Đồ án xử lý nước cấp

25 178 0
  • Loading ...
1/25 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 29/09/2015, 23:41

... PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP I CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚC: Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước Công trình thu nước mặt có... đến trạm xử lý mức nước nguồn nước cao cao độ trạm xử lý Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý III XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG... đáy bể chứa nước, bọt Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân khí lên, nước làm thoáng Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng máng tràn nhiều bậc phun mặt nước Hình 2.2 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânCHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤPI.CÁC NGUỒN CẤP NƯỚC Ở NƯỚC TA:Năm 1896, hệ thống xử lý nước đầu tiên của Hà Nội được chính thức đưa vào vậnhành. Hiện nay, hệ thống cấp nước của thành phố Hà Nội đã được cải tạo và xây dựngmới với trang thiết bị hiện đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngày. Đối với cácthành phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thống cấp nước cũng đã được cải tạo và pháttriển.Ở miền Nam, các hệ thống cấp nước cho các đô thị lớn cũng được cải tạo và nâng cấp.Nhiều nhà máy nước xây dựng từ thời thuộc Pháp đã được cải tạo, thay đổi công nghệxử lý. Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đức I có công suất 700000 m3/ngày đang hoạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nước ngầm Hóc Mônvà nhà máy nước Thủ Đức II có công suất 300 000 m3/ngày đang khởi công xây dựngđảm bảo cung cấp nước sạch sinh hoạt và sản xuất của toàn thành phố.Trong thời điểm hiện nay, nhiều trạm cấp nước đã được xây dựng mới, áp dụng nhữngcông nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan, Australia, Singapore,…Các loại công trình xử lý như bể lắng ngang có các tấm lamen, bể lắng kiểuaccelator, kiểu pulsator, bể lọc sử dụng vật liệu nổi, bể lọc kiểu Aquazuz V đã đượcáp dụng ở nhiều nơi. Trong công nghệ xử lý nước ngầm, áp dụng ejector thu khí, thápoxy hóa, nước chảy chuyển bậc để oxy hóa sắt thay cho giàn mưa cổ điển. Nhữngtrạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóacao. Trong tương lai, các hệ thống cấp nước sẽ được nâng cấp để theo kịp các nướctrong khu vực.1. Nước dùng cho sinh hoạt:Là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người như nước dùng để ăn uống,tấm rửa, giặt, chuẩn bị nấu ăn, cho các khu vệ sinh, tưới đường, tưới cây,…Loại nướcnày chiếm đa số trong các khu dân cư. Nước dùng cho sinh hoạt phải đảm bảo các tiêuchuẩn về hóa học, lý học và vi sinh theo các yêu cầu của quy phạm đề ra, không chứacác thành phần lý, hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe của con người2. Nước dùng cho sản xuấtCó rất nhiều ngành công nghiệp dùng nước với yêu cầu về lưu lượng và chất lượngnước rất khác nhau. Có ngành yêu cầu chất lượng nước không cao nhưng số lượnglớn, ngược lại có những ngành yêu cầu số lượng nước không nhiều nhưng chất lượngnước rất cao, ví dụ nước cho các ngành công nghiệp dệt, phim ảnh, nước cấp cho cácnồi hơi, nước cho vào sản phẩm là các đồ ăn uống,…Nước cấp cho các ngành côngnghiệp luyện kim, hóa chất yêu cầu lượng nước lớn nhưng yêu cầu chất lượng thườngkhông cao. Lượng nước cấp cho sản xuất của một nhà máy có thể tương đương vớinhu cầu dùng nước của một đô thị hàng ngàn dân.3. Nước dùng cho chữa cháy1 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânDù là khu vực dân cư hay khu công nghiệp đều có khả năng xảy ra cháy. Vì vậy, hệthống cấp nước cho sinh hoạt hay sản xuất đều phải tính đến trường hợp có cháy.Nước dùng cho việc chữa cháy luôn được dự trữ trong bể chứa nước sạch của thànhphốII.THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC CẤP:1. Nước ngầm cấp cho sinh hoạt:Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt vềchất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạothành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nướcmặt nước mưa…nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hayhàng trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luônlà nguồn nước được ưa thích. Bởi vì, các nguồn nước nặt thường bị ô nhiễm và lưulượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước ngầm ít chịuảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơnchất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như: không có các hạt keo hay cáchạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp.Thông sốNhiệt độChất rắn lơ lửngChất khoáng hoà tanHàm lượng Fe2+, Mn2+Khí CO2 hoà tanKhí O2 hoà tanKhí NH3Khí H2SSiO2NO3-Nước ngầmNước bề mặtTương đôi ổn địnhRất thấp, hầu như không Thường cao và thay đổicó(30-50 mg/l)theo mùa(hàm lượng daođộng lớn có khi lên tới3000m/l)Ít thay đổi, cao hơn so với Thay đổi tuỳ thuộc chấtnước mặtlượng đất, lượngmưa.Thường xuyên có trong Rất thấp, chỉ có khi nước ởnước.hàm lượng tùy thuộc sát dưới đáy hồvào địa chất của mạchnướcCó nồng độ cao(hàm lượng Rất thấp hoặc bằng 0tùy thuộc vào địa chất củamạch nước)Thường không tồn tạiGần như bão hoàThường có(hàm lượng tùy Có khi nguồn nước bịthuộc vào địa chất của nhiễm bẩnmạch nước)Thường cóKhông cóThường có ở nồng độ caoCó ở nồng độ trung bìnhCó ở nồng độ cao, do bị Thường rất thấp2 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânVi sinh vậtnhiễm bởi phânbón hoá họcChủ yếu là các vi trùng do Nhiều loại vi trùng, virutsắt gây ragây bệnh và tảo.Bảng I.1: Một số đặc điểm khác nhau