CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1. Sơ lược về quá trình phát triển kỹ thuật ngành cấp nước trên thế giới, Việt Nam và tại Quảng Ninh Vào năm 800 trước Công Nguyên, hệ thống cấp nước đô thị xuất hiện sớm nhất tại La Mã. Điển hình là công trình dẫn nước vào thành phố bằng kênh tự chảy, trong thành phố nước được đưa đến các bể tập trung, từ đó theo đường ống đến các lâu đài của nhà quyền quý và đến bể chứa công cộng cho người dân sử dụng. Năm 1600, việc sử dụng phèn nhôm để keo tụ đã được các chuyên gia Tây Ban Nha áp dụng tại Trung Quốc.
Vào năm 1800, các thành phố ở châu Au, châu Mỹ đã có những hệ thống cấp nước khá đầy đủ các thành phần như công trình thu, trạm xử lý, mạng lưới… Ngày nay, trong quá trình phát triển của nhân loại, sự phát triển rất mạnh mẽ của các ngành Khoa học kỹ thuật, trình độ kỹ thuật áp dụng cho ngành cấp nước đã đạt tới trình độ cao và còn tiếp tục được nghiên cứu cải tiến, phát triển. Từng hạng mục công trình trong các dây chuyền công nghệ xử lý cũng được nghiên cứu, cải tiến, phát triển lên hết sức đa dạng và phong phú. Ngoài ra, các thành tựu khoa học, việc ứng dụng công nghệ tiên tiến cũng được đưa vào sử dụng trong ngành cấp nước ở tất cả các lĩnh vực: các phương pháp xử lý mới, các loại máy bơm, thiết bị đưa nước và điều khiển, các hóa chất, vật liệu mới. Về công trình xử lý trong quá trình phát triển cũng đã được cải tiến và phát minh mới rất nhiều.
Từ các phương pháp thu nước rất đa dạng, các công trình hòa trộn hóa chất xử lý nước, hàng loạt các kiểu bể phản ứng tạo bông cặn đã được nghiên cứu và áp dụng. Công trình lắng nước hiện tại cũng là một tập hợp rất phong phú rất nhiều các loại khác nhau: không chỉ có bể lắng đứng, lắng ngang cổ điển. Phạm Ngọc Thái 10 HVTH: Hoàng Ngọc Toàn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật còn có nhiều loại bể lắng khác như bể lắng bể lắng ly tâm, lắng pulsator, lắng accelator, bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng, bể lắng lamen. hoặc các bể lắng ngang được cải tiến thành các bể lắng ngang thu nước bề mặt, bể lắng ngang có các tấm lamen.
Ngoài các bể lọc chậm, lọc nhanh kiểu trọng lực, lọc áp lực. thường được sử dụng từ nhiều năm nay, đã có rất nhiều loại bể lọc đã được cải tiến áp dụng và tùy theo các điều kiện cụ thể phát huy những đặc điểm rất mạnh của mình để phát huy hiệu quả xử lý. Đó là: các loại bể hai lớp vật liệu, còn có các loại lọc qua màng, siêu lọc, lọc vật liệu nổi, bể lọc liên tục, bể lọc tự rửa… Trước đây, khử trùng nước bằng nhiệt, bằng các hợp chất của Clo; ngày nay, việc khử trùng nước đa dạng hơn với việc sử dụng ozone, tia cực tím, màng lọc, nano… Các thiết bị dùng nước trong nhà cũng luôn được cải tiến để phù hợp và thuận tiện cho người sử dụng. Kỹ thuật điện tử và tự động hóa cũng được áp dụng rộng rãi trong ngành cấp thoát nước từ những thiết bị nhỏ nhất như một vòi nước đến các hệ thống tự động điều khiển cả một nhà máy nước.
Có thể nói kỹ thuật cấp nước đã đạt đến trình độ rất cao về công nghệ xử lý, máy móc trang thiết bị và hệ thống cơ giới hóa, tự động hóa trong vận hành quản lý. Ở Việt Nam Năm 1894, hệ thống cấp nước đô thị đã được bắt đầu từ việc khoan giếng mạch nông tại Hà Nội và tại thành phố Hồ Chí Minh (Sài Gòn cũ). 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.
Đối với các thành phố khác ở miền Bắc, nhiều hệ thống cấp nước cũng đã được cải tạo và phát triển. Ở miền Nam, các hệ thống cấp nước cho các đô thị lớn cũng được cải tạo và nâng cấp. Nhiều nhà máy nước xây GVHD: T. Phạm Ngọc Thái 11 HVTH: Hoàng Ngọc Toàn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật dựng từ thời thuộc Pháp đã được cải tạo, thay đổi công nghệ xử lý.
Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy nước Thủ Đức I có công suất 700.000 m3/ngày đang hoạt động, nhà máy nước Tân Hiệp, nhà máy nước ngầm Hóc Môn và nhà máy nước Thủ Đức II có công suất 300.000 m3/ngày đã được xây dựng đảm bảo cung cấp nước sạch sinh hoạt và sản xuất của toàn thành phố. Trong thời điểm hiện nay, nhiều trạm cấp nước đã được xây dựng mới, áp dụng 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, các loại bể lọc mới như: bể lọc sử dụng vật liệu nổi, bể lọc kiểu Aquazuz V đã được áp dụng ở nhiều nơi. Trong công nghệ xử lý nước ngầm không chỉ có giàn mưa thông thường, các tháp oxy hóa, các phương pháp làm thoáng phù hợp và hiệu quả hơn đã dần được áp dụng. Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn ở nhiều nơi đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa cao.
Trong tương lai phát triển có thể thấy rằng các hệ thống cấp nước các đô thị Việt Nam sẽ dần được nâng cấp để theo kịp trình độ của các nước trong khu vực. Đối với Tỉnh Quảng Ninh các công trình cấp nước đã được xây dựng từ những năm 80, 90 của thế kỷ trước và trải qua nhiều lần cải tạo, theo quá trình phát triển hiện nay việc quản lý các Nhà máy xử nước sạch, mạng lưới đường ống cung cấp nước sạch phục vụ cho ăn uống sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ tại các Thành phố, thị xã và các huyện do Công ty TNHH MTV Kinh doanh nước sạch Quảng Ninh thực hiện. Hiện nay Công ty đang quản lý vận hành 12 Nhà máy xử lý nước sạch (chủ yếu là cấp nước từ các nguồn nước mặt) với tổng công suất khoảng 140.000m3/ngđ và mạng lưới đường ống cấp nước có tổng chiều dài L = 1. Một số nhà máy nước tại Quảng Ninh sau các dự án cải tạo nâng cấp từ các nguồn vốn ODA đã được cải tạo và nâng cấp lên khá nhiều, nhưng hiện GVHD: T.
Phạm Ngọc Thái 12 HVTH: Hoàng Ngọc Toàn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật tại vẫn còn rất nhiều nhà máy do được xây dựng đã lâu và sử dụng những công nghệ cũ như: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc. nên hiệu quả xử lý chưa cao và diện tích chiếm đất nhiều khó khăn cho việc phát triển mở rộng nâng công suất. Cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài 1. Cơ sở lý thuyết các quy trình xử lý nước mặt a.
Nguyên tắc và các biện pháp xử lý Nước trong thiên nhiên được dùng làm các nguồn cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp có chật lượng rất khác nhau. Đối với nguồn nước mặt thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao. Có thể nói hầu hết các nguồn nước này đều không đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước. Chính vì vậy trước khi đưa chúng vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng.
Để xác lập được các biện pháp xử lý nước, cần phải căn cứ vào chất các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng nước sử dụng. Muốn xử lý nguồn nước nào đó phải phân tích một cách chính xác ba loại chỉ tiêu cơ bản của nguồn nước đó là: chỉ tiêu về lí học, hoá học và vi trùng. - Các chỉ tiêu về lí học bao gồm: Nhiệt độ, hàm lượng cặn không tan, độ màu của nước, mùi và vị của nước. - Các chỉ tiêu về hoá học bao gồm: Hàm lượng cặn toàn phần, độ cứng của nước, độ pH của nước, độ kiềm của nước, độ oxy hoá, hàm lượng sắt, hàm lượng mangan, các hợp chất của axit silic, các hợp chất chứa nitơ, hàm lượng sunfat và clorua, iốt và fluo, các chất khí hoà tan.
- Các chỉ tiêu về vi trùng: Đó là loại vi khuẩn đường ruột côli. Mục đích của quá trình xử lí nước là: GVHD: T. Phạm Ngọc Thái 13 HVTH: Hoàng Ngọc Toàn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hoá học, vi trùng học để thoả 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 vẩn đục, gây ra màu, mùi, vị của nước.
- Cung cấp nước có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo sức khoẻ của người tiêu dùng. Để xử lí nguồn nước đạt được chất lượng đáp ứng được các yêu cầu sử dụng cho các mục đích khác nhau cần phải áp dụng các biện pháp xử lí sau: - Biện pháp cơ học: Dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước nhu: Song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc. - Biện pháp hoá học: Dùng các hoá chất cho vào nước để xử lý nước như: Dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hoá nước, cho clo vào nước để khử trùng. - Biện pháp lí học: Dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm.
Điện phân nước biển để khử muối, khử CO2 hoà tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng. Đặc điểm tính chất nguồn nước mặt Nguồn nước mặt bao gồm nước trong sông ngòi, hồ, đầm, ao. Đây là nguồn nước thiên nhiên gần gũi nhất với con người. Chính vì vậy mà nước mặt là nguồn nước dễ bị ô nhiễm nhất.
Càng ngày chúng ta càng thấy hiếm có một nguồn nước mặt nào đáp ứng được tối thiểu cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp mà không cần xử lý trước khi đưa vào xử dụng. Chúng có nguồn gốc từ lớp nước dưới sâu mà sự xuất hiện của nó tạo nên các suối, sông, hoặc từ nước mưa. Chúng được hợp thành dòng nước đặc trưng bằng một mặt tiếp xúc nước – khí quyển và chuyển động với tốc độ đáng kể. Chúng có thể được chứa vào các bể chứa tự nhiên hoặc nhân tạo (các GVHD: T.