TRẠNG NGUỒN NƯỚC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

1.3.1 Nước sinh hoạt ở vùng đất phèn đồng bằng Cửu Long

Ở đồng bằng Cửu Long, đất phèn chiếm gần một nửa tổng diện tích Ngườidân khu vực này, đặc biệt là vùng xa thành phố vẫn phải dùng nguồn nước nhiễmphèn cho mọi sinh hoạt hằng ngày từ tắm giặt đến ăn uống…Để giảm bớt độ phèn,các biện pháp truyền thống như lắng bằng vôi, tro thường được sử dụng, phổ biếnnhất là tro cây tràm Tuy nhiên, cách chống đỡ đơn giản này tác dụng rất hạn chế,nước qua bể lọc tự tạo còn vị chát Gần đây chất lượng nước mặt các kênh rạchtiếp tục xấu đi do bị ô nhiễm bởi thuốc trừ sâu, kim loại nặng, vết xăng dầu khiến hệ thống bể lọc hầu như không còn tác dụng, những “căn bệnh lạ” cứ lầnlượt xuất hiện

Qua khảo sát đánh giá, vùng nhiễm phèn chiếm 41% diện tích đồng bằngsông Cửu Long, bao gồm vùng Tây Bắc Long An, Đồng Tháp Mười, Tứ GiácLong Xuyên và Tây sông Hậu Thời gian nhiễm phèn từ 2 – 6 tháng Vào mùamưa nước mưa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat và axit mùnhữu cơ Đặc trưng của nước chua phèn là chứa nhiều ion H+ và các muối thủyphân mang tính axit như AlCl3, Al2(SO4)3, FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4 Nước chua

Trang 8

phèn không có môi trường đệm (hàm lượng ion HCO3-, CO3- không có hoặc rấtthấp) nên không thích hợp cho đời sống của các sinh vật sống dưới nước Cácvùng trũng, nước đọng chứa rất nhiều sunfat, các vùng có địa hình hàm lượngsunfat có trong nước ít hơn.

Ðây là một hiện tượng tự nhiên ở đồng bằng sông Cửu Long thường thấytrong những năm hạn hán vì đồng bằng này có đến 1,6 triệu ha đất phèn, nhất là ởÐồng Tháp Mười và Tứ giác Long Xuyên Việc xây dựng hệ thống thủy lợi ởđồng bằng sông Cửu Long, nhất là hệ thống kênh và đê bao ở Đồng Tháp Mười và

Tứ Giác Long Xuyên, đã thúc đẩy hiện tượng xì phèn vì nó hạ thấp mực nước vàgiúp cho đất phèn tiếp xúc với không khí qua lòng kênh, bờ kênh, bờ và mặt đê, vàliếp trồng hoa màu

Theo dữ kiện của Trung tâm chất lượng nước và môi trường thuộc Phânviện khảo sát quy hoạch thủy lợi Nam Bộ, trong khoảng 1985 đến 1997, pH tạinhiều trạm quan trắc ở vùng Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên có thểxuống dưới 3,0; nhất là vào mùa khô ở hạ nguồn Nhưng theo tài liệu của Việnkhoa học xã hội tại thành phố Hồ Chí Minh được ấn hành năm 1999, pH có thểxuống đến 2,5 trong những năm có lụt nhỏ và đặc biệt trong vụ hè – thu 1995, pHcủa nước trong đồng ruộng chỉ còn 1,0 Vào mùa khô, nước sinh hoạt là vấn đề hếtsức khó khăn ở đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là vùng sâu vùng xa, nơingười dân sống rải rác trên các kênh rạch nhiễm phèn

1.3.2 Các biện pháp xử lý trong dân gian

Qua việc thăm dò ý kiến cú nhân dân trong khu vực, các hộ dân ở đây đều

có trữ nước mưa để uống Về mùa hô họ lấy nước sông lọc qua tro bếp để dùng

Liều lượng tro thay đổi 5 – 10 g/l nước Kết quả thí nghiệm cho thấy nhìnchung tro bếp có khả năng làm tăng pH, tăng độ kiềm HCO3 

, giữ lại một phần sắt,nhôm Nước qua lắng tro có vị ngọt, uống được nhưng phản phất mùi tanh

Tuy nhiên lượng tro bếp có giới hạn, thời gian bận nhiều vào công việcđồng án nên không thường xuyên chuẩn bị được, phần lớn người dân ở đây vẫn

Trang 9

muốn có một nguồn nước khác có thể phục vụ ăn uống và sinh hoạt mà chỉ cầnthoa tác đơn giản, nhanh gọn.

Ngoài ra dân trong khu vực còn truyền nhau kinh nghiệm lọc nước qua lớp

bã thơm (dứa) đã được sấy khô Nước sau khi qua lọc có vị ngọt, làm cho ta cócảm giác uống được Tuy nhiên thử nghiệm cho thấy độ pH vẫn còn quá thấp (pH

< 4,0), hàm lượng nhôm và sắt không giảm Do vậy nếu sử dụng loại nước này đểuống, nhân dân sẽ đưa vào cơ thể một số độc chất mà không hề hay biết

Theo các tài liệu xử lý nước, việc xử lý nước chua phèn chưa được đặt ra Do tínhchất nguồn nước quá xấu, mà ở các nơi khác trên thế giới, có thể không có loạinước này, hoặc có điều kiện lựa chọn nguồn nước khác tốt hơn nên vấn đề nướcchua phèn chưa hề được sự quan tâm của các khoa học

Thực hiện chủ trương nâng cao đời sống của nhân dân khu vực đồng bằngsông Cửu Long, mà việc đầu tiên là cấp nước đủ tiêu chuẩn cho nhân dân sử dụng,chúng tôi mạnh dạn đưa nước chua phèn vào chương trình nghiên cứu Trong 3năm từ 1994 đến hết 1996, và đã áp dụng thành công ở 3 trạm cấp nước cho biếnphòng thuộc tỉnh Đồng Tháp, sẽ áp dụng cho trạm cấp nước ở huyện Hòn Đất(Kiên Giang)

1.3.3 Mô hình canh tác Lúa – Tràm – mô hình lọc phèn

Trang 10

 Nhờ khả năng lọc phèn

của cây Tràm, nước phèn sau khi đi qua lô Tràm trở nên tốt hơn và có thể sử dụng để tưới lại cho ruộng Lúa

sông rạch làm ô nhiễm nguồn nước

Bố trí mô hình theo sơ đồ

Kỹ thuật quản lý nước trong mô hình Lúa-Tràm

 Khi nước lũ cao nhất thì đóng Cống 1 & 2 để giữ nước trong lô Tràm

 Khi bơm nước sạch để sạ Lúa thì bơm vào lô Tràm qua Cống số 1 (để dựtrữ thêm)

 Khi cần tưới cho ruộng Lúa thì mở Cống số 2 (tưới tự chảy)

 Nước phèn tiêu từ ruộng Lúa thì bơm vào lô Tràm qua Cống số 1 (khôngbơm ra sông rạch)

 Khi nước lũ tràn về thì mở hai Cống số 1 & 2

1.3.4 Vật liệu xử lý nước phèn DS3 được ứng dụng tại đồng bằng sông Cửu Long

Trang 11

Vùng đồng bằng sông Cửu Long

nước ta vào mùa khô, nước kênh rạch

nhiễm phèn nên chứa nhiều ion sunfat, sắt,

nhôm…không dùng được, người dân chỉ

biết trông chờ vào lượng nước mưa ít ỏi

Thực tế, sắt không phải là nguyên tố độc,

lượng cho phép trong nước uống là 3mg/l,

nhưng sắt sẽ gây nên những ảnh hưởng xấu về cảm quan như có vị tanh và tạomàu vàng gạch ở các thiết bị hoặc áo quần Còn nhôm lâu nay vốn không đượcxem là kim loại độc, lượng cho phép trong nước uống là 0,2mg/l Nhưng gần đây,nhiều nghiên cứu đã cho thấy nước uống chứa nhiều nhôm có thể gây một số bệnhnguy hiểm Mangan độc hơn sắt và nhôm, lượng cho phép trong nước uống chỉ là0,1 mg/l Chì, nhiều loại thuốc trừ sâu và một số kim loại nặng khác cũng dễ cómặt trong nước phèn do hoạt động của con người Lần đầu tiên, một công nghệđơn giản để xử lý nước phèn chua ra đời, tạo cơ hội đáp ứng đủ nước sinh hoạtcho gần một nửa vùng này Đó là vật liệu rắn DS3 với phương pháp xử lý đơngiản mà Tiến sĩ Nguyễn Bá Trinh và cộng sự ở Viện hóa học (thuộc Viện khoahọc và Công nghệ Việt Nam) đã phát triển và triển khai áp dụng cho các hộ giađình và cụm dân cư ở đây Sau một thời gian khảo sát, Tiến sĩ Nguyễn Bá Trinhphát hiện thấy trên đất phèn thường xuất hiện một loại khoáng có màu trắng, xốp.Khi khoáng này tan, nó làm nước bị chua Khoáng này là một loại muối kép vớitên khoa học: Halotrichite có công thức hóa học khá phức tạp: FeAl2(SO4)4.22H2O.Đây là một phát hiện mới mà nhờ nó, người ta có thể tạo ra nước phèn ở một nơirất xa vùng đất phèn

Mùa khô ở vùng đồng bằng sông Cửu Long (gồm 12 tỉnh miền Tây Nam

Bộ và một phần thành phố Hồ Chí Minh) rất rõ rệt, hầu như 5 tháng trời không cómưa, nên người dân rất thiếu nước sinh hoạt Họ phải mua nước ngọt từ nơi khácchở tới với giá đắt (gần 25.000 đồng/m3), hoặc phải khoan nước ngầm tới trên 400mét Trong khi dân cư ở nhiều vùng lại sống rải rác nên hệ thống cấp nước sạch

Trang 12

chưa tới nơi Vì thế, đa số vẫn dùng kinh nghiệm dân gian xử lý bằng vôi, tro đểgiảm độ chua, song nước uống có vị mặn chát và hay gây đau bụng Khác với các loại “nước phèn” thông thường chủ yếu chứa sắt, nước phèn ở đồngbằng sông Cửu Long còn bị chua, nên rất khó xử lý Từng có công trình nghiêncứu đề nghị bổ sung bicarbonat, song khó khăn nảy sinh là người dân không biếtdùng liều lượng bao nhiêu cho vừa, khiến nước sau xử lý có độ pH cao, khó màuống được Ông Trinh cho biết ngay cả thế giới cũng chưa có công trình nào giảiquyết tận gốc vấn đề này, và công trình của Viện hoá học là đầu tiên Không chỉ khử được tính axít của nước, DS3 - loại vật liệu xử lý nước đầu tiênđược chế tạo ở Việt Nam theo hiệu ứng tích số tan - còn có thể loại bỏ sắt, nhôm,sunfat và hầu hết các chất gây ô nhiễm khác có trong nước phèn Theo Tiến sĩNguyễn Bá Trinh, đặc điểm chính của nước phèn là độ pH thấp, chứa nhiều sắt II,nhôm và sunfat Để xử lý nước phèn thành nước sinh hoạt cần điều chỉnh pH vềmiền trung tính (6,5 - 8,5).

Để giải quyết vấn đề này có thể sử dụng các loại vật liệu dễ kiếm trong tựnhiên hoặc một số hóa chất dùng trong thực phẩm, có thể dùng nhiều phương phápkhác nhau như trao đổi ion, thẩm thấu ngược, siêu lọc, điện thẩm.Tuy nhiên trong điều kiện hiện nay chưa thể áp dụng những phương pháp này chovùng sâu vùng xa đồng bằng sông Cửu Long Ở những nơi này, thiết bị xử lý nướcphèn phải có hiệu quả nhưng đơn giản, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện kinh tế

và phong tục tập quán của đồng bào địa phương

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về hiện tượng tương tác lỏng - rắn, gọi làhiệu ứng tích số tan, phương pháp loại ion tan trong nước mới gọi là phương pháptích số tan (đã được Tiễn sĩ Nguyễn Bá Trinh công bố tại hội nghị môi trườngquốc tế, Athens Hy Lạp năm 1995), sau một thời gian mày mò kiếm tìm, cuốicùng năm 1998, Tiến sĩ Nguyễn Bá Trinh đã tìm ra DS3 đáp ứng các điều kiệntrên Loại vật liệu này là một hỗn hợp khoáng đã được gia nhiệt ở nhiệt độ và thờigian thích hợp Phần hữu cơ bổ sung bị than hóa làm cho hỗn hợp trở thành mộtkhối rắn, đồng thời tạo cho vật liệu khả năng hấp phụ các chất hữu cơ

Trang 13

Các thí nghiệm thực tế về khả năng khử phèn của DS3 ở hệ lọc đơn giản đều chothấy nước phèn ở Kênh Bobo và Mỹ An sau khi lọc đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt(kết quả này được cơ quan chức năng Bộ Y tế chứng nhận) So với kinh nghiệmdân gian dùng tro (hay dùng nhất là tro cây tràm), dùng thuốc muối, vôi để xử lýnước phèn vốn chỉ giúp giảm vị chua trong nước chứ không loại được kim loạinặng và các chất ô nhiễm khác, công nghệ thùng lọc nước phèn đơn giản sử dụngDS3 rõ ràng bảo đảm nguồn nước sinh hoạt an toàn hơn cho người dân.

Một thùng lọc đơn giản có cấu tạo như sau: Ngoài cùng là một thùng chứanước lớn, bên trong là một xô nhựa úp ngược chứa cát

Đáy xô được nối với vòi dẫn nước lọc ra ngoài Lớp DS3

trong thùng cao khoảng 50 cm, nằm phía ngoài xô cát

Nước phèn từ trên cao dội xuống, qua lớp DS3 để tăng pH

và loại bỏ ion kim loại, qua tiếp lớp cát để làm trong và

theo ống dẫn nước ra ngoài Ngoài khả năng cố định sắt

(II), mangan, nhôm, sunfat, DS3 còn giữ được các ion kim

loại khác Nhờ vậy, nó còn có thể được dùng để xử lý

nước giếng, nước nhiễm flo, kim loại nặng cũng như nước lũ Bản thân DS3 là hỗnhợp khoáng và chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học, nên an toàn cho người sử dụng

Từ năm 2000 đến nay, loại thùng lọc đơn giản trên đã được lắp đặt rộng rãi chohàng nghìn hộ dân ở tỉnh Long An, Đồng Tháp, Tiền Giang nhờ đó rất nhiềungười dân nghèo vùng sâu đồng bằng sông Cửu Long đã có nước sinh hoạt Tuynhiên, công suất thùng lọc thấp, không đáp ứng cho gia đình khi cần lượng nướclớn Ngoài ra, do mùa mưa vùng này còn bị lũ, nên để có thể cấp nước quanh năm,cần có công nghệ tổng hợp xử lý cả nước phèn mùa khô, lẫn nước lũ mùa mưa.Trước đòi hỏi này, nhóm nghiên cứu tiếp tục thiết kế trạm xử lý nước phèn nước

lũ, khắc phục được những nhược điểm nêu trên Ba trạm như vậy (mỗi trạm có thểcấp nước cho khoảng 100 hộ dân) đã đi vào hoạt động ở xã Bình An và xã TânThành, huyện Thủ Thừa, Long An Ước tính, nếu sử dụng DS3, người dân chỉ phải

1 Nước phèn; 2 Lớp lọc DS3; 3 - Lớp cát trong xô; 4 - Nước sạch ra ngoài

Trang 14

-trả khoảng 2.000 đồng/m3 nước, rẻ hơn nhiều so với giá hiện hành Sau khoảng 2năm sử dụng mới cần thay vật liệu lọc

Hạt lọc nước DS3 (giải thưởng Sáng tạo KHCN Việt Nam - 2003) là sản phẩm tốt bảo vệ sức khỏe gia đình bạn Với 50kg DS3 và vài thùng nhựa bạn có thể tạo nên thiết bị lọc nước cho gia đình trong thời gian từ 2 năm trở lên

Sơ đồ thùng lọc nước phèn cho gia đình

Thùng lọc nước gia đình:

Lắp ráp thùng lọc nước gia đình như hình vẽ

Thùng trên (70-100lít): chứa nước chưa xử lý

Quá trình lọc:

Nước từ thùng trên theo ống dẫn xuống đáy thùng lọc (dưới)

Từ đáy thùng dưới nước được thấm dần lên, qua các lớp cát, sau đó thấm qua lớpDS3, thấm tiếp qua lớp cát trên cùng, được lọc sạch và dẫn ra ngoài qua vòi cókhóa

1.3.5 Hệ thống lọc nước mặn, phèn, lợ,…bằng năng lượng mặt trời

Khoa Cơ khí chế tạo máy, Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ ChíMinh đã nghiên cứu, ứng dụng thành công hệ thống lọc nước mặn, phèn, lợ, nước

Trang 15

ao hồ hoặc nước bẩn tại vùng nông thôn đồng bằng sông Cửu Long bằng nănglượng mặt trời

Thiết bị có hình dáng là một cái hộp bằng tôn tráng kẽm, mặt đáy và mặtxung quanh được bọc lại bằng các vật liệu cách nhiệt có sẵn như trấu, mùn cưa,sợi thủy tinh Mặt trên được che bằng tấm kính đặt

nghiêng trong suốt dày 3-5 mm Tấm hấp thụ bằng

đồng nhôm… được dập các rãnh bán kính 10 mm Các

dây bấc được đặt vào các rãnh để dẫn nước từ thùng

chứa vào bên trong thiết bị lọc

Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc nước ở đây

là sử dụng bức xạ mặt trời làm hơi nước bốc hơi Hơi nước được ngưng tụ và lấy

ra sử dụng Trung bình, mỗi ngày với bề mặt hấp thụ 1m2, cường độ bức xạ trungbình 800 W/giờ, thiết bị lọc nước nhận được từ 6 - 7 lít nước sạch

Trang 16

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN KHU VỰC ĐỒNG

2.1 MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC

Quá trình xử lý nước với mục đích tăng pH, khử sắt, nhôm, mangan,…phùhợp với tiêu chuẩn về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt

Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hoá học, vi trùng học đểthỏa mãn các nhu cầu về ăn uống sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục

vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước

Cung cấp nước có chất lượng tốt, không chứa các chất gây vẩn đục, gây ramàu, mùi vị của nước

2.2 CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC

2.2.1 Các chỉ tiêu đặc trưng của nước phèn

Trang 17

Thuyết minh sơ đồ

Nước thô được trạm bơm cấp I đưa vào đường ống chuyển tải nước thô đến

bể tiếp nhận đầu dây chuyền xử lý

Tại bể phân chia lưu lượng, nước được châm dung dịch vôi bão hòa để ổnđịnh pH và dung dịch phèn 10% bằng bơm định lượng sau đó chảy sang bể trộnthuỷ lực, vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

Sau khi được đưa vào bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng, nước xử lý tự chảysang vùng lắng của bể lắng ngang qua tường tràn Tại đây bông cặn sẽ được lắngxuống đáy bể, được hút vào, xả định kỳ ra ngoài, có sự hỗ trợ của hệ thống càocặn tự động

Nước sau khi lắng được thu trên bề mặt và dẫn sang bể lọc nhanh Nước đi

từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, các hạt cặn nhỏ không lắng được sẽ bị giữ lại

Châm hoá chất

Sân phơi bùn Bùn xả cặn

Bể thu hồi nước rửa lọc Nước sau

rửa

Bùn Đường nước thu hồi

Nước rửa lọc

Châm chlore

khử trùng

Trang 18

Tốc độ lọc được điều chỉnh bằng xiphông đồng tâm Kết quả là nước sau lọc đượclàm trong hoàn toàn và tự chảy sang bể chứa nước sạch.

Dung dịch Chlore được châm vào đầu bể chứa để khử trùng, đảm bảo nồng

độ Chlore dư ổn định khoảng 0,3 – 0,5 mg/l trước khi các máy bơm cấp II bơmnước đến các hộ tiêu thụ qua hệ thống ống chuyển tải phân phối

Trang 19

Sau đó nước từ bể tiếp nhận chảy qua bể trộn Dung dịch vôi bão hòa để ổnđịnh pH và dung dịch phèn 10% được châm bằng bơm định lượng trực tiếp vàođường ống trước khi vào bể trộn

Hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc Trong bểlọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên Nước đã pha phèntheo ống dẫn nước vào bể theo hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát lọc rồitràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa

Khi rửa bể lọc tiếp xúc, nước rửa theo đường ống rửa và gió theo đườngống dẫn gió vào hệ thống thổi tung lớp cát lọc, mang cặng bẩn tràn vào máng thunước rửa và chảy vào máng thu nước

Sân phơi bùn

rửa

Bùn xả Đường nước thu hồi

Châm chlore

khử trùng

Trang 20

Đánh giá phương án

Ưu điểm:

 Bể lọc tiếp xúc có khả năng chứa cặn cao Chu kỳ làm việc kéo dài

 Dây chuyền công nghệ này không cần có bể phản ứng và bể lắng trước khisang bể lọc tiếp xúc

 Đơn giản hoá dây chuyền công nghệ xử lý

Sân phơi bùn

Bể thu hồi nước rửa lọc Nước

sau rửa

Bùn Đường nước thu hồi

Châm chlore

khử trùng

Trang 21

Tại bể phân chia lưu lượng, nước được châm dung dịch vôi bão hòa để ổnđịnh pH và dung dịch phèn 10% bằng bơm định lượng sau đó chảy sang bể trộnthuỷ lực, vào bể lắng có lớp cặn lơ lửng

Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước

sẽ va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng, sau đó được giữ lại Kết quả là làmtrong nước Tại đây bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể, được hút vào, xả định kỳ

ra ngoài, có sự hỗ trợ của hệ thống cào cặn tự động

từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, các hạt cặn nhỏ không lắng được sẽ bị giữ lại.Tốc độ lọc được điều chỉnh bằng xiphông đồng tâm Kết quả là nước sau lọc đượclàm trong hoàn toàn và tự chảy sang bể chứa nước sạch

Trang 22

2.2.5 Phương án 4

Nước nhiễm phèn được đưa qua song chắn rác để loại bỏ các rác có kíchthước lớn Nước thu được dẫn qua bể làm thoáng (giàn mưa) nhằm giảm bớt hàmlượng sắt II Tại bể phân chia lưu lượng, nước được châm dung dịch vôi bão hòa

để ổn định pH và dung dịch phèn 10% bằng bơm định lượng sau đó chảy sang bểtrộn thuỷ lực, rồi tự chảy sang vùng lắng của bể lắng ngang qua tường tràn Tạiđây bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể, được hút vào, xả định kỳ ra ngoài, có sự

Sân phơi bùn Bùn xả cặn

rửa

Châm chlore

khử trùng

Trang 23

từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc, các hạt cặn nhỏ không lắng được sẽ bị giữ lại.Tốc độ lọc được điều chỉnh bằng xiphông đồng tâm Kết quả là nước sau lọc đượclàm trong hoàn toàn và tự chảy sang bể chứa nước sạch

Đánh giá phương án

Ưu điểm:

 Có bố trí thêm song chắn rác để loại trừ vật nổi, các vật có kích thước lớntránh ảnh hưởng đến các công trình đơn vị sau

 Bể làm thoáng (giàn mưa) có tác dụng nâng cao hiệu quả khử sắt, mangan

 Sử dụng bể lắng ngang giúp thuận lợi trong quá trình quản lý, vệ sinh bể,đặc biệt vào mùa mưa

Nhược điểm:

 Sử dụng xiphông điều khiển tốc độ lọc Do đó, sự ổn định của bể lọc phụthuộc lớn vào chất lượng xiphông

Trang 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 4 3.1 SONG CHẮN RÁC

Vị trí: Song chắn rác đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu.

Nhiệm vụ: Loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị

và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửngtrong nước có kích thước như các que tăm nổi, hay nhánh cây con khi đi qua máybơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hay thối rửa làm tăng hàm lượngcặn và độ màu của nước

Q: Lưu lượng công trình (m3/s) Q = 1000 m3/ngày đêm = 0,0116 m3/s

Vtb: vận tốc trung bình nước chảy qua song chắn rác (m/s)

Theo tiêu chuẩn ngành Vtb = 0,4 – 0,8 m/s

a: Khoảng cách giữa các thanh thép

Theo sách công trình thu nước trạm bơm cấp thoát nước của LêDung a = 40 - 50 mm Chọn a = 40 mm

Ta chọn thép tròn bằng song chắn rácd: Đường kính thanh thép Chọn d = 10 mm (công trình thu nước trạm bơmcấp thoát nước của Lê Dung)

k2: hệ số co hẹp do rác bám ở song, thường lấy k2 = 1,25

k3: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dạng của thanh thép k3 = 1,1

Trang 25

6 Ngăn thu nước

7 Ống dẫn nước vào bể tiếp xúc

Dạng giàn mưa: làm thoáng tự nhiên.