Đang tải... (xem toàn văn)
Khi xã hội ngày càng phát triển, đồng nghĩa với chất lượng cuộc sống con người ngày càng được cải thiện và nâng cao hơn. Kéo theo đó các nhu cầu tất yếu của cuộc sống ngày càng được chú trọng hơn. Một trong những nhu cầu quan trọng nhất, không thể thiếu là nước sạch cấp cho ăn uống và sinh hoạt. Vai trò của nguồn nước sạch rất quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển cuộc sống của con người. Trong xử lý và phục vụ cho cấp nước, 2 nguồn cung cấp nước tự nhiên chủ yếu và quan trọng nhất là nước mặt và nước ngầm. Tùy vào vị trí địa thế mỗi vùng, miền mà có thể khai thác hiệu quả các loại nguồn. Sông Hương của Thành phố Huế là một trong những con sông có chất lượng nước tốt nhất so với các con sông khác của nước ta. Dòng chảy này bắt đầu từ thượng nguồn dãy Trường Sơn, hợp lưu dòng chảy Tả Trạch và Hữu Trạch tại ngã ba tuần chảy qua thành phố và chảy về hạ lưu. Nguồn nước sông Hương có vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp nước ngọt cho toàn thành phố thông qua các nhà máy nước, trong đó có nhà máy nước Vạn Niên Quảng Tế II. Nhà máy thu nước từ sông Hương, xử lý, lưu trữ, điều hòa và phân phối nước phục vụ cho dân sinh và sản xuất. Gần đây, với diễn biến phức tạp của môi trường và biến đổi khí hậu làm ảnh hưởng đến chất lượng nước, đặc biêt là xây dựng công trình chặn dòng ở đâu nguồn như: thủy điện Bình Điền, hồ Tả Trạch đã làm suy giảm chất lượng nước sông, gia tăng hàm lượng sắt, mangan, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước cấp của nhà máy. Từ nhũng vấn đề có tính thực tế trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu ”Đánh giá sự ảnh hưởng hàm lượng sắt, mangan đến hiệu quả xử lý nước cấp của nhà máy nước Vạn Niên Quảng Tế II, thành phố Huế”.
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA MÔI TRƯỜNG -o0o - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG HÀM LƯỢNG SẮT, MANGAN ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CỦA NHÀ MÁY NƯỚC VẠN NIÊN - QUẢNG TẾ II, THÀNH PHỐ HUẾ SVTH: Nguyễn Ngọc Hải Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Lớp KHMT K35, khóa 2011-2015 Huế - 2/2015 MỤC LỤC Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu ngiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu (Thời gian địa điểm thực tập) Chương TỔNG QUAN 2.1 Đặc điểm chất lượng nguồn nước sông Hương 2.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên nguồn nước sông Hương .3 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng 2.2 Tổng quan sắt, mangan nguồn nước tự nhiên 2.2.1 Trạng thái tồn sắt, mangan nguồn nước tự nhiên 2.2.2 Tác hại sắt, mangan đến sức khỏe người vấn đề loại bỏ chúng để phục vụ nước cấp .6 2.2.3 Tiêu chí lựa chọn phương pháp xử lý 2.2.4 Các phương pháp xử lý sắt, mangan 2.2 Hệ thống xử lý nước cấp nhà máy nước Vạn Niên - Quảng Tế II 2.2.1 Giới thiệu nhà máy nước Vạn Niên - Quảng tế II .8 2.2.2 Tìm hiểu quy trình cơng nghệ xử lý nước cấp nhà máy Vạn Niên - Quảng Tế II 2.3 Ảnh hưởng cơng trình thủy điện đầu nguồn đến chất lượng nước 11 2.3.1 Cơng trình thủy điện Bình Điền .11 2.3.2 Cơng trình Hồ chứa Tả Trạch 12 2.3.3 Ảnh hưởng cơng trình đến chất lượng nước sông Hương 12 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 3.1 Đối tượng nghiên cứu: chủ yếu hàm lượng sắt, mangan nguồn nước trước sau xử lý nhà máy Vạn Niên - Quảng Tế II .14 3.2 Phương pháp nghiên cứu .14 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15 4.1 Đánh giá biến động hàm lượng sắt, mangan độ đục nguồn nước sông Hương phục vụ cấp nước từ năm 2008 đến 2014 15 4.2 Đánh giá khả thích ứng cải tiến kỹ thuật hệ thống xử lý từ năm 2008 đến 2014 .17 4.3 Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng sắt, mangan đến chất lượng cấp nước nhà máy từ năm 2008 đến năm 2014 17 4.3.1 Ảnh hưởng mặt chất lượng nguồn nước đầu 17 4.3.2 Ảnh hưởng mặt kinh tế .19 4.3.3 Ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng 21 4.4 Những biện pháp giảm tác động 22 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 24 5.1 Kết luận 24 5.2 Kiến nghị .24 Tài liệu tham khảo 25 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG Hình 2.1: Hệ thống bể xử lý đơn nguyên nhà máy Quảng Tế II………………… 12 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình hoạt động nhà máy xử lý nước Vạn Niên – Quảng Tế II……12 Bảng 4.1: Số liệu phân tích thơng số nước nguồn lấy Quảng Tế II .15 Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn thay đổi độ đục trung bình năm từ 2008 đến 2014……………15 Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn thay đổi hàm lượng Fe trung bình năm từ 2008 đến 2014……15 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn thay đổi hàm lượng Mn trung bình năm từ 2008 đến 2014… 16 Bảng 4.2: Ssố liệu phân tích thơng số chất lượng nước sau xử lý Quảng Tế II…… 17 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn hiệu xử lý thông số từ năm 2008 đến 2014……………… 18 Bảng 4.3: Số liệu phân tích thơng số chất lượng nước sau xử lý Quảng Tế II…….…19 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn dư lượng Clo trung bình năm từ 2008 đến 2014……………… 19 Bảng 4.6: Thống kê loại hóa chất để xử lý nước nhà máy Vạn Niên - Quảng Tế II 20 Bảng 4.6: Thống kể chi phí hóa chất xử lý/khối nước nhà máy Vạn Niên - Quảng Tế II 20 Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn chí phí loại hóa chất gia tăng từ năm 2008 đến 2014…….… 20 Hình 4.7: Ống chưa sử dụng (bên trái) ống sử dụng tháng……………………… 21 Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Khi xã hội ngày phát triển, đồng nghĩa với chất lượng sống người ngày cải thiện nâng cao Kéo theo nhu cầu tất yếu sống ngày trọng Một nhu cầu quan trọng nhất, thiếu nước cấp cho ăn uống sinh hoạt Vai trò nguồn nước quan trọng tồn phát triển sống người Trong xử lý phục vụ cho cấp nước, nguồn cung cấp nước tự nhiên chủ yếu quan trọng nước mặt nước ngầm Tùy vào vị trí địa vùng, miền mà khai thác hiệu loại nguồn Sông Hương Thành phố Huế sơng có chất lượng nước tốt so với sơng khác nước ta Dòng chảy thượng nguồn dãy Trường Sơn, hợp lưu dòng chảy Tả Trạch Hữu Trạch ngã ba tuần chảy qua thành phố chảy hạ lưu Nguồn nước sơng Hương có vai trò quan trọng việc cung cấp nước cho toàn thành phố thơng qua nhà máy nước, có nhà máy nước Vạn Niên - Quảng Tế II Nhà máy thu nước từ sông Hương, xử lý, lưu trữ, điều hòa phân phối nước phục vụ cho dân sinh sản xuất Gần đây, với diễn biến phức tạp mơi trường biến đổi khí hậu làm ảnh hưởng đến chất lượng nước, đặc biêt xây dựng cơng trình chặn dòng đâu nguồn như: thủy điện Bình Điền, hồ Tả Trạch làm suy giảm chất lượng nước sông, gia tăng hàm lượng sắt, mangan, ảnh hưởng đến hiệu xử lý nước cấp nhà máy Từ nhũng vấn đề có tính thực tế trên, chọn đề tài nghiên cứu ”Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng sắt, mangan đến hiệu xử lý nước cấp nhà máy nước Vạn Niên - Quảng Tế II, thành phố Huế” 1.2 Mục tiêu ngiên cứu - Mục tiểu tổng quát: nhằm đánh giá ảnh hưởng tác động đến trình xử lý nước cấp - Mục tiêu cụ thể: + Đặc điểm chất lượng nguồn nước đầu vào + Tìm hiểu cải tiến cơng nghệ xử lý nước cấp nhà máy nước Vạn Niên Quảng Tế II + Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng Fe, Mn dến hiệu xử lý nước cấp qua năm, từ năm 2008 đến năm 2014 1.3 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu thu thập số liệu biến động chất lượng nguồn nước sông Hương đầu vào cho nhà máy, cụ thể chất lượng nước trước sau có cơng trình hồ chứa, đập thủy điện - Khảo sát tìm hiểu quy trình cơng nghệ xử lý nước cấp nhà máy cải tiến kỹ thuật qua năm - Thu thập số liệu chất lượng hiệu xử lý nước nhà máy qua năm (trước sau có hồ đập thủy điện) Từ đó, so sánh đánh giá ảnh hưởng đến hiệu xử lý nước cấp 1.4 Phạm vi nghiên cứu (Thời gian địa điểm thực tập) - Thời gian: từ ngày 16/01/2015 đến ngày 12/02/2015 - Địa điểm: phòng quản lý chất lượng nước, nhà máy nước Vạn Niên - Quảng Tế II, thành phố Huế Chương TỔNG QUAN 2.1 Đặc điểm chất lượng nguồn nước sông Hương 2.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên nguồn nước sông Hương - Lưu vực sông Hương có diện tích khoảng 2960 km2, có lượng mưa lớn đạt đến 3000 mm/năm, Địa hình lưu vực ngắn, dốc hẹp, vùng đồng thấp trũng, sát biển, dòng chảy có đạt gần tỷ m3/năm, hệ thống sơng Hương gồm nhánh sơng sông Bồ, sông Hữu Trạch sông Tả Trạch nhánh sông Hữu Trạch, Tả Trạch hợp tạo thành dòng chảy sơng ngã tuần cách thành phố Huế khoảng 15 km phía Nam, sau hợp lưu với sơng Bồ ngã Sình cách thành phố Huế khoảng km phía Bắc đổ phá Tam Giang theo hướng Đông, Đông Bắc trước đổ biển Thuận An 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng - Nước thải sinh hoạt sản xuất: bao gồm loại nguồn sau: + Nước thải sinh hoạt: chủ yếu loại nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt dân sinh, dân vạn đò sống rải rác hai bên bờ sơng Hương + Nước từ bênh viện: chủ yếu nước thải bênh viện, bệnh xá địa bàn tỉnh chứa nhiều mầm bệnh chất ô nhiễm đổ thẳng trực tiếp xuống sông + Nước thải từ chợ Đông Ba, Bãi Dâu, làng nghề tái chế phường Đúc, chế biến thực phẩm, lò giết mổ gia súc, gia cầm… nước bị nhiễm q trình canh tác sản xuất nông nghiệp ven sông thượng nguồn như: hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu phân bón hóa học - Các họat động du lich, vui chơi, giải trí: sơng Hương có nhiều loại hình du lich thuyền rồng, lễ hội festival, đặc biệt lễ hội Điện Hòn Chén diễn hàng năm, xả lượng lớn chất thải rắn xuống dòng sơng diễn gần vị trí thu nước nhà máy - Khai thác khoáng sản: nay, xảy vấn nạn khai thác cát, sỏi, đá trái phép vị trí gần thượng nguồn, làm xáo động lòng sơng, gây sạc lỡ lâu dài dẫn đến chất lượng nước suy giảm độ đục, ô nhiễm trầm tích xáo trộn đáy sông - Xây dựng Hồ đập đầu nguồn: hồ đập đầu thượng nguồn xây dựng, chặn dòng mục đích làm thủy điện làm tăng mơi trường kị khí đáy hồ đập kết hợp với chất hữu tích tụ chưa làm đáy hồ trước xây dựng nên làm chất lượng nước sơng suy giảm: nước có màu vàng đỏ, mùi hôi, gia tăng hàm lượng sắt, mangan đột biến - Sự phát triển loài thực vật thủy sinh nổi: loại thực vật phù du bèo, rong tảo lục, tảo silic đến mùa phát triển mạnh ngăn cảng giao thông thủy, ảnh hưởng đến việc thu nước cơng trình thu, làm tổn thất ảnh hưởng đến trình xử lý nhà máy cảng trở keo tụ, lắng, giảm hiệu suất nhanh tắc vật liệu lọc, hạn chế trình khử trùng, tiêu tốn hóa chất xử lý 2.2 Tổng quan sắt, mangan nguồn nước tự nhiên 2.2.1 Trạng thái tồn sắt, mangan nguồn nước tự nhiên - Fe Mn nguyên tố có nhiều vỏ đất, chúng tìm thấy chủ yếu từ nguồn nước ngầm đất, nước rỉ qua tầng đất đá nguồn nước ô nhiễm từ công nghiệp luyện kim Yếu tố không gây ảnh hưởng đến sức khỏe chúng thường làm cảm quan sử dụng nước bị nhiễm Nhưng yếu tố gây ảnh hưởng đáng kể đến việc xử lý cấp nước, xử lý nước cấp không loại dược yếu tố dẫn đến mạng lưới bị đóng cặn nhiễm bẩn Trạng thái tồn kim loại chủ yếu dạng sau: dạng hòa tan nước; dạng kết tủa lơ lửng lắng cặn; dạng hạt keo kích thước nhỏ lơ lửng, khó để lắng, lọc - Trong nguồn nước tự nhiên Fe, Mn tồn dạng hòa tan: Fe(HCO 3)2, FeSO4 it hòa tan: Fe(OH)3, FeCl3 nồng độ dao động phụ thuộc vào địa chất, môi trường xúc tác mức độ ô nhiễm khu vực Trong nguồn nước ngầm Fe, Mn tồn chủ yếu dạng hòa tan, nguồn nước mặt dạng hòa tan chuyển dần thành dạng kết tủa hay tạo phức bền Nồng dộ thông thường từ – mg/L Fe, từ 0,2 – mg/L Mn Đôi nguồn nước bị nhiễm bẩn có nồng độ cao (10mg/L Fe, mg/L Mn) Khi nguồn nước mặt xuất với hàm lượng Fe, Mn môi trường kỵ khí tầng đáy chứa bùn trầm tích nhiễm Fe, Mn giải phóng làm gia tăng nồng độ gây khó khăn cho hệ thống xử lý xử lý tốn nhiều kinh phí - Fe thường tồn chủ yếu đất, khống chất dạng khơng tan như: oxit sắt (III), pyrit sắt (FeS2) nguồn nước ngầm nước mặt tâng sâu có mơi trường kỵ khí dạng hòa tan sắt (II) Fe tồn nước thông thường dạng sắt (II) muối hòa tan Khi nguồn nước kỵ khí chứa nhiều CO muối sắt tan có khống dạng cacbonat, pyrit Fe (III) bị hòa tan bị khử thành Fe (II) theo phản ứng: FeCO3 + CO2 + H2O = Fe(HCO3)2 - Trong trình phèn hóa hình thành dạng tồn Fe Sự hình thành sắt sulfua nguy phèn hóa đất nước làm gia tăng nồng độ Fe nước mặt Các loài thực vật ven bờ thủy sinh bị vùi lớp phù sa phân hủy yếm khí Trong q trình phân hủy yếm khí sulfat bị chuyển thành hydrosulfua-SH Sản phẩm khử oxít sắt có nhiều phù sa bồi tụ tạo thành sunfua sắt (FeS), FeS2 Điều tạo hội cho vi sinh vật Thiobacillus ferrooxydants oxy hóa để làm nguồn lượng chúng 4FeS2 + 15O2 + 2H2O = Fe3+ + 8SO42- + 12H+ Giai đoạn phá hủy pyrite hình thành Fe 2+ H+ Khi mơi trường có tính axit mạnh, q trình oxy hóa pyrite (q trình hóa sinh) chậm lại, q trình phân hủy pyrite tạo thành Fe2+ (q trình hóa học) tăng cường: FeS2 + 2Fe3+ = 3Fe2+ + 2S0 Đây nguyên nhân hình thành ion Fe 2+ nước mặt tầng sâu Q trình oxy hóa phân hủy pyrite làm đất ven sơng hay đáy hồ tích tụ H +, SO42-, Fe2+, Al3+ làm pH thấp tính khử cao nguyên nhân hòa tan nhiều kim loại khác mangan Điều giải thích đa số nguồn nước bị nhiễm sắt kèm với trình hình thành Mn - Mn tồn nhiều đất chủ yếu dạng MnO hòa tan nước chứa nhiều CO2 Trong điều kiện kỵ khí mangan (VI) bị khử thành mangan (II) xúc tác sản phẩm từ trình chuyển hóa hình thành sắt (II) Mangan hòa tan chủ yếu muối sulfat, clorua, nitrat - Ngoài ra, Fe, Mn hòa tan nước nhiều chuyển đổi điều kiện môi trường với hoạt động biến đổi sinh học xảy trường hợp sau: + Fe, Mn tồn dạng hòa tan mơi trường kỵ khí chứa nhiều CO Nhưng có hoạt động oxy hóa chất hữu vi sinh vật nên tạo nhiều CO2 lượng oxy hòa tan giảm dần tạo mơi trường kỵ khí Mặt khác, nguồn nước mặt hay nước giếng bị nhiễm bẩn chất hữu cơ, chất hữu nguồn vật chất vi sinh vật oxy hóa nên tạo mơi trường kỵ khí + Những nghiên cứu gần cho thấy, lồi vi sinh vật có khả sử dụng sắt (III) mangan (VI) làm chất nhận điện tử cho q trình trao đổi chất điều kiện kỵ khí dẫn đến hình thành sắt (II) mangan (II) Như vậy, vi sinh vật không chi tạo môi trường kỵ khí mà biến đổi sắt (III), mangan (VI) thành sắt (II) mangan (II) + Trên sở nhiệt động học, sắt (III) mangan (VI) trạng thái oxy hóa bền Fe Mn mơi trường nước chứa oxy Do đó, chúng tồn chuyển dạng sắt (II) mangan (II) mơi trường kỵ khí 2.2.2 Tác hại sắt, mangan đến sức khỏe người vấn đề loại bỏ chúng để phục vụ nước cấp - Nước chứa sắt không ảnh hưởng đến sức khỏe người, tiếp xúc với khơng khí nguồn nước trở nên đục kết tủa dạng keo nên gấy cảm quan không tốt người sử dụng tạo kết tủa sắt (III) mangan (VI) - Nước chứa Fe Mn dạng khử tiếp xúc không khí với điều kiện pH