Xử lý nước cấp

NƯớc cấp

1 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 1 2.1. Đạ i c ươ ng Ngu  n n  c m  t, n  c ng  m th  ng ch  a các t  p ch  t không phù h  p m  c  ích s  d  ng (sinh ho  t, s  n xu  t) ⇒ c  n x  lý.  i t  ng x  lý th  ng g  m:  Các cht rn l lng (SS)  Các cht vô c hòa tan (Fe 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ , NH 4 + , NO 3 - ,…)  Các cht hu c hòa tan  Màu  Các vi sinh vt gây bnh (vi khun, protozoa,…) Các quá trình x  lý n  c c  p có th  là c  h  c, hóa-lý, hóa h  c hay sinh h  c. K  t h  p các quá trình x  lý theo trình t  nh  t  nh → công ngh  x  lý. Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P 2 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 2 Bảng 2.1. Tóm tắt các quá trình xử lý nước i mt sô cht nhi!m bn vô c (nh Fe, Mn, radium)c kt hp oxy "#a i mt sô cht nhi!m bn vô c, gm $%c cht &o ô' cngTrao (i ion i hu ht $%c cht nhi!m bn vô cThm thu ngc, in thm &%ch Ng)n ng*a s' &o cn va+ )n ,-nKim .%t )n ,-n i $%c VOC, H 2 S, $%c khi "-a tan; oxy "#a Fe (II) va+ Mn (II). Thông khi (/m &"%ng) i $%c cht hu c "-a tan: thuc tr+ sâu, dung môi, THMs, Hp phu' b0ng than "t &1nh Tiêu dit $%c sinh vt gây bnh. Kh2 &34ng i $%c "t không lng c, c# thê2 gm $ $%c vi sinh vt.c i ô' cng/m m5m i $%c "t lng cLng Chuyn $%c "t keo &"/nh $%c "t $# thê2 lng.Keo &/To bông i .6i, $%t, 74n va+ $%c vt liu "t 8"%c. Lng s bô' i tr+ &o, kh2 &34ng s bô', oxy "#a s bô' Fe, MnX2 ly "#a "c s bô' (Cl 2 , O3) i $%c mu 9n thô :;% cây, $/nh cây, c%, ) Chn 3%c Mục đích xư lyQuá trình Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P 3 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 3 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P La chn công ngh x lý ph thuc:  Loi ngun nc (mt, ngm) (xem 7ng 2.2) <t' c thêm>  c im cht lng ngun nc  Yêu cu cht lng nc cp (theo quy chun, tiêu chun – xem Chng 1). Ví d:  Vi ngun nc mt – ch< yu x lý làm trong, kh màu và kh trùng: Hình 2.1. S  công ngh in hình x lý nc mt Huế  Vi ngun nc ngm – ch< yu loi st, kh trùng: Hình 2.2. S  công ngh in hình x lý nc ngm Hà Nội Keo tụ/ Tạo bông Nước mặt Lắng Lọc cát nhanh Khử trùng Nước sạch Chất keo tụ Cl 2 Làm thoáng đơn giản Nước ngầm Lọc cát nhanh Khử trùng Nước sạch Cl 2 4 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 4 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P Các vi khuẩn FeVi khuẩn, virus, tảo,…Các VSV Thường ở nồng độ caoThấpNO 3 - Thường có ở nồng độ caoThường có ở nồng độ TBSiO 2 Thường cóKhôngH 2 S Thường cóXuất hiện ở các nguồn nước nhiễm bẩn NH 3 /NH 4 + Thường không tồn tạiThường gần bão hòaO 2 hòa tan Thường xuyên cóRất thấp, trừ ở đáy hồFe, Mn Ít thay đổi, cao hơn nước mặt ở cùng một vùng Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa Khoáng hòa tan Thấp hoặc hầu như không cóCao, thay đổi theo mùaChất rắn lơ lửng Tương đối ổn địnhThay đổi theo mùaNhiệt độ Nước ngầmNước mặtĐặc điểm ⇒ ⇒⇒ ⇒ X ly: ch yu làm trong, kh trùng ch yu loi st, kh trùng =ng 2.2. Mt sô c im 8"%c nhau gia ngun nc mt va+ nc ngm 5 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 5 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P 2.2. Keo t ụ - T ạ o bông (Coagulation – Flocculation) 2.2.1. Cơ sở lý thuyết Kích thc các ht trong nc và kh n)ng tách chúng: Các quá trình c hc (lng, lc, ly tâm) ch> tách hiu qu các ht l lng có ng kính ht >10 -3 mm (bùn, cát, to, protozoa, .) i vi các ht l lng rt nh6 và dng keo ng kính 10 -6 – 10 -3 mm (sét, i phân t hu c,…) thng rt khó lng lc (mt thi gian dài);  tách hiu qu thng s dng bin pháp keo t - to bông trc khi lng, lc.  Đối tượng xử lý chủ yếu của keo tụ là các hạt keo   10 -4 10 -5 10 -3 10 -2 10 -1 1 10 10 2 10 3 10 4 µ µµ µ  110 -3 10 -1    10 -4 10 -6 10 -2       1010 -5 10 -7 10 -8   !"#" Kích thước hạt trong nước và khả năng tách 6 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 6 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P C ấ u t ạ o h ạ t keo: Trong n  c t  nhiên, các h  t keo có th  mang  i  n tích âm (  a sô  ) ho  c d  ng H  t keo mang  i  n âm hút các cation  n g  n b 5 m  t  trung hòa  i  n tích, phân b  thành 2 l  p: • Lp th nht rt m6ng, mang in tích dng và liên kt cht ch? vi ht keo gi là lp Stern. • Lp th hai dày hn, là h@n hp các ion (hu ht là cation), liên kt l6ng lAo, gi là lp khuch tán. Tp hp hai lp trên gi là lp kép. Th in ng xut hin gia 2 lp gi là th zeta . B trng thái tCnh, in tích ht c bù bDi in tích lp khuch tán. Hình 2.4. Cấu tạo hạt keo âm 7 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 7 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P Gi  a hai h  t keo luôn luôn t  n t  i hai lo  i l  c t  ng tác:  Lc y tCnh in Coulomb gia hai lp kép có in tích cùng du,  Lc hút van der Waals tác ng trong mt khong ngn. L  c t ( ng h  p quy  t  nh tr  ng thái ( n  nh h  t keo:  Khi lc y > lc hút (lc t(ng hp là y): h keo b5n vng;  Khi lc y E lc hút (lc t(ng hp là hút hay b0ng không): không còn "hàng rào n)ng lng“, các ht keo dính kt vi nhau và xy ra s keo tụ. Nh vy, quá trình keo t di!n ra khi trng thái (n nh c<a ht keo b phá vF. Các h  t keo  ã m  t ( n  nh hay t  p h  p kh D i  u c < a chúng s ?  c t ) ng c  ng kh  n ) ng t  p h  p t  o bông c  n kích th  c l  n khi có m  t các c  u n  i – quá trình t ạ o bông.    (coagulation) là sự phá vỡ trạng thái ổn định của các hạt keo để tạo ra sự tập hợp khởi đầu các hạt keo .  $ % (flocculation) là sự tổ hợp các hạt keo đã bị keo tụ. 8 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 8 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P Hình 2.5. S   minh h  a keo t  và t  o bông 9 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 9 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P Ch  t keo tu ' th  ng G4 ng: Al 2 (SO 4 ) 3 .18H 2 O ( H"I n nhôm); Fe 2 (SO 4 ) 3 .8H 2 O; FeCl 3 ; Al n (OH) m Cl x (SO 4 ) y (Polyaluminum chloride hay PAC). Cơ chê loại các hạt keo với muối Al (III), Fe (III):  Ion Al 3+ , Fe 3+ i 9/o lp in 8Jp, trung "-a in &1ch "t keo ⇒ KLm thê zeta ⇒ keo tu'.  M"<y phân &o $%c ion phc a nhân &1ch in cao Al x (OH) y n+ :91 G Al 8 (OH) 20 4+ , Al 3 (OH) 4 5+ , Al 13 O 4 (OH) 24 7+ …) ⇒ trung "-a in &1ch "t keo ⇒ KLm thê zeta ⇒ keo tu'.  M"<y phân &o kt &<a Al(OH) 3 , Fe(OH) 3 8Jo theo $%c "t keo lng xung. Hi ệ u quả keo tu  phu  thu ộ c pH: 4,5 – 7,0 v  i H"I n nhôm; 8,5 - 10,0 v  i Fe 2 (SO 4 ) 3 ; 4,5 – 7,5 v  i PAC. N% c ch  t & o bông (hay tr ' keo tu ' ) th  ng G4 ng:  Polymer thiên nhiên: dextrin, chitin,…  Polymer t(ng hp: polyacrylamide [–CH 2 –CH(CONH 2 )–] n , polyacrylic acid [–CH 2 –CH(COOH)–] n ,… 10 Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài ging Công ngh Môi trng 2 - 10 Chương Chương 2 2 . . X X Ử LÝ Ử LÝ N N ƯỚ ƯỚ C C C C Ấ Ấ P P 2.2.2. Áp d ụ ng Hai công  o  n x  lý n  c b 0 ng keo t  -t  o bông ti  n hành v  i các  i 5 u ki  n khu  y tr  n khác nhau:  Keo t: Khuy nhanh trong thi gian ngn  làm bt (n nh ht keo và to các bông keo có kích thc nh6 (gradient vận tốc G = 500 – 1000 s -1 , thời gian khuấy t =30 – 120 s)  To bông: Khuy chm trong thi gian dài  to bông keo ln (G = 30 – 60 s -1 ; t = 15 – 45 phút) Có th  th  c hi  n khu  y b 0 ng thi  t b  khu  y c  h  c hay theo nguyên t  c th < y l  c (dùng vách ng ) n t  o dòng ch  y zikzak). Tr  c khi áp d  ng th  c t  , c  n ti  n hành th  c nghi  m keo t  trong PTN  xác  nh các  i 5 u ki  n keo t  : li 5 u keo t  , li 5 u tr  keo t  , pH, t  c  khu  y, th  i gian khu  y, Th  ng s  d  ng h  th  ng JAR TEST.