CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 1. CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC CẤP. ðể cung cấp nước sạch, ta có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (gọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển.
Theo tính chất của nguồn nước ta có thể phân ra các loại sau: 1. Phân loại các nguồn nước cấp. Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, ñầm, hồ chứa, sông, suối,… Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các ñặc trưng của nước mặt là: - Chứa khí hòa tan, ñặc biệt là oxy. - Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (ñối với nước trong ao, ñầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng ñộ tương ñối thấp và chủ yếu ở dạng keo).
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao. - Có sự hiện diện của nhiều loại tảo, chứa nhiều vi sinh vật. Nước ngầm ñược khai thác từ các tầng chứa nước dưới ñất. Chất lượng nước phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc ñịa tầng nước thấm qua.
- Nước chảy qua các ñịa tầng chứa cát và granite thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. - Nước chảy qua ñịa tầng chứa ñá vôi thì nước thường có ñộ cứng và ñộ kiềm hydrocacbonat khá cao. ðặc trưng chung của nước ngầm là: - ðộ ñục thấp. - Nhiệt ñộ và thành phần hóa học tương ñối ổn ñịnh.
- Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S… - Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu: sắt, mangan, canxi, magiê, flo… - Không có sự hiện diện của vi sinh vật. SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 3 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. Nước mưa có thể ñược xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết, bởi vì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi và vi khuẩn có trong không khí. Khi rơi xuống nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khác nhau.
Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh sẽ tạo nên mưa axit. CÁC CHỈ TIÊU LÝ HÓA SINH HỌC CHÍNH. ðộ màu (Pt-Co) ðộ màu gây ra bởi các hợp chất hữu cơ, hợp chất keo sắt, nước thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong tảo. Nước thiên nhiên thường có ñộ màu thấp hơn 200 Pt – Co.
ðộ màu ñược xác ñịnh theo phương pháp so màu với thang màu Cobalt. ðộ ñục do các vật lạ có trong nước như các chất huyền phù, các hạt cặn ñất cát, các vi sinh vật… Nước cấp cho ăn uống thường có ñộ ñục không vượt quá 5 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một ñại lượng tương quan ñến ñộ ñục của nước. Hàm lượng cặn không tan (mg/l).
Hàm lượng cặn không tan do cát mịn, các hạt cát, sét, bùn bị dòng nước xói rửa mang theo và các chất hữu cơ nguồn gốc ñộng thực vật mục nát hòa tan trong nước gây ra. Hàm lượng cặn dao ñộng theo mùa, mùa khô nhỏ, mùa lũ lớn. Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản ñể chọn biện pháp xử lí ñối với các nguồn nước mặt. Các chỉ tiêu hóa học chính.
pH: ñặc trưng bởi nồng ñộ ion H+ trong nước (pH = -lg[H+]). Tính chất của nước ñược xác ñịnh theo các giá trị khác nhau của pH. pH = 7: nước có trung tính, pH < 7: nước mang tính axit, pH > 7: nước có tính kiềm. ðộ cứng (mgCaCO3/l): là ñại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước.
Có 3 loại khái niệm ñộ cứng: ñộ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng ion canxi và magiê có trong nước, ñộ cứng tạm thời biểu thị tổng hàm lượng muối cacbonat và bicacbonat của canxi và magiê có trong nước, ñộ cứng vĩnh cửu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của canxi và magiê trong nước. Nước mềm có ñộ cứng < 50 mgCaCO3/l, nước trung bình 50 – 150 mgCaCO3/l, nước cứng 150 – 300 mgCaCO3/l, nước rất cứng > 300 mgCaCO3/l. SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 4 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa. ðộ kiềm (mgCaCO3/l): ñộ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hydroxyl và anion của các muối của các axit yếu.
Người ta còn phân biệt ñộ kiềm riêng phần như: ñộ kiềm bicacbonat hay ñộ kiềm hydrat. ðộ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp ñến tốc ñộ và hiệu quả xử lí nước. ðộ Oxy hóa (mg/lO2 hay KMnO4): là lượng Oxy cần thiết ñể oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. ðộ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng.
Fe: trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dạng Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua, ñôi khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hay keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc tác nhân oxy hoá, ion Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa thành bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu ñỏ. Nước mặt thường chứa Fe3+, tồn tại dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù. Chỉ tiêu vi trùng.
Nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo… trong ñó có một số gây bệnh cần ñược loại bỏ. Việc xác ñịnh sự có mặt của các loại vi trùng gây bệnh thường rất khó khăn và mất nhiều thời gian do sự ña dạng về chủng loại. Vì vậy trong thực tế, người ta sử dụng Ecoli làm vi khuẩn ñặc trưng ñể xác ñịnh mức ñộ nhiễm vi trùng gây bệnh trong nước. Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kị khí cũng ñược xác ñịnh ñể tham khảo thêm khi ñánh giá mức ñộ nhiễm bẩn nguồn nước.
Tính ổn ñịnh của nước. Nước không ổn ñịnh sẽ gây ăn mòn hoặc lắng cặn ñường ống, thiết bị vệ sinh. Các nguyên nhân chính: - Oxy hòa tan cao. - Tổng rắn hòa tan cao.
Hình thành cặn do các ion Ca, Mg kết hợp với các ion trong nước làm xuất hiện CaSO4, CaCO3, Mg(OH)2, MgCl2. SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 5 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.ñêm) Quá trình xử lý ñể giảm ñi tính ăn mòn hoặc lắng cặn trước khi ñi vào mạng lưới phân phối gọi là ổn ñịnh hóa nước. MỘT SỐ TIÊU CHUẨN NƯỚC CẤP HIỆN HÀNH. - Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống 1329/2002/BYT (Drinking water hygience standards).
- TCXD 33/2006 Tiêu chuẩn chất lượng nước sạch dùng ñể thiết kế các công trình xử lý nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt. - TCVN 5502/2003 Nước cấp sinh hoạt – Yêu cầu chất lượng (Domestic supply water – Quality requirements) - QCVN 08:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt - QCVN 02:2009/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt 1. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP. Nước trong thiên nhiên ñược dùng làm các nguồn nước cung cấp cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp có chất lượng khác nhau.
ðối với các nguồn nước mặt thường có ñộ ñục, ñộ màu và hàm lượng vi trùng cao. Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên ñều không ñáp ứng ñược yêu cầu về mặt chất lượng cho các ñối tượng dùng nước. Chính vì vậy, trước khi ñưa nước vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý. Tiêu chuẩn ñã chia nguồn nước mặt và nước ngầm dùng làm nguồn nước cấp thành ba loại theo các chỉ tiêu chất lượng của nước thô như sau: - Nước thô có các chỉ tiêu chất lượng loại A: ñược áp dụng các qui trình xử lý ñơn giản: lọc trực tiếp, sát trùng rồi cấp cho người tiêu thụ.
- Nước thô có các chỉ tiêu chất lượng loại B: ñược áp dụng các qui trình xử lý truyền thống: pha phèn, khuấy trộn, keo tụ, lắng, lọc, sát trùng rồi cấp cho người tiêu thụ. - Nước thô có các chỉ tiêu chất lượng loại C: phải áp dụng các qui trình xử lý ñặc biệt: khử H2S, khử mangan, làm mềm, khử màu, khử mùi… Nước thô có các chỉ tiêu hóa học, sinh học vượt các giá trị ghi trong tiêu chuẩn loại C không ñược dùng làm nguồn cấp nước vì có chứa những chất không có khả năng xử lý hoặc nếu xử lý thì quá ñắt tiền. Cơ học: Dùng các công trình và thiết bị ñể làm sạch nước: song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc. SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 6 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.
Hóa học: Dùng các hoá chất cho vào nước ñể xử lí nước như phèn làm chất keo tụ, dùng vôi ñể kiềm hóa nước, cho Clo vào nước ñể khử trùng. Lý học: Dùng các tia vật lí ñể khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm. ðiện phân nước biển ñể khử muối. Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng.
Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp ñang ñược áp dụng Công trình thu Trạm bơm cấp 1 Công trình xử lý nước Mạng lưới cấp Trạm bơm cấp 2 Bể chứa nước sạch nước Hình 1.1 Dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp ñang ñược áp dụng Trong công trình xử lí nước mặt sử dụng chủ yếu là các công trình làm trong nước và khử trùng. ðối với nước ngầm, chủ yếu là công trình khử sắt và khử trùng. Làm trong nước: Khử ñục và khử màu của nước, ñược thực hiên trong các bể lắng và bể lọc. Trong thực tế ñể nâng cao hiệu quả làm trong nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phản ứng (phèn nhôm, phèn sắt).
Khi ñó dây chuyền công nghệ xử lí nước mặt có các công trình như bể trộn và bể phản ứng. Quá trình keo tụ. Trong nước tự nhiên thường chứa các hạt cặn. Công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ ñược các cặn có kích thước lớn hơn 10-4 mm.
Còn các hạt có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm không thể tự lắng ñược. Phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng, ñể tạo ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có thể lắng ñược. Yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình keo tụ: nhiệt ñộ, thành phần ion trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, ñiều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng,… Hóa chất sử dụng trong quá trình keo tụ: SVTH: Trà Thị Bích Hạnh 7 ðATN: Thiết kế trạm xử lý nước cấp xã Ninh Sim, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa.ñêm) - Phèn nhôm Al2(SO4)3.