Đang tải... (xem toàn văn)
Độ cứng: dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do Canxi và Magiê phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan.Trong sản xuất, nước cứng có thể tạo
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước Bộ mơn Cấp nước XỬ LÝ NƯỚC CẤP Giảng viên: PGS.TS Đoàn Thu Hà Email: thuha_ctn@tlu.edu.vn ĐT: 0948172299 XỬ LÝ NƯỚC CẤP NỘI DUNG Nội dung Giới thiệu môn học Chương Đánh giá chất lượng nước nguồn yêu cầu chất lượng nước cấp Chương Các phương pháp dây chuyền công nghệ xử lý nước Chương Keo tụ cặn bẩn nước Chương Lắng nước Chương Lọc nước Chương Khử sắt, mangan nước Chương Khử trùng nước Chương Ổn định nước Chương Một số phương pháp xử lý đặc biệt Chương 10 Trạm xử lý nước Tham quan thực tập Tổng kết môn học Cộng 45 tiết 1.1 ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC MẶT, NƯỚC NGẦM DÙNG LÀM NGUỒN NƯỚC CẤP SINH HOẠT 1.1.1 Nước mặt: Sông, hồ, biển 1.1.1.1 Nước sông: Nước mưa, nước khơng khí ngưng tụ phần nước ngầm tập trung lại thành dòng sông suối * Ưu: - Trữ lượng lớn - Dễ thăm dò khai thác - Độ cứng hàm lượng sắt nhỏ * Nhược: - Thay đổi lớn theo mùa độ đục, lưu lượng, mức nước nhiệt độ - Sơng có nhiều tạp chất Hàm lượng cặn cao mùa lũ, chứa lượng hữu vi trùng lớn, dễ bị nhiễm bẩn nước thải nên giá thành xử lý cao 1.1.1.2 Nước suối: Mùa khô nước lưu lượng nhỏ Mùa lũ nước lớn nước đục, có nhiều cát sỏi, mức nước lên xuống đột biến Ứng dụng: Có thể sử dụng cấp nước cho làng đơn vị quân đội khu vực Nếu muốn sử dụng cho hệ thống cấp nước qui mơ lớn phải có cơng trình dự trữ phòng chống phá hoại 1.1.1.3 Nước ao hồ: Hàm lượng cặn bé độ màu hợp chất hữu phù du rong tảo lớn Thường dễ nhiễm trùng, nhiễm bẩn không bảo vệ cẩn thận 1.1.1.4 Nước biển: Nguồn nước tương lai trữ lượng cực lớn độ mặn cao Phương pháp xử lý: + Chưng cất, bốc hơi: kinh tế + Cơ chế sinh học 1.2.1 Các tác nhân thơng số nhiễm hóa lý nguồn nước 1.2.1.1 Màu sắc: Khi nước chứa nhiều chất rắn lơ lửng, loại tảo, chất hữu trở nên thấu quang ánh sáng Mặt trời sinh vật sống tầng nước sâu đáy phải chịu điều kiện thiếu ánh sáng trở nên hoạt động linh hoạt Các chất rắn môi trường nước làm hoạt động sinh vật sống nước khó khăn hơn, số trường hợp gây chết 1.2.1.2 Mùi vị: - Mùi nước thường hợp chất hóa học (hợp chất hữu cơ) hay sản phẩm từ trình phân hủy vật chất gây nên Nước thiên nhiên có mùi đất, mùi tanh, mùi thối Nước sau tiệt trùng với hợp chất clo có mùi nồng nhiễm Clo hay Clophenol - Tùy theo thành phần hàm lượng muối khống hịa tan mà nước có vị: mặn,ngọt, chát, đắng 1.2.1.3 Đô đục: làm khả truyền ánh sáng bị giảm dẫn đến ảnh hưởng hoạt động sinh vật người 1.2.1.4 Nhiệt độ 1.2.1.5 Độ dẫn điện: Độ dẫn điện nước tăng theo hàm lượng chất khống hịa tan nước dao động theo nhiệt độ 1.2.1.6 Chất rắn lơ lửng: gây cho nước đục, thay đổi màu sắc khoáng chất khác 1.2.1.7 Độ cứng: dùng nước có độ cứng cao sinh hoạt gây lãng phí xà phịng Canxi Magiê phản ứng với axit béo tạo thành hợp chất khó tan.Trong sản xuất, nước cứng tạo lớp cáu cặn lò gây kết tủa ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 1.2.1.8 Độ pH: Sự thay đổi pH nước liên quan đến diện hóa chất axit kiềm, phân hủy CHO, NO3-, cá khơng sống nước có pH < pH > 10 1.2.2 Các tác nhân thơng số hóa học gây nhiễm môi trường nước 1.2.2.1 Kim loại nặng: Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn Khối lượng nặng khơng tham gia tham gia vào q trình sinh hóa thường tích lũy lại thể sinh vật, chúng chất độc hại sinh vật Trong tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước, nồng độ nguyên tố kim loại quan tâm hàng đầu 1.2.2.2 Các hợp chất chứa nitơ: NH4+, NO3-, NO2- Do trình phân hủy chất hữu cơ, sử dụng rộng rãi loại phân bón Ngoài cấu trúc địa tầng số đầm lầy, nước thường nhiễm nitrat Nồng độ NO3- cao môi trường dinh dưỡng tốt cho rong, tảo phát triển làm ảnhhưởng đến nước dùng sinh hoạt 1.2.2.3 Các hợp chất photpho: thường gặp PO43-→ tảo phát triển Photphát khơng thuộc loại hóa chất độc người, tồn trongnước cao làm cản trở trình xử lý, đặc biệt hoạt động bể lắng Đối với nguồn nướccó hàm lượng CHC, NO3- PO4- cao bơng cặn bể tạo không lắng bể lắng mà có khuynh hướng tạo thành đám lên mặt nước, đặc biệt vào lúc trời nắng 1.2.2.4 Các hợp chất silic: pH < 8: H2SiO3 pH = ÷ 11: HSiO3 pH = ÷ 11: HSiO3 pH > 11: SiO32- Trong nước cấp cho nồi áp lực, tồn hợp chất silic nguy hiểm dosilicat đóng lại thành nồi, thành ống làm giảm khả truyền nhiệt gây tắc ống 1.2.2.5 Clorua: Cl- cao gây bệnh thận Nước chứa nhiều chất Clorua có tính xâm thực bê tơng 1.2.2.6 Sunfat:C SO42- > 400mg/l gây nước thể làm tháo ruột.SO42- gây xâm thực bê tông Chiều dày lớp VLTX tầng giàn mưa 0,3÷ 0,4m, từ khối tích DT bề mặt giàn mưa tính → tính số tầng TX cần thiết Tốc độ nước chảy ống dẫn nước lên giàn mưa V = 0,8 ÷ 1,2 m/s Tốc độ nước chảy ống dẫn nước xuống bể lắng V = 1,0 ÷ 1,5 m/s Ống rửa nước sàn tung có d = 20mm với khoảng cách phục vụ khơng 10m, Áp lực vòi phun ≥ 10m Ống nước khỏi sàn có d = 100 ÷ 200 mm Bể lắng TX: Chức bể lắng TX Fe2+ tiếp xúc với ôxy khơng khí tạo đkiện cho QT oxi hóa thủy phân sắt diễn hoàn toàn, đồng thời giữ lại phần cặn nặng trước đưa sang bể lọc Thời gian nước lưu bể t = 30 – 45 phút Khi công suất TXL nhỏ 30.000m3/ngđ → sử dụng bể lắng đứng TX Cấu tạo bể lắng đứng TX giống bể lắng đứng dùng để xử lý nước mặt Nhưng ống trung tâm bể lắng tiếp xúc nhỏ làm nhiệm vụ dẫn nước từ giàn mưa xuống, vận tốc tính tốn V = 0,8÷1,2m/s Chu kỳ xả cặn dao động từ ÷ 30 ngày Khi cơng suất TXL ngầm Q > 30.000m3/ngđ dùng bể lắng ngang TX Cấu tạo bể lắng ngang TX giống bể lắng ngang làm nước, người ta phải bố trí thêm ngăn ngang theo chiều dọc bể Khoảng cách vách ngăn từ ÷ 4m Trên vách ngăn có bố trí cửa sổ hướng dịng chảy theo chiều dích dắc lên xuống Diện tích cửa sổ thường lấy từ 30 – 50% diện tích vách ngăn Mép cửa sổ hướng dòng cao lớp cặn tối thiếu 0,5m Chiều dày lớp lấy tối thiểu 0,5m Chiều cao vùng lắng lấy từ 1,5 ÷3,5m Tốc độ nước dâng bể không lớn 1mm/s c Sơ đồ 3: Thùng quạt gió - lắng tiếp xúc - lọc Thùng quạt gió CT làm thoáng nhân tạo (làm thoáng cưỡng bức) Theo TCXD – 33: 06: thùng quạt gió giải phóng 85 – 90% CO2 hịa tan nước, lượng ơxy hịa tan lấy 70% lượng bão hòa - Hệ thống PP nước: Có dạng hình xương cá giống HTPP trở lực lớn bể lọc Ống nhánh có khoan lỗ nghiêng 450 phía có d = 10 ÷ 20 mm Cường độ mưa: 40 ÷ 50 m3/m2.h - Lớp VLTX: Có thể ván gỗ rộng 200 mm, dày 10 mm, đặt cách 50 mm thành lớp Lớp xếp vng góc với lớp cách sườn đỡ gỗ tiết diện 50 * 50 mm Hoặc dùng nửa tre, xếp lớp vng góc với lớp kia, mép thân tre cách 50 mm Hoặc dùng BT thép có kích thước tương tự gỗ Để tăng hiệu TX, người ta sử dụng vòng rasiga làm sứ chất dẻo có kích thước: d*l = 25 * 25 mm 40 * 40 mm VLTX đặt sàn BT có khe hở để thu nước phía - Giàn thu nước có xiphơng: Nước xuống sàn thu nước trước dần xuống bể lắng TX phải qua xiphơng để khơng có khơng khí quạt gió vào ống dẫn nước xuống mà từ lên thùng quạt gió Chiều cao ngăn thu nước lấy phụ thuộc vào ống bố trí ≥ 0,5m - Máy quạt gió: Có nhiệm vụ đưa kkhí lên ngược chiều với chiều rơi nước Lượng kkhí cấp vào lấy 10 m3/ 1m3 nước Áp lực cần thiết quạt gió phải lớn tổng TT áp lực luồng khơng khí qua thùng quạt gió TT áp lực qua lớp VLTX lấy 30 mm / 1m chiều cao thùng TT qua sàn PP lấy 10 mm, tổn thất cục 15- 20 mm, tổn thất qua ống PP 15- 20 mm Áp lực quạt gió sơ : 100 – 150 mm Áp dụng: TXL có cơng suất vừa lớn có HL sắt cao - Chiều cao tồn thùng quạt gió: H = Hnt + HVLTX + Hfm (m) - Trong Hnt: Chiều cao ngăn thu nước đáy thùng, Hnt≥0,5m HVLTX: Chiều cao lớp VLTX (m) Hfm: Chiều cao phun mưa lớp VLTX, Hfm ≥ 1,0m - Ống dẫn nước lên thùng, ống dẫn nước xuống, ống gió rửa thùng, ống xả nước rửa tính toán tương tự bể lọc nhanh - Chu kỳ rửa thùng quạt gió: ÷ ngày - Quạt gió thường dùng loại quạt gió li tâm, bố trí trạm bơm II hay cạnh thùng quạt gió Cơng nghệ khử sắt hóa chất: Khi sắt tồn dạng chất không tan, dùng BP khử sắt làm thống khơng mạng lại hiệu quả, dùng khử sắt hóa chất a Khử sắt vôi: sắt dạng keo, pH, độ kiềm Ki thấp →dùng vôi khử sắt Dây chuyền công nghệ tương tự xử lý nước mặt (bể trộn, bể phản ứng, bể lắng, bể lọc) Do thiết bị pha chế cồng kềnh phức tạp nên người ta áp dụng khử sắt vôi kết hợp với trình xử lý ổn định nước hay làm mềm với nước Liều lượng vôi cần thiết: b Khử sắt Clo: Áp dụng sắt dạng hợp chất hữu cơ, dạng keo pH thấp (pH≥ ) Liều lượng Clo để ơxy hóa sắt: Cl2 = 0,64.Fe Ngồi Clo cịn khử hợp chất hữu Liều lượng Clo sử dụng bổ sung để khử hữu cơ: Trong đó: [O2]: độ ơxy hóa KMnO4 muối tinh chuyển ôxy c Khử sắt KMnO4: Để khử 1mg Fe2+cần 0,564 mg KMnO4 Thực tế: Khử sắt dùng hóa chất thường kết hợp với làm thoáng KHỬ MANGAN TRONG NƯỚC NGẦM KHỬ MANGAN TRONG NƯỚC NGẦM Mangan thường tồn song song với sắt dạng iôn Mn2+ nước ngầm dạng keo hữu nước mặt Do việc khử mangan thường tiến hành đồng thời với khử sắt Mangan dạng hịa tan Mn2+ bị ơxi hóa chuyển dần thành Mn3+ Mn4+ dạng hyđroxit kết tủa: QT khử mangan phụ thuộc vào pH nước Thực nghiệm cho thấy pH