Đề tài: Nghiên cứu quy trình xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt cho các hộ gia đình tại ấp An Thuận, xã Hòa Bình, Chợ Mới

Đề tài Nghiên cứu quy trình xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt cho các hộ gia đình tại ấp An Thuận, xã Hòa Bình, Chợ Mới được thực hiện nhằm hướng dẫn, phổ biến những kinh nghiệm, khai thác và xử lý nguồn nước sạch sinh hoạt dùng cho cộng đồng dân cư nhỏ tại ấp An Thuận, xã Hòa Bình, Chợ Mới.

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP TỪ NGUỒN NƯỚC MẶT DÙNG CHO SINH HOẠT TẠI ẤP AN THUẬN, XÃ HỊA BÌNH, HUYỆN CHỢ MỚI, AN GIANG Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG Nước nhu cầu thiết yếu cho sinh vật, đóng vai trò đặc biệt việc điều hồ khí hậu cho sống trái đất Hàng ngày thể người cần -10 lít nuớc cho hoạt động sống, luợng nước vào thể qua đường thức ăn, nước uống để thực trình trao đổi chất trao đổi lượng, sau thải ngồi theo đường tiết Ngồi người sử dụng nuớc cho hoạt động khác tắm, rửa, … Nước ta nhu cầu sử dụng nước ngày tăng phát triển dân số mức sống ngày tăng Tuỳ thuộc vào mức sống người dân tuỳ vùng mà nhu cầu sử dụng nước khác nhau, định mức cấp nước cho dân đô thị 150 L/người.ngày, cho khu vực nông thôn 40 – 70 L/người.ngày.(Nguyễn Duy Thiện, 2000) Khoảng 80% dân số nước ta sống vùng nông thôn Hiện nay, đảm bảo nước sinh hoạt cho nơng thơn nhu cầu cấp bách, việc cung cấp nước có chất lượng tốt nhu cầu quan trọng Nước vơ trùng góp phần nâng cao sức khỏe giảm thiểu bệnh tật, tăng sức lao động mang lại cho người dân sống văn minh Phan triển nguồn nước sinh hoạt nông thơn góp phần vào phân bố lại dân cư phân vùng quy hoạch cách hợp lí Cho đến nhiều vùng nơng thơn sử dụng nước không hợp vệ sinh cho nhu cầu sinh hoạt , dẫn đến hậu tỷ lệ mắc bệnh lây lan nước như: đường ruột, mặt hột bệnh ngồi da cao, gây ảnh hưởng đời sống sức lao động chung Hiện trạng cấp nước nông thôn tỉnh An Giang chủ yếu dân tự lo nguồn nước sinh hoạt cho Họ sử dụng đủ loại nguồn nước mà chủ yếu nguồn nước mặt bao gồm: sông, suối, ao hồ, kênh rạch…với chất lượng nguồn nước bị ô nhiễm mức độ cao Ấp An Thuận xã Hòa Bình, huyện Chợ Mới nơi chưa có hệ thống cấp nước công cộng Các hộ dân chủ yếu tự sử dụng nguồn nước từ kênh rạch gần nhà, có chất lượng khơng đảm bảo sử dụng dạng ngun khai khơng xử lý Trước tình hình đề tài: “Nghiên cứu quy trình xử lý nước cấp từ nguồn nước mặt cho hộ gia đình ấp An Thuận, xã Hòa Bình, Chợ Mới” thực nhằm hướng dẫn, phổ biến kinh nghiệm, khai thác xử lý nguồn nước sinh hoạt dùng cho cộng đồng dân cư nhỏ Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan nước cấp tầm quan trọng nước cấp 2.1.1 Công nghệ xử lý nước cấp 2.1.1.1 Xử lý nước cấp Xử lý nước cấp trình loại bỏ chất bẩn, chất hòa tan nước dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp theo tiêu chuẩn quy định (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2000) 2.1.1.2 Tầm quan trọng nước cấp xử lý nước cấp Nước nhu cầu thiết yếu cho sinh vật, đóng vai trò đặc biệt việc điều hồ khí hậu cho sống trái đất Hàng ngày thể người cần -10 lít nuớc cho hoạt động sống, luợng nước vào thể qua đường thức ăn, nước uống để thực trình trao đổi chất trao đổi lượng, sau thải theo đường tiết Ngoài người sử dụng nước cho hoạt động khác tắm, rửa, … Nước ta nhu cầu sử dụng nước ngày tăng phát triển dân số mức sống ngày tăng Tuỳ thuộc vào mức sống người dân tuỳ vùng mà nhu cầu sử dụng nước khác nhau, định mức cấp nước cho dân thị 150 lít/người.ngày, cho khu vực nơng thơn 40 – 70 lít/người.ngày Hiện nay, Tổ chức Liên Hợp Quốc thống kê có phần ba điểm dân cư giới thiếu nước sinh hoạt Do người dân phải dùng nguồn nước không Điều dẫn đến háng năm có tới 500 triệu người mắc bệnh 10 triệu người bị chết, 80% trường hợp mắc bệnh nước phát triển có nguyên nhân từ việc dùng nguồn nước bị ô nhiễm Vấn đề xử lý nước cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước tác động nước thải sinh hoạt sản xuất vấn đề đáng quan tâm đặc biệt Mỗi quốc gia có tiêu chuẩn riêng chất lượng nước cấp, tiêu cao thấp khác Nhưng nhìn chung tiêu phải đảm bảo an toàn vệ sinh số vi trùng có nước, khơng có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe người Các nguồn nước thiên nhiên đảm bảo tiêu chuẩn Do tính chất có sẵn nguồn nước hay bị tác động ô nhiễm Nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước yêu cầu chất lượng nước cấp mà cần thiết phải có q trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt ổn định chất lượng nước cấp cho nhu cầu 2.1.2 Mục đích q trình xử lý nước - Cung cấp số lượng nước đầy đủ an toàn mặt hoá học, vi trùng học để thỏa mãn nhu cầu ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp phục vụ sinh hoạt công cộng đối tượng dùng nước - Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, khơng chứa chất gây vẩn đục, gây màu, mùi, vị nước - Cung cấp nước có đủ thành phần khống chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khoẻ người tiêu dùng - Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh chất lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt.(Trịnh Xuân Lai, 2004) 2.1.3 Các biện pháp xử lý Trong trình xử lý nước cấp cần phải áp dụng biện pháp xử lý sau: + Biện pháp học: Là biện pháp dùng cơng trình thiết bị để làm nước như: Song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc + Biện pháp hoá học: Là biện pháp dùng hoá chất cho vào nước để xử lý nước như: Dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vơi để kiềm hố nước, cho clo vào nước để khử trùng + Biện pháp lý học: Là biện pháp dùng tia vật lý để khử trùng nước như: tia tử ngoại, sóng siêu âm, điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hồ tan nước (Nguyễn Ngọc Dung,1999) 2.2 Các loại nguồn nước dùng cho cấp nước 2.2.1 Nguồn nước mặt Nước mặt nguồn nước hình thành bề mặt trái đất bao gồm: sơng suối, ao hồ, kênh mương… Do có kết hợp dòng chảy từ nơi cao đến nơi thấp Nước mặt có đặc trưng: Chứa khí hòa tan(O2,CO2…), có hàm lượng hữu cao, có độ mặn, có xuất lồi thực vật thủy sinh(tảo, rong) 2.2.2 Nguồn nước ngầm Là nguồn nước khai thác từ tầng chứa nằm mặt đất Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Nước ngầm có đặc trưng: Độ đục thấp, nhiệt độ thành phần hóa học ổn định, nước thiếu khí O2 chứa nhiều khí H2S, CO2,… chứa nhiều chất khống hòa tan, đặc biệt sắt, Mangan, Flouor 2.2.3 Nguồn nước mưa Là nguồn nước hình thành trình tự nhiên như: bay hơi, gió bão, tạo thành mưa rơi xuống mặt đất phạm vi định Đặc trưng nguồn nước mưa: Có chất lượng tốt, bão hòa CO Tuy nhiên nước mưa hòa tan chất hữu vô không khí bề mặt trái đất, đồng thời lưu lượng khơng ổn định nên sử dụng sử dụng số nơi có khó khăn nước (Trịnh Xuân Lai, 2004) 2.3 Các tiêu đánh giá chất lượng nước 2.3.1 Các tiêu lý học 2.3.1.1 Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến q trình hóa học sinh hóa xảy nước Nhiệt độ phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh, vào thời gian ngày, vào mùa năm… Nước mặt có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ mơi trường Ví dụ: Miền Bắc Việt Nam nhiệt độ nước thường dao động từ 13oC đến 34o C, nhiệt độ nguồn nước mặt Miền Nam tương đối ổn định (26 - 29oC) 2.3.1.2 Độ màu Độ màu thường chất bẩn nước tạo nên: Các hợp chất sắt, mangan khơng hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, chất mùn humic gây màu vàng, loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh Nước bị nhiễm bẩn nước thải sinh hoạt hay cơng nghiệp thường có màu xanh đen Nước ngun chất khơng có màu Màu sắc mang tính chất cảm quan gây nên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng Đơn vị đo độ màu thường dùng độ theo thang màu platin – coban Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp 200 độ (PtCo) Độ màu biểu kiến nước thường chất lơ lửng nước tạo dễ dàng bị loại bỏ phương pháp lọc Trong đó, để loại bỏ màu thực nước phải dùng biện pháp hóa lý kết hợp 2.3.1.3 Độ đục Nước môi trường truyền ánh sang tốt, nước có vật lạ chất huyền phù, hạt cặn đất, cát, vi sinh vật…thì khả truyền ánh sáng bị giảm Nước có độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục NTU, JTU đơn vị NTU FTU tương đương Nước mặt thường có độ đục 20 - 100 NTU, mùa lũ có cao đến 500 600 NTU Nước dùng để ăn uống thường có độ đục khơng vượt q NTU Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), độ đục xác định chiều sâu lớp nước thấy (gọi độ trong) mà độ sâu người ta đọc hàng chữ tiêu chuẩn Độ đục thấp chiều sâu lớp nước thấy lớn Nước gọi mức độ nhìn sâu lớn 1m (hay độ đục nhỏ 10 NTU) 2.3.1.4 Mùi vị Mùi nước thường hợp chất hóa học, chủ yếu hợp chất hữu hay sản phẩm từ trình phân hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên có mùi hay thối, mùi đất Nước sau khử trùng với hợp chất clo bị nhiễm mùi clo hay clophenol Tùy theo thành phần hàm lượng muối khống hòa tan nước có vị mặn, ngọt, chát, đắng… 2.3.1.5 Độ nhớt Độ nhớt đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh trình dịch chuyển lớp chất lỏng với Đây yếu tố gây nên tổn thất áp lực đóng vai trò quan trọng q trình xử lý nước Độ nhớt tăng hàm lượng muối hòa tan nước tăng, giảm nhiệt độ tăng 2.3.1.6 Độ dẫn điện Nước có tính dẫn điện Nước tinh khiết 20 oC có độ dẫn điện 4,2µS/m Độ dẫn điện nước tăng theo hàm lượng chất khống hòa tan nước, dao động theo nhiệt độ Thông số thường dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khống hòa tan nước 2.3.1.7 Tính phóng xạ Tính phóng xạ nước phân hủy chất phóng xạ có nước tạo nên Nước ngầm thường nhiễm chất phóng xạ tự nhiên, chất có thời gian bán phân hủy ngắn nên nước thường vô hại Tuy nhiên bị nhiễm bẩn phóng xạ từ nước thải khơng khí tính phóng xạ nước vượt giới hạn cho phép Hai thơng số tổng hoạt độ phóng xạ α β thường dùng để xác định tính phóng xạ nước Trong hạt α bao gồm proton nơtron có lượng xuyên thấu nhỏ, xuyên vào thể sống qua đường hơ hấp tiêu hóa, gây tác hại cho thể tính ion hóa mạnh Các hạt β có khả xuyên thấm mạnh hơn, dễ bị ngăn lại lớp nước gây tác hại cho thể 2.3.2 Các tiêu hoá học 2.3.2.1 Độ cứng nước Độ cứng nước gây nên ion đa hóa trị có mặt nước Chúng phản ứng với số anion tạo thành kết tủa Các ion hóa trị khơng gây nên độ cứng nước Trên thực tế ion Ca 2+ Mg2+ chiếm hàm lượng chủ yếu ion đa hóa trị nên độ cứng nước xem tổng hàm lượng ion Ca2+ Mg2+ Người ta phân biệt loại độ cứng khác : + Độ cứng carbonat (thường ký hiệu CH : Carbonate Hardness): độ cứng gây hàm lượng Ca 2+ Mg2+ tồn dạng HCO3- Độ cứng carbonat gọi độ cứng tạm thời bị đun sôi + Độ cứng phi carbonat (thường ký hiệu NCH : Non-Carbonate Hardness) độ cứng gây hàm lượng Ca2+ Mg2+ liên kết với anion khác HCO3- SO42- , Cl-…Độ cứng phi carbonat gọi độ cứng thường trực hay độ cứng vĩnh cữu 2.3.2.2 Độ pH nước PH có định nghĩa mặt tốn học : pH = -log[H+] pH tiêu cần xác định để đánh giá chất lượng nguồn nước Sự thay đổi pH dẫn tới thay đổi thành phần hóa học nước (sự kết tủa, hòa tan, cân carbonat…), trình sinh học nước Giá trị pH nguồn nước góp phần định phương pháp xử lý nước pH xác định máy đo pH phương pháp chuẩn độ 2.3.2.3 Độ kiềm nước Độ kiềm toàn phần tổng hàm lượng ion HCO 3-, CO32- , OH- có nước Độ kiềm nước tự nhiên thường gây nên muối acid yếu, đặc biệt muối carbonat bicarbonat Độ kiềm gây nên diện ion silicat, borat, phosphat… số acid bazơ hữu nước, hàm lượng ion thường so với ion HCO 3-, CO32-, OH- nên thường bỏ qua Khái niệm độ kiềm độ acid tiêu quan trọng để đánh giá động thái hóa học nguồn nước vốn luôn chứa carbon dioxid muối carbonat Độ kiềm định nghĩa lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất dạng carbonat mẫu nước dạng H2CO3 Người ta phân biệt độ kiềm carbonat (còn gọi độ kiềm m hay độ kiềm tổng cộng T phải dùng metyl cam làm chất thị chuẩn độ đến pH = 4,5 liên quan đến hàm lượng ion OH -, HCO3- CO32- ) với độ kiềm phi carbonat (còn gọi độ kiềm p phải dùng phenolphtalein làm chất thị chuẩn độ đến pH = 8,3 liên quan đến ion OH -) Hiệu số độ kiềm tổng m độ kiềm p gọi độ kiềm bicarbonat 2.3.2.4 Độ oxi hóa (mg/l O2 hay KMnO4) Là lượng oxi cần thiết để oxi hóa hết hợp chất hữu có nước Chỉ tiêu oxi hóa đại lượng để đánh giá sơ mức độ nhiễm bẩn nguồn nước Độ oxi hóa nguồn nước cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn chứa nhiều vi trùng 2.3.2.5 Hàm lượng sunfat clorua (mg/lít) Ion SO42- có nước khống chất có nguồn gốc hữu Với hàm lượng lớn 250 mg/l gây tổn hại cho sức khỏa người Ở điều kiện yếm khí, SO42- phản ứng với chất hữu tạo thành khí H 2S có độc tính cao Clor tồn nước dạng Cl - Nói chung mức nồng độ cho phép hợp chất clor không gây độc hại, với hàm lượng lớn 250 mg/lít làm cho nước có vị mặn Nước có nhiều Cl - có tính xâm thực xi măng 2.3.2.6 Hàm lượng sắt Sắt tồn dạng hòa tan nước ngầm dạng muối Fe 2+ HCO3-, SO42-, Cl-…, nước bề mặt, Fe2+ nhanh chóng bị oxy hóa thành Fe3+ bị kết tủa dạng Fe(OH)3 2Fe(HCO3)2 + 0,5 O2 + H2O = 2Fe(OH)3 + 4CO2 Nước thiên nhiên thường hcứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/lít Với hàm lượng sắt lớn 0,5 mg/lít nước có mùi khó chịu, làm vàng quần áo giặt… Các cặn kết tủa sắt gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước Trong trình xử lý nước, sắt loại phương pháp thơng khí keo tụ 2.3.2.7 Hàm lượng mangan (mg/lít) Mangan thường gặp nước ngầm dạng Mangan(II), với hàm lượng nhỏ sắt nhiều Tuy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l gây tác hại cho việc sử dụng vận chuyển nước sắt Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt nước 2.3.2.8 Iốt Fluo Thường gặp nước dạng ion chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người Hàm lượng fluo có nước ăn uống nhỏ 0,7 mg/l dễ gây bệnh đau răng, lớn 1,5 mg/lít sinh hỏng men Ở vùng thiếu iốt thường xuất bệnh bướu cổ, ngược lại iốt nhiều gây tác hại cho sức khỏe 2.3.2.9 Các chất khí hòa tan (mg/lít) Các chất khí O2, CO2, H2S nước thiên nhiên dao động lớn Khí CO2 hòa tan đóng vai trò định ổn định nước thiên nhiên Trong kỉ thuật xử lý nước, ổn định nước có vai trò quan trọng Việc đánh giá độ ổn định ổn định nước thực cách xác dịnh hàm lượng CO2 cân CO2 tự Lượng CO2 cân lượng CO2 lượng ion HCO3- tồn nước.(Trịnh Xuân Lai, 2004) 2.3.3 Các tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo lồi thủy vi sinh khác Tùy theo tính chất, loại vi sinh nước vơ hại có hại Nhóm có hại bao gồm loại vi trùng gây bệnh, lồi rong rêu, tảo…Nhóm cần phải loại bỏ khỏi nước trước sử dụng Các vi trùng gây bệnh lỵ, thương hàn, dịch tả…thường khó xác định chủng loại Trong thực tế hóa nước thường xác định số vi trùng đặc trưng Trong chất thải người động vật ln có loại vi khuẩn E.Coli sinh sống phát triển Sự có mặt E.Coli nước chứng tỏ chứng tỏ nguồn nước bị ô nhiễm phân rác, chất thải người động vật có khả tồn loại vi trùng gây bệnh khác Số lượng E.Coli nhiều hay tùy thuộc mức độ nhiễm bẩn nguồn nước Đặc tính khuẩn E.Coli khả tồn cao loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh khác nên sau xử lý nước, nước khơng phát thấy E.Coli điều chứng tỏ loại vi trùng gây bệnh khác bị tiêu diệt hết Mặt khác, việc xác định số lượng E.Coli thường đơn giản nhanh chóng nên loại vi khuẩn thường chọn làm vi khuẩn đặc trưng việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh nước Người ta phân biệt trị số E.Coli số E.Coli Trị số E.Coli đơn vị thể tích nước có chứa vi khuẩn E.Coli Chỉ số E.Coli số lượng vi khuẩn E.Coli có lít nước Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt nước tiên tiến qui định trị số E.Coli không nhỏ 100 ml, nghĩa cho phép có vi khuẩn E.Coli 100 ml nước (chỉ số E.Coli tương ứng 10) TCVN qui định số E.Coli nước sinh hoạt phải nhỏ 20 2.4 Tổng quan công nghệ xử lý nước cấp giới Việt Nam 2.4.1 Công nghệ xử lý nước cấp giới Theo lịch sử ghi nhận hệ thống cấp nước đô thị xuất sớm La Mã vào năm 800 TCN Điển hình cơng trình dẫn nước vào thành phố kênh tự chảy, thành phố nước đưa đến bể tập trung, từ theo đường ống dẫn nước đến nhà quyền q bể chứa cơng cộng cho người dân sử dụng Khoảng 300 năm TCN biết khai thác nước ngầm cách đào giếng Người Babilon có phương pháp nâng nước lên độ cao lớn ròng rọc, guồng nước Thế kỷ thứ XIII, thành phố châu Âu có hệ thống cấp nước Thời chưa có loại hóa chất phục vụ cho việc keo tụ xử lý nước mặt, người ta phải xây dựng bể lắng có kích thước lớn (gần lắng tĩnh) lắng hạt cặn bé Do cơng trình xử lý cồng kềnh, chiếm diện tích kinh phí xây dựng lớn Năm 1600 việc dùng phèn nhôm để keo tụ nước nhà truyền giáo Tây Ban Nha phổ biến Trung Quốc Năm 1800 thành phố châu Âu, châu Mỹ có hệ thống cấp nước đầy đủ thành phần cơng trình thu, trạm xử lý, mạng lưới … Năm 1810 hệ thống lọc nước cho thành phố xây dựng PaisayScotlen.Năm 1908 việc khử trùng nước uống với qui mô lớn Niagara Falls, phía Tây Nam New york Thế kỷ XX kỹ thuật cấp nước ngày đạt tới tình độ cao tiếp tục phát triển, loại thiết bị cấp nước ngày đa dạng phong phú hồn thiện Thiết bị dùng nước nhà ln cải tiến để phù hợp thuận tiện cho người sử dụng Kỹ thuật điện tử tự động hóa sử dụng rộng rãi cấp nước Có thể nói kỹ thuật cấp nước đạt đến trình độ cao cơng nghệ xử lý, máy móc trang bị thiết bị hệ thống giới hóa, tự động hóa vận hành, quản lý 2.4.2 Công nghệ xử lý nước cấp Việt Nam Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị bắt đầu khoan giếng mạch nông Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh (Sài Gòn) cũ vào năm 1894 Nhiều thị khác Hải Phòng, Đà Nẵng… hệ thống cấp nước xuất hiện, khai thác nước ngầm nước mặt Hiện hầu hết khu thị có hệ thống cấp nước.Nhiều trạm cấp nước áp dụng công nghệ tiên tiến nước phát triển Pháp, Phần Lan, Australia…Những trạm cấp nước cho thành phố lớn áp dụng cơng nghệ tiên tiến tự động hóa Hiện Đảng nhà nước quan tâm đến vấn đề cấp nước cho nơng thơn, đòi hỏi chun gia lĩnh vực cấp nước cần phải đóng góp sức sáng tạo nhiều để đáp ứng yêu cầu thức tế Công nghệ áp dụng - Hiện đô thị sử dụng nguồn nước mặt nguồn nước ngầm Ngoài ra, số hộ vùng ven nơng thơn có sử dụng nước mưa Trong toàn quốc, tỷ lệ sử dụng nguồn nước mặt khoảng 60%, nước ngầm khoảng 40% Ở thành phố lớn, nhà máy nước (NMN) có cơng suất khoảng từ vài chục ngàn m3/ngày.đêm tới vài trăm ngàn m3/ngày.đêm Tiêu biểu như: NMN Thủ Đức (TP HCM) có tổng công suất 1.200.000 m /ngày.đêm, NMN xử lý nước ngầm Hà Nội có cơng suất từ 30.000 60.000 m3/ngày.đêm (thường chia thành đơn nguyên 30.000 m3/ngày.đêm, xây dựng thành đợt, NMN Sông Đà 600.000 m 3/ngày.đêm, giai đoạn xây dựng đơn nguyên 300.000 m3/ngày.đêm hoạt động) Tại thành phố, thị xã trực thuộc tỉnh, nhà máy nước có cơng suất phổ biến từ 10.000 m3/ngày.đêm tới 30.000 m3/ngày.đêm Các trạm cấp nước thị trấn thường có cơng suất từ 1000 m3/ngày.đêm tới 5.000 m 3/ngày.đêm, phổ biến xung quanh 2.000 m3/ngày.đêm Cơng nghệ cơng trình xử lý nước - Công nghệ xử lý nước mặt phổ biến là: Keo tụ + lắng + lọc nhanh trọng lực + khử trùng - Công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu khử sắt ( khử mangan) phương pháp: Làm thoáng + lắng tiếp xúc + lọc nhanh trọng lực + khử trùng Các công trình đơn vị trạm xử lý đa dạng - Các cơng trình keo tụ ( đa số dùng phèn nhơm, PAC) với bể trộn đứng, trộn khí, bể tạo bơng có vách ngăn ziczac, tạo bơng có tầng cặn lơ lửng, tạo bơng kiểu khí - Các cơng trình lắng: bể lắng đứng ( cho trạm cơng suất nhỏ) bể lắng ngang thu nước cuối bể, thu nước bề mặt sử dụng rộng rãi dự án thành phố, thị xã, bể lắng ngang lamen sử dụng tỉnh miền núi phía Bắc: Lào Cai, n Bái, Phú Thọ, Hồ Bình, Hưng Yên sân bay Đà Nẵng Loại bể phổ biến số địa phương khác bể lắng Pulsator ( công nghệ Pháp) dùng Nam Định, Cần Thơ bể lắng ly tâm ( Thái Bình) loại bể lằng sử dụng - Các cơng trình lọc: Bể lọc nhanh trọng lực ( lọc hở với vật liệu lọc cát) dùng rộng rãi, dùng nhiều dự án cấp tỉnh, thành phố - Khử trùng: phổ biến dùng clo lỏng, số trạm nhỏ dùng nước giaven ôzôn - Trạm bơm đợt 2: số trạm dùng máy biến tần để điều khiển chế độ hoạt động máy bơm, vài nơi có dùng đài nước trường hợp địa hình thuận lợi, số nơi tận dụng đài nước có trước - Các cơng trình làm thống: Phổ biến dùng tháp làm thống tự nhiên ( Dàn mưa), số dùng thùng quạt gió ( làm thống cưỡng bức), số trạm khác dùng tháp làm thoáng tải trọng cao theo nguyên lý làm việc Ejector Chất lượng nước sau xử lý hầu hết đạt tiêu chuẩn quốc gia tiêu chuẩn cuả tổ chức y tế giới Một số nhà máy vài tiêu chưa đạt mangan, amôni, arsenic Cấp nước nông thôn - Các loại mơ hình cấp nước sinh hoạt nơng thơn - Người dân nông