Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Cấp Công Suất 12000 m3/ngày Cho Khu Dân Cư A Tại Đồng Nai

Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước cấp 12000 m3/ngày đêm cho khu dân cư A tại Đồng Nai, đảm bảo chất lượng nước và hiệu quả sử dụng.

• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Cấp 12000 M3/Ngày Tại Đồng Nai
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Đồng Nai

Tóm tắt

I. Tổng quan dự án xử lý nước cấp 12000 m3 ngày tại Đồng Nai

Dự án thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày đóng vai trò chiến lược trong việc đảm bảo an ninh nguồn nước cho khu dân cư A tại Đồng Nai. Bối cảnh công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh chóng tại tỉnh đã tạo ra áp lực lớn lên hạ tầng cấp nước, đòi hỏi một giải pháp cấp nước cho khu công nghiệp và khu dân cư một cách bền vững và hiệu quả. Nguồn nước được lựa chọn cho dự án là nước ngầm, một lựa chọn phổ biến do chất lượng tương đối ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm bề mặt so với nước mặt. Tuy nhiên, nguồn xử lý nước ngầm này lại đối mặt với thách thức đặc thù là hàm lượng sắt (Fe) và khí Carbonic (CO2) rất cao. Mục tiêu cốt lõi của dự án là xây dựng một trạm xử lý nước hiện đại, có khả năng loại bỏ triệt để các tạp chất, đặc biệt là sắt, để đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn nước cấp QCVN 01-1:2018/BYT. Việc triển khai thành công dự án không chỉ giải quyết nhu cầu nước sạch sinh hoạt cho hàng ngàn hộ dân mà còn là tiền đề cho sự phát triển kinh tế - xã hội của khu vực, thu hút đầu tư và nâng cao chất lượng sống. Đồ án này, được thực hiện bởi sinh viên Phạm Thới Đông dưới sự hướng dẫn của GVHD Biện Văn Tranh, là một tài liệu nghiên cứu chi tiết, cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật vững chắc cho việc lựa chọn công nghệ và tính toán thiết kế các công trình đơn vị. Nó thể hiện rõ vai trò của các công ty xử lý nước cấp trong việc áp dụng kiến thức học thuật vào thực tiễn, góp phần giải quyết các vấn đề môi trường cấp bách.

1.1. Nhu cầu cấp thiết về nước sạch tại khu vực Đồng Nai

Đồng Nai là một trong những trung tâm công nghiệp hàng đầu của Việt Nam, dẫn đến sự gia tăng dân số cơ học và quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ. Điều này kéo theo nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt và sản xuất tăng vọt. Các nhà máy nước Biên Hòa hiện hữu đang hoạt động gần hết công suất. Do đó, các dự án cấp nước Đồng Nai mới là cực kỳ cần thiết để đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Việc thiếu hụt nguồn nước sạch không chỉ ảnh hưởng đến đời sống hàng ngày của người dân mà còn là rào cản cho sự phát triển bền vững. Dự án này ra đời nhằm giải quyết bài toán đó, tập trung vào việc khai thác và xử lý nguồn nước ngầm tại chỗ để cung cấp cho khu dân cư A, giảm tải cho hệ thống cấp nước chung và đảm bảo nguồn cung ổn định.

1.2. Mục tiêu và phạm vi của hệ thống xử lý nước công suất lớn

Mục tiêu chính của đồ án là tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước cấp với công suất 12.000 m³/ngày.đêm. Hệ thống phải đảm bảo xử lý hiệu quả nguồn nước ngầm có hàm lượng sắt tổng cộng lên đến 26 mg/l, đưa chất lượng nước sau xử lý tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn nước cấp QCVN 01-1:2018/BYT. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: khảo sát, phân tích đặc điểm nguồn nước đầu vào; đề xuất và lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước sạch phù hợp nhất; tính toán chi tiết và thể hiện qua bản vẽ thiết kế hệ thống xử lý nước cho các công trình đơn vị như giàn mưa, bể lắng, bể lọc; và đề xuất phương án quản lý, vận hành hệ thống xử lý nước sau khi hoàn thành. Đây là một hệ thống lọc nước công suất lớn điển hình, đòi hỏi sự chính xác trong từng khâu thiết kế.

II. Thách thức xử lý nước ngầm nhiễm sắt nặng tại Đồng Nai

Thách thức lớn nhất của dự án đến từ chính đặc tính của nguồn nước ngầm tại khu vực. Theo kết quả quan trắc được trình bày trong đồ án, nguồn nước thô có hàm lượng sắt tổng cộng lên đến 26 mg/l, cao gấp 86 lần so với giới hạn cho phép của QCVN 01-1:2018/BYT (0.3 mg/l). Sắt trong nước ngầm chủ yếu tồn tại ở dạng ion Fe²⁺ hòa tan (sắt II), không màu, nhưng khi tiếp xúc với không khí sẽ bị oxy hóa thành Fe³⁺ (sắt III) tạo kết tủa hydroxit sắt III (Fe(OH)₃) có màu nâu đỏ, gây mất mỹ quan và mùi tanh khó chịu. Bên cạnh đó, hàm lượng CO₂ hòa tan trong nước cũng rất cao, ở mức 160 mg/l, làm giảm độ pH của nước (pH = 6.5) và gây khó khăn cho quá trình oxy hóa sắt. Nước có hàm lượng sắt cao nếu không được xử lý triệt để sẽ gây ra nhiều tác hại: làm ố vàng quần áo, dụng cụ; gây tắc nghẽn đường ống do cặn sắt kết tủa; ảnh hưởng đến hương vị thực phẩm; và tạo điều kiện cho vi khuẩn sắt phát triển. Do đó, việc lựa chọn một công nghệ xử lý nước sạch có khả năng khử sắt trong nước ngầm hiệu quả là yếu tố then chốt quyết định sự thành công của toàn bộ dự án. Các nhà thầu xử lý nước tại Đồng Nai phải đối mặt với bài toán vừa phải đảm bảo hiệu quả kỹ thuật, vừa phải tối ưu chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời tuân thủ các quy định về môi trường như đánh giá tác động môi trường (ĐTM).

2.1. Phân tích thành phần và tính chất nguồn nước ngầm đầu vào

Theo tài liệu gốc, nguồn nước ngầm tại khu dân cư A có các chỉ số đáng chú ý sau: pH ở mức 6.5, tổng hàm lượng muối hòa tan là 300 mg/l, độ oxy hóa là 4 mg/l. Đặc biệt, hai chỉ số vượt ngưỡng nghiêm trọng là hàm lượng sắt tổng 26 mg/l và CO₂ hòa tan 160 mg/l. Các ion khác như Canxi, Magie, Clorua, Sunfat đều nằm trong giới hạn cho phép. Trạng thái tồn tại của sắt chủ yếu là Fe(HCO₃)₂, một dạng hòa tan và không ổn định. Việc phân tích kỹ lưỡng các chỉ số này là cơ sở để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp, đặc biệt là các phương pháp liên quan đến quá trình oxy hóa và điều chỉnh pH để thúc đẩy quá trình khử sắt.

2.2. Tác động tiêu cực của sắt và CO2 đến chất lượng nước sinh hoạt

Sắt và CO₂ cao trong nước gây ra nhiều vấn đề. Sắt làm nước có mùi tanh, màu vàng đục, gây cặn bẩn trong các thiết bị vệ sinh và đường ống. Đối với sản xuất công nghiệp, đặc biệt là các ngành dệt may, giấy, thực phẩm, sắt là kẻ thù số một vì nó làm hỏng sản phẩm. Khí CO₂ cao làm giảm pH, khiến nước có tính axit nhẹ, có khả năng ăn mòn đường ống và các thiết bị kim loại. Quan trọng hơn, môi trường pH thấp cản trở quá trình oxy hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺, làm giảm hiệu quả của các công trình xử lý nước ngầm truyền thống. Việc loại bỏ đồng thời cả sắt và CO₂ là yêu cầu bắt buộc.

III. Giải pháp công nghệ xử lý nước cấp 12000 m3 ngày tối ưu

Dựa trên việc phân tích sâu đặc tính nguồn nước và các yêu cầu kỹ thuật, đồ án đã đề xuất một dây chuyền công nghệ xử lý tối ưu, được nhiều công ty xử lý nước cấp uy tín áp dụng. Sơ đồ công nghệ được lựa chọn là: Làm thoáng cưỡng bức (Thùng quạt gió) – Bể lắng ngang tiếp xúc – Bể lọc nhanh – Khử trùng bằng Clo. Đây là một giải pháp cấp nước toàn diện, giải quyết triệt để các vấn đề của nguồn nước ngầm tại Đồng Nai. Giai đoạn đầu tiên, làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió, có nhiệm vụ kép: khử lượng lớn CO₂ hòa tan trong nước và cung cấp oxy để oxy hóa Fe²⁺ hòa tan thành Fe³⁺ kết tủa. Quá trình này không chỉ nâng pH mà còn chuyển sắt về dạng rắn, dễ dàng loại bỏ ở các công đoạn sau. Tiếp theo, nước được dẫn qua bể lắng ngang tiếp xúc. Tại đây, các bông cặn Fe(OH)₃ mới hình thành sẽ lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực, đồng thời bề mặt lớp vật liệu tiếp xúc trong bể cũng là nơi diễn ra quá trình oxy hóa và keo tụ tăng cường. Giai đoạn cốt lõi cuối cùng là bể lọc nhanh. Bể lọc nhanh với lớp vật liệu lọc là cát thạch anh sẽ giữ lại toàn bộ các cặn lơ lửng còn sót lại, đảm bảo độ trong của nước đạt yêu cầu. Cuối cùng, nước được khử trùng bằng Clo trước khi đưa vào bể chứa nước sạch và cấp cho mạng lưới phân phối, loại bỏ hoàn toàn vi sinh vật gây bệnh. Việc lựa chọn công nghệ này dựa trên hiệu quả cao trong xử lý nước ngầm nhiễm sắt nặng, chi phí vận hành hợp lý và quy trình vận hành hệ thống xử lý nước không quá phức tạp.

3.1. Lý do lựa chọn phương án công nghệ xử lý nước ngầm này

Phương án được chọn vì nó giải quyết trực tiếp và hiệu quả hai vấn đề lớn nhất của nguồn nước: hàm lượng sắt và CO₂ cao. Làm thoáng cưỡng bức là phương pháp hiệu quả nhất để khử CO₂ và cung cấp oxy, hiệu quả hơn nhiều so với làm thoáng tự nhiên. Bể lắng ngang tiếp xúc cho phép tăng cường hiệu quả lắng và oxy hóa, giảm tải cho bể lọc phía sau. Bể lọc nhanh là công nghệ kinh điển, hiệu quả và dễ vận hành để xử lý nước cho trạm có công suất trung bình và lớn. Sự kết hợp của ba công đoạn này tạo thành một hệ thống mạnh mẽ, đáng tin cậy. Hơn nữa, phương pháp này không đòi hỏi sử dụng nhiều hóa chất xử lý nước cấp phức tạp (ngoại trừ Clo khử trùng), giúp tối ưu hóa báo giá hệ thống xử lý nước sinh hoạt cả về chi phí đầu tư lẫn vận hành.

3.2. Sơ đồ và thuyết minh chi tiết dây chuyền công nghệ xử lý

Quy trình công nghệ được tóm tắt như sau: Nước ngầm từ giếng khoan được trạm bơm cấp I bơm vào thùng quạt gió. Tại đây, không khí được thổi từ dưới lên, tiếp xúc ngược chiều với dòng nước rơi từ trên xuống qua lớp vật liệu đệm, giúp quá trình trao đổi khí diễn ra mãnh liệt. Nước sau làm thoáng tự chảy sang bể lắng ngang tiếp xúc. Các hạt cặn sắt hydroxit sẽ lắng xuống đáy và được xả định kỳ. Nước trong ở lớp bề mặt tiếp tục chảy sang bể lọc nhanh. Sau khi qua lớp cát lọc, nước gần như đã đạt tiêu chuẩn về độ đục. Cuối cùng, trên đường ống dẫn vào bể chứa nước sạch, Clo lỏng được châm vào để khử trùng. Bùn cặn từ bể lắng và nước rửa lọc từ bể lọc được thu gom về bể chứa bùn để xử lý riêng, đảm bảo không gây ô nhiễm thứ cấp.

IV. Hướng dẫn thiết kế các công trình xử lý nước cấp chủ chốt

Việc thi công trạm xử lý nước cấp đòi hỏi sự tính toán chính xác các công trình đơn vị để đảm bảo hệ thống hoạt động đồng bộ và hiệu quả. Dựa trên công suất 12.000 m³/ngày (tương đương 500 m³/h), đồ án đã đưa ra các thông số thiết kế chi tiết. Đối với Thùng quạt gió, tổng diện tích cần thiết được tính toán là 12.5 m², được chia thành 6 thùng hoạt động song song, mỗi thùng có đường kính 1.6 m và chiều cao tổng cộng 4 m. Việc này đảm bảo hiệu quả làm thoáng và linh hoạt trong vận hành. Tiếp theo là Bể lắng ngang tiếp xúc, công trình chiếm diện tích lớn và có vai trò quan trọng. Tổng thể tích vùng lắng là 250 m³, được chia thành 6 bể, mỗi bể có kích thước 2m x 7m. Chiều cao vùng lắng là 3m. Thiết kế này đảm bảo thời gian lưu nước khoảng 30 phút, đủ để quá trình lắng và oxy hóa diễn ra hoàn toàn. Cuối cùng, Bể lọc nhanh được thiết kế gồm 5 bể hoạt động và 1 bể dự phòng cho việc rửa lọc, mỗi bể có diện tích 17.8 m². Tốc độ lọc ở chế độ bình thường là 6 m/h. Các thông số này được tính toán dựa trên các tiêu chuẩn ngành như TCXDVN 33:2006, đảm bảo hệ thống không chỉ đạt hiệu suất xử lý cao mà còn bền vững và ổn định. Bản vẽ thiết kế hệ thống xử lý nước chi tiết hóa tất cả các kích thước, vật liệu và cách bố trí, là tài liệu cốt lõi cho nhà thầu xử lý nước tại Đồng Nai triển khai thi công.

4.1. Tính toán thiết kế Thùng quạt gió Làm thoáng cưỡng bức

Để xử lý nước ngầm hiệu quả, Thùng quạt gió được thiết kế để tối ưu hóa quá trình tiếp xúc giữa nước và không khí. Với cường độ tưới tính toán là 40 m³/m².h, tổng diện tích thùng là 12.5 m². Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc (sàn tre/gỗ) được chọn là 2.5 m, dựa trên độ kiềm của nước nguồn. Chiều cao tổng thể của thùng là 4 m, bao gồm cả ngăn thu nước và khoảng không gian phun mưa. Áp lực gió cần thiết được tính toán là 100 mm cột nước để thắng mọi tổn thất áp lực. Lưu lượng gió yêu cầu là 1.56 m³/s. Các thông số này đảm bảo quá trình khử CO₂ đạt trên 90% và hòa tan đủ oxy cho quá trình oxy hóa sắt.

4.2. Tính toán thiết kế Bể lắng ngang tiếp xúc và Bể lọc nhanh

Bể lắng ngang được thiết kế với thời gian lưu 30 phút, một thông số quan trọng để các bông cặn Fe(OH)₃ đủ thời gian lắng. Chiều cao tổng thể của bể là 4.5 m, bao gồm cả vùng lắng (3 m) và vùng chứa cặn (1 m). Hệ thống vách ngăn và cửa sổ hướng dòng được tính toán để phân phối nước đều, tránh tạo dòng chảy tắt. Đối với Bể lọc nhanh, việc chia thành 6 bể (5 hoạt động, 1 rửa) đảm bảo trạm hoạt động liên tục ngay cả khi một bể đang trong chu trình rửa. Lớp vật liệu lọc chính là cát thạch anh có chiều dày 0.7 - 0.8 m. Hệ thống phân phối nước rửa lọc bằng chụp lọc và đường ống được thiết kế cẩn thận để quá trình rửa diễn ra hiệu quả, khôi phục hoàn toàn khả năng lọc của bể.

V. Vận hành hệ thống xử lý nước cấp và tiêu chuẩn chất lượng

Quy trình vận hành hệ thống xử lý nước được thiết kế để đảm bảo sự ổn định, hiệu quả và an toàn. Các công trình hoạt động gần như tự động dưới sự giám sát của kỹ thuật viên. Nước từ giếng khoan được bơm liên tục qua hệ thống. Kỹ thuật viên vận hành có nhiệm vụ theo dõi các chỉ số quan trọng như lưu lượng, áp lực, và chất lượng nước ở từng công đoạn. Công tác quan trọng nhất là rửa lọc định kỳ cho các bể lọc nhanh. Chu kỳ rửa được xác định dựa trên tổn thất áp lực qua lớp lọc hoặc theo thời gian vận hành (thường là 1-2 lần/ngày). Quá trình rửa lọc bằng nước và gió kết hợp phải tuân thủ đúng quy trình để đảm bảo làm sạch vật liệu lọc mà không gây xáo trộn các lớp đỡ. Bùn từ bể lắng và nước rửa lọc được thu gom và xử lý theo quy định, thường là qua các công đoạn cô đặc và làm khô, tránh gây tác động xấu đến môi trường. Đây là một yêu cầu pháp lý quan trọng, liên quan đến giấy phép khai thác nước mặt (hoặc nước ngầm) và báo cáo ĐTM. Chất lượng nước sau xử lý được kỳ vọng sẽ đáp ứng hoàn toàn tiêu chuẩn nước cấp QCVN 01-1:2018/BYT, với hàm lượng sắt còn lại dưới 0.3 mg/l, độ đục thấp, và pH trong ngưỡng cho phép (6.5 - 8.5). Việc kiểm tra chất lượng nước được thực hiện định kỳ bởi phòng thí nghiệm nội bộ và các đơn vị kiểm định độc lập.

5.1. Quy trình khử trùng bằng Clo và đảm bảo an toàn hóa chất

Khử trùng là công đoạn cuối cùng và bắt buộc để tiêu diệt các vi sinh vật có thể còn tồn tại trong nước. Clo lỏng được sử dụng do hiệu quả cao và chi phí hợp lý. Liều lượng Clo được tính toán là 3 mg/l, tương đương 1.5 kg/h cho toàn hệ thống. Clo được châm vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa thông qua một thiết bị định lượng tự động (Clorator). Việc này đảm bảo Clo được hòa trộn đều và có đủ thời gian tiếp xúc để phát huy tác dụng. An toàn lao động trong quá trình sử dụng và lưu trữ hóa chất xử lý nước cấp như Clo là ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi kho chứa riêng biệt, hệ thống thông gió và các trang thiết bị bảo hộ cá nhân đầy đủ.

5.2. So sánh chất lượng nước đầu ra với QCVN 01 1 2018 BYT

Mục tiêu cuối cùng của toàn bộ dự án cấp nước Đồng Nai này là chất lượng nước đầu ra. Hệ thống được thiết kế để giảm hàm lượng sắt từ 26 mg/l xuống dưới 0.3 mg/l. Độ đục từ mức ban đầu sẽ được giảm xuống dưới 2 NTU (đơn vị đo độ đục). Độ pH từ 6.5 sẽ được nâng lên khoảng 7.1 - 7.2 sau khi khử CO₂, nằm trong khoảng lý tưởng của tiêu chuẩn. Các chỉ tiêu vi sinh vật sẽ được kiểm soát hoàn toàn sau công đoạn khử trùng. Việc tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn nước cấp QCVN 01-1:2018/BYT không chỉ là yêu cầu pháp lý mà còn là cam kết về sức khỏe cộng đồng của chủ đầu tư và nhà thầu xử lý nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM 1.GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NGẦM Nước là vai trò và nhu cầu rất cần thiết trong đời sống con người và sinh vật,nó tham gia vào mọi hoạt động của quá trình tự nhiên và tác động đến mọi sự biến đổi của sinh vật trên trái đất,không có nước sẽ không có sự sống.Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu về nước của con người cũng ngày càng tăng. Do đó nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt của con người lại được phân chia ra nhiều loại khác nhau:nước cho nhu cầu ăn uống đòi hỏi phải có chất lượng cao,đảm bảo không gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người;các nguồn nước dùng cho tắm giặt,rửa có thể yêu cầu thấp hơn.Ngoài ra thì nước ta là một nước nông nghiệp nên nhu cầu nước dùng cho sản xuất nông nghiệp là rất lớn;bên cạnh đó nước còn sử dụng cho công nghiệp,giao thông vận tải và các hoạt động khác…Nước dùng để cấp cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất có chất lượng rất khác nhau bao gồm nước mặt và nước ngầm.Các nguồn nước này hầu như không đáp ứng được các yêu cầu chất lượng ;do đó phải biết được thành phần tính chất của chúng để tiến hành xử lý nhằm đạt được các yêu cầu về chất lượng,đáp ứng mục đích sử dụng nước.Trong mục đích cấp nước cho sinh hoạt người ta thường sử dụng nguồn nước ngầm,do đó có rất nhiều công nghệ xử lý nước ngầm đã được áp dụng để đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người. Nước ngầm được con người khai thác và sử dụng từ hàng nghìn năm qua.Qua các thời đại,ở khắp mọi miền trên thế giới,loài người đã sang tạo ra nhiều phương pháp khác nhau để khai thác nước ngầm,dùng đến đủ mọi năng lượng (sức động vật,sức người,sức gió,sức nước,năng lượng mặt trời…).Ngày nay , trên toàn thế giới khoảng 60% nước ăn uống,15% nước dùng trong gia đình và 20% nước tưới lấy từ các nguồn nước ngầm.Tại hầu hết các vùng khô cằn trên thế giới,nước ngầm là nguồn cung cấp nước chủ yếu .Ngoài ra nó còn cung cấp ít nhất 20% và nhiều khi hơn 30% tổng khối lượng nước sử dụng ở các nước công nghiệp.Hiện nay trên thế giới hàng năm người ta khai thác khoảng từ 600-700 tỷ m3 nước ngầm,nhiều hơn bất kỳ một nguồn tài nguyên nào khác được khai thác từ lồng đất.Còn ở Việt Nam nguồn nước ngầm tương đối phong phú,nhiều nơi có chất lượng nước tốt có thể khai thác lên sử dụng trực tiếp mà không cần phải qua xử lý. GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 4 DO.nai ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai.ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NGUỒN NƯỚC NGẦM 1.

Đặc trưng của nước ngầm. Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt, nước mua… Nước ngầm là nước xuất hiện ở tầng sâu dưới dất, thường từ 30 – 40 m, 60 – 70 m có khi 120 – 150 m và cũng có khi tới 180 m. Ðối với các hệ thống cấp nước tập trung thì nguồn nước ngầm luôn là loại nguồn nước được ua tiên lựa chọn nếu có thể.

Bởi vì các nguồn nước mặt thuờng bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Trong khi đó, nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con nguời. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lo lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp.

Nước ngầm (nước dưới đất) được hình thành do nước mưa thấm qua các lớp đất đá trong lòng đất và được giữ ở tầng chứa nước bên dưới bề mặt đất ở các độ sâu khác nhau. Nước ngầm gồm có nước ngầm tầng nông và nước ngầm tầng sâu. Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực.

Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 5 DO.nai ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai. Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…Tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.

Ðã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ. Thành phần, tính chất nước ngầm. Thành phần chất luợng của nuớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nuớc ngầm, cấu trúc dịa hình của khu vực và chiều sâu dịa tầng nơi khai thác nuớc. Ở các khu vực duợc bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nuớc ngầm nói chung duợc dảm bảo về mặt vệ sinh và chất luợng khá ổn dịnh.

Nguời ta chia làm 2 loại khác nhau: a.Nước ngầm hiếu khí. Thông thuờng nuớc có oxy có chất luợng tốt, có truờng hợp không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho nguời tiêu thụ. Trong nuớc có oxy sẽ không có các chất khử nhu H2S,CH4,NH4+,… b. Nước ngầm yếm khí.

Trong quá trình nước thấm qua các tầng đá , oxy bị tiêu thụ. Khi lượng oxy hòa tan trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+ , Mn2+ sẽ được tạo thành.Mặt khác các quá trình khử NO 3- -> NH4+; SO42- -> H2S ; CO2 -> CH4 cũng xảy ra. Các ion trong nước ngầm. • Ion Canxi Ca 2+.

GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 6 DO.nai ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai. Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao.Trong đất thường chứa nhiều CO2 do quá trình trao đổi chất của rễ cây và quá trình thủy phân các tạp chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật.Khí CO2 hòa tan trong nước mưa theo phản ứng sau: CO2 + H2O -> H2CO3 Axít yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxicacbonat tạo ra ion Ca2+. 2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3-. • Ion magie Mg 2+.

Nguồn gốc của các ion Mg 2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối magie silicat và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2 .Sự có mặt Ca2+ và Mg2+ tạo nên độ cứng của nước. Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau: 2NaAlSi3O3 + 10H2O -> Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3 Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có độ hòa tan lớn trong nước biển. Các ion NH4+ có trong nước ngầm có nguồn gốc từ các chất thải rắn và nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp,chất thải chăn nuôi,phân bón hóa học và quá trình vận động của nitơ. • Ion bicacbonat HCO3-.

Được tạo ra trong nước nhờ quá trình tan đá vôi khi có mặt khí CO2 CaCO3 + CO2 + H2O ->Ca2+ + 2HCO3- • Ion sunfat SO42-. GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 7 DO.nai ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai. Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do quá trình oxy hóa FeS2 trong điều kiện ẩm với sự có mặt của O2. 2FeS2 + 2H2O +7O2 -> 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ • Ion clorua Cl-.

Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh hoạt. Sắt trong nước ngầm thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+ ,kết hợp với gốc bicacbonat,sunfat,clorua,đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic.Các ion Fe2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước ttrong điều kiện yếm khí sau: 4Fe(OH)3 + 8H+ ->4Fe2+ + O2 + 10H2O Sau khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa,ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Vì vậy,khi vừa bơm ra khỏi giếng, nước thường trong và không màu, nhưng sau một thời gian để lắng trong chậu và cho tiếp xúc với không khí, nước trở nên đục dần và đáy chậu xuất hiện cặn màu đỏ hung. Trong các nguồn nước mặt sắt thường tồn tại thành phần của các hợp chất hưu cơ. Nước ngầm trong các giếng sâu có thể chứa sắt ở dạng hóa trị II của các hợp chất sunfat và clorua.

Nếu trong nước tồn tại đồng thời đihyđrosunfua (H2S) và sắt thì sẽ tạo ra cặn hòa tan sunfua sắt FeS. Khi làm thoáng khử khí CO2, hyđrocacbonat sắt hóa trị II sẽ dễ dàng bị thủy phân và bị oxy hóa để tạo thành hyđroxyt sắt hóa trị III. 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2 Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp. trên giàn làm nguội trong các bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị III,tạo thành bông cặn, các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước.

Đặc biệt là có thể gây nổ nếu nước đó dùng làm nước cắp cho nồi hơi.Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm lượng sắt như dệt,giấy,sản xuất phim ảnh… GVHD: Biện Văn Tranh SVTH: Phạm Thới Đông Trang 8 DO.nai ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai. Nước có chứa ion sắt,khi trị số pH<7.