2.1.1. Công trình thu nƣớc mặt
Chọn vị trí đặt công trình thu nƣớc mặt và trạm bơm nƣớc thô cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
1. Ở đầu nguồn nƣớc so với khu vực dân cƣ và khu vực sản xuất;
2. Bờ sông và lòng sông ổn định, không lở (hoặc không sụt lở rất ít) và đặc biệt không bị bồi;
3. Thu đƣợc lƣợng nƣớc có chất lƣợng và đủ lƣu lƣợng cho hiện tại và cho quy hoạch phát triển tƣơng lai, thuận lợi cho việc tổ chức bảo vệ vệ sinh nguồn nƣớc;
4. Gần nơi cung cấp điện.
2.1.1.1. Công trình thu và trạm bơm kết hợp đặt trong lòng sông, lòng hồ
Yêu cầu đối với kiểu trạm bơm này là:
1. Máy bơm chìm đặt thấp hơn mực nƣớc thấp nhất trong sông H1≥0,5m 2. Miệng hút của máy bơm ở vị trí cao hơn đáy sông H2≥1m
3. Để ngăn ngừa vật nổi trên sông về mùa lũ (gỗ, bèo lục bình, xác thực vật) phải bọc lƣới B40 xung quanh các trụ đỡ sàn đặt bơm.
4. Để ngăn ngừa rong rêu, rác, túi nilông đi vào miệng hút của máy bơm, đặt một lồng (kiểu lồng chim) luới chắn ngoài máy bơm. Lồng làm bằng khung thép, ngoài quấn lƣới đồng, đƣờng kính sợi dây đồng là 1mm. Mắt lƣới 22mm. Lồng có đƣờng kính lớn hơn đuờng kính máy bơm 50mm, chiều cao lớn hơn chiều cao máy bơm 0,3 - 0,4m. Đặt phủ từ đỉnh đáy bơm kéo dài sâu xuống dƣới miệng hút. Qua kinh nghiệm cho thấy lƣới dồng ngoài nhiệm vụ ngăn rác còn có tác dụng chống rêu, hà, ốc, bám vào máy bơm, ăn mòn máy bơm.
2.1.1.2. Công trình thu đặt ở lòng sông, trạm bơm đặt trên bờ
Kiểu bố trí họng thu và trạm bơm xa nhau áp dụng cho những nơi bờ sông có độ dốc thoải, lòng sông ở xa bờ.
Họng thu nƣớc hồ, kênh rạch và sông vận tốc ôn hoà. Đầu họng thu đặt lƣới chắn, mắt lƣới 55mm bằng sợi dây đồng, đƣờng kính 1-2mm. Khung thép hàn có thể tháo lắp dể dàng để làm sạch và thay thế khi cần.
Vận tốc dòng chảy qua lƣới v≤0,6m/s để tránh hiện tƣợng kéo rác vào ống.
2.1.1.3. Công trình thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng
Trong trƣờng hợp bờ sông thoải mái, mực nƣớc sông dao động lớn giữa mùa khô và mùa lũ, trong nƣớc có nhiều cát, để tiết kiệm trong xây dựng có thể áp dụng sơ đồ họng thu đặt ở lòng sông, ngăn lắng cát và buồng thu đặt trên bờ, trạm bơm tách riêng. Đầu họng thu đặt một song chắn rác để loại trừ vật nổi có kích thƣớc lớn, nƣớc theo ống dẫn vào ngăn lắng cát. Sau khi đƣợc lắng cát, nƣớc qua lƣới chắn vào buồng thu để bơm đi.
2.1.1.4. Công trình thu, trạm bơm hợp khối đặt sát bờ
Trong trƣờng hợp bờ sông dốc, điều kiện địa chất tốt, vận tốc dòng chảy lớn, mực nƣớc dao dộng giữa mùa khô mùa lũ, áp dụng sơ đồ công trình thu và trạm bơm sát bờ. Ở những trạm có công suất vừa và nhỏ, công trình thu gần khu xử lý, áp lực trạm bơm nƣớc thô thấp có thể thay bơm trục ngang, trục đứng bằng bơm chìm.
2.1.2. Song chắn và lƣới chắn rác
2.1.2.1. Chức năng và vị trí
Đây là công đoạn xử lý đầu tiên và cần thiết cho quá trình xử lý nƣớc mặt. Song chắn và lƣới chắn đƣợc đặt ở cửa vào của công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lững trong dòng nƣớc để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lững trong nƣớc có thể có kích thƣớc nhƣ các que tăm nổi hoặc nhƣ nhành cây con khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rửa làm tăng hàm lƣợng cặn và độ màu của nƣớc.
2.1.2.2. Cấu tạo
Song chắn rác gồm các thanh đan sắp xếp cạnh nhau trên mƣơng dẫn. Thanh đan có thể có tiết diện tròn hay hình chữ nhật, thƣờng là hình chữ nhật. Có các kiểu song chắn rác nhƣ
kiểu thanh chắn, kiểu lƣới và kiểu trống quay. Thông thƣờng, loại thanh chắn và trống quay đƣợc ƣa chuộng do dể dàng vệ sinh bằng phƣơng pháp thủ công và máy móc.
Song chắn rác thƣờng đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc 450
C hay 600C hoặc đặt vuông góc với dòng chảy để tiện lợi khi cọ rửa.
2.2. XỬ LÝ SƠ BỘ 2.2.1. Lắng sơ bộ
2.2.1.1. Mục đích lắng sơ bộ
Trƣớc khi dẫn nƣớc vào dây chuyền xử lý, ngƣời ta lƣu nƣớc một thời gian dài trong hồ chứa với mục đích:
- Tạo quá trình lắng tự do của các hạt bụi và các kim loại nặng có nồng độ cao trong nƣớc thô không tách đƣợc bằng quá trình keo tụ nhƣ coban, niken, xyanua, chì, cadimi và các kim loại độc hại khác cũng đƣợc lắng xuống đáy.
- Xúc tiến quá trình làm sạch tự nhiên để tách đƣợc phần lớn các chất hữu cơ có kích thƣớc nhỏ và tạp chất vô cơ.
- Có thể dùng biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lƣợng oxi hoà tan trong nƣớc. - Xử lý sơ bộ với dịch vôi để duy trì độ cứng của nƣớc từ 8,5 – 9,0oD.
Tóm lại nhờ các quá trình hoá, lý, sinh tự nhiên xảy ra trong hồ nên chất lƣợng nƣớc hồ tốt hơn nƣớc nguồn dã đƣa vào hồ. Nhờ quá trình bổ sung nhân tạo nên nồng độ tảo thấp, độ cứng và nồng độ kim loại độc hại giảm đi, kết quả là giảm đi rất nhiều chi phí cho giai đoạn tiếp theo.
2.2.1.2. Khử vi khuẩn, virut nhờ các quá trình tự nhiên trong hồ lắng
Các quá trình tự nhiên xảy ra trong hồ chứa nƣớc có thể làm giảm đi đáng kể lƣợng vi sinh vật gây bệnh trong nƣớc, vì nƣớc không phải là môi trƣờng tốt cho sự phát triển của vi khuẩn, virut gây bệnh cho ngƣời và động vật do những điều kiện không thuận lợi nhƣ sau:
- Nồng độ các chất dinh dƣỡng cần thiết cho vi khuẩn ở trong nƣớc rất thấp.
- Nhiệt độ của nƣớc nhở hơn 37oC nên tốc độ sinh sản của vi khuẩn, virut rất chậm. - Các động vật nguyên sinh, nấm trong nƣớc thƣờng là kẻ thù của vi khuẩn, virut. - Tia cực tím của ánh nắng mặt trời tiêu diệt các vi khuẩn ở lớp nƣớc bề mặt.
- Vi khuẩn, virut thƣờng bị lắng cùng với các hạt cặn. Các chất vô cơ, chất độc hại trong nƣớc có thể huỷ hại vi khuẩn, độ pH không thích hợp với vi khuẩn.
2.2.1.3. Ngăn ngừa sự phát triển của tảo
Để ngăn ngừa sự phát triển của tảo trong nguồn nƣớc, có thể sử dụng các phƣơng pháp sau.
a. Sử dụng hoá chất tiêu diệt
Ngƣời ta có thể sử dụng các hoá chất nhƣ đồng sunfat, hợp chất của Clo, natri sunfat, chất diệt cỏ 2,4D… Khi đƣa các hoá chất này vào nƣớc, tảo sẽ bị huỷ diệt và lắng xuống đáy hồ chứa. Tuy nhiên, đƣa hoá chất, đặc biệt là các hoá chất bảo vệ thực vật vào các hồ chứa nƣớc dùng để sản xuất sinh hoạt với mục đích diệt tảo không phải là biện pháp tối ƣu.
b. Giảm các chất dinh dưỡng cho tảo trong nước
Các chất dinh dƣỡng nhƣ nitơ, photphat trong nƣớc có thể đƣợc giảm bớt bằng cách ngăn ngừa việc thải nƣớc thải sinh hoạt, chất thải của ngƣời và động vật cũng nhƣ nƣớc thải công nghiệp có chứa NH4+, NO3-, PO43- vào nguồn nƣớc… Hoặc trƣớc khi thải nguồn nƣớc đó vào hồ phải đƣợc thực hiện xử lý tách chúng ra khỏi nƣớc thải.
c. Giảm cường độ ánh sáng tới hồ chứa
Biện pháp này tuy khó thực hiện nhƣng trong thực tế nếu có thể thực hiện đƣợc cũng cần thiết áp dụng. Muốn giảm đƣợc lƣợng ánh sáng hấp phụ vào nƣớc cần tăng độ sâu hoặc giảm hệ số hấp phụ ánh sáng của nƣớc bằng cách giảm độ đục của nƣớc. Trong thực tế, trong độ sâu hơn 10m có khả năng hạn chế rất nhiều sự phát triển của rong tảo.
2.2.2. Quá trình oxy hoá sơ bộ
Quá trình oxy hoá sơ bộ có tác dụng nâng cao hiệu suất của các quá tình tiếp theo nhƣ khử phenol mà trong quá trình keo tụ không thể khử đƣợc; tăng hiệu suất tách trong quá trình tiếp theo; giảm số lƣợng tảo trong nƣớc; tăng cƣờng độ trong quá trình keo tụ tạo bông với các tạp chất nhƣ đất, vi trùng, tảo, chất mùn humic, tăng chất lƣợng nƣớc lọc.
Trong xử lý nƣớc uống hiện nay, thƣờng ngƣời ta dùng ozôn là chất oxy hoá cho quá trình oxy hoá sơ bộ vì khi nƣớc thô chứa các chất hữu cơ, nếu dùng clo sẽ dẫn đến sự kết hợp
với các chất hữu cơ tạo thành các hyđrocacbon clorua, các chất này rất có hại cho sức khoẻ nhƣ các dạng clorofooc khác nhau và các chất hữu cơ không bay hơi.
Do đặc tính của ôzôn rất mạnh nên trong xử lý nƣớc ôzôn đƣợc dùng nhiều với mục đích: khử trùng, loại bỏ các loài tảo, oxi hoá các chất hữu cơ, chất tẩy rửa và các hoá chất bảo vệ thực vật, oxy hoá các chất hữu cơ hoà tan, oxy hoá các chất vô cơ, tách độ đục và các chất rắn lơ lững. Ôzôn còn có tác dụng làm chất trợ keo để phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo.
2.3. CÔNG ĐOẠN HÕA TRỘN
Sau khi đƣa chất phản ứng vào nƣớc, cần phải hoà trộn đều chất phản ứng với nƣớc. Quá trình trộn phải đƣợc tiến hành rất nhanh chóng trong một khoảng thời gian trƣớc lúc tạo thành những bông kết tủa. Thời gian đó thƣờng lấy bằng 1 ÷ 2 phút. Phƣơng pháp trộn chia hai loại: trộn cơ học và trộn thuỷ lực.
2.3.1. Phƣơng pháp trộn cơ học
Biện pháp trộn cơ học có thể thực hiện nhờ cánh hay bản lá của máy bơm trong trạm bơm cấp I. Lúc đó dung dịch phèn đƣợc đƣa vào ống hút của máy bơm cấp I. Để đảm bảo chắc chắn hiệu quả khuấy trộn, khoảng cách ống dẫn từ máy bơm đến bể phản ứng chỉ nên có một chiều dài nhất định.
Biện pháp chủ yếu trong trộn cơ học là dùng máy khoáy (giống thiết bị khoáy trộn phèn). Thời gian trộn cơ học lấy từ 30 ÷ 60 giây. Việc khuấy trộn phèn đƣợc tiến hành trong các bể trộn hình vuông hoặc tròn với tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1. Nƣớc và hoá chất đi vào phần đáy bể và sau khi hoà trộn đƣợc thu lại ở phía trên bề mặt bể và đƣa sau bể phản ứng.
Trộn cơ học có nhiều ƣu điểm nhƣ: thời gian trộn ngắn, có thể tự điều chỉnh cƣờng độ khoáy trộn theo ý muốn. Song nhƣợc điểm chính của biện pháp này là cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác đòi hỏi trình độ quản lí và vận hành cao. Vì vậy trộn cơ học nên áp dụng cho các nhà máy nƣớc có mức độ cơ giới hoá và tự động hoá cao và có công suất lớn. Ở Việt Nam hiện nay vẫn dùng biện pháp trộn thuỷ lực là chủ yếu.
2.3.2. Phƣơng pháp trộn thuỷ lực
Trộn thủy lực là phƣơng pháp dùng các loại vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy hỗn hợp nƣớc và hoá chất để hoà tan chúng với nhau. Trộn thủy lực có thể thực hiện ngay trên ống đẩy của máy bơm cấp I hoặc trong các bể trộn.
2.3.2.1. Bể trộn đứng
Thƣờng sử dụng trong trƣờng hợp có dùng vôi sữa để kiềm hoá nƣớc với công suất bất kì. Vì chỉ có bể trộn đứng mới đảm bảo giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lững, làm cho quá trình hoà tan vôi đƣợc triệt để. Còn nếu dùng các bể trộn khác thì có thể vôi sẽ bị kết tủa trƣớc các tấm chắn. Kinh nghiệm cho thấy, diện tích tối đa của bể trộn đứng không nên lớn hơn 15m2, vì khi diện tích mặt bằng càng lớn, thì khả năng trộn đều hoá chất với nƣớc càng kém. Bể trộn đứng có dạng bằng vuông hoặc tròn, phần dƣới có cấu tạo tháp hoặc chóp với góc ở đáy α = 30 ÷ 400.
Nguyên tắc làm việc của bể trộn: nƣớc đƣa vào xử lý từ dƣới lên. Tốc độ dòng nƣớc đƣa vào phía đáy Vđ = 1 ÷ 1,5m/s. Với tốc độ này sẽ tạo nên chuyển động rối, làm cho nƣớc
trộn đều với dung dịch chất phản ứng. Nƣớc vào từ đáy dâng lên với tốc độ nƣớc dâng vd = 25mm/s. Sau đó theo máng vòng quanh bể có đục lỗ chảy ngậm vào máng tập trung, từ đó chảy sang công trình tiếp theo. Tốc độ nƣớc chảy trong máng vm = 0,6m/s. Thời gian lƣu lại trong nƣớc lƣu lại trong bể không vƣợt quá 2 phút. Ngoài ra có thể sử dụng giàn ống khoan lỗ thu nƣớc thay cho màng vòng.
2.3.2.2. Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ
Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ thực chất là một cái máng, bên trong có tấm chắn thẳng đứng (các tấm chắn có khả năng tháo lắp đƣợc), trên các tấm chắn có khoan nhiều hàng lỗ. Các lỗ khoan sẽ tạo nên rất nhiều xoáy nƣớc, làm cho chất phản ứng đƣợc trộn đều với nƣớc. Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ sử dụng thuận lợi cho những trạm có công suất vừa và lớn. Tốc độ dòng nƣớc qua lỗ vl = 1m/s, tốc độ dòng nƣớc ở cuối máng trộn vm = 0,6m/s.
Để tránh không khí hoà trộn vào nƣớc, hàng lỗ trên cùng phải ngập sâu trong nƣớc từ 0,1 ÷ 0,15m. Đƣờng kính lỗ dl = 20 ÷ 100mm (trị số lớn dùng cho trạm có công suất lớn hơn 25.000m3/ng.đ). Tổng diện tích các lỗ trên một tấm chắn lấy bằng 30 ÷ 35% diện tích làm việc của các tấm chắn đó. Khoảng cách giữa các tấm chắn này lấy bằng chiều rộng bể. Chiều
Hình 2.2 Bể trộn có tấm chắn khoang lỗ
1- Ống dẫn nƣớc vào 2- Ống dẫn hóa chất
3- Ống xã tràn 4- Tấm chắn khoang lỗ
sâu mực nƣớc tối thiểu ở ngăn cuối cùng phải bằng 0,2 ÷ 0,5m. Ở đầu bể thƣờng bố trí ngăn tràn và tháo nƣớc tràn.
2.3.2.3. Bể trộn vách ngăn ngang có cửa thu hẹp
Bể trộn vách ngăn ngang có cấu tạo nhƣ một cái máng hình chữ nhật. Trong máng đặt 3 vách ngăn có cửa thu hẹp. Vách đầu và cuối góc cửa thu hẹp ở giữa. Vách có cửa thu hẹp ở hai bên. Nhờ có cấu tạo có cửa thu hẹp so le nhƣ vậy mà tạo nên chuyển động xoáy cần thiết làm cho dung dịch chất phản ứng trộn đều với nƣớc. Bể trộn có vách ngăn ngang áp dụng thích hợp cho trạm xử lý có công suất vừa và nhỏ. Tốc độ nƣớc chảy tròn máng vm≥ 0,6m/s, tốc độ nƣớc qua cửa thu hẹp vh = 1m/s. Khoảng cách giữa 2 cách ngăn lấy bằng 2 lần chiều rộng bể.
2.3.2.4. Bể trộn cơ khí
Trộn cơ khí là dùng năng lƣợng của cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối. Việc khuấy trộn đƣợc tiến hành trong các bể trộn hình vuông hoặc hình tròn với tỉ lệ giữa chiều cao và chiều rộng là 2:1.
Nguyên tắc làm việc: nƣớc và hoá chất đƣợc đi vào phía đáy bể, sau khi hoà trộn đều sẽ đƣợc thu dung dịch ở trên mặt bể đƣa sang bể phản ứng.
Cánh khuấy có thể cấu tạo theo nhiều dạng khác nhau, có thể là cánh tuốcbin hoặc cánh phẳng gắn trên trục quay. Tuỳ theo chiều sâu bể mà có thể gắn nhiều tầng cánh trên cùng một trục quay. Cánh khuấy có thể làm bằng thép không gỉ, hợp kim làm bằng gỗ. Trục quay đặt theo phƣơng thẳng đứng, bộ phận truyền động đặt trên bề mặt bể.
Tốc độ của trục quay đƣợc chọn theo kiểu cánh khuấy và kích thƣớc cánh khuấy. Vận tốc giới hạn của điểm xa nhất trên cánh khuấy so với trục quay không lớn hơn 4,5m/s. Cánh khuấy tuốcbin có tốc độ quay trên trục là 500 ÷ 1500vong/phut, còn kiểu cánh phẳng là 50 ÷ 500 vòng/phút.
Bể trộn cơ khí có ƣu điểm hơn các loại bể trộn thuỷ lực là, có thể điều chỉnh cƣờng độ khuấy trộn theo ý muốn. Thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ, tiết kiệm vật