Đồ án Công nghệ môi trường: Xử lý nước cấp

Chia sẻ: Nguyen Thi Hong Mai | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:59

0
613
lượt xem
185
download

Đồ án Công nghệ môi trường: Xử lý nước cấp

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án Công nghệ môi trường: Xử lý nước cấp trình bày tổng quan về nước cấp và các biện pháp xử lý nước mặt, lựa chọn dây chuyền công nghệ. Đây là tài liệu học tập và tham khảo dành cho sinh viên ngành Công nghệ môi trường.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án Công nghệ môi trường: Xử lý nước cấp

  1. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC CẤP VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC MẶT 1.1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 1.1.1 Tính chất lý học của nước  Nhiệt độ Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lí n ước. Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước. Nhiệt độ của nguồn nước mặt dao động rất lớn (từ 4 ÷ 400C) phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước.  Hàm lượng cặn không tan Được xác định bằng cách lọc một đơn vị thể tích nước nguồn qua giấy lọc, rồi đem sấy khô ở nhiệt độ (105 ÷ 1100oC). Hàm lượng cặn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để chọn biện pháp xử lí đối với các nguồn nước mặt. Hàm lượng cặn của nước nguồn càng cao thì vi ệc x ử lí càng tốn kém và phức tạp.  Độ màu của nước Đơn vị đo độ màu thường dùng là Platin – Coban. Nước thiên nhiên th ường có độ mầu thấp hơn 200PtCo. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó, đ ể loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lý kết hợp.  Mùi và vị của nước Nước có mùi là do trong nước có các chất khí, các muối khoáng hoà tan, các hợp chất hữu cơ và vi trùng, nước thải công nghiệp ch ảy vào, các hoá ch ất hoà tan, …Nước có thể có mùi bùn, mùi mốc, mùi tanh, mùi cỏ lá, mùi clo, mùi phenol, … Vị mặn, vị chua, vị chát, vị đắng, … GVHD:Mai Quang Tuấn 1 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  2. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Độ đục thường được đo bằng máy so màu quang học dự trên cơ sở thay đổi cường độ ánh sáng khi đi qua lớp nước mẫu. Đơn vị đo độ đục xác định theo phương pháp này Là NTU (Nepheometric Turbidity Unit) 1NTU tương ứng 0.58 mg foomazin trong một lít nước.  Độ dẫn điện Nước có độ dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20 oC có độ dẫn điện là 4.2 µS/m (tương ứng điện trở 23.8 mΩ/cm. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. 1.1.2 Tính chất hóa học của nước  Độ pH PH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Khi pH =7 nước có tính trung tính pH 7 nước co tính kiềm Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước. Ở độ pH
  3. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP chất như phèn thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điều chỉnh pH.  Độ cứng Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi và magie có trong nước.Nước có độ cứng cao gây trở ngại cho sinh hoạt và s ản xu ất: gi ặt qu ần áo tốn xà phòng, nấu thức ăn lâu chín, gây đóng cặn nồi hơi, giảm chất lượng sản phẩm, …  Độ oxy hoá Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉ tiêu oxy hoá là đại lượng để đánh giá s ơ bộ m ức đ ộ nhi ễm b ẩn c ủa ngu ồn nước. Độ oxy hoá của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và ch ứa nhiều vi trùng.  Clorua Clorua làm cho nươc có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hòa tan các muối khoáng hoặc bọ ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở đoạn sông gần biển. Việc dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra mắc bệnh về thận. Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bê tông.  Sunfat Ion sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/l, có thể gay mất nước trong c ơ th ể và làm tháo ruột. Ngoài ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm th ực bê tông.  Florua Nước ngầm từ cá vùng đất chưa quặng apatit, đá alkalic, granit th ường có hàm lượng florua cao đến 10mg/l. trong nước thiên nhiên, các hợp ch ất của florua GVHD:Mai Quang Tuấn 3 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  4. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường. Ơ nồng độ thấp, từ 0.5 mg/l dến 1mg/l, florua giúp bảo vệ men răng  Hàm lượng sắt Sắt tồn tại trong nước dưới dạng sắt (II) hoặc sắt (III). Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng sắt (II) hoà tan của các muối bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi dưới dạng keo của axit humic hoặc keo silic. Việc tiến hành khử sắt chủ yếu đối với các nguồn nước ng ầm. Khi trong nước có hàm lượng sắt > 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó ch ịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng sản phẩm của ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp và làm gi ảm tiết diện vận chuyển nước của đường ống.  Hàm lượng mangan Mangan thường được gặp trong nước nguồn ở dạng mangan (II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công ngh ệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước.  Nhôm Vào mùa mưa, ở nững vùng đất phèn, đát ở trong điều kiện khử không co oxy, nên các chất như Fe2O3 và Jarosite tác dộng qua lại, lấy oxy của nhau và tạo thành sắt , nhôm, sunfat hòa tan trong nước. Do đó, nước mặt ở vung náy th ường r ấ chua, pH = 2.5÷4.5, sắt tồn tại chủ yếu là Fe2+ (có khi dến 300 mg/l), nhôm hòa tan ở dạng ion Al3+ ( từ 5 ÷ 70mg/l). Khi chứa niều nhôm hào tan nước thường có màu trong xanh và vị rất chua. Nhôm có đọc tính đối với sức khỏe con người. Khi uống nước co chứa hàm l ượng nhôm cao có thể gây t\ra các bênh về não như Alzheimer.  Các chất khí hoà tan GVHD:Mai Quang Tuấn 4 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  5. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Các chất khí hoà O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí H2S là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất h ữu cơ, phân rác. Khi trong n ước có H2S làm nước có mùi trứng thối khó chịu và ăn mòn kim loại. Hàm lượng O2 hoà tan trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước. Nước ngầm có hàm lượng oxy hoà tan rất thấp hoặc không có, do các phản ứng oxy hoá khử xảy ra trong lòng đất đã tiêu hao hết oxy. Khí CO2 hoà tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỹ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác đ ịnh hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO-3 cùng tồn tại trong nước. Nếu trong nước có lượng CO 2 hoà tan vượt quá lượng CO2 cân bằng, thì nước mất ổn định và sẽ gây ăn mòn bêtông. 1.1.3 Các chỉ tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có rất nhiều vi trùng, rong tảo và các đ ơn bào. Chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát tri ển trong n ước. Trong đó có một số sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nươc trước khi sử dụng. Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại sinh vật gây bệnh qua đường nước vì phức tạp và tốn thời gian. Mục đích của vi ệc ki ểm tra v ệ sinh n ước là xác định mức độ an toàn của nước đối với sức khỏe con người. Do v ậy có th ể dùng vài vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá ô niễm từ rác, phân người và động vật. Có 3 nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân: • Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia Coli ( E.coli) • Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis. • Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridum perfringents Đây là những nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người. Trong đó E.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian b ảo t ồn trong n ước g ần gi ống GVHD:Mai Quang Tuấn 5 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  6. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP những vi sinh vật gây bệnh khác. Sự có mặt E.Coli ch ứng tỏ nguồn nước đã b ị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác. 1.2 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT Theo tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT “ Quy chuẩn kỹ thu ật qu ốc gia v ề ch ất lượng ăn uống” phải đạt được những chi tiêu về lí hóa học và vi trùng như sau: Bảng 3.1: Chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống TT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa 1 Độ đục NTU 2 2 Độ sắc TCU 15 Không có mùi, vị 3 Mùi vị lạ 4 Độ pH 6,5 - 8,5 5 Độ cứng mg/l 300 6 Độ Ôxy hoá KMnO4 mg/l 2 7 Sunfua Hydro mg/l 0,05 8 Clorua mg/l 250 9 Nitrat mg/l 50 10 Nitrit mg/l 3 11 Sulfat mg/l 250 12 Antimon mg/l 0.005 13 Florua mg/l 1,5 14 Bari mg/l 0.7 15 Amoni mg/l 3 16 Natri mg/l 200 17 S ắt mg/l 0,3 18 Mangan mg/l 0.3 19 Đồng mg/l 1 20 Kẽm mg/l 3 21 Nhôm mg/l 0,2 22 Chì mg/l 0,01 GVHD:Mai Quang Tuấn 6 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  7. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP 23 Asen mg/l 0,01 24 Cadmi mg/l 0,003 25 Thuỷ ngân mg/l 0,001 26 Crôm mg/l 0,05 27 Xianua mg/l 0,07 28 Borat và Axít boric mg/l 0.3 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 1.3.1 Phương pháp hóa lý  Quá trình keo Trong nước sông suối, hồ ao,.. thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành ph ần và kích thước rất khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng các bi ện pháp x ử lý c ơ học trong công nghệ xử lý nước như lắng lọc có thể loại bỏ được cặn có kích thước lớn hơn 10-4mm. Cũn cỏc hạt cú kớch thước nhỏ hơn 10 -4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp lí cơ học kết hợp với biện pháp hoá học, tức là cho vào n ước cần xử lí các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết l ại v ới nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, taọ thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Để thực hiện quá trỡnh keo tụ người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3; phốn sắt FeSO4 hoặc FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hoà tan. Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hoà ion H + thỡ cần phải kiềm hoỏ nước. Chất dùng để kiềm hoá thông dụng nh ất là vôi CaO. Một số trường hợp khỏc cú thể dựng là Na 2CO3 hoặc xút NaOH. Thông thường phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5.5÷ 7.5. GVHD:Mai Quang Tuấn 7 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  8. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Một số nhân tố cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: các thành ph ần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng, nhiệt độ…  Hấp phụ Hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha và g ọi la h ấp phụ bề mặt. Khi phân tử các chất bị hấp phụ đi sâu và trong lòng ch ất h ấp ph ụ, người ta gọi quá trình này là sự hấp phụ. Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhi ệp h ấp ph ụ. B ề mặt càng lớn tức lòa độ xốp chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra cang lớn. Bản chất của quá trình hấp phụ: hấp phụ các chất hòa tan là kết quả c ủa sự chuyển phân tử của những chất có từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường bề mặt. Trường lực bề mặt gồm có: + Hydrat hóa các phân tử chất tan, tức là tacvs dụng tương hỗ gi ữa các phân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước. + Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn bị hấp ph ụ thì đ ầu tiên sẽ loại được các phân tử trên bề mặt chất rắn. Các phương pháp hấp phụ:  Hấp phụ vật lí  Hấp phụ hóa học 1.3.2 Biện pháp hóa học  Khử trùng Ngoài các tạp chất hữu c ơ và vô cơ, nước thiên nhiên còn chứa rất nhiều vi sinh vật, vi khuẩn và các loại vi trùng gây bênh nh ư tả, l ỵ , th ương hàn mà các quá trình xử lý cơ học không thể loại trừ được. Để ngăn ngừa các b ệnh d ịch, n ước c ấp cho sinh hoạt phải được diệt trùng. GVHD:Mai Quang Tuấn 8 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  9. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Với các hệ thống cấp nước công nghiệp cũng cần phải diệt trùng để ngăn ngừa sự kết bám của các vi sinh vật lê thành ống dẫn nước trong các thiết bị làm lạnh, làm giảm khả năng truyền nhiệt đồng thời làm tăng tổn th ất th ủy l ực c ủa h ệ thống. Các quá trình khử trùng: • Khử trùng bằng phương pháp hóa học • Khử trùng bằng Clo và các hợp của Clo Clo là một chất oxi hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác d ụng v ới n ước 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 vaatjvaf gây ph ản ứng v ới men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O -> HOCl + HCl Hoặc có thể ở dạng phương trình phân li: Cl2 + H2O -> H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nư sau: Ca(OCl)2 + H2O -> CaO + 2HOCl 2HOCl -> 2H+ + 22OCl- pH của nước cang cao, hiệu quả khử trùng bằng Clo cang giảm. • Khử trùng bằng Clo và amôniac Khi khử trùng bằng Clo, mà trong nước có chứa pheenol, để ngăn chặn mùi Clophenol, phải đặt thiết bị để cho khí amoniac vào nước. Amoniac ph ải đ ược b ảo quản trong bình hoặc thùng đặt tại kho tiêu thụ Thiết bị amoniac hóa được bố trí trong buồng riêng, cách li với buồng định liều lượng Clo và phải được trang bị cơ gới hóa để di chuyển các bình và thùng. • Dùng ôzôn để khử trùng GVHD:Mai Quang Tuấn 9 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  10. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Ôzôn là 1 chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong n ước và r ất đ ộc h ại đ ối v ới con người. Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ỗi phân tử và nguyên tử. Ôzôn có tính hoạt hóa mạnh hơm Clo, nên khả năng diệt trùng m ạnh h ơn Clo r ất nhiều lần. Lượng ozon cần thiết cho vào nước không lớn. Thời gian tiếp xúc rất ngắn (5 phút), không gây mùi khó chịu cho nước kể cả khi trong nước có phenol. • Khử trùng nước bằng tia tử ngoại Tia tử ngoại hay còn gọi là tia cực tím, là các tia có bước sóng ngắn có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia c ực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh v ật, phá v ỡ c ấu trúc và mất khả năng trao đỏi chất, vì thế chúng bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chit đạt được triệt để khi trong nước không co các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Các phương pháp khử trùng khác • Khử trùng bằng siêu âm Dùng dòng siêu âm với cường độ tác dụng lớn trong khoảng th ời gian nh ỏ nhất là 5 phút, sẽ có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật co trong nước. • Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Dây là phương pháp cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oC có th ể tiêu diêu phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Ch ỉ trừ nhóm vi khu ẩn khi g ặp nhi ệt đ ộ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đung sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gian đình. • Khử trùng bằng Ion bạc Ion bac thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước. Với hàm lượng 2-10ion g/l đã có tác dụng diệt trùng. Tuy nhiên, h ạn ch ế của ph ương pháp này là : n ếu GVHD:Mai Quang Tuấn 10 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  11. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại mu ối … thì ion b ạc không phát huy được khả năng diệt trùng.  Làm mềm nước Nước có độ cứng cao thường gây nên nhiều tác hại cho người sử dụng làm lãng phí xà phòng và các chất tẩy, tạo ra cặn kết bám bên trong đ ường ống, thi ết b ị công nghiệp làm giảm khả năng hoạt động và tuổi thọ của chúng. Làm mềm nước thực chất là quá trình xử lý giảm hàm lượng canxi và magie nhằm hạ độ cứng của nước xuống đến mức cho phép. Các phương pháp làm mềm nước: • Phương pháp hóa học  Làm mềm nước bằng vôi Làm mềm nước bằng vôi hay còn gọi là phương pháp khử độ cứng cacbonat bằng vôi, được áp dụng khi cần phải giảm cả độ cứng và độ kiềm của nước. Khi cho vôi vào nước, các phản ứng xảy ra theo trình tự sau: 2CO2 + Ca(OH)2 -> Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->Mg(HCO3)2 + 2CaCO3↓ + 2H2O 2NaHCO3 + Ca(OH)2 ->CaCO3↓ + Na2CO3 + H2 O Để tăng cường cho quá trình lắng cặn CaCO3 và Mg(OH)2 khi làm mềm nước bằng vôi, pha thêm phèn vào nước. Do phản ứng làm