Tính toán, thiết kế trạm cấp nước sinh hoạt cho khu đông nam huyện hoài nhơn, tỉnh bình định, với công suất 5600m3 ngày đêm

Đặc biệt các triệu chứng về xương do ảnh hưởng của việc sử dụng nguồn nước ô nhiễm, môi trường sống đang bị ô nhiễm từ những chất thải trong sinh hoạt bình thường của người dân nhưng khô

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC SƠ ĐỒ viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU x

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 TÓM TẮT DỰ ÁN 1

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI HUYỆN HOÀI NHƠN 2

1.2.1.1 Vị trí địa lý 2

1.2.2.2 Địa hình, địa chất 3

1.2.2.3 Khí hậu 3

1.2.2.4 Thủy văn 3

1.2.3 Đặc điểm kinh tế, xã hội 4

1.2.3.1 Dân số 4

1.2.3.2 Kinh tế 4

1.2.3.3 Văn hóa – xã hội 5

1.3 HIỆN TRẠNG VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC 7

1.4 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 8

1.4.1 Đặc điểm nguồn nước 8

1.4.2 Chất lượng nước cấp 9

1.4.2.1 các chỉ tiêu vật lý chính 9

1.4.2.2 Các chỉ tiêu hóa học chính 10

1.4.2.3 Chỉ tiêu vi sinh 12

1.4.2.4 Tính ổn định của nước 12

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC DƯỚI ĐẤT 13

2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA NGƯỚC NGẦM 13

2.1.1 Các ion trong nước ngầm 13

2.1.2 Các chất khí hòa tan trong nuớc ngầm 15

2.2 CÁC QUÁ TRÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC 16

2.2.1 Quá trình làm trong nước 17

2.2.2 Quá trình làm thoáng 17

2.2.3 Clo hóa sơ bộ 17

2.2.4 Quá trình khuấy trộn hóa chất 18

2.2.5 Quá trình keo tụ tạo bông 18

2.2.6 Quá trình lắng 18

2.2.7 Quá trình lọc 18

2.2.8 Hấp thụ và hấp phụ bằng than hoạt tính 19

2.2.9 Flo hóa nước 19

2.2.10 Khử trùng nước 19

2.2.11 Ổn định nước 19

2.2.12 Làm mềm nước 19

2.2.13 Khử mùi 19

2.3 CÁC CÔNG TRÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM 20

2.3.1 Các công trình làm thoáng 20

2.3.1.1 Làm thoáng bằng giàn mưa đơn giản 20

2.3.3.2 Làm thoáng cưỡng bức 20

2.3.2 Các công trình lắng 21

2.3.2.1 Bể lắng ngang 21

2.3.2.2 Bể lắng đứng 21

2.3.2.3 Bể lắng ly tâm 22

2.3.2.4 Bể lắng lớp mỏng 24

2.3.2.5 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 24

2.3.3 Bể lọc 25

2.3.3.1 Phân loại 25

2.3.3.2 Vật liệu lọc 30

2.4 MỘT SỐ TIÊU CHUẨN CẤP NƯỚC 31

2.5 LỰA CHỌN NUỒN NƯỚC 31

2.6 TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC CẤP 32

2.7 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ NHÀ MÁY NƯỚC SẠCH Ở TỈNH BÌNH ĐỊNH 34

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 35

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 35

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

3.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 36

3.2.1 Đề xuất phương án xử lý 36

3.2.2 So sánh 2 phương án 37

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 38

4.1 CÔNG SUẤT TRẠM XỬ LÝ 38

4.2 TÍNH TOÁN GIÀN MƯA 39

4.3 TÍNH TOÁN BỂ LẮNG 40

4.4 TÍNH TOÁN BỂ LỌC 41

4.5 KHỬ TRÙNG NƯỚC 48

4.6 TÍNH TOÁN BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH 49

4.7 TÍNH TOÁN HỒ LẮNG BÙN 49

CHƯƠNG 5: DỰ TOÁN CHI PHÍ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 51

5.1 DỰ TOÁN CHI PHÍ XẤY DỰNG CƠ BẢN 51

5.2 DỰ TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 57

5.3 GIÁ THÀNH XỬ LÝ NƯỚC BÁN RA 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1: Bảng đồ tổng thể huyện Hoài Nhơn 2

Hình 1 2: Cơ cấu kinh tế (% - thống kê của toàn xã) 5

Hình 1 3: Các loại bệnh ở xã Hoài Mỹ, Hoài Hải, Hoài Xuân và Hoài Hương 6

Hình 2.1: Giàn mưa khử sắt 20

Hình 2.2: Bể lắng ngang 21

Hình 2.3: Bể lắng đứng 22

Hình 2.4: Cấu tạo bể lắng ly tâm 23

Hình 2.5: Cấu tạo bể lắng lớp mỏng 24

Hình 2.6: Cấu tạo bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 24

Hình 2.7: Cấu tạo bể lọc nhanh 26

Hình 2.8: Cấu tạo bể lọc chậm 27

Hình 2.9: Cấu tạo bể lọc áp lực 28

Hình 2.10: Bể lọc áp lực 29

Hình 2.11: Bể lọc tiếp xúc 29

Hình 2.12: Một số vật liệu lọc 30

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1: Bảng tổng hợp dân số và số hộ trong vùng dự án của 4 xã huyện Hoài Nhơn

4

Bảng 2.1: Chất lượng nước thô 32

Bảng 2.2: Trữ lượng nước các giếng 32

Bảng 4.1: Công suất trạm xử lý 38

Bảng 4.2: Tóm tắt thông số thiết kế giàn mưa 40

Bảng 4.3: Tóm tắt thông số thiết kế bể lắng tiếp xúc 41

Bảng 4.4: Tóm tắt thông số thiết kế bể lọc 48

Bảng 5.1: Dự toán chi phí bể lắng - giàn mưa 51

Bảng 5.2: Dự toán chi phí bể lọc 53

Bảng 5.3: Dự toán chi phí bể chứa nước sạch 55

Bảng 5.4: Dự toán chi phí hồ lắng bùn 56

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm nước cấp Phước Sơn, Tuy Phước, Bình định 34

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ dậy chuyền công nghệ trạm nước cấp huyện Phù Cát, Bình Định 34

Sơ đồ 3.1: Sơ đồ công nghệ phương án 1 36

Sơ đồ 3.1: Sơ đồ công nghệ phương án 2 36

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

BXD : Bộ xây dựng

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

Tại khu vực Đông Nam huyện Hoài Nhơn, hầu hết các hộ gia đình không có nguồn nước sạch để phục vụ cho sinh hoạt đã làm cho người dân trong vùng gặp rất nhiều khó khăn trong đời sống – xã hội Người dân sinh sống ở khu vực này từ bấy lâu nay luôn mơ ước, mong chờ sự quan tâm và đầu tư của Đảng và Nhà nước để có dự án

về nước sạch phục vụ cho nhu cầu bình thường của cuộc sống

Mục tiêu của đề tài

Trước tình hình cấp thiết như vậy thì việc đầu tư xây dựng một hệ thống cấp nước cho khu vực Đông Nam huyện Hoài Nhơn là việc làm thật sự rất cần thiết và kịp thời Khi nhà máy hoạt động sẽ cung cấp nước sinh hoạt cho người dân và các hoạt động sản xuất đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của vùng

Đưa ra phương án và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp phù hợp với chất lượng nước nguồn, nhu cầu sử dụng của người dân và đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước ăn uống của Bộ y tế ( QCVN 01: 2009/BYT ) trước khi đến với người sử dụng

Thông qua đề tài sẽ góp phần củng cố kiến thức đã học, phục vụ cho việc học tập

và công tác sau này

Đối tượng nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

Tìm hiểu về nhu cầu sử dụng nước của khu Đông nam huyện Hoài Nhơn

Xác định đặc tính của nguồn nước bao gồm các chỉ tiêu lý, hóa, sinh học

Đề xuất hệ thống xử lý phù hợp với lưu lượng, nồng độ các chỉ tiêu đặc trưng của nước nguồn

Tính toán các công trình đơn vị của hệ thống

Dự toán chi phí xây dựng, thiết bị, hóa chất, vận hành của hệ thống

Phương pháp thực hiện

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về nước ngầm, tìm hiểu thành phần, tính chất nước ngầm

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước ngầm Phương pháp so sánh: So sánh ưu nhược điểm của các phương án khác nhau để đưa ra phương án phù hợp nhất

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

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

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Xây dựng hệ thống xử lý nước cấp đặt tiêu chuẩn, giải quyết nhu cầu sử dụng nước sạch của người dân, phục vụ cho sự phát triển của khu Đông nam huyện Hoài Nhơn nói riêng và huyện Hoài Nhơn nói chung

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TÓM TẮT DỰ ÁN

 Tên dự án: Tiểu dự án “Cấp nước sinh hoạt khu Đông Nam huyện Hoài Nhơn, tỉnh Bình Định”

 Chủ đầu tư: Sở nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Bình Định

 Phương thức đầu tư: Xây dựng mới

 Quy mô đầu tư:

 Trạm xử lý nước công suất 5600m3/ ngày đêm

+ Cải thiện điều kiện vệ sinh hộ gia đình và các cơ sở công cộng chưa có nhà vệ sinh theo tiêu chuẩn, nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của nhân dân vùng hưởng lợi

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI HUYỆN HOÀI NHƠN

(Các xã thuộc dự án : Hoài Xuân, Hoài Mỹ, Hoài Hương và Hoài Hải nằm phía Đông Nam huyện Hoài Nhơn)

Hình 1.1: Bảng đồ tổng thể huyện Hoài Nhơn

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên

1.2.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực huyện Hoài Nhơn có vị trí địa lý 14o25’ độ Vĩ Bắc, 109o00’ độ Kinh Đông có vị trí như sau:

 Phía Bắc giáp với huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi,

 Phía Nam giáp với huyện Phù Mỹ,

 Phía Tây giáp với hai huyện Hoài Ân và An Lão,

 Phía Đông giáp biển Đông

Vị trí địa lý khu vực dự án: 4 xã thuộc dự án nằm phía Đông Nam của huyện Hoài Nhơn, phía đông giáp biển, phía nam và tây nam giáp xã Hoài Đức, phía bắc giáp xã Hoài Thanh

1.2.2.2 Địa hình, địa chất

Khu vực dự án có địa hình, khá bằng phẳng với địa hình có độ dốc nhỏ Một vài vị trí cục bộ có đồi thấp, nhìn chung, địa hình Hoài Nhơn khá thuận lợi cho việc xây dựng hệ thống cấp nước Cụ thể như sau:

 Khu vực trạm bơm giếng là khu vực được khai phá để thâm canh, chủ yếu là trồng lúa và các cây ngắn ngày, đất khá bằng phẳng cao độ trung bình 5.5 đến 6.0

 Khu vực trạm xử lý nước là vùng đồi đã được san bằng cao độ mặt bằng 13,50 Cao độ địa hình của vùng dự án có xu hướng thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam: Vùng Hoài Xuân có cao độ bình quân 8.0, vùng Hoài Hương có cao độ 8.0 đến 13.0, vùng Hoài Hải có cao độ bình quân 4.0-5.0, vùng Hoài Mỹ có cao độ bình quân 3.0-4.0

 Trong vùng dự án cấp nước có sông Lại Giang chảy qua chia cắt thành 2 phần; phía hữu sông có hai xã Hoài Mỹ và Hoài Hải, phía tả sông có hai xã Hoài Xuân

và Hoài Hương Đường tỉnh lộ ven biển nối liền giữa hai xã Hoài Mỹ và Hoài Hương

 Trong khu vực dự án từ khu xử lý nước đến các điểm dùng nước, đường sá phần lớn được bê tông hóa, tương đối thuận tiện cho việc bố trí hệ thống đường ống dẫn nước, phân phối nước Khu dân cư sinh sống dọc theo ĐT629, đường liên thôn, xã tương đối dày đặc, nhiều nhà cửa, thuận lợi cho việc đấu nối và cấp nước vào hộ gia đình

1.2.2.3 Khí hậu

 Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là 270C, thấp nhất là 220C, cao nhất là 32 – 350

C

 Độ ẩm không khí thấp nhất đạt 62%, cao nhất đạt 88%, trung bình đạt 70 – 80%

 Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 11, lượng mưa trung bình trong năm là 1.800mm tập trung nhiều vào tháng 9 đến tháng 10 Mùa nắng từ tháng 12 đến tháng 8 năm sau, mùa khô thường gây hạn hán và thiếu nước cho nông nghiệp và sinh hoạt Mùa mưa thường gây ngập lụt

1.2.2.4 Thủy văn

 Trong vùng dự án có hệ thống sông Lại Giang chảy ngang, con sông này là sự kết hợp của hai con sông: Sông Kim Sơn và Sông An Lão Lưu lượng dòng chảy đến đáng kể, sông có nước quanh năm Đây là nguồn nước mặt dồi dào để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản Vào mùa mưa, khi cửa biển An Dũ chưa bị thông dòng thì toàn bộ khu vực dự án ngập trong lũ, nguồn nước mặt bị đục và bị nhiễm bẩn có nguy cơ lan truyền dịch bệnh

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

 Ngoài ra trong vùng còn có hồ chứa như: Hồ Cây Khế có lưu vực nhỏ, dung tích chứa nhỏ dùng để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp cho xã Hoài Mỹ, cuối mùa khô thường cạn nước

 Do trong vùng chưa có hệ thống thuỷ nông làm nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt ở hạ lưu sông Lại Giang nên biên độ dao động của thuỷ triều rất lớn, đặc biệt vào mùa khô khả năng nhiễm mặn lan rộng toàn vùng

1.2.3 Đặc điểm kinh tế, xã hội

1.2.3.2 Kinh tế

Huyện Hoài Nhơn có nền kinh tế nông nghiệp chủ yếu trồng lúa và hoa màu, gần đây Hoài Nhơn phát triển thêm ngành nghề truyền thống như dệt thảm dừa, dệt chiếu

và các sản phẩm thủ công từ dừa rất được du khách yêu thích Bên cạnh đó chủ trương

mở rộng cảng cá Tam Quan đã đem lại nguồn lợi đáng kể về thủy sản cho huyện, số lượng tàu thuyền đánh bắt xa bờ của Hoài Nhơn lớn nhất tỉnh Về lâm nghiệp, huyện Hoài Nhơn được dự án Việt Đức đầu tư (dự án viện trợ không hoàn lại của chính phủ Cộng hòa Liên bang Đức - KfW6) trên lĩnh vực trồng rừng và khoanh nuôi tái sinh rừng tự nhiên đem lại công ăn việc làm cho các hộ nông dân

Hình 1.2: Cơ cấu kinh tế (% - thống kê của toàn xã)

Ở 4 xã Hoài Hải, Hoài Mỹ, Hoài Xuân và Hoài Hương, nguồn thu nhập trong năm chủ yếu là từ ngư nghiệp và nông nghiệp

Xã Hoài Hương có thu nhập trung bình cao nhất 2.000.000 VNĐ/người/tháng Tiếp theo là Hoài Mỹ với 1,470,000 VNĐ/người/tháng, Hoài hải với 1,250,000 VNĐ/nguời/tháng và Hoài Xuân là 1,200,000 VNĐ/người/tháng

1.2.3.3 Văn hóa – xã hội

Tại mỗi xã đều có một trạm y tế để chăm sóc sức khỏe cho người dân trong xã Tuy nhiên số lượng bác sĩ làm việc tại mỗi xã rất hạn chế Tại trung tâm huyện Hoài Nhơn có bệnh viện khu vực để khám chữa bệnh cho người dân các huyện phía Bắc tỉnh Bình Định

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Hoài Mỹ Hoài Hải Hoài

Xuân

Hoài Hương

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

Hình 1.3: Các loại bệnh ở xã Hoài Mỹ, Hoài Hải, Hoài Xuân và Hoài

Tất cả học sinh sinh đều được đến trường, cơ sở vật chất trường học đủ để phục vụ cho nhu cầu dạy và học của thầy và học sinh

