intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Đề tài: Phương pháp xử lí nước ngầm

Chia sẻ: Lê Văn Thanh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:19

269
lượt xem
43
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài: Phương pháp xử lí nước ngầm cung cấp cho các bạn những kiến thức về thành phần, tính chất của nước ngầm; cấu trúc nước ngầm; phương pháp xử lí nước ngầm bằng phương pháp cơ học, xử lí nước ngầm bằng phương pháp hóa lí. Mời các bạn tham khảo tài liệu để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Phương pháp xử lí nước ngầm

  1. CHƯƠNG I : TỔNG QUAN­GIỚI THIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM Trên thế giới vấn đề ô nhiễm nước ngầm được quan tâm vào năm đầu của thập  niên 80 của thế  kỷ  20 với các nghiên cứu về  nồng độ  của kim loại nặng trong   nước ngầm đặc biệt là As. Các đồng bằng châu thổ  với mật độ  dân cư  lớn vùng   Nam và Đông Nam Á thường phân bố  các tầng chứa nước phong phú và phân bố  rộng khắp. Việt nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về  trữ  lượng và khá  tôt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng 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 mưa… nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài  chục mét hay hàng trăm mét. Nước ngầm là một bộ phận của chu trình thủy văn xâm nhập vào các hệ đất đá   từ  mặt đất hoặc bộ  phận nước mặt, và trong một thời gian dài nước ngầm được  xem là “nguồn nước sạch” – có thể  sử  dụng cho ăn uống sinh hoạt. Thực tế  thì   nguồn nước này thường chứa nồng độ các nguyên tố cao hơn hẳn so với tiêu chuẩn  nước uống được, đáng kể là Fe, Mn, H2S, …vì thế nước ngầm cần phải được xử  lý trước khi phân phối sử dụng. Bảng 1.1 Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt  Thông số  Nước ngầm  Nước bề mặt  Nhiệt độ Tương đối ổn định  Thay đổi theo mùa  Rất   thấp,   hầu   như  Thường   cao   và   thay   đổi   theo  Chất rắn lơ lửng không có  mùa  Ít   thay   đổi,   cao   hơn  Thay đổi tuỳ thuộc chất lượng   Chất khoáng hoà tan so với nước mặt.  đất, lượng mưa.  Thường   xuyên   có  Rất thấp, chỉ có khi nước ở sát  Hàm lượng Fe2+, Mn2+ trong nước  dưới đáy hồ.  Khí CO2 hòa tan Có nồng độ cao  Rất thấp hoặc bằng 0  Thường   không   tồn  Gần như bão hoà  Khí O2  hòa tan tại 
  2. Thường có  Có   khi   nguồn   nước   bị   nhiễm  Khí NH3 bẩn  Khí H2S Thường có  Không có  Thường   có   ở   nồng  Có ở nồng độ trung bình  SiO2 độ cao  Có   ở   nồng   độ   cao,  Thường rất thấp NO3­ do bị nhiễm bởi phân  bón hoá học  Chủ   yếu   là   các   vi  Nhiều loại  vi  trùng,   virut  gây  Vi sinh vật trùng do sắt gây ra. bệnh và tảo. Khai thác và sử  dụng các tầng chứa nước này đang rất phổ  biến hiện nay và  kèm theo đó là những vấn đề  nảy sinh ví dụ  như  tầng chứa nước vùng Hà Nội  thuộc đồng bằng châu thổ  sông Hồng lại có hàm lượng Amoni và Sắt cao và hiện   nay hàm luợng Asen lớn vượt ngưỡng cho phép cũng được phát hiện trong các tầng   chứa nước này Theo Đồng Kim Loan và Trịnh Thị  Thanh (2009) thì trong nước ngầm các ion  thường   gặp   là:   Fe2+,   Mn2+,   Ca2+,   Na+,   Mg2+,   HCO3­,   Cl­,...với   nồng   độ   lớn   hơn  0,7mg/l. Giá trị  pH biến đổi rộng trong khoảng từ  1,8 – 11 và thường dao động   trong khoảng từ 5 – 8.  Nghiên cứu của Nguyễn Văn Phước và cộng sự  (2008) tại Hóc Môn cho thấy  chất lượng nước ngầm bị  ô nhiễm Fe với hàm lượng là 9 mg/l cao hơn nhiều so   với QCVN 09:2008/BTNMT là 5 mg/l.  Nghiên cứu của Nguyễn Đình Toàn và Nguyễn Công Hào (2010) cho thấy chất  lượng   nước   ngầm   tại   khu   vực   Nhà   Bè   cũng   bị   ô   nhiễm   Fetổng  với   hàm  lượng  8,2mg/l.  Tại thành phố Cần Thơ, kết quả quan trắc môi trường giai đoạn từ 2005 – 2009  cho thấy chất lượng nước  ngầm bị   ô nhiễm  ở  các chỉ  tiêu như: Độ  cứng, Cl­  (Clorua) và Coliform (so với QCVN 09:2008/BTNMT) với hàm lượng trung bình  trong năm 2009 lần lượt là: 268mg/l,  225mg/l, 1.442 MPN/100ml. Nhìn chung, các   chỉ tiêu khác nằm trong mức cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT như : Độ màu,  pH,   Nitrat  (NO3­),   Sunfat  (SO42­),   Fe.   Sự   hiện  diện   của   chất   hữu   cơ   (COD)   và  
