7. Cấu trúc đề tài
2.2 Tổng quan về nguồn nƣớc An Long
2.2.1 Nước ngầm
Tháng 6 năm 1996, cục địa chất Việt Nam đã giao nhiệm vụ cho Liên đồn Địa Chất Thủy Văn 8 tiến hành thăm dị, kết hợp khai thác nƣớc dƣới đất ở thị trấn
Trang 41
An Long, huyện Tam Nông, tỉnh Đồng Tháp. Sau khi tiến hành khoan, Liên đoàn Địa Chất Thủy Văn 8 đánh giá nhƣ sau: khu vực dọc sông Tiền từ Hồng Ngự đến An Long, nƣớc dƣới đất ở đây rất nghèo, khơng có triển vọng để khai thác tập trung, cụ thể nhƣ sau:
- Khi khoan tới chiều sau 261 m thì gặp đá granit rắn chắc.
- Địa tầng từ 150 m trở lên tồn tại các lớp cát chứa nƣớc nhƣng bị nhiễm mặn.
- Từ 150 m đến hết chiều sâu lỗ khoan, đất đá chủ yếu là sét, bột, bột cát nên rất
nghèo nƣớc.
2.2.2 Nước mặt
So với một số thị trấn khác thuộc tỉnh Đồng Tháp thì An Long đƣợc thiên nhiên ƣu đãi về nguồn nƣớc mặt, An Long nằm bên bờ sông Tiền, một trong 2 con sông lớn nhất của đồng bằng Nam Bộ
- Về lưu lượng: để có đƣợc số liệu về lƣu lƣợng sông cần tiến hành đo
trong thời gian nhiều nam. Đối với việc khai thác nƣớc sông Tiền để cấp cho ngƣời dân ở đây, thì lƣợng nƣớc này là quá nhỏ so với lƣu lƣợng nƣớc sông Tiền (lƣu lƣợng nƣớc nhỏ nhất của sông Tiền trên đoạn qua địa phận huyện Tam Nông là
1.000 m3/s – Theo tài liệu của Ủy ban sông Mê Kông.
- Về chất lượng: nƣớc sơng Tiền có chất lƣợng tƣơng đối tốt, chỉ cần xử
lý về độ đục và các sinh vật thông thƣờng là sử dụng đƣợc. Hàm lƣợng cặn không tan lớn nhất xuất hiện vào các tháng 8, 9, 10 hàng năm (độ đục NTU là 1,72 và cặn không tan > 100 mg/l).
Thành phần, tính chất nguồn nước
Bảng 2.2: Kết quả xét nghiệm nước sông Tiền, thị trấn An Long – Đồng Tháp
Trang 42
nghiệm chuẩn
giới hạn
Điện dẫn xuất 382 SMEWW 2510-98
Độ đục 172 2 TCVN 6184-96 Chất rắn lơ lửng 180 TCVN 4560-88 Màu 45 15 TCVN 6185-96 Mùi vị 0 0 SMEWW 2510-98 pH 7,32 6,5 – 8,5 SMEWW 2130-98 Độ cứng tổng cộng 28 300 TCVN 6224-96
(Nguồn: Cơng ty đầu tư và xây dựng cấp thốt nước – WASECO)
2.3 Tổng quan về các phƣơng pháp, cơng nghệ xử lí nƣớc cấp
2.3.1 Chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt
Theo tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng ăn uống” phải đạt đƣợc những chi tiêu về lí hóa học và vi trùng nhƣ sau:
Bảng 2.3: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa
1 Độ đục NTU 2
2 Độ sắc TCU 15
3 Mùi vị Khơng có mùi, vị lạ
4 Độ pH 6,5 - 8,5
5 Độ cứng mg/l 300
6 Độ Ơxy hố KMnO4 mg/l 2
7 Sunfua Hydro mg/l 0,05
8 Clorua mg/l 250
9 Nitrat mg/l 50
Trang 43 11 Sulfat mg/l 250 12 Antimon mg/l 0.005 13 Florua mg/l 1,5 14 Bari mg/l 0.7 15 Amoni mg/l 3 16 Natri mg/l 200 17 Sắt mg/l 0,3 18 Mangan mg/l 0.3 19 Đồng mg/l 1 20 Kẽm mg/l 3 21 Nhôm mg/l 0,2 22 Chì mg/l 0,01 23 Asen mg/l 0,01 24 Cadmi mg/l 0,003 25 Thuỷ ngân mg/l 0,001 26 Crôm mg/l 0,05 27 Xianua mg/l 0,07
28 Borat và Axít boric mg/l 0.3
29 Molybden mg/l 0.07
30 Niken mg/l 0.02
31 Selen mg/l 0.01
32 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 1000
33 Chỉ số Pecmanganat mg/l 2
2.3.2 Chất lượng nước cho sản xuất
Mỗi ngành sản xuất đều có yêu cầu riêng về chất lƣợng nƣớc sử dụng. Nƣớc cấp cho các ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, giấy, phim ảnh đều cần
Trang 44
đến chất lƣợng nhƣ nƣớc sinh hoạt, đồng thời có một số yêu cầu riêng về chất lƣợng sắt, mangan, độ cứng.
Nƣớc cấp cho các ngành sản xuất khác sẽ có yêu cầu cụ thể về chất lƣợng tùy theo sự địi hỏi của cơng nghệ sản xuất.
2.3.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước
Trong quá trình xử lý nƣớc cấp cần phải thực hiện các biện pháp nhƣ sau:
- Biện pháp cơ học: dùng các cơng trình và thiết bị làm sạch nhƣ: lƣới chắn rác,
bể lắng, bể lọc.
- Biện pháp hoá học: dùng các hoá chất cho vào nƣớc để xử lý nƣớc nhƣ: dùng
phèn làm chất keo tụ, dùng vơi để kiềm hố nƣớc, cho Clo vào nƣớc để khử trùng.
- Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nƣớc nhƣ tia tử ngoại, sóng
siêu âm. Điện phân nƣớc biển để khử muối. Khử khí CO2 hồ tan trong nƣớc bằng
phƣơng pháp làm thoáng.
Trong ba biện pháp xử lý nêu ra trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử lý nƣớc cơ bản nhất. Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nƣớc một cách độc lập hoặc kết hợp với các biện pháp hoá học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc.
Trong thực tế để đạt đƣợc mục đích xử lý một nguồn nƣớc nào đó một cách kinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bằng việc kết hợp của nhiều phƣơng pháp.
Thực ra cách phân chia các biện pháp nhƣ trên chỉ là tƣơng đối, nhiều khi bản thân biện pháp xử lý này lại mang cả tính chất của biện pháp xử lý khác.
Trang 45
Mục đích của xử lý cơ học là loại bỏ các tạp chất có kích thƣớc lớn và đầu ra khỏi nƣớc thải, cân bằng lƣu lƣợng và hàm lƣợng nƣớc thải đi vào hệ thống xử lý nƣớc thải tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo.
Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thƣớc lớn, nhằm bảo vệ các
cơng trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đƣờng ống, máng, máy bơm, . . .), làm ảnh hƣởng đến hiệu quả xử lý của các cơng trình phía sau.
Q trình làm thống
Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc có nhiệm vụ hịa tan oxy từ khơng khí vào nƣớc để oxy hóa sắt, mangan hóa trị (II) thành sắt (III) và
mangan (IV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đƣa ra
khỏi nƣớc bằng q trình lắng, lọc. Ngồi ra q trình làm thống cịn làm tăng hàm lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc để thực hiện dễ dàng các q trình oxy hóa chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và màu của nƣớc.
Có hai phƣơng pháp làm thống
Đƣa nƣớc vào trong khơng khí: cho nƣớc phun thành tia hay thành màng
mỏng trong khơng khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổi khơng khí vào thùng nhƣ các giàn làm thống cƣỡng bức.
Đƣa khơng khí vào trong nƣớc: dẫn và phân phối khơng khí nén thành các
bọt nhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nƣớc, các bọt khí nổi lên, nƣớc đƣợc làm thoáng.
Trong kĩ thuật xử lý nƣớc thƣờng ngƣời ta áp dụng các giàn làm thoáng theo phƣơng pháp 1 và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phƣơng pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nƣớc.
Đầu tiên tia nƣớc tiếp xúc với khơng khí sau khi chạm mặt tia nƣớc kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nƣớc trong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên.
Trang 46
Lắng là quá trình làm giảm hàm lƣợng cặn lơ lửng trong nƣớc nguồn bằng các biện pháp sau:
Lắng trọng lực trong các bể lắng, khi đó các hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nƣớc ở chế độ thủy lực thích hợp, sẽ lắng xuống đáy bể.
Bể lắng ly tâm tác dụng vào hạt cặn, trong các bể lắng ly tâm và xilon thủy lực.
Bằng lực đẩy nổi do các bọt khí dính bám vào các hạt cặn, trong các bể tuyển nổi, cùng với việc lắng cặn q trình lắng cịn giảm đƣợc 90 – 95 % vi trùng có trong nƣớc do vi trùng ln bị hấp phụ và dính bám vào các hạt bơng cặn trong quá trình lắng.
Có ba loại cơ bản thƣờng gắn liền với quá trình lắng trong xử lý nƣớc nhƣ sau: - Lắng các hạt cặn phèn tan riêng rẽ, trong quy trình lắng hạt cặn khơng thay đổi hình dạng, độ lớn, tỷ trọng trong xử lý nƣớc thiên nhiên thƣờng là cặn không pha phèn và cơng trình lắng thƣờng gọi là lắng sơ bộ để giảm độ đục của nguồn nƣớc.
- Lắng các hạt cặn dạng keo phèn tan trong xử lý nƣớc thiên nhiên gọi là lắng cặn đã đƣợc pha phèn. Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng dính kết với nhau thành các bông cặn lớn, và ngƣợc lại các bơng cặn lớn có thể bị vỡ ra thành các mảnh nhỏ hơn nên trong khi lắng các bơng cặn thƣờng bị thay đổi kích thƣớc, hình dạng và tỷ trọng.
- Lắng các hạt cặn đã đánh phèn có khả năng kết dính với nhau nhƣ loại cặn nêu trong tiêu điểm 2 nhƣng với nồng độ lớn hơn, thƣờng lớn hơn 1000 mg/l, với nộng độ cặn lớn do tuần hồn lại cặn, do tạo ra lớp cặn lơ lửng trong bể lắng, các bông cặn này tạo thành đám mây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nƣớc.
Trang 47
Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, trong bể tạo bông tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao. Nhiệt độ nƣớc càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nƣớc đối với các hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả của quá trình lắng. Hiệu quả lắng tăng lên 2
3 lần khi nhiệt độ nƣớc tăng 100 OC.
Thời gian lƣu nƣớc trong bể lắng cũng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hƣởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt thời gian lƣu nƣớc trung bình của các phần tử nƣớc trong bể lắng thƣờng phải đạt từ 70 – 80 % thời gian lƣu nƣớc trong bể theo tính tốn. Nếu để cho bể lắng có vùng nƣớc chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽ giảm đi rất nhiều. Vận tốc dịng nƣớc trong bể lắng khơng đƣợc lớn hơn trị số vận tốc xoáy và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nƣớc.
Quá trình lọc
Lọc là quá trình khơng chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nƣớc có kích thƣớc lớn hơn kích thƣớc các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mịn giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, có kích thƣớc bé hơn nhiều lần kích thƣớt các lỗ rỗng nhƣng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc.
Sau một thời gian dài làm việc, lớp vật liệu lọc bị khít lại làm giảm tốc độ lọc. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nƣớc hoặc gió hoặc gió kết hợp nƣớc để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc.
Trong dây chuyền xử lý nƣớc cấp cho sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nƣớc triệt để. Hàm lƣợng cặn còn lại trong nƣớc sau khi qua lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l)
Bể lọc ln ln phải hồn ngun. Chính vì vậy q trình lọc nƣớc đƣợc đặc trƣng bởi hai thông số cơ bản là tốc độ lọc và chu kỳ lọc. Tốc độ lọc là lƣợng nƣớc lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian. Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc.
Trang 48
Về cơ bản có thể chia ra các loại bể lọc sau
Theo tốc độ lọc Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0,1 0,5 m/h. Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5 15 m/h. Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36 100 m/h. Theo chế độ dòng chảy Bể lọc trọng lực: bể lọc hở, không áp.
Bể lọc áp lực: bể lọc kín, q trình lọc xảy ra nhờ áp lực nƣớc phía trên
lớp vật liệu lọc.
Theo chiều dịng chảy
Bể lọc xi: là bể lọc cho nƣớc chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống
dƣới nhƣ bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…
Bể lọc ngƣợc: là bể lọc có chiều nƣớc chảy qua lớp vật liệu lọc là từ
dƣới lên trên nhƣ bể lọc tiếp xúc…
Bể lọc hai chiều: nƣớc chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ
trên xuống và từ dƣới lên, nƣớc đƣợc thu ở tầng giữa nhƣ bể lọc AKX…
Theo số lƣợng lớp vật liệu lọc: bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc hay 2 lớp vật
liệu lọc hoặc nhiều hơn.
Theo cỡ hạt vật liệu lọc
Bể lọc có hạt cỡ nhỏ: d < 0,4 mm.
Bể lọc có hạt cỡ vừa: d = 0,4 0,8 mm.
Bể lọc có hạt cỡ lớn: d > 0,8 mm.
Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc
Bể lọc có vật liệu lọc dạng hạt
Bể lọc lƣới: nƣớc đi qua lƣới lọc kim loại hoặc vật liệu lọc dạng xốp.
Bể lọc có màng lọc: nƣớc đi qua màng lọc đƣợc tạo thành trên bề mặt
Trang 49
Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay đƣợc dùng phổ biến là cát thạch anh tự nhiên.
Ngồi ra cón có thể sử dụng một số vật liệu khác nhƣ cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polyme… Các vật liệu lọc cần phải thỏa mãn các yêu cầu về thành phần cấp phối tích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hóa học.
Ngồi ra trong q trình lọc ngƣời ta cịn dùng thêm than hoạt tính nhƣ là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thụ chất gây mùi và màu của nƣớc.
Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử khí và các chất ở dạng lỏng hòa tan trong nƣớc.
2.3.3.2 Phương pháp hóa lý
Keo tụ và tạo bơng cặn
Mục đích của q trình keo tụ và tạo bơng cặn là tạo ra tác nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nƣớc ở dạng hịa tan lơ lửng thành các bơng cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt của các lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất.
Khi trộn phèn với nƣớc xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và hóa lý tạo thành hệ keo dƣơng phân tán đều trong nƣớc, khi trung hòa, hệ keo dƣơng này là các hạt nhân có khả năng dính kết với nhau để tạo thành bông cặn, do đó q trình tạo nhân dính kết gọi là quá trình keo tụ, gọi là quá trình phản ứng tạo bông.
Trong kỹ thuật xử lý nƣớc thƣờng dùng phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3,
Fe3(SO4)3 và FeSO4 để keo tụ nƣớc.
Hiệu quả của quá trình keo tụ phụ thuộc vào điều kiện khuấy trộn (càng nhanh càng đều tốt) phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc (nhiệt độ càng cao càng tốt), phụ thuộc
Trang 50
vào pH của nƣớc (pH để keo tụ bằng phèn nhôm nằm trong khoảng 5,7 – 6,8) phụ thuộc vào độ kiềm của nƣớc (độ kiềm của nƣớc sau khi pha phèn còn lại > 1 mđl/g)
Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào: cƣờng độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau nếu là keo tụ trong mơi trƣờng thể tích, phụ thuộc vào độ đục của nƣớc thơ và nồng độ cặn đã đƣợc dính kết vào nhau nếu là keo tụ trong lớp vật liệu lọc.
Để tăng cƣờng q trình tạo bơng cặn thƣờng cho vào bể phản ứng tạo bông cặn chất trợ keo tụ polymer, khi hòa tan vào nƣớc polymer sẽ tạo liên kết lƣới loại