m ềm n ước di ễn ra ở pH lớn hơn 9 nên không dùng được phèn nhôm, trong môi trường kiềm phèn nhôm tạo ra aluminat hòa tan. Để kiểm tra hiệu quả của trình làm mềm bằng vôi, chỉ cần xác định giá trị pH sau khi pha vôi vào nước. Phản ứng sẽ diễn ra triệt để khi đã đ ạt đ ến s ự cân b ằng bão hòa CaCO3 và Mg(OH)2 trong nước. Tương ứng với trạng thái bão hòa đó, đ ộ ổn định của nước phải được thể hiện ở một giá trị pHo nào đó. Tại trạng thái bão hòa tự nhiên ứng với pHs của nước, tốc độ phản ứng lắng cặn diễn ra rất chậm. GVHD:Mai Quang Tuấn 11 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  12. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Để tăng tốc độ lên, cần phải có một lượng dư ion OH biểu th ị bằng giá trị ∆pH. Như vậy giá trị pHo sẽ có được biểu thị bằng công thức: pHo = pHs + ∆pH Trong đó pHo: độ pH bão hòa của nước ở cuối quá trình làm mềm. pHs: có thể xác định bằng phương pháp Langlier để đánh giá độ ổn định của nước.  Làm mềm nước bằng vôi và sođa Khi tổng hàm lượng các ion Mg2+ và Ca2+ lớn hơn tổng hàm lượng các ion HCO3- và CO32+ nếu sử dụng vôi được đọ cứng magie, nhưng độ cứng toàn phần không giảm. Để khắc phục điều này, cho thêm sođa vào nước các phản ứng sẽ là: MgSO4 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2↓ + CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2↓ + CaCl2 Và CaSO4 + Na2CO3 -> CaCO3↓ + Na2SO4 CaCl2 + Na2CO3 -> CaCO3↓ + 2NaCl2 Như vậy ion CO32- của sođa đã thay thế ion của các axit mạnh tạo ra CaCO 3 kết tủa.  Làm mềm nước bằng photphat Khi cần làm mềm triệt để, sử dụng vôi và sođa vẫn chưa h ạ độ cứng của nước xuống được đến mức tối thiểu. Để đạt được điều này, cho vào n ước Na 3PO4 sẽ khử được hết các ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước ở dạng muối không tan theo phản ứng: 3CaCl2 + 2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl 3MgSO4 + 2Na3PO4 -> Mg3(PO4)2 ↓+ 3Na2 SO4 3Ca(HCO3)2+2Na3PO4 -> Ca3(PO4)2 ↓ + 6NaHCO3 GVHD:Mai Quang Tuấn 12 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  13. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP 3Mg(HCO3)2+2Na3PO4 -> Mg3(PO4)2 ↓+ 6NaHCO3 Quá trình làm mềm nước bằng photphat chỉ diện ra ở nhiệt độ lớn hơn 100 oC. Sau xử lý, độ cứng của nước giảm xuống còn 0,04 đến 0,05 mđlg/l. Do giá thành của Na3PO4 cao nên thường chỉ dùng nó với liều lượng nhỏ sau khi đã làm m ềm bằng vôi và sođa. • Phương pháp nhiệt Nguyên lý cơ bản của phương pháp là khu đun nóng nước, khí cacbonic hòa tan sẽ bị khử hết thông qua sự bốc hơi, trạng thái cân bằng của các hợp ch ất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình: Ca(HCO3)2 -> CaCO3↓ + CO2↑ + H2O Tuy nhiên đun sôi nước chỉ khử hết khí CO 2 và giảm độ cứng cabonat của nước, trong nước vẫn còn một lượng CaCO3 hòa tan. Đối với magie quá trình lắng cặn xảy ra qua hai bước, khi nhiệt độ nước đạt 18oC: Mg(HCO3)2 -> MgCO3 + CO2↑ + H2O Khi tiếp tục tăng nhiệt độ thì MgCO3 bị thủy phân: MgCO3 + H2O -> Mg(OH)2↓ + CO2↑ Như vậy khi đun nóng nước, độ cứng ccbonat sẽ giảm đi đáng kể. Nếu kết hợp xử lý hóa chất với đun nóng, bông cặn tạo ra có kích thước lớn và lắng nhanh do độ nhớt của nước giảm, đồng thời giảm được lượng hóa chất cần sử dụng. Làm mềm nước bằng đun nóng thường chỉ áp dụng cho các h ệ th ống c ấp nước nóng công nghiệp như nước nồi hơi vì kết hợp sử dụng nhi ệt l ượng nhi ệt d ư của nồi hơi. Các công trình làm mềm bao gồm: pha ch ế, và đ ịnh lượng hóa ch ất, thiết bị đung nống nước, bể lắng và bể lọc. 1.3.3 Biện pháp cơ học  Lắng nước Lắng nước là giai đoạn là sạch sơ bộ trước khi đưa nươc vào bể lọc đ ể hoàn thành quá trình làm trong nước. Quá trình lắng xảy ra rất phức tạp, có thể tóm tắt là: GVHD:Mai Quang Tuấn 13 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  14. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP • Lắng ở trạng thái động ( nước luôn chuyển động) • Các hạt cặn không tan không đồng nhất ( có hình dạn, kích th ước khác nhau …) • Không ổn định ( luôn thay đổi)  Lắng ngang Để nghiên cứu quá trình lắng cặn ở bể lắng ngang, trước tiên xét chuy ển động của các hạt cặn tự do trong điều kiện chảy tầng lí tưởng. Lúc này quỹ đ ạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy c ủa dòng nước theo phương năm ngang có dạng đường thẳng. Trường hợp lắng nước có dùng chất keo tụ, quỹ đạo chuyển động của cac hạt cặn là những đường cong có bán kính cong nh ỏ hơn so v ới trường h ợp l ắng không dùng chất keo tụ. Càng xa điểm xuất phát, kích th ước h ạt càng tăng lên do quá trình va chạm, kết dính. Do đó tốc độ lắng cũng tăng lên. So v ới l ắng không keo tụ, lắng có keo tụ có hiệu quả lắng co hơn nhiều.  Bể lắng ngang Là loại nước chuyển động theo chiều ngang. Có kích thước hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép. Sử dụng khi công suất lớn hơn 300m3/ngàyđêm. Cấu tạo bể lắng ngang: bộ phận phân phối nước vào bể; vùng lắng cặn; hệ thống thu nước đã lắng; hệ thống thu nước xã cặn. Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt.  Bể lắng đứng Là loại nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ d ưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống. Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, các hạt keo có tốc độ rơi lớn h ơn t ốc độ dâng của dòng nước sẽ lắng xuống được. Còn các hạt keo có tốc độ rơi nhỏ hơn GVHD:Mai Quang Tuấn 14 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  15. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP hoặc bằng tốc độ dâng của dòng nước, sẽ chỉ lơ lửng hoặc bị cuốn theo dòng n ước lên phía trên bể. Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức là trong nước có các hạt cặn kết dính, thì ngoài các hạt cặn có tốc độ rơi bân đầu l ớn h ơn t ốc đ ộ r ơi c ủa dòng n ước lắng xuống được, còn các hạt cặn khác cũng lắng xuống được. Nguyên nhân là do quá trình các hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ hơn tốc độ dòng nước bị đẩy lên trên, chúng đã kết dính lại với nhau và tăng dần kích thước, cho đến khi có tốc độ rơi lớn hơn tốc độ chuyển động của dòng nước sẽ rơi xuống. Nh ư vậy lắng keo tụ trong bể lắng đứng có hiệu quả lắng cao hơn nhi ều so với l ắng t ự nhiên. Tuy nhiên hiệu quả lắng trong bể lắng đứng không chỉ phu thuộc vào chất keo tụ, mà còn phụ thuộc vào sự phân bố đều của dong nước đi lên và chi ều cao vùng lắng phải đủ lớn thì các hạt cặn mới kết dính với nhau được. Bể thường có dạng hình vuông hoặc hình tròn được xây bằng gạch hoặc bê tông cốt thép. Được sử dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn 3000m3/ ngàyđêm. Ống trung tâm có thể là thép cuốn hàn điện hay bê tông cốt thép. Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ. Cấu tạo bể: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở phía trên và vùng chứa nến cặn ở dạng hình nón hoặc hinh chóp ở phía dưới, Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn được thải ra ngoài theo chu kì bằng ống và van xả cặn . Nguyên tắc làm việc bể: đầu tiên nước chảy vào ống trung tâm ở giữa bể, rồi đi xuống dưới qua bộ phận hãm là triệt tiêu chuẩn động xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và được đưa sang bể lọc. GVHD:Mai Quang Tuấn 15 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  16. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP  Bể lắng lớp mỏng Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang nh ưng khác v ới lang ngang là trong vùng lắng của bể được đặt thêm các bảnh vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45o ÷ 60o so v ới mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau. Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên b ể l ắng l ớp m ỏng có hiệu suất lắng cao hơn so với bể lắng ngang. Vì vậy kích th ước b ể l ắng l ớp m ỏng nhỏ hơn bể lắng ngang, tiết kiệm diện tích đất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình. Tuy nhiên do phải đặc nhiều bản vách ngăn song song ở vùng lắng, nên vi ệc lắp ráp phức tạp và tốn vật liệu làm vách ngăn. Mặt khác do b ể có ch ế đ ộ làm vi ệc ổn định, nên đòi hỏi nước đã hòa trộn chất phản ứng cho vào bể phải co chất lượng tương đối ổn định. Vì vậy, trước mắt nên xử dụng bể lắng lớp mỏng cho những trạm xử lý có công suất không lớn, khi xây mới, hoặc có thể sử dụng khi c ần c ải t ạo b ể l ắng ngang cũ để nâng công suất trong điều kiện diện tích không cho phép xây dựng thêm công trình mới. Theo chiều của dòng chảy, bể lắng lớp mỏng được chia làm 3 loại: bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều; bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngược chiều.  Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng Nước cần xử lí sau khi đã trộn đều với chất phản ứng ở b ể trộn ( không qua bể phản ứng) đi theo đường ống dẫn nước vào, qua h ệ th ống phân ph ối với t ốc đ ộ thích hợp vào ngăn lắng. Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ va chạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại. Kết quả nước được làm trong. GVHD:Mai Quang Tuấn 16 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  17. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Thông thường ở lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn l ắng và ngăn chứa nén cặn. Lớp nước ở phía trên tầng cặn lơ lửng gọi là tầng bảo v ệ. N ếu không có tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng sẽ bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn làm giảm hiệu quả lắng cặn. Mặc khác để bể lắng trong làm việc được tốt, nước đưa vào bể ph ải có lưu lượng và nhiệt độ ổn định. Ngoài ra nước trước khi đưa vào bể lắng trong phải qua ngăn tách khí. Nếu không trong quá trình chuyển động từ dưới lên trên, các bọt khí s ẽ kéo theo các h ạt cặn tràn vào máng thu nước trong làm giảm chất lượng nước sau lắng. Bể lắng trong có ưu điểm là không cần xây dựng bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo bông kết tủa xảy ra trong điều ki ện keo tụ ti ếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn diện tích xây d ựng h ơn. Nhưng bể lắng trong có kết cấu phức tạp, chế độ quản lí chặc chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với dao động lưu l ượng và nhiệt độ của nước. Bể lắng trong chỉ sử dụng cho các trạm xử lý có công suất đến 3000 m3/ngàyđêm  Bể lắng li tâm Nước cần xử lí theo ống trung tâm vào giữa ngăn phân phối , rồi được phân phối vào vùng lắng. Trong vùng lắng nước chuyển động chậm dần từ tâm b ể ra ngoài. Ở đây cặn được lắng xuống đáy, nước trong thì được thu vào máng vòng và theo đường ống sang bể lọc. Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính có th ể tư 5m trở lên. B ể l ắng li tâm thường được sử dụng sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao ( l ớn h ơn 2000mh/l) với công suất lớn hơn howcj bằng 30.000 m 3/ngàyđêm và có hoặc không dùng chất keo tụ. GVHD:Mai Quang Tuấn 17 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  18. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Bể lắng li tâm là loại trung gian giữ bể lắng ngang và bể lắng đ ứng. N ước t ừ vùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên. So v ới m ột s ố ki ểu b ể lắng khác, bể lắng li tâm có một số ưu điểm sau: nhờ có thiết bị gạt bùn, nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng ( 5 ÷ 8%), do đó chi ều cao công tác b ể nhỏ (1,5 ÷ 3,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao. Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm vi ệc bình thường. Nhưng bể lắng li tâm có kết quả lắng cặn kém hơn so với các bể lắng khác do bể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuy ển động ch ậm dần t ừ trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn, cặn khó lắng đôi khi xu ất hi ện chuy ển đ ộng khối. Mặc khác nước trong chỉ có thể thu vào bằng hệ thống máng vong xung quanh bể nên thu nước khó đều. Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên chống bị hư hỏng.  Loc nước Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật li ệu lọc v ới m ột chi ều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữ lại trên bề mặt hoặc gi ữa các khe h ở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại làm tốc độ l ọc gi ảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của lọc, ph ải th ổi rửa b ể l ọc b ằng n ước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu l ọc. B ể l ọc luôn luôn phải hoàn nguyên. Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng ởi hai thông số cơ bản là: tốc độ lọc và chu kì lọc.  Phân loại bể lọc • Theo tốc độ: GVHD:Mai Quang Tuấn 18 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  19. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 1-0.5m/h Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 5-15m/h Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 33-100 m/h • Theo chế độ làm việc: Bể lọc trọng lực: hở, không áp Bể lọc có áp lực: lọc kín  Các loại bể lọc • Bể lọc chậm Nước từ máng phân phối di vào bể qua lớp cát lọc vận tốc rất nh ỏ ( 0.1 - 0.5 m/h). Lớp cát lọc được đỏ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp s ỏi đỡ là h ệ th ống thu n ước đã lọc đưa sang bể chứa. Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể không được lớn hơn 6m và bề dày không lớn hơn 60m. Số bể lọc không được ít hơn 2. Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc làm bằng bê tông cốt thép. Đáy bể thường có độ đốc 5% về phía xả đáy. Trước khi cho bể vào làm việc phải đưa nước vào bể qua ống thu n ước ở phía dưới và dân dần lên, nhầm dồn hết không khí ra kh ỏi l ớp cát l ọc. Khi m ực nước dâng lên trên mặt lớp cát lọc từ 20 ÷ 30 cm thìu ngừng lại và mở van cho nước nguồn vào bể đến ngang cao độ thiết kế. Mở van điều chỉnh tốc độ lọc và điều chỉnh cho bể lọc làm vi ệc đúng t ốc đ ộ tính toán. Trong quá trình làm việc, tổn thất qua bể lọc tăng dần lên, hàng ngày ph ải điều chỉnh van thu nước một vài lần để đảm bảo tốc độ lọc ổn định. Khi tổn thất áp lực đạt đến trị số giới hạn ( 1÷2m) thì ngừng vận hành để rửa lọc. • Bể lọc nhanh GVHD:Mai Quang Tuấn 19 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai
  20. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG – XỬ LÝ NƯỚC CẤP Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bbao gồm bể lọc m ột chiều và bể lọ 2 chiều. Trong bể lọc một chiều gồm 1 lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc. Khi lọc: nước được được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu ọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa vào bể chứa nước sạch. Khi rửa: Nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân ph ối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ , lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn tràn vào máng thu nước rửa, thu về máng tập trung, rồi được xả ra ngoaig theo mương thoát nước. Sau khi rửa, nước được đưa vào bể đến mực nước thiết kế, rồi cho bể làm việc. Do cát mới rửa chưa được sắp xếp lại, độ rỗng lớn, nên ch ất l ượng nước l ọc ngay sau khi rửa chưa đảm bảo, phải xả lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa. Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào chu kì công tác của b ể l ọc, t ức là phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa 2 lần rửa bể. Chu kì công tác c ủa b ể l ọc dài hay ngắn phụ thuộc vào bể chứa. Thời gian xả nước lọc đàu quy định là 10 phút. • Bể lọc nhanh 2 lớp Bể lọc nhanh 2 lớp, có nguyên tắc làm việc, cấu tạo và tính toán hoàn toàn giống bể lọc nhanh phổ thông. Bể này chỉ khác bể lọc nhanh phổ thông là có 2 lớp vật liệu lọc: lớp phía dưới là cát thạch anh, lớp phía trên là lớp than Angtraxit. Nhờ có lớp vật liệu lọc phía trên có cỡ hạt lớn h ơn nên đ ộ r ỗng l ớn h ơn. Do đó sức chứa cặn bẩn của bể lắng lên từ 2 ÷ 2,5 l ần so v ới b ể l ọc nhanh ph ổ thông. Vì vậy có thể tăng tốc độ lọc của bể và kéo dài chu kì làm việc của bể. Tuy nhiên khi rửa bể lọc 2 lớp vật liệu lọc thì cát và than r ất d ễ xáo tr ộn l ẫn nhau. Do đó chỉ dùng biện pháp rửa nước thuần túy để rửa bể lọc nhanh 2 l ớp v ật liệu lọc. • Bể lọc sơ bộ GVHD:Mai Quang Tuấn 20 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Mai

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản