1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án xử lý nước cấp - Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho 2500 dân

Đồ án xử lý nước cấp - Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho 2500 dân

Năm 1896, hệ thống xử lý nước đầu tiên của Hà Nội được chính thức đưa vào vận hành. Hiện nay, hệ thống cấp nước của thành phố Hà Nội đã được cải tạo và xây dựng mới với trang thiết bị hiện đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngày. Đối với các thành phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thống cấp nước cũng đã được cải tạo và phát triển. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Đồ án xử lý nước cấp - Xử lý nước cấp cho 2500 dân SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 1 GVHD: Biện Văn Tranh Đồ án xử lý

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 26

Ngày tạo 8/29/2018 7:54:34 PM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước

Tên tệp

Tải Đồ án xử lý nước cấp - Thiết kế hệ thống xử lý nướ... (.docx) Tải Đồ án xử lý nước cấp - Thiết kế hệ thống xử lý nướ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Đồ án xử lý nước cấp - Xử lý nước cấp cho 2500 dân SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 1 GVHD: Biện Văn Tranh
  2. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP ................................ ................................ .................... 4 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP ........................... 9 Hình 2.2 quá trình làm thoáng ......................................................................................................... 12 Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2................................ ................................ ....... 14 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2 O 8Al(OH)3 + 2Na2SO4 ...................................................................... 14 Cl2 + H2O HOCl + HCl ................................................................................................................... 15 Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl- ................................ ................................ ................................ .............. 15 Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H+ + 2OCl- .................................................................. 15 Fe(HCO)3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3 ................................ ................................ ..................... 16 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓ ................................................................ ............................ 17 4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3- ................................ ............................ 17 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O ................................................................................ 18 Ki0 là độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 5 ............................................................................... 20  Ki = 5 – 0,036  16 = 4,424 ................................ ................................ ................................ ....... 20 C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng = 49,6 mg/l ................................................................................ 20 44 x4,424 pH = log =6,96 ................................................................ ............................ 20 4,31x10 7 x 49,6 Lựa chọn các công trình trong hệ thống xử lý ................................ ................................ .................. 21 q xNxf 150 x3050x0,99 = 452,925m3/ng ..................................................................... 22 Qsh= = 1000 1000 = 8%x(452,925+ 45,29+ 45,29+ 103,27) = 51,74 m3 /ng ................................................................ ... 22 = 452,925+ 45,29+ 45,29+ 103,27+ 51,74 = 698,52 m3/ng ............................................................... 23 Q max.ngày = Q tt ngày x K max = 698,52 x 1,4= 977,92 m3 /ng ................................................................. 23 Vậy: lưu lượng để cấp cho số dân này là 1000m3 /ng ........................................................................ 23 Q min.ngày = Q tt ngày x K min = 698,52 x 0,8 = 558,82 m3/ng ................................................................. 23 K:hệ số dùng nước không điều hòa .................................................................................................. 23 SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 2 GVHD: Biện Văn Tranh
  3. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân CaO = 0,8 x Co2 + 18 x Fe2+ ............................................................................................................ 23 Hình3.2 : bồn lọc áp lực và bể lắng đứng(nguồn :đi thực tế ở khu NAM LONG q7 tphcm) ............... 25 Chiều cao của bể lọc là: ................................................................................................................... 25 H = HVL + HOT + HTN + HBV + HSD ................................................................................................ ... 25 Diện tích b ể lọc: .............................................................................................................................. 26 Q 1000 = 5,21 m2 ................................................................................................................. 26 F= = V 24x8 Đường kính b ể:................................ ................................ ................................ ................................ 26 Tốc đ ộ lọc khi b ể làm việc ở chế đ ộ tăng cường ............................................................................... 26 n 2 = 16 m/h ................................................................................................ ... 26 Vtc = v bt x = 8x n-1 2-1 Tổn thất áp lực khi qua hệ thống phân phối có chụp lọc: .................................................................. 26 v2 = 1,52 2 = 0,46 m.......................................................................................... 26 H= 2xgx2 2x9 ,8x(0,5) Tổn thất áp lực qua lớp cát,than và sỏi đở: ....................................................................................... 26 H = L + 0,06H sỏi đở XW = 1,1 + 0,06 x 0,15x54 = 1,59m .................................................................. 26 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN ............................................................................................................. 28 SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 3 GVHD: Biện Văn Tranh
  4. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP CÁC NGUỒN CẤP NƯỚC Ở NƯỚC TA: I. Năm 1896, hệ thống xử lý nước đầu tiên của Hà Nộ i được chính thức đưa vào vận hành. Hiện nay, hệ thống cấp nước củ a thành phố Hà Nội đã được cải tạo và xây dựng mới với trang thiết bị hiện đại, nâng công suất lên 390 000 m3/ngày. Đối với các thành phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thố ng cấp nước cũng đã được cải tạo và phát triển. Ở miền Nam, các hệ thống cấp nước cho các đô th ị lớn cũng được cải tạo và nâng cấp. Nhiều nhà máy nước xây dựng từ thời thuộ c Pháp đ ã đ ược cải tạo, thay đ ổi công nghệ xử lý. Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đứ c I có công su ất 700 000 m3/ngày đang ho ạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nước ngầm Hóc Môn và nhà máy nước Thủ Đứ c II có công su ất 300 000 m3/ngày đang khởi công xây dựng đảm bảo cung cấp nước sạch sinh hoạt và sản xu ất củ a toàn thành phố. Trong th ời điểm hiện nay, nhiều trạm cấp nước đã được xây dựng mới, áp dụ ng những công 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 kiểu accelator, kiểu pulsator, bể lọc sử dụng vật liệu nổi, bể lọc kiểu Aquazuz V đã được áp dụ ng ở nhiều nơi. Trong công nghệ xử lý n ước ngầm, áp dụng ejector thu khí, tháp oxy hóa, nước chảy chuyển bậc để oxy hóa sắt thay cho giàn mưa cổ điển. Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa cao. Trong tương lai, các hệ thống cấp nước sẽ được nâng cấp để theo kịp các nước trong khu vực. 1. Nước dùng cho sinh ho ạt: Là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con người như nước dùng để ăn uống, tấm rửa, giặt, chuẩn b ị nấu ăn, cho các khu vệ sinh, tưới đường, tưới cây,…Loại nước này chiếm đa số trong các khu dân cư. Nước dùng cho sinh hoạt ph ải đ ảm bảo các tiêu chuẩn về hóa họ c, lý học và vi sinh theo các yêu cầu của quy ph ạm đề ra, không chứa các thành ph ần lý, hóa họ c và vi sinh ảnh hưởng đ ến sức khỏ e của con ngư ời 2. Nước dùng cho sản xu ất Có rất nhiều ngành công nghiệp dùng nước với yêu cầu về lưu lượng và ch ất lượng nước rất khác nhau. Có ngành yêu cầu chất lượng nước không cao nhưng số lượng lớn, ngược lại có những ngành yêu cầu số lượng nước không nhiều nhưng chất lượng nước rất cao, ví dụ nước cho các ngành công nghiệp d ệt, phim ảnh, nước cấp cho các nồ i hơi, nước cho vào sản phẩm là các đồ ăn uống,…Nư ớc cấp cho các ngành công nghiệp luyện kim, hóa chất yêu cầu lượng nước lớn nhưng yêu cầu chất lượng thường không cao. Lượng nước cấp cho sản xu ất củ a một nhà máy có thể tương đương với nhu cầu dùng nước của mộ t đô th ị hàng ngàn dân. 3. Nước dùng cho chữa cháy SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 4 GVHD: Biện Văn Tranh
  5. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Dù là khu vực dân cư hay khu công nghiệp đ ều có kh ả n ăng xảy ra cháy. Vì vậy, h ệ thống 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 thành phố THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CH ẤT NƯỚC CẤP: II. 1. Nước ngầm cấp cho sinh ho ạt: Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm th ấu, thấm củ a nguồn nước m ặt nước mưa…nước ngầm có th ể tồ n tại cách mặt đ ất vài mét, vài chụ c mét, hay hàng trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nư ớc cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được ưa thích. Bởi vì, các nguồn nước nặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước ngầm ít ch ịu ảnh hưởng bởi các tác động củ a con người. Ch ất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nư ớc ngầm h ầu như: không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh th ấp. Thông số Nước ngầm Nước bề m ặt Nhiệt độ Tương đôi ổn định Chất rắn lơ lửng Rất th ấp, hầu như không Thường cao và thay đ ổi có (30-50 mg/l) theo mùa(hàm lượng dao động lớn có khi lên tới 3000m/l) Chất khoáng hoà tan Ít thay đổi, cao hơn so với Thay đ ổi tu ỳ thuộc ch ất nước m ặt lượng đất, lượng mưa. Hàm lượng Fe2+, Mn2+ Thường xuyên có trong Rất thấp, chỉ có khi nước ở nước.hàm lư ợng tùy thuộc sát dưới đáy h ồ vào đ ịa ch ất củ a mạch nước Có nồng độ cao(hàm lư ợng Rất thấp hoặc b ằng 0 Khí CO2 hoà tan tùy thuộc vào địa ch ất của mạch nước) Thường không tồn tại Gần như bão hoà Khí O2 hoà tan Khí NH3 Thường có (hàm lượng tùy Có khi nguồn nư ớc bị thuộ c vào địa chất của nhiễm bẩn mạch nước) Thường có Khí H2S Không có Thường có ở nồng độ cao Có ở nồng độ trung bình SiO2 SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 5 GVHD: Biện Văn Tranh
  6. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Có ở nồng độ cao, do b ị Thường rất thấp NO3 - nhiễm bởi phân bón hoá học Vi sinh vật Chủ yếu là các vi trùng do Nhiều loại vi trùng, virut sắt gây ra gây bệnh và tảo. Bảng I.1: Một số đặc điểm khác nhau giữ nước ngầm và nước mặt Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nư ớc. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp ch ất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất b ẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các ch ất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. Ngoài ra, nước ngầm cũng có th ể bị nhiễm b ẩn do tác động của con ng ười. Các ch ất thải củ a con người và động vật, các chất thải sinh ho ạt, ch ất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá họ c…tất cả những loại ch ất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp ch ất hữu cơ khó phân hu ỷ, các vi khu ẩn gây b ệnh, nhất là các hoá chất độ c h ại như các kim loại nặng, dư lượng thuố c trừ sâu và không loại trừ cả các ch ất phóng xạ. p H nước ngầm khá thấp, thường dao động từ 3 - 6 2. Thành ph ần nước m ặt: a. Nhiệt độ : là yếu tố liên quan đến sự tồn tài và phát triển của các sinh vật thủ y sinh, đồng thời là nhân tố ảnh hưởng đến tố c độ phân hủ y sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước, ảnh hưởng đ ến nồng độ oxy hòa tan. Qua đó ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch củ a nguồn nước tự nhiên nên những thay đổ i củ a nhiệt độ ảnh hưởng nhiều m ặt đ ến ch ất lượng nước. Nhiệt độ là yếu tố quyết định loài sinh vật nào chiếm ưu th ế trong môi trường nước.(ở việt nam nhiệt độ nước dao động từ 13 -34oC “theo trịnh xuân lai”) Theo độ sâu, nhiệt độ phân thành 3 tầng rõ rêt:Tầng mặt, tầng chuyển tiếp và tầng đáy. Trong tầng m ặt: nước có nhiệt độ cao nên tỷ kh ối thấp. Do ảnh hưởng củ a gió nên nước trong tầng m ặt xáo trộn m ạnh làm cho nhiệt độ tương đố i đồng đều, nồng độ ôxy hòa tan cao, tiếp nhận ánh sáng tốt nên quang hợp diễn ra m ạnh m ẽ. Tầng này rất thuận lợi cho quá trình phân hủ y sinh học. Tầng chuyển tiếp: có nhiệt độ giảm rõ rệt theo độ sâu Tầng đáy, nước không bị khu ấy đảo và tách biệt với tầng mặt b ởi tầng chuyển tiếp nên nồng độ oxy hòa tan thấp, ánh sáng m ặt trời không xuyên tới. Trong tầng này, quá trình phân hủ y hữ u cơ diễn ra trong điều kiện yếm khí, sản phẩm phân hủ y có mùi và độ c h ại H2S, NH3 SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 6 GVHD: Biện Văn Tranh
  7. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân b. Màu sắc Màu của nước là do các chất tạo ra trong quá trình phân hủ y các mảnh vụn hữu cơ như lá cây, gỗ.. hoặc các hợp chất vô cơ chứa Fe(III) khi có trong mẫu nước. Những thành ph ần gây màu tự nhiên trong nước dưới d ạng nh ững hạt keo mang điện tích âm , nên có thể lo ại bỏ b ằng quá trình đông tụ bởi muối của các ion kim loại hóa trị III như củ a Fe, Al. Màu của nư ớc do các chất lơ lửng tạo nên loại bỏ bằng phương pháp lọc . Màu của nước do các chất hòa tan tạo nên lo ại bỏ bằng phương pháp hóa lý kết hợp Nước bị nhiễm bẩn do nư ớc thải sinh ho ạt và công nghiệp thường có màu xanh đậm ho ặc màu đen. Độ m àu đo b ằng đơn vị PtCo( Platin - coban) . Nước tự nhiên có đ ộ m àu