Đang tải... (xem toàn văn)
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, góp phần vào sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia
1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ KHOA MÔI TRƯỜNG ---------- Đề tài: Lắng và lọc trong xử lý nước cấp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Thành Nguyễn Văn Nghĩa Huế, 10/2011 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2 MỞ ĐẦU Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, góp phần vào sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó, con người cần phải có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước. Phải giữ cho nguồn nước sạch, thậm chí hứng từng giọt nước; tái chế nước bẩn thành nước sạch . Vai trò của nước đối với sản xuất và đời sống là vô cùng quan trọng nhưng hiện nay vấn đề đặt ra với chúng ta là phải bảo vệ nguồn nước nhất là nước ngọt một cách triệt để nhất vì cuộc sống của chúng ta và tương lai .Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân thì việc xử lí nước cấp là hết sức quan trọng để đảm bảo chất lượng của bộ Y Tế Việt Nam quy định. Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử lí nước, bên cạnh một số phương pháp hiện đại như tuyển nổi, phương pháp màng…thì phương pháp truyền thống lắng, lọc vẫn được áp dụng rộng rãi cho các nhà máy xử lí nước và đạt hiệu quả cao. I. Lắng và các loại bể lắng 1. Khái niệm chung Lắng là quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước. Nước cần xử lý được đưa vào bể và giữ lại đó trong suốt quá trình làm việc. Nhờ diện tích tiết diện bể lớn, tốc độ dòng chảy nhỏ mà quá trình xảy ra trong bể gần như ở trạng thái tĩnh. Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng của nước bao quanh nó sẽ tự lắng xuống. Bằng biện pháp nhân tạo, người ta có thể làm tăng kích thước hạt nhờ quá trình tạo bông keo, như vậy sẽ làm tăng tốc độ lắng của hạt, khi chúng có khả năng tiếp xúc với Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 3 nhau, để lại tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn. Khi xét đến khả năng liên kết giữa các hạt trong nước, người ta phân chia quá trình lắng tự do theo hai loại: lắng tự do của hạt không liên kết và lắng tự do khi các hạt có khả năng liên kết với nhau. Lắng tự do của các hạt riêng lẻ (không liên kết) xảy ra khi khả năng liên kết tự nhiên của các hạt không đáng kể, ví dụ trường hợp các hạt cát. Trong quá trình này các hạt cặn luôn duy trì tính đồng nhất, không thay đổi kích thước, không thay đổi khối lượng riêng và như vậy tốc độ lắng của chúng được xem như không đổi. Ngược lại, trong quá trình lắng kèm theo quá trình tạo bông keo thì các hạt tương tác với nhau, tạo ra bông keo và do vậy kích thước và trọng lượng có thể thay đổi, vận tốc lắng cũng do vậy mà thay đổi. 2. Lý thuyết lắng các hạt riêng lẻ Lắng các hạt riêng lẻ xảy ra khi trong suốt quá trình lắng các hạt không thay đổi kích thước, hình dạng và trọng lượng của chúng. Trong chất lỏng các hạt như vậy sẽ chuyển động rơi thẳng đứng khi khối lượng riêng của nó lớn hơn khối lượng riêng của chất lỏng bao xung quanh nó. Chuyển động của các hạt sẽ tăng tốc dần cho đến khi lực ma sát của chất lỏng bằng với lực rơi. Sau đó vận tốc thẳng đứng của hạt so với chất lỏng lơ lửng sẽ không đổi. - Vận tốc lắng của hạt tuân theo phương trình Newton: Hoặc trong trường hợp riêng, theo phương trình Stokes: v: Vận tốc lắng (m/s) , : Khối lượng riêng của hạt và nước (kg/m3) g: Gia tốc trọng trường (9,81 m/s2) d: Đường kính của hạt (m) CD: Hệ số ma sát : Độ nhớt tuyệt đối Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 4 Hình vẽ: Đồ thị xác định vận tốc lắng theo đường kính và khối lượng riêng của hạt lắng ở 10oC Vận tốc lắng của hạt hình cầu trong nước tĩnh ở các nhiệt độ khác nhau Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 5 3. Lý thuyết lắng các hạt keo tụ Lắng có keo tụ tạo bông xảy ra khi nước là một huyền phù chứa nhiều hạt với kích thước khác nhau và có vận tốc lắng khác nhau. Khi hàm lượng hạt lớn, trong quá trình lắng chúng sẽ va chạm vào nhau, hấp phụ và kết dính với nhau tạo thành hạt có kích thước lớn hơn và có vận tốc lớn hơn. Kết quả là phần ở trên bể lắng, vận tốc lắng nhỏ hơn, càng xuống dưới đáy vận tốc càng cao vì kích thước hạt tăng lên. Hình vẽ: Mô tả quá trình lắng có bông cặn theo thời gian và chiều sâu của bể Do các bông cặn lớn dần lên nên lực ma sát do nước chuyển động ngược chiều với hạt cũng tăng lên, tỷ lệ nghịch với kích thước của bông cặn. Ngoài ra, khi bông cặn lớn lên thì lực kéo trên một đơn vị diện tích tiết diện bông cặn cũng lớn lên và tỷ lệ thuận với kích thước của bông cặn. Khi bông cặn lớn đến một kích thước nhất định, lực kéo đủ lớn để phá vỡ bông cặn làm cho kích thước bông cặn không thể tăng được nữa. Từ thời điểm đó vận tốc lắng sẽ không thay đổi và hiệu quả lắng không tăng, dù thời gian lắng có thể kéo dài hơn. Khi thiết kế bể lắng có lưu lượng Q (m3/s), thời gian lắng To và vận tốc lắng so thì kích thước bể tính như sau: V = Q*To ; A = Q/so ; H= so*To Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 6 Trong đó: V- Thể tích bể A- Tiết diện bể H- Chiều cao bể 4. Các loại bể lắng Có rất nhiều loại bể lắng khác nhau: theo hình dạng chúng có thể có hình dạng chữ nhật, hình vuông hoặc tròn; theo cách đưa nước vào chúng có thể là loại liên tục hoặc gián đoạn; theo hướng dòng chảy, có thể có loại nằm ngang hoặc thẳng đứng. 4.1 Bể lắng ngang Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng: vs >= vo vo = H/L*Q/H*B = Q/L*B vh: Chuyển động theo dòng chảy vs: Lắng do trọng lực vo: Vận tốc lắng tới hạn. Cấu tạo bể lắng ngang Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông cốt thép. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 7 (1) Ống dẫn nước từ bể phản ứng sang (2) Máng phân phối nước (3) Vách phân phối đầu bể (4) Vùng lắng (5) Vùng chứa cặn (6) Vách ngăn thu nước cuối bể (7) Máng thu nước (8) Ống dẫn nước sang bể lọc (9) Ống xã cặn Căn cứ vào biện pháp thu nước lắng người ta chia bể lắng ngang làm hai loại: - Bể lắng thu nước cuối bể: Thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng. - Bể lắng ngang thu nước bề mặt: Thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lở lửng. Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn, chiều rộng mỗi ngăn từ 3-6m. Chiều dài không quy định. Khi bể có chiều dài quá lớn có thể cho nước chảy xoay chiều. Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng có thể xây dựng bể lắng nhiều tầng. Để đảm bảo việc phân phối đều trên toàn bộ diện tích bể lắng, cần đặt vách ngăn có đục lỗ ở đầu bể. Phía dưới ở trên mặt của vùng chứa nén cặn không cần phải khoan lỗ. Các lỗ của ngăn phân phối nước có thể tròn hoặc vuông, đường kính hay kích thước cạnh 50*150mm, vận tốc nước qua lỗ 0,2-0,3 m/s. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 8 Xả cặn: Cặn ở bể lắng ngang thường tập trung ở nửa đầu bể, vì lượng cặn lớn nên việc xả cặn là rất quan trọng. Nếu việc xả cặn không kịp thời sẽ làm giảm chiều lắng của bể. Mặt khác cặn có chứa chất hữu cơ, khi lên men tạo nên bọt khí làm phá vỡ và vẫn đục nước đã lắng. - Xã cặn bằng cơ giới: - Xã cặn bằng thủy lực: Ưu điểm: Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể và cũng có thể làm nhiều hố thu cặn dọc theo chiều dài của bể. Hiệu quả xử lý cao. Nhược điểm: Giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 9 4.2 Bể lắng đứng Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng Trong bể lắng đứng nước chuyển động tự do theo phương chuyển động từ dưới lên ngược chiều với hướng rơi của hạt. Ở điều kiện dòng chảy lý tưởng, nếu gọi tốc độ dòng nước là vu thì các hạt có tốc độ lắng vs>vu mới lắng xuống được. Cấu tạo bể lắng đứng Bể lắng đứng thường có mặt hình vuông hoặc hình tròn, được sử dụng cho trạm có công suất nhỏ. Bể lắng đứng thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ. Bể lắng đứng có thể xây bằng gạch hoặc bê tông cốt thép. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 10 Nguyên tắc làm việc Nước chảy vào ống trung tâm giữa bể, đi xuống dưới vào bể lắng. Nước chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và đưa sang bể lọc. Cặn tích lũy ở vùng chứa cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và van xả cặn. Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều, thuận tiện trong việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn. Nhược điểm: Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn kém, hiệu suất xử lý không cao. 4.3 Bể lắng lamellar Cấu tạo bể lắng lamellar Có cấu tạo giống bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lamellar được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45-60o so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only. [...]... rửa lọc, độ giản nở của lớp vật liệu lọc, cấu tạo hệ thống thu, phân phối nước rửa lọc và quá trình rửa lọc. - Hiệu quả làm sạch của quá trình rửa lọc phụ thuộc vào cường độ nước rửa. Khi rửa lọc bằng khí và nước kết hợp, sẽ giảm được lượng nước rửa lọc. * Những tồn tại của công nghệ xử lý bằng bể lọc nhanh - Đối với công nghệ xử lý nước bằng bể lọc nhanh, vấn đề sử dụng vật liệu lọc và quản lý, ... 3. Giáo trình xử lý nước cấp sinh hoạt và cơng nghiệp – Nguyễn Thị Thu Thủy. 4. Bài giảng xử lý nước cấp – Nguyễn Phương Lan. 5. Bài giảng xử lý nước cấp – Đặng Viết Hùng. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 22 4. Ống xả nước rửa lọc 5. Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc 6. Ống dẫn nước rửa lọc 7. Mương thoát nước 8. Máng... tạo bể lọc áp lực 1- Vỏ bể ; 2- Cát lọc, 3- Sàn chụp lọc, 4- Phễu đưa nước vào bể, 5- Ống dẫn nước vào bể, 6- Ống dẫn nước đã lọc, 7- Ống dẫn nước rửa lọc, 8- Ống xả nước rửa lọc, 9- Ống gió rửa lọc, 10- Van xả khí, 11- Van xả kiệt, 12- Lỗ thăm Bảng 2: Các chỉ tiêu về vật liệu lọc và tốc độ lọc của bể lọc áp lực Đặc điểm lớp vật liệu lọc Tốc độ lọc( m/h) Loại bể lọc Dmin... trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10.000m3/ngđ. * Cấu tạo bể lọc tiếp xúc: 1- Ống dẫn nước cần lọc; 2- Ống dẫn nước rửa; 3- Cát lọc; 4- Máng thu nước lọc hoặc rửa; 5- Ống dẫn nước sạch; 6- Ống dẫn nước rửa và xả đáy. * Nguyên tắc làm việc: - Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên. Nước theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, ... làm việc bể lọc (không cho nước trong chảy ra). Cho nước vào bể chảy ngang bề mặt nước (cường độ1÷2l/sm2), dùng dụng cụ vào khuấy. Cặn theo đường nước cuốn vào máng thu ở cuối bể. b. Bể lọc nhanh: v=1,5.10-3m/s Trong q trình lọc nhanh ,nước cần xử lí đi qua lớp hạt có kích thước trung bình lớn,vận tốc cao.Ban đầu đa số cặn bẩn trong nước tiếp xúc với bề mặt vật liệu lọc lớn trên cùng và đều giữ lại... định tới chất lượng nước xử lý và sự hoạt động của bể lọc . - Trong các bể lọc hiện nay đa số là dùng cát vàng (vì giá thành rẻ) nên hiệu quả lọc rất kém và rửa vật liệu lọc rất khó khăn. - Hiệu quả và tuổi thọ của bể lọc còn phụ thuộc nhiều vào chế độ vận hành và bảo dưỡng cơng trình, nhất là q trình rửa lọc. - Hiệu quả loại SS và vi khuẩn không cao cần phải xử lí tiếp theo (lọc chậm, khử trùng).... các hình thức xử lý, các loại bể lắng, bể lọc sao cho chất lượng nước đầu ra là tốt nhất. Đơn cử như nhà máy xử lý nước Quảng Tế, Dã Viên ở Tp. Huế vẫn áp dụng công nghệ lắng và lọc đơn thuần nhưng vẫn là trong các đơn vị sản xuất nước tốt nhất tại Việt Nam. IV. Tài liệu tham khảo 1. Bài giảng công nghệ môi trường – TS. Phạm Khắc Liệu 2. Giáo trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp... rửa theo đường ống dẫn nước rửa (nếu rửa nước thuần tuý) và khí theo đường ống dẫn gió (nếu rửa bằng khí nước kết hợp) vào hệ thống phân phối thổi tung lớp cát lọc, mang cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa và chảy vào mương thoát nước. Như vậy, khi lọc và khi rửa nước đều đi ngược chiều từ dưới lên trên. Máng thu nước lọc đồng thời cũng là máng thu nước rửa lọc. Generated by Foxit PDF Creator ©... chu kỳ lọc và chất lượng nước lọc xấu đi. - Độ bền hóa học: là chỉ tiêu quan trọng, đảm bảo cho nước lọc không bị nhiễm bẩn bởi các chất có hại cho sức khoẻ con người hoặc có hại cho quy trình cơng nghệ của sản phẩm nào đó khi dùng nước. - Hình dạng hạt - Kích thước hạt 3. Lý thuyết q trình lọc nước: - Khi lọc nước qua vật liệu lọc , cặn bẩn bị lớp vật liệu lọc giữ lại, còn nước được làm trong, ... ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn nhà * Ưu điểm: - Gọn, lắp đặt nhanh và dễ đáp ứng - Tốc độ lọc lớn và tiết kiệm diện tích * Nhược điểm: - Khi xử lý nước sông đã đánh phèn và qua lắng phải dùng bơm bơm vào bể lọc áp lực, cánh bơm làm phá vỡ bông cặn nên hiệu quả kém. - Do bể lọc kín, khi rửa khơng quan sát được . máy xử lí nước và đạt hiệu quả cao. I. Lắng và các loại bể lắng 1. Khái niệm chung Lắng là quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước. Nước. ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ KHOA MÔI TRƯỜNG ---------- Đề tài: Lắng và lọc trong xử lý nước cấp Sinh viên thực hiện:
