CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.1 Tổng quan về nguồn nước 1.1 Tổng quan về nguồn nước mặt Nước mặt bao gồm các nguồn nước đầm, ao, hồ, sông, suối. Đặc trưng của nguồn nước mặt: - Hàm lượng chất hữu cơ cao, độ đục cao. - Nhiều chất lơ lửng, chất hòa tan dạng ion và phân tử, có nguồn gốc hữu cơ hoặc vô cơ.
- Trong nước chứa nhiều vi sinh, virus, vi trùng như E. Đôi khi có thể có sự hiện diện của nhiều loại tảo. - Nhiệt độ và thành phần nước không ổn định, thay đổi theo mùa. Trong các chỉ tiêu về chất lượng nước cần quan tâm, bên cạnh các chỉ tiêu cảm quan như nhiệt độ, mùi, vị, còn có một vài chỉ tiêu cơ bản như: độ pH, độ đục, độ màu, tổng chất rắn hòa tan trong nước (TDS); một số chỉ tiêu nâng cao: độ acid, độ kiềm, độ cứng (bao gổm độ cứng tổng, độ cứng calci), clo; các chỉ tiêu dinh dưỡng: hàm lượng amoni (NH4+), sulfate (SO42-), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-); các chỉ tiêu kim loại: hàm lượng nhôm (Al), sắt (Fe), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn); các chỉ tiêu vi sinh: E.Coli, Coliform chịu nhiệt, Coliform tổng.2 Tổng quan và đặc điểm nguồn nước sông Sài Gòn Sông Sài Gòn là một phụ lưu của sông Đồng Nai, diện tích lưu vực 4934.46km 2, chạy dọc 80 km trên địa phận Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) với lưu lượng nước trung bình khoảng 54 m3/s.
Sông Sài Gòn được đánh giá là một nguồn cấp nước có tầm quan trọng đặc biệt đối với các tỉnh thành nằm trên lưu vực sông đi qua. Nước được cung cấp chủ yếu cho các việc ăn uống sinh hoạt, tưới tiêu công trình công cộng, phục vụ cho hoạt động công nghiệp. Ngoài ra, sông Sài Gòn còn có tiềm năng phát triển về các ngành dịch vụ du lịch và đánh bắt nuôi trồng thủy sản. 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Vì chảy qua nhiều vị trí dân cư đông đúc, nơi các hoạt động công nghiệp, dịch vụ diễn ra sôi nổi, dày đặc nên mỗi ngày, lưu vực sông Sài Gòn phải tiếp nhận lượng lớn nước thải do nhiều nguồn và nhiều nơi cùng đổ về.
Song, trong nhiều năm gần đây, chất lượng nước mặt sông Sài Gòn cũng chịu ảnh hưởng từ các hoạt động kinh tế - xã hội, dẫn đến khó kiểm soát chất lượng. Ngoài ra, hậu quả tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến việc suy giảm chất lượng nguồn nước thô cung cấp cho thành phố. Điều này đe dọa đến khả năng cung cấp nước sạch cho hơn 10 triệu người dân thành phố và các tỉnh lân cận. Chọn điểm cầu Tống Lê Chân để theo dõi, nhận được kết quả WQI khoảng 77, thuộc nhóm chất lượng tốt, phù hợp sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt xem như chất lượng tương đương với QCVN 08-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Chất lượng nước mặt cột A2.
Nhưng để nước được sử dụng cho mục đích ăn uống vẫn cần có biện pháp xử lý phù hợp với quy chuẩn áp dụng cho nước ăn uống. Ta có bảng số liệu quan trắc tại vị trí này như sau Bảng 1.1 Bảng số liệu quan trắc tại điểm cầu Tống Lê Chân STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giá trị 1 pH - 6-8.5 2 Độ màu TCU 40 3 BOD5 (20oC) mg/l 6 4 COD mg/l 15 5 DO (oxi hòa tan) mg/l ≥5 6 TSS (tổng chất rắn lơ lửng) mg/l 30 7 Amoni mg/l 0.05 9 Nitrat mg/l 5 10 Cd mg/l 0.005 11 Fe mg/l 1 12 Pb mg/l 0.001 16 Clorua mg/l 350 Để đưa ra phương án xử lý nước cấp phù hợp với mục đích sử dụng, ta đối chiếu kết quả quan trắc trên với bảng giới hạn các chỉ tiêu nước trong các tiêu chuẩn chất lượng nước ăn uống, từ đó lựa chọn các chỉ tiêu cần xử lý và đề xuất quy trình xử lý và sơ đồ công nghệ phù hợp. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng 1.3 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho ăn uống Sau xử lý, nước cấp cần đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước sử dụng cho ăn uống do Bộ Y Tế ban hành QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia về Chất Lượng Nước Ăn Uống (hiệu lực đến hết 15/06/2021), quy chuẩn này áp dụng cho các cơ sở cung cấp nước cho mục đích sinh hoạt ăn uống, quy định mức giới hạn các chỉ tiêu chất lượng đối với nước dùng để ăn uống. Dưới đây là bảng giới hạn các chỉ tiêu chất lượng quan trọng cho nước ăn uống (trích từ bảng trong QCVN 01:2009/BYT).2 Bảng giới hạn các chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ cho nước ăn uống [7].
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép (*) 1 Màu sắc TCU 15 2 Mùi vị (*) - Không có mùi, vị lạ 3 Độ đục(*) NTU 2 4 pH(*) - 6,5-8,5 5 Độ cứng, tính theo CaCO3(*) mg/l 300 6 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (*) mg/l 1000 7 Nhôm(*) mg/l 0.2 8 Amoni(*) mg/l 3 9 Arsen tổng số mg/l 0.003 11 Clorua(*) mg/l 250 12 Crom tổng số mg/l 0.05 13 Đồng tổng số (*) mg/l 1 14 Xianua mg/l 0.07 15 Hydro Sulfur(*) mg/l 0.05 16 Sắt tổng(*) mg/l 0.01 18 Mangan tổng số mg/l 0.3 19 Thủy ngân tổng số mg/l 0.02 21 Nitrat mg/l 50 22 Nitrit mg/l 3 23 Sulfat(*) mg/l 250 24 Kẽm(*) mg/l 3 25 Chỉ số Pecmanganat mg/l 2 ( Là chỉ tiêu cảm quan. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Đối với chỉ tiêu vi sinh trong nước ăn uống, theo quy định của QCVN 01:2009/BYT, hàm lượng E.coli và Coliform tổng số bằng 0 vi khuẩn/100ml. Ngoài ra, nếu cơ sở cấp nước dưới dạng nước uống đóng chai thì bên cạnh việc nước nguồn phải đáp ứng các yêu cầu theo QCVN 01:2009/BYT về chất lượng nước ăn uống thì nước uống cũng cần đạt tiêu chuẩn theo quy định của QCVN 6-1:2010/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia đối với Nước Khoáng Thiên Nhiên Và Nước Uống Đóng Chai. Trong phạm vi Đồ án môn học này, tiêu chuẩn đầu ra của nước cấp ăn uống được áp dụng là QCVN 01:2009/BYT.
Khi so sánh giá trị hàm lượng các chỉ tiêu trong nước nguồn với Bảng 1.2, ta đánh giá: nguồn nước tại điểm cầu Tống Lê Chân có nhiều chỉ tiêu đạt chuẩn nước, nhưng để có thể sử dụng cho mục đích ăn uống thì cần phải tiến hành xử lý các chỉ tiêu dưới đây: Bảng 1.3 Danh sách chỉ tiêu cần lưu ý xử lý trong nguồn nước tại điểm lấy mẫu Mức Giới hạn tối STT Tên chỉ tiêu độ Đơ đa cho phép Giá trị Ghi chú giám n vị sát 1 Độ màu A TC 15 40 U 2 Cd C mg/l 0.001 Cảnh báo 7 Clorua A mg/l 250 350 Các chỉ tiêu cần xử lý trong nước nguồn tại điểm lấy mẫu, phân loại theo mức độ: - Loại A: Màu sắc, Sắt tổng, Clorua. - Loại B: Chì, Arsen tổng, Thủy ngân tổng (chỉ tiêu này cần chú ý giám sát vì đạt đến giới hạn tối đa về hàm lượng).2 Quy trình công nghệ xử lý nước cấp ăn uống 1.1 Tổng quan quy trình xử lý nước ăn uống 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng Để xử lý nguồn nước mặt thành nước sử dụng cho ăn uống, ta tham khảo các quy trình xử lý áp dụng tại các cơ sở xử lý nước cấp: Sơ đồ 1: Áp dụng cho nguồn có chỉ tiêu chất lượng nước loại B và tốt hơn. Phè Clo n Bể keo tụ Bể lắng Bể tiếp xúc Cung Bể lọc Bể tạo bông ngang khử trùng cấp trộn n Xả cặn hố thu cặn Lắng nước rửa lọc Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước truyền thống. Sơ đồ 2: Áp dụng khi nước nguồn đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống sinh hoạt.
Sau khi khử trùng có thể cấp cho người tiêu thụ. Chlorine Nước Bể chứa tiếp xúc Nước sạch cấp cho người tiêu thụ. nguồn để khử trùng Hình 1.2 Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khử trùng. Sơ đồ 3: Áp dụng khi nước nguồn đạt loại A, độ đục 30mg/l tương đương 15 NTU.
Chlorine Nước Bể tiếp Nước sạch cấp cho người tiêu thụ. Bể lọc nguồn chậm xúc khử trùng Hình 1.3 Sơ đồ xử lý nước bằng bể lọc chậm.2 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nguồn nước mặt sông Sài Gòn Nguyên tắc đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước cấp Khi thiết kế quy trình công nghệ xử lý nước cấp cần dựa vào các yếu tố: 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng - Thành phần và chất lượng nguồn nước đầu vào. - Công suất và lưu lượng trạm xử lý. - Các yếu tố thủy văn và điều kiện địa hình địa phương.
Ngoài ra còn có điều kiện kỹ thuật. - Tính kinh tế: Xác định giá thành đầu tư xây dựng, trang thiết bị; Chi phí quản lý hàng năm; Chi phí điện năng cho 1m3 nước; Chi phí xử lý và xác định giá thành sản phẩm của 1m3 nước. Cần thiết kế sao cho đạt hiệu quả làm việc và xử lý tốt nhưng các chi phí ở mức phù hợp với nguồn vốn. Cần xác định chuẩn yêu cầu đầu ra của nước cấp: Nước từ nguồn sông Sài Gòn sau khi xử lý sử dụng cho mục đích ăn uống sinh hoạt, vì thế các chỉ tiêu cần đáp ứng tiêu chuẩn theo quy định của QCVN 01:2009/BYT - Quy chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia về Chất Lượng Nước Ăn Uống.
Phương án thiết kế tối ưu là phương án đáp ứng đầy đủ cả ba yếu tố kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Tính toán thiết kế các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước cấp dựa trên TCXD 33 - 2006, Cấp nước - Mạng lưới đường ống và các công trình tiêu chuẩn thiết kế. Đặc tính của chất lượng nước từ nguồn sông Sài Gòn - Chất lượng nước mặt thuộc loại A2. - Nước có độ màu cao, M = 40 º(Pt-Co) - Các chỉ tiêu có hàm lượng vượt mức cho phép, cần xử lý: Clorua, Thủy Ngân, Asen, Chì, Cd.
Polymer PAC Bể tạo Bể lắng Nước nguồn Bể trộn Bể lọc cơ khí bông ngang nhanh Lắng nước Chlorine rửa lọc khử trùng 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án môn học Kỹ thuật Xử Lý Nước Cấp GVHD: PGS.TS Đặng Viết Hùng ` Bể chứa Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ được đề xuất để xử lý nước cấp nước sạch nguồn nước mặt sông Sài Gòn.