Đồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dân

Đồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dân Đồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânĐồ án môn học thiết kế hệ thống cấp nước cho khu dân cư 100000 dânv

Chương IGIỚI THIỆU

Khi nền kinh tế phát triển, đời sống của người dân được nâng cao thì nhu cầudùng nước sạch càng mạnh mẽ Do đó, vấn đề nước sạch đang là nỗi bức xúc của ngườidân và việc đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước sạch để cung cấp cho người dân làmột việc làm cần thiết và cấp bách Nó không chỉ đáp ứng nhu cầu dùng nước hàngngày nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân mà còn tạo điều kiện thuận lợiđể phát triển kinh tế của Việt Nam nói chung và của khu vực dân cư nói riêng

Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinhhoạt và công nghiệp có chất lượng rất khác nhau Đối với các nguồn nước mặt, thườngcó độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao Đối với các nguồn nước ngầm, hàm lượngsắt và mangan thường vượt quá giới hạn cho phép

Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêucầu, về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước

Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lí chúng.Nhiệm vụ chính của đồ án là tiến hành xử lý nguồn nước thô ban đầu có độ đụclà 200 NTU sao cho nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn ăn uống và vệ sinh môi trường đểcung cấp nước sạch cho một khu dân cư 100.000 dân

Chương IITỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Để xác lập được các biện pháp xử lí nước, cần phải căn cứ vào các chỉ tiêu đánh giáchất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng của nước sử dụng

I Tổng quan về chất lượng nước:

Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thườnggọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối Do kết hợp từcác dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặctrưng của nước mặt là:

- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là Oxy

- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa it chất rắn lơlửng và chủ yếu ở dạng keo)

- Có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo

Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa dưới đất Chất lượng nước ngầm phụthuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảy qua các đại tầngchứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khi chảy qua địatầng chứa đá vôi, nước thường có độ kiềm bicacbonat khá cao Ngoài ra, các đặctrưng chung của nước ngầm là:

- Độ đục thấp

- Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định

- Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2

- Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kể đến là sắt, mangan, flour

- Không có sự hiện diện của vi sinh vật

Nước biển thường có độ mặn rất cao Hàm lượng muối trong nước biển thay đổitùy theo vị trí địa lý như: khu cửa sông, gần hay xa bờ Ngoài ra nước biển thường cónhiều chất lơ lửng, chủ yếu là các phiêu sinh động- thực vật

II Tính chất lý học của nước:

1 Nhiệt độ:

Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi rường và khíhậu Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sựthay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước

Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4-40oC) phụ thuộc vàothời tiết và độ sâu nguồn nước Ví dụ: ở miền Bắc Biệt Nam, nhiệt độ nước

thường dao động 13- 34oC, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ởmiền Nam tương đối ổn định hơn (26- 29oC) Nước ngầm có nhiệt độ tươngđối ổn định (17- 27oC).

2 Độ màu:

Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt,mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ramàu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễmbẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin- Côban Nước thiên nhiên thườngcó độ màu thấp hơn 200 PtCo Độ màu biểu kiến trong nước thường do cácchất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trongkhi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùngcác biện pháp hóa lý kết hợp

3 Độ đục:

Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi trong nước có các vật lạnhư các chất huyền phù, các hạt cặn đất đá, các vi sinh vật khả năng truyềnánh sáng bị giảm đi Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn Đơn

vị đo độ đục thường là mgSiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU làtương đương nhau Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU

Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đụccủa nước

4 Mùi vị:

Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chấthữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên Nướcthiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nước sau khi tiệt trùng vớicác hợp chất Clo có thể bị nhiễm mùi Clo hay Clophênol

Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thểcó vị mặn, ngọt, chát, đắng

5 Độ nhớt:

Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịchchuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thấtáp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước Độnhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệtđộ tăng

6 Độ dẫn điện:

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4.2 

S/m (tương ứng điện trở 23.8M/cm) Độ dẫn điện của nước tăng theo hàmlượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

Tính chất này thường được sử dụng để đánh gía tổng hàm lượng chấtkhoáng hòa tan trong nước.

7 Tính phóng xạ:

Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nướctạo nên Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất nàycó thời gian bán phân hủy rất ngăn nên nước thường vô hại

Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ  và  thường được dùng để xácđịnh tính phóng xạ của nước Các hạt  bao gồm 2 proton và 2 neutron cónăng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đườnghô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh Các hạt 

có khả năng xuyên thấu mạnh hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước vàcũng gây tác hại cho cơ thể

III Tính chất hóa học của nước:

1 Độ pH:

Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thườngđược dùng để biểu thị tính axít và tính kiềm của nước

Khi pH = 7 nước có tính trung tính

PH < 7 nước có tính axít

pH > 7 nước có tính kiềm

Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khíhòa tan trong nước Ơû độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong mộtsố nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loạikhí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước Độ pH được ứng dụng đểkhử các hợp chất Sunfua và cacbonat có trong nước bằng biện pháp làmthoáng Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòatan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằngbiện pháp lắng lọc

2 Độ kiềm :

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicacbonat, hydroxit vàanion của các muối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trongnước rất nhỏ nên có thể bỏ qua

Ơû nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2

tự do có trong nước

Độ kiềm bicacbonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước.Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trinh xử lý có dùng thêm các hóachất như phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được cáchóa chất dùng đễ điều chỉnh pH

Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau:

Độ Đức (odH) : 1odH = 10 mg CaO/l nước

Độ Pháp (of) : 1of= 10 mg CaCO3/l nước

Độ Anh (oe) : 1oe = 10 mg CaCO3/ 0.7 l nước

Đông Aâu (mgđl/l) : 1 mgđl/l= 2.8 odH

Tùy theo giá trị độ cứng, nước đượcb phân loại thành:

Độ cứng < 50 mg CaCO3/l : nước mềm

50- 150 mg CaCO3/l : nước trung bình

150-300 mgCaCO3/l : nước cứng

> 300 mgCaCO3/l : nước rất cứng

4 Độ oxy hóa:

Độ oxy hóa là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn củanguồn nước Đó là lượng oxy cần có để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ cótrong nước Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là kalipermanganat

Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bịnhiễm bẩn Nếu trong quá trình xử lý có dùng Clo ở dạng Clo tự do hay hợpchất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất Clo hữu cơ trihalometan (THM) cókhả năng gây ung thư Tổ chức Y Tế thế giới quy đinh mức tối đa của THMtrong nước uống là 0.1 mg/l

Ngoài ra, để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêmcác yếu tố sau đây:

- Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nướcngầm.

- Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàmlượng oxy hòa tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hóa có thể thấp hơn thực tế

- Sự thay đổi oxy hóa theo dòng chảy: Nếu thay đổi chậm, lượng chất hữu cơcó trong nguồn nước chủ yếu là các axit humic Nếu độ oxy hóa giảm nhanh,chứng tỏ nguồn ô nhiễm là do các dòng nước thải từ bên ngoài độ vào nguồnnước

- Cần kết hợp với các chỉ tiêu khác nhau như hàm lượng ion Clorua,Sunphat, Photphat, oxy hòa tan, các hợp chất Nitơ, hàm lượng vi sinh vật gâybệnh để có thể đánh giá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước

5 Các hợp chất chứa Nitơ:

Quá trình phân hủy các chất hưũ cơ tạo ra amoniac, nitrit và nitrat Do đó,các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biếtmức đôï nhiễm bẩn của nguồn nước Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêucó giá trị cao như độ oxy hóa, amonniac, trong nước còn có một ít nitrit vànitrat Sau một thời gian, amoniac, nitrit bị oxy hóa thành nitrat Phân tích sựtương quan giá trị các đại lượng này có thể dự đoán thường nhiễm nitrat

Nồng độ nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho tảo, rong phát triển,gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dùng trong sinh hoạt Trẻ em uống nucớcó nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến máu (chứng methaemoglobinaemia) Theo quy định của Tổ chứcY tế thế giới, nồng độ nitrat trong nướcuống không được vượt quá 10 mg/l (tính theo N)

6 Các hợp chất Photpho:

Trong nước tự nhiên, thường gặp nhất là photphat Đây là sản phẩm củaquá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ Cũng như nitrat là chất dinhdưỡng cho sự phát triển của rong tảo Nguồn photphát đưa vào môi trườngnước là từ nước thải sinh họat, nước thải một số ngành công nghiệp và lượngphân bón dùng trên đồng ruộng

Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sựtồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trìnhxử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng Đối với những nguồn nước cóhàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, các bông cặn kết cặn ở bể tạobông sẽ không lắng được ở bể mà có khuynh hướng tạo thành đám nổi lênmặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắng chiếu trong ngày

7 Các hợp chất Silic:

Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất Silic Ơû pH<8, Silic tồn tại

ở dạng H2SiO3- và SiO32- .Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng Silic thường

không vượt quá 60 mg/l, chỉ có ở những nguồn nước có pH > 9.0, hàm lượngSilic đôi khi cao đến 300 mg/l.

Trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao, sự tồn tại của các hợp chất Silicrất nguy hiểm do cặn Silic đóng lại trên thành nổi, thành ống làm giảm khảnăng truyền nhiệt và gây tắc ống

Trong quá trình xử lý nước, Silic có thể được loại bỏ một phần khi dùngcác hóa chất keo tụ để làm trong nước

8 Clorua:

Clorua làm cho nước có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòatan các muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứanước ngầm hay ở đoạn sông gần biển Việc dùng nước có hàm lượng cloruacao có thể gây ra bệnh về thận Ngoài ra, nước chứa nhiều Clorua có tính xâmthực đối với bêtông

9 Sunphat:

Ion Sunphat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồngốc huũ cơ Với hàm lượng Sunphat cao hơn 400 mg/l, có thể gây mất nướctrong cơ thể và làm tháo ruột

Ngoài ra, nước có nhiều ion Clorua và Sunphat sẽ làm xâm thực bêtông

10 Florua:

Nước ngầm từ các vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường cóhàm lượng florua cao đến 10 mg/l Trong nước thiên nhiên, các hợp chất củaflorua khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường Ơûnồng độ thấp, từ 0.5 mg/l đến 1 mg/l, florua giúp bảo vệ răng Tuy nhiên, nếudùng nước chứa florua lớn hơn 4 mg/l trong một thời gian dài thì có thể gâyđen răng và hủy hoại răng vĩnh viễn Các bệnh này hiện nay đang rất phổbiến tại một số khu vực ở Phú Yên, Khánh Hòa

11 Sắt:

Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với cácgốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humichoặc keo Silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bịoxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+ ),tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặnhuyền phù Trong nước thiên nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắtvới hàm lượng đến 40 mg/l hoặc cao hơn

Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàngquần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồhộp Các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển củacác ống dẫn nước

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm dưới dạng ion Mn2+,nhưng với hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5 mg/l Tuy nhiên, vớihàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0.1 mg/l sẽ gây nhiều nguy hại trongviệc sử dụng, giống như trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao

13 Nhôm:

Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không cóoxy nên các chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau vàtạo thành sắt, nhôm, sunfat hòa tan vào nước Do đó, nước mặt ở vùng nàythường rất chua, pH= 2.5- 4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi cao đến 300mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion Al3+ (5-7 mg/l)

Khi chứa nhiều nhôm hòa tan, nước thường có màu trong xanh và vị rấtchua Nhôm có thể có độc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước cóhàm lượng nhôm cao có thể gây ra các bệnh về não như alzheimer

Trong nước mặt, các hợp chất sunphua thường được oxy hóa thành dạngsunphat Do vậy, sự có mặt của khí H2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏnguồn nước đã bị nhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân hủy, tíchtụ ở đáy các vực nước

Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác la HS- và S

2-15.Hóa chất bảo vệ thực vật:

Hiện nay, có hàng trăm hóa chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trongnông nghiệp Các nhóm hóa chất chính là:

- Photpho hữu cơ

- Clo hữu cơ

- Cacbonat

Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người Đặc biệt là Clohữu cơ, có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích lũy trong cơ thể

con người Việc sử dụng khối lượng lớn các hóa chất này trên đồng ruộngđang đe dọa làm ô nhiễm các nguồn nước.

16 Chất hoạt động bề mặt:

Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt cótrong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đang đượcxả vào các nguồn nước Đây là những hợp chất khó phân hủy sinh học nênngày càng tích tụ nước đến mức có thể gây ahị cho cơ thể con người khi sửdụng Ngoài ra, các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vựcnước, ngăn cản sự hòa tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tự làmsạch của nguồn nước

IV Các chỉ tiêu vi sinh:

Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và cácđơn bào, chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và pháttriển trong nước, trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khòinước trước khi sử dụng

Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đườngnước vì phức tạp và tốn thời gian Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xácđịnh mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người Do vậy có thể dùng vài visinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật.Cả ba nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

- Nhóm coliphorm đặc trưng là Escherichia Coli (E.Coli)

- Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis

- Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringents

Đây là các nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người, trong đóE.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giốngnhững vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bịnhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác Số lượngE.Coli nhiều hay ít tùy thuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác của nguồn nước

Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cũng đượcxác định để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước

V Tính ổn định của nước:

Nước ổn định sẽ không làm ăn mòn đường ống hoặc đóng cáu cặn trong quá trìnhvận chuyển và lưu trữ

Trong thực tế, có 2 phương pháp đánh giá tính ổn định của nước:

1 Phương pháp Langlier :

Dựa vào chỉ số pHs là trị số pH của nước tương ứng với trạng thái cân bằng củacác hợp chất của axit cacbonic và được gọi là pH bão hòa :

I = pHo – pHs

Trong đó pHo là pH thực của nước

Nếu pHo < pHs, I < 0 : nước có tính xâm thực bêtông

pHo = pHs, I = 0 : nước ổn định, không xâm thực cũng không

lắng đọng CaCO3

pHo = pHs, I > 0 : nước có xu hướng lắng đọng CaCO3.Trong thực tế do khó điều chỉnh chất lượng nước nên có thể chấp nhận giá trị I từ– 0,5 đến + 0,5 Cần lưu ý là phương pháp Langlier chỉ xác định tính xâm thựcbêtông do CO2 gây ra Giá trị pHs có thể xác định bằng thực nghiệm hoặc dùngphương pháp toán đồ với các đại lượng cho biết là nhiệt độ, độ cứng canxi, độ kềmvà tổng chất khoáng hòa tan có trong nước

2 Phương pháp Marble Test

Dựa vào sự thay đổi độ pH và độ kềm sau khi bão hòa nước với CaCO3 trong 24giờ Với phương pháp này có thể đánh giá tính ổn định cảu nước đối với bêtông vàxác định được pH tại mức ổn định

Ngoài ra để đánh giá tính ăn mòn kim loại cảu nước có thể dùng phương phápxác định độ ăn mòn kim loại

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là ngâm sắt kim loại trong dung dịchnước (không có oxy) để đánh giá khả năng hòa tan của kim loại sau một thời gian thínghiệm (24 giờ) Kết quả có thể cho biết mức độ ăn mòn của nước

VI Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt:

Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt phải không màu, không mùi vị, không chứacác caht độc hại, các vi trùng và tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hòa tankhông được vượt quá tiêu chuẩn cho phép Theo tiêu chuẩn chất lượng nước cấp choăn uống và sinh hoạt phải có các chỉ tiêu chất lượng như trong bảng 1.3 (trang 17)sách Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch- Trịnh Xuân Lai

VII Nhu cầu dùng nước:

Công suất của hệ thống cấp nước cho các khu dân cư phải đảm bảo đầy đủ nhucầu dùng nước cho ăn uống, sinh hoạt của các khu dân cư, công trình công cộng:

- Tưới và rửa đường phố, cây xanh, cấp cho các vòi phun

- Tưới cây trong vườn ươm

- Cấp cho ăn uống, sinh hoạt trong các xí nghiệp

- Cấp nước sản xuất cho các xí nghiệp

- Cấp nước chữa chaý

- Cấp nước cho yêu cầu riêng của trạm xử lý nước

- Cấp nước cho các nhu cầu khác, trong đó có việc sục rửa mạng lưới đường ốngcấp và thoát nước.

VIII Đánh giá chất lượng nước thô:

 Theo yêu cầu của đề tài, nước thô cần xử lý có chỉ tiêu về độ đục là 200 NTU

So với tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định của Bộtrưởng Bộ Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18-4 –2002) thì giới hạn tối đa về độđục là 2 NTU theo phương pháp thử TCVN 6184- 1996 (ISO 7027- 1990)

Như vậy nước thô có độ đục vượt quá giới hạn

Muốn cung cấp nước sạch cho khu dân cư theo đúng tiêu chuẩn đã ban hành,chúng ta cần đề ra phương án xử lý độ đục sao cho nước sau xử lý có độ đục  2NTU

 Nguyên nhân phát sinh độ đục:

Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện diện của một số các chất lơ lửng có kíchthước thay đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo, huyền phù gây trở ngại chođường truyền của ánh sáng qua nước hoặc hạn chế tầm nhìn mắt

Trong hồ hoặc trong các vùng nước tĩnh, độ đục hầu như là do các chất keo vàcác hạt phân tán cực mịn gây ra

Trong vùng sông ngập lũ, độ đục thường do các hạt phân tán thô gây ra

- Khi sông bắt nguồn từ các vùng núi chảy về đồng bằng, tính đục của nó có sựđóng góp của việc trồng trọt và những tác động vào đất

- Khi dòng lũ đi qua, một lượng lớn đất mặt bị rửa trôi được cuốn theo vào dòngchảy Phần lớn là các chất hữu cơ, bao gồm cả bùn và đất sét nhưng cũng baogồm một lượng đáng kể các chất hữu cơ

- Nước lũ chảy qua các vùng thành thị, mang theo nước thải lẫn nước thải sinh hoạtđã hoặc chưa được xử lý Chất thải sinh hoạt chứa một số lượng lớn các vật chấthữu cơ và một ít chất vô cơ góp vào tính đục của nước Chất thải công nghiệpchứa lượng lớn các chất hữu cơ và các chất vô cơ khác tạo nên độ đục Các rácrưởi khác cũng góp nhiều chất vô cơ và ít chất hữu cơ vào tính chất đục

- Các chất dinh dưỡng vô cơ như các hợp chất nitơ và phốtpho có trong nước thảivà nước thải từ hoạt động nông nghiệp kích thích sự phát triển tảo, cũng gópphần vào độ đục

 Các vật chất gây nên độ đục gồm những chất vô cơ thuần túy cho đến các chất cóbản chất là chất hữu cơ

 Ứng dụng của độ đục trong cấp nước:

Kiến thức về sự khác nhau về độ đục trong cấp nước sinh hoạt có tầm quan trọngđầu tiên đối với các kỹ sư môi trường Họ sử dụng kiến thức trong việc liên kết cácthông tin để quyết định việc cấp nước có đòi hỏi xử lý đặc biệt bằng cách dông đặc

hóa học và lọc nước trước khi đưa vào cấp nước công cộng hay không Nhiều thànhphố lớn như New York, Boston, Seattle phải cung cấp nước cho vùng cao hoặc ở núi,nơi nước có độ đục khá thấp nên việc xử lý bằng Clo hóa là không cần thiết.

Việc cấp nước thu từ sông thường thường đòi hỏi sự kết bông hóa học do độ đụckhá cao Các phương pháp đo độ đục được sử dụng để quyết định độ hữu hiệu xử lývới việc sử dụng hóa chất khác nhau và cần liều lượng khác nhau Như vậy, chúnggiúp lựa chọn hóa chất hữu hiệu và tiết kiệm nhất để sử dụng Thông tin đó cần thiếtđể tìm hiểu các điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp và dự trữ hóa chất

Các phương pháp đo độ đục giúp xác định lượng hóa chất cần thiết hằng ngàycho hoạt động của công việc xử ly Điều này đặc biệt quan trọng với những sôngkhông có đập ngăn nước Việc đo độ đục trong nước kết tủa trước việc lọc thì hữu íchtrong việc điều khiển liều lượng để ngăn ngừa sự quá tải của bộ lọc cát nhanh Cuốicùng, những phương pháp đo độ đục của nước lọc thì cần để kiểm tra sai lầm thao táclọc

 Aûnh hưởng của độ đục:

- Mỹ học:

Người tiêu dùng nước mong đợi và đòi hỏi nước sạch (không đục) Người ta nhậnthức được rằng nước thải sinh hoạt có độ đục cao Tình trạng đục trong nước uốnglàm liên tưởng đến sự ô nhiễm nước thải có thể có và cơ hội nảy sinh mầm bệnh donước bẩn Sự lo lắng này có cơ sở hợp lý về mặt lịch sử, khi có ai mắc phải bệnhdịch mà trước đó đã nhiễm trong nước thải công nghiệp

- Tính lọc được:

Lọc nước bị cho là khó khăn và tốn kém hơn nhiều khi độ đục của nước tăng lên.Việc sử dụng bể lọc cát chậm đã trở nên phi thực tế ở một số vùng vì độ đục cao làmrút ngắn thời gian hoạt động và tăng chi phí làm sạch Hoạt động tốt của bể lọc cátnhanh nói chung phụ thuộc vào sự loại bỏ hiệu quả độ đục bằng các làm đông hóahọc trước hki nước được đưa vào bể lọc Những thiếu sót khi thực hiện làm thời gianhọat động của bộ lọc ngắn và lượng nước lọc chất lượng thấp, trừ khi có những bộlọc với cấu tạo và cách hoạt động đặc biệt được sử dụng

- Sự khử trùng:

Sự khử trùng nước cấp thường được hoàn thành bằng cách sử dụng Clo, Ozônhoặc Clo điôxit Để hiệu quả, phải có sự tiếp xúc giữa vật trung gian và sinh vật màthuốc tẩy uế sử dụng đã loại trừ Trong nước đục, hầu hết các sinh vật có hại bị loạitrừ bởi hoạt động khử trùng Tuy nhiên, trong trường hợp mà độ đục của nước là donước thải thành thị gây ra, nhiều sinh vật gây hại có thể được bọc lại trong các tiểuphân và được bảo vệ khỏi sự khử trùng

Vì các nguyên nhân này mà Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống đã đặt ra độ gây ônhiễm tối đa của đôï đục là 2 NTU

IX. Tính toán lưu lượng và công suất hệ thống cấp nước:

,max

1000

Qngàymax: lưu lượng nước lớn nhất trong ngày tính cho khu dân cư (m3/ngày)

qtc: tiêu chuẩn cấp nước (lít/người.ngày) Chọn qtc= 150 lít/người.ngàyN: số dân N= 100.000 dân

Kngàymax: hệ số không điều hòa ngày lớn nhất Chọn K= 2

2 30000 1000

ngay

Chương IIICÁC BIỆN PHÁP VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG

NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC

I Tổng quan về các biện pháp xử lí cơ bản :

Trong quá trình xử lí nước cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lí như sau:

- Biện pháp cơ học : dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như :

song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc,

- Biện pháp hóa học : dùng các hóa chất cho vào nước để xử lí nước như : dùng

phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kềm hóa nước, cho clo vào nước để khửtrùng

- Biện pháp lí học : dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng

siêu âm Điện phân nước biển để khử muối Khử khí CO2 hòa tan trong nướcbằng phương pháp làm thoáng

Trong 3 biện pháp xử lí nước nêu trên đây thì biện pháp cơ học là biện phápxử lí nước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độclập hoặc kết hợp với biện pháp hóa học và lí học để rút ngắn thời gian và nângcao hiệu quả xủ lí nước Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lí một nguồnnước nào đấy một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thục hiện quá trình xử líbằng sự kết hợp của nhiều phương pháp

Thực ra cách phân chia các biện pháp xử lí như trên chỉ là tương đối, nhiều khibản thân biện pháp xử lí này lại mang cả tính chất của biện pháp khác

II Tổng quan về dây chuyền công nghệ xử lí nước :

Quá trình xử lí nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiệntrong các công trình đơn vị khác nhau Tập hợp các công trình đơn vị theo trình tựtừ đầu đến cuối gọi là dây chuyền công nghệ xử lí nước Căn cứ vào các chỉ tiêuphân tích của nước nguồn, yêu cầu chất lượng nước sử dụng có thể xây dựng đượccác sơ đồ công nghệ xử lí khác nhau và được phân loại như sau :

1 Theo mức độ xử lí

Chia ra : xử lí triệt để và không triệt để

- Xử lí triệt để : chất lượng nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn ăn uống sinh hoạt

hoặc đạt yêu cầu nước cấp cho công nghiệp đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơnnước sinh hoạt (ví dụ: nước cấp cho nồi hơi áp lực cao)

- Xử lí không triệt để : yêu cầu chất lượng nước sau xử lí thấp hơn nước ăn

uống sinh hoạt Sơ đồ công nghệ này chủ yếu dùng trong một số ngànhcông nghiệp như : làm nguội, rửa sản phẩm

2 Theo biện pháp

Chia ra : sơ đồ công nghệ có keo tụ và không có keo tụ :

- Sơ đồ không dùng chất keo tụ : áp dụng cho trạm xử lí có công xuất nhỏ,

quản lí thủ công hoặc xử lí sơ bộ

- Sơ đồ có dùng chất keo tụ : dùng cho trạm xử lí có công xuất bất kì, hiệu

quả xử lí đạt được cao hơn kể cả đối với nguồn nước có độ đục và độ màucao

3 Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lí

4 Theo đặc điểm của dòng nước :

Chia ra : tự chảy hay có áp

- Sơ đồ tự chảy : nước từ công trình xử lí này tự chảy sang công trình xử lí

tiếp theo Sơ đồ này dùng phổ biến và áp dụng cho các trạm xử lí có côngxuất bất kì

- Sơ đồ có áp : nước chuyển động trong các công trình kín (sơ đồ có bể lọc

áp lực) thường dùng trong trạm xử lí có công xuất nhỏ hoặc hệ thống tạmthời

Thành phần các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lí nước cấp cho ăn uốngsinh hoạt thay đổi theo mỗi loại nguồn nước và được đặc trưng bởi các quá trình xử línước Trong dây chuyền xử lí nước mặt, chủ yếu là các công trình làm trong nước vàkhử trúng nước Trong dây chuyền xử lí nước ngầm, chủ yếu là công trình khử sắt vàkhử trùng

Làm trong nước : tức là khử đục và khử màu của nước, được thực hiện trong các

bể lắng và bể lọc Trong thực tế, để tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làm trongnước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn sắt) Khiđó dây chuyền công nghệ xử lí nước mặt có thêm các công trình như bể trộn và bểphản ứng

- Khử sắt:

Được thực hiện trong công trình làm thoáng tự nhiên (dàn mưa) làm thoángnhân tạo (thùng quạt gió) bể lắng tiếp xúc, bể lọc

- Khử trùng:

Chất khử trùng được sử dụng phổ biến hiện nay là các hợp chất Clo: Cloruavôi, nước javel, Clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bểchứa hoặc đưa trực tiếp vào bể chứa Để khử trùng có hiệu quả phải đảm bảo thờigian tiếp xúc giữa Clo và nước tối thiểu là 30 phút Ngoài ra, có thể dùng ôzôn,các tia vật lý (tia tử ngoại), sóng siêu âm để diệt trùng.

Đối với dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp cho công nghiệp, tùy theo yêu cầucủa từng ngành sản xuất mà có thể giảm bớt một số công trình đơn vị trong dâychuyền công nghệ xử lí nước ăn uống (nước làm nguội, nước rửa sản phẩm ) hay cóthể bổ sung thêm một số công trình để khử thêm một số chất không có lợi cho ngànhsản xuất đó (nước cấp cho nồi hơi có áp lực cao)

Sau đây là một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí nước ăn uống sinh hoạt đượcsử dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay Để xử lí nước mặt có thể dùng các sơ đồ sau:Khi nước nguồn có hàm lượng cặn  2500 mg/l:

Bể lắng Bể lọc

nhanhChất khử trùng

Bể chứa nước sạchChất kiềm hóa

Từ trạm bơm

cấp I tới

Bể trộn

Chất keo tụ

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Bể lọcnhanhChất khử trùng

Bể chứa nước sạchChất kiềm hóa

Chất keo tụ

Khi nước nguồn có hàm lượng cặn > 2500mg/l, có thể sử dụng sơ đồ sau:

Để xử lí nước ngầm có thể dùng các sơ đồ sau:

Từ trạm bơm

cấp I tới

Bể trộn Bể lọc tiếp xúc Bể chứa

nước sạchChất kiềm hóa

Bể lắngChất kiềm hóa

Bể lắng

sơ bộ

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạchChất khử trùng

Hồ sơ

Bể chứa nước sạchChất khử trùng

Trạmbơm

Từ trạm bơm

Bể lắng Bể lọc Bể chứa

Chất khử trùngDàn mưa

hay thùngquạt gió

Phạm vi sử dụng của mỗi loại sơ đồ dây chuyền công nghệ trình bày trên đây lấytheo tiêu chuẩn TCXD- 33 : 1985 và được ghi trong bảng (1.2) sách Xử lý nước cấpNguyễn Ngọc Dung còn đề xuất thêm một số loại sơ đồ khác nữa cũng có thể sử dụngđể xử lý nước ăn uống sinh hoạt Để nâng cao hiệu quả xử lý nước, TCXD- 33: 1985đưa ra các biện pháp hóa học bổ sung và các hóa chất sử dụng ghi trong bảng (1.3) sáchXử lý nước cấp- Nguyễn Ngọc Dung Căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng của từng loạinguồn nước, có thể có biện pháp xử lí hóa học khác nhau, kết hợp với biện pháp xử lí cơhọc để có thể tạo nên một sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí nước phù hợp Thành phầncác công trình trong dây chuyền công nghệ xử lí nước có thể lấy theo tiêu chuẩn TCXD-33: 1985 như trong bảng (1.2) sách Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung.

III Sơ đồ công nghệ :

CBGD: Nguyễn Phước Dân 18

Từ trạm bơm

giếng tới

Bể lọc nhanh

Bể chứa nước sạch

Chất khử trùngEjector thu

khí hay máynén khí

Từ trạm bơm

giếng tới

Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch

Chất khử trùngPhun mưa trên

mặt bể lọc

Nước thô

Công trìnhthu Bể keo tụ-tạo bông Bể lắng

ngang

Bể lọc

Bể khử trùng

Clo

Bể chứa nước sạchTrạm cung cấp

nước cho khu dân