nhỏ hơn 200 PtCo Dựa vào màu nước để quyết đ ịnh mức độ xử lý và lựa chon phương pháp xử lý, hóa chất dùng trong xử lý(theo Trịnh Xuân Lai thì nước thiên nhiên thường có đ ộ màu thấp hơn 200 độ(ptCo)) c. Độ đục Độ đục của nước là do trong nư ớc có nhiều loại chất lơ lửng dạng keo hoặc dạng phân tán thô b ị cuốn trôi từ bề mặt lưu vực xuống thủy vực. Độ đục xác định thông qua khả năng lan truyền của ánh sáng qua nước. Nó phản ánh mức độ ngăn trở ánh sáng xuyên qua nước của các chất lơ lửng vô cơ và hữu cơ. Thông qua độ đục có thể đánh giá tình trạng nhiễm bẩn của nước. . Đơn vị đo độ đục là NTU, Nước mặt có độ đục 20-100 NTU. Mùa lũ tới 500 NTU. Nước cấp cho ăn uống nhỏ hơn 5 NTU d. Mùi vị Nước ô nhiễm có mùi do các h ợp chất hóa học chủ yếu các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ phân hủy vật chất. Nước bị ô nhiễm nặng do các chất hữu cơ có mùi hôi thối rất khó chịu do các khí độc hại như SO2, H2S sản phẩm từ phân hủy yếm khí. e. Độ dẫn điện Độ dẫn điện tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. Dùng để đánh giá tổng lượng các chất khoáng hòa tan trong nư ớc. nước tinh khiết ở 20oc là 4,2 µs/m f. Tính phóng xạ Tính 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 rắn SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 7 GVHD: Biện Văn Tranh
  8. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Tống số chất rắn là toàn bộ các chất có mặt trong nư ớc, xác định bằng cách sấy mẫu nước ở nhiệt độ 103 – 105 độ, sau khi nước bay hơi hết, phần còn lại là chất rắn. Các chất rắn có mặt trong nư ớc gồm chất rắn hòa tan và lơ lửng, trong đó quan trọng nhất là ch ất rắn lơ lửng h. Chất rắn lơ lửng Lượng chất rắn lơ lửng là thông số đánh giá cường độ nư ớc thải, hiệu quả của thiết bị xử lý. Xác đinh dùng phương pháp lọc mẫu nước bằng chén Gút, sau đó đo khối lượng chất rắn có trong màng lọc của chén (mg/l) SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 8 GVHD: Biện Văn Tranh
  9. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚC: I. Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ n guồn nước. Công trình thu nước mặt có các dạng kết hợp ho ặc phân ly, thu nước sát bờ b ằng cửa thu hoặc thu nước giữa dòng bằng ố ng 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 n ước dựa trên cơ sở đảm b ảo lưu lượng, ch ất lượng, độ ổ n định, tuổi thọ công trình và thuận tiện cho việc bảo vệ vệ sinh nguồn nước. CÔNG TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚC: II. 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 n ước, có trường h ợp lấy nước từ xa, khoảng cách đ ến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chụ c kilomet. Trườn g hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu hoặc xây d ựng riêng biệt. Công trình thu nước sông hoặc hồ có th ể dùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trư ờng hợp chỉ dùng cử a thu và ống tự ch ảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nư ớc cao hơn cao độ ở trạm xử lý. Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thư ờng là các máy bơm chìm có áp lự c cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC III. 1. Hồ chứa và lắng sơ bộ Chức năng củ a hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thu ận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trư ờng, thự c hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng củ a oxy hòa tan trong n ước, và làm nhiệm vụ đ iều hòa lưu lư ợng giữa dòng ch ảy từ n guồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước. 2. Song chắn rác và lưới ch ắn rác: Song chắn và lưới ch ắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổ i, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu qu ả làm sạch của các công trình xử lý. Vật nổ i và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có th ể bị tán nhỏ hoặc thố i rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu củ a nước. Song ch ắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đ ặt song song với nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tố c nước chảy qua song ch ắn kho ảng 0,4 ÷ 0,8 m/s. Song chắn rác được nâng thả nh ờ ròng rọc ho ặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý. Hình dạng song ch ắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông ho ặc hình tròn. Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm mộ t tấm lưới căng SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 9 GVHD: Biện Văn Tranh
  10. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân trên khung thép. Tấm lư ới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 x 2 ÷ 5 x 5 mm. Trong một số trường hợp, m ặt ngoài củ a tấm lư ới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước m ặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới. Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s. Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều. Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển độn g liên tụ c qua hai trụ tròn do một động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nố i với nhau b ằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tố c nước ch ảy 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 m ặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các h ạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát. Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn hơn ho ặc bằng 0,2 mm và tỷ trọ ng lớn hơn hoặc bằng 2,5; đ ể lo ại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lư ợng cặn nặng 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 quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng đư ợc phân thành: b ể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Trong bể lắng ngang, dòng n ước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tố c không lớn hơn 16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000 m3/ngày. Đố i với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3-0,5 mm/s. Hiệu suất lắng củ a bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%. Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng đư ợc đặt thêm các b ản vách ngăn b ằng thép không gỉ hoặc bằng nh ựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với m ặt phẳng nằm ngang và song song với nhau. Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu su ất cao hơn so với b ể lắng ngang. Diện tích b ể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có ưu điểm là không cần xây dựng bể ph ản ứng, bởi vì quá trình ph ản ứng và tạo bông kết tủa 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, k ỹ thuật vận hành cao. Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc b ằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ. 5. Lọc: SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 10 GVHD: Biện Văn Tranh
  11. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Bể lọc được dùng đ ể lọ c một ph ần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đố i với chất lượng nước củ a các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọ c với một chiều dày nhất định đủ đ ể giữ lại trên bề m ặt ho ặc giữ a các khe hở củ a lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tố c độ lọ c giảm d ần. Để khôi phục lại khả năng làm việc củ a bể lọc, ph ải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết h ợp đ ể lo ại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọ c. Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị d iện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu k ỳ lọ c là khoảng thời gian giữa hai lần rử a b ể lọc T (h). Để thực hiện quá trình lọ c nước có thể sử dụng một số lo ại b ể lọ c có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có th ể được phân lo ại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọ c gián đo ạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọ c trong; theo áp suất trong quá trình lọ c như lọ c chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đ ến 1,5 MPa) hay lọc dư ới áp suất thủ y tĩnh của cột chất lỏng; …Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp su ất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọ c d ạng h ạt. Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, ho ặc sỏi nghiền, th ậm chí cả than nâu ho ặc than gỗ. Việc lự a chọn vật liệu lọ c tùy thuộc vào loại nước th ải và điều kiện đ ịa phương. Quá trình lọ c 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 h ạt rắn theo quán tính; - Hấp phụ hóa họ c; Hấp phụ vật lý; - Quá trình dính bám; - Quá trình lắng tạo bông Thiết bị lọc với lớp hạt có thể đ ược phân loại thành thiết bị lọc ch ậm, thiết bị lọ c nhanh, thiết b ị lọc hở và thiết bị lọ c kín. Chiều cao lớp vật liệu lọ c trong thiết bị lọ c hở dao động trong khoảng 1-2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1 m. XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ IV. 1. Làm thoáng Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp ch ất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủ a d ễ lắng đọng để khử ra khỏ i nước bằng lắng, lọc. Làm thoáng để kh ử CO2, H2S có trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủ y phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử củ a nước để th ực hiện d ễ d àng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi củ a nước. Có hai SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 11 GVHD: Biện Văn Tranh
  12. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân phương pháp làm thoáng: Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏ ng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng bứ c. Đưa không khí vào nước: d ẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phố i đặt ở đ áy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng. Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên m ặt nước. Hình 2.2 quá trình làm thoáng 2. Clo hóa sơ bộ SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 12 GVHD: Biện Văn Tranh
  13. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào n ước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian kh ử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn n ặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp ch ất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan đ ể tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ đ ể khử m àu, ngăn chặn sự phát triển củ a rong, rêu, phá hủ y tế bào của các vi sinh sản ra ch ất nhầy nhớt trên mặt b ể lọ c. 3. Keo Tụ - Tạo Bông Trong nguồn nước, mộ t phần các h ạt thường tồn tại ở dạng các h ạt keo mịn phân tán, kích thước củ a h ạt thường dao động trong khoảng 0,1 đ ến 10 m. Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách lo ại. Vì kích thước h ạt nhỏ, tỷ số diện tích b ề m ặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa họ c b ề m ặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nư ớc có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi kho ảng cách giữa chúng đủ nh ỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nh ờ lực đẩy tĩnh điện vì b ề m ặt các h ạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nh ờ sự h ấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo đư ợc bền hóa nhờ lự c đ ẩy tĩnh điện. Do đó, đ ể phá tính bền củ a h ạt keo cần trung hòa đ iện tích bề m ặt của chúng, quá trình này đ ược gọ i là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này đ ược gọi là quá trình tạo bông. Quá trình thủ y phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ Me(OH)2+ H+ + HOH + 2+ + + + ) + Me(OH) + HOH Me(OH) + H + Me(OH) + HOH Me(OH 3 + H Me3+ + HOH Me(OH)3 + 3H+ Nh ững chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như Al2(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)2.7H2O a. Muối Nhôm Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và ho ạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá trình điện ly và thủ y phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau: Al3+ H2O AlOH2+ H+ + = + AlOH+ H2O Al(OH)2+ H+ + = + Al(OH)2+ H2O Al(OH)3(s) H+ + = + Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+ SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 13 GVHD: Biện Văn Tranh
  14. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Trong ph ần lớn các trư ờng hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2vàAl2(SO4)3theo tỷ lệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau: 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O 8Al(OH)3 + 2Na2SO4 Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng như tăng hiệu qu ả quá trình keo tụ tạo bông. b . Muối Sắt Các muố i sắt được sử dụng làm ch ất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do: - Tác dụng tốt hơn ở n hiệt độ thấp; - Có khoảng giá trị p H tối ưu của môi trường rộng hơn; - Có th ể khử mùi H2S. Tuy nhiên, các muối sắt cũng có như ợc điểm là tạo thành ph ức hòa tan có màu do phản ứng củ a ion sắt với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau: FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 = HCl+Fe2(SO4)3 + 6H2O+Fe(OH)3 + 3H2SO4 Trong điều kiện kiềm hóa: 2FeCl3 + 3 Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3 CaCl2+FeSO4 + 3 Ca(OH)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4 c. Chất Trợ Keo Tụ Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các ch ất trợ keo tụ (flucculant). Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng ch ất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng củ a các bông keo. Các chất trợ keo tụ nguồn gố c thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic ho ạt tính (xSiO2.yH2O). Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon. 4. Khử trùng nước Kh ử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứ a rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua b ể lọ c, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa m ạnh, các tia vật lý, siêu âm, ph ương pháp nhiệt, ion kim loại n ặng,… SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 14 GVHD: Biện Văn Tranh
  15. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo Clo là một chất oxy hóa m ạnh ở bất cứ d ạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypo clorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, ch ất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây ph ản ứng với men bên trong củ a tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổ i chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O HOCl + HCl Ho ặc có th ể ở dạng phương trình phân ly: Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H+ + 2OCl- b . Dùng ozone đ ể khử trùng Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người. Ơ trong nước, ozone phân hủ y rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng m ạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết b ị giảm, không gây mùi vị khó ch ịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol. c. Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất 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 diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bứ c xạ tử ngoại, đặt trong dòng ch ảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử p rotit của tế b ào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và m ất khả năng trao đổi chất, vì th ể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu qu ả khử trùng ch ỉ đạt được triệt đ ể khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cự c tím không làm thay đ ổi mùi, vị của nước. e. Khử trùng bằng siêu âm Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có kh ả n ăng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước f. Khử trùng bằng ion bạc Ion bạc có th ể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế củ a phương pháp này là: nếu trong SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 15 GVHD: Biện Văn Tranh
  16. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân nước có độ m àu cao, có chất hữu cơ, có nhiều lo ại muố i,…thì ion bạc không phát huy đư ợc khả năng diệt trùng. KHỬ SẮT TRONG NƯỚC NGẦM V. 1. Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong các nguồn nước Trong nư ớc ngầm sắt thường tồn tại ở d ạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe 2+) là thành phần của các muố i hoà tan như: Fe(HCO3)2; FeSO4…hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đ ất 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 nư ớc ăn u ống sinh hoạt và sản xu ất. Do đó, khi mà nước có hàm lượng sắt cao hơn giới h ạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta ph ải tiến hành khử sắt Các hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị II Các hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị II FeS, 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, d ễ d àng lắng đọng trong các b ể lắng và bể lọc. Vì thế các hợp ch ất vô cơ của sắt hoà tan trong nước hoàn toàn có th ể xử lý b ằng phương pháp lý học: làm thoáng lấy oxy của không khí để oxy hoá sắt hoá trị II th ành sắt hoá trị III và cho quá trình thu ỷ phân, keo tụ Fe(OH)3 xả y ra hoàn toàn trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và các bể lọc Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat, 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 tu ỳ thuộc vào giá trị thế oxy hoá khử và pH củ a môi trường. Các loại phức ch ất và hỗn hợp các ion hoà tan của sắt không thể kh ử bằng phương pháp lý họ c thong thường, mà ph ải kết h ợp với phương pháp hoá học. Muốn khử sắt ở d ạng này ph ải cho thêm vào nước các chất oxy hoá như: Cl-,KMnO4, Ozone, đã phá vỡ liên kết và oxy hoá ion sắt thànhion hoá trị III ho ặc cho vào nước các ch ất keo tụ FeCl 3 , Al(SO4)3 và kiềm hoá để có giá trị p H thích hợp cho quá tr ình đ ồng keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt đ ể trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọ c trong. 2. Các phương pháp khử sắt trong xử lý nước a. Phương pháp oxy hoá sắt Nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá (II) thành sắt (III) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng h yđroxyt sắt (III). Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó d ễ dàng thu ỷ p hân thành sắt (II)hyđroxyt theo phản ứng: Fe(HCO)3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2 H2CO3 SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 16 GVHD: Biện Văn Tranh
  17. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ b ị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyt theo phản ứng: 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓ Sắt (III) hyđroxyt trong nư ớc kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi nước 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+ + 8 HCO3 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8 HCO3- Nước 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 nh ất là làm thoáng. Hiệu quả của bư ớc làm thoáng được xác định theo nhu cầu ôxy cho quá trình kh ử sắt. b. Phương pháp khử sắt bằng quá trình ôxy hoá  Làm thoáng đơn giản b ề mặt lọc Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun thường lấy cao kho ảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưu lượng tưới vào kho ảng 10 m3/m 2 Lượng ôxy hoà tantrong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ 250C lấy bằng 40% lượng ôxy hoà tan bão hoà (ở 250C lư ợng ôxy bão hoà bằng 8,1 mg/l).  Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một b ặc hay nhiều b ặc với các sàn rải xỉ ho ặc tre gỗ.Lưu lư ợng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên. Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 55% lượng ô xy hoà tan bão hoà. Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.  Làm thoáng cưỡng bức Cũng có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 đến 40 m3/h. Lượng không khí tiếpxúc lấy từ 4 đến 6 m3 cho 1m3nước. Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà tan bão hoà.Hàm lư ợng CO2 sau làm thoáng giảm 75%. c. Khử sắt bằng hoá chất Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữ u cơ sẽ tạo ra dạng keo b ảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơbảo vệ bằng tác dụng của các chất ôxy hoá m ạnh. Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đ ủ đ ể ôxy hoá hết H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đ ến hoá chất để khử sắt.  Biện pháp khử sắt bằng vôi SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 17 GVHD: Biện Văn Tranh
  18. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân Khi cho vôi vào nước, độ p H của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+ thu ỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống m ột phần, thế ôxy hoá khử tiêu chuẩn của h ệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt (II) dễ dàng chuyển hoá thành sắt (III). Sắt (III) hyđroxyt kết tụ th ành bông cặn, lắng trong b ể lắng và có th ểd ễ dàng tách ra khỏi nước.Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước m ặt và nước ngầm. Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đ ến các thiết b ị pha chế cồng kềnh, qu ản lý phứ c 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 Quá 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) hyđroxyt vừ a được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử. Phản ứng xảy ra theo phương trình sau: 5 Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Biện pháp khử sắt bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt Các 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 qu ả cao. Cát đen là mộ t trong những chất có đặc tính như th ế.  Biện pháp khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đ ổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng. Khi sử dụng thiết bị trao đổ i ion để kh ử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì Fe3+ sẽ làm giảm kh ả n ăng trao đổi của các ionic. Chỉ có hiệu quả khi khử nước ngầm có hàm lượng sắt thấp.  Biện pháp khử sắt bằng phương pháp vi sinh Một số loại vi sinh có khả năng ôxy hoá sắt trong điều kiện m à quá trình ôxy hoá hoá họ c 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 dụng thiết b ị bể lọ c chậm để khử sắt. SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 18 GVHD: Biện Văn Tranh
  19. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân CHƯƠNG III: Đề XUấT PHƯƠNG ÁN Xử LÝ VÀ TÍNH TOÁN 1 CÔNG TRÌNH ĐƠN Vị CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ: I. Thông số Đơn vị TCVN 5502 PH - 6 ,5 6 – 8,5 Độ đ ụ c NTU 6 5 Độ m àu Mg/l pt 10 15 Độ kiềm 5 - 9 - Hàm lượng cặn nguồn 300 - Tổng hàm lượng các muối hòa tan Hàm lượng sắt tổng m/l 20 0 ,5 Sắt II 16 - Độ o xi hóa 3 - Hàm lượng CO2 120 - Amoni m/l 12 3 Nhiệt độ 22 - Bảng 3.2: bảng chỉ tiêu nước nguồn Chất 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 qu y phạm cho phép Nh ận xét về chất lượng nguồn nư ớc: đối với nước ngầm có chất lượng như trên thì hệ thống xử lý chủ yếu là dùng đ ể khử Fe và amoni. Như vậy hệ thống xử lý được thiết kế dưới đây sẽ d ùng xử lý cả Fe và amoni. Ta nh ận 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 SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 19 GVHD: Biện Văn Tranh
  20. Đồ án xử lý nước cấp Thiết kế hệ thống xử lý nước cho 2500 dân 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 ch ất trong quá trình xử lý hay không. - Kiểm tra độ kiềm của nư ớc 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: C(CO2) = C(CO2)0  (1 – a) + 1,6  CFe02+(theo [3]) Trong đó: C(CO2)0: hàm lư ợng CO2 của nư ớc nguồn trước kh i 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: 44  Ki -  pH = log K1  C Trong đó: C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng = 49,6 m g/l Ki: độ kiềm sau làm thoáng = 4.064 44 x4,424 pH = log =6,96 4,31x10 7 x 49,6 Do ph=6,96 n ên ta có thể dùng vôi để khử sắt.(theo [3] thì ph6,8 ta có thể dùng vôi để oxi sắt là được) Như vậy với chất lượng nước nguồn hiện tại ta sẽ thiết kế hệ thống xử lý khử Fe có hóa chất. Hệ thống xử lý bao gồm: - Thiết bị pha dung dịch và định lượng hó a chất - Công trình làm thoáng và trộn hóa chất - Bể lắng - Bể lọc Công ngh ệ xử lý được mô tả như sau: Tiến hành làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước. Công trình làm thoáng đ ược thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình SVTH: Nguyễn Hoàng Sĩ 20 GVHD: Biện Văn Tranh
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược