CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨỤ
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.1.2. Quy trình xử lý nước tại nhà máy
Hình 2.1. Sơ đồ cơng nghệ nhà máy nước Phước Nhơn
ạ Bể chứa nước thô
Phần lớn các nguồn nước thiên nhiên dùng làm nguồn cấp nước ở Việt Nam có chỉ tiêu chất lượng khơng thỏa mãn tiêu chuẩn vệ sinh. Do đó phải xử lý nước thơ trước khi cấp cho các đối tượng tiêu thụ. Nhà nước đã ban hành tiêu chuẩn nước mặt dùng làm nguồn nước TCVN 5942:1995.
Tiêu chuẩn đã chia nguồn nước mặt và nước ngầm dùng làm nguồn cấp nước thành ba loại theo các chỉ tiêu chất lượng của nước thô như sau:
Bể trộn Bể phản ứng Bể lắng Bể lọc Kênh dẫn nước thô Trạm bơm Bể chứa nước thô Trạm bơm Trạm bơm nước thô Trạm bơm nước sạch Bể chứa nước sạch Đài chứa nước sạch Mạng lưới cấp nước Trạm bơm CLO Bể khuấy phèn Trạm bơm Trạm bơm đ phèn
Bể khuấy vơi Trạm bơm đ vơi
- Nước thơ có các chỉ tiêu chất lượng loại A: được áp dụng các quy trình xử lý đơn giản; lọc trực tiếp, sát trùng rồi cấp cho người tiêu dùng.
- Nước thơ có các chỉ tiêu chất lượng loại B: được áp dụng các quy trình xử lý truyền thống: pha phèn, khuấy trộn, keo tụ, lắng, lọc, sát trùng rồi cấp cho người tiêu thụ.
- Nước thơ có các chỉ tiêu chất lượng loại C: phải áp dụng các quy trình xử lý đặc biệt như: khử NH3, NO2 khử H2S khử Mg, làm mềm, khử màu, khử mùi…
Nước thơ có các chỉ tiêu hóa học sinh học vượt các giá trị ghi trong tiêu chuẩn loại C khơng được dùng làm nguồn cấp nước vì có chứa những chất khơng có khả năng xử lý hoặc nếu xử lý thì quá đắt.
Bể chứa nước thô được cấu tạo bởi ba ngăn: ngăn chứa nước từ kênh dẫn, ngăn lọc và lắng sơ bộ, ngăn chứa nước lọc sơ bộ.
Hình 2.2. Bể chứa nước thơ nhà máy nước Phước Nhơn
b. Bể trộn
Mục đích cơ bản của q trình khuấy trộn hóa chất là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và điều hóa chất vào tồn bộ khối lượng nước cần xử lý. Q trình trộn phèn địi hỏi phải trộn nhanh và đều phèn vào nước xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh thường nhỏ hơn một phần mười giây, nếu không trộn đều và trộn kéo dài sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tốn phèn, các loại hóa chất khác địi hỏi trộn đều
cịn có thời gian trộn địi hỏi ít nghiêm ngặt hơn trộn phèn. Việc lựa chọn điểm cho hóa chất vào để trộn đều với nước xử lý căn cứ vào tính chất và phản ứng hóa học tương hỗ giữa các hóa chất với nhau, giữa hóa chất với các chất có trong nước xử lý theo quy trình cơng nghệ được lựa chọn quyết định.
- Ứng dụng công nghệ trộn thủy lực với bản chất là dùng các vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dịng chảy của hỗn hợp nước và hóa chất.
- Tại đây, dung dịch phèn và vôi (sau khi được pha ở nhà pha hóa chất với hàm lượng quy định) được châm liên tục vào bằng bơm định lượng cùng với nước thô.
c. Bể phản ứng:
Nước qua bể phản ứng sẽ thực hiện q trình keo tụ tạo bơng cặn. Khi trộn đều phèn với nước xử lý lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và lý hóa tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước, khi được trung hòa, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dính kết với nhau để tạo thành các bơng cặn, do đó q trình tạo nhân dính kết gọi là q trình keo tụ, q trình dính kết cặn băn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bơng cặn.
Mục đích của q trình keo tụ và tạo bơng là cặn tạo ra tác nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nước ở dạng hịa tan lơ lửng thành các bơng cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất.
d. Bể lắng ngang:
Lắng là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng. Bể lắng giữ lại các tạp chất thô - không tan, chủ yếu dạng hữu cơ. Chất vô cơ dạng hạt riêng biệt rõ rệt, phần tử hữu cơ là những bông dạng rất khác nhau, trọng lượng riêng rất nhỏ q trình lắng bơng cặn diễn ra phức tạp. Khi lắng, một mặt diễn ra hiện tượng dính kết tăng kích thước, trọng lượng V lắng tăng lên. Nguyên nhân chính : do keo tụ trọng lực - do va chạm, dính kết các phần tử có V lắng và kích thước khác nhaụ
Hình 2.3. Hệ thóng bể phản ứng, bể lắng nhà máy nước Phươc Nhơn
Nhờ vào chiều dài của bể, các bông cặn sẽ di chuyển và lắng xuống đáy bể (bùn lắng được ống xả cặn thiết kế dưới đáy bể xả ra ngoài).
ẹ Bể lọc
Lọc là q trình khơng chỉ giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc mà còn giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu, có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt các lớp vật liệu lọc. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước qua bể lọc là:
- Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc.
- Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý.
- Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh lệch áp lực dành cho tổn thất của một chu kỳ lọc.
Hình 2.4. Hệ thóng bể lọc nhà máy nước Phươc Nhơn
Bể lọc được dùng để lọc một phần hay tồn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Bể lọc gồm: vỏ bể, lớp vật liệu lọc, hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa, hệ thống dẫn nước vào bề lọc và thu nước rửa lọc.
Đến cuối chu kỳ lọc, tổn thất qua lớp lọc đạt đến trị số giới hạn, vận tốc lọc trở nên bé hơn vận tốc tính tốn làm cho cơng suất bể lọc giảm. Để khôi phục lại khả năng lọc của lớp loc và công suất của bể lọc, phải tiến hành rửa lớp vật liệu lọc ở các bể lọc nhanh, rửa lọc tiến hành ngay trong bể bằng dòng nước đi từ dưới lên với cường độ đủ để đẩy cặn bẩn ra ngồi, cịn ở các bể lọc chậm, để rửa lớp vật liệu lọc, xúc lớp cát trên dày 2-3cm ra ngoài, cọ rửa dách cặn bẩn rồi lại chất vào bể lọc. Thời gian làm việc của bể lọc trong một chu kỳ phụ thuộc vào tính chất và số lượng cặn bẩn có trong nước, vào tốc độ lọc, độ dàu và độ rỗng của lớp vật liệu hạt.
Trong nhà máy sử dụng rửa bể lọc bằng nước thuần túỵ Rửa lọc bằng nước lấy từ đài cho phép tăng hoặc giảm cường độ rửa lọc theo ý muốn bằng cách điều chỉnh van đặt trên ống dẫ từ đài xuống. Để tích nước lên đài chỉ cần bơm có cơng suất bằng 10-20% bơm rửa lọc, chiều cao cột nước ổn định bơm tích nước vào đài
ln làm việc ở điểm có hiệu suất cao nhất, khơng cần thể tích chứa nước rửa lọc ở bể chứa, nhưng phải xây dựng đài nước có dung tích bằng hai lần lượng nước lớn nhất cần để rửa một bể lọc ở độ cao đủ để dẫn nước rửa cho bể lọc ở xa nhất. Ở những nhà máy nước lớn có số lượng bể lọc n > 14, xây dựng đài để lấy nước rửa lọc là an toàn và kinh tế nhất.
Việc thu gom và xả nước rửa lọc dùng máng đặt nằm ngang trong bể. Khi nước rửa lọc mang theo cặn bẩn ra khỏi các lỗ rỗng của lớp cát lọc vận tốc dâng trong lớp nước trên mặt cát giảm xuống 1,5 đến 2,5 lần nêm cặn bẩn rất dễ lắng xuống. Trong thực tế để thu được hết cặn bẩn khoảng cách tối đa đến mép máng từ 0,75-1,5m tùy thuộc vào tính chất của cặn và cường độ rửa lọc. Vì vậy, khoảng cách giữa hai tim máng khơng được vượt q 2,5m.
Về cơ bản có thể phân bể lọc làm ba loại chính: lọc chậm, lọc nhanh trọng lực gồm bể lọc hở và bể lọc áp lực, hai loại bể lọc này có chiều dịng nước đi từ trên xuống dưới, loại thứ 3 là lọc ngược hay lọc tiếp xúc có chiều dịng nước đi từ dưới lên trên.
- Bể lọc chậm có tốc độ lọc từ 0.1m/h đến 0.5m/h dùng để lọc nước có độ đục thấp ≤ 30mg/l và không phải pha phèn.
- Bể lọc nhanh trọng lực và bể lọc tiếp xúc, dùng để lọc nước đã pha phèn lắng hoặc có thể lọc trực tiếp khơng qua q trình lắng.
- Thiết kế theo kiểu bể lọc nhanh.
- Hệ thống lọc gồm 4 ngăn lọc, mỗi ngăn đều có cấu tạo gống nhau gồm 4 lớp vật liệu lọc như sau (tính từ dưới lên):
+ Đá 40mm x 60mm : dày 0,15 – 0,3m. + Đá 10mm x 2mm: dày 0,3 – 0,55m. + Đá rửa : dày 0,15 – 0,3m. + Cát thạch anh : dày 0,8 – 0,5 m.
f. Hệ thống khử trùng nước
Ngồi các tạp chất hữu cơ và vơ cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn . Để ngăn
ngừa các bệnh dịch, nước cấp cho sinh hoạt phải được khử trùng. Các quá trình sử lý cơ học khơng thể loại trừ được tồn bộ vi sinh vật và vi trùng có trong nước. Để tiêu diệt được tồn bộ vi sinh vật cần tiến hành các biện pháp khử trùng nước. Theo ngun lý, các q trình khử trùng có thể là lý học hoặc hóa học.
- Hóa chất khử trùng là CLO khí hóa lỏng, chứa trong bình áp suất caọ CLO là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phâ tử acid hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh.
Hình 2.5. Hệ thóng khử trùng bằng Clo tại nhà máy nước Phươc Nhơn
Để đảm bảo cho q trình khử trùng đạt được hồn toàn, sau khi khử trùng cần giữ lại trong nước một lượng CLO dư thích hợp. Với các hệ thống cấp nước sinh hoạt, lượng CLO dư cần để chống sự nhiễm bẩn trở lại của nước trong mạng lưới đường ống phân phối hoặc nơi tiêu thụ, thường lấy từ 0,2-0,3mg/l tính theo CLO tự dọ
- Định lượng CLO khử trùng nước: châm CLO vào nước qua lọc sao cho sau 30 phút tiếp xúc với nước, hàm lượng CLO dư trong nước nằm trong khoảng 0,5 – 0,6 mg/l.
g. Bể chứa nước sạch
Nước dùng để rứa bể lọc, pha hóa chất , phục phụ vệ sinh, dự trữ cứu hỏa, được chứa trong bể chứa nước sạch hoặc đài nước rửa lọc. Thể tích nước cần thiết
cho tiếp xúc khử trùng, dung tích nước điều hịa cho mạng lưới được chứa trong bể chứa nước sạch, dung tích và vị trí của bể chứa nước sạch được xác định theo yêu cầu chung của toàn hệ thống cấp nước. Nếu bể chứa nước sạch được đặt trong khu vực nhà máy nước thì nên đặt gần bể lọc và gần trạm bơm cấp IỊ Chốt mực nước trong bể chọn phù hợp với điều kiện địa hình, cao độ mực nước ngầm và có thể tự mồi cho các máy bơm cấp IỊ
h. Bảng xác định các chỉ số cần giám sát và giới hạn kiểm soát
Bảng 2.1. Chỉ số tiêu chuẩn tại nhà máy nước Phước Nhơn
Công đoạn Chỉ số giám sát Giới hạn kiểm soát
Lắng pH Độ đục 6,5 – 7,5 < 20% độ đục nguồn Bể chứa nước sạch Độ đục Clo dư < 5 NTU 0,5 – 0,6 mg/l Mạng Độ đục Clo dư < 5 NTU 0,3 – 0,5mg/l
* Tham khảo thêm các chỉ tiêu cần biết trong nước sạch và QCVN 01:2009/BYT và QCVN 02:2009/BYT về việc quy định giới hạn các chỉ tiêu chất lượng nước ăn uống, nước sinh hoạt.