Giáo Trình Xử Lý Nước Cấp Ngành Xây Dựng

Giáo trình xử lý nước cấp ngành công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn trong ngành.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 1
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Giáo Trình Xử Lý Nước Cấp Ngành
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích của việc xử lý nước cấp
• 1.2. Nguồn nước - chất lượng nước
• 1.3. Chỉ tiêu dùng để đánh giá chất lượng nước
• 1.4. Cơ sở lựa chọn nguồn nước phục vụ cho mục đích cấp nước
• 1.5. Các biện pháp và quá trình xử lý nước cấp
• 1.5.1. Các biện pháp xử lý nước cấp
• 1.5.2. Các quá trình xử lý nước cấp
• 1.5.2.1. Dây chuyền công nghệ xử lý nước
• 1.5.2.2. Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt
• 1.5.2.3. Một số sơ đồ xử lý nước ngầm
• 1.5.2.4. Nguyên tắc lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước
• 1.6. Thành phần các công trình trong trạm xử lý
• 1.6.1. Nguyên tắc dùng sơ đồ cao trình các công trình trong trạm xử lý
• 1.6.2. Các quá trình xử lý sơ bộ
• 1.6.2.1. Xử lý sơ bộ trong các hồ sơ lắng
• 1.6.2.2. Quá trình oxy hóa sơ bộ
• 1.6.2.3. Quá trình keo tụ tạo bông
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Xử Lý Nước Cấp Ngành Xây Dựng

Giáo trình xử lý nước cấp ngành xây dựng là tài liệu quan trọng, cung cấp kiến thức cơ bản về các phương pháp và quy trình xử lý nước. Tài liệu này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ về nguồn nước, mà còn trang bị cho họ những kỹ năng cần thiết để áp dụng trong thực tế. Việc nắm vững nội dung giáo trình sẽ giúp sinh viên có khả năng quản lý và vận hành các công trình xử lý nước hiệu quả.

1.1. Mục tiêu của giáo trình xử lý nước cấp

Giáo trình nhằm cung cấp kiến thức về các phương pháp xử lý nước, giúp sinh viên hiểu rõ quy trình và tiêu chuẩn chất lượng nước. Nội dung bao gồm các biện pháp xử lý, tiêu chuẩn nước cấp và các công nghệ hiện đại trong ngành xây dựng.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên ngành xây dựng, kỹ thuật môi trường và các chuyên ngành liên quan. Nó cũng có thể được sử dụng bởi các kỹ sư và chuyên gia trong lĩnh vực xử lý nước.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước cấp

Xử lý nước cấp đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm ô nhiễm nguồn nước, sự biến đổi khí hậu và nhu cầu ngày càng tăng về nước sạch. Các vấn đề này đòi hỏi các giải pháp hiệu quả và bền vững để đảm bảo chất lượng nước cung cấp cho người dân.

2.1. Ô nhiễm nguồn nước và tác động

Ô nhiễm nguồn nước do hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt gây ra. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước và sức khỏe cộng đồng, đòi hỏi các biện pháp xử lý hiệu quả.

2.2. Biến đổi khí hậu và nguồn nước

Biến đổi khí hậu làm thay đổi lượng mưa và nhiệt độ, ảnh hưởng đến nguồn nước. Việc quản lý và bảo vệ nguồn nước trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

III. Phương pháp xử lý nước cấp hiệu quả

Có nhiều phương pháp xử lý nước cấp, từ cơ học đến hóa học và sinh học. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại nguồn nước và yêu cầu chất lượng.

3.1. Phương pháp cơ học trong xử lý nước

Phương pháp cơ học bao gồm các kỹ thuật như lắng, lọc và tách rác. Đây là những bước đầu tiên trong quy trình xử lý nước, giúp loại bỏ các tạp chất lớn.

3.2. Phương pháp hóa học trong xử lý nước

Phương pháp hóa học sử dụng các hóa chất để loại bỏ tạp chất và vi khuẩn. Các hóa chất như chlorine và ozone thường được sử dụng để khử trùng nước.

3.3. Phương pháp sinh học trong xử lý nước

Phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước. Đây là một giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình xử lý nước cấp

Giáo trình không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn hướng dẫn sinh viên áp dụng vào thực tiễn. Các bài tập thực hành và dự án giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về quy trình xử lý nước.

4.1. Thực hành tại các trạm xử lý nước

Sinh viên sẽ được thực hành tại các trạm xử lý nước, nơi họ có thể quan sát và tham gia vào quy trình xử lý thực tế. Điều này giúp củng cố kiến thức và kỹ năng.

4.2. Nghiên cứu và phát triển công nghệ mới

Giáo trình khuyến khích sinh viên tham gia vào các nghiên cứu và phát triển công nghệ mới trong lĩnh vực xử lý nước, nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng nước.

V. Kết luận và tương lai của xử lý nước cấp

Xử lý nước cấp là một lĩnh vực quan trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững. Tương lai của ngành này phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và các phương pháp hiệu quả hơn.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ xử lý nước

Công nghệ xử lý nước đang phát triển nhanh chóng với sự xuất hiện của các giải pháp thông minh và tự động hóa. Điều này hứa hẹn sẽ nâng cao hiệu quả xử lý nước.

5.2. Tầm quan trọng của giáo dục và đào tạo

Giáo dục và đào tạo là yếu tố then chốt để nâng cao nhận thức và kỹ năng cho thế hệ tương lai trong lĩnh vực xử lý nước. Điều này sẽ góp phần bảo vệ nguồn nước và môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 bao gồm các nội dung về các biện pháp xử lý nước cấp, các dây chuyền xử lý nước cấp Mục tiêu: Trình bày được các biện pháp xử lý nước cấp, các dây chuyền xử lý nước Lựa chọn được dây chuyền xử lý nước cấp Nội dung chính: I. Môc ®Ých cña viÖc xö lý n­íc cÊp Cung cÊp chÊt l­îng ®Çy ®ñ vµ an toµn vÒ mÆt ho¸ häc, vi trïng häc, ®Ó tho¶ m·n c¸c nhu cÇu ¨n uèng, sinh ho¹t, dÞch vô, s¶n xuÊt c«ng nghiÖp vµ phôc vô sinh ho¹t c«ng céng cña c¸c ®èi t­îng tiªu thô n­íc. Cung cÊp chÊt l­îng n­íc tèt, ngon, kh«ng chøa chÊt g©y vÈn ®ôc, g©y ra mµu, mïi, vÞ cña n­íc. Cung cÊp n­íc ®ñ thµnh phÇn kho¸ng chÊt cÇn thiÕt cho viÖc b¶o vÖ søc khoÎ cña ng­êi tiªu dïng.

§Ó tho¶ m·n c¸c yªu cÇu trªn th× n­íc sau xö lý ph¶i cã c¸c chØ tiªu chÊt l­îng tho¶ m·n “ Tiªu chuÈn vÖ sinh n­íc cÊp cho ¨n uèng vµ sinh ho¹t" cña cña bé y tÕ. Nguån n­íc - chÊt l­îng n­íc 1. Nguån n­íc C¸c lo¹i nguån n­íc dïng trong cÊp n­íc gåm cã n­íc mÆt, n­íc ngÇm vµ n­íc m­a.N­íc mÆt Bao gåm n­íc trong c¸c ao, hå, ®Çm, hå chøa, s«ng suèi, ®­îc h×nh thµnh chñ yÕu do n­íc m­a. Ngoµi ra cã thÓ do tuyÕt tan ë trªn c¸c triÒn nói cao ë th­îng nguån ch¶y xuèng.

Do n­íc mÆt ®­îc kÕt hîp tõ nh÷ng dßng ch¶y vµ th­êng xuyªn tiÕp xóc víi kh«ng khÝ nªn nã cã mét sè ®Æc ®iÓm sau: + Chøa nhiÒu khÝ hoµ tan, ®Æc biÖt lµ oxy. + Chøa nhiÒu chÊt r¾n l¬ löng, riªng víi n­íc ao, hå, ®Çm x¶y ra qu¸ tr×nh l¾ng cÆn nªn hµm l­îng chÊt r¾n l¬ löng cßn l¹i trong n­íc t­¬ng ®èi thÊp vµ chñ yÕu ë d¹ng keo. + Hµm l­îng chÊt h÷u c¬ cao. + Cã chøa nhiÒu lo¹i t¶o, thuû sinh vËt n­íc.

+ Chøa nhiÒu vi sinh vËt vµ c¸c vi trïng vi khuÈn g©y bÖnh. + N­íc s«ng th­êng cã chÊt l­îng vµ l­u l­îng, nhiÖt ®é thay ®æi theo mïa. N­íc ngÇm §­îc h×nh thµnh do n­íc m­a thÊm qua c¸c líp ®Êt, n­íc ®­îc lµm trong vµ gi÷ l¹i trong c¸c tÇng chøa n­íc. Do ®ã, ®Æc ®iÓm vµ tÝnh chÊt cña n­íc nguån phô thuéc vµo cÊu tróc ®Þa tÇng n¬i h×nh thµnh vµ l­u tr÷ chóng.

§Æc ®iÓm cña n­íc ngÇm lµ: 9 + §é ®ôc thÊp + NhiÖt ®é vµ thµnh phÇn ho¸ häc t­¬ng ®èi æn ®Þnh. + Kh«ng chøa oxy nh­ng chøa nhiÒu khÝ CO2, H2S. + Chøa nhiÒu kho¸ng chÊt hoµ tan chñ yÕu lµ s¾t, mangan, caxi, magie, flo + Kh«ng cã vi sinh vËt, hµm l­îng vi trïng, vi khuÈn g©y bÖnh thÊp + khã th¨m dß, khai th¸c 1. N­íc m­a Th­êng ®­îc dïng lµm nguån n­íc cÊp cho c¸c vïng n«ng th«n vµ h¶i ®¶o n¬i khan hiÕm nguån n­íc mÆt vµ n­íc ngÇm.

N­íc m­a t­¬ng ®èi s¹ch, tuy nhiªn nã còng bÞ nhiÔm bÈn do r¬i qua kh«ng khÝ, m¸i nhµ nªn cuèn theo nhiÒu bôi bÈn, thiÕu nhiÒu muèi kho¸ng cÇn thiÕt cho sù ph¸t triÓn cña con ng­êi vµ ®éng vËt. ChØ tiªu dïng ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng n­íc 2. ChØ tiªu lý häc NhiÖt ®é: Lµ ®aÞ l­îng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn m«i tr­êng vµ khÝ hËu. Nã cã ¶nh h­ëng kh«ng nhá ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc vµ nhu cÇu tiªu thô.

§é mµu: Th­êng do c¸c chÊt bÈn trong n­íc vµ c¸c lo¹i t¶o t¹o nªn, ®¬n vÞ ®o ®é mµu th­êng lµ platin- Coban. §é ®ôc: N­íc lµ mét m«i tr­êng truyÒn s¸ng, khi trong n­íc cã chøa c¸c cÆn bÈn lµ kh¶ n¨ng truyÒn ¸nh s¸ng cña n­íc gi¶m ®i, n­íc cã ®é ®ôc lín chÝnh tá n­íc cã nhiÒu cÆn bÈn. Mïi vÞ : Mïi vÞ cña n­íc do c¸c hîp chÊt ho¸ häc, chñ yÕu lµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ hay s¶n phÈm tõ qu¸ tr×nh ph©n huû vËt chÊt g©y nªn. §é nhít: Lµ ®¹i l­îng biÓu thÞ lùc ma s¸t néi, sinh ra trong qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn gi÷a c¸c líp chÊt láng víi nhau.

§é dÉn ®iÖn: N­íc cã tÝnh chÊt dÉn ®iÖn kÐm, ®é dÉn ®iÖn cña n­íc t¨ng theo hµm l­îng c¸c chÊt hoµ tan trong n­íc vµ dao ®éng theo nhiÖt ®é. TÝnh phãng x¹: Do sù ph©n huû c¸c chÊt phãng x¹ trong n­íc t¹o nªn 2. C¸c chØ tiªu ho¸ häc Thµnh phÇn c¸c ion cña n­íc thiªn nhiªn: Trong n­íc thiªn nhiªn th­êng chøa c¸c ion Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Fe3+, HCO3-, SO42-, Cl-… CÆn sÊy kh«: §­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch cho bèc h¬i mét thÓ tÝch n­íc ®· läc qua giÊy läc, cÆn cßn l¹i sÊy ë 1050 1200 C ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi. CÆn sÊy kh« biÓu thÞ hµm l­îng cÆn hoµ tan kh«ng bay h¬i cã trong n­íc.

CÆn nung ch¸y; §­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch nung tiÕp cÆn sÊy kh« ®Õn 8000 C §é oxy ho¸ cña n­íc: Do c¸c hîp chÊt h÷u c¬ vµ mét sè chÊt v« c¬ dÔ bÞ oxy ho¸ t¹o nªn. Ion sunfat vµ Clorua: Cã trong tÊt c¶ c¸c lo¹i n­íc thiªn nhiªn d­íi d¹ng muèi cña canxi, natri( CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4, NaCl, KCl). 10 C¸c hîp chÊt cña axit silixic: C¸c hîp chÊt cña axit silixic rÊt phæ biÕn trong n­íc thiªn nhiªn vµ dao ®éng trong giíi h¹n tõ vµi phÇn m­êi ®Õn hµng chôc mg/l. Phô thuéc vµo ®é PH cña n­íc c¸c hîp chÊt axit silixic cã thÓ tån t¹i d­íi d¹ng keo hay d¹ng ion hoµ tan.

Sù cã mÆt cña axit silixic trong n­íc cÊp cho c¸c nåi h¬i ¸p lùc cao g©y nguy hiÓm do t¹o nªn l¾ng ®äng silicat trªn thµnh nåi h¬i vµ c¸nh qu¹t cña tubin. C¸c hîp chÊt chøa Nit¬: C¸c ion NH4+, NO2-, NO3-. dïng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é nhiÔm bÈn cña n­íc do n­íc th¶i sinh ho¹t g©y ra. Sù tån t¹i cña ion NH4+ vµ NO2- ChÝnh tá nguån n­íc võa bÞ nhiÔm bÈn bëi n­íc th¶i.

Sau mét thêi gian hai ion nµy bÞ oxy ho¸ thµnh NO3-, v× thÕ khi ph¸t hiÖn thÊy ion NO3- trong nguån n­íc chøng tá nguån n­íc tr­íc ®©y bÞ nhiÔm bÈn bëi n­íc th¶i. Ion iod vµ ion flo: N­íc ngÇm tõ giÕn s©u hoÆc tõ suèi phun ë nh÷ng vïng chøa nhiÒu quÆng apatit th­êng chøa ion flo víi hµm l­îng cao. Hµm l­îng flo tèt nhÊt vÒ mÆt dÞch tÔ tõ 0,71. NÕu hµm l­îng flo trong n­íc cao qu¸ 11.5 mg/l hoÆc hoµn toµn thiÕu ion flo trong n­íc khi sö dông l©u dµi sÏ g©y bÖnh ho¹i men r¨ng.

Ho¹t ®é vµ ®é hoµ tan cña c¸c chÊt trong dung dÞch n­íc: Trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ xö lý n­íc, khi tÝnh to¸n ®é hoµ tan vµ tr¹ng th¸i c©n b»ng cña c¸c chÊt trong dung dÞch n­íc, chóng ta sö dông c¸c c«ng thøc rót ra tõ ®Þnh luËt t¸c dông khèi l­îng. Trong c¸c c«ng thøc nµy nång ®é cña c¸c ion ph¶i lµ nång ®é ho¹t ho¸ chø kh«ng ph¶i lµ nång ®é thùc cña chóng trong dung dich. Trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc ®Ó t¸ch mét chÊt nµo ®ã ra khái n­íc th­êng ¸p dông c¸c biÖn ph¸p ho¸ häc ®Ó biÕn nã thµnh chÊt khã tan vµ t¹o thµnh c¸c cÆn r¾n ®Ó dÔ l¾ng hoÆc läc. ChØ tiªu nång ®é ion hy®ro vµ trÞ sè pH cña n­íc: Trong m«i tr­êng n­íc axit ph©n ly thµnh H+ cßn kiÒm ph©n ly thµnh OH-, v× thÕ nång ®é axit trong n­íc cµng cao th× nång ®é cña ion H+ cµng lín vµ pH cµng bÐ; ng­îc l¹i nång ®é cña kiÒm trong dung dÞch n­íc cµng lín th× nång ®é ion OH- cµng lín vµ nång ®é ion H+ cµng bÐ vµ pH cµng lín.

Do ®ã pH lµ chØ tiªu ®Ó ®o nång ®é axit cña dung dich, ®ång thêi pH lµ chØ tiªu quan träng ®Ó kiÓm tra qu¸ tr×nh lµm mÒm, khö muèi, khö s¾t vµ nhiÒu qui tr×nh c«ng nghÖ xö lý kh¸c. C¸c hîp chÊt cña axit cacbonic: C¸c hîp chÊt cña axit cacbonic trong n­íc ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc, chóng cã thÓ tån t¹i d­íi d¹ng c¸c ph©n tö kh«ng ph©n ly cña axit cacbonic, d­íi d¹ng ph©n tö khÝ hoµ tan CO2 khi pH≤8.4, ph©n ly thµnh ion hydrocacbonat HCO3- vµ c¶ d­íi d¹ng ion cacbonat CO3- khi pH≥8,4. §é kiÒm cña n­íc: Lµ tæng hµm l­îng HCO3-, CO2, OH- vµ ion cña c¸c axit yªu. Nã lµ chØ tiªu quan träng trong c«ng nghÖ xö lý n­íc.

§Ó x¸c ®Þnh ®é kiÒm th­êng x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p chuÈn ®é mÉu thö b»ng axit. C¸c hîp chÊt cña s¾t vµ mangan trong n­íc: §é cøng toµn phÇn b»ng tæng hµm l­îng ion magie vµ canxi cã trong n­íc. Giíi h¹n chã phÐp cña ®é cøng trong n­íc ¨n uèng sinh ho¹t kh«ng ®­îc phÐp qu¸ 7 mg/l. Trong tr­êng hîp ®Æc biÖt cã thÓ cho phÐp kh«ng qu¸ 14mg/l.

§é cøng cao g©y ra c¸c hîp chÊt khã tan cña magie, canxi g©y bÊt lîi cho sinh ho¹t vµ trong s¶n xuÊ. KhÝ hoµ tan trong n­íc: §é hoµ tan cña c¸c khÝ phô thuéc vµo b¶n chÊt, ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸ khÝ vµ nhiÖt ®é. Nång ®é cña mét chÊt khi bÊt kú hoµ tan trong n­íc lu«n cã khuynh h­íng c©n b»ng víi ¸p suÊt riªng phÇn cña khÝ ®ã trªn bÒ mÆt tho¸ng. C¸c hîp chÊt cña s¾t vµ mangan trong n­íc ngÇm: Trong n­íc ngÇm s¾t th­êng tån t¹i d­íi s¹ng s¾t ho¸ trÞ hai Fe(HCO3)2, khi b¬m ra khái giÕng n­íc th­êng trong, kh«ng mµu nh­ng sau thêi gian ®Ó l¾ng trong chËu, cho tiÕp xóc víi kh«ng khÝ, 11 n­¬c trë nªn ®ôc dÇn ë ®¸y chËu xuÊt hiÖn cÆn l¾ng mµu ®á hung cña hydroxit s¾t ho¸ trÞ ba.

N­íc ngÇm trong c¸c giÕn s©u cã thÓ chøa s¾t ho¸ trÞ II cña c¸c hîp chÊt sunfat vµ clorua. Trong n­íc mÆt s¾t th­êng tån t¹i trong thµnh phÇn cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬. Khi lµm tho¸ng khö khÝ Co2 s¾t ho¸ trÞ II sÏ dÔ bÞ thuû ph©n vµ bÞ oxy ho¸ thµnh s¾t ho¸ trÞ III. Trong quy tr×nh c«ng nghÖ khö s¾t ®iÒu quan träng nhÊt lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn chuyÓn ho¸ s¾t ho¸ trÞ II thµnh s¾t ho¸ trÞ III, Fe(OH)2 vµ Fe(OH)3 ®­îc t¹o thµnh tõ tr¹ng th¸u hoµ tan sang cÆn l¾ng Oxy hoµ tan trong n­íc: 2 KhÝ H2S, CH4.

ChØ tiªu vÒ vi sinh Vi khuÈn: Th­êng ë d¹ng t¶o ®¬n bµo. TÕ bµo cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n so víi c¸c sinh vËt kh¸c. Vi khuÈn trong n­íc uèng th­êng g©y ra c¸c lo¹i bÖnh t¶, lþ, viªm ®­êng ruét vµ c¸c bÖnh tiªu ch¶y kh¸c Virót: Th­êng kh«ng cã hÖ thèng trao ®æi chÊt nªn kh«ng thÓ sèng ®éc lËp ®­îc. Chóng th­êng chui vµo tÕ bµo cña c¬ thÓ kh¸c råi l¸i sù tæng hîp c¸c chÊt cña tÕ bµo chñ theo h­íng cÇn thiÕt cho sù ph¸t triÓn cña virót.

Virót trong n­íc th­êng g©y ra nh÷ng bÖnh viªm gan vµ viªm ®­êng ruét. Nguyªn sinh ®éng vËt: Nguyªn sinh ®éng vËt lµ nh÷ng c¬ thÓ ®¬n bµo chuyÓn ®éng ®­îc trong n­íc. Chóng gåm c¸c nhãm amoebas, flagllated, protozoans, ciliates vµ sporozoans. T¶o: T¶o ®¬n bµo thuéc lo¹i tù d­ìng.