KHỬ TRÙNG – TRẠM BƠM CẤP 2 – MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

I Mục đích II Phương pháp vật lý: 1.Phương pháp nhiệt 2.Khử trùng bằng tia cực tím 3.Phương pháp siêu âm 4.Phương pháp lọc III Phương pháp hóa học: 5.Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó 6.Khử trùng nước bằng iod 7.trùng nước bằng ion của kim loại nặng 8.Khử trùng bằng ozone

Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên

Khoa Môi Trường Lớp 10CMT

1. Nguyễn Thị Thanh Tâm: 1022254

2. Phan Thị Phương Nhung: 1022210

3. Đoàn Ngọc Bích Tấn: 1022257

4. Lê Thị Bích Ngọc: 1022194

5. Nguyễn Thị Tố Nhi: 1022207

6. Võ Thị Thu My: 1022183

7. Bạch Phi Hân: 1022093

8. Nguyễn Minh Tuấn: 1022331

9. Phan Thanh Tuấn: 1022333

10. Nguyễn Thanh Giang: 1022072

11. Lê Thành Duy: 1022050

12. Phan Văn Việt: 1022349

13. Kiều Xuân Vũ: 1022358

14. Đinh Xuân Vượng: 1022360

KHỬ TRÙNG – TRẠM BƠM CẤP 2 – MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC

A CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG

II Phương pháp vật lý:

1.Phương pháp nhiệt 2.Khử trùng bằng tia cực tím 3.Phương pháp siêu âm 4.Phương pháp lọc

III Phương pháp hóa học:

5.Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó 6.Khử trùng nước bằng iod

7.trùng nước bằng ion của kim loại nặng 8.Khử trùng bằng ozone

•

Phư ơng

pháp

lý học

2

•

Phư ơng

pháp h

óa họ c

•Nước cấp cho sinh hoạt: nhằm ngăn ngừa các bệnh dịch do vi khuẩn và vi trùng gây ra (tả, lỵ, thương hàn…).

•Nước cấp cho công nghiệp: nhằm khử sạch các loại vi sinh vật để ngăn ngừa sự kết bám VSV lên thành ống dẫn nước các thiết bị làm lạnh → giảm khả năng truyền nhiệt và gây tổn thất thủy lực

I Mục đích

Phương pháp nhiệt

Khử trùng bằng tia cực tím

Phương pháp siêu âm

Phương pháp lọc

phép

II Các phương pháp lý học

Một số loài VSV khi nhiệt độ tăng → chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc → không bị tiêu diệt khi đun sôi 15 – 20 phút

Một số loài VSV khi nhiệt độ tăng → chuyển sang dạng bào tử với lớp bảo vệ vững chắc → không bị tiêu diệt khi đun sôi 15 – 20 phút

Cách 1 Đun

nước ở 120°C

Cách 2: Đun sôi ở đk thường 15 – 20 phút → để nguội đến

<35°C → giữ trong 2h cho bào tử phát triển trở lại → đun sôi nước 1 lần nữa

Đa số VSV bị tiêu diệt ở 100°C

quy mô nhỏ.

1.Phương pháp nhiệt

Tia cực tím (UV) là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400nm (nanometer) Dùng tia cực tím

để khử trùng không làm thay đổi tính chất hóa học và lý học của nước    

2.Khử trùng bằng tia cực tím

Tia cực tím

thay đổi DNA của tế bào

vi khuẩn254nm

diệt khuẩn cao nhất

• Hiệu suất khử trùng cao đối với

nước có độ đục thấp

• Độ đục của nước và chất nhờn ngăn cản tia cực tím tác dụng vào vi khuẩn → hiệu quả khử trùng thấp.

• Chi phí vận hành cao.

Phương pháp siêu âm

siêu âm >= 2W/cm2 trong

5 phút có thể tiêu diệt toàn

bộ vi sinh vật trong nước.

Phương pháp lọc

Loại được đa số VSV trong nước (trừ siêu vi trùng) kích thước 1 – 2 µm qua lớp lọc có kích thước khe rỗng < 1µmLớp lọc thường dùng là các tấm sành, sứ xốp có khe rỗng cực nhỏ

Hàm lượng cặn phải < 2mg/L

Ưu điểm Nhược điểm

• cơ bản là không làm thay đổi

tính chất lý hóa của nước, không

gây nên tác dụng phụ

• do hiệu suất thấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô

nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép

Khử trùng bằng các phương pháp vật lý  

Cơ sở của phương pháp hóa học là sử dụng các chất oxy hóa mạnh để oxy hóa men của tế bào vi sinh và tiêu diệt chúng Các hóa chất thường dùng là: Clo, brom, iod, clo dioxit, axit hypoclorit và muối của nó, ozone, kali   permanganate, hydro peroxit Do hiệu suất cao nên ngày nay khử trùng bằng hóa chất đang được áp dụng rộng    rãi ở mọi qui mô.

III Các phương pháp hóa học

là, ở bất cứ dạng nào, khi tác dụng với nước đều tạo ra có tác dụng khử trùng rất mạnh.   

Quá trình diệt vi sinh vật xảy ra qua 2 giai đoạn Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi    sinh, sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến sự diệt vong của tế bào

1.Khử trùng nước bằng Clo và các hợp chất của nó

Clo

một chất oxy hóa mạnh

một chất oxy hóa mạnh

+ H2O

Tốc độ của quá trình kh  ử trùng được xác định bằng:

Tốc độ của quá trình khử   trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng   

Tốc độ khử trùng bị châm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lững và các chất khử khác    

Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho clo vào nước (clo hóa nước)

Phản ứng thủy phân của clo Cl2 + H2O  HOCl + H+ + Cl-

Dùng Ca(OCl)2 làm chất khử

2HOCl  2H+ + 2OCl-

Phản ứng với hợp chất nitơ

tạo thành các chloramine NH3 + HOClNH2Cl(monochloramine) + H2O

NH2Cl + HOCl  NHCl2(dichloramine) + H2ONHCl2+HOClNCl3(nitrogentrichloride)+ H2O

Nếu dư clo,xảy ra quá trình

oxy hóa chloramine bằng

acid hypocloric:

NH2Cl + NHCl2 + HOCl  N2O + 4HClNHCl2 + HOCl  NCl3 + H2O

NHCl2 + H2O  NH(OH)Cl + HClNH(OH)Cl + 2HOCl  HNO3 + 3HCl

• Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào HOCl, sự phân ly của HOCl phụ thuộc vào nồng

độ ion H+ (độ pH của nước)

• Hằng số thủy phân của Clo trong nước ở 25°C

• pH tăng  nồng độ HOCl giảm  hiệu quả khử trùng giảm

Bảng: Mức độ phân ly của HOCl phụ thuộc vào các giá trị pH khác nhau của nước ở 20°C

OCl- %

HOCl %

0.0599.95

0.5099.50

2.5097.50

21.0079.00

75.0025.00

97.003.00

99.500.50

99.900.10

Khả năng diệt trùng của clo tự do và clo kết hợp kác nhau, lượng dư cần thiết của chúng trong nước cũng khác nhau (hình 8.6)

Cần khử bớt clo dư để hạ xuống đến tiêu chuẩn 0.3 – 0.5mg/l sao cho đến cuối ống còn 0,05mg/l.

>= 10mg/l Khử trùng nước nhiễm bẩn nặng, chứa vi trùng có sức đề kháng cao với các chất

oxy hóa hay cần khử màu, mùi, vị của nước

Clo hóa nước với liều lượng cao:

Clo hóa nước kết hợp với amoniac hóa:

Cho clo vào nước sau amoniac  tạo thành cloramin  clo không thể kết hợp với phenol tạo clophenol

•pH

Thấp: phản ứng tạo cloramine xảy ra chậm

pH >7: tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng, ngăn phản ứng phụ tạo clophenol

pH: Quyết định hiệu quả của khử trùng bằng clo.

pH tăng → hiệu quả khử trùng giảm

Bảng : Lượng clo dư tối thiểu để diệt trùng hoàn toàn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng nước bằng clo

Giá trị pH

Lượng clo dư tối thiểu (mg/L)

Clo tự do sau 10’ tiếp xúc

Clo hoạt tính dạng Cloramin sau 60’

-•Nhiệt độ nước tăng → độ nhớt giảm → chuyển động nhiệt tăng → khuếch tán chất khử trùng qua vỏ tế bào

VSV tăng

•Với cloramin, nhiệt độ ảnh hưởng lớn hơn so với clo tự do

Phương trình biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ khử trùng :

t1, t2 – Thời gian tiếp xúc (phút) cần để giảm lượng vi trùng trong nước đến mức yêu cầu tương ứng với nhiệt

độ nước T1 và T2 (0K)

E – Năng lượng hoạt hóa của chất khử trùng

R – Hằng số khí, 1,99Kcal/ 0K

Nhiệt độ

Nồng độ chất khử trùng tăng → thời gian tác dụng giảm

Khử Clo dư trong nước

Cl2 + SO2 + 2H2O → 2HCl + H2SO4Acid tạo ra sau phản ứng được trung hòa bằng độ kiềm tự nhiên của nước Khử 1mg clo dư cần 0,9 mg SO2

Cl2 + Na2SO3 + H2O → 2HCl + Na2SO4Khử 1 mg Clo dư cần 3,05 mg Na2SO3 tinh thể

4Cl2+Na2S2O3+5H2O→2NaCl+6HCl+2H2SO4Khử 1 mg Clo dư cần 0,85 mg Na2S2O3 tinh thể

Từ tinh thể Na2S2O3 pha dung dịch 1-2% → đưa vào thiết bị định lượng dung dịch

Có thể cho dd Na2S2O3 vào bể chứa nước sạch hoặc ống dẫn nước từ bể đi

Khử Clo dư bằng hóa chất

Lưu ý: chỉ dùng đủ lượng Na2S2O3 , vì lượng dư sẽ có mùi khó chịu

Hấp phụ clo dư, lọc nước qua lớp than hoạt tính dày 2 – 2,5mm, tốc độ lọc 20 - 30m/h Giải hấp phụ than bằng dung dịch kiềm nóng hoặc Ca(OCl)2

Khử một phần clo hòa tan, vì hypoclorit không bay hơi Đạt hiệu quả cao khi

pH < 5

Khử clo dư bằng phương pháp vật lý

Than hoạt tính

Làm thoáng

Clo lỏng màu vàng xanh, trọng lượng riêng 1.43 kg/L, nhiệt dung 0.2262 kcal/kg độ

Độ tan trong nước phụ thuộc nhiệt độ và áp lực riêng phần

Khi áp lực bằng 1at, nhiệt độ nước 10°C, 1L nước hòa tan được 3L khí clo (9.65g)

Trong xử lý nước, clo thường được dùng ở thể lỏng Khi sử dụng, cho bốc hơi rồi hòa tan vào nước

Natri hypoclorit (nước

javen)

Là sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn

Thường có nồng độ clo hoạt tính từ 6 – 8 g/L

Canxi hypoclorit

Ca(OCl)2

Sản phẩm của quá trình bão hòa dung dịch vôi sữa bằng clo hơi

1kg Ca(OCl)2 sạch chứa 49.6%Cl2, clo hoạt tính 30 – 45%

Không hút ẩm

Clo đioxit ClO2

Chất khí vàng xanh, tan trong nước và không bền dưới ánh sáng

Khử trùng nước có phenol và hàm lượng chất hữu cơ cao

Sản xuất tại chỗ bằng cách sục khí clo vào dd natri clorua hay canxi clorua được acid hóa

Clorua vôi và Canxihyphoclorit

Clorator

•Pha chế định lượng clo hơi vào nước.

a.1 Nguyên tắc hoạt động:

•Clorator lưu lượng không đổi : Luôn cho lượng không đổi khí clo vào nước

•Clorator lưu lượng thay đổi: Lưu lượng khí clo thay đổi tương ứng lượng nước xử lý

Công suất Max (g/h) Cl2 Lưu lượng nước (l/h)

Áp lực nước cần thiết phụ thuộc vào áp lực đầu ra (bar)

Áp lực đầu vào ejector (bar)

Áp lực nước ở đầu ra ejector (bar)

• Bình chứa clo lỏng

Tổ hợp các thiết bị gồm :

được lắp ráp thành hệ thống đặt trong một hoặc hai phòng để định lượng clo vào nước gọi là trạm clo

Do tính độc hại của hơi clo, trạm phải được cách ly với xung quang bằng các cửa kính và có hệ thống thông gió riêng

Trạm clorator

Bình đựng

Lượng dự trữ phải đủ cho từ 15 ngày đến 90 ngày sử dụng.

Q – lưu lượng nước xử lý, m3/h

t – thời gian sử dụng cho 1 lần pha, h

a – liều lượng thuốc khử trùng tính theo clo hoạt tính, g/m3

c – hàm lượng clo hoạt tính trong hóa chất, %

b – nồng độ dung dịch pha, %

Kho dự trữ clo

hóa chất được hòa tan trong thùng pha đến nồng độ 10% để lắng tách cặn bẩn và tạp chất

hóa chất được hòa tan trong thùng pha đến nồng độ 10% để lắng tách cặn bẩn và tạp chất

cho vào thùng tiêu thụ pha loãng đến nồng độ 2%.

cho vào thùng tiêu thụ pha loãng đến nồng độ 2%.

Thể tích các thùng xác định theo công thức:

Pha chế clorua vôi và canxi hypoclorit:

trước khi cho vào nước phải pha thành

dung dịch có nồng độ 1 – 2%.

Pha chế clorua vôi và canxi hypoclorit:

trước khi cho vào nước phải pha thành

dung dịch có nồng độ 1 – 2%.

Trạm điện giải để điều chế nước Javen gồm bể dự trữ muối ướt có cấu tạo như kho phèn ướt, các bể pha

và bể tiêu thụ Bể dự trữ muối ướt thường tính cho lượng tiêu thụ từ 30 đến 45 ngày, lượng nước để pha tính theo tỷ lệ 1m3 cho 1 tấn muối độ hòa tan và tỷ trọng dung dịch muối lấy theo bảng

Iod là chất oxy hóa mạnh và thường được dùng để khử trùng nước ở các bể bơi Là chất khó hòa tan nên iod được dùng ở dạng dung dịch bảo hòa.

Với nồng độ nhỏ của ion kim loại nặng có thể tiêu diệt được các vi sinh vật và rêu tảo sống trong nước.

Khử trùng bằng ion kim loại đòi hỏi thời gian tiếp xúc lớn

3.Khử trùng nước bằng ion của kim loại nặng

Ví dụ với bạc khi sử dụng 0.03 mg/l khử trùng ước có pH = 7.5 ở 15˚C,thời gian cần để khử 99% vi trùng là 177ph Tuy nhiên không thể nâng cao nồng độ ion kim loại nặng để giảm thời gian tiệt trùng vì ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

4 Khử trùng bằng ozone

•không mùi

•làm giảm nhu cầu oxi hóa của nước

•giảm nồng độ chất hữu cơ

•giảm nồng độ các chất hoạt tính bề mặt

•khử màu, phenol, xianua

•tăng nồng độ oxi hòa tan

•không có sản phẩm phụ gây độc hại

•tăng vận tốc lắng của các hatj lơ lửng

• Vốn đầu tư cao

• Tiêu tốn năng lượng điện

Ưu điểm

Nhược điểm:

Tác dụng khử trùng của ozone mạnh và nhanh gấp 3100 lần so với clo và thời gian khử trùng xảy ra trong khoảng từ 3 – 8 giây.

Độ hòa tan vào nước của ozone gấp 13 lần độ hòa tan của oxy

Liều lượng ozone cần để khử trùng nước từ 0.2 – 0.5 mg/L tùy thuộc vào chất lượng nước đã xử lý Ozone có tac dụng tiêu diệt virut rất mạnh khi thời gian tiếp xúc đủ dài, khoảng 5 phút

Khả năng khử trùng của ozone:

Khả năng sử dụng ozone trong quy trình xứ lý nước:

•Ozone có khả năng khử chất rắn trong nước thô bằng tác dụng oxy hóa và tuyển nổi, bót cặn nổi lên khi cho ozone hòa tan vào nước thô, các bọt này trong quá trình nổi lên hấp thụ số lớn cặn cứng, hợp chất N và P

•pH của nước thô tăng lên chút ít do CO2 được thoát ra.

•Khử màu và độ đục do tác dụng oxy hóa của ozone với các hợp chất tạo màu

•Chuyển hóa NH4+ thành NO3-

•Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo

•Dùng hypoclorit can xi dạng bột – Ca(Clo)2 – hòa tan trong thùng dd 3÷5% rồi định lượng vào bể tiếp

•Bơm nước từ bể chứa nước sạch vào mạng lưới tiêu thụ hoặc bể chứa áp lực

I Nhiệm vụ và vị trí

•Trong trường hợp trạm bơm cấp I nằm ngay trong khuôn viên của trạm xử lý thì nên bố trị trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II trong cùng một nhà để giảm chị phí xây dựng và xử lí

• Kiểu xây dựng:

- Kiểu nổi: khi bơm có chiều cao hút cho phép đủ lớn

Đơn giản, kinh tế hơn trong xây dựng và quản lý

- Kiểu nửa chìm: chiều cao hút của bơm nhỏ hoặc cần đặt bơm thấp hơn mực nước trong bể