  3. Coliform trong nước dưới đất, là một dấu hiệu nói lên hiện tượng thông tầng. Nếu  không có biện pháp giải quyết có hiệu quả  thì nước dưới đất sẽ  bị  ô nhiễm ngày  càng trầm trọng dẫn đến việc thiếu nước nghiêm trọng trong mùa khô vì không còn  nguồn nước tự nhiên dự trữ. Nước trong tầng pleistocen có quan hệ  mật thiết với nước mặt. Sức cản bổ  sung của trầm tích lòng sông ΔL = 1.200m. Hướng vận động của nước dưới đất   theo hướng tây bắc –  đông nam. Loại hình hóa học thường gặp: HCO3­; NaCl;  HCO3­, Na2SO4. Nước thuộc loại axít yếu đến kiềm, độ pH dao động từ 7,50 – 8,50. 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 hất bẩn v à luợng 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. Nước ngầm có nguồn gốc từ nước mưa, nước mặt và hơi nước trong không khí  ngưng tụ lại và thẩm thấu cào lòng đất. Chất lượng nước ngầm phụ  thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa  tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit  thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa   đá vôi thì nước thường có độ  cứng và độ  kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra  nước ngầm còn có những đặc tính chung:  Độ đục thấp.  Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định.  Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S,…  Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là: Fe, Mn, Ca, Mg,…  Không có hiện diện của vi sinh vật.  Hàm lượng cặn nhỏ. 1.2    THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC NGẦM 1.2.1 Khái niệm nước ngầm (nước dưới đất). Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ  trong các lớp đất đá trầm tích  bở  rời như  cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ  dưới bề  mặt trái  đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố,   có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc  điểm chung của nước ngầm là khả  năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp,   tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có 
  4. lớp ngăn cách với địa hình bề  mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi  nhiều , phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ  bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách   bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. theo không gian phân bố, một  lớp nước ngầm tầng sâu thường có 3 vùng chức năng :  ­  Vùng thu nhận nước ­  Vùng chuyển tải nước ­  Vùng khai thác nước có áp. Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa, từ  vài chục đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực.   Đây là loại nước ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định. Trong các khu  vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm caxtơ di chuyển theo   các khe nút caxtơ. Trong các dải cồn cát vùng ven biển thường có các thần kính   nước ngọt nằm trên mực nước biển. 1.2.2 Một số đặc điểm và cấu trúc của nước ngầm. 1.2.2.1 Đặc điểm  Đặc tính chung về  thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ  đục   thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hóa trong  môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước có thể thay đổi đột ngột với  sự  thay đổi độ  đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự  thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa.  Thành phần, tính chất nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc địa tầng  của khu vực và chiều sâu của lớp nước ngầm… Trong nước ngầm không chứa  rong, tảo là yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chúng lại chứa các tạp chất   hoà tan do  ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hoá và sinh hoá   trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, mưa nhiều hoặc bị ảnh   hưởng của nguồn thải thì trong nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà  tan, các chất hữu cơ. Bản chất địa chất của khu vực  ảnh hưởng lớn đến thành  phần hoá học của nước ngầm vì nước luôn tiếp xúc với đất đá trong đó nó có thể  lưu thông hoặc bị  giữ  lại. Giữa nước và đất luôn hình thành nên sự  cân bằng về  thành phần hoá học, vì vậy thành phần của nước thể hiện thành phần của địa tầng  khu vực đó. Tuy vậy, nước ngầm có một số đặc tính chung là: độ đục thấp, nhiệt   độ  và thành phần hoá học ít thay đổi theo thời gian, ngoài ra nước ngầm thường   chứa rất ít vi khuẩn, trừ trường hợp nguồn nước bị ảnh hưởng của nước bề mặt.
  5. Trong nước ngầm thường không có mặt oxi hoà tan nhưng có hàm lượng CO2  cao, thường có hàm lượng sắt tổng cộng với các mức độ khác nhau, từ vài mg/l đến  100 mg/l hoặc lớn hơn, vượt xa tiêu chuẩn cho phép với nước ăn uống sinh hoạt   ( tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt trong nước ăn uống sinh hoạt là 0,3   mg/l, đối với khu vực đô thị là 0,5 mg/l đối với khu vực nông thôn). Do đó cần phải   xử  lý trước khi đưa vào sử  dụng. Một đặc điểm khác cần quan tâm là pH trong  nước thường khá thấp, nhiều nơi pH giảm đến 3 – 4 ( do hàm lượng CO 2  cao),  không thuận lợi cho việc sử lý nước. Các đặc tính của nước ngầm:  Nhiệt độ của nước ngầm tương đối ổn định.  Độ đục thường thay đổi theo mùa.  Độ  màu: Thường thì không có màu, độ  màu gây ra do chứa các chất   của acid humic.  Độ khoáng hoá thường không thay đổi.  Sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau.  CO2 thường xâm thực với hàm lượng lớn.  Ôxi hoà tan thường không có.  H2S thỉnh thoảng có mặt trong nước ngầm.  NH4+ thường có mặt trong nước ngầm.  Nitrat, Silic có hàm lượng đôi khi cao.  Ít bị ảnh hưởng bởi các chất vô cơ và hữu cơ.  Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng tuỳ theo khu vực.  Vi sinh vật: Thường có vi khuẩn Đặc điểm thứ  nhất:  Nước ngầm tiếp xúc trực tiếp và hoàn toàn với đất và   nham thạch: nước ngầm có thể là các màng mỏng bao phủ các phần tử nhỏ bé của   đất, nham thạch; là chất lỏng được chứa đầy trong các ống mao dẫn nhỏ bé giữa  các hạt đất, đá; nước ngầm có thể  tạo ra các tia nước nhỏ  trong các tầng ngấm  nước; thậm chí nó có thể  tạo ra khối nước ngầm dày trong các tầng đất, nham  
  6. thạch. Thời gian tiếp xúc của nước ngầm với đất và nham thạch lại rất dài nên   tạo điều kiện cho các chất trong đất và nham thạch tan trong nước ngầm. Như  vậy thành phần hoá học của nước ngầm chủ yếu phụ  thuộc vào thành phần hoá  học của các tầng đất, nham thạch chứa nó. Đặc điểm thứ  hai:  Các loại đất, nham thạch của vỏ  quả  đất chia thành các   tầng lớp khác nhau. Mỗi tầng, lớp đó có thành phần hoá học khác nhau. Giữa các  tầng, lớp đất, nham thạch thường có các lớp không thấm nước. Vì vậy nước  ngầm cũng được chia thành các tầng, lớp khác nhau và thành phần hoá học của các  tầng lớp đó cũng khác nhau. Đặc điểm thứ  ba:  Ảnh hưởng của khí hậu đối với nước ngầm không đồng  đều. Nước ngầm ở tầng trên cùng, sát mặt đất chịu ảnh hưởng của khí hậu. Các khí   hoà tan trong tầng nước ngầm này do nước mưa, nước sông, nước hồ… mang   đến. Thành phần hoá học của nước ngầm của tầng này chịu ảnh hưởng nhiều của  thành phần hoá học nước mặt do đó cũng chịu ảnh hưởng nhiều của khí hậu. Trái lại, nước ngầm  ở tầng sâu lại ít hoặc không chịu ảnh hưởng của khí hậu.  Thành phần hoá học của nước ngầm thuộc tầng này chịu ảnh hưởng trực tiếp của   thành phần hoá học tầng nham thạch chứa nó.  Đặc điểm thứ  4: Thành phần của nước ngầm không những chịu  ảnh hưởng về  thành phần hoá học của tầng nham thạch chứa nó mà còn phụ thuộc vào tính chất  vật lý của các tầng nham thạch đó. Ở  các tầng sâu khác nhau, nham thạch có nhiệt độ  và áp suất khác nhau nên  chứa trong các tầng nham thạch đó cũng có nhiệt độ và áp suất khác nhau. Vì vậy nước ngầm ở các tầng rất sâu có thể có áp suất hàng ngàn N/m 2 và nhiệt  độ có thể lớn hơn 3730K. Đặc điểm thứ  5: Nước ngầm ít chịu  ảnh hưởng của sinh vật nhưng chịu  ảnh   hưởng nhiều của vi sinh vật.    Ở  các tầng sâu do không có Oxy và ánh sáng nên vi sinh vật yếm khí hoạt  động mạnh, chi phối nhiều nên thành phần hóa học của nước ngầm. Vì vậy thành   phần hoá học của nước ngầm chứa nhiều chất có nguồn gốc vi sinh vật. 1.2.2.2 Cấu trúc của một tầng nước ngầm. Cấu trúc của một tầng nước ngầm được chia ra thành các tầng như sau:
  7. ­   Bề mặt trên gọi là mực nước ngầm hay gương nước ngầm. ­   Bề  mặt dưới, nơi tiếp xúc với tầng đất đá cách thuỷ  gọi là đáy nước  ngầm. Chiều dày tầng nước ngầm là khoảng cách thẳng đứng giữa mực nước  ngầm và đáy nước ngầm. ­  Tầng thông khí hay nước tầng trên là tầng đất đá vụn bở không chứa nước   thường xuyên, nằm bên trên tầng nước ngầm. ­  Viền mao dẫn: là lớp nước mao dẫn phát triển ngay trên mặt nước ngầm. ­  Tầng không thấm: là tầng đất đá không thấm nước. 1.2.3 Sự hình thành nước ngầm và các loại nước ngầm. Nước trên mặt đất và trong ao, hồ, sông, biển gặp ánh sáng mặt trời bốc hơi   thành hơi nước bay lên không trung, gặp lạnh hơi nước sẽ kết lại thành hạt to và   rơi xuống thành mưa. Nước mưa rơi xuống mặt đất một phần chảy xuống sông,  ao, hồ... một phần bốc hơi qua mặt đất, mặt nước và sự bốc thoát hơi qua lá, một   phần ngấm dần xuống mặt đất đến tầng đất không thấm sẽ tích tụ lại thành nước   ngầm. Sự hình thành nước ngầm trải qua rất nhiều giai đoạn. Các tác nhân có liên  quan đến chu trình này bao gồm: bức xạ, trọng lực, sức hút phân tử và lực mao dẫn.   Hình thành nước ngầm do nước trên bề  mặt ngấm xuống, do không thể  ngấm qua tầng đá mẹ nên trên nó nước sẽ tập trung trên bề mặt, tùy từng kiến tạo   địa chất mà nó hình thành nên các hình dạng khác nhau, nước tập trung nhiều sẽ  bắt đầu di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước khác, dần dần hình thành   mạch ngước ngầm lớn nhỏ, tuy nhiên việc hình thành nước ngầm phụ  thuộc vào  lượng nước ngấm xuống và phụ  thuộc vào lượng mưa và khả  năng trữ  nước của  đất. Tuỳ theo vị trí mà ta có thể chia nước ra làm 3 loại: ­   Nước ngấm: là tầng  ở  trên hết, bên trên nó không có tầng không thấm  nước chặn lại gọi là tầng nước ngấm. Đặc điểm của tầng nước ngấm là thay đổi  rất nhanh theo thời tiết: mưa nhiều thì mực nước lên cao, nắng lâu thì mực nước   hạ  xuống. Ao giếng của nhân dân nếu đào cạn chỉ  đến tầng nước ngấm thì mùa   khô thường hết nước. Tầng nước ngầm này được tạo ra từ  nước trên mặt đất  thấm xuống, sau đó lại được tháo tiêu ra sông, hồ. ­  Nước ứ: trên tầng thấm nước có một tầng đất khó thấm nước, khi mưa to   tầng đất này hút không kịp, nước tạm thời  ứ  lại trên tầng đất này và tạo thành   nước ứ. Sau đó, một phần nước ứ tiếp tục thấm xuống, một phần bốc hơi, lượng   nước  ứ  sẽ  ít dần đi hoặc mất hẳn. Nước tầng này cách biệt hoàn toàn với nước   mặt đất và hầu như không giao lưu
  8. ­  Nước giữa tầng: nước trong tầng thấm nước nằm giữa 2 tầng không thấm  gọi là nước giữa tầng. Nước giữa tầng ở sâu và nằm giữa 2 tầng đất sét nên lượng   nước không thay đổi nhiều theo mùa nắng và chất lượng nước tốt. 1.2.4 Tầm quan trọng của nước ngầm Nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt như: ăn, uống, tắm giặt, sưởi ấm…. Nước ngầm phục vụ cho nông nghiệp: tưới hoa màu, cây ăn quả, các cây  có   giá trị kinh tế cao. Con người có thể sử dụng nguồn nước ngầm để mở rộng các hoạt động sản  xuất công nghiệp. Nước ngầm có chất lượng tốt còn được sử dụng để chữa bệnh. Nước ngầm  phục vụ cho sinh hoạt sẽ giảm hẳn các bệnh do nguồn nước mặt bị ô nhiễm như:  đường ruột, bệnh phụ khoa, bệnh ngoài da…             Sử dụng nước ngầm giúp con người được giải phóng sức lao động do phải  lấy nước xa nhà, tiết kiệm chi phí “đổi nước”, tiết kiệm thời gian nâng cao hiệu  quả sản xuất. 1.3 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước ngầm. 1.3.1 pH Giá trị  pH là một trong những yếu tố quan trọng nhất để  xác định nước về  mặt hóa học. pH là chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong môi trường môi   trường, là một chỉ  tiêu cần phải kiểm tra đối với chất lượng nước. pH là yếu tố  môi trường  ảnh hưởng tới tốc độ  phát triển và giới hạn sự  sinh trưởng của sinh   vật trong môi trường nước,sự  thay đổi giá trị  pH có thể  dẫn tới sự  thay đổi về  thành phần các chất   trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, thúc đẩy hay   ngăn chặn phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước. Và được định nghĩa bằng  biểu thức: pH = ­lg [H+] ( Đặng Kim Chi, 2001) Khi pH =7 nước có tính trung tính Khi pH 7 nước có tính kiềm ( Trịnh Xuân Lai, 2003) 1.3.2 Độ cứng.  Độ cứng: Độ cứng là đại lượng biểu thị hàm lượng các các ion hóa trị 2 mà  chủ  yếu là ion Ca2+  và Mg2+. Độ  cứng làm tiêu hao nhiều xà phồng khi giặc giũ,  đóng rắn trong các thành  ống dẫn của nồi hơi làm giảm khả  năng trao đổi nhiệt  của thiết bị, làm tăng tính ăn mòn do tăng nồng độ ion H+. Độ cứng bao gồm 3 loại:
  9. + Độ  cứng toàn phần biểu thị  tổng hàm lượng ion Ca 2+  và Mg2+  có trong  nước; + Độ cứng tạm thời là hàm lượng các muối của ion HCO 3­, CO32­, với Ca2+ và  Mg2+; + Độ cứng vĩnh cữu là hàm lượng các muối của ion Cl­, SO42­, HSO4­ với Ca2+  và Mg2+. 1.3.3 Clorua (Cl­). Cl­ là ion chính trong nước thiên nhiên biểu thị độ  mặn. Cl­ có nhiều nhất ở  nước biển và các mỏ muối. Trong nước ngọt và nước ngầm hàm lượng Cl­  thường  dao động từ 20 mg/L – 800 mg/L. Cl ­ rất có ích cho cơ thể, nhưng ở hàm lượng cao   lại có thể gây suy thận, góp phần tăng nguy cơ cao huyết áp… 1.3.4 hàm lượng đạm Nitrat (N­NO3). Nitrat là dạng oxy hóa cao nhất trong chu trình nito và thường đạt đên những  nồng độ  đáng kể  trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình oxy hóa sinh học   (Nguyễn Khắc Cường, 2002  ). Ngoài ra nitrat tìm thấy trong các thủy vực là sản   phẩm của quá trình nitrat hóa hay do cung cấp từ nước mưa khi trời có sấm chớp. Trong thủy vực có nhiều đạm ở dạng  N­NO3­ ,chứng tỏ quá trình oxy hóa đã  kết thúc. Tuy vậy, các nitrat chỉ bền trong điều kiện hiếu khí. Trong điều kiện yếm   khí N­NO3­  bị  khử  thành nito tự  do tách ra khỏi nước, loại trừ  được sự  phát triển  của tảo và các loại thực vật khác sống trong nước. Nhưng mặt khác khi hàm lượng   nitrat trong nước khá cao có thể  gây độc hại với người, vì khi vào điều kiện thích   hợp, ở hệ tiêu hoa chúng sẽ chuyển hóa thành nitrit kết hợp với hồng cầu tạo thành  chất không vận chuyển oxy, gây bệnh xanh xao thiếu máu ( Đặng Kim Chi,2001 ). 1.3.5 Hàm lượng Sunfat (SO42­). Sunfat là một chỉ tiêu tiêu biểu của vùng nước nhiễm phèn. Sunfat cao, nước   sẽ  có vị  chát, gây bệnh tiêu chảy, và gây xâm thực mạnh trên các công trình xây   dựng. Ngoài ra, sunfat sẽ  kết hợp với ion Ca 2+  để  tạo thành cặn cứng bám trên  thành các thiết bị trao đổi nhiệt. 1.3.6 Sắt (Fe). Sắt là kim loại phong phú tạo nên vỏ  trái đất. Sắt hiện diện  ở  hầu hết các  nguồn nước thiên nhiên: Khi trong nước có chứa các ion sắt sẽ gây đục và màu trong nước do: Fe 2+   chuyển thành  Fe 3+ (màu nâu đỏ).
