CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 1.6 Hàm lượng sắt (mg/l) Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt II hoặc sắt III. Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng Fe(II) hòa tan của các muối bicacbonat, sùnat, clourua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hóa, Fe (II) bị oxy hóa thành Fe(III) và kết tủa bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ. Nước ngầm thường có hàm lượng Fe cao, đôi khi lên tới 30 mg/l hoặc có thể cao hơn nữa.
Nước mặt chứa Fe(III) ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù, thường có hàm lượng không cao và có thể kết hợp khử sắt với các công nghệ khử đục Khi trong nước có hàm lượng Fe > 0.5 mg/l nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm giảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.7 Hàm lượng mangan Mangan thường gặp trong nước ở dạng Mn(II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy, với hàm lượng mangan >0.05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường kết hợp với công nghệ khử sắt.8 Nhu cầu oxy hóa học COD ( Chemical Oxygen Demand) COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ ttrong nước, tạo thành CO2 và H2O. COD là đại lượng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.
COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi khuẩn. Chất oxy hóa thường dùng ở đay là kali permanganat hoặc kali bicromat.9 Nhu cầu oxy sinh học BOD (Biological Oxygen Demand) BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện hiếm khí. Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan. Phản ứng xảy ra như sau: Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O Vận tốc của quá trình oxy hóa nói trên phụ thuộc vào số vi khuân có trong nước và nhiệt độ của nước.
BOD cũng là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn của nước. BOD có hai phương pháp để xác định: - Xác định bằng phương pháp hóa học khi sử dụng kali permanganat, xanh metylen, xác định từ COD. Thường có BOD5/COD = 0.7 - Xác định bằng phương phá sinh học, dùng chai BOD hay phương pháp hô hấp. Sau 5 ngày khoảng 70-80% các chất hữu cơ bị oxy hoám do đó BOD5 biểu thị một phần tổng BOD.
Thông thường để oxy hóa gần hết hoàn toàn các chất hữu cơ (98-99%) đòi hỏi sau 20 ngày. 21 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 1.3 Chỉ tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, tong, tảo và các loài thủy sinh khác. Tùy theo tính chất, các loiaj vi sinh trong nước được chiaw thành hai nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vô hại. Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trung gây bệnh, các loại rong rêu, tảo nhóm này cần loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng.
Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước có thể làm con người nhiễm cấc bệnh như kiết ly, thương hàn, dịch tả, bại liệt. Các loại rong tảo phát triển trong nước là do trong nước có sự tồn tại của các chất dinh dưỡng NH4+, NH3, N2, PO43-. và nhờ ánh sáng mặt trời chiếu vào nguồn nước. Tảo có trong nước có thể làm tắc nghẽn ống dẫn bể lọc và tình trạng thừa thiếu oxy trong nước gây ra các chất có mùi, tăng nồng dộ các chất hữu cơ, các chất độc trong nước.
và rất khó để dùng phương pháp keo tụ khi xử lý nước 1.3 Các yêu cầu và tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước Hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường (đã ban hành và còn hiệu lực) QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 09:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm QCVN 10:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ. QCVN 38:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh. QCVN 01-1:2018/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. QCVN 02:2019/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt 1.4 Mục đích, phương pháp xử lý và lựa chọn công nghệ xử lý nước 1.1 Mục đích Chất lượng nguồn nước có một ý nghĩa rất quan trọng cho quá trình xử lý nước cấp, do vậy trong những điều kiện cho phép, cần chọn nguồn nước có chất lượng tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý.
Chất lượng nguồn nước quyết định dây chuyền xử lý. Lựa chọn một dây chuyền xử lý nước phải phù hợp với từng nguồn nước.2 Các phương pháp xử lý nước cơ bản. Biện pháp cơ học: sử dụng cơ học để giữ lại cặn không tan trong nước. Các công trình: Song chăn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc.
22 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ Phương pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý nước như keo tụ bằng phèn, khử trùng bằng Clor, kiềm hóa nước bằng voi, dùng hóa chất để diệt tảo (CuSO4, Na2SO4). Biện pháp lý học: khử trung nước bằng tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước để khử muối. Trong 3 biện pháp xử lý nước nêu trên thì biện pháp cơ học là xử lý nước cơ bản nhất.
Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lý nước độc lập hoặc kết hợp các biện pháp hóa học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả xử lý.1 Phương pháp cơ học Song chắn rác: Nước trước khi đưa vào hệ thống xử lý phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần có kích thước lớn (rác, giẻ, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilon…) được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước.
Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác thường được phân loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60-100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Theo hình djng có thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác. Song chắn rác cũng có thể đặt cố định hoặc di dộng.
Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45 – 60o nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75-85o nếu làm sạch bằng cơ giới. Tiết diện song chắn rác có thể trong hoặc vuông, hoặc hỗn hợp. Lắng cát: Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0.2 mm đến 2 mm ra khỏi nước nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và ảnh hưởng đến các công trình phía sau Lắng : Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước và các cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông. Lọc: Lọc nước là quá trình cho nước đi qua lớp vật liệu có chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của vật liệu lọc các hạt cặn và vi khuẩn trong nước, gồm: lọc đơn dòng và lọc dòng ngang.
Hàm lượng cặn sau khi qua bể lọc phải nhỏ hơn 3mg/l Sau một thời gian hoạt động, lớp vật liệu lọc bị nghẹt làm tốc độ lọc giảm dần thì. Rửa lọc là quá trình loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc để khôi phục khả năng lọc của vật liệu lọc 23 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ Tốc độ lọc là lượng nước qua một đơn vị diện tích của bể lọc trong một đơn vị thời gian Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa 2 lần rửa lọc.2 Phương pháp hóa học Keo tụ - tạo bông: Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng hạt keo mịn phân tán, kích thước các hạt thường dao độg từ 0. Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó khó tách chúng ra khỏi nước. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng.
Khử trùng nước: Phương pháp khử trùng - xử lý làm sạch nước phổ biến nhất hiện nay là dùng hóa chất có tính oxy hóa mạnh để oxy hóa men tế bào vi sinh vật (VSV), vi khuẩn rồi tiêu diệt chúng.3 Phương pháp hóa lý: Trung hòa Nước có chứa acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6.5 trước khi đưa vào sử dụng các công trình tiếp theo. Có nhiều cách để trung hòa như sau: - Trộn lần nước acid và nước có tính kiềm - Bổ sung các tác nhân hóa học. - Lọc nước acid qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hòa - Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm .3 Lựa chọn quy trình xử lý nước Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý nước dựa vào các yếu tố sau: - Chất lượng của nước nguồn (nước thô) trước khi xử lý - Chất lượng của nước yêu cầu (sau xử lý) phụ thuộc mục đích của đối tượng sử dụng. - Công suất của nhà máy nước - Điều kiện kinh tế kỹ thuật - Điều kiện của địa phương.1 Xử lý nước mặt Một số công nghệ đang được áp dụng hiện nay : Công nghệ 1: 24 CHƯƠNG 1: CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ Hình 1.2: Công nghệ xử lý nước mặt Thuyết minh công nghệ xử lý nước cấp là nguồn nước sông: - Nước từ sông sẽ được bơm vào song chắn rác thô và tiếp theo sẽ được bơm qua hệ thống lắng sơ bộ nhằm loại bỏ rác và cát, tạp chất lẫn theo nguồn nước.
Nước sau bể lắng được bơm vào bể chứa nước nguồn để tiếp tục chu trình xử lý - Nước sông được bơm vào hồ chứa, hồ chứa có nhiệm vụ lưu trữ nước để cung cấp cho hệ thống xử lý nước cấp hoạt động tốt, tranh tình trang khan hiếm nguồn nước hay nước sông bị sự cố nhiễm bẩn, tóm lại hồ chứa có nhiệm vụ bảo vệ an toàn khi nguồn nước bị sự cố.