thiết kế nhà máy nước long sơn, thị xã tân châu, tỉnh an giang, công suất 12 000m3 ngày đêm

Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là: o Chứa các khí hòa tan, đặc biệt là oxy o Chứa nhiều chất rắn lơ lửng đố

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Tương quan giữa chỉ tiêu nước nguồn và QCVN 08 – MT:2015/BTNMT: 45

Bảng 3.2 Tương quan giữa chỉ tiêu nước nguồn và QCVN 01:2009/BYT: 47

Bảng 3.3 So sánh sơ đồ dây chuyền công nghệ 52

Bảng 4.1 Liều lượng phèn dùng với hàm lượng cặn 56

Bảng 4.2 Thông số thiết kế bể hòa tan phèn 62

Bảng 4.3 Thông số thiết kế bể tiêu thụ phèn 65

Bảng 4.4 Thông số thiết kế bể trộn 84

Bảng 4.5 Thông số thiết kế bể phản ứng 89

Bảng 4.6 Thông số thiết kế bể lắng ngang 98

Bảng 4.7 Thông số thiết kế bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu 105

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính Thị xã Tân Châu, Tỉnh An Giang 17

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước cấp của nhà máy xử lý nước Thủ Đức – thành phố Hồ Chí Minh 41

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước cấp của nhà máy nước BOO Thủ Đức – thành phố Hồ Chí Minh 41

Hình 2.3 Sơ đồ trạm xử lý nước cấp của nhà máy xử lý nước Tam Hiệp – Tỉnh quảng Nam 42

Hình 3.1 Bản đồ vị trí nhà máy nước 54

Hình 4.1 Cấu tạo bể trộn đứng 80

Hình 4.2 Cấu tạo bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 85

Hình 4.3 Cấu tạo bể lắng ngang 91

Hình 4.4 Cấu tạo bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu 99

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BYT : Bộ y tế

CTT : Công trình thu

TB : Trạm bơm

TCXD : Tiêu chuẩn xây dựng

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

%Qng.đ : Phần trăng lưu lượng nước trên một ngày đêm

DTM : Đánh giá tác động môi trường

VSV : Vi sinh vật

BOO : Xây dựng – Vận hành – Chuyển giao

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT 2

LỜI CẢM ƠN 3

DANH MỤC BẢNG 4

DANH MỤC HÌNH 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC BẢN VẼ 7

MỤC LỤC 8

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 13

1 Lý do hình thành đề tài 13

2 Mục đích nghiên cứu 13

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 13

4 Nội dung nghiên cứu 13

5 Phương pháp nghiên cứu 14

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 14

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THỊ XÃ TÂN CHÂU 17

1.1 Vị trí địa lý 17

1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 17

1.3 Hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật 18

1.4 Đánh giá sự cần thiết của đề tài 19

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT 20

2.1 Tổng quan về chất lượng nước 20

2.1.1 Đặc điểm nguồn nước cấp 20

2.1.2 Tính chất lý học của nước 21

2.1.3 Tính chất hóa học của nước 22

2.1.4 Các chỉ tiêu vi sinh 24

2.1.5 Tính ổn định của nước 25

2.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước 26

2.2.1 Biện pháp cơ học 26

2.2.2 Phương pháp hóa lý 34

2.3 Một số dây chuyền xử lý nước mặt hiện có tại Việt Nam 41

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ, CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC NGUỒN 43

3.1 Tính toán lưu lượng trạm xử lý 43

3.2 Đặc điểm nước nguồn 44

3.2.1 Lựa chọn nguồn nước 44

3.2.2 Thành phần tính chất nước nguồn 44

3.3 Phương án công nghệ xử lý 49

3.3.1 Sơ đồ công nghệ 1 50

3.3.2 Sơ đồ công nghệ 2: 51

3.3.3 So sánh sơ đồ công nghệ 52

3.4 Địa điểm thiết kế 54

3.5 Các chỉ tiêu còn thiếu của nước nguồn 54

3.5.1 Tổng hàm lượng muối P (mg/l) 54

3.5.2 Hàm lượng (CO2)0 hòa tan tự do: 55

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 56

4.1 Tính toán liều lượng, hóa chất cần dùng 56

4.1.1 Xác định liều lượng phèn: 56

4.1.2 Xác định mức độ kiềm hóa: 57

4.1.3 Kiểm tra sự ổn định của nước sau khi keo tụ bằng phèn 58

4.1.4 Lượng vôi (Dv) đưa thêm vào để đưa nước về trạng thái ổn định (J=0) 60

4.1.5 Hàm lượng cặn lớn nhất sau khi đưa hóa chất vào: 61

4.2 Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ 61

4.2.1 Thiết hòa tan, tiêu thụ bị và định lượng phèn 61

4.2.1.1 Bể hòa tan phèn 61

4.2.1.2 Bể tiêu thụ phèn 64

4.2.1.3 Chọn bơm định lượng phèn 66

4.2.2 Thiết bị vôi tôi, pha chế sữa vôi và dung dịch vôi bão hòa 67

4.2.2.1 Bể hòa trộn vôi 67

4.2.2.2 Bể tiêu thụ vôi 69

4.3.1 Công trình thu 72

4.3.2 Máy bơm cấp I 72

4.3.3 Họng thu nước 74

4.3.4 Song chắn rác 74

4.3.5 Tính toán ống tự chảy từ họng thu đến ngăn thu 74

4.3.6 Ngăn thu (ngăn lắng cát) 76

4.3.7 Ngăn hút 77

4.3.8 Tính toán cao trình mặt nước trong ngăn thu và ngăn hút 78

4.3.9 Tính toán lưới chắn rác 79

4.4 Bể trộn đứng 80

4.4.1 Sơ đồ cấu tạo 80

4.4.2 Các thông số tính toán 81

4.4.3 Tính toán máng thu 82

4.5 Bể phản ứng 85

4.5.1 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 85

4.5.2 Tính toán bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng: 85

4.5.3 Tính toán ngăn tách khí 86

4.5.4 Tính toán mương phân phối nước: 87

4.5.5 Tính toán ống phân phối chính dẫn nước từ mương xuống đáy bể: 87

4.5.6 Tính ống nhánh 88

4.5.7 Tính tường tràn 88

4.6 Quá trình lắng và bể lắng 90

4.6.1 Bể lắng ngang 91

4.6.2 Tính toán bể lắng ngang 92

4.6.3 Tính toán máng thu nước 94

4.6.4 Tính toán mương thu nước tập trung 96

4.6.5 Tính toán vùng chứa cặn 97

4.7 Tính toán bể lọc nhanh 2 lớp 99

4.8 Tính toán dung tích bể chứa 106

4.9 Tính toán lượng Clo để khử trùng 107

4.10 Xử lý bùn 108

4.10.1 Các phương án chọn để giảm độ ẩm của bùn thải 108

4.10.2 Tính toán máy ép bùn 109

4.10.3 Thiết kế hồ lắng bùn sơ bộ - điều hòa bùn trước khi qua máy ép 109

4.11 Trạm bơm cấp 2 110

4.11.1 Bơm cấp 2 110

4.11.2 Bơm rửa lọc 111

4.11.3 Bơm gió rửa lọc 113

4.12 Cao trình trạm xử lý nước cấp 113

4.12.1 Cao trình bể chứa 113

4.12.2 Cao trình bể lọc nhanh 113

4.12.3 Cao trình bể lắng 113

4.12.4 Cao trình bể trộn 114

CHƯƠNG V : KHAI TOÁN CÔNG TRÌNH 115

5.1 Chi phí xây dựng trạm bơm cấp I 115

5.2 Chi phí xây dựng trạm xử lý 115

5.2.1 Chi phí xây dựng khối bể trộn 115

5.2.2 Chi phí xây dựng bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 116

5.2.3 Chi phí xây dựng bể lắng ngang thu nước bề mặt 116

5.2.4 Chi phí xây dựng khối bể lọc 117

5.2.5 Chi phí xây dựng bể chứa nước sạch 117

5.2.6 Chi phí xây dựng các công trình khác 118

5.3 Chi phí xây dựng trạm bơm cấp II 118

5.4 Chi phí xây dựng quản lý hệ thống cấp nước của nhà máy 119

5.4.1 Chi phí điện năng 119

5.4.2 Chi phí hoá chất 120

5.4.3 Chi phí lương và bảo hiểm xã hội cho công nhân 121

5.4.4 Chi phí khấu hao tài sản cố định 121

5.4.5 Tổng các chi phí khác 122

5.4.6 Tổng chi phí quản lý trong một năm 122

5.4.7 Tính giá thành 1m3 nước 122

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 128

Để phát triển đô thị hoàn chỉnh, một trong những hạng mục quan trọng là hệ thống cung cấp nước sạch cần phải được hoàn tất để đảm bảo cấp nước sạch đến từng hộ dân Hiện tại địa phương đang có 1 nhà máy cấp nước sạch với tổng công suất cung cấp được

20000 m3/ngđ nên lượng nước sạch thực tế không đủ cung cấp nước cho khu vực cũ Trong khi đó địa phương đang đà phát triển, và có những kế hoạch phát triển hơn về kinh tế cũng như hạ tầng kỹ thuật, chất lượng sống của người dân Hiện tại cư dân tại một số điểm đang sử dụng nước của tư nhân chở bằng ghe hoặc xà lan từ nhà máy xử lý nước về, ngoài ra còn phải dự trữ nước mưa để sử dụng đồng thời song lượng nước vẫn chưa đủ cho các hoạt động sinh hoạt, chưa kể đến việc phát triển khu công nghiệp và du lịch trong tương lai

Tính đến năm 2025, nhu cầu dùng nước thị xã Tân Châu sẽ khoảng 30.000 m3/ ngày đêm Do vậy, nhu cầu xây dựng 1 trạm xử lý nước bổ sung với công suất tối thiểu dự tính là 12.000 m3/ngđ trở nên thiết yếu và là điều kiện quan trọng trong bước phát triển của phường Long Sơn hay lớn hơn là của Thị xã Tân Châu, cả về mức độ và quy mô

Đó cũng là lý do để đề tài “Thiết kế nhà máy nước Long Sơn, thị xã Tân Châu, tỉnh An Giang, công suất 12.000 m3/ngày.đêm” được ra đời

2 Mục đích nghiên cứu

Tính toán thiết kế nhà máy nước Long Sơn, thị xã Tân Châu, tỉnh An Giang, cấp nước sinh hoạt cho khu vực dân cư với công suất 12.000 m3/ ngày.đêm từ nước nguồn

là nước sông Tiền

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Đề tài giới hạn trong việc thiết kế nhà máy xử lý nước Long Sơn, công suất 12.000

m3/ngày, bao gồm cả công trình thu nước

4 Nội dung nghiên cứu

Xác định công suất nhà máy, công trình thu nước, trạm xử lý

Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước phù hợp với tính chất nguồn nước và quy

Thiết kế các công trình đơn vị trong dây truyền công nghệ đề xuất

Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, chi phí vận hành nhà máy nước cấp

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu dân cư, tìm hiểu thành phần, tính chất nguồn nước thô và các số liệu cần thiết khác

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước cấp cho khu dân cư qua các tài liệu chuyên ngành và các công nghệ hiện đại đang áp dụng tại Việt Nam

Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước phù hợp

Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý

Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước cấp

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Xây dựng nhà máy xử lý nước cấp giải quyết được vấn đề thiếu nước sạch trong sinh hoạt của người dân và khu vực

Góp phần nâng cao đời sống của người dân, xúc tiến phát triển kinh tế của vùng Khi nhà máy nước Long Sơn được hoàn thành và đưa vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh viên tham gia học tập

7 Kế hoạch thực hiện

Công việc

Thời gian Tuần

1 Tuần 2 - 3 Tuần 4- 7 Tuần 8- 16 Tuần17- 18

Tìm hiểu quy mô, tính chất,

điều kiện kinh tế xã hội của

Thị Xã Tân Châu

Xác định yêu cầu cấp nước,

nguồn cung cấp nước, vị trí

đặt công trình xử lý nước

Xác định đặc tính nước đầu

vào (lưu lượng, thành phần,

tính chất, )

Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý

nước phù hợp với với các chỉ

tiêu nước đầu vào và ra theo

8 Ý nghĩa của đề tài

Việc xây dựng nhà máy xử lý nước cấp là việc rất cần thiết và quan trọng cho người dân tại Thị Xã Tân Châu cũng như khu vực Sẽ góp phần cải thiện vệ sinh, môi trường, đảm bảo nhu cầu dùng nước sạch sinh hoạt cho người dân tại địa phương Đồng thời cung cấp nguồn nước cho các cơ sở dịch vụ và khu công nghiệp tại địa phương

9 Tài liệu tham khảo

- T.X Lai( 2002) Cấp nước – Tập 2: Xử lý nước thiên nhiên cấp cho sinh hoạt và

công nghiệp Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

- Giới thiệu chung về Điều Kiện tự nhiên và xã hội Thị Xã Tân Châu tỉnh An Giang: http://tanchau.angiang.gov.vn

- Bản đo chỉ tiêu nước nguồn

- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2009/BYT

- ansi-asme-156.gss

http://hopnhatvn.com/NewsDetail/dn-tieu-chuan-kich-thuoc-ong-thep-astm https://producthttp://hopnhatvn.com/NewsDetail/dn-tieu-chuan-kich-thuoc-ong-thep-astm selection.grundfos.com/

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THỊ XÃ TÂN CHÂU

1.1 Vị trí địa lý

Thị xã Tân Châu thuộc vùng biên giới nằm ở phía Bắc tỉnh An Giang, là địa phương đầu nguồn của con sông Tiền, có đường biên giới dài 6,33km giáp với tỉnh Kandal – Vương quốc Campuchia

- Phía Bắc giáp tỉnh Kandal – Campuchia

- Phía Nam giáp huyện Phú Tân

- Phía Tây giáp huyện An Phú

- Phía Đông giáp sông Tiền (Huyện Hồng Ngự - Đồng Tháp)

Hình 1.1 Bản đồ hành chính Thị xã Tân Châu, Tỉnh An Giang

1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội

Toàn thị xã có diện tích đất tự nhiên là 17.644,64 ha

Dân số trung bình trên địa bàn thị xã là 182.218 người (2016), có mật độ khoảng

Thị xã Tân Châu có địa hình tường đối bằng phẳng, nông nghiệp phát triển do lượng phù sa từ sông Tiền cung cấp Dân cư phân bố theo tuyến sông và kênh, tạo nguồn nhân lực cải tạo đất Khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa nắng, mưa rõ rệt; nhiệt độ trung bình hàng năm 270C, lượng mưa trung bình hằng năm khoảng 1.400mm Độ ẩm không khí trung bình năm 79,3%

Nhờ những đặc điểm khí hậu khá cơ bản, không mang nhiều đặc trưng riêng biệt

so với những vùng khác trong khu vực đồng bằng song Cửu Long, nên lợi thế của khu vực nghiên cứu chính là Nông nghiệp, trồng trọt - giống như các khu vực khác Những điều kiện thuận lợi về 2 mùa đặc trưng, độ ậm, nhiệt độ khiến Nông nghiệp tở nên một ngành chủ chốt cũng nhưng thuận lợi khiến phần lớn người dân đều theo nghề nông làm nghề mang lại lợi nhuận chính cho gia đình và cho lợi nhuận, thu nhập chung cho cả khu vực Khiến cho Nông nghiệp, đặc biệt là nghề trồng trọt lúa gạo và sơ chế là một nguồn thu lớn cho cả khu vực, đưa khu vực trở thành một trong mũi nhọn lúa gạo cho tỉnh An Giang nói riêng và khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung

Tốc độ tăng trưởng kinh tế (GRDP) năm 2016 đạt 6,5% Kim ngạch xuất khẩu đạt 750 triệu USD Trong đó:

- Sản xuất nông nghiệp phục hồi qua từng quý đạt 2%

- Giá trị sản xuất công nghiệp tăng khá, 7%

- Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ tăng 11,76%

- Du lịch tăng 2,4%

GDP bình quân đầu người đạt trên 34 triệu đồng/năm

Ngoài ra, thị xã Tân Châu còn có lợi thế về thế mạnh tiềm năng kinh tế biên giới: Sản xất công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp, Nông nghiệp đều tăng trưởng tốt, giá trị trao đổi hàng hóa biên mậu giữa Việt Nam và Capuchia đạt trên 1 tỷ USD, riêng cửa khẩu Vĩnh Xương – TX.Tân Châu đạt trên 50% tổng số của Tỉnh

1.3 Hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật

Phần lớn dân số tại khu vực nghiên cứu chủ yếu theo nền kinh tế Nông nghiệp trong nhiều năm nay, từ lúc thị xã được thành lập Nguồn thu nhập chính cũng đến từ nguồn tài nguyên đất đai phục vụ cho Nông nghiệp là chính, theo gia đình, nhân khẩu thì các hộ gia đình thì các viên đều theo Nông nghiệp

Nhưng theo sự phát triển và theo sự đổi mới, sáng tạo thức thời của chính quyền địa phương các cấp, cơ cấu kinh tế của khu vực đã có bước chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa Và điều đặc biệt là các thành tựu, tiến bộ khoa

nghiệp Nhưng về cơ cấu lao động lại có một sự thay đổi rõ rệt, cơ cấu lao động Nông nghiệp đang giảm, thay vào đó là chuyển sang công nghiệp chế biến Nông sản, phát triển kĩ thuật, cơ khí và một ngành mới nằm trong cơ cấu nhưng rất được sự quan tâm

từ chính quyền và người dân đó là Du lịch- Dịch vụ nhờ vào vốn Thiên nhiên có sẵn

Từ đây tạo ra sự đa dạng ngành nghề trong cơ cấu kinh tế cũng như cơ cấu lao động phát triển dân trí cao hơn, nền kinh tế ngày cang phát triển, có tác động đến dân

số của khu vực nghiên cứu – Thị xã Tân Châu, tỉnh An Giang

1.4 Đánh giá sự cần thiết của đề tài

Hiện tại, mặc dù khu vực đã có 1 nhà máy xử lý nước công suất 20.000 m3/ngày, tuy nhiên lượng nước này vẫn không cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng nước tại địa phương, một phần do phân tách và sáp nhập lại ranh giới hành chính của khu vực, nên còn 1 số nơi chưa có nước sạch đến tay người tiêu dùng, người dân phải sử dụng trực tiếp từ nguồn nước mưa hoặc gánh nước từ nước sông lên sử dụng Tuy nhiên vào mùa khô, xảy ra tình trạng cạn kiệt nước, người dân phải sử dụng nước rất khó khăn

Giải pháp hiện tại của cư dân tại địa phương là lựa chọn sử dụng nguồn nước mua của tư nhân được chở bằng ghe hoặc xà lan từ nhà máy nước về, dự trữ ngước mưa

để sử dụng đồng thời, song vẫn không đủ cho các hoạt động sinh hoạt Qua đó chưa kể đến sự phát triển của công nghiệp và du lịch trong tương lai

Với tốc độ tăng trưởng kinh tế và dân số ở khu vực, tính đến năm 2025, tốc độ tăng trưởng dân số giữ mức ổn định 1,05% thì dân số tính toán của địa phương sẽ là

201277 người, sự cần thiết để xây dựng 1 nhà máy nước với công suất 12.000 m3/ngđ

là vô cùng cần thiết để phục vụ cung cấp lượng nước sạch cho toàn bộ người dân tại địa phương Việc hình thành nhà máy góp phần thúc đẩy sự ổn định phát triển khu vực, góp phần cải thiện vệ sinh môi trường, đảm bảo nhu cầu dùng nước sạch tại địa phương, các

xã lân cận Thực hiện hiện đại hóa và hoàn thành mục tiêu nông thôn mới của chính phủ

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC

VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT

2.1 Tổng quan về chất lượng nước

2.1.1 Đặc điểm nguồn nước cấp

Để cung cấp nước sạch, ta có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (gọi

là nguồn nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước mưa

Thông thường chất lượng nước mặt bị ô nhiễm bởi các chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, hóa chất bảo vệ thực vật còn nguồn nước ngầm thường ô nhiễm bởi các chất khoáng sản hòa tan

Con người cùng với các hoạt động sinh tồn, phát triển của mình ngày càng trở thành một nhân tố gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng nguồn nước

Theo tính chất của nguồn nước ta có thể phân chia ra các loại sau:

- Nước mặt:

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

o Chứa các khí hòa tan, đặc biệt là oxy

o Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (đối với nước trong ao, đầm, hồ do xảy

ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng

độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo)

o Có hàm lượng chất hữu cơ cao

o Có sự hiện diện của nhiều loại tảo, chứa nhiều VSV

o Nước chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và

độ kiềm hydrocacbonat khá cao Đặc trưng của nước ngầm là:

o Độ đục thấp

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

o Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S

o Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu: Sắt, mangan, canxi, magiee, flo,

o Không có sự hiện diện của VSV

2.1.2 Tính chất lý học của nước

❖ Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí nước Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4  400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định (từ 17  270C)

❖ Hàm lượng cặn không tan

Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ (105  1100oC)

Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì việc xử lí càng tốn kém và phức tạp

❖ Độ màu của nước

Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban Nước thiên nhiên thường có

độ mầu thấp hơn 200PtCo Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lý kết hợp

❖ Mùi và vị của nước

Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp chảy vào, các hoá chất hoà tan, Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol,… Vị mặn, vị chua,

vị chát, vị đắng,…

Độ đục thường được đo bằng máy so màu quang học dự trên cơ sở thay đổi cường

Là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) 1NTU tương ứng 0.58 mg foomazin trong một lít nước

❖ Độ dẫn điện

Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4.2 µS/m (tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

2.1.3 Tính chất hóa học của nước

❖ Độ pH

PH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng

để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

pH <7 nước co tính axit

pH >7 nước co tính kiềm

Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước Ở độ pH<5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước

❖ Độ kiềm

Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của cá ion bicacbonat, cacbonat, hydroxyt

và anion của các muối của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua

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

❖ Độ oxy hoá

Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Chỉ tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước Độ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng

❖ Clorua

Clorua làm cho nươc có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muối khoáng hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay

ở đoạn sông gần biển Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra mắc bệnh

về thận Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bê tông

❖ Sunfat

Ion sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc hữu

cơ Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, có thể gay mất nước trong cơ thể và làm tháo ruột Ngoài ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bê tông

❖ Florua

Nước ngầm từ cá vùng đất chưa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm lượng florua cao đến 10mg/l trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường Ơ nồng độ thấp, từ 0.5 mg/l dến 1mg/l, florua giúp bảo vệ men răng

❖ Hàm lượng sắt

Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III) Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic

Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm

hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống

❖ Hàm lượng mangan

Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước

❖ Nhôm

Vào mùa mưa, ở nững vùng đất phèn, đát ở trong điều kiện khử không co oxy, nên các chất như Fe2O3 và Jarosite tác dộng qua lại, lấy oxy của nhau và tạo thành sắt, nhôm, sunfat hòa tan trong nước Do đó, nước mặt ở vung náy thường rấ chua, pH = 2.5÷4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi dến 300 mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion Al3+(từ 5 ÷ 70mg/l)

Khi chứa niều nhôm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rất chua Nhôm có đọc tính đối với sức khỏe con người Khi uống nước co chứa hàm lượng nhôm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer

❖ Các chất khí hoà tan

Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn Khí H2S

là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, phân rác Khi trong nước có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại

Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy

Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng Việc đánh giá

độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác định hàm lượng CO2

cân bằng và CO2 tự do Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO

đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nươc trước khi sử dụng

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

Có 3 nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân:

- Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia Coli (E.coli)

- Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridum perfringents

Đây là những nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người Trong đócE.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giống những vi sinh vật gây bệnh khác Sự có mặt E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác

2.1.5 Tính ổn định của nước

Nước không ổn định sẽ gây ăn mòn hoặc lắng cặn đường ống, thiết bị vệ sinh Các nguyên nhân chính:

- Oxy hòa tan cao

- Tổng rắn hòa tan cao

2.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước

- Lắng ở trạng thái động (nước luôn chuyển động)

- Các hạt cặn không tan không đồng nhất (có hình dạng, kích thước khác nhau) không ổn định (luôn thay đổi)

❖ Lắng ngang

Để nghiên cứu quá trình lắng cặn ở bể lắng ngang, trước tiên xét chuyển động của các hạt cặn tự do trong điều kiện chảy tầng lí tưởng Lúc này quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của dòng nước theo phương năm ngang có dạng đường thẳng

Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạt cặn

là những đường cong có bán kính cong nhỏ hơn so với trường hợp lắng không dùng chất keo tụ Càng xa điểm xuất phát, kích thước hạt càng tăng lên do quá trình va chạm, kết dính Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên So với lắng không keo tụ, lắng có keo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều

Là loại nước chuyển động theo chiều ngang

Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép

Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m3/ngàyđêm

Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn

Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt

Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kết dính, thì ngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu lớn hơn tốc độ rơi của dòng nước lắng xuống được, còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được

Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước

bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đến khi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống Như vậy lắng keo

tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhiều so với lắng tự nhiên

Tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng không chỉ phu thuộc vào chất keo tụ,

mà còn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dong nước đi lên và chiều cao vùng lắng phải

đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau được

Bể thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn được xây bằng gạch hoặc bê tông cốt thép

Được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn 3000m3/ ngàyđêm Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện hay bê tông cốt thép

Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ

Cấu tạo bể: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùng chứa nến cặn ở dạng hình nón hoặc hinh chóp ở phía dưới, Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kì bằng ống và van xả cặn

Nguyên tắc làm việc bể: đầu tiên nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi đi xuống dưới qua bộ phận hãm là triệt tiêu chuẩn động xoáy rồi vào bể lắng Trong bể lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và được đưa sang bể lọc

❖ Bể lắng lớp mỏng

Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang nhưng khác với lang ngang

là trong vùng lắng của bể được đặt thêm các bảnh vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45o ÷ 60o so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau

Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất lắng cao hơn so với bể lắng ngang Vì vậy kích thước bể lắng lớp mỏng nhỏ hơn bể lắng ngang, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình

Tuy nhiên do phải đặc nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng, nên việc lắp ráp phức tạp và tốn vật liệu làm vách ngăn Mặt khác do bể có chế độ làm việc ổn định, nên đòi hỏi nước đã hòa trộn chất phản ứng cho vào bể phải co chất lượng tương đối ổn định

Vì vậy, trước mắt nên xử dụng bể lắng lớp mỏng cho những trạm xử lý có công suất không lớn, khi xây mới, hoặc có thể sử dụng khi cần cải tạo bể lắng ngang cũ để nâng công suất trong điều kiện diện tích không cho phép xây dựng thêm công trình mới

Theo chiều của dòng chảy, bể lắng lớp mỏng được chia làm 3 loại: bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngược chiều

Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở bể trộn (không qua bể phản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thích hợp vào ngăn lắng

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 và được giữ lại Kết quả nước được làm trong

Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngăn chứa nén cặn Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo vệ Nếu không có tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảm hiệu quả lắng cặn

Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể phải có lưu lượng

và nhiệt độ ổn định

Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí Nếu không trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí sẽ kéo theo các hạt cặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng

Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn

lơ lửng của bể lắng

Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây dựng hơn Nhưng

bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước

Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000 m3/ngàyđêm

Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối, rồi được phân phối vào vùng lắng Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm bể ra ngoài Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường ống sang bể lọc

Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có thể từ 5m trở lên Bể lắng li tâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao (lớn hơn 2000mh/l) với công suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m3/ngàyđêm và có hoặc không dùng chất keo

Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường Nhưng bể lắng li tâm có kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác do bể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ở vùng trong

do tốc độ lớn, cặn khó lắng đôi khi xuất hiện chuyển động khối

Mặc khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vong xung quanh

bể nên thu nước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên chống bị hư hỏng

c Lọc nước

Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước

Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép

Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ lọc giảm dần

Để khôi phục lại khả năng làm việc của lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng ởi hai thông số cơ bản là: tốc

Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể không được lớn hơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m

Số bể lọc không được ít hơn 2

Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép Đáy bể thường

có độ đốc 5% về phía xả đáy

Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu nước ở phía dưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi mực nước dâng

lên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào bể đến ngang cao độ thiết kế

Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ tính toán Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày phải điều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định Khi tổn thất áp lực đạt đến trị số giới hạn (1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc

- Bể lọc nhanh

Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc một chiều

và bể lọ 2 chiều Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứa nước sạch

Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thoát nước

Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc

Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên chất lượng nước lọc ngay sau khi rửa chưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì công tác của bể lọc, tức là phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể Chu kì công tác của bể lọc dài hay ngắn phụ thuộc vào bể chứa Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút

- Bể lọc nhanh 2 lớp

Bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàn giống

bể lọc nhanh phổ thông Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vật liệu lọc: lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit

Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn hơn nên độ rỗng lớn hơn Do đó sức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 lần so với bể lọc nhanh phổ thông Vì vậy

có thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể

Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫn nhau

Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 lớp vật liệu lọc

- Bể lọc sơ bộ

Bể lọc sơ bộ còn được gọi là bể lọc phá được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm

Bể lọc sơ bộ có nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh phỏ thông

Số bể lọc sơ bộ trong 1 trạm không được nhỏ hơn 2

- Bể lọc tiếp xúc

Bể lọc tiếp xúc được sử dụng trong dây truyền công nghệ xử lí nước mặt có dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến 150o

(thường là nước hồ) với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lí

có công suất đến 10.000 m3/ngàyđêm

Khi dùng bể lọc tiếp xúc, dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt sẽ không cần có

bể phản ứng và bể lắng

Hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc, còn dây chuyền khử sắt sẽ không cần co bể lắng tiếp xúc, nước ngầm sau khi qua dàn mưa hoặc thung quạt gió vào thảng bể lọc tiếp xúc

Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên Nước đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát lọc rồi tràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa

Bể lọc tiếp xúc có thể làm việc với tốc độ không đổi trong suốt một chu kì làm việc hoặc với tốc độ lọc thay đổi giảm dần đến cuối chu kì sao cho tốc độ lọc trung bình phải bằng tốc độ lọc tính toán

Ưu điểm của bể lọc tiếp xúc: Khả năng chứa cặn cao, chu kì làm việc kéo dài Đơn giản hóa dây truyền công nghệ xử lí

Nhược điểm: tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn Hệ thống phân phối hay bị tắt, nhất lad trường hợp nước chứa nhiều sinh vật và phù du rong tảo

2.2.2 Phương pháp hóa lý

❖ Quá trình keo

Trong nước sông suối, hồ ao, thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần

và kích thước rất khác nhau Đối với các loại cặn này dùng các biện pháp xử lý cơ học trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được cặn có kích thước lớn hơn

10-4mm Cũn cỏc hạt cú kớch thước nhỏ hơn 10-4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp lí cơ học kết hợp với biện pháp hoá học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, taọ thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể

Để thực hiện quá trỡnh keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như: phèn nhôm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3 Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan

Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H+ thỡ cần phải kiềm hoỏ nước Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nhất là vôi CaO Một số trường hợp khỏc cú thể dựng là Na2CO3 hoặc xút NaOH Thông thường phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5.57.5

Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trỡnh keo tụ như: các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ…

❖ Hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và gọi la hấp phụ bề mặt Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng chất hấp phụ, người ta gọi quá trình này là sự hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệp hấp phụ Bề mặt càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn

Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả của sự chuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường

- Xảy ra ở nhiệt độ thấp dưới nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ

- Loại tương tác: tương tác giữa các phân tử

- Entanpi thấp:H < 20 KJ/mol

- Xảy ra hấp phụ đa lớp

- Năng lượng hoạt hóa thấp

- Năng lượng trạng thái của chất bị hấp phụ không thay đổi

Đặc trưng của hấp phụ hóa học:

- Xảy ra ở nhiệt độ cao

- Lực tương tác: xảy ra lực liên kết cộng hóa trị giữa chất bị hấp phụ và bền mặt

- Entanpi cao: 50 KJ/mol < H < 800 KJ/mol

- Chỉ xảy ra hấp phụ đơn lớp

- Các năng lượng hoạt hóa cao

- Mật độ electron tăng lên ở bề mặt phân cách hấp phụ – chất bị hấp phụ

- Chỉ xảy ra thuận nghịch ở nhiệt độ cao

Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải diệt trùng để ngăn ngừa

sự kết bám của các vi sinh vật lê thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làm giảm khả năng truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn thất thủy lực của hệ thống

Các quá trình khử trùng:

- Khử trùng bằng phương pháp hóa học

- Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo

Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vaatjvaf gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li:

-Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau:

Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng định liều lượng Clo và phải được trang bị cơ gới hóa để di chuyển các bình và thùng

- Dùng ôzôn để khử trùng

Ôzôn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử Ôzôn

có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần

Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5 phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol

- Khử trùng nước bằng tia tử ngoại

Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tác dụng diệt trùng rất mạnh

Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chit đạt được triệt

để khi trong nước không co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng

Các phương pháp khử trùng khác:

- Khử trùng bằng siêu âm

Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn trong khoảng thời gian nhỏ nhất

là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật co trong nước

- Khử trùng bằng phương pháp nhiệt

Dây là phương pháp cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oC có thể tiêu diêu phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc

Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đung sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gian đình

- Khử trùng bằng Ion bạc

Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2-10 ion g/l

đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước

có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối … thì ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng

❖ Làm mềm nước

Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làm lãng phí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đường ống, thiết bị công nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng

Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magie nhằm hạ độ cứng của nước xuống đến mức cho phép

Các phương pháp làm mềm nước:

- Phương pháp hóa học

o Làm mềm nước bằng vôi Làm mềm nước bằng vôi hay còn gọi là phương pháp khử độ cứng cacbonat bằng vôi, được áp dụng khi cần phải giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước

Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:

Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giá trị pH sau khi pha vôi vào nước Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đạt đến sự cân bằng bão hòa CaCO3 và Mg(OH)2 trong nước Tương ứng với trạng thái bão hòa đó, độ ổn định của nước phải được thể hiện ở một giá trị pHo nào đó Tại trạng thái bão hòa tự nhiên ứng với pHs của nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm Để tăng tốc độ lên, cần phải có một lượng dư ion OH biểu thị bằng giá trị pH Như vậy giá trị pHo sẽ có được biểu thị bằng công thức:

Trong đó:

pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm

pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn định của nước

o Làm mềm nước bằng vôi và sođa

Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ion HCO3

-và CO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng toàn phần không giảm

Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước các phản ứng sẽ là:

Và

Như vậy ion CO32- của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO3 kết tủa

o Làm mềm nước bằng photphat Khi cần làm mềm triệt để, sử dụng vôi và sođa vẫn chưa hạ độ cứng của nước xuống được đến mức tối thiểu Để đạt được điều này, cho vào nước Na3PO4 sẽ khử được hết các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước ở dạng muối không tan theo phản ứng:

3CaCl2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6NaCl

3MgSO4 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2  + 3Na2 SO4

3Ca(HCO3)2+2Na3PO4 → Ca3(PO4)2  + 6NaHCO3

3Mg(HCO3)2+2Na3PO4 → Mg3(PO4)2  + 6NaHCO3

Quá trình làm mềm nước bằng photphat chỉ diện ra ở nhiệt độ lớn hơn 100oC Sau xử lý, độ cứng của nước giảm xuống còn 0,04 đến 0,05 mđlg/l Do giá thành của

Na3PO4 cao nên thường chỉ dùng nó với liều lượng nhỏ sau khi đã làm mềm bằng vôi và sođa

o Phương pháp nhiệt Nguyên lý cơ bản của phương pháp là khu đun nóng nước, khí cacbonic hòa tan

sẽ bị khử hết thông qua sự bốc hơi, trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình:

Tuy nhiên đun sôi nước chỉ khử hết khí CO2 và giảm độ cứng cabonat của nước, trong nước vẫn còn một lượng CaCO3 hòa tan Đối với magie quá trình lắng cặn xảy ra qua hai bước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC:

Khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân:

Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể Nếu kết hợp

xử lý hóa chất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do độ nhớt của nước giảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng

Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các hệ thống cấp nước nóng công nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhiệt lượng nhiệt dư của nồi hơi Các công trình làm mềm bao gồm: pha chế, và định lượng hóa chất, thiết bị đung nống nước, bể lắng và bể lọc

2.3 Một số dây chuyền xử lý nước mặt hiện có tại Việt Nam

a Nhà máy xử lý nước Thủ Đức

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước cấp của nhà máy xử lý nước Thủ Đức –

thành phố Hồ Chí Minh

b Nhà máy xử lý nước BOO Thủ Đức

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước cấp của nhà máy nước BOO Thủ Đức –

Bể lắng ngang

Bể Lọc nhanh

Phèn, vôi

Clo, flo

Trạm bơm cấp 2

Trạm bơm cấp 1

nhận

Phản ứng đứng Phèn, vôi

c Nhà máy xử lý nước Tam Hiệp

Hình 2.3 Sơ đồ trạm xử lý nước cấp của nhà máy xử lý nước Tam Hiệp – Tỉnh quảng Nam

Nhận xét: Nói chung các dây chuyền xử lý nước mặt nêu trên đều có các hạng mục như bể trộn, bể phản ứng để tạo các bông keo, bể lắng để lắng các hạt lơ lửng và các bông cặn đã hình thành trong nước, bể trong để lọc loại nhỏ các hạt cặn có kích thước nhỏ không giữ lại được ở bể lắng, bể chứa cũng tiến hành châm hóa chất khử trùng vi sinh

Phèn, vôi

Bể trộn vách ngăn

Bể lắng đáy phẳng có tầng cặn lơ lửng

Bể lọc Aquazur Clo

Trạm bơm cấp 1 Sông Sài Gòn

Bể chứa

Ngăn tiếp nhận

Bể phản ứng cơ khí

Trạm bơm

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ, CHẤT LƯỢNG

NGUỒN NƯỚC NGUỒN

3.1 Tính toán lưu lượng trạm xử lý

Tổng số dân Thị xã Tân Châu là 183218 người (2016) Số dân tính toán cấp nước đến năm 2025 là:

N = N0× (1 + a)n = 183218 × (1 + 1.05%)9 = 201277 (người)

Trong đó:

N0: Là số dân cơ sở (năm 2016);

a: Tốc độ tăng trường dân số 1,05%;

n: Số năm tính toán, n = 9 năm

Dựa vào các yếu tố trên và áp dụng tiêu chuẩn dùng nước TCXD 33:2006 như sau:

- Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt trung bình ngày:

qtc: Tiêu chuẩn cấp nước: qtc = 100 l/người.ngđ (TCXDVN 33:2006);

N: Số dân cư được cấp nước: N = 201277 người (Dân số tính toán đến năm 2025 của Thị xã Tân Châu, tỉnh An Giang);

f: tỷ lệ dân số được cấp nước, f = 90%

- Lưu lượng nước cấp cho sinh hoạt ngày lớn nhất:

Qshmax = Qshtb × Kngàymax = 18144.93 × 1,2 = 21737,92(m3/ngđ)

- Lưu lượng nước dịch vụ: