bài giảng nguồn nước, công trình thu, công trình xử lý nước

Chương - Nguồn nước, công trình thu, công trình xử lý Nhà máy nước dung quất Một số hình ảnh hệ thống thoát nước Việt nam Thi công đài nước Nhà máy nước cáo đỉnh gđ1 30000m3 Nhà máy nước bắc ninh 10.500m3 Nhà máy nước thị xã cao 5000m3 Nhà máy nước tích lương - thái nguyên 20000m3 2.1 Nguồn nước nguồn nước đư ợc sử dụng làm nước cấp HTCN Nước mặt: nước sông ngòi, ao hồ, biển Nước ngầm: mạch nông, mạch sâu, giếng phun, Nước mưa 2.1.1 Nguồn nước mặt Nước mặt chủ yếu nước mưa cung cấp, tuyết tan núi cao thượng nguồn chảy xuống a Chất lượng: Nước sông: Dao động theo mùa theo vùng địa lý: + Hàm lượng cặn cao vào mùa mưa + Vào mùa lũ, độ đục cao, hàm lượng cặn lớn thay đổi theo thời kỳ, cuối nguồn thường đục thượng nguồn Chứa nhiều chất hữu vi trùng do: + Xác động, thực vật chất bẩn bề mặt trôi theo dòng chảy tạo nên + Chịu ảnh hưởng nước thải đô thị khu công nghiệp xả vào Có độ màu cao thượng nguồn có nhiều đầm lầy Thường chứa chất hoà tan, hàm lượng khoáng chất trung bình, thấp (500 - 200 mg/l), ion HCOư3- Ca2+ chiếm tỷ lệ hoà tan nước lớn 2.1.1 Nguồn nước mặt Nước ao, hồ: Thường có hàm lượng cặn nhỏ sông ổn định Tuy nhiên, hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa mưa lớn, mùa khô nhỏ địa hình, vùng ven hồ ổn định vùng xa bờ hồ Thường có độ màu cao tạp chất hữu phù du rong tảo nhiều Nước biển: có chứa nhiều muối NaCl nhiều phù du rong tảo, vùng nước gần bờ b Trữ lượng: Đủ để cấp cho sinh hoạt sản xuất 2.1.2 Nguồn nước ngầm Nước ngầm tạo thành nước mưa rơi mặt đất, thấm qua lớp đất lọc giữ lại lớp đất chứa nước, lớp cản nước Lớp đất giữ nước thường cát, sỏi, cuội lẫn lộn thứ với cỡ hạt thành phần khác Lớp đất cản nước thường đất sét, đất thịt , nước ngầm nước thấm qua đáy, thành sông hồ tạo Nước ngầm có ưu điểm (hàm lượng cặn nhỏ, vi trùng ), xử lý đơn giản nên giá thành rẻ, xây dựng phân tán nên đường kính ống nhỏ bảo đảm an toàn cấp nước Nhược điểm thăm dò lâu, khó khăn, chứa nhiều sắt bị nhiễm mặn vùng ven biển, việc xử lý tương đối khó khăn phức tạp 2.1.2 Nguồn nước ngầm a Chất lượng Nước ngầm nước mưa thấm vào đất qua tầng chứa nư ớc nên nước ngầm có hàm lượng chất lơ lửng nhỏ Thường có khoáng chất: Fe, Mn, hàm lượng kim loại phụ thuộc vào cấu tạo địa chất khu vực lớn tiêu chuẩn cho phép Nhiệt độ ổn định: 18 - 270C Nhìn chung chất lượng tốt nước mặt Tuỳ theo vị trí độ sâu giếng đào giếng khoan mà ta thu loại nước ngầm sau đây: Nước ngầm không áp: thường nước ngầm mạch nông, độ sâu - 10m Loại thường bị nhiễm bẩn nhiều, trữ lượng chịu ảnh hưởng trực tiếp thời tiết Nước ngầm có áp: thường nước ngầm mạch sâu 20m, chất lượng nước tốt va trữ lượng nước tương đối phong phú Tại vị trí khoan ta thu giếng phun Đôi nước ngầm gọi nước mạch từ sườn núi thung lũng chảy lộ thiên mặt đất kẽ nứt thông với lớp đất chứa nước gây 2.1.2 Nguồn nước ngầm b Trữ lượng: Có loại trữ lượng: Trữ lượng khai thác: khai thác khoảng 14,8 triệu m3 Trữ lượng tiềm năng: đánh giá sở tính toán trữ lượng động tự nhiên Một số nơi có trữ lượng phong phú tầng trầm tích biển, sông tầng đá vôi nứt nẻ Chất lượng nước ngầm ta tốt, nhiều nơi cần khử trùng Thái Nguyên, Vĩnh Yên cần khử sắt khử trùng sử dụng Hà Nội, Sơn Tây, Quảng Ninh, Tuyên Quang Nhóm công nhân khoan giếng tỉnh bình dương 2.1.3 Nguồn nước mưa Tại vùng núi cao thiếu nước, vùng nông thôn vùng hải đảo thiếu nước th nước mưa nguồn nước quan trọng để cấp cho đơn vị nhỏ gia đình Nước mưa tư ơng đối sạch, nhiên bị nhiễm bẩn rơi qua không khí, mái nhà nên mang theo bụi chất bẩn khác Nư ớc mưa thiếu muối khoáng cần thiết cho phát triển thể người động vật Với lượng mưa trung bình khoảng 1.500 2.000mm/năm nguồn nước mưa nước ta phong phú 2.1.4 Lựa chọn nguồn nước Dựa sở so sánh kinh tế kỹ thuật phương án, lưu ý vấn đề sau: Nguồn nước phải đủ lưu lượng khai thác nhiều năm Nguồn nước gần nơi tiêu thụ Chất lượng phải đáp ứng yêu cầu vệ sinh theo TCXDVN - 33 - 2006, ưu tiên nguồn nước xử lý dùng hoá chất 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước Tập hợp công trình thiết bị để thực trình xử lý theo phương pháp gọi dây chuyền công nghệ xử lý nước Tuỳ thuộc vào chất lượng nước nguồn yêu cầu chất lượng nước cấp mà có dây chuyền công nghệ xử lý khác nguồn nước mặt phải làm trong, khử màu khử trùng; nước ngầm phổ biến khử sắt khử trùng a Làm khử màu Làm trình tách tạp chất lơ lửng gây độ đục nước Khử màu thông thường loại trừ tạp chất làm cho nước có màu, chủ yếu hợp chất keo có kích thước hạt khoảng 10-4 ữ 10-6 mm 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước Nước mặt thường đục có màu nên trình làm khử màu thực đồng thời Có hai phương pháp xử lý: Xử lý không phèn: dùng công suất nhỏ, nước nguồn có độ đục độ màu trung bình Xử lý có dùng phèn: gồm dây chuyền sau Dây chuyền có sơ lắng: dùng nước có độ đục > 2000mg/l Dây chuyền lắng lọc nhanh: dùng cho nguồn nước có độ đục < 2000mg/l; dùng bể lắng đứng thích hợp cho trường hợp công suất không 10000/m3 ngđ Có thể thay bể lắng đứng bể lắng sử dụng cho nguồn nước có nhiệt độ thay đổi trạm cấp nước làm việc liên tục ngày, dây chuyền không cần bể phản ứng Dây chuyền bể lọc tiếp xúc: dùng cho nguồn nước có độ đục không 150mg/l, độ màu không 150 độ coban công suất Quá trình làm khử màu thực trọn vẹn công trình gọi bể lọc tiếp xúc 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước b Khử sắt Thường gặp nước nguồn chứa sắt dạng muối hoà tan Fe(HCO3)2 phương pháp thường dùng rộng rãi để khử sắt phương pháp oxi hoá sắt ôxi không khí Phương pháp chia làm loại: Khử sắt làm thoáng nguyên tắc: Nước ngầm phun thành hạt nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc với không khí, nhờ nước hấp thụ ôxi không khí phần khí co2 hoà tan nước tách khỏi nước Sau o2 ôxi hóa Fe2+ thành Fe3+ thuỷ phân tạo thành Fe(OH)3 kết tủa cặn Fe(OH)3 tách khỏi nước lắng lọc Phương trình phản ứng: 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8CO2 