giữ nước ngầm và nước mặtCác nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhângây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chấthoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phonghoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiềuchất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chấtkhoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. Ngoàira, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con ng ười. Các chất thải củacon người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phânbón hoá học…tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồnnước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầmdo tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, cácvi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốctrừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ. pH nước ngầm khá thấp, thường daođộng từ 3 - 62. Thành phần nước mặt:a. Nhiệt độ:là yếu tố liên quan đến sự tồn tài và phát triển của các sinh vật thủy sinh, đồng thời lànhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước,ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan. Qua đó ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch củanguồn nước tự nhiên nên những thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng nhiều mặt đến chấtlượng nước. Nhiệt độ là yếu tố quyết định loài sinh vật nào chiếm ưu thế trong môitrường nước.(ở việt nam nhiệt độ nước dao động từ 13-34 oC “theo trịnh xuân lai”)Theo độ sâu, nhiệt độ phân thành 3 tầng rõ rêt:Tầng mặt, tầng chuyển tiếp và tầngđáy.Trong tầng mặt: nước có nhiệt độ cao nên tỷ khối thấp. Do ảnh hưởng của gió nênnước trong tầng mặt xáo trộn mạnh làm cho nhiệt độ tương đối đồng đều, nồng độôxy hòa tan cao, tiếp nhận ánh sáng tốt nên quang hợp diễn ra mạnh mẽ. Tầng này rấtthuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học.Tầng chuyển tiếp: có nhiệt độ giảm rõ rệt theo độ sâuTầng đáy, nước không bị khuấy đảo và tách biệt với tầng mặt bởi tầng chuyển tiếp nênnồng độ oxy hòa tan thấp, ánh sáng mặt trời không xuyên tới. Trong tầng này, quátrình phân hủy hữu cơ diễn ra trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân hủy có mùi vàđộc hại H2S, NH3b. Màu sắc3 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânMàu của nước là do các chất tạo ra trong quá trình phân hủy các mảnh vụn hữu cơnhư lá cây, gỗ.. hoặc các hợp chất vô cơ chứa Fe(III) khi có trong mẫu nước. Nhữngthành phần gây màu tự nhiên trong nước dưới dạng những hạt keo mang điện tích âm ,nên có thể loại bỏ bằng quá trình đông tụ bởi muối của các ion kim loại hóa trị III nhưcủa Fe, Al. Màu của nước do các chất lơ lửng tạo nên loại bỏ bằng phương pháp lọc .Màu của nước do các chất hòa tan tạo nên loại bỏ bằng phương pháp hóa lý kết hợpNước bị nhiễm bẩn do nước thải sinh hoạt và công nghiệp thường có màu xanh đậmhoặc màu đen.Độ màu đo bằng đơn vị PtCo( Platin- coban) . Nước tự nhiên có độ màu nhỏ hơn 200PtCoDựa vào màu nước để quyết định mức độ xử lý và lựa chon phương pháp xử lý, hóachất dùng trong xử lý(theo Trịnh Xuân Lai thì nước thiên nhiên thường có độ màuthấp hơn 200 độ(ptCo))c. Độ đụcĐộ đục của nước là do trong nước có nhiều loại chất lơ lửng dạng keo hoặc dạng phântán thô bị cuốn trôi từ bề mặt lưu vực xuống thủy vực. Độ đục xác định thông qua khảnăng lan truyền của ánh sáng qua nước. Nó phản ánh mức độ ngăn trở ánh sáng xuyênqua nước của các chất lơ lửng vô cơ và hữu cơ. Thông qua độ đục có thể đánh giá tìnhtrạng nhiễm bẩn của nước. . Đơn vị đo độ đục là NTU, Nước mặt có độ đục 20-100NTU. Mùa lũ tới 500 NTU. Nước cấp cho ăn uống nhỏ hơn 5 NTUd. Mùi vịNước ô nhiễm có mùi do các hợp chất hóa học chủ yếu các hợp chất hữu cơ hay cácsản phẩm từ phân hủy vật chất. Nước bị ô nhiễm nặng do các chất hữu cơ có mùi hôithối rất khó chịu do các khí độc hại như SO2, H2S sản phẩm từ phân hủy yếm khí.e. Độ dẫn điệnĐộ dẫn điện tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao độngtheo nhiệt độ. Dùng để đánh giá tổng lượng các chất khoáng hòa tan trong nước. nướctinh khiết ở 20oc là 4,2 µs/mf. Tính phóng xạTính phóng xạ do sự phân hủy các thành phần có chất phóng xạ trong nước tạo nên.Xác định thông qua tổng hoạt độ phóng xạ ampha và beta.g. Tổng số chất rắnTống số chất rắn là toàn bộ các chất có mặt trong nước, xác định bằng cách sấy mẫunước ở nhiệt độ 103 – 105 độ, sau khi nước bay hơi hết, phần còn lại là chất rắn. Các4 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânchất rắn có mặt trong nước gồm chất rắn hòa tan và lơ lửng, trong đó quan trọng nhấtlà chất rắn lơ lửngh. Chất rắn lơ lửngLượng chất rắn lơ lửng là thông số đánh giá cường độ nước thải, hiệu quả của thiết bịxử lý. Xác đinh dùng phương pháp lọc mẫu nước bằng chén Gút, sau đó đo khốilượng chất rắn có trong màng lọc của chén (mg/l)CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤPI.CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚC:5 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânCông trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước. Công trình thu nước mặtcó các dạng kết hợp hoặc phân ly, thu nước sát bờ bằng cửa thu hoặc thu nước giữadòng bằng ống tự chảy, xiphông. Công trình thu nước ngầm thường là giếng khoan,thu nước từ nguồn nước ngầm mạch sâu có áp. Chọn vị trí công trình thu nước dựatrên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng, độ ổn định, tuổi thọ công trình và thuận tiệncho việc bảo vệ vệ sinh nguồn nước.II.CÔNG TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚC:Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu lên trạm xử lý nước.Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấynước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chụckilomet. Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp vớicông trình thu hoặc xây dựng riêng biệt. Công trình thu nước sông hoặc hồ có thểdùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửathu và ống tự chảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạmxử lý. Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lựccao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lýIII.XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC1. Hồ chứa và lắng sơ bộChức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tácđộng của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng củaoxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồnnước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lýnước.2. Song chắn rác và lưới chắn rác:Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừvật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quảlàm sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kíchthước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các côngtrình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu củanước. Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặctiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vàokhung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tốc nước chảy quasong chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s. Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tờiquay tay bố trí trong ngăn quản lý. Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật,hình vuông hoặc hình tròn. Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căngtrên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x2 ÷ 5 x 5 mm. Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấmlưới nữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm6 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânđể tăng cường khả năng chịu lực của lưới. Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ0,15 ÷ 0,8 m/s. Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồnnước có nhiều. Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn domột động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề. Lưới đượcđan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kíchthước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tốcnước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW.3. Bể lắng cát:ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạtcặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắngnhanh được giữ lại ở bể lắng cát. Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắngcác hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặnnặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng.4. lắng:Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quátrình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang,bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Trong bể lắngngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn3.000 m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từdưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứngthường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%. Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giốngnhư bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắngcủa bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằngnhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằmngang và song song với nhau. Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bểlắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang. Diện tích bể lắng lớp mỏnggiảm 5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưuđiểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kếttủa xảy ra trong điều kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng.Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn. Tuy nhiên,bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao. Vận tốc nước đi từ dưới lênở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ.5. Lọc:Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vàoyêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước làcho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặthoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau7 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânmột thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọcgiảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằngnước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc làlượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thờigian (m/h). Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h). Để thực hiệnquá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạolớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có thể được phân loạitheo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạngcủa quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chânkhông (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủytĩnh của cột chất lỏng; …Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sửdụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệulọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâuhoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địaphương. Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau:-Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học;Lắng trọng lực;Giữ hạt rắn theo quán tính;Hấp phụ hóa học; Hấp phụ vật lý;Quá trình dính bám;Quá trình lắng tạo bôngThiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọcnhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọchở dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m.IV. XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ1. Làm thoángBản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóasắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành cáchợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễlắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc. Làm thoáng để khử CO2, H2S cótrong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trìnhoxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng vàlọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượngoxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng cácquá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của nước. Có haiphương pháp làm thoáng: Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tiahay thành màng mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay chonước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùngnhư ở các dàn làm thoáng cưỡng bức. Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phốikhông khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt8 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânkhí nổi lên, nước được làm thoáng. Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằngmáng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước.Hình 2.2 quá trình làm thoáng2. Clo hóa sơ bộClo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ cótác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòatan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tươngứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, pháhủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.3. Keo Tụ - Tạo Bông9 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânTrong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán,kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m. Các hạt này khôngnổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ sốdiện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nênrất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ dolực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạtngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyểnđộng Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tánkeo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mangtích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc cácion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của cáchạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cầntrung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Cáchạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thànhbông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi làquá trình tạo bông. Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ratheo các giai đoạn sau:Me3++HOHMe(OH)2++2++++)+Me(OH) + HOH Me(OH) + H + Me(OH) + HOH Me(OH 3 + HH+Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm nhưAl2(SO4)3,Al2(SO4)2.18H2O,NaAlO2,Al2(OH)5Cl,Kal(SO4)2.12H2O,NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2Oa. Muối NhômTrong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốttrong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quátrình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:Al3++H2OAlOH++H2OAl(OH)2++H2OAl(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+===AlOH2+Al(OH)2+Al(OH)3(s)+++H+H+H+Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trìnhphản ứng sauAl2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO 2vàAl2(SO4)3theotỷlệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau:6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O 8Al(OH)3 + 2Na2SO410 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânViệc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trườngcũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông.b. Muối SắtCác muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muốinhôm do:- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;- Có thể khử mùi H2S.Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu dophản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảyra do các phản ứng sau:FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 = HCl+Fe2(SO4)3 + 6H2O+Fe(OH)3 + 3H2SO4Trong điều kiện kiềm hóa:2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaCl2+FeSO4 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4c. Chất Trợ Keo TụĐể tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keotụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ,giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợkeo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C 6H10O5)n, các ete,cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO 2.yH2O). Các chất trợ keo tụ tổng hợp thườngdùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân lymà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid(CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.4. Khử trùng nướcKhử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trongnước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý cơhọc, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêudiệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay cónhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh,các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của CloClo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạothành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước,chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng vớimen bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bịtiêu diệt.Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:11 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânCl2 + H2O HOCl + HClHoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:Cl2 + H2O H+ + OCl- + ClKhi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H+ + 2OClb. Dùng ozone để khử trùngOzone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối vớicon người. Ơ trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử.Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rấtnhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gâymùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.c. Khử trùng bằng phương pháp nhiệtĐây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêudiệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độcao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệrất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh,nên chỉ dùng trong quy mô gia đình.d. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệttrùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tiacực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấutrúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùngchỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sáttrùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.e. Khử trùng bằng siêu âmDòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời giantrên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nướcf. Khử trùng bằng ion bạcIon bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion g/lđã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trongnước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không pháthuy được khả năng diệt trùng.V.KHỬ SẮT TRONG NƯỚC NGẦM1. Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong các nguồn nướcTrong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe 2+) là thành phầncủa các muối hoà tan như: Fe(HCO 3)2; FeSO4…hàm lượng sắt có trong các nguồn12 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânnước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đấtsâu. Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước co mùi tanh và có màu vàng, gây ảnhhưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất. Do đó, khi mànước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phảitiến hành khử sắtCác hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị IICác hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị IIFeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4, v.v…Các hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị III:Fe(OH)3, FeCl3 …trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ, dễ dàng lắng đọng trong các bểlắng và bể lọc. Vì thế các hợp chất vô cơ của sắt hoà tan trong nước hoàn toàn có thểxử lý bằng phương pháp lý học: làm thoáng lấy oxy của không khí để oxy hoá sắt hoátrị II th ành sắt hoá trị III và cho quá trình thuỷ phân, keo tụ Fe(OH) 3 xảy ra hoàn toàntrong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và các bể lọc Các phức chất vô cơ của ion sắt vớisilicat, photphat FeSiO(OH)3+3) Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic,funvic,…Các ion sắt hoà tan Fe(OH)+, Fe(OH)3 tồn tại tuỳ thuộc vào giá trị thế oxyhoá khử và pH của môi trường. Các loại phức chất và hỗn hợp các ion hoà tan của sắtkhông thể khử bằng phương pháp lý học thong thường, mà phải kết hợp với phươngpháp hoá học. Muốn khử sắt ở dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxy hoánhư: Cl-,KMnO4, Ozone, đã phá vỡ liên kết và oxy hoá ion sắt thànhion hoá trị IIIhoặc cho vào nước các chất keo tụ FeCl 3 , Al(SO4)3 và kiềm hoá để có giá trị pH thíchhợp cho quá tr ình đồng keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bểlắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọc trong.2. Các phương pháp khử sắt trong xử lý nướca. Phương pháp oxy hoá sắtNguyên lý của phương pháp này là oxy hoá (II) thành sắt (III) và tách chúng ra khỏinước dưới dạnghyđroxyt sắt (III). Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó dễdàng thuỷ phân thành sắt (II)hyđroxyt theo phản ứng:Fe(HCO)3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyttheo phản ứng:4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓Sắt (III) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏinước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc.Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO313 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânNước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng ôxy hoà tan rất thấp.Để tăng nồng độ ôxy hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làmthoáng. Hiệu quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu ôxy cho quá trìnhkhử sắt.b. Phương pháp khử sắt bằng quá trình ôxy hoá Làm thoáng đơn giản bề mặt lọcNước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiềucao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưulượng tưới vào khoảng 10 m3/m2 Lượng ôxy hoà tantrong nước sau khi làm thoáng ởnhiệt độ 250C lấy bằng 40% lượng ôxy hoà tan bão hoà (ở 250C lượng ôxy bão hoàbằng 8,1 mg/l). Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiênNước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một bặc hay nhiều bặc với cácsàn rải xỉ hoặc tre gỗ.Lưu lượng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên.Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 55% lượng ôxy hoà tan bão hoà. Hàm lượngCO2 sau làm thoáng giảm 50%. Làm thoáng cưỡng bứcCũng có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 đến 40 m 3/h.Lượng không khí tiếpxúc lấy từ 4 đến 6 m 3 cho 1m3nước. Lượng ôxy hoà tan sau làmthoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà tan bão hoà.Hàm lượng CO 2 sau làm thoánggiảm 75%.c. Khử sắt bằng hoá chấtKhi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo radạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơbảovệ bằng tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh. Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắtquá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ đểôxy hoá hết H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến hoá chất để khử sắt. Biện pháp khử sắt bằng vôiKhi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH -, các ionFe2+ thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế ôxy hoá khửtiêu chuẩn của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt (II) dễ dàng chuyển hoáthành sắt (III). Sắt (III) hyđroxyt kết tụ th ành bông cặn, lắng trong bể lắng và cóthểdễ dàng tách ra khỏi nước.Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt vànước ngầm. Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chếcồng kềnh, quản lý phức tạp, cho n ên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khácnhư xử lý ổn định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa. Biện pháp khử sắt bằng Clo14 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânQuá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O → 2Fe(OH)3CaCl2 + 6H+ + 6HCO3 Biện pháp khử sắt bằng Kali Permanganat (KMnO4)Khi dùng KMnO4 để khử sắt, qua trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxytvừa được tạo thành sẽlà nhân tố xúc tác cho quá trình khử. Phản ứng xảy ra theo phương trình sau:5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2OBiện pháp khử sắt bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệtCác vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá tr ình ôxy hoá khử Fe2+thành Fe3+ và giữ lại trong tầng lọc. Quá trình diễn ra rẩt nhanh chóng và có hiệu quảcao. Cát đen là một trong những chất có đặc tính như thế. Biện pháp khử sắt bằng phương pháp trao đổi ionPhương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng. Khi sửdụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vìFe3+ sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic. Chỉ có hiệu quả khi khử nước ngầmcó hàm lượng sắt thấp. Biện pháp khử sắt bằng phương pháp vi sinhMột số loại vi sinh có khả năng ôxy hoá sắt trong điều kiện m à quá trình ôxy hoá hoáhọc xảy ra rất khó khăn. Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cáy lọc của bể lọc,thông qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước. Thường sử dụngthiết bị bể lọc chậm để khử sắt.CHƯƠNG III: Đề XUấT PHƯƠNG ÁN Xử LÝ VÀ TÍNH TOÁN 1CÔNG TRÌNH ĐƠN VịI.CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ:Thông sốĐơn vịTCVN 550215 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânPHĐộ đụcĐộ màuĐộ kiềmHàm lượng cặnnguồnTổng hàm lượngcác muối hòa tanHàm lượng sắt tổngSắt IIĐộ oxi hóaHàm lượng CO2AmoniNhiệt độNTUMg/l ptm/lm/l6,5610596 – 8,5515-300-2016312012220,53-Bảng 3.2: bảng chỉ tiêu nước nguồnChất lượng nguồn nước xử lý và lựa chọn công nghệ:Thông số thiết kế:• pH : 6,5• Fe tổng : 20 mg/l• Fe2+ : 16 mg/l• CO2: 120 mg/l• Độ kiềm: 5 mgCaCO3/l• Amoni : 12 mg/l• Các chỉ tiêu khác đều nằm trong quy phạm cho phépNhận xét về chất lượng nguồn nước: đối với nước ngầm có chất lượng như trên thìhệ thống xử lý chủ yếu là dùng để khử Fe và amoni. Như vậy hệ thống xử lý đượcthiết kế dưới đây sẽ dùng xử lý cả Fe và amoni. Ta nhận thấy nguồn nước trên đây cóđộ kiềm thấp đồng thời lượng CO2 trong nước nguồn rất cao, do đó sơ đồ dây chuyềnđề nghị sử dụng ở đây là: làm thoáng – lắng – lọcDo trong nước nguồn hàm lượng Fe cao, độ kiềm thấp do đó ta sẽ phân tích chấtlượng nước trong hệ thống xử lý hiện tại đồng thời sử dụng công thức để kiểm tra xemcó nên sử dụng thêm hóa chất trong quá trình xử lý hay không.- Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi làm thoángKi = Ki0 – 0,036 × CFe02+ (theo [3])Trong đó:Ki0 là độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 5CFe02+ là hàm lượng Fe của nước nguồn, CFe02+ = 14,8⇒ Ki = 5 – 0,036 × 16 = 4,424- Kiểm tra hàm lượng CO2 còn lại trong nước sau khi làm thoáng:16 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânC(CO2) = C(CO2)0 × (1 – a) + 1,6 × CFe02+(theo [3])Trong đó:C(CO2)0: hàm lượng CO2 của nước nguồn trước khi làm thoáng,C(CO2)0 = 120 (mg/l)a : hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng, lảm thoáng bằng giàn mưa a =0,75 ÷ 0,8. Lấy a = 0,8⇒ C(CO2) = 120 × (1 – 0,8) + 1,6 × 16 =49,6 (mg/l)- pH của nước sau làm thoáng:pH = log - √µTrong đó:C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng = 49,6 mg/lKi: độ kiềm sau làm thoáng = 4.064⇒pH = log =6,96Do ph=6,96 nên ta có thể dùng vôi để khử sắt.(theo [3] thì ph6,8 ta có thể dùng vôiđể oxi sắt là được)Như vậy với chất lượng nước nguồn hiện tại ta sẽ thiết kế hệ thống xử lý khử Fecó hóa chất. Hệ thống xử lý bao gồm:- Thiết bị pha dung dịch và định lượng hóa chất- Công trình làm thoáng và trộn hóa chất- Bể lắng- Bể lọcCông nghệ xử lý được mô tả như sau:Tiến hành làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH củanước. Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO 2 vì lượngCO2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trìnhoxy hoá Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóachất sử dụng ở đây là CaO. Công trình làm thoáng trong các hệ thống xử lý nướcngầm là giàn mưa và tháp oxy hóa. Sau khi làm thoáng và châm hóa chất thì nướcđược đưa sang công trình kế tiếp là công trình trộn. Công trình này có mục đích làtrộn đều nước và hóa chất để các phản ứng hóa học diễn ra thuận lợi. Các công trìnhtrộn thường được sử dụng là bể trộn cơ khí, máng trộn có vách ngăn, bể trộn đứng.Sau đó nước đuợc tiếp tục đưa sang bể lắng . Bể lắng có nhiệm vụ giữ lại các cặn tạora trong quá trình oxy hóa cũng như cặn vôi sau khi các phản ứng xảy ra. Thời gianlưu nước trong bể lắng thường là 90 phút. Và công trình cuối cùng là bể lọc áp lực. Bểlọc này có nhiệm vụ giữ lại các cặn nhỏ mà không thể giữ lại trong bể lắng.Lựa chọn các công trình trong hệ thống xử lýTrước hết, đối với quá trình làm thoáng có thể sử dụng giàn mưa hoặctháp oxy hóa.• Nếu sử dụng giàn mưa thì tốn diện tích cũng như chi phí xây dựng banđầu nhưng khi hoạt động thì việc quản lý tương đối dễ dàng và thuận tiện. Việc duy17 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dântu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn. Cần tiếnhành vệ sinh thường xuyên do các cặn Fe dễ dàng bám trên các sàn tung làm chít cáclỗ dẫn đến giảm hiệu quả giàn mưa.• Nếu sử dụng tháp oxy hóa thì sẽ tiết kiệm được mặt bằng xây dựng vàchi phí xây dựng ban đầu nhưng khi vận hành thì tốn chi phí hơn so với sử dụng giànmưa (do phải cung cấp điện năng để hoạt động máy thổi khí). Nhưng khi ta sử dụngtháp oxi hóa sẽ oxi hóa triệt để hơn giàn mưa. Sau quá trình làm thoáng là châm hóa chất (vôi). Hóa chất được châm ngaysau khi làm thoáng. Cũng có khi hóa chất được châm trước khi làm thoáng nhưng điềunày không có lợi. Bởi vì trong nước ngầm thường có một số khí do quá trình phân hủykị khí trong đất sinh ra (H 2S), nếu cho hóa chất vào trước thì sẽ hao tốn thêm hóa chấtđể khử các chất này trong khi các chất này thường là các chất khí dễ dàng bị khử qualàm thoáng. mục đích là nâng pH và độ kiềm trong nước tạo môi trường cho phảnứng oxy hóa và thủy phân Fe diễn ra dễ dàng. Lượng hóa chất cho vào phải đảm bảokhử hết Fe2+ có trong nước và pH đầu bể lắng khoảng 8 – 8,3. Sau đó ta tiến hành trộn đều nước và hóa chất để phản ứng diễn ra thuận lợi.Các công trình dùng để trộn có thể chia ra làm 2 loại là khuấy trộn bằng thủy lực vàkhuấy trộn bằng cơ học. Ta nên sử dụng bể trộn thủy lực để tiết kiệm diện tích. Saukhi trộn đều với hóa chất, nước được đưa sang công trình kế tiếp là công trình lắnghay lọc tiếp xúc. Mục đích của công trình này là tạo thời gian để các phản ứng diễn ravà thu hồi cặn của các phản ứng này. Đối với hệ thống xử lý nước công suất lớn thì tanên sử dụng bể lắng tiếp xúc và thời gian lưu trong bể tốt nhất là 90 phút. Bể lắng sửdụng ở đây là bể lắng đứng do lưu lượng tương đối nhỏ. Sau khi ra khỏi bể lắng nước tiếp tục sang công trình cuối là bể lọc. Bể lọccó nhiệm vụ giữ lại các cặn còn sót lại. Đối với hệ thống xử lý nước có công suất lớnngười ta thường sử dụng bể lọc nhanh với vận tốc lọc khoảng 5 – 8 m/h. Ở đây ta cóthể sử dụng bể lọc áp lực với vận tốc > 10 m/h.Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm:- Tháp oxi hóa- Bể trộn thuỷ lực- Bể lắng đứng- Bể lọc áp lựcII. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG VÀ LƯỢNG HÓA CHẤT CẦN DÙNG:Giả sử khu vực cấp nước nằm ở đô thị loại II và trong nội ônămNiN i+1Ni+1/2N i+1**201025002500250025002011250025502525 2550.5201225002600255026022013250026502575 2654.5201425002700260027082015250027502625 2762.5tốc độ tăngtrưởng2%2%2%2%2%2%thời gian so với201001234518 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân201620172018201920202500250025002500250028002850290029503000265028182675 2874.5270029322725 2990.5275030502%2%2%2%2%678910Bảng 3.3: số dân ở các năm trong tương laiVậy số dân tính cho năm 2020 là 3050 người.Nên: lượng nước cấp cho sinh hoạt là:150 x3050 x0,99= 452,925m3/ng1000Trong đó: q: tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt lấy theo TCXD 33:2006.N: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nướcf: tỷ lệ dân được cấp nước lấy theo TCXD 33:2006lượng nước phục vụ công cộng:Qcc= 10% Qsh=10% x452,925 =45,29 m3/nglượng nước phục vụ công nghiệp dịch vụ:Qdv= 10%Qsh =10% x 452,925 = 45,29m3/nglượng nước cấp thất thoát:Qtt = 19%(Qsh + Qcc + Qdv) = 19%x(452,925+ 45,29+ 45,29) = 103,27 m3/nglượng nước yêu cầu riêng của nhà máy xử lý:Qr = 8%(Qsh + Qcc + Qdv + Qtt)= 8%x(452,925+ 45,29+ 45,29+ 103,27) = 51,74 m3/ngQ tt ngày = Qsh + Qtt + Qcc + Qdv + Qr= 452,925+ 45,29+ 45,29+ 103,27+ 51,74 = 698,52 m3/ngLưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất:Q max.ngày = Q tt ngày x K max = 698,52 x 1,4= 977,92 m3/ngchọn Q max.ngày = 1000m3/ngVậy: lưu lượng để cấp cho số dân này là 1000m3/ngLưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước ít nhất:Q min.ngày = Q tt ngày x K min = 698,52 x 0,8 = 558,82 m3/ngTrong đó:K:hệ số dùng nước không điều hòa( k max ngày = 1,2 - 1,4; k min ngày = 0,7 - 0,9 )Tính toán lượng hóa chất cần dùng trong việc khử sắt là:CaO = 0,8 x Co2 + 18 x Fe2+Qsh= =19 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân= 0,8 x 120 + 1,8 x 16 = 124,8 g/lIII.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ:Sơ đồ công nghệ:NguồnTrạm bơmcấp 1Tháp oxihóaHòa tanCaO20 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânHồ chứabùnLắng đứngBể trung gianNước RửangượcLọc áp lựcNước RửangượcChâm clo khử trùngBể chứanước sạchChú thích:Đường nước:Đường bùn:Đường nước rửa:Trạm bơmcấp 2Đài nướcCấp vàomạng lướiĐường hóa chất:Thuyết minh sơ đồ công nghệ:Nước nguồn được bơm từ giếng khoan lên. Sau đó được đưa lên tháp oxi hóa, tại đâyđược cung cấp oxi nhờ vào máy thổi khí khử được CO2 và pH được nâng lên tốt choquá trình khử sắt. Sau quá trình làm thoáng là châm hóa chất (vôi). Hóa chất đượcchâm ngay sau khi làm thoáng. Sau đó ta tiến hành trộn đều nước và hóa chất nhờ vàobể trộn đứng để phản ứng diễn ra thuận lợi. Sau khi trộn đều với hóa chất, nước đượcđưa sang công trình kế tiếp là bể lắng đứng. Mục đích của công trình này là tạo thờigian để các phản ứng diễn ra và thu hồi cặn của các phản ứng này . sau khi ra khỏi bểlắng nước tiếp tục sang bể lọc áp lực. Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các cặn còn sót lại.Khi qua bể lọc nước được đưa tới bể chứa nước sạch. Trên đường đi tới thì châm clokhử trùng vào để làm sạch vi khuẩn gây bệnh.sau đó nước được bơm lên đài chứanước rồi cấp vào mạng lưới.IV.Tính toán bể lọc áp lực:21 Đồ án xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dânHình3.2 : bồn lọc áp lực và bể lắng đứng(nguồn :đi thực tế ở khu NAM LONG q7 tphcm)Chiều cao của bể lọc là:H = HVL + HOT + HTN + HBV + HSD= (400 + 700) + 650 + 150 + 300 + 300 = 2500mm = 2,5mHVL : chiều cao lớp vật liệu lọc(Chọn vật liệu lọc: lớp than antraxit 400mm,lớpcát thạch anh là 700mm,theo [2])HSD: chiều cao lớp sỏi đở( theo [2] sử dụng sỏi đở dày 150mm cỡ hạt 2-4 mm)HOT: chiều cao từ lớp vật liệu đến ống thu nước chọn 650mm(theo [1] HVL[...]... công nghệ: Nguồn Trạm bơm cấp 1 Tháp oxi hóa Hòa tan CaO 20 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Hồ chứa bùn Lắng đứng Bể trung gian Nước Rửa ngược Lọc áp lực Nước Rửa ngược Châm clo khử trùng Bể chứa nước sạch Chú thích: Đường nước: Đường bùn: Đường nước rửa: Trạm bơm cấp 2 Đài nước Cấp vào mạng lưới Đường hóa chất: Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước nguồn được bơm từ giếng... dàng tách ra khỏi nước. Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt và nước ngầm Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh, quản lý phức tạp, cho n ên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử lý ổn định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa  Biện pháp khử sắt bằng Clo 14 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân... dùng nước ít nhất: Q min.ngày = Q tt ngày x K min = 698,52 x 0,8 = 558,82 m3/ng Trong đó: K:hệ số dùng nước không điều hòa ( k max ngày = 1,2 - 1,4; k min ngày = 0,7 - 0,9 ) Tính toán lượng hóa chất cần dùng trong việc khử sắt là: CaO = 0,8 x Co2 + 18 x Fe2+ Qsh= = 19 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân = 0,8 x 120 + 1,8 x 16 = 124,8 g/l III ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ: Sơ đồ công... này sau khi ra khỏi bể lắng nước tiếp tục sang bể lọc áp lực Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các cặn còn sót lại Khi qua bể lọc nước được đưa tới bể chứa nước sạch Trên đường đi tới thì châm clo khử trùng vào để làm sạch vi khuẩn gây bệnh.sau đó nước được bơm lên đài chứa nước rồi cấp vào mạng lưới IV Tính toán bể lọc áp lực: 21 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Hình3.2 : bồn... trình xử lý hay không - Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi làm thoáng Ki = Ki0 – 0,036 × CFe02+ (theo [3]) Trong đó: Ki0 là độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 5 CFe02+ là hàm lượng Fe của nước nguồn, CFe02+ = 14,8 ⇒ Ki = 5 – 0,036 × 16 = 4,424 - Kiểm tra hàm lượng CO2 còn lại trong nước sau khi làm thoáng: 16 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân C(CO2) = C(CO2)0 × (1 – a)... Fe(HCO 3)2; FeSO4…hàm lượng sắt có trong các nguồn 12 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước co mùi tanh và có màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất Do đó, khi mà nước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo... Ngoài ra : ta thu nước bằng chụp lọc, khoảng cách giửa các chụp lọc lấy bằng 150mm(theo [2] khoảng cách của chụp lọc là 140-180mm)chọn số chụp lọc để thu nước là 69 cái.(theo [2]) 23 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân hình3.3 :quy tắc vận hành bồn lọc áp lực CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Kết luận: Với hệ thống sử lý nước ngầm như đã thiết kế trên có thể đáp ứng cung cấp nước cho 2500... thì bể lọc áp lực được lựa chọn nhiều nhất(đối với lưu lượng nhỏ) hơn bể lọc chậm trong các nhà máy xử lý nước. các công trình đơn vị nhỏ gọn như vậy sẽ tiết kiệm được diện tích trạm xử lý và khi sau này có cải tạo nâng cấp cũng có thể dễ thực hiện hơn 24 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân 25 ... trong lớp cáy lọc của bể lọc, thông qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước Thường sử dụng thiết bị bể lọc chậm để khử sắt CHƯƠNG III: Đề XUấT PHƯƠNG ÁN Xử LÝ VÀ TÍNH TOÁN 1 CÔNG TRÌNH ĐƠN Vị I CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ: Thông số Đơn vị TCVN 5502 15 Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân PH Độ đục Độ màu Độ kiềm Hàm lượng cặn nguồn Tổng hàm lượng các muối hòa... xử lý cả Fe và amoni Ta nhận thấy nguồn nước trên đây có độ kiềm thấp đồng thời lượng CO2 trong nước nguồn rất cao, do đó sơ đồ dây chuyền đề nghị sử dụng ở đây là: làm thoáng – lắng – lọc Do trong nước nguồn hàm lượng Fe cao, độ kiềm thấp do đó ta sẽ phân tích chất lượng nước trong hệ thống xử lý hiện tại đồng thời sử dụng công thức để kiểm tra xem có nên sử dụng thêm hóa chất trong quá trình xử lý
- Xem thêm -

Xem thêm: Đồ án xử lý nước cấp, Đồ án xử lý nước cấp, Đồ án xử lý nước cấp

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay
Nạp tiền Tải lên
Đăng ký
Đăng nhập