IV. Lọc
IV.5. Các kỹ thuật lọc phổ biến trong xử lí nước cấp
Nước rửa lọc Mức nước ngập min 6 m Mức nước trên Mức nước rửa lọc Tổn thất áp do lớp cát lọc Mức nước ngập min Mức nước ngập min Lớp cát lọc ống đo ∆P hoặc chống e
Nước thô (từ nguồn hoặc từ bể lắng để loại bớt SS, theo TCN 33-85, SS khi vào bể lọc nhanh phải không lớn hơn 10 mg/L) theo đường dẫn vào bể qua ngăn
trung gian (đôi khi gọi là túi). Trên đường đi có van (1) để kiểm soát lưu lượng
nước vào. Ngăn trung gian có chức năng nhận và phân phối nước vào đều khắp bề mặt bể lọc thông qua các máng tràn (không vẽ trên h. 9.3). Nước lọc đi từ trên xuống, qua lớp vật liệu lọc dày khoảng một mét, cặn bùn được giữ lại ở phí trên và trong lớp cát, nước trong đi vào hệ thu gom, theo ống dẫn qua van (4) vào bể chứa nước sạch. Lúc mới lọc nước ra hơi đục sẽ được xả bỏ (gọi là xả lọc đầu) qua
đường van (3). Khi bể tắc hoặc bị đánh thủng phải rửa lọc. IV.5.2 Lọc chậm
IV.5.2.1 Giới thiệu
Lọc chậm áp dụng nhiều cho xử lí nước uống và nước cấp, vận tốc chảy rất thâp: 0.03.10-3-0,15.10-3 m/s do đó mỗi chu kí lọc chậm thường kéo dài đến vài tháng hoặc lâu hơn, lọc chậm.vì vậy bên cạnh khả năng tách cặn lơ lửng như nguyên lí lọc nhanh mà không cần hoá chất keo tụ, lọc chậm có khả năng làm trong nước tốt hơn nhiều nhờ quá trình lọc sinh học. Lọc chậm rất thích hợp ở khu vực nông thôn với điều kiện vận hành, bảo dưỡng đúng phương pháp. Nếu áp dụng ở quy mô lớn cũng sẽ cho kết quả rất tốt về về mặt chất lượng nước.
Quá trình lọc bắt đầu từ lớp nước trên lớp vật liệu lọc đến sâu vào trong lớp vật liệu lọc, quan trọng nhất là các quá trình sinh học bắt đầu từ lớp màng lọc thứ cấp được hình thành từ cặn và vi sinh vật tích luỹ trong hai-ba tuần đầu tiên trên mặt cát. Đây là điểm khác biệt cơ bản giữa lọc chậm và lọc nhanh. Nhờ lớp màng lọc này và các quá trình vi sinh mô tả sau đây nước lọc chậm có chất lượng cao không những về độ trong (do lọc tốt cặn lơ lửng) nhờ lớp cát mịn mà còn sạch một phần chất hữu cơ và có thể loại tới 95-99% về tổng vi khuẩn và 20-40% về độ ôxy hoá.
IV.5.2.2 Cấu tạo bể lọc chậm
Sơ đồ cấu tạo nguyên lý của hệ lọc chậm 1. Hệ cấp nước thô; 2. Bể lọc gồm hai bộ phận: Lớp vật liệu lọc và lớp đệm; Hệ thu nước; 3. Bể chứa nước sạch
Do tốc độ lọc chậm, trong hệ không nhất thiết phải quan tâm quá mức đến hệ phân phối nước vào. Ngoài ra cần có hệ thống van điều chỉnh lưu lượng, xả kiệt ...
Điểm khác cơ bản của hệ lọc chậm so với lọc nhanh là lớp cát lọc. Cát lọc chậm nhỏ hơn nhiều so với cát lọc nhanh, kích thước cát lọc chỉ xung quanh 0,3 mm. Cấu tạo lớp cát lọc và vật liệu đệm gần giống bể lọc nhanh.
Do tốc độ lọc chậm, trong bể lọc đồng thời xảy ra các quá trình làm sạch nước sau đây:
Quá trình sa lắng Quá trình hấp phụ Quá trình lọc Quá trình xử lý sinh học.
Đáy bể với chức năng thu gom nước lọc được xây dựng bằng cách xếp các tấm beton hoặc gạch so le để tạo các khe hở cho nước chảy như hìn. Khe hở phải đủ nhỏ để không lọt vật liệu đệm.
IV.5.2.3 Nguyên lí hoạt động: Vận hành:
Bể lọc thường cao khoảng 3 m với lớp cát lọc dày 1,0 ÷ 1,2 mét. Cát lọc là cát mịn, có kích thước hiệu quả 0,15 ÷ 0,35 mm, nhỏ hơn nhiều so với cát lọc nhanh.
Quá trình lọc mô tả như sau
Nước thô được bơm P1 đẩy qua van V1 vào túi phân phối T, từ đây nước vào bể, được lọc qua lớp cát mịn với tốc độ rất chậm: 0,1 ÷ 0,3 m/h.
Khi mới khởi động, tốc độ lọc chỉ được hiệu chỉnh ở mức 1/2 vận tốc thiết kế và tăng dần trong 12 giờ đầu tiên tới vận tốc thiết kế, lượng nước đầu này phải xả bỏ. Sau 12 đến 36 giờ (nếu dùng cát mới càng phải kéo dài giai đoạn này để vi sinh phát triển càng lâu càng tốt, có thể tới 2 ÷3 tuần) bắt đầu thu nước lọc.
Trong quá 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 trong bể lọc.
V. Sát trùng
V.1 nh ngh aĐị ĩ :
- Khử trùng là quá trình tiêu diệt các tác nhân gây bệnh trong nước.
Đối với các chất sát trùng nước cấp có 2 chức năng: tiêu diệt các mầm gây bệnh và bảo vệ hệ thống dự trữ và phân phối nước
V.2 Các tác nhân sát trùng:
- các tác nhân vật lý : nhiệt, bức xạ UV, lọc và lắng - bức xạ : điện từ
Trong đó 2 tác nhân phổ biến nhất là clo (và các hợp chất clo hoạt động) và ozon. Axit và kiềm đôi khi cũng áp dụng vì ở pH >11 hoặc pH <13 vi khuẩn cũng bị ức chế thậm chí phân huỷ. Ngoài các tác nhân đã nêu, brom, iot, phenol, ancol và hydroperoxit cũng thường được sử dụng ở quy mô nhỏ, các trường hợp riêng biệt. Nói chung chất sát trùng phải là chất oxi hoá, càng mạnh càng tốt. Về khía cạnh các phương pháp vật lý phổ biến nhất là hai tác nhân nhiệt và ánh sáng (nhất là tia cực tím). UV cũng như ozon không có tác dụng kéo dài, hơn nữa chi phí ban đầu cao nên chưa phổ biến rộng. Khi sử dụng UV, yếu tố SS giảm mạnh.
V.3 Các tiêu chu n l a ch n ch t kh trùngẩ ự ọ ấ ử
Vì tất cả các phương pháp và các chất khử trùng không phải là tương đương nhau nên cần phải chọn phương pháp thích ứng nhất có tính đến các điều kiện đặc biệt nào đó (các đặc tính và việc sử dụng nước, loại vi sinh vật cần loại bỏ, chất lượng nước cấp,…). Một chất khử trùng và một phương pháp khử trùng cần phải thoả mãn :
- không độc với người và động vật - độc với VSV ở nồng độ thấp - phải hoà tan trong nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- tạo với nước thành một dung dịch đồng nhất
- có hiệu quả ở nhiệt độ nước tiêu thụ bình thường (từ 0-250C)
- ổn định để dễ dàng duy trì một nồng độ dư nào đó trong một thời gian dài
- không tác dụng với các chất hữu cơ khác và chất hữu cơ của các VSV - không phá huỷ kim loại cũng như không làm hỏng quần áo khi giặt - khử các mùi
- có số lượng lớn và được bán với giá tiếp cận được
- cho phép đo dễ dàng nồng độ và do đó kiểm tra chính xác nồng độ của chúng
V.4 M t s tác nhân kh trùng thộ ố ử ường g pặ V.4.1 Clo
Các chất hoá học được sử dụng nhiều nhất để khử trùng clo là: khí clo, các hypoclorit natri NaOCl, các hipoclorit canxi Ca(OCl)2, các monocloramin NH4Cl và đioxit clo ClO2. Trong số các sản phẩm này, chính clo ở dạng khí là chất mà người ta dùng nhiều nhất để khử trùng nước sạch. Trong các trạm xử lý nước nhỏ người ta hay dùng hypoclorit vì các chất này dễ sử dụng mà ít gây nguy hại cho người sử dụng. Cloramin tác dụng chậm trong nước, od đó người ta sử dụng chúng ở những nơi có thể đảm bảo thời gian tiếp xúc tương đối lâu. Từ năm 1974, người ta sử dụng chủ yếu dioxit clo do khả năng khử trùng, oxy hoá các chất hữu cơ và khử được một phần lớn các mùi, vị mà không sinh ra các chất gây ung thư. Tuy nhiên dioxit clo là một khí không ổn định nên phải sản xuất ngay tại nơi sử dụng.
- Thiết kế hệ clo hoá:
- Để thiết kế cần chọn trước dạng clo sẽ dùng, phương pháp định lượng, sau đó tính kích thước bể phản ứng, chọn hệ kiểm soát và các thiết bị phụ trợ
- Trên thị trường, clo có một số dạng sau: clo lỏng nén trong các bình (bom) thép. Khi sử dụng clo loại này phải có hệ thiết bị xả clo ở nhiệt độ phòng, khi đó clo sẽ chuyển về dạng khí, hoà tan clo trong nước sạch để có dung dịch clo gốc rồi định lượng dung dịch clo vào nước cần xử lý. Đây là dạng clo rẻ nhất nhưng khó dùng nhất (cần thiết bị pha và định lượng chuyên dụng, khá đắt).
- Dạng clo phổ biến thứ 2 là dạng bột, ví dụ canxi hypoclorơ, trước khi sử dụng sẽ pha thành các dung dịch trong các bồn plastic
- Dạng thứ 3 hay gặp là natri hypoclorơ. Đây là chất tẩy trắng công nghiệp, thường ở dạng lỏng và dung dịch chỉ chứa tối đa 15% Clo hoạt động. ở Việt Nam nộng độ clo hoạt động ở mức 80g/l
- Ưu điểm của việc sử dụng clo:
- Khử trùng nước được thực hiện bằng khí clo được nén vào trong những bỡnh thộp chịu áp lực cao và được đưa vào nước nhờ hệ thống van điều chỉnh lượng khí clo thoát ra. Cách này có ưu điểm tiết kiệm được diện tích sử dụng, thuận tiện trong việc vận hành
- Clo có rất nhiều ưu điểm đáp ứng được tiêu chuẩn lựa chọn chất khử trùng nên hiện nay phương pháp khử trùng bằng clo được dùng nhiều nhất (80%) các phương pháp khử trùng trên thế giới). Tác dụng khử trùng của các hợp chất có clo hoạt tính chính là ở chỗ sau khi hoà tan vào nước chúng tạo thành axit hypochlorous (HOCl) và các ion hypochlorite (OCl-) là những chất khi tiếp xỳc với màng tế bào của vi sinh sẽ làm cản trở quỏ trỡnh trao đổi chất dẫn đến chúng bị chết.
- Nhược điểm:
- Khi cho clo vào nước có thể kéo theo một số hiệu ứng phụ như clo tác dụng với các chất hữu cơ của nước đôi khi có thể tạo ra các chất gây ung thư (trihalometan) hoặc gây mùi khó chịu (clorofenolat)
- clo không đủ mạnh để loại bỏ hoàn toàn một số VSV như virut và động vật đơn bào.
- Clo là chất độc mạnh do vậy cần có các biện pháp đảm bảo an toàn nghiêm ngặt
V.4.2 Ozon
Ozon có công thức hoá học là O3, là một khí không ổn định và khả năng oxi hoá cao. O3 được sử dụng làm chất khử trùng từ đầu những năm 1970.
+ Các tính chất của O3:
- Khả năng oxy hoá: khả năng oxy hoá là đặc tính rất tốt làm cho nó trở thành một chất hay được sử dụng trong công nghệ xử lý nước. Thật vậy, ozon làm giảm màu, mùi và vị. Nó còn phá huỷ các chất có nguồn gốc phenol, oxy hoá các ion sắt và mangan hoà tan biến chúng thành các ion không tan. Hơn nữa khả năng
oxy hóa cao còn phá vỡ các hợp chất hữu cơ của sắt và mangan mà các phương pháp khử sắt và mangan thông thường không làm được. Mặt khác, trái ngược với clo, ozon không có tác dụng với nitơ amoniac. Tuy nhiên, một số nghiên cứu mới đây đã tiết lộ sự ozon hoá một số chất hữu cơ và một số thuốc trừ sâu có thể tạo thành các chất gây ung thư.
- Khả năng khử trùng: khả năng khử trùng của O3 cao hơn clo từ 10-100 lần và tiêu diệt tất cả các loại VSV. Nó diệt có hiệu quả đối với các bào tử và các nang là các VSV bền vững nhất.
Lượng O3 cho vào nước để khử trùng phụ thuộc vào các loai nước, nhu cầu oxy hoá các chất hữu cơ và vô cơ. Cũng như đối với clo, cần duy trì một nồng độ ozon dư nào đó sau thời gian tiếp xúc xác định.
+ Các phương pháp sản xuất O3
Hai phương pháp sản xuất ozon chính dựa trên tác dụng quang hoá học của các tia cực tím (phương pháp tạo ozon trong khí quyển) hoặc tác dụng của sự phóng điện dưới áp suất cao trong không khí khô (phương pháp sử dụng trong công nghiệp). Người ta cũng có thể sản xuất ozon từ không khí hoặc oxy nguyên chất. Về khối lượng, hiệu suất của máy phát ozon gần gấp đôi khi là oxy nguyên chất.
+Ưu điểm của việc sát trùng bằng O3: hoạt tính cao, xử lý được rất tốt cả động vật nguyên sinh, ít gây mùi khó chịu, không tạo phụ phẩm là các hợp chất cơ clo độc hại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Nhược điểm:
- Nhược điểm lớn nhất: O3là chất phân huỷ nhanh tạo thành O2 nên thời gian tồn tại trong nước ngắn (20-30p) =>phải sản xuất ngay tại chỗ để dùng ngay và không có tác dụng bảo vệ hệ phân phối.
- Trong việc sản xuất O3,giá thành năng lượng điện sử dụng và bảo dưỡng là rất lớn.
Bảng: so sánh khả năng khử trùng của một số chất khử trùng thường gặp dựa vào hệ số diệt vi sinh:
Nước sông Mương dẫn nước Trạm bơm cấp 1 Bể trộn phèn Bể lọc Bể lắng Khử trùng Trạm bơm Phân phối
Chất khử trùng Vi khuẩn Virut Bào tử
Ozon (O3) 500 5 2
HOCl 20 1,0 0,05
OCl- 0,2 <0,02 <0,0005
NH2Cl 0,1 0,005 0,001
VI. Nh máy nà ước C m Thẩ ượng
VI.1. Gi i thi u chung.ớ ệ
Nhà máy nước cấp Cẩm Thượng nằm trên đường Phan Đình Phùng – phường Cẩm Thượng – Thành phố Hải Dương. Đây là một trong những nhà máy nước cấp tốt nhất của Việt nam hiện nay. Nhà máy sử dụng nước đầu vào lấy từ sông Thái Bình với quy trình xử lý luôn được cải tiến.
- Năm 1936, thực dân Pháp xây dựng nhà máy này để cấp nước cho các công sở và cơ quan công quyền là chủ yếu. Công suất thiết kế ban đầu của nhà máy là 1000m3/ngày đêm. Tuy nhiên, công suất thực tế chỉ đạt 600m3/ngày đêm.
- Sau năm 1956, Hải Dương được giải phóng. Chính phủ đầu tư vào nhà máy, nhà máy đạt công suất bằng công suất thiết kế.
- Năm 1963, chính phủ cho phép mở rộng nhà máy, nâng công suất lên 5000m3/ngày đêm.
- Năm 1976, nhà máy được lắp đặt thêm hệ thống cung cấp nước sạch, với tổng công suất là 21.000m3/ngày đêm.
- Năm 1999, nhà máy được xây dựng thêm cụm lắng và bể lọc. - Đến năm 2006, công suất nhà máy đạt 27.000m3/ngày đêm.
Nguồn nhân lực của nhà máy: Khi mới thành lập, nhà máy có 4 công nhân vận hành. Đến nay, nhà máy có 410 cán bộ, công nhân viên.
Nước sông Mương dẫn nước