lượng nước xử lý. Khi trộn phèn cần tốc độ nhanh ngay từ ban đầu vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh (<1/10s).Việc lựa chọn điểm cho hóa chất vào để trộn tùy thuộc vào tính chất và phản ứng hóa học tương hỗ giữa các hóa chất với nhau, giữa các hóa chất và các chất có trong nước
Các hóa chất được sử dụng trong keo tụ:
Trong kĩ thuật xử lý nước cấp, hóa chất keo tụ thường dùng là phèn nhôm Al2
(SO4)3, phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4. Ở Việt Nam thường chỉ dùng phèn nhôm vì dễ vận chuyển, pha chế định lượng đơn giản, đối với phèn sắt hiệu quả keo tụ cao hơn nhưng do sản xuất, vận chuyển và định lượng phức tạp.
Để tăng cường quá trình keo tụ có thể cho vào trong bể phản ứng tạo bông các chất trợ keo tụ (polymer). Gần đây, Viện công nghệ hóa học đã chế tạo thành công
chất keo tụ PAC vừa làm nhiệm vụ keo tụ và trợ keo tụ với chất lượng không thua kém sản phẩm ngoại nhập. Hiệu quả keo tụ của PAC cao tuy nhiên theo nghiên cứu thì PAV không thích hợp cho nguồn nước có độ kiềm và thành phần ion thấp
Phân loại: Các quá trình trộn được phân chia thành: - Trộn thủy lực
- Trộn cơ khí
- Trộn bằng dòng tia áp lực
2. Lựa chọn:
Trộn thủy lực được lựa chọn vì có cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy móc và thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp. Bể trộn đứng được lựa chọn trong trường hợp này, đây là loại bể trộn thường được sử dụng phổ biến hiện nay trong trường hợp có dùng vôi sữa để kiềm hoá nước. Với chiều nước chảy từ dưới lên giữ cho các phần tử vôi ở trạng thái lơ lửng, làm cho quá trình hoà tan vôi được triệt để.
3.3.3 Quá trình keo tụ tạo bông: 1. Sơ lược: 1. Sơ lược:
Mục đích: Đây là phương pháp hóa lý nhằm tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính các chất lơ lửng trong nước tạo thành bông cặn có kích thước lớn và có thể tách chúng ra khỏi nước bằng các biện pháp lắng, lọc, tuyển nổi.
Nguyên tắc: Trạng thái ổn định khó lắng trạng thái mất ổn định và lắng được
Các phương pháp keo tụ:
a. Cho dung dịch keo mang điện trái dấu vào nhằm trung hòa điện với dung dịch
keo có sẵn trong nước, đưa đến thế điện động zeta của dung dịch keo bị giảm nhỏ b. Cho các ion hóa trị cao có điện tích ngược dấu với điện tích hạt keo vào
nước
để giảm thấp thế điện động zeta của dung dịch keo này vì các ion phản hóa trị cao dễ từ lớp khuếch tán đi vào lớp hấp phụ
c. Tăng nồng độ các muối trong nước làm nén nhỏ các lớp hấp phụ và khuếch tán
của hạt keo. Kết quả là rất nhiều ion trên bề mặt hạt keo sẽ sát lại gần nhau làm cho thế điện động zeta của hạt keo giảm nhỏ
Các yếu tố ảnh hưởng: pH của nước, liều lượng chất keo tụ, cường độ khuấy trộn, tạp chất trong nước
Phân loại bể phản ứng tạo bông:
- Thủy lực:
+ Bể phản ứng xoáy: Hiệu quả cao nhưng thường áp dụng cho nhà máy có công suất nhỏ, khó tính toán cấu tạo và xây dựng.
+ Bể phản ứng vách ngăn:Thường được kết hợp với bể lắng ngang, dùng vách ngăn để tạp ra sự đổi chiều của dòng nước.
Ưu điểm: Đơn giản trong xây dựng và quản lý vận hành
Nhược điểm: Bể phải có đử chiều cao để thỏa mãn tổn thất áp lực trong bể + Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng: Thường kết hợp bể lắng ngang, đáy có tiết diện hình phễu với các vách ngăn tạo dòng nước đi lên đều, giúp các hạt cặn lơ lửng.
Ưu điểm: Hiệu quả cao, cấu tạo đơn giản
Nhược điểm: Khởi động chậm, bể chỉ áp dụng cho nguồn nước có nhiệt độ nước tương đối ổn định
- Cơ khí: Dùng năng lượng của cánh khuấy tạo ra sự xáo trộn dòng chảy Ưu điểm: Có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn Nhược điểm: Cần chi phí đầu tư cao và quản lý vận hành phức tạp
- Dùng khí nén: Ít được sử dụng, nếu phân phối bọt khí không tốt sẽ phá vỡ bông cặn, quản lý vận hành phức tạp
- Bể tạo bông tiếp xúc qua lớp vật liệu hạt: Aùp dụng khi nguồn nước có nhiều cặn hữu cơ.