  10. Đồng thời  ảnh hưởng  đến độ  cứng, duy trì sự  phát triển của một số  vi   khuẩn gây thoái rửa trong hệ  thống phân phối nước. Hàm lượng sắt có thể  xuất  hiện trong nước là do nó hòa tan trong nước ngầm (dưới dạng  Fe 2+), hay có trong  nước thải công nghiệp. Sắt thường có trong nước ngầm dưới dạng muối tan hoặc phức chất do hòa  tan từ các lớp khoáng trong đá hoặc do ô nhiễm bề mặt nước bởi nước thải (Đặng   Kim Chi,1998). Nước có hàm lượng sắt cao (lớn hơn 0.3 mg /l) gây trở ngại rất lớn   cho việc sử dụng trong sinh hoạt. Nước đục do sắt có màu vàng nhiều cặn và thức  ăn của các loại vi khuẩn ưa sắt. 1.3.7 Ecoli. E.coli được xem là một chỉ  tiêu đánh giá sự  nhiễm bẩn của nguồn nước và  đánh giá hiệu quả  của việc khử  trùng. Khi dùng nước có nhiễm khuẩn E.coli, nó  gây cho người một số bệnh như: tả, lỵ, thương hàn, tiêu chảy…,nặng có thể gây tử  vong. Những hạt chất lơ  lững, gây ra độ  đục trong nước thường có bề  mặt hấp   phụ  các kim loại độc, các vi sinh vật gây bệnh. Chính những hạt này cản trở  quá   trình diệt trùng của chất diệt trùng khi cần sử lý nước ăn. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC NGẦM 2.1. XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 2.1.1 Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau: Giếng khoan:  là công trình thu nước nầm mạch sâu. Độ  sâu khoan phụ  thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 – 200m, đôi khi có  thể lớn hơn. Giếng khoan được sử  dụng rộng rãi trong mọi trạm xử  lý. Hiện nay  có 4 loại giếng khoan đang được sử dụng:  Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp  Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp  Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp  Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp Cấu tạo giếng khoan gồm:
  11.  Miệng giếng  Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng  Ống lọc  Ống lắng Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi  khi áp lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ gia đình lẻ. Đường hầm thu nước: được áp dụng để  thu nước ngầm mạch nông, độ  sâu tầng chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưu   lượng nhỏ. Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên Công trình thu nước thấm 2.1.2 Bể lắng: Mục đích của bể  lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ  bộ  trước đi đư  nước vào bể lọc để hoàn than quá trình làm trong nước. Trong thực tế thường dùng  các loại bể  lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử  dụng. Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m 3/ng  đối với trường hợp xử  lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào   cho các trạm xử lý không dùng phèn. Bể  lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử  lý có công suất nhỏ  hơn (đến 3000 m3/ng). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình   trụ.  Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng : hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và   tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể  lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế  độ  quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự  dao động lưu lượng và nhiệt độ  của nước. Bể  chỉ  áp dụng đối với các trạm có   công suất đến 3000m3/ng. Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. Bể thường được  áp dụng để  sơ  lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao(>2000mg/l) với công  suất >=30000 m3/ng thì có hoặc không dùng chất keo tụ.
  12. 2.1.3 Bể lọc Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp  màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để  xử  lý nước không dùng phèn, không đòi   hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược   điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình  rửa lọc   vì vậy phải quản lý bằng thủ  công nặng nhọc. Bể  lọc chậm thường sử  áp dụng   cho các nhà máy có công suất đến 1000m3/ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ  màu đến 50 độ Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ  trên xuống, có   một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây   chuyền xử  lý nước mặt có dùng chất keo tụ  hay trong dây chuyền xử  lý nước  ngầm. Bể  lọc nhanh 2 lớp:  có nguyên tắc làm việc giống bể  lọc nhanh phổ  thông  nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc  và kéo dài chu kỳ làm việc của bể. Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt  để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế  tạo bằng thép  có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn. Loại   bể này được áp dụng trong dây chuyề  xử  lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi   hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ  đục lên đến 80 với công suất   trạm xử lý đến 300m3/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí  với công suất 
  13. Bể  có thể  làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ  nhật  hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể  có thể  xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìm nửa   nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. 2.2 XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÍ  Xử lí nước ngầm bằng phương pháp làm thoáng Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước. Làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước. Công  trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử  CO 2 vì lượng CO2 trong  nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá  Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử  Fe có trong nước. Hóa chất sử  dụng ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong  nước, Mn, H2S. Ngoài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta   phải cho thêm vôi cùng với clo. Mục đích cho thêm vôi là để  kiềm hóa nước giúp   cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.  Các công trình làm thoáng gồm: 2.2.1 Làm thoáng đơn giản:   Phun hoặc tràn trên bề  mặt bể  lọc có chiều cao từ  trên đỉnh tràn đến mực  nước cao nhất> 0,6m Hiệu quả: Khử được 30 – 35% CO2 Tốc độ lọc 5 – 7m/h; d = 0,9 – 1,3mm; Hvll = 1,0 – 1,2m Cường độ rử lọc bằng nước 10 – 12l/s.m2;  bằng khí 20l/s.m2 Fe 6,8 2.2.2 Dàn mưa:  Làm thoáng tự nhiên. Khử được 75 – 80% CO2, tăng DO (55% DO bão hòa) Cấu tạo dàn mưa gồm:  Hệ thống phân phối nước  Sàn tung nước (1 – 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m  Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc  Sàn và ống thu nước
  14. 2.2.3 Thùng quạt gió:  Làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió và nước đi  ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO2, tăng DO lên 70 – 85% DO bão hòa. Cấu tạo: Hệ thống phân phối nước. Lớp vật liệu tiếp xúc. 2.2.4 Clo hóa sơ bộ Clo hóa sơ  bộ  là quá trình cho clo vào nước trước bể  lắng và bể  lọc, mục  đích của clo hóa sơ bộ là: ­ Kéo dài thời gian tiếp xúc để  tiệt trùng khi nguồn nước bị  nhiễm   bẩn nặng. ­ Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa   tan để tạo thành các kết tủa tương ứng. ­ Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu. ­ Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài. Clo hóa sơ  bộ  có tác dụng ngăn chặn sự  phát triển của rong, rêu trong bể  phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy   nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian cua chu kì lọc. 2.2.5 Keo tụ ­ tạo bông Keo tụ và bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các  chất làm bẩn nước  ở  dạng lơ  lửng thành các bông cặn có khả  năng lắng được  trong bể lắng hay kết dính trên bề  mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ  nhanh   và kinh tế nhất. Khi trộn đều phèn với nước cần xử lý, các phản ứng hóa học và hóa lý xảy   ra tạo thành hệ  keo dương phân tán đều trong nước. Khi được trung hòa, hệ  keo   dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước   và dính với nhau tạo thành các bông cặn. Do đó, quá trình tạo nhân kết dính gọi là  quá trình keo tụ còn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản   ứng tạo bông cặn.
  15. Trong kỹ  thuật xử  lý  thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3,  Fe2(SO4)3 và FeSO4. Nhưng hiện nay  ở Việt Nam thường sử dụng phèn nhôm, còn   phèn sắt có hiệu quả  keo tụ  cao, nhưng các quá trình khác như  sản xuất, vận  chuyển,  phức tạp và trong quá trình xử lý dễ làm nước có màu vàng nên ít được sử  dụng trong kỹ thuật xử lý nước cấp. Hiệu quả của quá trình tạo bông phụ thục vào cường độ và thời gian khuấy  trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và kết dính vào nhau. Để  tăng cường quá trình tạo bông, thường cho vào bể  phản  ứng tạo bông   cặn chất trợ keo tụ polyme. Khi tan vào nước, polymer sẽ tạo ra liên kết dưới loại  anion nếu trong nước cần xử lý thiếu ion đối (như SO22­,…) hay loại trung tính nếu  thành phần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ. 2.2.6 Khử trùng nước Khử  trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử  lý nước ăn uống sinh   hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử  trùng. Sau các quá   trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị  giữ  lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng  nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các   chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng, … a. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo Clo là một chất oxy hóa mạnh  ở  bất cứ  dạng nào. Khi Clo tác dụng với  nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo  vào nước, chất diệt trùng sẽ  khuếch tán xuyên qua vỏ  tế  bào vi sinh vật và gây  phản  ứng với men bên trong của tế  bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn  đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Quá trình tiêu diệt vi sinh vật xảy ra như sau: đầu tiên chất diệt trùng đi qua  màng tế bào của vi sinh vật, sau đó phản  ứng với men bên trong màng tế  bào cản  trở  quá trình trao đổi chất bên trong nhân tế  bào và kết quả  là tế  bào sẽ  bị  diệt   vong. Tốc độ  của quá trình khử  trùng sẽ  tăng khi nồng độ  của chất khử  trùng và   nhiệt độ  của nước tăng, ngoài ra còn phụ  thuộc vào hàm lượng các tạp chất khác   trong nước, nồng độ  các tạp chất trong nước cao thì hiệu quả  của quá trình khử  trùng sẽ giảm đi đáng kể.
  16. Hiệu quả  khử  trùng phụ  thuộc vào nồng độ  chất khử  trùng, tức nồng độ  HClO. Trong kỹ  thuật xử  lý nước chất diệt trùng được dùng phổ  biến nhất là clo và các   hợp chất của clo vì rẻ. dễ kiếm và quản lý vận hành đơn giản. b. Dùng ozone để khử trùng Ozon (O3) là chất khí màu lam nhạt (trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu   chuẩn),có mùi hắc đặc trưng.Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả  năng  diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích  bề  mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị  khó chịu trong nước kể cả  khi trong nước  có chứa phênol. c. Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ  100oCcó  thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp  nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này   chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu  và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình. Khử trùng bằng tia cực tím (UV) Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng   diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước.   Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá   vỡ  cấu trúc và mất khả  năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ  bị  tiêu diệt. Hiệu quả  khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ  lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước. d. Khử trùng bằng siêu âm Dòng siêu âm với cường độ  tác dụng không nhỏ  hơn 2W/cm 2 trong khoảng  thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước. e. Khử trùng bằng ion bạc Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2 – 10   ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu   trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không   phát huy được khả năng diệt trùng. 2.3 Lựa chọn phương án xử lý
  17. 2.3.1 Đề xuất phương án xử lý Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phụ thuộc vào chất lượng và đặc trưng   của nguồn nước thô. Các vấn đề cần đề cập đến khi thiết kế hệ thống xử lý nước  bao gồm chất lượng nước thô, yêu cầu và tiêu chuẩn sau xử lý. Dựa vào các số liệu   đã có, so sánh chất lượng nước thô và nước sau xử  lý để  quyết định cần xử  lý   những gì, chọn những thông số chính về chất lượng nước và đưa ra kỹ thuật xử lý  cụ thể. Theo chất lượng nước nguồn đã có đưa ra các phương án xử lý: Phương án 1: Phương án 2: 3.2.2. So sánh 2 phương án So sánh Phương án 1 Phương án 2 Ưu điểm Giàn mưa:  Hệ   số   khử   khí   CO2  + Dễ vận hành trong thùng quạt gió là 90 –  95%   cao   hơn   so   với   giàn  + Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ  mưa sinh định kỳ  giàn mưa cũng không  Bể  lắng trong có lớp  gặp nhiều khó khăn cặn   lơ   lửng   đạt   hiếu   suất  Bể lắng ngang: cao hơn bể lắng ngang + hoạt động  ổn định, có thể  hoạt  Khối   lượng   công  động tốt ngay khi chất lượng nước  trình nhỏ ít chiếm diện tích đầu thay đổi + Vận hành đơn giản Khi   nước   qua   bể   lắng  ngang kết hợp với bể phản ứng thì 
  18. hiệu   suất   xử   lý   gần   như   tương  đương so với bể lắng trong có lớp  cặn lơ lửng Khuyết điểm Giàn mưa tạo tiếng  ồn khi  Thùng   quạt   gió   vận  hoạt động, khối lượng công trình  hành khó hơn giàn mưa, khó  chiếm diện tích lớn cải   tạo   khi   chất   lượng  nước đầu vào thay đổi, tốn  điện khi vận hành. Khi tăng  công   suất   phải   xây   dựng  them   thùng   quạt   gió   chứ  không thể cải tạo Bể  lắng trong có lớp  cặn   lơ   lửng   xây   dựng   và  vận   hành   phức   tạp,   rất  nhạy cảm với sự  dao động  về   lưu   lượng   và   nhiệt   độ  nguồn   nước   khó   khăn   khi  tăng  giảm  lưu lượng  nước  đầu vào Qua việc so sánh trên ta thấy phương án 1 là hợp lý. Chọn phương án 1 làm   phương án tính toán  Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm: Giàn mưa Bể trộn đứng Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Bể chứa nước sạch
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2