Để phản ứng ôxi hoá thuỷ phân sắt xảy nhanh triệt để, nước phải có độ kiềm thích hợp < pH < 7,5 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước phận Dây chuyền công nghệ khử sắt phương pháp làm thoáng: giếng khoan tb1, dàn mưa, bể lắng đứng tiếp xúc, bể lọc nhanh, đường dẫn clo, bể chứa sạch, tb2 Khi trạm có công suất lớn, người ta thay dàn mưa thùng quạt gió, thùng không khí đưa vào nhờ thùng quạt gió Vì gọi thùng làm thoáng nhân tạo Thùng quạt gió có diện tích nhỏ thùng dàn mư a 10 - 15 lần Khi [fe2+] < 10mg/l (nước ngầm ) thay bể lắng tiếp xúc bể tiếp xúc đơn giản, có dung tích 0,3 - 0,5 lần bể lắng tiếp xúc Nếu [fe2+] < mg/l thực phun mư a trực tiếp bề mặt lọc Đối với trạm công suất nhỏ, nước có pH < 7thì thực khử sắt trọn vẹn công trình bể lọc áp lực Khi để cấp ôxi cho nước, người ta đưa không khí váo ống trước bể lọc máy nén khí ejectơ 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước Khử sắt làm thoáng đơn giản lọc Phương pháp đơn giản, cho nước tràn qua miệng ống đặt cao bể lọc khoảng 0,5m Dần dần bề mặt hạt cát lọc tạo thành lớp màng có cấu tạo từ hợp chất sắt Màng có tác dụng xúc tác trình phản ứng ôxi hoá thuỷ phân xảy lớp cát lọc Tuy phương pháp sử dụng nước ngầm có hàm lượng sắt < 9mg/l ; pH > 6,8và tỷ lệ Fe3+/ Fetp nư ớc lọc không vượt 30%, tức bảo đảm điều kiện hình thành lớp màng xúc tác Khi nước nguồn có độ kiềm thấp, người ta phải đưa thêm vôi vào để kiềm hoá nước 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước c Khử trùng Sau qua bể lắng, bể lọc, phần lớn vi trùng nư ớc bị giữ lại (90%) bị tiêu diệt Tuy nhiên để bảo đảm an toàn vệ sinh , phải khử trùng nước Phương pháp khử trùng thường dùng clo hoá, tức sử dụng clo hợp chất clo clorua vôi CaOCl2, zaven NaOCl chất ôxi hoá mạnh có khả diệt trùng Khi đưa clorua vôi vào nước , xảy phản ứng: 2CaOCl2 = Ca(OCl)2 + CaCl2 Ca(OCl)2 + CO2 + H2O = CaCO3 + 2HOCl Khi đưa clo vào nước, có phản ứng sau: Cl2 + H2O = HOCl+ HCl HOCl = H+ + OCl- 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước Clo, HOCl, OCl- chất ôxi hoá mạnh Để pha chế định lượng caocl2 người ta dùng thiết bị pha chế phèn, clo sản xuất nhà máy hoá chất dạng lỏng đưa vào nước dạng nhờ loại thiết bị riêng gọi cloratơ Clo hay clorua vôi đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa với liều lượng 0,5-1mg/l Ngoài clo, dùng phương pháp điện phân muối ăn chỗ sản xuất zaven để khử trùng Ngoài phương pháp clo hoá, giới sử dụng phương pháp sau: Dùng tia tử ngoại: dùng loại đèn phát tia tử ngoại để diệt trùng, phương pháp đơn giản thiết bị đắt, hay hỏng tốn điện (10 - 30 kw/1000m3 nước) Dùng ôzôn: đưa ôzôn vào nước tạo ôxi nguyên tử có khả diệt trùng Dùng sóng siêu âm: dùng thiết bị phát sóng siêu âm tần số 500 kHz, vi trùng bị tiêu diệt 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 1: áp dụng nước nguồn đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống, sinh hoạt cần khử trùng cấp cho đối tượng tiêu dùng (1) Nước nguồn Tới (1) Tự chảy lên BơmBể chứa tiếp xúc để khử trùng Clo Hình 10 Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khử trùng Clo Nước nguồn Bể chứa tiếp xúc khử trùng Tự chảy/Bơm Tới đối tư ợng tiêu thụ (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 2: áp dụng cho nước mặt có chất lượng loại A ghi tiêu chuẩn nguồn nước TCXD 233 -1999, có độ đục 30 mg/l (= 15 NTU) độ màu thấp Hình 11 Sơ đồ xử lý nước lọc chậm Clo Nước nguồn bể lọc chậm Bể CHứA TIếP xúc khử trùng Tới đối tư ợng tiêu thụ (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 3: áp dụng nước mặt có chất lượng loại A theo TCXD 233 1999, nước có độ đục 20 mg/l (= 10 NTU) Hình 12 Sơ đồ lọc trực tiếp Clo phèn Nước nguồn xả cặn bể trộn bể lọc tiếp xúc lắng nước rửa lọc Bể CHứA TIếP xúc khử trùng (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 4: áp dụng xử lý nước ngầm có chất lượng nguồn loại A theo tiêu chuẩn TCXD 233 1999 Hình 13 Sơ đồ xử lý nước ngầm làm thoáng đơn giản lọc Clo làm thoáng Nước ngầm xả cặn bể lọc lắng nước rửa lọc Bể CHứA TIếP xúc khử trùng (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 5: áp dụng xử lý nước ngầm có chất lượng loại B Hình 14 Sơ đồ khử sắt nước ngầm làm thoáng, lắng tiếp xúc lọc Clo Nước ngầm làm thoáng xả cặn lắng tiếp xúc bể lọc lắng nước rửa lọc Bể TIếP xúc khử trùng (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 6: dùng để xử lý nước ngầm có hàm lượng sắt cao, sắt dạng hoà tan phức chất hữu cơ, kết hợp khử mangan, tiêu chuẩn nguồn loại C Hình 15 Sơ đồ dùng hoá chất để khử sắt mangan nước ngầm hoá chất Nước ngầm làm thoáng xả cặn Clo trộn lắng cặn bể lọc lắng nước rửa lọc Bể TIếP xúc khử trùng (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 7: dùng để xử lý nước mặt có tiêu chất lượng nước loại B tốt hình 16 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước truyền thống phèn Nước mặt bể trộn xả cặn Clo bể keo tụ tạo cặn bể lắng bể lọc lắng nước rửa lọc Bể TIếP xúc khử trùng (1) 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước Sơ đồ 8: dùng để xử lý nước mặt có tiêu chất lượng nước loại C Hình 17 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước có màu, mùi, vị phèn o3 Cl2 Nước mặt bể trộn xả cặn chất trợ keo bể keo tụ tạo Clo bể lắng bể lọc lắng nước rửa lọc lọc than hoạt tính Bể TIếP xúc khử trùng (1) ... tiên nguồn nước xử lý dùng hoá chất 2.2 Công trình thu nước 2.2.1 Công trình thu nước mặt 2.2.2 Công trình thu nước ngầm ctt nước xa bờ ctt nước gần bờ Loại phân ly kết hợp Công trình thu nước. .. nước ngầm Công trình thu nước Công trình thu nước mặt ctt nước mạch nông đường hầm thu nước ngang Giếng khơi ctt nước tầng sâu Giếng khoan 2.2.1 Công trình thu nước mặt Trong thực tế ctt nước mặt... đồ công nghệ xử lý nư ớc cấp thường gặp 2.3.1 Tính chất nước thiên nhiên yêu cầu chất lượng nước cấp 2.3.2 Các phương pháp công đoạn xử lý nước 2.3.3 Các sơ đồ xử lý nước 2.3.1 Tính chất nước