thôn Việt Nam tuỳ điều kiện sử dụng loại nguồn nước (nước mưa, nước ngầm nước mặt) cho nhu cầu cấp nước phục vụ sinh hoạt Từ đặc điểm riêng biệt vùng nông thôn Việt Nam tồn loại hệ thống cơng trình cấp nước bản: + Các cơng trình cấp nước phân tán: Các cơng trình cấp nước nhỏ lẻ truyền thống phục vụ cho hộ gia đình, nhóm hộ dùng nước hay cụm dân cư sống độc lập, riêng lẻ mật độ thấp… + Các cơng trình cấp nước theo kiểu công nghiệp tập trung: Hệ thống dẫn nước tự chảy hệ thống bơm dẫn nước phục vụ cho thị trấn, thị tứ, cụm dân cư sống tập trung xã (Trần Hiếu Nhuệ, 2010) 2.4.2.1.Tiền xử lý Xử lí sơ nước bề mặt quan trọng Trước dẫn nước vào dây chuyền xử lí, người ta lưu nước thời gian dài với mục đích: - Tạo qúa trình lắng tự hạt bụi kim loại nặng có nồng độ cao nước thô không tách q trình keo tụ cơban, niken, xyanua (CN-), chì,cađimi kim loại độc hại khác lắng xuống đáy - Xúc tiến làm tự nhiên để tách phần lớn chất hữu nhỏ tạp chất vơ - Có thể dùng biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng oxy hòa tan nước -Xử lý sơ với dịch vơi để trì độ cứng nước từ 8.5-9.00 D Tóm lại, nhờ q trình hóa, lý, sinh học tự nhiên xảy hồ nên chất lượng nước hồ tốt nguồn nước đưa vào hồ Nhờ bổ sung 10 2.4.2.4.2.Lí thuyết lọc Đối với kĩ thuật lọc nước thông thường (không kể lọc màng NF RO) lọc trình tách chất rắn (cặn, cặn lơ lửng) khỏi nước cho nước qua mơi trường vật liệu lọc giữ cặn cho nước qua Kết thu nước trong, không chứa (hoặc chứa ít) cặn lơ lửng Lọc thơng thường khơng xử lý tạp chất tan chất hữu gây màu, mùi (trừ lọc than hoạt tính), khống chất hồ tan Tuy nhiên tiền xử lý thích hợp xử lí phần chất hữu tan (ví dụ xử lý phần chất màu phèn) toàn tạp chất (ví dụ: Fe dạng sắt (II) hồ tan sau làm thống, xy hố tốt trở thành kết tủa sắt (III) lọc được) Với xuất kĩ thuật lọc màng NF RO, ngày kĩ thuật lọc cho phép tách chất hoà tan quy mô phân tử, ion Trong dây chuyền xử lý nước cấp thơng thường, cơng đoạn lọc đóng vai trò định đến chất lượng sản phẩm thường đứng áp trót trước cơng đoạn clo hố để sát trùng bảo quản trước nước vào bể chứa để bơm vào mạng Đối với cỏc kĩ thuật lọc nước thông thường (không kể lọc màng NF RO) lọc trình tách chất rắn (cặn, cặn lơ lửng) khỏi nước cho nước qua môi trường vật liệu lọc giữ cặn cho nước qua Kết thu nước trong, khơng chứa (hoặc chứa ít) cặn lơ lửng Lọc thường thường không xử lý tạp chất tan chất hữu gây màu, mùi (trừ lọc than hoạt tớnh), khống chất hồ tan Tuy nhiờn tiền xử lý thích hợp xử lí phần chất hữu tan (ví dụ xử lý phần chất màu phèn) tồn tạp chất (ví dụ: Fe dạng sắt (II) hồ tan sau làm thống, xy hóa tốt trở thành kết tủa sắt (III) lọc được) Với xuất kĩ thuật lọc màng NF RO, ngày kĩ thuật lọc cho phép tách chất hồ tan quy mơ phân tử, ion Trong dây chuyền xử lý nước cấp thông thường, công đoạn lọc đóng vai trò định đến chất lượng sản phẩm thường đứng trước công đoạn clo hóa để sát trùng bảo quản trước nước vào bể chứa để bơm vào mạng 2.4.2.4.3 Các chế lọc tượng liên quan Tùy chất cặn cần lọc, tuỳ kỹ thuật vật liệu lọc áp dụng gặp chế lọc tượng sau: lưu giữ, bám dính tượng đánh thủng… Các chế lưu giữ 41 Cơ chế lưu giữ hiểu chế “lọc” tuý vật lí ghi nhận trường hợp lọc qua lưới lọc, màng lọc có kích thước lỗ định Trong trường hợp lớp lọc hoạt động theo nguyên lý rây bột: hạt cặn nhỏ qua, hạt lớn bị lưu giữ lại Trong thực tế, hạt nhỏ đường kính lỗ trống bị lưu giữ lại đồng thời nhiều hạt nhỏ qua lỗ trống, hạt cần lọc bị tăng kích thước nhiều nguyên nhân khác Trong trường hợp này, chế sau đồng thời xuất hiện: Nhiều hạt nhỏ chen qua khe trống nên bị kẹt lại Hạt nhỏ theo dòng chảy qua lỗ trống bị cọ xát vào lớp vật liệu lọc rắn bị giữ lại lực bề mặt (hấp phụ) Do giá tốc trọng trường, hạt cặn lắng bề mặt vật liệu lọc khu vực khơng có lỗ trống Những chế xuất kỹ thuật lọc màng kỹ thuật lọc lớp vật liệu lọc dạng hạt Cơ chế bám dính Khi tốc độ dòng chảy khơng lớn, lực bề mặt gây bám dính hạt cặn bề mặt vật liệu lọc Bản chất lực bề mặt phức tạp, phổ biến lực hút tĩnh điện lực Van dec Val (Van der Waals) Hiện tượng đánh thủng Trong trình lọc qua lớp vật liệu lọc hạt, chế nêu nên khe trống hạt vật liệu lọc bị lấp đầy dần hạt cặn bị lưu giữ bám dính Như thiết diện chảy thực tế bị thu hẹp dần, tốc độ dòng chảy qua khe tăng kéo theo hạt cặn nhỏ vào sâu lớp vật liệu lọc hạt, chí hạt cặn bị kéo theo nước lọc Trường hợp nước lọc giảm chất lượng, ta nói lớp lọc bị đánh thủng Hiện tượng “tắc” phục hồi lớp vật liệu lọc Hiện tượng “tắc” thiết bị lọc cặn bít dần khe, lỗ trống mà nước chảy qua theo chế nêu Trong trường hợp tiếp tục lọc cách tăng áp suất Ví dụ: lọc trọng lực bể cát ta để mực nước lớp vật liệu lọc dâng tới mức độ vài mét Đối với thiết bị lọc áp lực với lớp vật liệu lọc cát người ta nâng áp lực tới vài ba atm Thông thường, thiết kế thiết bị lọc người ta chấp nhận mức độ “tắc” định Để vượt qua tượng người ta tăng mực nước mức áp áp vào lớp vật liệu lọc để giữ tốc độ lọc không đổi Khi tổn thất áp vượt mức độ định (do tích luỹ lớp bùn cặn) cần phục hồi lại lớp vật liệu lọc trạng thái ban đầu cách rửa lớp vật liệu lọc khỏi bùn cặn, ta gọi rửa lọc Cách rửa phụ thuộc vào loại vật liệu kỹ thuật lọc áp dụng 42 Rửa lọc: Bằng kĩ thuật Rửa ngược phổ biến kỹ thuật thiết bị lọc dùng lớp vật liệu dạng hạt Môi trường để rửa thường nước trạm lớn hỗn hợp khí - nước Đối với loại màng lọc màng lọc micro, nano sau rửa ngược thường phải xử lý hoá chất bổ xung Rửa ngược thực theo chiều ngược lại sau: đóng van thu nước sạch, bơm nước hỗn hợp khí – nước với cường độ cao vào đáy bể qua hệ phân phối đều, nước rửa cường độ cao làm nâng hạt vật liệu lọc lên, lớp hạt “sôi” lên , cọ vào để rửa bùn bám bề mặt, nước bùn rửa thu gom qua máng phân phối vào túi chứa bùn, qua van xả Quá trình kết thúc nước rửa trở nên trong, khơng chứa bùn Để kiểm sốt hoạt động hệ lọc ta cần theo dõi hai thông số hai, tổn thất áp lực lọc độ đục nước sản phẩm 2.4.2.4.4 Phân loại Kĩ thuật lọc cát thường phân loại theo tốc độ lọc, theo động lực trình lọc, theo chiều dòng chảy, theo số loại vật liệu lọc Về mơi trường vật liệu lọc có hai nhóm chính: Nhóm vật liệu lọc dạng hạt, mơi trường lọc lớp vật liệu lọc dày Nhóm vật liệu dạng màng, mơi trường lọc có độ dày khơng đáng kể Theo tốc độ lọc ta có: Lọc nhanh: tốc độ lọc khoảng lớn m/h Lọc chậm: tốc độ lọc 0,1 0,3 m/h Theo động lực trình lọc Để nước qua lớp cát dày cần định, thân trọng lượng cột nước bơm nén, ta có: Lọc tự chảy hay lọc trọng lực: nước chảy nhờ trọng lực Lọc áp lực: nuớc chảy nhờ bơm nước tạo áp Theo loại vật liệu lọc: Lọc lớp: dùng loại vật liệu lọc Lọc đa lớp: dùng hai loại vật liệu lọc khác vể chất trở lên Phân loại theo chiều dòng chảy ta có: Lọc xuôi: nước chảy từ xuống, thu nước lọc đáy Lọc ngược: nước chảy từ lên, thu nước lọc miệng bể Theo đặc thù kỹ thuật lọc cách hình thành màng lọc thứ cấp: 43 Lọc tiếp xúc; Lọc nổi; Lọc diatomit 2.4.2.4.5 Các kỹ thuật lọc phổ biến xử lí nước cấp Lọc nhanh a Giới thiệu chung Trong trình lọc nhanh, nước cần xử lí qua lớp hạt có kích thước trung bình-lớn,vận tốc cao Người ta chia bề dày lớp vật liệu lọc thành nhiều lớp mỏng với kích thước khác nhau, ban đầu đa số cặn bẩn nước tiếp xúc với bề mặt lớp vật liệu, theo thời gian bề dày lớp màng cặn tăng dần, độ bề liên kết lớp màng vật liệu lọc yếu đến lúc lực bị phá vỡ phần cặn bẩn bị sâu xuống lớp hạt lọc bên lâu dần cần phải thay lớp vật liệu khác Vận tốc lọc nhanh thông thường 1,5.10 -3 m/s Nước đưa qua lớp vật liệu lọc từ xuống từ lên, sử dụng dòng chảy từ xuống có ưu điểm tạo động lực cho trình nhờ chênh lệch áp suất trước sau qua lớp vật liệu lọc nhờ áp lực trọng trường Nhược điểm phương pháp cần áp lực mạnh dòng nước từ lên rửa lọc, hạt nhỏ bị đẩy lên trên, hạt to giữ lại phía dưới, nước cần lọc tiếp xúc với hạt bé trước dễ bị tắc mao quản lọc b Cấu tạo bể lọc Gồm thành phần: ống thu nước bẩn, ngăn trung gian, máng tràn, vật liệu lọc, ngăn thu nước sạch, ống thu nước - Vật liệu lọc: thường dùng cát tư nhiên, cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền…Tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu lọc: +/ bảo đảm thành phần hạt theo yêu cầu phân loại +/ bảo đảm độ đồng kích thước hạt +/ độ bền học cao +/ độ bền hoá học đảm bảo c Nguyên lí hoạt động 44 Sơ đồ nguyên lí bể lọc trọng lực với lớp vật liệu lọc dạng hạt 1- van chỉnh lưu lượng nước vào ; 2- van xả nước bùn rửa lọc; 3- van chặn xả rửa thu nước mở xả lọc đầu xả kiệt; 4- van mở thu nước sạch; 5- van nối nước rửa lọc ống tổn thất áp P (nếu có), chống e khí Nước thô (từ nguồn từ bể lắng để loại bớt SS, theo TCN 33-85, SS vào bể lọc nhanh phải không lớn 10 mg/L) theo đường dẫn vào bể qua ngăn trung gian (đôi gọi túi) Trên đường có van (1) để kiểm sốt lưu lượng nước vào Ngăn trung gian có chức nhận phân phối nước vào khắp bề mặt bể lọc thông qua máng tràn (không vẽ h 9.3) Nước lọc từ xuống, qua lớp vật liệu lọc dày khoảng mét, cặn bùn giữ lại phí lớp cát, nước vào hệ thu gom, theo ống dẫn qua van (4) vào bể chứa nước Lúc lọc nước đục xả bỏ (gọi xả lọc đầu) qua đường van (3) Khi bể tắc bị đánh thủng phải rửa lọc Lọc chậm a Giới thiệu Lọc chậm áp dụng nhiều cho xử lí nước uống nước cấp, vận tốc chảy thâp: 0.03.10-3-0,15.10-3 m/s chu kí lọc chậm thường kéo dài đến vài tháng lâu hơn, lọc chậm.vì bên cạnh khả tách cặn lơ lửng nguyên lí lọc nhanh mà khơng cần hố chất keo tụ, lọc chậm có khả làm nước tốt nhiều nhờ trình lọc sinh học Lọc chậm thích hợp khu vực nơng thơn với điều kiện vận hành, bảo dưỡng phương pháp Nếu áp dụng quy mô lớn cho kết tốt về mặt chất lượng nước Quá trình lọc lớp nước lớp vật liệu lọc đến sâu vào lớp vật liệu lọc, quan trọng trình sinh học lớp màng lọc thứ cấp hình thành từ cặn vi sinh vật tích luỹ hai-ba tuần mặt cát Đây điểm khác biệt lọc chậm lọc nhanh Nhờ lớp màng lọc q trình vi sinh mơ tả sau nước lọc chậm có chất lượng cao khơng độ (do lọc tốt cặn lơ lửng) nhờ lớp cát mịn mà phần chất hữu loại tới 95-99% tổng vi khuẩn 20-40% độ ơxy hố b Cấu tạo bể lọc chậm Hệ thống lọc chậm gồm khối (như hỡnh vẽ) 45 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hệ lọc chậm Hệ cấp nước thô; Bể lọc gồm hai phận: Lớp vật liệu lọc lớp đệm; Hệ thu nước; Bể chứa nước Do tốc độ lọc chậm, hệ không thiết phải quan tâm mức đến hệ phân phối nước vào Ngồi cần có hệ thống van điều chỉnh lưu lượng, xả kiệt Điểm khác hệ lọc chậm so với lọc nhanh lớp cát lọc Cát lọc chậm nhỏ nhiều so với cát lọc nhanh, kích thước cát lọc xung quanh 0,3 mm Cấu tạo lớp cát lọc vật liệu đệm gần giống bể lọc nhanh Do tốc độ lọc chậm, bể lọc đồng thời xảy trình làm nước sau đây: Quá trình sa lắng Quá trình hấp phụ Quá trình lọc Quá trình xử lý sinh học Đáy bể với chức thu gom nước lọc xây dựng cách xếp beton gạch so le để tạo khe hở cho nước chảy hìn Khe hở phải đủ nhỏ để không lọt vật liệu đệm c Nguyên lí hoạt động: Vận hành: 46 Bể lọc thường cao khoảng m với lớp cát lọc dày 1,0 1,2 mét Cát lọc cát mịn, có kích thước hiệu 0,15 0,35 mm, nhỏ nhiều so với cát lọc nhanh Q trình lọc mơ tả sau Nước thô bơm P1 đẩy qua van V1 vào túi phân phối T, từ nước vào bể, lọc qua lớp cát mịn với tốc độ chậm: 0,1 0,3 m/h Khi khởi động, tốc độ lọc hiệu chỉnh mức 1/2 vận tốc thiết kế tăng dần 12 tới vận tốc thiết kế, lượng nước đầu phải xả bỏ Sau 12 đến 36 (nếu dùng cát phải kéo dài giai đoạn để vi sinh phát triển lâu tốt, tới tuần) bắt đầu thu nước lọc Trong trình lọc, lớp vật liệu lọc bị tắc dần, trở lực tăng dần Để giữ tốc độ lọc ổn định cần nâng dần mức nước dư bể lọc 2.4.2.5 Sát trùng 2.4.2.5.1 Định nghĩa: - Khử trùng trình tiêu diệt tác nhân gây bệnh nước Đối với chất sát trùng nước cấp có chức năng: tiêu diệt mầm gây bệnh bảo vệ hệ thống dự trữ phân phối nước 2.4.2.5.2.Các tác nhân sát trùng: ­ hoá chất: clo, hợp chất chứa clo hoạt động, ozon, axit bazơ,… ­ tác nhân vật lý : nhiệt, xạ UV, lọc lắng ­ xạ : điện từ Trong tác nhân phổ biến clo (và hợp chất clo hoạt động) ozon Axit kiềm áp dụng pH >11 pH phải sản xuất chỗ để dùng khơng có tác dụng bảo vệ hệ phân phối - Trong việc sản xuất O3,giá thành lượng điện sử dụng bảo dưỡng lớn Bảng: so sánh khả khử trùng số chất khử trùng thường gặp dựa vào hệ số diệt vi sinh: Chất khử trùng Vi khuẩn Virut Bào tử Ozon (O3) 500 HOCl 20 1,0 0,05 OCl- 0,2