Đang tải... (xem toàn văn)
Nước ta có nguồn nước thiên nhiên khá dồi dào. Tuy nhiên hiện nay phần lớn trong số đó đều bị ô nhiễm nghiêm trọng vấn đề này làm cho nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm để sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt…
MỞ ĐẦU Nước ta có nguồn nước thiên nhiên khá dồi dào. Tuy nhiên hiện nay phần lớn trong số đó đều bị ô nhiễm nghiêm trọng vấn đề này làm cho nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm để sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt… Một trong những vấn đề nan giải và chiếm phạm vi khá rộng đó là nước bị chua phèn. Đặc biệt ở đồng bằng Sông Cửu Long, người dân nơi đây nhiều năm nay phải tiếp xúc trực tiếp với nguồn nước này. Nước chua phèn đã gây nhiều bất tiện trong sinh hoạt của người dân như làm vàng ố tất cả các vật chứa đựng nước và cả quần áo, nguy hại hơn nếu dùng nước này lâu ngày sẽ ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người. Xuất phát từ vấn đề thực tế trong cuộc sống, nhóm quyết định chọn đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước chua phèn khu vực đồng bằng sông Cửu Long với công suất 1000 m 3 /ngàyđêm” với mục đích góp một phần nhỏ tham gia vào công việc xử lý nguồn nước ở vùng sông nước để đem lại cuộc sống sinh hoạt thoải mái cho người dân. Đề tài này thực ra được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và đã tiến hành xây dựng khá nhiều công trình xử lý, hiện nay đã có một số công trình được áp dụng trong cộng đồng dân cư và cũng đã đem lại hiệu quả bước đầu, dù vậy nhóm vẫn quyết định chọn đề tài. Khi tiến hành xây dựng đề tài, nhóm đã dựa trên các phương pháp thu thập thông tin, tra cứu số liệu, tìm hiểu tiếp cận thực tế, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước chua phèn đạt tiêu chuẩn cấp cho sinh hoạt. PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC PHÈN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1.1.1. Vị trí địa lý Đồng bằng sông Cửu Long nằm cuối của lãnh thổ Việt Nam thuộc hạ lưu sông Mêkông, gồm 1 thành phố Cần Thơ (trực thuộc trung ương) và 12 tỉnh: Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Bến Tre, Trà Vinh, Hậu Giang, Sóc Trăng, An Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Cà Mau. Là kết quả của sự bồi đắp phù sa từ 2 nhánh sông Tiền sông Hậu của sông Cửu Long và vẫn tiếp tục lấn ra biển, nhất là mũi Cà Mau. Phía tây là vùng Đông Nam Việt, phía bắc giáp Campuchia, phía Tây Nam là vịnh Thái Lan, phía Đông Nam là biển Đông. Đồng bằng sông Cửu Long nằm trong khu vực có đường giao thông hàng hải và hảng không quốc tế quan trọng giữa Đông Nam Á, Đông Á cũng như Châu Úc và các quần đảo khác trong Thái Bình Dương. 1.1.2. Điều kiện tự nhiên Địa hình: thấp và bằng phẳng, chủ yếu là đồng bằng phù sa trẻ bồi đắp bởi sông Mêkông rất ít đồi núi dọc theo biên giới Việt - Miên (vùng phù sa cổ từ An Giang tới Hà Tiên). Vùng gò cao ven sông Tiền và sông Hậu (cao 1 - 3m). Vùng giồng cát ven biển (cao 1 - 5m). Diện tích: 39.734 km 2 (khoảng 4 triệu ha), chủ yếu là đất phù sa ngọt (1,2 triệu ha), đất nhiễm mặn và phèn chiếm 2,5 triệu ha; phần lớn là vùng rừng ngập mặn ven biển và Cà Mau. Đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 16 triệu dân, là vùng kinh tế trọng điểm nông nghiệp lớn nhất nước, có sông Cửu Long (Mêkông) là nơi cung cấp nước sản xuất sinh hoạt chính trong vùng. Hệ thống sông rạch chằng chịt thuộc 2 con sông chính của sông Mêkông (dài 3650 km, diện tích toàn lưu vực: 600.000km 2 ) là sông Tiền và sông Hậu. Lưu lượng: bình quân 14.100m 3 / năm(mùa lũ: 25400m 3 / năm; mùa cạn: 2000-3000m 3 / năm). Lũ lụt: thường vào tháng 7 đến tháng 12. Khí hậu cận nhiệt đới với đặc điểm nóng, ẩm và mưa nhiều tạo ra sự đa dạng sinh học trên cạn và dưới nước, thuận lợi cho sự phát triển nông ngư nghiệp. Tuy nhiên, thiên nhiên cũng tạo ra không ít khó khăn cho sản xuất và đời sống của người dân vùng đồng bằng sông Cửu Long. Vùng đồng bằng sông Cửu Long cần được nghiên cứu để sớm tìm ra biện pháp “phòng chống” (hạn chế tác hại?) lũ lụt hay phải “sống chung với lũ” như thế nào? Phải cải tạo đất phèn, nhiễm mặn như thế nào? Làm thế nào để có thể cung cấp nước ngọt và nước sạch cho tất cả người dân vùng này, nhất là trong mùa khô hạn? Hiện tượng ElNino và “trái đất nóng dần lên” (global warming) có ảnh hưởng như thế nào đến vùng này? Giao thông vùng đồng bằng sông Cửu Long: chủ yếu là hệ thống sông rạch chằng chịt thuộc 2 con sông chính của sông Mêkông là sông Tiền và sông Hậu. Nhưng do tập quán canh tác, ăn ở đi lại trên sông nước, nhất là các năm gần đây công nghiệp các tỉnh phát triển, canh tác nông nghiệp dùng phân bón, thuốc trừ sâu ngày càng nhiều nên làm ảnh hưởng nhất định đến môi trường nước mặt cũng như tầng ngầm. Từ đó làm ảnh hưởng đến tài nguyên nước, ảnh hưởng đến nước sản xuất sinh hoạt của nhân dân, nhất là trong mùa lũ lụt, mùa khô ở các vùng sâu, vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long. 1.2. NƯỚC PHÈN VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC PHÈN 1.2.1. Nước phèn là gì? Ở đồng bằng sông Cửu Long và một số nơi gần biển, nước có độ acid khá cao, tức có pH thấp, người dân gọi là nước phèn vì có vị chua. Acid trong nước phèn là sulphuric acid, được tạo thành khi đất phèn (pyrite (FeS 2 )) tiếp xúc với không khí. Đất phèn được hình thành do quá trình kiến tạo địa chất. Theo độ sâu của tầng phèn trong đất thì đất phèn được chia thành 3 loại: Đất phèn nặng sẽ có tầng phèn hoạt động nằm ở cách mặt đất khoảng 50cm. Đất phèn trung bình thì tầng phèn nằm cách mặt đất từ 50 – 100cm. Đất phèn nhẹ khi có tầng phèn nằm cách mặt đất 100 – 150cm. Với độ sâu trên 150cm thì chúng ta không cần quan tâm bởi vì vật liệu sinh phèn đã ở xa vùng rễ nên sẽ không gây ảnh hưởng cho cây trồng. Như vậy đất nào có tầng phèn càng ở gần mặt đất hay gần vùng rễ cây thì đó là đất phèn nặng. Dựa trên sự hình thành và phát triển của đất, chia đất phèn ra làm 2 loại: Đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soil): được hình thành trong vùng chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfate. Trong điều kiệm yếm khí cùng với hoạt động của vi sinh vật, sulfate bị khử để tạo thành sulfur và chất này sẽ kết hợp với sắt có trong trầm tích để tạo thành FeS 2 . Đất phèn hoạt động (Actual acid sulphate soil): trạng thái tiềm tàng hình thành trong điều kiện khử, nhưng trạng thái hoạt động phải có sự oxid hóa. Khoáng vật luôn luôn hiện diện trong đất phèn hoạt động là khoáng jarosite, đây là sản phẩm của tiến trình oxid hóa từ vật liệu sinh phèn (pyrite). Một số hợp chất và tinh khoáng khác thường hiện diện trong đất phèn hoạt động như là hydroxide sắt (Fe(OH) 3 ), geothite (FeO.OH), heamatite (Fe 2 O 3 ), aluminium sulphate (Al 2 (SO 4 ) 3 ). Ngoài ra, tại một số vùng có thể có sự hiện diện của một ít gypsum (CaSO 4 .2H 2 O) nhưng không nhiều và không dễ dàng nhận ra sự hiện diện của chúng. Khi phèn tiềm tàng trở thành phèn hoạt động thì tùy theo loại độc chất mà chúng có thể tan hoặc không tan, có thể tạo nên váng màu vàng hay ánh bạc nên biểu hiện trên đồng ruộng cũng khác nhau. Nếu độc chất phèn là sắt thì sẽ thấy màu đỏ nâu của rỉ sắt (còn gọi là phèn nóng) và độc chất phèn nhôm sẽ có màu trắng (còn gọi là phèn lạnh). Nước chua phèn không có môi trường đệm (hàm lượng ion 3 HCO − và 2 3 CO − không có hoặc rất thấp) nên không thích hợp cho đời sống của các sinh vật sống dưới nước. 1.2.2. Thành phần hoá học của nước phèn Thành phần hóa học nước phèn trước xử lý (Đơn vị: mg/l) STT Các chỉ tiêu Số mẫu phân tích Nồng độ 1. pH 25 - 100 2,5 - 5,2 2. Sắt II 25 - 100 0,8 - 30 3. Mangan 25 - 100 0,0 - 5,0 4. Nhôm 25 - 120 0,5 - 3,0 5. Magiê 25 - 100 3,0 - 8,5 6. Đồng 25 - 100 0,0 - 0,01 7. Sunphat 25 - 100 25 - 500 STT Các chỉ tiêu Số mẫu phân tích Nồng độ 8. Clorua 25 - 100 24 - 200 9. Nitrat 25 - 100 1 - 3 10. Amoni 25 - 100 00 Nước phèn ở đồng bằng sông Cửu Long có đặc tính: Màu: vàng đục, nhiều tạp chất hữu cơ pH: 2,5 - 3,5 Độ kiềm: 0 ( 2 3 CO − = 0, 3 HCO − = 0) Hàm lượng sắt: 25 – 70 mg/l Hàm lượng 2 4 SO − : 100 – 380 mg/l Độ mặn: 180 mg/l 1.3. HIỆN TRẠNG NGUỒN NƯỚC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1.3.1. Nước sinh hoạt ở vùng đất phèn đồng bằng Cửu Long Ở đồng bằng Cửu Long, đất phèn chiếm gần một nửa tổng diện tích. Người dân khu vực này, đặc biệt là vùng xa thành phố vẫn phải dùng nguồn nước nhiễm phèn cho mọi sinh hoạt hằng ngày từ tắm giặt đến ăn uống…Để giảm bớt độ phèn, các biện pháp truyền thống như lắng bằng vôi, tro thường được sử dụng, phổ biến nhất là tro cây tràm. Tuy nhiên, cách chống đỡ đơn giản này tác dụng rất hạn chế, nước qua bể lọc tự tạo còn vị chát. Gần đây chất lượng nước mặt các kênh rạch tiếp tục xấu đi do bị ô nhiễm bởi thuốc trừ sâu, kim loại nặng, vết xăng dầu . khiến hệ thống bể lọc hầu như không còn tác dụng, những “căn bệnh lạ” cứ lần lượt xuất hiện. Qua khảo sát đánh giá, vùng nhiễm phèn chiếm 41% diện tích đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm vùng Tây Bắc Long An, Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên và Tây sông Hậu. Thời gian nhiễm phèn từ 2 – 6 tháng. Vào mùa mưa nước mưa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat và axit mùn hữu cơ. Đặc trưng của nước chua phèn là chứa nhiều ion H + và các muối thủy phân mang tính axit như AlCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , FeCl 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , FeSO 4 . Nước chua phèn không có môi trường đệm (hàm lượng ion HCO 3 - , CO 3 - không có hoặc rất thấp) nên không thích hợp cho đời sống của các sinh vật sống dưới nước. Các vùng trũng, nước đọng chứa rất nhiều sunfat, các vùng có địa hình hàm lượng sunfat có trong nước ít hơn. Ðây là một hiện tượng tự nhiên ở đồng bằng sông Cửu Long thường thấy trong những năm hạn hán vì đồng bằng này có đến 1,6 triệu ha đất phèn, nhất là ở Ðồng Tháp Mười và Tứ giác Long Xuyên. Việc xây dựng hệ thống thủy lợi ở đồng bằng sông Cửu Long, nhất là hệ thống kênh và đê bao ở Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên, đã thúc đẩy hiện tượng xì phèn vì nó hạ thấp mực nước và giúp cho đất phèn tiếp xúc với không khí qua lòng kênh, bờ kênh, bờ và mặt đê, và liếp trồng hoa màu. Theo dữ kiện của Trung tâm chất lượng nước và môi trường thuộc Phân viện khảo sát quy hoạch thủy lợi Nam Bộ, trong khoảng 1985 đến 1997, pH tại nhiều trạm quan trắc ở vùng Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên có thể xuống dưới 3,0; nhất là vào mùa khô ở hạ nguồn. Nhưng theo tài liệu của Viện khoa học xã hội tại thành phố Hồ Chí Minh được ấn hành năm 1999, pH có thể xuống đến 2,5 trong những năm có lụt nhỏ và đặc biệt trong vụ hè – thu 1995, pH của nước trong đồng ruộng chỉ còn 1,0. Vào mùa khô, nước sinh hoạt là vấn đề hết sức khó khăn ở đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là vùng sâu vùng xa, nơi người dân sống rải rác trên các kênh rạch nhiễm phèn. 1.3.2. Các biện pháp xử lý trong dân gian Qua việc thăm dò ý kiến cú nhân dân trong khu vực, các hộ dân ở đây đều có trữ nước mưa để uống. Về mùa hô họ lấy nước sông lọc qua tro bếp để dùng. Liều lượng tro thay đổi 5 – 10 g/l nước. Kết quả thí nghiệm cho thấy nhìn chung tro bếp có khả năng làm tăng pH, tăng độ kiềm 3 HCO − , giữ lại một phần sắt, nhôm. Nước qua lắng tro có vị ngọt, uống được nhưng phản phất mùi tanh. Tuy nhiên lượng tro bếp có giới hạn, thời gian bận nhiều vào công việc đồng án nên không thường xuyên chuẩn bị được, phần lớn người dân ở đây vẫn muốn có một nguồn nước khác có thể phục vụ ăn uống và sinh hoạt mà chỉ cần thoa tác đơn giản, nhanh gọn. Ngoài ra dân trong khu vực còn truyền nhau kinh nghiệm lọc nước qua lớp bã thơm (dứa) đã được sấy khô. Nước sau khi qua lọc có vị ngọt, làm cho ta có cảm giác uống được. Tuy nhiên thử nghiệm cho thấy độ pH vẫn còn quá thấp (pH < 4,0), hàm lượng nhôm và sắt không giảm. Do vậy nếu sử dụng loại nước này để uống, nhân dân sẽ đưa vào cơ thể một số độc chất mà không hề hay biết. Theo các tài liệu xử lý nước, việc xử lý nước chua phèn chưa được đặt ra. Do tính chất nguồn nước quá xấu, mà ở các nơi khác trên thế giới, có thể không có loại nước này, hoặc có điều kiện lựa chọn nguồn nước khác tốt hơn nên vấn đề nước chua phèn chưa hề được sự quan tâm của các khoa học. Thực hiện chủ trương nâng cao đời sống của nhân dân khu vực đồng bằng sông Cửu Long, mà việc đầu tiên là cấp nước đủ tiêu chuẩn cho nhân dân sử dụng, chúng tôi mạnh dạn đưa nước chua phèn vào chương trình nghiên cứu. Trong 3 năm từ 1994 đến hết 1996, và đã áp dụng thành công ở 3 trạm cấp nước cho biến phòng thuộc tỉnh Đồng Tháp, sẽ áp dụng cho trạm cấp nước ở huyện Hòn Đất (Kiên Giang). 1.3.3. Mô hình canh tác Lúa – Tràm – mô hình lọc phèn Mô hình bao gồm: + Phần diện tích trồng LÚA + Diện tích trồng TRÀM + Hệ thống mương Tưới-Tiêu Nước mưa và nước lũ được chứa trong lô Tràm để tưới cho ruộng Lúa. Nước phèn tiêu ra từ ruộng Lúa được đưa vào lô Tràm. • Nhờ khả năng lọc phèn của cây Tràm, nước phèn sau khi đi qua lô Tràm trở nên tốt hơn và có thể sử dụng để tưới lại cho ruộng Lúa. • Tránh việc xổ phèn xuống sông rạch làm ô nhiễm nguồn nước • Giúp tăng thu nhập. Bố trí mô hình theo sơ đồ Kỹ thuật quản lý nước trong mô hình Lúa-Tràm • Khi nước lũ cao nhất thì đóng Cống 1 & 2 để giữ nước trong lô Tràm • Khi bơm nước sạch để sạ Lúa thì bơm vào lô Tràm qua Cống số 1 (để dự trữ thêm) • Khi cần tưới cho ruộng Lúa thì mở Cống số 2 (tưới tự chảy) • Nước phèn tiêu từ ruộng Lúa thì bơm vào lô Tràm qua Cống số 1 (không bơm ra sông rạch) • Khi nước lũ tràn về thì mở hai Cống số 1 & 2 1.3.4. Vật liệu xử lý nước phèn DS3 được ứng dụng tại đồng bằng sông Cửu Long [...]... bức xạ trung bình 800 W/giờ, thiết bị lọc nước nhận được từ 6 - 7 lít nước sạch CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VỚI CÔNG SUẤT 1000M3/NGÀY ĐÊM 2.1 MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC Quá trình xử lý nước với mục đích tăng pH, khử sắt, nhôm, mangan,…phù hợp với tiêu chuẩn về chất lượng nước cấp cho sinh hoạt Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt... thống lọc nước mặn, phèn, lợ, bằng năng lượng mặt trời Khoa Cơ khí chế tạo máy, Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu, ứng dụng thành công hệ thống lọc nước mặn, phèn, lợ, nước ao hồ hoặc nước bẩn tại vùng nông thôn đồng bằng sông Cửu Long bằng năng lượng mặt trời Thiết bị có hình dáng là một cái hộp bằng tôn tráng kẽm, mặt đáy và mặt xung quanh được bọc lại bằng các vật liệu... không đáp ứng cho gia đình khi cần lượng nước lớn Ngoài ra, do mùa mưa vùng này còn bị lũ, nên để có thể cấp nước quanh năm, cần có công nghệ tổng hợp xử lý cả nước phèn mùa khô, lẫn nước lũ mùa mưa Trước đòi hỏi này, nhóm nghiên cứu tiếp tục thiết kế trạm xử lý nước phèn nước lũ, khắc phục được những nhược điểm nêu trên Ba trạm như vậy (mỗi trạm có thể cấp nước cho khoảng 100 hộ dân) đã đi vào hoạt... khử được tính axít của nước, DS3 - loại vật liệu xử lý nước đầu tiên được chế tạo ở Việt Nam theo hiệu ứng tích số tan - còn có thể loại bỏ sắt, nhôm, sunfat và hầu hết các chất gây ô nhiễm khác có trong nước phèn Theo Tiến sĩ Nguyễn Bá Trinh, đặc điểm chính của nước phèn là độ pH thấp, chứa nhiều sắt II, nhôm và sunfat Để xử lý nước phèn thành nước sinh hoạt cần điều chỉnh pH về miền trung tính (6,5... thường chủ yếu chứa sắt, nước phèn ở đồng bằng sông Cửu Long còn bị chua, nên rất khó xử lý Từng có công trình nghiên cứu đề nghị bổ sung bicarbonat, song khó khăn nảy sinh là người dân không biết dùng liều lượng bao nhiêu cho vừa, khiến nước sau xử lý có độ pH cao, khó mà uống được Ông Trinh cho biết ngay cả thế giới cũng chưa có công trình nào giải quyết tận gốc vấn đề này, và công trình của Viện hoá... 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ CỦA PHƯƠNG ÁN 4 3.1 SONG CHẮN RÁC Vị trí: Song chắn rác đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu Nhiệm vụ: Loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có kích thước như các que tăm nổi, hay nhánh cây con khi đi qua máy bơm vào các công trình xử. .. vùng xa đồng bằng sông Cửu Long Ở những nơi này, thiết bị xử lý nước phèn phải có hiệu quả nhưng đơn giản, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện kinh tế và phong tục tập quán của đồng bào địa phương Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về hiện tượng tương tác lỏng - rắn, gọi là hiệu ứng tích số tan, phương pháp loại ion tan trong nước mới gọi là phương pháp tích số tan (đã được Tiễn sĩ Nguyễn Bá Trinh công bố... tung 0,6 m Sàn thu nước: được đặt dưới đáy giàn mưa, có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước xuống bể trộn Kết cấu sàn thu là bêtông cốt thép Hệ thống ống thu nước và xả cặn của giàn mưa: ống thu nước đặt ở đáy sàn thu nước cao hơn mặt đáy sàn ít nhất là 200 mm để ngăn cặn bẩn không theo dòng nước vào các công trình phía sau Số ống dẫn tuỳ thuộc vào số bể trộn sẽ sử dụng, ở hệ thống xử lý mới nàyta sẽ sử... dân rất thiếu nước sinh hoạt Họ phải mua nước ngọt từ nơi khác chở tới với giá đắt (gần 25.000 đồng/ m3), hoặc phải khoan nước ngầm tới trên 400 mét Trong khi dân cư ở nhiều vùng lại sống rải rác nên hệ thống cấp nước sạch chưa tới nơi Vì thế, đa số vẫn dùng kinh nghiệm dân gian xử lý bằng vôi, tro để giảm độ chua, song nước uống có vị mặn chát và hay gây đau bụng Khác với các loại nước phèn thông thường...Vùng đồng bằng sông Cửu Long nước ta vào mùa khô, nước kênh rạch nhiễm phèn nên chứa nhiều ion sunfat, sắt, nhôm…không dùng được, người dân chỉ biết trông chờ vào lượng nước mưa ít ỏi Thực tế, sắt không phải là nguyên tố độc, lượng cho phép trong nước uống là 3mg/l, nhưng sắt sẽ gây nên những ảnh hưởng xấu về cảm quan như có vị tanh và tạo màu vàng gạch ở các thiết bị hoặc áo quần