Bệnh sốt rét

Sốt xuất huyết

50 100 150 200

Bệnh tiêu hoá

Bệnh

về da

Bệnh

về mắt

Bệnh phụ khoa

Bệnh sốt rét

Sốt xuất huyết

Hoai Hai

Nữ Nam

Bệnh sốt rét

Sốt xuất huyết

Hoai Xuan

25 12 48

1200

0 6 0

500 1000 1500

Bệnh tiêu hoá

Bệnh

về da

Bệnh

về mắt

Bệnh phụ khoa

Bệnh sốt rét

Sốt xuất huyết

Hoai Huong

Nữ Nam

1.3 HIỆN TRẠNG VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC

 Cả 4 xã thuộc tiểu dự án đều không có hệ thống nước máy bao phủ toàn xã, có một

số công trình cấp nước tập trung quy mô nhỏ (ở Hoài Mỹ, Hoài Hải và Hoài Hương) nhưng không đủ đáp ứng được nhu cầu nước sạch cho người dân, mặt khác hiện tại một số công trình này đã bị hư hỏng, xuống cấp, thậm chí có công trình không còn sử dụng được Các xã này đều gặp khó khăn để tìm nguồn nước cho sinh hoạt Theo số liệu tổng hợp của các thôn trong tiểu dự án, tỷ lệ hộ gia đình sử dụng nước mưa là 0,3%, nước giếng khoan là 61%, nước giếng đào là 32% và còn lại là các nguồn nước khác (ao, hồ…) Chỉ 41% hộ gia đình sử dụng nguồn nước được đánh giá là hợp vệ sinh (dựa trên tiêu chí mức độ trong, sạch, không màu, không mùi, không vị, không đóng cặn sau khi đun sôi – nhưng vẫn chưa được cơ quan nhà nước kiểm định)

 Các hộ gia đình ở 4 xã dự án không có thói quen sử dụng nước mưa bởi vì nguồn nước này được đánh giá là không sạch và mọi người cũng không có bể để chứa nước mưa

 Không có nguồn nước sạch để phục vụ cho sinh hoạt đã làm cho người dân trong vùng dự án gặp rất nhiều khó khăn trong đời sống – xã hội Người dân sinh sống ở khu vực dự án từ bấy lâu nay luôn mơ ước, mong chờ sự quan tâm và đầu tư của Đảng và Nhà nước để có dự án về nước sạch phục vụ cho nhu cầu bình thường của cuộc sống Ngoài ra, theo kết quả báo cáo của Sở Y tế tỉnh Bình Định, trong thời gian qua vùng dự án có xuất hiện các bệnh: Lỵ trực trùng, lỵ amip, hội chứng lỵ, tiêu chảy, sốt xuất huyết Đặc biệt các triệu chứng về xương do ảnh hưởng của việc sử dụng nguồn nước ô nhiễm, môi trường sống đang bị ô nhiễm từ những chất thải trong sinh hoạt bình thường của người dân nhưng không được xử lý

 Qua đánh giá hiện trạng một số công trình cấp nước tập trung trong bốn xã của vùng dự án cho thấy các công trình đều hoạt động kém hiệu quả, hư hỏng không

sử dụng, nguyên nhân chủ yếu là do ảnh hưởng từ khâu khảo sát thiết kế cho đến khâu quản lý vận hành sau đầu tư của các công trình Hầu hết các công trình giao cho thôn hoặc UBND xã quản lý, vận hành còn một số tồn tại sau: Tỷ lệ thất thoát cao, nhiều thiết bị xử lý, kết cấu công trình xử lý xuống cấp hoặc hư hỏng

 Hiện tại không có xã nào có hệ thống cấp nước tập trung cho toàn bộ khu vực 4

xã, có một số công trình cấp nước tập trung quy mô nhỏ (ở Hoài Mỹ, Hoài Hải và Hoài Hương), nhưng hiện nay đã bị xuống cấp, thậm chí có công trình không còn

sử dụng được Các hộ dân được khảo sát phần lớn sử dụng giếng đào, giếng khoan, và nước đóng bình Nguồn nước chính sử dụng là giếng khoan (66,7%)

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

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

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

Nước mặt

Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong 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:

 Chứa khí hòa tan, đặ biệt là oxy

 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 )

 Có hàm lượng chất hữu cơ cao

 Có sự hiện diện của nhiều loại tảo, chứa nhiều vi sinh vật

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

 Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí: CO2, H2S…

 Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là sắt, magan, canxi, magie, flo

 Không có hiện diện của vi sinh vật

Nước mưa

Nước mưa có thể được xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết, bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi và thậm chí cả vi khuẩn có trong không khí Khi rơi xuống nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể

khác nhau Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nito hay oxy lưu huỳnh sẽ tạo nên mưa axit

1.4.2 Chất lượng nước cấp

1.4.2.1 các chỉ tiêu vật lý chính

Độ màu ( Pt – Co )

Độ màu gây ra bởi các hợp chất hữu cơ, hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc

do sự phát triển của rong tảo Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơ 200 Pt –

Co Độ màu được xác định theo phương pháp so màu với màu Cobalt

 Hàm lượng cặn không tan ( mg/l )

 Hàm lượng căn không tan do các mịn, các hạt các, sét bùn bị dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động thực vật mục nát hòa tan trong nước gây ra Hàm lượng cặn dao động theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lý đối với các nguồn nước mặt

Độ nhớt

Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữa các lớp lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước

Độ dẫn điện

Nước có tính dẫn điện yếu, độ dẫn điện tăng theo hàm lượng các chất hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ

Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất hòa tan trong nước

Hàm lượng cặn không tan

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

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

Hàm lượng cặn của nước ngầm thường nhỏ (30 – 50mg/l), chủ yếu do cát mịn có trong nước gây ra Hàm lượng cặn của nước sông dao động rất lớn (20 – 5000mg/l), có khi lên tới 30000mg/l Cặn có trong nước sông là do các hạt cát, sét, bùn bị dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc động thực vật mục nát hòa tan trong nước

1.4.2.2 Các chỉ tiêu hóa học chính

pH: đặc trưng bởi nồng độ ion H+ trong nước ( pH = -lg [ H+] ) Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH, pH = 7: nước có tính trung tính,

pH < 7: nước mang tính axit, pH > 7: nước có tính kiềm

Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể có chứa Sắt, Mangan, Nhôm ở dạng hòa tan Và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự

do trong nước Tính chất này được dung để khử các hợp chất Sunfua và Cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng

Ngoài ra khi tăng pH và có thêm các tác nhân oxi hóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc

Độ pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình lý, hóa khi xử lý bằng hóa chất Quá trình chỉ có hiệu quả tối ưu khi ở một khoảng pH ấn định trong những điều kiện nhất định

Hàm lượng oxy hòa tan ( DO ): Ô xy hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu

tố tự nhiên như nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước bao gồm các thành phần hóa học, vi sinh và thủy sinh Ô xy hòa tan trong nước không tác dụng với nước về

mặt hóa học

Độ cứng ( mgCaCO 3 /l ): là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie

có trong nước, độ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magie có trong nước, độ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của canxi và magie có trong nước Nước mềm có độ cứng < 50 mgCaCO3/l, nước trung bình 50 – 100 mgCaCO3/l, nước cứng 150 – 300 mgCaCO3/l, nước rất cứng > 300 mgCaCO3/l

Độ kiềm ( mgCaCO 3 /l ): độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion

bicacbonat, hydroxyl và anion của các muối của axit yếu Người ta còn phân biệt độ kiềm riêng phần như: độ kiềm bicacbonat hay độ kiềm hydrat Độ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và hiệu quả xử lý nước

Độ cứng của nước: Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion Canxi và Magie có trong nước, trong kỹ thuật xử lý nước sử dụng 3 loại độ cứng:

Độ oxy hóa ( mg/lO 2 hay KMnO 4 ): là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp

chất hữu cơ có trong nước Độ oxy hóa của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng

Sắt

Trong nước ngầm sắt thường tồn tại dưới dạng Fe2+ , kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hay keo silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa thành bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Nước mặt thường chứa Fe3+, tồn tại dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù.Nước ngầm có hàm lượng sắt cao, đôi khi lên tới 30mg/l hoặc cao hơn nữa Nước mặt chứa sắt(III) nhưng hàm lượng thường không cao Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ngầm Khi trong nước có hàm lượng sắt >0.3 mg/l sẽ gây mùi tanh gây khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống

Man gan

Trong nước ngầm, mangan thường ở dạng mangan(II) nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều Với hàm lượng mangan >0.005mg/l đã gây ra tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước

Các hợp chất của axit sitlic

Các hợp chất của axit silic thường gặp ở dạng keo hay ion hòa tan trong nước Nồng độ axit silic trong nước cao gây khó khăn cho việc khử sắt Trong nước cấp cho nồi hơi áp lực cao, có sự góp mặt của hợp chất axit silic rất nguy hiểm do cặn silicat lắng đọng trên thành nồi

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

chứa nitơ dạng nitrit(NO2) là nước đã bị ô nhiễm trong một thời gian dài hơn Nếu nước chứa chủ yếu nitơ dạng nitrat(NO3) chứng tỏ quá trình ôxy hóa đã kết thúc

1.4.2.3 Chỉ tiêu vi sinh

Nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo trong đó có một số gây bệnh cần được loại bỏ Việc xác định sự có mặt của các loại vi trùng gây bệnh thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy trong thực tế, người ta sử dụng Ecoli làm vi khuẩn đặc trưng để xác định mức độ ô nhiễm vi trùng gây bệnh trong nước Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kị khí cũng được xác định để tham khảo them khi đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước

1.4.2.4 Tính ổn định của nước

Nước không ổn định sẽ ăn mòn hoặc lắng cặn đường ống, thiết bị vệ sinh

 Các nguyên nhân chính:

 Oxy hòa tan cao

 Tổng rắn hòa tan cao

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC DƯỚI ĐẤT

2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA NGƯỚC NGẦM

 Thành phần chất luợng của nuớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nuớc ngầm, cấu trúc địa hình của khu vực và chiều sâu dịa tầng nơi khai thác nuớc Ở các khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nuớc ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và chất luợng khá ổn định Nguời ta chia làm 2 loại khác nhau:

 Nước ngầm hiếu khí: Thông thường nuớc có oxy có chất luợng tốt, có truờng hợp không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho nguời tiêu thụ Trong nuớc có oxy sẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4+,…

 Nước ngầm yếm khí: Trong quá trình nước thấm qua các tầng đá, oxy bị tiêu thụ Khi lượng oxy hòa tan trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+

Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao.Trong đất thường chứa nhiều CO2

do quá trình trao đổi chất của rễ cây và quá trình thủy phân các tạp chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật Khí CO2 hòa tan trong nước mưa theo phản ứng sau:

CO2 + H2O → H2CO3Axít yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxicacbonat tạo ra ion Ca2+

2H2CO3 + 2CaCO3 → Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3

-Ion magie Mg 2+

Nguồn gốc của các ion Mg2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối magie silicat

và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2 Sự có mặt Ca2+ và

Mg2+ tạo nên độ cứng của nước

Ion Na +

Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau:

2NaAlSi3O3 + 10H2O → Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3

Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có độ hòa tan lớn trong nước biển

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

Ion NH4 +

Các ion NH4+ có trong nước ngầm có nguồn gốc từ các chất thải rắn và nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp, chất thải chăn nuôi, phân bón hóa học và quá trình vận động của nitơ

Ion bicacbonat HCO 3

-Được tạo ra trong nước nhờ quá trình tan đá vôi khi có mặt khí CO2

4Fe(OH)3 + 8H+ → 4Fe2+ + O2 + 10H2O + Sau khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion

Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Vì vậy, khi vừa bơm ra khỏi giếng, nước thường trong và không màu, nhưng sau một thời gian để lắng trong chậu và cho tiếp xúc với không khí, nước trở nên đục dần và đáy chậu xuất hiện cặn màu đỏ hung

+ Trong các nguồn nước mặt sắt thường tồn tại thành phần của các hợp chất hưu cơ Nước ngầm trong các giếng sâu có thể chứa sắt ở dạng hóa trị II của các hợp chất sunfat và clorua Nếu trong nước tồn tại đồng thời đihyđrosunfua (H2S) và sắt thì

sẽ tạo ra cặn hòa tan sunfua sắt FeS Khi làm thoáng khử khí CO2, hyđrocacbonat sắt hóa trị II sẽ dễ dàng bị thủy phân và bị oxy hóa để tạo thành hyđroxyt sắt hóa trị III

4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 8CO2+ Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp, trên giàn làm nguội trong các bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị III, tạo

thành bông cặn, các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước Đặc biệt là có thể gây nổ nếu nước đó dùng làm nước cấp cho nồi hơi Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm lượng sắt như dệt, giấy, sản xuất phim ảnh…

+ Nước có chứa ion sắt, khi trị số pH<7.5 là điều kiện thuận lợi để vi khuẩn sắt phát triển trong các đường ống dẫn, tạo ra cặn lắng gồ ghề bám vào thành ống làm giảm khả năng vận chuyển và tăng sức cản thủy lực của ống

Ion mangan

+ Mangan thường tồn tại song song với sắt ở dạng ion hóa trị II trong nước ngầm và dạng keo hữu cơ trong nước mặt Do vậy việc khử mangan thường được tiến hành đồng thời với khử sắt Các ion mangan cũng được hòa tan trong nước từ các tầng đất đá ở điều kiện yếm khí như sau:

6MnO2 + 12H+ → 6Mn2+ +3O2 +6H2O + Mangan II hòa tan khi bị oxy hóa sẽ chuyển dần thành mangan IV ở dạng hydroxyt kết tủa, quá trình oxy hóa diễn ra như sau:

2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O → 2Mn(OH)4 + 4HCO3+ Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong nước xuất hiện cặn hydroxyt sắt sớm hơn vì sắt dễ bị oxy hóa hơn mangan và phản ứng oxy hóa sắt bằng oxy hòa tan trong nước xảy ra ở trị số pH thấp hơn so với mangan Cặn mangan hóa trị cao là chất xúc tác rất tốt trong quá trình oxy hóa khử mangan cũng như khử sắt Cặn hydroxyt mangan hóa trị IV Mn(OH)4 có màu hung đen

-+ Trong thực tế cặn và chất lắng đọng trong đường ống, trên các công trình là do hợp chất sắt và mangan tạo nên Vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số của chúng, cặn có thể

có mà từ hung đỏ đến màu nâu đen Với hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá

5 mg/l Tuy nhiên, với hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0,1 mg/l sẽ gây nhiều nguy hại trong việc sử dụng giống như trường hợp nuớc chứa sắt với hàm lượng cao

2.1.2 Các chất khí hòa tan trong nuớc ngầm

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

+ Nước dư luợng oxy hòa tan: trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như

NH4+, H2S, CH4 Ðó chính là nước ngầm mạch nông Thường khi nước có dư lượng oxy sẽ có chất luợng tốt Tuy nhiên, nuớc ngầm mạch nông phụ thuộc nhiều vào nguồn nước mặt, nếu nước mặt bị ô nhiễm thì nó cũng sẽ bị ảnh hưởng

đó

+ Nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do các tác động của con người như phân bón, chất thải hóa học, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, hóa chất bảo vệ thực vật Do vậy các khu vực khai thác nước ngầm cấp cho sinh hoạt và công nghiệp cần phải được bảo vệ cẩn thận, tránh bị nhiễm bẩn nguồn nước Ðể bảo vệ nguồn nước ngầm cần khoanh vùng khu vực bảo vệ và quản lý, bố trí các nguồn thải ở khu vực xung quanh

+ Tóm lại, trong nước ngầm có chứa các cation chủ yếu là Na+, Ca2+, Mn2+, NH4+ và các anion HCO3-, SO42-, Cl-

+ Trong đó các ion Ca2+, Mg2+ chỉ tồn tại trong nước ngầm khi nước này chảy qua tầng đá vôi Các ion Na+,Cl- ,SO42- có trong nước ngầm trong các khu vực gần bờ biển, nước bị nhiễm mặn Ngoài ra, trong nước ngầm có thể có nhiều nitrat do phân bón hóa học của người dân sử dụng quá liều lượng cho phép Thông thường thì nước ngầm chỉ có các ion Fe2+, Mn2+, khí CO2, còn các ion khác đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN đối với nước cấp cho sinh hoạt

2.2 CÁC QUÁ TRÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC

Trong các công trình xử lý nước ngầm chủ yếu là các công trình làm trong nước

và khử trùng nước

2.2.1 Quá trình làm trong nước

Khử đục và khử màu của nước, được thực hiện trong các bể lắng và bể lọc Trong thực tế để nâng cao hiệu quả làm trong nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng ( phèn nhôm, phèn sắt )

2.2.2 Quá trình làm thoáng

 Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có nhiệm vụ hòa tan oxy

từ không khí vào nước để oxy hóa sắt, mangan hóa trị II thành sắt III và mangan

IV tạo thành các hợp chất F(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đưa ra khỏi nước bằng quá trình lắng, lọc Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nước

 Có hai phương pháp làm thoáng:

 Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức

 Đưa không khí vào trong nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng

 Trong kĩ thuật xử lý nước người ta thường áp dụng các giàn làm thoáng theo phương pháp đầu tiên và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí sau khi chạm mặt tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên

2.2.3 Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc, mục đích của clo hóa sơ bộ là:

 Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng

 Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng

 Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu

 Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài

 Clo hóa sơ bộ có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian của chu kì lọc

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

2.2.4 Quá trình khuấy trộn hóa chất

Phân tán nhanh, đều phèn và các hóa chất khác vào nước cần xử lý

2.2.5 Quá trình keo tụ tạo bông

Mục đích: tạo điều kiện và thực hiện quá trình dính kết các hạt cặn keo phân tán thành bông cặn lớn có khả năng lắng lọc và lọc với tốc độ cho phép

 Muối nhôm: Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhất do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH

 Bể lắng ngang: Nước chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể

 Bể lắng đứng: Nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên

 Bể lắng li tâm: Nước chuyển động từ trung tâm bể ra phía ngoài

 Bể lớp mỏng: Gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển động của lớp nước và cặn: dòng chảy ngang, dòng chảy nghiêng cùng chiều và nghiên ngược chiều

 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: Lắng qua môi trường hạt, nước chuyển động từ dưới lên

2.2.7 Quá trình lọc

 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 giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và

vi trùng có trong nước Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của

bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích

bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian ( m/h ) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc Quá trình lọc nước được đặt trưng bởi hai thông số cơ bản là: tốc độ lọc và chu kỳ lọc Công nghệ lọc hiện nay rất phong phú

 Phân loại theo áp lực: lọc hở và lọc kín

 Phân loại theo vật liệu lọc: lọc cát, lọc nổi, lọc qua lớp vật liệu đặc biệt…

 Phân loại theo tốc độ lọc: lọc nhanh và lọc chậm

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc

 Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cợ hạt trong lớp vật liệu lọc

 Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý

 Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp lực dành cho tổn thất của một chu kỳ lọc

 Nhiệt độ và độ chênh của nước

 Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và

ăn uống Sau các quá trình xử lý, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại, song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì cần phải tiến hành khử trùng nước

 Hiện nay có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như dung các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, dung nhiệt hoặc dung các ion kim loại nặng… Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh ( sử dụng phổ biến là clo và các hợp chất của clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, dễ vận hành và quản lý đơn giản)

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

2.3 CÁC CÔNG TRÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC NGẦM

2.3.1 Các công trình làm thoáng

2.3.1.1 Làm thoáng bằng giàn mưa đơn giản

Làm thoáng tự nhiên Khử được 75 – 80% CO2, tăng DO (55% DO bão hòa)

Cấu tạo dàn mưa gồm:

+ Hệ thống phân phối nước

+ Lớp vật liệu tiếp xúc

+ Quạt cấp không khí

Hình 2.1: Giàn mưa khử sắt

2.3.2 Các công trình lắng

2.3.2.1 Bể lắng ngang

Nhiệm vụ của bể lắng ngang là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát kích thước lớn hơn hoặc bằng 0.2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2.6 để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể lắng Trong bể lắng ngang, quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của nước theo phương nằm ngang và có dạng đường thẳng Trường hợp lắng có dùng chất keo tụ, do trọng lực của hạt tăng dần trong quá trình lắng nên quỹ đạo chuyển động của chúng có dạng đường cong và tốc độ lắng của chúng cũng tăng dần Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3000 m3

Nước được chảy qua ống trung tâm ở giữa bể rồi đi xuống phía dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi đi vào vùng lắng, chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên Các hạt cặn có tốc độ lắng lớn hơn tốc độ chuyển động của nước

tự lắng xuống, các hạt còn lại bị dòng nước cuốn lên trên, kết dính với nhau ( trường

Hình 2.2: Bể lắng ngang

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

hợp có sử dụng chất keo tụ) trở thành hạt có kích thước lớn dần, đến khi trọng lực đủ lớn, thắng lực đẩy của nước thì chúng sẽ tự lắng xuống

Bể lắng đứng được chia thành hai vùng: Vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp

ở trên và vùng chứa, nén cặn có dạng hình côn ở phía dưới, cặn được đưa ra ngoài theo chu kỳ bằng ống qua van xả cặn

Nước trong được thu ở phía dưới của bể lắng thông qua hệ thống máng vòng xung quanh bể hoặc các ống máng có đục lỗ hình nan quạt, nước chảy trong ống hoặc trong máng với vận tốc 0.6 – 0.7m/s Hiệu suất thấp hơn bể lắng ngang từ 10 – 20%

2.3.2.3 Bể lắng ly tâm

Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên Thường dùng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao, Co > 2000 mg/l Áp dụng cho trạm có công suất lớn Q ≥ 30,000 m3/ngđ và có hoặc không dùng chất keo tụ

Nước được chuyển động theo nguyên tắc từ phía tâm bể ra phía ngoài và từ dưới lên trên Bể có hệ thống gạt bùn đáy nên không yêu cầu có độ dốc lớn nên chiều cao của bể chỉ cần khoảng 1.5 – 3.5m, thích hợp với khu vực có mực nước ngầm cao, bể

có thể hoạt động liên tục vì việc xả cặn có thể tiến hành song song với quá trình hoạt động của bể Tốc độ của dòng nước giảm dần từ phía trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn nên các hạt cặn khó lắng hơn, đôi khi xuất hiện chuyển động khối Mặt khác, phần nước trong chỉ được thu bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể nên thu nước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điểu kiện

ẩm ướt nên chóng bị hư hỏng

Hình 2.3: Bể lắng đứng

Hình 2.4: Cấu tạo bể lắng ly tâm

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

2.3.2.4 Bể lắng lớp mỏng

Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 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 cao hơn so với bể lắng ngang Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5.26 lần so với bể lắng ngang thuần túy

2.3.2.5 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Hình 2.5: Cấu tạo bể lắng lớp mỏng

Hình 2.6: Cấu tạo bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 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 ít diện tích xây dựng hơn Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s

và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ

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 bể 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 bởi thông số cơ bản: Tốc độ lọc và chu kỳ lọc Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h) Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa lọc T (h)

2.3.3.1 Phân loại

+ Theo tốc độ lọc: Bể lọc nhanh, bể lọc chậm, bể lọc cao tốc

+ Theo chế độ dòng chảy: Bể lọc trọng lực, bể lọc áp lực

+ Theo chiều của dòng nước: Bể lọc xuôi, bể lọc ngược, bể lọc hai chiều

+ Theo số lượng lớp vật liệu lọc: Bể lọc một lớp, bể lọc hai lớp…

+ Theo cỡ hạt lớp vật liệu lọc: Bể lọc hạt nhỏ ( d < 0.4mm), hạt vừa ( d = 0.4 – 0.8mm), hạt thô ( d > 0.8mm)

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

a Bể lọc nhanh

Hình 2.7: Cấu tạo bể lọc nhanh

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

bể lọc hai chiều

Nước từ bể lắng đưa vào lọc có thể đi qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống ( lọc xuôi), từ dưới lên ( lọc ngược), hoặc cả hai chiều ( lọc hai chiều), qua hệ thống thu nước trong sau đó được chuyển sang bể chứa nước sạch

Sử dụng dòng chảy từ trên xuống (lọc xuôi) có ưu điểm là tạo được động lực cho quá trình lọc nhờ áp lực của nước nhưng nhược điểm là sau khi rửa lọc hiệu quả lọc bị giảm do khi rửa lọc có thể làm cho các hạt lọc bé bị đẩy lên trên và các hạt to bị giữ lại

ở đáy, do vậy khi lọc sẽ nhanh tắc bể lọc hơn

Sử dụng dòng chảy ngược chiều từ dưới lên trên sẽ khắc phục được hiện tượng trên, khả năng giữ lại chất bẩn cũng tăng lên vì tốc độ của hạt cặn chịu ảnh hưởng của hai lực ngược chiều nhau: lực đẩy của dòng nước và trọng lực của hạt cặn Nhưng khuyết điểm là khó vệ sinh và phải thay mới vật liệu lọc

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào kết quả của quá trình rửa lọc Nếu rửa không sạch, bể lọc làm việc không đạt hiệu quả mong muốn, chu kỳ làm việc của bể bị rút ngắn Để rửa bể lọc nhanh có thể dùng hai phương pháp: rửa bằng nước thuần túy

hoặc rửa bằng nước và gió kết hợp

Rửa lọc gồm 4 bước:

Bước 1: Xác định thời điểm rửa lọc bằng cách đo chênh lệch áp suất trước và sau

bể lọc

Bước 2: Cho khí, nước hoặc dòng khí và nước qua hệ thống phân phối nước rửa

lọc ngược chiều với chiều lọc Quá trình rửa lọc thực hiện đến khi nước trong rồi dừng lại cường độ rửa từ 2 – 20 l/s.m2

Bước 3: Cho nước vào bể đến mực nước thiết kế, cho bể làm việc

Bước 4: Xả bỏ lược nước ban đầu trong khoảng 10 phút vì chất lượng nước lọc

ngay sau rửa lọc không đảm bảo

Bể lọc chậm đạt được hiệu quả cao trong việc loại bỏ cặn bẩn lơ lửng vì vật liệu lọc là các hạt cát mịn nhưng chỉ áp dụng đối với nguồn nước có độ đục dưới 50mg/l, trường hợp nước có độ đục cao hơn cần có xử lý sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc chậm ( lắng keo tụ, lọc nhanh…), nếu nguồn nước bị nhiễm bẩn rong tảo cần có biện pháp ngăn ngừa

Nguyên lý làm việc của bể lọc chậm: Trước khi cho bể hoạt động cần đưa nước dâng dần từ dưới lên để đuổi hết không khí ra khỏi lớp cát lọc Khi nước dâng cao hơn mặt cát lọc 20 – 30cm thì ngừng cấp nước và cho nước nguồn vào bể đến độ cao thiết

kế Điều chỉnh tốc độ lọc cho bể làm việc theo đúng tốc độ tính toán Trong quá trình lọc, cặn bẩn trong nước thô sẽ được tích lũy ở lớp màng mỏng trên cùng của lớp vật

Hình 2.8: Cấu tạo bể lọc chậm

Định, với công suất 5600m /ngày đêm

liệu lọc, tạo thành lớp màng làm giảm khe rỗng giữa các hạt vật liệu lọc làm tổn thất

áp lực tăng lên, đến khi đạt giới hạn nhất định cần ngừng vận hành và tiến hành rửa lọc Mức độ tổn thất áp lực càng tăng khi hàm lượng cặn trong nước càng lớn, vận tốc lọc càng cao và kích thước hạt vật liệu càng nhỏ Tổn thất áp lực của bể lọc thường được tính bằng thực nghiệm

Bước 3: Cho bể làm việc lại theo chế độ lọc

Bước 4: Xả bỏ lượng nước ban đầu trong khoảng 10 phút vì chất lượng nước lọc ngay sau khi rửa lọc không đảm bảo

Hình 2.9: Cấu tạo bể lọc áp lực

d Bể lọc tiếp xúc

Nguyên lý làm việc: Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên

trên Nước đã qua phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát rồi tràn vào máng thu nước theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa

Rửa lọc: Khi rửa bể lọc tiếp xúc, nước rửa theo đường ống dẫn nước rửa ( nếu rửa

nước thuần túy ) và gió theo đường ống dẫn gió ( nếu rửa bằng gió nước kết hợp ) vào

hệ thống phân phối thổi tung lớp cát lọc, mang cặn bẩn tràng vào máng thu nước rửa

và chảy vào mương thoát nước

Như vậy, khi lọc và khi rửa nước đều đi ngược chiều từ dưới lên Máng thu nước lọc đồng thời cũng là máng thu nước rửa lọc

Hình 2.10: Bể lọc áp lực