Chương 1: Tổng quan về vẫn đề nghiên cứu Chương 2: Khảo sát đánh giá hiện trạng hệ thống công trình xử lý nước của Nhà máy nước sạch Tiền Trung - Thành phố Hải Dương. Chương 3: Đề xuất giải pháp thiết kế cải tạo nâng cao hiệu suất xử lý nước cho Nhà máy nước sạch Tiền Trung - Thành phố Hải Dương. CHUONG 1: TONG QUAN VE VAN DE NGHIEN CUU 1. Tổng quan về nước cấp 1.
Công nghệ xử lý nước cấp 1. Xử lý nước cấp Xử lý nước cấp là quá trình loại bỏ các chất bân, các chất hòa tan trong nước bằng dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp theo tiêu chuẩn quy định. Tầm quan trọng của nước cấp và xử l nước cấp Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò đặc biệt trong việc điều hoà khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày trung bình cơ thê con người cần 1,5 -3 lít nuớc cho các hoạt động sống (khoảng 40ml nước/kg cân nặng); Ngoài ra con người còn sử dụng nước cho các hoạt động khác như tắm, rửa,.
Nước ta hiện nay nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng do sự phát triển dân số và mức sống ngày càng tăng. Tuỳ thuộc vào mức sống của người dân và tuỳ từng vùng mà nhu cầu sử dụng nước là khác nhau, định mức cấp nước cho dân đô thị là 150 lí/người.ngày, cho khu vực nông thôn là 40 — 70 lít/người. Hiện nay, Tổ chức Liên Hợp Quốc đã thống kê có một phần ba các điểm dân cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm đặc biệt [26].
Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau. Các nguồn nước trong thiên nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn đó. Do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị tác động ô nhiễm. Nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước cấp mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định chất lượng nước cấp cho các nhu cầu.
Mục đích của các quá trình xử lý nước - Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hoá học, vi trùng học để thỏa mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước. - Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vần đục, gây ra màu, mùi, vị của nước. - Cung cấp nước có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khoẻ của người tiêu dùng. - Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt.
Các loại nguồn nước dùng cho cấp nước 1. Nguồn nước mặt Nước mặt là nguồn nước được hình thành trên bề mặt trái đất bao gồm: sông suối, ao hồ, kênh mương, biển. Do có sự kết hợp của các dòng chảy từ nơi cao đến nơi thấp. Nước mặt có các đặc trưng: Chứa các khí hòa tan (O;,CO¿.), có hàm lượng hữu cơ cao, có độ mặn, có sự xuất hiện của các loài thực vật thủy sinh (tảo, rong) [10].
Nguén nước ngầm La nguồn nước được khai thác từ các tầng chứa nằm dưới mặt đất. Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Nước ngầm có các đặc trưng: Độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học ôn định, nước thiếu khí O; nhưng chứa nhiều khí H;S, CO¿,., chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đặc biệt là sắt, Mangan [10]. Nguén nước mưa Là nguồn nước được hình thành do quá trình tự nhiên như: bay hơi, gió bão, tạo thành mưa rơi xuống mặt đất ở một phạm vi nhất định.
Đặc trưng của nguồn nước mưa: Có chất lượng tốt, bão hòa CO». Tuy nhiên nước mưa hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ trong không khí và bề mặt trái đất, đồng thời lưu lượng không ổn định nên ít được sử dụng và chỉ sử dụng trong một số nơi có khó khăn về nước [10]. Một số chỉ tiêu thường được đánh giá trong xử lý nước cấp 1. Các chỉ tiêu lý học 1.
Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh hóa xảy ra trong nước. Nhiệt độ phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh, vào thời gian trong ngày, vào mùa trong năm. Độ màu Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bân bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.
Đơn vị đo độ màu thường dùng là độ theo thang mau platIn — coban. Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 độ (PtCo). Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng bị loại bỏ bằng phương pháp lọc [12]. Độ đục Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt, khi trong nước có các vật lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất, cát, các vi sinh vật.thì khả năng truyền ánh sáng bị giảm đi.
Nước có độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều cặn ban. Don vi đo độ đục là NTU, JTU trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 - 600 NTU. Nước dùng dé ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU [12].
Mùi vị Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể có mùi tanh hay hôi thối, mùi đất. Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng. Độ dẫn điện Nước có tính dẫn điện kém.
Nước tỉnh khiết ở 20°C có độ dẫn điện là 4,2uS/m. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước, và dao động theo nhiệt độ [12]. Thông sỐ này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước. Các chỉ tiêu hoá học 1.
Độ cứng của nước Độ cứng của nước gây nên bởi các lon đa hóa trị có mặt trong nước. Chúng phản ứng với một số anion tạo thành kết tủa. Các ion hóa trị 1 không gây nên độ cứng của nước. Trên thực tế vì các ion Ca”” và Mg”” chiếm hàm lượng chủ yếu trong các ion đa hóa trị nên độ cứng của nước xem như là tổng hàm lượng của các ion Ca** va Mg”*.
Độ pH của nước PH có định nghĩa về mặt toán học : pH = -log[H+]. pH là một chỉ tiêu cần được xác định đề đánh giá chất lượng nguồn nước. Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat.), các quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước góp phần quyết định phương pháp xử lý nước.
pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ. Độ kiểm của nước Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCOa., CO¿”, OH có trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi các muối của acid yếu, đặc biệt là các muối carbonat và bicarbonat. Độ kiềm cũng có thê gây nên bởi sự hiện diện của các ion silicat, borat, phosphat.
và một số acid hoặc bazơ hữu cơ trong nước, nhưng hàm lượng của những ion này thường rất ít so với các ion HCOy, CO¿ˆ”, OH' nên thường được bỏ qua. Khái nệm về độ kiềm và độ acid là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá động thái hóa học của một nguồn nước vốn luôn luôn chứa carbon dioxid và các muối carbonat. Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H;ạCO¿. Độ oxi héda (mg/l O2 hay KMnO,4) Là lượng oxi cần thiết để oxi hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước.
Chỉ tiêu oxi hóa là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bân của nguồn nước. Độ oxi hóa của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bân và chứa nhiều vi trùng. Hàm lượng sunfat va clorua (mg/lit) Ion SO,” cé trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250 mg/I gây tôn hại cho sức khỏa con người.
Ở điều kiện yếm khí, So, phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H;S có độc tính cao. Clor tồn tại trong nước dưới dạng CT. Nói chung ở mức nồng độ cho phép thì các hợp chất clor không gây độc hại, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250 mg/lít làm cho nước có vị mặn. Nước có nhiều CT' có tính xâm thực xi măng.
Hàm lượng sắt Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe”” của HCO;, SO,”, CI., còn trong nước bề mặt, Fe”' nhanh chóng bị oxy hóa thành Fe” và bị kết tủa đưới đạng Fe(OH);. 2Fe(HCO;); + 0,5 O¿ + HạO = 2Fe(OH); + 4CO; Nước thiên nhiên thường chứa hàm lượng sắt lên đến 30 mgílít. Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/lít nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt. Các cặn kết tủa của sắt có thê gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước.
Trong quá trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp làm thoáng và keo tụ [12]. Hàm lượng mangan (mg/í) Mangan thường được gặp trong nước ngầm ở dạng Mangan(II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/1 đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyên nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường được kết hợp với khử sắt trong nước [12].
lốt và Fluo Thường gặp trong nước đưới dạng ion và chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Hàm lượng fluo có trong nước ăn uống nhỏ hơn 0,7 mg/I dễ gây bệnh đau răng, lớn hơn 1,5 mg/lít sinh hỏng men răng. Các chất khí hòa tan (mg/it) Các chất khí O;, CO›, H;S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí CO; hòa tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên.