Nghiên cứu xử lý và thu hồi nước thải rửa lọc cho các nhà máy xử lý nước ngầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI CHU THỊ HẢI YẾN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VÀ THU HỒI NƢỚC THẢI RỬA LỌC CHO CÁC NHÀ MÁY XỬ LÝ NƢỚC NGẦM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2010 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÈNH PHẦN MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Mục tiờu đề tài Nội dung nghiờn cứu Phạm vi phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THU HỒI, XỬ Lí VÀ TÁI SỬ DỤNG NƢỚC THẢI RỬA LỌC 10 1.1 Đặc điểm nƣớc thải rửa lọc nhà máy nƣớc ngầm Việt Nam 10 1.1.1 1.1.2 1.2 1.3 Tỡnh hỡnh thu hồi, xử lý tỏi sử dụng nƣớc thải rửa lọc số nhà máy nƣớc ngầm 19 Kết luận chƣơng 23 CHƢƠNG 2.1 Bản chất lý hoỏ quỏ trỡnh keo tụ 24 Các phương phỏp keo tụ 25 Cơ chế quỏ trỡnh keo tụ tạo bụng 29 Động học quỏ trỡnh keo tụ 30 Keo tụ tiếp xỳc 34 Cơ sở lý thuyết quỏ trỡnh lắng 36 2.2.1 2.2.2 2.3 CƠ SỞ Lí THUYẾT QUÁ TRèNH KEO TỤ VÀ LẮNG CẶN24 Quỏ trỡnh keo tụ cặn bẩn 24 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.2 Sự hỡnh thành nước thải rửa lọc 10 Số lượng, thành phần tớnh chất nước thải rửa lọc 17 Động học quỏ trỡnh lắng 36 Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh lắng 44 Quỏ trỡnh làm khụ bựn 46 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Đặc điểm bựn cặn nước thải rửa lọc 46 Phương pháp làm khô tự nhiên (sân phơi bùn) 46 Làm khụ bựn cặn phương pháp học 48 2.3.4 2.4 Làm khụ bựn cặn nhiệt 49 Kết luận chƣơng 49 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT CễNG NGHỆ XỬ Lí, THU HỒI TÁI SỬ DỤNG NƢỚC THẢI RỬA LỌC 51 3.1 Đề xuất số dõy chuyền cụng nghệ xử lý nƣớc thải rửa lọc 51 3.1.1 3.1.2 3.2 Cỏc cụng trỡnh chớnh dõy chuyền 54 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 Dõy chuyền cụng nghệ cho cỏc nhà mỏy cú diện tích đất nhỏ 51 Dõy chuyền cụng nghệ cho cỏc nhà mỏy cú diện tớch dất lớn 53 Bể chứa điều hũa nước thải 54 Trạm bơm máy bơm nước thải 55 Làm khụ bựn cặn 58 Kết luận chƣơng 58 CHƢƠNG NGHIấN CỨU XỬ Lí VÀ THU HỒI NƢỚC RỬA LỌC NHÀ MÁY NƢỚC GIA LÂM 59 4.1 Mụ tả nhà máy nƣớc Gia Lõm 59 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 Tớnh toỏn hệ thống xử lý thu hồi nƣớc thải rửa lọc khỏc cho NMN Gia Lõm 66 4.2.1 4.2.2 4.3 cụng trỡnh thu hồi nước xả lọc đầu 67 Cụng trỡnh xử lý bựn 68 Đánh giá kinh tế kỹ thuật 72 4.3.1 4.3.2 4.4 Giới thiệu chung nhà mỏy 59 Dõy chuyền cụng nghệ nhà máy nước Gia Lõm 59 Một số cụng trỡnh chớnh dõy chuyền cụng nghệ NMN Gia Lõm 61 Khỏi toỏn chi phớ xõy dựng 72 Khỏi toỏn chi phớ quản lý vận hành 73 Kết luận chƣơng 74 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 Lượng nước thải rửa lọc số nhà máy nước ngầm 18 Bảng 1-2 Một số nhà mỏy nước ngầm Hà Nội cú xõy dựng hệ thống thu hồi nước rửa lọc 20 Bảng 4-1 Chất lượng nước thụ giai đoạn nhà máy nước Gia lõm 60 Bảng 4-2: Lượng bựn xả từ cỏc bể lọc đợt 69 DANH MỤC CÁC HèNH Hnh 1-1 Dây chuyền cụng nghệ xử lý nước ngầm điển hỡnh 13 Hnh 1-2 Sơ đồ dõy chuyền chủ yếu ỏp dụng với nguồn nước thô có hàm lượng sắt thấp thông thường 10 mg/l 15 n 1-3 Dây chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc NMN Nam Dư, NMN KCN điện tử Hanel 21 Hnh 1-5 Dây chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc NMN Mai dịch, Phỏp võn21 Hnh 1-6 Dây chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc NMN Tương mai 22 Hnh 2-1 Tương quan liều lượng phốn với hiệu lắng khử màu keo tụ tiếp xỳc 35 Hnh 2-2 Chuyển động cặn bể lắng đứng môi trường động 40 Hnh 2-3 Cấu tạo bể lắng đứng 41 Hnh 2-4 Sơ đồ cấu tạo bể lắng li tõm 44 Hnh 2-7 Sân phơi bùn 47 Hnh 2-8 Dõy chuyền ép bùn băng tải 48 Hnh 3-1 Sơ đồ đề xuất dõy chuyền cụng nghệ 51 Hnh 3-2 Sơ đồ đề xuất dõy chuyền cụng nghệ 53 Hnh 3-3 Sơ đồ đề xuất dõy chuyền cụng nghệ 55 Hnh 4-1 Sơ đồ dõy chuyền cụng nghệ NMN Gia Lõm 61 Hnh 4-2: Dàn mưa NMN Gia Lâm 62 Hnh 4-3: Bể lắng tiếp xúc nhà máy nước Gia Lõm 63 Hnh 4-4: bể lọc đợt NMN Gia Lõm 64 Hnh 4-4: bể lọc đợt NMN Gia Lõm 65 PHẦN MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Cấp nước ngành thuộc sở kỹ thuật hạ tầng đô thị giữ vai trũ quan trọng hoạt động sản xuất sinh hoạt xó hội Trong năm qua, với quỏ trỡnh phỏt triển kinh tế xó hội, nhu cầu sử dụng nước tăng lên, đặc biệt đô thị Đối tượng sử dụng nước gồm nhiều thành phần: cỏc hoạt động sinh hoạt, dịch vụ, thương mại, sản xuất cụng nghiệp, cỏc hoạt động xó hội, Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, nhiều dự ỏn cải tạo, mở rộng xõy dựng nhà máy nước đầu tư theo quy mô công suất khỏc Tuy nhiờn, bờn cạnh cỏc mục tiờu kinh tế xó hội đạt được, việc xõy dựng vận hành nhà máy nước cú tồn cỏc nhà quản lý, chuyờn mụn quan tõm Một số vấn đề quản lý kiểm soát lượng nước thải xả từ quỏ trỡnh sản xuất cỏc khu xử lý Hiện khoảng 30% đô thị Việt Nam sử dụng nước ngầm làm nguồn cấp nước Tại khu vực Hà Nội cũ có máy nước ngầm: Nam Dư 60.000 m3/ngđ; Cáo Đỉnh 60.000 m3/ngđ; Gia Lâm GĐ1 30.000m3/ngđ; Yên Phụ 40.000 m3/ngđ; Ngọc Hà 30.000 m3/ngđ; Mai dịch 30.000 m3/ngđ; Pháp Vân 30.000 m3/ngđ; Tương Mai 30.000 m3/ngđ; Hạ Đỡnh 30.000m3/ngđ; Đông Anh 20.000m3/ngđ; Đồn Thuỷ 12.000m3/ngđ Tại phần lớn nhà máy nước, nước thải rửa lọc cựng với cỏc loại nước thải từ cỏc cụng trỡnh khỏc, khụng qua xử lý, xả trực tiếp nguồn xả, gây tác động xấu đến môi trường xung quanh Theo cỏc số liệu có từ thực tế, cỏc số lý, húa, nước thải rửa lọc : hàm lượng cặn lơ lửng, độ màu, thường vượt quy định cho phộp xả nguồn nước mặt theo QCVN 24:2009/BTNMT Thêm vào đó, lượng nước thải rửa lọc, nước xả cặn bể lắng xả làm lượng nước lớn, thông thường từ 5% ữ 7% (riêng nước thải rửa lọc từ 2% ữ 3%) cụng suất nhà máy Điều thực gõy lóng phí, đặc biệt nơi hạn chế nguồn cung cấp nước thô, : nguồn nước ngầm cú trữ lượng ớt, thiếu nguồn bổ cập, nguồn nước mặt kiệt, cụng trỡnh thu cỏch xa khu xử lý nước Các nhà máy nước trước không xây dựng cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải rửa lọc cú thỡ mức sơ bộ, khụng hoạt động nhiều nguyờn nhõn : cụng nghệ xử lý, quy mụ cụng trỡnh khụng hợp lý, chi phớ xõy dựng vận hành cao, hiệu kinh tế thấp, Như vậy, nhiều cụng trỡnh xử lý nước thải rửa lọc đầu tư xây dựng với kinh phớ khụng nhỏ, không phát huy hiệu quỏ trỡnh vận hành nhà máy nước Đối với số nhà máy nước xõy dựng cải tạo, cú cụng trỡnh xử lý nước thải rửa lọc, dừng lại mức xử lý sơ theo quy định môi trường xả nguồn xả Cụng tỏc nghiờn cứu xử lý, thu hồi tỏi sử dụng nước thải rửa lọc vào hoạt động mang lại nhiều hiệu trước mắt lõu dài:  Giảm thiểu tác động xấu môi trường nước, đất xung quanh, hạn chế đáng kể cỏc rủi ro cú thể xảy môi trường;  Tiết kiệm nguồn nước thô, đặc biệt nơi nguồn nước thụ khan hiếm, cụng trỡnh thu cỏch xa nhà mỏy nước xử lý Do tiết kiệm điện khai thác nước cú thể giảm chi phí đầu tư ban đầu Ngoài ra, việc giảm bớt lượng nước khai thỏc từ nguồn cú tỏc dụng bảo vệ nguồn nước khỏi bị ụ nhiễm  Gúp phần nõng cao chất lượng quản lý cỏc nhà mỏy nước;  Phự hợp với mục tiờu đại hóa nhà máy nước Mục tiờu đề tài  Đề xuất cụng nghệ xử lý thu hồi tỏi sử dụng nước thải rửa lọc cỏc nhà mỏy xử lý nước ngầm phự hợp với điều kiện Việt Nam;  Đề xuất biện phỏp thu hồi tỏi sử dụng nước thải rửa lọc khỏc cho nhà máy nước Gia Lõm - Hà Nội Nội dung nghiờn cứu  Nghiờn cứu tổng quan nước thải rửa lọc;  Thu thập tổng hợp số liệu thành phần, tớnh chất đặc điểm nước thải rủa lọc số nhà máy nước ngầm Hà Nội;  Tỡm hiểu số nghiờn cứu cú thực tế;  Nghiờn sở lý thuyết xử lý, thu hồi nước thải rửa lọc;  Tổng hợp, đánh giá đề xuất dõy chuyền cụng nghệ xử lý, thu hồi nước thải rửa lọc Phạm vi phƣơng pháp nghiên cứu Phạm vi nghiờn cứu: nghiờn cứu cụng nghệ xử lý, thu hồi nước thải rửa lọc cỏc nhà mỏy xử lý nước ngầm Phương phỏp nghiờn cứu:  Nghiờn cứu sở lý thuyết;  Thu thập số liệu số cụng trỡnh cú;  Thu thập tham khảo số cụng trỡnh nghiờn cứu cụng bố để kế thừa phần nghiờn cứu tổng quan;  Tổng hợp phân tích đánh giá số liệu, sử dụng cỏc phương pháp thống kê toán để xử lý số liệu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THU HỒI, XỬ LÍ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƢỚC THẢI RỬA LỌC 1.1 Đặc điểm nƣớc thải rửa lọc nhà máy nƣớc ngầm Việt Nam 1.1.1 Sự hỡnh thành nước thải rửa lọc 1.1.1.1 Cụng nghệ xử lý nước n máy nước ngầm a Nguồn nước ngầm Nước mưa, nước mặt thẩm thấu vào lũng đất tạo thành nước ngầm Nước ngầm giữ lại chuyển động cỏc lỗ rỗng hay khe nứt cỏc tầng đất đá nên tầng ngậm nước Khả ngậm nước cỏc tầng sỏi sạn, cỏt thụ, cỏt trung cỏt mịn giảm dần độ rỗng giảm dần Khả ngậm nước tầng đất đá phụ thuộc vào độ nứt nẻ Cỏc loại đất sột hoàng thổ khụng chứa nước Trong quỏ trỡnh thấm qua cỏc lớp đất đá, tạp chất, vi trùng giữ lại nên nước ngầm thường cú chất lượng tốt nước mặt Nước ngầm có hàm lượng muối cao vùng đồng ven biển, cỏc nới khác có hàm lượng sắt, mangan, canxi magiờ lớn tiêu chuẩn cho phộp cần xử lý trước đưa vào sử dụng Nước ngầm cỏc tầng đá vôi nứt nẻ phần lớn cú chất lượng tốt Nước ngầm mạch sâu cỏc lớp bờn trờn bảo vệ nờn ớt bị nhiễm bẩn cỏc hợp chất hữu hay vi trùng Nước ngầm vỡ mà cú nhiệt độ ổn định (18-27oC) Ngoài nước ngầm khai thỏc phõn tỏn, ớt bị ảnh hưởng trực tiếp cỏc hoạt động người nên thường ưu tiên lựa chọn nguồn nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt Nguồn nước ngầm cấp cho nhà máy nước nước ngầm mạch sõu, khai thỏc địa tầng cuội sỏi Đây loại nước ngầm nằm cỏc tầng chứa nước, cỏc tầng cản nước Nước ngầm mạch sâu nước ngầm cú ỏp Do nằm độ sõu lớn so với mặt đất bảo vệ cỏc tầng cản nước nờn nú ớt chịu ảnh hưởng môi trường bên Nước ngầm mạch sâu thường có lưu lượng lớn, ổn định, chất lượng tốt, trữ lượng lớn nên sử dụng rộng rói làm nguồn cung cấp nước cho cỏc nhà mỏy xử lý nước Dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước nhà máy nước dựa trờn cỏc thành phần, tớnh chất đặc trưng nguồn nước Trong nước ngầm cú chứa cation Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+ NH4+ anion HCO3-, SO42-,Cl- Các ion Canxy, Magiê thường làm cho nước cứng, cú tỏc hại cho người sử dụng gây lóng phớ xà phũng cỏc chất tẩy rửa, tạo cặn lắng bỏm trờn bề mặt cỏc trang bị sinh hoạt, cụng nghiệp nú gõy giảm lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ thiết bị…, cỏc ion sắt, mangan thường cú vị tạo cặn bẩn màu vàng làm giảm chất lượng nước chưa đáp ứng tiờu chuẩn vệ sinh nước dùng cho ăn uống, sinh hoạt nờn phải xử lý trước dựng Trờn thực tế Việt Nam nay, nhà máy nước ngầm chủ yếu ỏp dụng cỏc dõy chuyền cụng nghệ nhằm xử lý sắt mangan b Quỏ trỡnh Khử sắt: Để đáp ứng tiờu chuẩn nước sinh hoạt theo QCVN 01:2009/BYT thỡ nước ngầm phải khử sắt Trong nước ngầm, điều kiện yếm khớ, sắt thường gặp dạng Sắt hoỏ trị thành phần cỏc muối hoà tan thông thường Fe(HCO3)2 Nước ngầm chứa sắt cao có mùi tanh, ban đầu suốt, không màu, để lõu khụng khớ chuyển đục, cú cặn màu vàng ảnh hưởng đến chất lượng nước cấp cho sinh hoạt cụng nghiệp Để khử sắt hoà tan nước ngầm, người ta dựa sở chuyển hoỏ sắt hoỏ trị hoà tan thành sắt hoỏ trị khụng hoà tan tỏch chỳng khỏi nước theo phương trỡnh ụxy hoỏ khử sau: Fe2+ + O2 + 2H2O  4Fe3+ + OH – Fe3+ + 4OH- + 8H2O  4Fe(OH)3  + 8H+ Fe2+ + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3  + 8H+ [1-1] 4Fe(OH)3 hỡnh thành theo phản ứng trờn chất khụng tan, cú màu vàng cú thể dễ dàng tỏch chỳng khỏi nước cỏc quỏ trỡnh lắng, lọc Để thực phản ứng trờn cần lượng ụxy : mg Fe3+ cần 0,143 mg O2 Cỏc cụng trỡnh để khử sắt thường dựng làm thoỏng lắng tiếp xỳc lọc c Quỏ trỡnh Khử Mangan: Tiờu chuẩn cấp nước sinh hoạt QCVN 01:2009/BYT quy định mức độ Mn rong nước sinh hoạt không vượt quỏ 0,3mg/l Vỡ vậy, xử lý loại bỏ Mn khỏi nước sinh hoạt cho đạt tiờu chuẩn chất lượng nước yờu cầu cỏc dõy chuyền xử lý nước sinh hoạt Trong nước ngầm thường gặp mangan dạng hoỏ trị hoà tan Việc loại bỏ mangan khỏi nước tiến hành dựa sở chuyển hoỏ Mangan hoỏ trị hũa tan thành mangan hoỏ trị không hoà tan theo phương trỡnh ụxy hoỏ khử sau: Mn2+ + O2 + H2O  2Mn3O4 + 12H+ 2Mn3O4 + 2O2  6MnO2  [1-2] Mn2+ + 3O2 + H2O 6MnO2  + 12H+ MnO2 hỡnh thành theo phản ứng trờn chất không tan, có màu đen dễ dàng tỏch chỳng khỏi nước cỏc quỏ trỡnh lắng lọc Để thực phản ứng trờn, cần lượng ụxy: 1mg Mn2+ cần 0,29mg O2 Để xử lý sắt mangan nước ngầm, gần tất nhà máy nước ngầm xõy dựng trước ỏp dụng dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước truyền thống Khi lựa chọn dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thường dựa đặc điểm, tớnh chất nước nguồn, yờu cầu chất lượng nước sau xử lý Các nhà máy nước ngầm trước NMN Hạ Đỡnh (Hà Nội) - Cụng suất: 25.000m3/ngày; NMN Yờn phụ (Hà nội) - Cụng suất: 80.000m3/ngày thực tế phần nhiều ỏp dụng dõy chuyền xử lý nước nờu trờn hỡnh 1-1 sau: Nước rửa bể lọc Giếng khoan Tiếp xỳc lắng tiếp xỳc Làm thoỏng Nước xả cặn Bể lọc nhanh Bể chứa Trạm bơm nước rửa lọc Clo Nước thải rửa lọc Tiờu thụ n 1-1 Dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước ngầm điển hỡnh Trong dõy chuyền, bể tiếp xỳc sử dụng hàm lượng cặn sau làm thoỏng nhỏ 20 mg/l đáp ứng tiờu chuẩn nước cấp vào bể lọc Cũn hàm lượng cặn sau làm thoỏng lớn 20 mg/l thỡ cần phải cú cỏc cụng trỡnh lắng tiếp xúc để làm giảm hàm lượng cặn nước đảm bảo bể lọc làm việc hiệu 1.1.1.2 Cỏc cụng trỡnh dõy chuyền xử lý nước ngầm t ông t ường a Trạm bơm giếng khoan Với cụng suất lớn cỏc bói giếng thường phân tán Nước thô bơm trạm xử lý qua đường ống truyền tải Nước ngầm có đặc tính hàm lượng cặn độ màu không cao nước mặt, cỏc hợp chất hữu loại vi khuẩn chiếm tỷ trọng nhỏ Tại Hà Nội số địa phương khác nước ngầm nguồn cung cấp nước thụ cho cỏc nhà mỏy xử lý b Hệ thống làm thoỏng Hệ thống làm thoỏng cú tỏc dụng thu nhận ụxy khụng khớ làm giàu ụxy nước ngầm để ụxy hoỏ sắt mangan hoỏ trị hoà tan nước thành sắt hoỏ trị mangan hoỏ trị không hoà tan theo phưong trỡnh : Fe2+ + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3  + 8H+ [1-3] Mn2+ + 3O2 + H2O 6MnO2  + 12H+ [1-4] Ngoài hệ thống làm thoỏng cũn cú tỏc dụng loại bớt khớ CO2, H2S … có nước thụ, tạo điều kiện cho quỏ trỡnh ụxy hoỏ sắt mangan thuận lợi Hệ thống làm thoáng thường thiết kế hệ thống dàn ống phõn phối phun mưa đục lỗ hệ thống phõn phối máng cưa sàn phõn phối Cường độ phun mưa hệ thống làm thoáng thường lấy từ – 10m3/m2.h Từ năm 1994, nhà máy nước ngầm ỏp dụng hệ thống làm thoỏng Đó thiết bị làm thoỏng tải trọng cao chế tạo sẵn công xưởng Cường độ làm thoỏng thiết bị cú thể cao gấp 10 – 20 lần dàn mưa thông thường, tức cú thể đạt từ 200 – 250 m3/m2.h c Bể lắng tiếp xỳc: Bể lắng tiếp xỳc cú tỏc dụng lưu nước sau làm thoỏng thờm thời gian, thông thường khoảng 30 đến 45 phút để Fe2+ chuyển hoỏ thành Fe3+ dạng kết tủa hiđrôxit trước vào bể lọc Bể lắng tiếp xỳc cú thể thiết kế bể lắng đứng đặt giàn làm thoỏng Tuy nhiờn khả lắng cặn sắt bể lắng tiếp xỳc thấp không đáng kể Mặt khỏc, việc loại bỏ bể tiếp xỳc dõy chuyền xử lý khụng làm ảnh hưởng tiờu cực chất lượng nước sau lọc nên nhà máy nước ngầm với nguồn nước thô có hàm lượng sắt thấp ( < 10mg/l ) cú thể bỏ cụng trỡnh bể tiếp xỳc, ỏp dụng với dõy chuyền có làm thoáng đơn giản lọc (NMN Mỹ xuõn –Vũng Tàu - Cụng suất: 20.000m3/ngày; NMN Sơn tây - Hà tây - Công suất: 10.000m3/ngày; NMN Bà rịa – Vũng tàu - Cụng suất: 25.000m3/ngày ) Tuy nhiờn dõy chuyền không sử dụng nhiều thực tế Cỏc nhà mỏy dự với cụng suất tớnh toỏn thiết kế có đủ cỏc cụng trỡnh xử lý gồm bể phản ứng, lắng, lọc tạo điều kiện cho dõy chuyền xử lý làm việc ổn định an toàn Nước rửa bể lọc Giếng khoan Làm thoỏng Bể chứa Bể lọc nhanh Trạm bơm nước rửa lọc Clo Nước thải rửa Tiờu thụ lọc n 1-2 Sơ đồ dõy chuyền chủ yếu ỏp dụng với nguồn nước thụ cú àm lượng sắt thấp t ông t ường 10 mg/l d Bể lọc: Khi sử dụng dõy chuyền cụng nghệ có làm thoáng đơn giản trờn mặt bể lọc thỡ bể lọc diễn quỏ trỡnh ụxy sắt hoỏ trị hai thành sắt hoỏ trị ba dạng Fe2O3 Cũn dõy chuyền có đầy đủ cỏc cụng trỡnh lắng lọc thỡ Fe2+ ụxy hoỏ thành chuyển hoỏ thành Fe3+ dạng kết tủa hiđrôxit (Fe(OH)3) Bể lọc nhanh cụng nghệ xử lý nước ngầm cú tỏc dụng giữ lại cỏc cặn bẩn có nước nguồn hay sinh cỏc hạng mục xử lý trước theo chế lọc học, chế lắng Bể lọc cũn cú tỏc dụng hấp phụ cỏc Fe2+ chưa chuyển hoỏ hết cỏc ion khỏc hoà tan nước lờn bề mặt cỏc vật liệu lọc theo chế hấp phụ, chế dớnh bỏm Vật liệu lọc đa dạng thông thường nhà máy nước ngầm, người ta hay sử dụng cỏt thạch anh, đường kớnh hạt lọc d = 0,9 - 1,6mm, chiều dày vật liệu lọc cú thể dày từ 1,2m 1,8m Vận tốc lọc bể lọc thường tớnh toỏn từ 5,0 – 7,0 m/h  Bể chứa: Chứa nước sau xử lý để bơm cấp hai bơm mạng đồng thời làm nhiệm vụ tích nước chữa chỏy Dung tớch bể chứa thường lấy từ 15 – 25% cụng suất trạm  Trạm bơm cấp hai: cú thể xõy dựng kết hợp trạm bơm nước rửa lọc mỏy giú Bơm làm việc phụ thuộc vào chế độ dùng nước trờn mạng 1.1.1.3 Các p ương p áp rửa lọc Trong tất cỏc quy trỡnh cụng nghệ làm nước thỡ quỏ trỡnh lọc quỏ trỡnh quan trọng nhất, định chất lượng nước sau xử lý Trong quỏ trỡnh lọc nước, cỏc tạp chất bị tỏch khỏi nước, chúng tớch luỹ trờn cỏc bề mặt cỏc hạt lọc lỗ rỗng cỏc hạt lớp vật liệu lọc Quỏ trỡnh làm giảm độ rỗng vật liệu lọc, tăng sức cản dũng nước giảm hiệu suất lọc nước Sau thời gian, tổn thất qua lớp vật liệu lọc trở nờn lớn hiệu suất lọc giảm đi, người ta phải tiến hành rửa bể lọc Mục đích quỏ trỡnh rửa lọc tạo điều kiện để :  Tỏch cặn bỏm khỏi bề mặt hạt cỏt lọc lực ma sỏt lực cắt dũng nước với cường độ lớn qua bề mặt hạt vật liệu lọc tạo  Làm gión nở lớp lọc để tăng thể tớch cỏc khe rỗng, tạo điều kiện thuận lợi cho cỏc hạt cặn tỏch khỏi bề mặt hạt cỏt chuyển động lờn trờn cựng với nước để thỏo Ban đầu, hàm lượng cặn giữ lại bể lọc lớn nờn phút đầu tiên, nước thải rửa lọc đục; sau vài phút (thông thường khoảng từ 10ữ15 phút), hàm lượng cặn bể lọc giảm đi, nước thải rửa lọc thấy thỡ ngừng rửa bể lọc lại bắt đầu chu kỳ lọc Trong quỏ trỡnh rửa bể lọc, chất lượng nước thải rửa lọc xấu vào pha rửa gió - nước kết hợp lưu lượng đạt cao vào pha rửa nước tuý 1.1.1.4 Hệ thống cung cấp nước rửa Thụng thường có ba phương pháp cung cấp nước rửa chủ yếu sau:  Cỏch 1: Lấy nước từ mạng lưới phõn phối sau trạm bơm nước biện phỏp kộm an toàn nước trờn mạng lưới thường cú ỏp lực lớn áp lực cần thiết để rửa lọc nhiều nờn cần phải đặt van giảm ỏp, gõy lượng tiờu phớ trờn van giảm ỏp Nếu van làm việc xác, lượng nước vào bể lọc lớn yêu cầu làm cỏt trụi Mặt khỏc rửa lọc ỏp lực trờn mạng tụt xuống, không đáp ứng yờu cầu dùng nước cho cỏc hộ tiờu thụ  Cách 2: Nước rửa lọc lấy từ bể chứa nước sạch, rửa lọc máy bơm riêng Công suất máy bơm nước rửa lọc cần tớnh cho việc rửa bể Nước dự trữ bể chứa nước đủ cho lần rửa bể Cú thể đặt máy bơm rửa lọc 1hoặc mỏy làm việc mỏy dự phũng trạm bơm cấp II xõy trạm bơm rửa lọc riờng tuỳ theo điều kiện cụ thể nhà máy nước  Cách 3: Dùng đài để rửa lọc cho phép tăng giảm cường độ rửa lọc theo ý muốn cách điều chỉnh van đặt trờn ống dẫn từ đài xuống Dung tích đài chứa nước rửa lọc phải tớnh cho lần rửa rửa bể định cho lần rửa rửa bể đồng thời Máy bơm đưa nước lên đài thời gian khụng lớn khoảng thời gian lần rửa chế độ làm việc tăng cường Đường ống dẫn nước từ đài xuống để rửa lọc phải bảo vệ chống hút không khí vào Đáy đài phải đặt cao mép máng thu nước rửa chiều cao tổng số cỏc tổn thất ỏp lực qua hệ thống ống dẫn, ống phõn phối, lớp đỡ, lớp vật liệu lọc tổn thất cục 1.1.2 Số lượng, thành phần tớnh chất nước thải rửa lọc 1.1.2.1 Số lượng Đại phận cỏc nhà mỏy xử lý nước ngầm xõy dựng để nhằm mục đích khử sắt (Fe) mangan (Mn) Lượng nước dùng để thổi rửa bể lọc nhà máy nước ngầm, tuỳ thuộc vào hàm lượng sắt mangan có nước nguồn Khi nước nguồn có hàm lượng sắt, mangan cao, dõy chuyền cụng nghệ xử lý khụng cú bể lắng, toàn sắt mangan nước nguồn giữ lại bể lọc dẫn đến bể lọc nhanh chúng bị chớt tắc chất lượng nước sau xử lý nhanh chúng xấu Đó lúc kết thỳc chu kỳ lọc phải tiến hành rửa bể lọc Chu kỳ lọc ngắn, tức thời gian hai lần thổi rửa gần thỡ lượng nước thổi rửa bể lọc phải dựng nhiều, cỏ biệt cú nhà máy nước, chu kỳ lọc khoảng 14 16giờ Ngoài ra, lượng nước rửa lọc cũn phụ thuộc chế độ rửa: Rửa nước tuý hay rửa gió - nước kết hợp Số lượng nước thải rửa lọc nhà máy nước núi chung chiếm khoảng từ - 10% tổng cụng suất nhà mỏy Bảng 1-1 Lượng nước thải rửa lọc số n máy nước ngầm [13] STT Tờn nhà mỏy Cụng suất Lượng nước rửa (m3/ngđ) lọc Tỷ lệ NMN Gia Lâm (GĐ1) 60.000 2.687 4,47% NMN Cỏo Đỉnh 60.000 3.658 6,1% NMN Nam Dư 60.000 2655 4,43% NMN Mai dịch - Hà nội 30.000 900 3% 30.000 2.800 9,3% NMN Phỏp võn - Hà nội 1.1.2.2 Thành phần nước thải rửa lọc Thành phần nước thải rửa lọc nhà máy nước ngầm khỏc nhau, phụ thuộc vào tớnh chất nguồn nước thụ phụ thuộc vào công đoạn xử lý bằn hoỏ chất hiệu làm việc bể keo tụ, bể lắng Trong nhà máy nước ngầm, cỏc bể lọc thiết kế chủ yếu để khử sắt mangan nên đặc điểm lớn nước thải rửa lọc nhà máy nước ngầm chứa lượng lớn cặn sắt Fe2O3 cặn mangan MnO2; số loại cặn khác CaCO3 không đáng kể Trong nước thải rửa lọc số nhà máy  Nhà máy nước Gia Lõm cú số sắt tổng 12 mg/l, số Man gan tổng 1,25mg/l  Nhà máy nước Cáo Đỉnh cú số sắt tổng 14 mg/l, số Man gan tổng 1,5mg/l Từ thấy rằng, nước thải rửa lọc nhà máy nước ngầm, có hàm lượng lớn cặn sắt Fe(OH)3 cặn mangan nờn dẫn đến nước thải rửa lọc có độ đục hàm lượng cặn cao, không đáp ứng yờu cầu chất lượng nước thải xả nguồn theo QCVN 24:2009/BTNMT – Quy chuần kỹ thuật Quốc gia nước thải cụng nghiệp nước quay đầu cụng trỡnh xử lý sắt mangan Mặt khỏc khối lượng nước rửa lọc xả cặn bể lắng chiếm số lượng lớn từ – % Nếu ta tuần hoàn lại lượng nước ta tiết kiệm nhiều chi phí cho điện bơm nước thụ, cho khối tớch cụng trỡnh đặc biệt cụng suất giếng, giảm ụ nhiễm tới môi trường 1.2 Tỡnh hỡnh thu hồi, xử lý tỏi sử dụng nƣớc thải rửa lọc số nhà máy nƣớc ngầm Trờn giới, cỏc quốc gia phỏt triển, luật bảo vệ môi trường phải tuõn thủ nghiờm ngặt nờn hầu hết nhà máy nước từ bắt đầu xõy dựng đầu tư xây dựng cỏc cụng trỡnh xử lý thu hồi nước thải rửa lọc hạng mục khụng thể thiếu Do đặc điểm tự nhiờn, phong tục tập quỏn khả tài nên việc xử lý nước thải rửa lọc hoạt động với quy trỡnh nghiờm ngặt, tự động hoỏ cao hoàn toàn khộp kớn, sử dụng cỏc mỏy múc đại Tại Việt Nam, giai đoạn trước năm 1985, điều kiện kinh tế thấp chủ yếu cụng tỏc bảo vệ môi trường chưa quan tâm mức nên nhà máy nước xõy dựng khụng cú cỏc hạng mục xử lý thu hồi nước thải rửa lọc Bắt đầu từ Nhà nước ỏp dụng chớnh sỏch mở cửa thu hỳt vốn đầu tư nước ngoài, nhiều cỏc tổ chức quốc tế, cỏc chớnh phủ, cỏc tập đoàn kinh tế đa quốc gia viện trợ kinh tế, đầu tư xây dựng giỳp Việt Nam cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường Đó cú nhiều dự ỏn lớn đầu tư xây dựng hạ tầng sở, cải thiện điều kiện môi trường mà vốn đầu tư vào việc xõy mới, cải tạo, nõng cấp hệ thống cấp nước cho cỏc thành phố lớn Việt nam chiếm tỷ trọng khỏ lớn Đi với việc xõy dựng cải tạo nhà máy nước thỡ cỏc hệ thống thu hồi nước rửa lọc xõy dựng Bảng 1-2 Một số nhà mỏy nước ngầm Hà Nội cú xõy dựng hệ thống thu hồi nước rửa lọc Nhà máy nƣớc STT Cụng suất thiết kế (m3/ngày) NMN ngầm Nam Dư – Hà Nội 60.000 NMN ngầm Cáo Đỉnh – Hà Nội 60.000 NMN ngầm Gia lõm - Hà nội 60.000 NMN ngầm Phỏp võn - Hà nội 30.000 NMN ngầm Tương mai - Hà nội 30.000 NMN ngầm Mai dịch - Hà nội 30.000 Mặc dự đầu tư xây dựng hệ thống thu hồi nước thải rửa lọc có nhà máy nước Nam Dư, Cáo Đỉnh, Gia Lõm hoạt động cú hiệu cũn hầu hết nhà máy nước khụng hoạt động hệ thống nên nước thải rửa lọc bị xả thẳng vào hệ thống thoát nước chung Nguyờn nhõn chủ yếu cỏc dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc cỏc thụng số cụng nghệ tính toán đưa chưa thật hợp lý thành phần tớnh chất nước thải rửa lọc nhà máy nước đó.[13] Dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc số nhà máy nước thiết kế sau: [...]... lượng nước thổi rửa bể lọc phải dựng càng nhiều, cỏ biệt cú những nhà máy nước, chu kỳ lọc chỉ khoảng 14 16giờ Ngoài ra, lượng nước rửa lọc cũn phụ thu c chế độ rửa: Rửa nước thu n tuý hay rửa gió - nước kết hợp Số lượng nước thải rửa lọc trong các nhà máy nước núi chung chiếm khoảng từ 3 - 10% tổng cụng suất của nhà mỏy Bảng 1-1 Lượng nước thải rửa lọc tại một số n à máy nước ngầm [13] STT Tờn nhà mỏy... động hệ thống này nên nước thải rửa lọc vẫn bị xả thẳng vào hệ thống thoát nước chung Nguyờn nhõn chủ yếu là do cỏc dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc và cỏc thụng số cụng nghệ được tính toán và đưa ra chưa thật hợp lý đối với thành phần và tớnh chất nước thải rửa lọc của nhà máy nước đó.[13] Dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước thải rửa lọc tại một số nhà máy nước được thiết kế như sau: ... sạch, rửa lọc bằng máy bơm riêng Công suất của máy bơm nước rửa lọc cần tớnh cho việc rửa 1 bể Nước được dự trữ trong bể chứa nước sạch đủ cho 2 lần rửa bể Cú thể đặt máy bơm rửa lọc 1hoặc 2 mỏy làm việc và 1 mỏy dự phũng ở ngay trong trạm bơm cấp II hoặc xõy trạm bơm rửa lọc riờng tuỳ theo điều kiện cụ thể ở từng nhà máy nước  Cách 3: Dùng đài để rửa lọc cho phép tăng hoặc giảm cường độ rửa lọc theo... bằn hoỏ chất và hiệu quả làm việc của bể keo tụ, bể lắng Trong các nhà máy nước ngầm, về cơ bản do cỏc bể lọc thiết kế chủ yếu để khử sắt và mangan nên đặc điểm lớn nhất trong nước thải rửa lọc của các nhà máy nước ngầm là chứa một lượng rất lớn là cặn sắt Fe2O3 và cặn mangan MnO2; một số loại cặn khác như CaCO3 là không đáng kể Trong nước thải rửa lọc của một số nhà máy như  Nhà máy nước Gia Lõm... nước thải rửa lọc đó thấy sạch hơn thỡ ngừng rửa và bể lọc lại bắt đầu một chu kỳ lọc mới Trong quỏ trỡnh rửa bể lọc, chất lượng nước thải rửa lọc xấu nhất vào pha rửa gió - nước kết hợp và lưu lượng đạt cao nhất vào pha rửa nước thu n tuý 1.1.1.4 Hệ thống cung cấp nước rửa Thụng thường có ba phương pháp cung cấp nước rửa chủ yếu sau:  Cỏch 1: Lấy nước từ mạng lưới phõn phối ngay sau trạm bơm nước. .. Lượng nước rửa (m3/ngđ) lọc Tỷ lệ 1 NMN Gia Lâm (GĐ1) 60.000 2.687 4,47% 2 NMN Cỏo Đỉnh 60.000 3.658 6,1% 3 NMN Nam Dư 60.000 2655 4,43% 4 NMN Mai dịch - Hà nội 30.000 900 3% 30.000 2.800 9,3% NMN Phỏp võn - Hà 5 nội 1.1.2.2 Thành phần nước thải rửa lọc Thành phần nước thải rửa lọc trong các nhà máy nước ngầm cũng rất khỏc nhau, phụ thu c vào tớnh chất nguồn nước thụ và phụ thu c vào các công đoạn xử lý. .. thu nước rửa 1 chiều cao bằng tổng số cỏc tổn thất ỏp lực qua hệ thống ống dẫn, ống phõn phối, lớp đỡ, lớp vật liệu lọc và tổn thất cục bộ 1.1.2 Số lượng, thành phần và tớnh chất nước thải rửa lọc 1.1.2.1 Số lượng Đại bộ phận cỏc nhà mỏy xử lý nước ngầm hiện nay được xõy dựng để nhằm mục đích khử sắt (Fe) và mangan (Mn) Lượng nước dùng để thổi rửa bể lọc trong các nhà máy nước ngầm, tuỳ thu c vào hàm... vốn đầu tư vào việc xõy mới, cải tạo, nõng cấp hệ thống cấp nước sạch cho cỏc thành phố lớn tại Việt nam chiếm một tỷ trọng khỏ lớn Đi cùng với việc xõy dựng và cải tạo các nhà máy nước thỡ cỏc hệ thống thu hồi nước rửa lọc cũng đó và đang được xõy dựng Bảng 1-2 Một số nhà mỏy nước ngầm ở Hà Nội cú xõy dựng hệ thống thu hồi nước rửa lọc Nhà máy nƣớc STT Cụng suất thiết kế (m3/ngày) 1 NMN ngầm Nam Dư...cung cấp nước cho cỏc nhà mỏy xử lý nước Dõy chuyền cụng nghệ xử lý nước trong các nhà máy nước dựa trờn cỏc thành phần, tớnh chất đặc trưng của nguồn nước Trong nước ngầm cú chứa các cation như Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+ NH4+ và các anion như HCO3-, SO42-,Cl- Các ion Canxy, Magiê thường làm cho nước cứng, cú tỏc hại cho người sử dụng như gây lóng phớ xà phũng và cỏc chất tẩy rửa, tạo cặn lắng... chất lượng nước sau xử lý Các nhà máy nước ngầm trước đây như NMN Hạ Đỡnh (Hà Nội) - Cụng suất: 25.000m3/ngày; NMN Yờn phụ (Hà nội) - Cụng suất: 80.000m3/ngày trong thực tế phần nhiều ỏp dụng dõy chuyền xử lý nước nờu trờn hỡnh 1-1 sau: Nước sạch rửa bể lọc Giếng khoan Tiếp xỳc hoặc lắng tiếp xỳc Làm thoỏng Nước xả cặn Bể lọc nhanh Bể chứa Trạm bơm nước sạch và rửa lọc Clo Nước thải rửa lọc Tiờu thụ