2. Lựa chọn:
Theo các phân tích như trên, bể phản ứng vách ngăn được lựa chọn, phù hợp với điều kiện kinh tế cũng như tính chất nước nguồn ở Tam Kỳ- Quảng Nam
3.3.4 Quá trình lắng:
Lắng là quá trình giảm các chất lơ lửng trong nước bằng các biện pháp sau: - Lắng trọng lực: các hạt cặn có tỉ trọng lớn hơn nước ở chế độ thủy lực thích hợp sẽ lắng xuống đáy bể
- Lắng bằng lực li tâm tác dụng vào hạt cặn ( dùng trong bể lắng li tâm và xiclon thủy
lực)
- Lắng bằng lực đẩy nổi do các bọt khí dính bám vào hạt cặn ở các bể tuyển nổi
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:
- Kích thước, hình dáng và tỉ trọng của bông cặn
- Độ nhớt, nhiệt độ của nước - Thời gian lưu nước trong bể lắng - Chiều cao lắng
- Diện tích bề mặt bể lắng
- Tải trọng bề mặt của bể lắng hay tốc độ rơi của hạt cặn
- Vận tốc dòng nước trong bể
- Hệ thống phân phối nước vào trong bể và máng thu nước ra khỏi bể
Ngoài ra hiệu quả lắng còn phụ thuộc rất nhiều vào bể tạo bông cặn
Phân loại bể lắng:
- Lắng tĩnh và lắng theo từng mẻ kế tiếp: Thường gặp trong các hồ chứa nước hay nước thải trong công nghiệp sau một mẻ sản xuất
- Lắng ngang: Dòng nước chuyển động theo phương nằm ngang trong chế độ dòng chảy tầng, hiệu quả lắng cao, thường được dùng trong các nhà máy có công suất lớn ( trên 3000m3/ngày đêm)
Tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng đạt hiệu quả đối với cặn lắng có tính chất chất keo tụ và hiệu quả phụ thuộc vào sự phân bố đều của dòng nước đi lên và chiều cao vùng lắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau được.
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng:
Nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng được hình thành trong quá trình lắng, nước trong thu trên mặt , cặn thừa đưa sang ngăn lắng cặn, từng thời kỳ xả ra ngoài.
Ưu điểm: Không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì trong quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng.
Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước. Chỉ áp dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng khi nước đưa vào công trình có lưu lượng điều hoà hoặc thay đổi dần dần trong phạm vi không quá 15% trong 1 giờ và nhiệt độ nước đưa vào thay đổi không quá 10C trong 1 giờ. Vì vậy với trình độ quản lý vận hành chưa cao thì không nên dùng bể lắng trong.
- Bể lắng lớp mỏng:
Giống bể lắng ngang, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt trên các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa.
Ưu điểm: Do có cấu tạo các bản vách ngăn nghiêng làm tăng diện tích bề mặt đáy nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang.
Nhược điểm: Do phải đặt nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng, nên việc lắp ráp phức tạp và tốn vật liệu làm vách ngăn. Mặt khác do bể có chế độ làm việc ổn định, nên đòi hỏi nước đã hoà trộn chất phản ứng cho vào bể phải có chất lượng tương đối ổn định.
Hiện nay bể lắng lớp mỏng còn ít sử dụng ở Việt Nam, do trong phần cấu tạo của bể còn một số vấn đề chưa được nghiên cứu hoàn chỉnh, nhất là vấn đề thu xả cặn, mặc dù hiệu suất lắng của bể cao.
Ngoài các loại bể lắng trên còn có bể lắng li tâm và xyclon thuỷ lực. Nhưng các loại bể này rất ít được sử dụng trong thực tế.
2. Lựa chọn:
Qua phân tích ở trên và qua các công trình thực tế, bể lắng ngang thu nước bề mặt được lựa chọn.
3.3.5 Quá trình lọc: 1. Sơ lược: 1. Sơ lược:
Lọc là quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các chất lơ lửng còn lại sau lắng, các chất keo tụ và còn có tác dụng loại cả vi sinh ra khỏi nước
Các yếu tố ảnh hưởng:
- 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
- Tốc độ lọc, chiều cao, thành phần của lớp vật liệu lọc và tổn thất áp lực của quá trình lọc
- Nhiệt độ và độ nhớt của nước
Yêu cầu chung đối với vật liệu lọc:
- Tính năng hóa học ổn định - Độ bền cơ tốt, không bị nát vụn - Cỡ hạt thích hợp, rẽ tiền
Phân loại: Về cơ bản có thể phân thành 3 loại chính:lọc chậm, lọc nhanh trọng lực (bể lọc hở và bể lọc áp lực), lọc ngược ( lọc tiếp xúc) có chiều dòng nước đi từ dưới lên.
Bảng 3.6 Một số thông số về lọc cát
Thông số kĩ thuật Lọc cát chậm Lọc cát nhanh
Bề mặt bể lọc (m2) 1 – 10.000 Max:100
Chiều sâu cột nước trên bể lọc (m) 0,8 – 1,8 1 – 3
Chiều cao lớp vật liệu lọc (m) 0,6 – 1,0 0,5 – 2,5
Đường kính hạt (mm) 0,1 – 0,5 0,5 – 5,0
Hệ số đồng đều 2 – 5 1,5
Trở lựclọc ( mH2O) 1,0 – 2,0 3,0
Vận tốc lọc (m/h) 0,05 – 0,5 3 – 20
Thời gian lọc 1 đến 6 tháng 1 đến 3 ngày
Cách rửa lọc Bỏ lớp trên Dòng rửa ngược
Lượng nước rửa (theo lượng nước thu được sau lọc)
0,2% - 0,6% 1% - 6%