• Mặt bằng nhà trạm thường bố trí dạng hình chữ nhật

II Đặc điểm kết cấu

Trạm bơm cấp nước kiểu nổi

1- Ống hút; 2- Máy bơm; 3- Ống đẩy

Trạm bơm cấp nước kiểu nửa chìm

1- Ống hút; 2- Ống đẩy; 3- Máy bơm công tác; 4- Bơm thoát nước

III Đặc điểm

Chế độ làm việc của bơm cấp II phụ thuộc vào biểu đồ tiêu thụ nước của khu dân cư hoặc nhà máy, xí nghiệp

Trạm bơm cấp 2 có thể làm việc theo 2 chế độ điều hòa và bậc thang

1 Chế độ làm việc

nhau

 Phương pháp biểu đồ bậc thang

 Phương pháp biểu đồ tích lũy nước ngày

a Lưu lượng bơm cấp II làm việc trong hệ thống cấp nước có đài.

 Phương pháp thống kê

Cơ sở xác định chế độ làm việc và dung tích đài điều hòa: Thành lập các bảng thống kê lượng nước

tiêu thụ, lượng nước bơm, lượng nước vào đài, ra đài và còn lại trong đài.

- Thống kê lưu lượng nước tiêu dùng và lưu lượng trạm bơm cấp vào mạng lưới

- Giờ nào lưu lượng bơm vào thừa so với nhu cầu tiêu dùng sẽ có nước vào đài, ngược lại sẽ

có nước ra đài

- Chọn một giờ nào đó đài dốc sạch nước

- Lượng nước lớn nhất còn lại trong đài chính là thể tích điều hòa cần thiết

Các bước xác định:

Giờ trong ngày

Chế độ bơm theo đường bậc thang Chế độ bơm điều hòa

Trạm bơm làm việc theo chế độ

• Chọn giờ đài cạn nước là lúc 11 – 12 giờ ta có:

Thể tích điều hòa của đài = Lượng nước lớn nhất còn lại trong đài:

Vd dh = 2,5.Q ng

Do số lượng bơm làm việc ở từng giờ trong

ngày là như nhau nên ta có thể tích điều

hòa của đài:

Vdh = 6.98Qng

 Trạm bơm làm việc theo chế độ

bậc thang:

Vdh – thể tích bể điều hòa đài

Qtr – lưu lượng trạm bơm

Qb – lưu lượng máy bơm

Qng– lưu lượng nước tiêu dùng trong 1 ngày ở chế độ tính toán của khu vực dùng nước

K – hệ số giảm lưu lượng khi các bơm làm việc song song

n – số bơm cùng làm việc

 Phương pháp biểu đồ bậc thang

Chế độ bậc thang: từ giờ 7-8 đến giờ 11-12, lượng nước ra khỏi đài lớn nhất

Chế độ điều hòa: từ giờ 23-24 đến giờ 5-6, lượng nước vào đài lớn nhất

 Phương pháp biểu đồ tích lũy nước ngày

Ví dụ tính toán cho trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ bậc thang

1.Đường tích lũy nước tiêu dùng trong ngày 2.Đường tích lũy lượng nước bơm trong ngày

● Nếu hai đường không cắt nhau:

Vdh = ǀY2-Y1ǀmax

● Nếu hai đường cắt nhau:

Theo biểu đồ trên:

Vdh= 2,5%Qng

2.5

Nhận xét

 Cả ba phương pháp đã trình bày ở trên đều cho cùng một kết quả

 Chế độ làm việc của bơm vạch ra theo tính toán chỉ gần đúng do:

• Chế độ dùng nước biến động từng giây, từng phút không trùng khít với chế độ tính toán

• Tổn thất áp lực trên hệ thống ống biến đổi theo lưu lượng, tình trạng đường ống

• Mức độ ảnh hưởng lẫn nhau giữa các bơm ghép song song, phụ thuộc vào loại bơm cụ thể và tổn thất trên đường ống

⇒Lưu lượng, áp lực của bơm bị biến động

So sánh hai chế độ làm việc của bơm

  Chế độ điều hòa   Chế độ bậc thang

- Trang bị và vận hành đơn giản

- Thể tích bể chứa nước sạch tăng

- Tăng đường kính ống đẩy của trạm bơm

Tất cả những bất lợi trong chế độ bậc thang so với việc giảm thể tích đài thì vẫn có lợi hơn về kinh tế

⇒Trong thực tế thường ứng dụng chế độ làm việc theo đường bậc thang