Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt CHƯƠNG I: TỔNG QUAN  I. GIỚI THIỆU NƯỚC NGẦM: Nước ngầm là nước xuất hiện ở tầng sâu dưới đất, thường từ 30 – 40, 60 – 70 có khi 120 – 150 và cũng có khi tới 180m. Nước ngầm được thấm từ trên xuống, hoặc có thể từ nơi xa chảy về. Dòng nước ngầm xuất hiện trên một lớp đất hoặc đá hoàn toàn không thấm nước. Qua các lớp cát sỏi đã bò hấp phụ hết các tạp chất nên chất lượng nước ngầm sạch, ổn đònh. Nước ngầm có thể có những túi lớn nằm rải rác trong lòng đất, cũng có thể chảy thành mạch. Trữ lượng nước ngầm khá lớn và rất quan trọng cho nước cấp ở thành phố và nông thôn vùng phèn, mặn…. Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc đòa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy qua các đòa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua đòa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hrocacbonat khá cao. Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là: - Độ đục thấp. - Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn đònh. - Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO 2 , H 2 S…. - Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là: sắt, mangan, canxi, magie và flo. - Không có sự hiện diện của vi sinh vật. Theo báo cáo của Liên Hiệp Quốc, chỉ có khoảng 2/3 (60%) dân số Việt Nam được sử dụng nước sạch theo tiêu chuẩn chất lượng nước của Liên Hiệp Quốc. (Báo cáo diễn biến môi trường nước Việt Nam 2003). II. CÁC THÀNH PHẦN TRONG NƯỚC NGẦM: Chất lượng nước ngầm nói chung là tốt, ít có trường hợp bò nhiễm bẩn hữu cơ, ở nhiều vùng có thể sử dụng trực tiếp không cần làm sạch. Tuy nhiên, nước ngầm thường có tổntg khoáng hóa cao, nhiều khi chứa các chất khí hòa tan, có nhiều chất sắt và mangan. Hàm lượng sắt dao động từ vài mg/l đến hàng chục mg/l. Ở nhiều vùng có nguồn bò nhiễm mặn hoặc có độ cứng cao. Một loại nước ngầm tồn tại trong đất (phạm vi từ 1m đến 15m) thực chất là nước mặt, thường được gọi là nước ngầm “mạch nông”. Chất lượng nước ngầm mạch nông ở nhiều vùng khá tốt, nhưng nhiều vùng cũng chỉ khá hơn nước mặt một chút vì bò ảnh hưởng trực tiếp của nước mặt bò ô nhiễm và thời tiết. Tuy nhiên, hiện nay hiện nay ở nhiều vùng dân cư nông thôn chỉ dựa vào loại nguồn nước này để GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 1 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt phục vụ cho các nhu cầu đời sống hàng ngày. Nước dưới đất nhìn chung là nguồn nước tốt, thuận lợi khi khai thác sử dụng cho các mục đích sinh hoạt, ăn uống. Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nước ngầm, cấu trúc đòa tầng của khu vực và chiều sâu đòa tầng nơi khai thác nước. Ở các khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được bảo vệ về mặt vệ sinh và chất lượng khá ổn đònh. 1. Các ion có thể có trong nước ngầm: a. Ion canxi Ca 2+ : Nước ngầm có thể chứa Ca 2+ với nồng độ cao. Trong đất thường chứa nhiều CO 2 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 CO 2 hòa tan trong nước mưa theo phản ứng sau: CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 Axit yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxi cacbonat tạo ra ion Ca 2+ 2H 2 CO 3 + 2CaCO 3 → Ca(HCO 3 ) 2 + Ca 2+ + 2HCO 3 - b. Ion magie Mg 2+ : Nguồn gốc của các ion Mg 2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối magie silicat và CaMg(CO 3 ) 2 , chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO 2 . Sự có mặt Ca 2+ và Mg 2+ tạo nên độ cứng của nước. c. Ion natri Na + : Sự hình thành của Na + trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau: 2NaAlSi 3 O 3 + 10H 2 O → Al 2 Si 2 (OH) 4 + 2Na + + 4H 4 SiO 3 Na + cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na 2 SO 4 là những muối có độ hòa tan lớn trong nước biển. d. Ion NH 4 + : Các ion NH 4 + 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. e. Ion bicacbonat HCO 3 - : Được tạo ra trong nước nhờ quá trình hòa tan đá vôi khi có mặt khí CO 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca 2+ + 2HCO 3 - f. Ion sunfat SO 4 2- : Có nguồn gốc từ muối CaSO 4 .7H 2 O hoặc do quá trình oxy hóa FeS 2 trong điều kiện ẩm với sự có mặt của O 2 2FeS 2 + 2H 2 O + 7O 2 → 2Fe 2+ + 4SO 4 2- + 4H + g. Ion clorua Cl - : Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh hoạt. h. Ion sắt: GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 2 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt Sắt trong nước ngầm thường tồn tại dưới dạng ion Fe 2+ , kết hợp với gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic. Các ion Fe 2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước trong điều kiện yếm khí sau: 4Fe(OH) 3 + 8H + → 4Fe 2+ + O 2 + 10H 2 O Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe 2+ bò oxy hóa thành ion Fe 3+ 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 lắng màu đỏ hung. Trong các nguồn nước mặt sắt thường tồn tại thành phần của các hợp chất hữu cơ. Nước ngầm trong các giếng sâu có thể chứa sắt ở dạng hóa trò II của các hợp chất sunfat và clorua. Nếu trong nước tồn tại đồng thời đihrosunfua (H 2 S) và sắt thì sẽ tạo ra cặn hòa tan sunfua sắt FeS. Khi làm thoáng khử khí CO 2 , hrocacbonat sắt hóa trò II sẽ dễ dàng bò thủy phân và bò oxy hóa để tạo thành hroxit sắt hóa trò III. 4Fe 2+ + 8HCO 3 - + O 2 + 2H 2 O → 4Fe(OH) 3 ↓ + 8CO 2 ↑ Trong quy trình xử lý sắt trong nước ngầm, điều quan trọng là biết được điều kiện để chuyển sắt hóa trò II thành sắt hóa trò III và hroxit sắt (II) và hydroxit sắt (III) được tạo thành từ trạng thái hòa tan sang cặn lắng. Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chòu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp. Trên dàn làm nguội, trong các bể chứa, sắt hóa trò II bò oxy hóa sắt hóa trò 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 cấp cho các nồi hơi. Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm lượng sắt như dệt, giấy, sản xuất phim ảnh…. Nước có chứa ion sắt, khi trò số pH < 7,5 là điều kiện thuận lợi để vi khuẩn sắt phát triển trong các đường ống dẫn, tạo ra cặn lắng gỗ ghề bám vào thành ống làm giảm khả năng vận chuyển và tăng sức cản thủy lực của ống. i.Ion mangan: Mangan thường tồn tại song song với sắt ở dạng ion hóa trò II trong nước ngầm và dạng keo hữu cơ trong nước mặt. Do vậy việc khử mangan thường được tiến hành đồng thời với khử sắt. Các ion mangan cũng được hòa tan trong nước từ các tầng đất đá ở điều kiện yếm khí như sau 6MnO 2 + 12H + → 6Mn 2+ + 3O 2 + 6H 2 O Mangan II hòa tan khi bò oxy hóa sẽ chuyển dần thành mangan IV ở dạng hroxit kết tủa, quá trình oxy hóa diễn ra như sau: 2Mn(HCO 3 ) 2 + O 2 + 6H 2 O → 2Mn(OH) 4 ↓ + 4H + + 4HCO 3 - Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong nước xuất hiện cặn hroxit sắt sớm hơn vì sắt dễ bò oxy hóa hơn mangan và phản ứng oxy hóa sắt bằng oxy hòa tan trong nước xảy ra ở trò số pH thấp hơn so với mangan. Để oxy hóa mangan GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 3 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt trò số pH cần thiết > 9,5. Cặn mangan hóa trò cao là chất xúc tác rất tốt trong quá trình oxy hóa khử mangan cũng như khử sắt. Cặn hroxit mangan hóa trò IV Mn(OH) 4 có màu hung đen. Trong thực tế cặn và chất lắng đọng trong đường ống, trên các công trình là do hợp chất sắt và mangan tạo nên, vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số của chúng, cặn có thể có mà từ hung đỏ đến màu nâu đen. Quá trình oxy hóa diễn ra ngay với các chất dễ oxy hóa, do vậy , để oxy hóa hàm lượng mangan xuống đến 0,2 mg/l, pH của nước phải có giá trò xấp xỉ bằng 9. Kết quả thực nghiệm cho thấy khi pH < 8 và không có chất xúc tác thì quá trình oxy hóa mangan (II) thành (IV) diễn ra rất chậm, độ pH tối tưu thường trong khoãng từ 8,5 đến 9,5. Với hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5 mg/l. Tuy nhiên, với hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0,1 mg/l sẽ gây nhiều nguy hại trong việc sử dụng giống như trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao. 2. Các chất khí hòa tan trong nước ngầm: a. O 2 hòa tan: Tồn tại rất ít trong nước ngầm. Tùy thuộc vào nồng độ của khí oxy trong nước ngầm, có thể chia nước ngầm thành 2 nhóm chính sau: + Nước yếm khí: trong quá trình lọc qua các tầng đất đá, oxy trong nước bò tiêu thụ, khi lượng oxy bò tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe 2+ , Mn 2+ sẽ tạo thành nhanh hơn. Hơn nữa, cũng xảy ra quá trình khử sau: NO 3 - → NH 4 ; SO 4 2- → H 2 S, CO 2 → CH 4 + Nước dư lượng oxy hòa tan: trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như NH 4 + , H 2 S, CH 4 . Đó chính là nước ngầm mạch nông. Thường khi nước có dư lượng oxy sẽ có chất lượng tốt. Tuy nhiên, nước ngầm mạch nông phụ thuộc nhiều vào nguồn nước mặt, nếu nước mặt bò ô nhiễm thì nó cũng sẽ bò ảnh hưởng. b. H 2 S: Hrosunfua được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic với sự tham gia của vi khuẩn 2SO 4 2- + 14H + + 8e - → 2H 2 S + 2H 2 O + 6OH - c. Metan CH 4 và khí CO 2 : Được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic với sự tham gia của vi khuẩn: 4C 10 H 18 O 10 + 2H 2 O → 21CO 2 + 19CH 4 Nồng độ các tạp chất chứa trong nước ngầm phụ thuộc và các vò trí đòa lý của nguồn nước, thành phần các tầng đất đá trong khu vực, độ hòa tan của các hợp chất trong nước, sự có mặt của các chất dễ bò phân hủy bằng sinh hóa trong chất đó. Nước ngầm cũng có thể bò nhiễm bẩn do các tác động của con người như phân bón, chất thải hóa học, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, hóa chất bảo vệ thực vật. Các nguồn nước thường chứa hàm lượng lớn các chất bẩn hữu cơ NH 4 + , PO 4 3- cũng như các vi sinh vật gây bệnh. Xử lý nước nhiễm bẩn là công việc khá GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 4 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt khó khăn để đạt được các chỉ tiêu chất lượng nước sinh hoạt. Do vậy các khu vực khai thác nước ngầm cấp cho sinh hoạt và công nghiệp cần phải được bảo vệ cẩn thận, tránh bò nhiễm bẩn nguồn nước. Để bảo vệ nguồn nước ngầm cần khoanh vùng khu vực bảo vệ và quản lý, bố trí các nguồn thải ở khu vực xung quanh. Tóm lại, trong nước ngầm có chứa các cation chủ yếu là Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , NH 4 + và các anion HCO 3 - , SO 4 2- , Cl - . Trong đó các ion Ca 2+ , Mg 2+ chỉ tồn tại trong nước ngầm khi nước này chảy qua tầng đá vôi. Các ion Na + , Cl - , SO 4 2- có trong nước ngầm trong các khu vực gần bờ biển, nước bò nhiễm mặn. Ngoài ra, trong nước ngầm có thể có nhiều nitrat do phân bón hóa học của người dân sử dụng quá liều lượng cho phép. Thông thường thì nước ngầm chỉ có các ion Fe 2+ , Mn 2+ , khí CO 2 , còn các ion khác đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN đối với nước cấp cho sinh hoạt. III. CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM: Tùy thuộc vào vò trí, thành phần tính chất của nước mà ta có thể có nhiều công nghệ xử lý khác nhau 1. Xử lý nước ngầm nhiễm mặn: Ở những cửa sông và các vùng ven biển, nơi gặp nhau của các dòng nước ngọt chảy từ sông ra, các dòng thấm từ đất liền chảy ra hòa trộn với nước biển. Do ảnh hưởng cùa thủy triều, mực nước tại chỗ gặp nhau lúc ở mức nước cao, lúc ở mức thấp và do sự hòa trộn giữa nước ngọt và nước biển làm cho độ muối và hàm lượng huyền phù trong nước ở khu vực này luôn thay đổi và có trò số cao hơn tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt và thấp hơn nước biển. Tuy nhiên, vào những tháng hạn, nước từ sông chảy ít dẫn đến hiện tượng xâm nhập của nước mặn vào sâu trong đất liền làm cho nguồn nước ở gần bò nhiễm mặn. Đặc biệt là ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. Khử mặn có thể đạt được bằng những phương pháp: Chưng cất, đóng băng, điện phân, lọc qua màng bán thấm, chiết li, trao đổi ion. Khi chọn phương pháp khử mặn và khử muối cần tính đến: hàm lượng muối của nguồn nước, công suất yêu cầu của trạm xử lý, giá thành nguyên liệu đốt, giá thành điện năng và các vật liệu cần thiết. Trong thực tế thường gặp các trường hợp khử mặn đối với nguồn nước có hàm lượng muối từ 2000 – 35000 mg/l. Hàm lượng muối (mg/l) Cách xử lý kinh tế 2000 – 3000 Trao đổi ion (lọc qua bể lọc cationit và bể lọc anionit) 3000 – 10000 Điện phân 10000 – 35000 Chưng cất hoặc đóng băng nước hoặc phương pháp lọc qua màng bán thấm + Khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion: GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 5 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt Khử muối bằng phương pháp trao đổi ion tức là lọc nước qua bể lọc H + – cationit và OH - – anionit. Khi lọc nước qua bể lọc H + – cationit kết quả của trao đổi ion, ta được các axit tương ứng RH + NaCl → RNa + HCl 2RH + Na 2 SO 4 → 2RNa + H 2 SO 4 2RH + Ca(HCO 3 ) 2 → R 2 Ca + 2CO 2 + 2H 2 O Và khi lọc tiếp nước đã được khử cation ở bể H + – cationit qua bể lọc anionit, các hạt anionit sẽ hấp thụ từ ước các anion của các axit mạnh như Cl - , SO 4 2- và nhả vào nước một lượng tương đương anion OH - [An]OH + HCl → [An]Cl + 2H 2 O 2[An]OH + H 2 SO 4 → [An] 2 SO 4 + 2H 2 O Hình 1.1: Sơ đồ trạm xử lý nước nhiễm mặn bằng trao đổi ion Tuy nhiên, để xử lý đạt hiệu quả cao người ta thường dùng nhiều bể lọc kết hợp với nhau, cách làm này có thể giảm tổng hàm lượng muối xuống đến 0,1 – 0,2 mg/l trong đó hàm lượng axit silixic giảm đến 0,02 – 0,1 mg/l. Việc khử hoàn toàn muối hòa tan trong nước có thể đạt được trên các trạm lọc ion ba bậc. Ngoài ra, người ta vẫn có thể xử lý nước nhiễm mặn bằng phương pháp thẩm thấu ngược. Cùng với việc khử muối, khi lọc nước qua màng bán thấm, các chất hữu cơ hòa tan, vi khuẩn, virút cũng được loại trừ. Như vậy, so với các phương pháp khử muối khác, phương pháp này có ưu điểm là chất lượng nước tinh khiết hơn và quá trình sản xuất an toàn hơn. 2. Xử lý nước ngầm nhiễm phèn: Nước nhiễm phèn thường có màu trong xanh, khi hàm lượng sắt trong nước cao thì sẽ có màu vàng đục, pH thấp do trong nước có tồn tại ion SO 4 2- . Theo GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 6 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Nước cần khử mặn Nước đã khử mặn 1-Bể lọc H-cationit; 2-thùng đựng dung dòch axit hoàn nguyên; 3- tháp làm thoáng khử khí CO2; 4-Bể tập trung nước; 5-quạt gió; 6-máy bơm; 7-bể lọc anionit; 8-thùng đựng dung dòch xút hoàn nguyên OH Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt đánh giá của nhân dân trong khu vực nước bò nhiễm phèn, hầu hết người dân đều mắc bệnh đau bao tử, các dụng cụ chứa trong nhà đều bò ăn mòn, tắm rửa bò rộp da, loại nước vàng đục do chứa nhiều sắt gây mỹ quan không tốt. Loại nước trong xanh có chứa nhiều phèn nhôm, pH thấp. Nếu dùng sẽ hư men răng, hệ tiêu hóa vì nước quá chua. Qua kinh nghiệm của nhân dân trong khu vực, về mùa khô, khi lượng nước ít thì họ lọc nước nhiễm phèn qua tro bếp để dùng. Liều lượng tro thay đổi từ 5 – 10 mg/l. tro bếp có khả năng làm tăng pH, giữ lại một phần sắt, nhôm. Tuy nhiên nước vẫn còn phảng phất mùi tanh. Theo các tài liệu xử lý nước, việc xử lý nước chua phèn chưa được đặt ra. Do tính chất nguồn nùc quá xấu, khó xử lý được hoặc có điều kiện để chọn lựa nguồn nước khác tốt hơn nên xử lý nước nhiễm phèn chưa được các nhà khoa học quan tâm. Để xử lý nước nhiễm phèn, ta cần kiềm hóa để nâng pH nước lên, khử nhôm và sắt. Tro bếp có khả năng nâng pH và xử lý một phần nhôm, sắt. Tuy nhiên do chất lượng tro bếp không đồng đều, thời gian lắng nên nước sau xử lý có biến động về hàm lượng khoáng, pH, độ kiềm. Vì vậy, người ta tổng hợp hóa chất gồm FeCl 3 , Na 2 CO 3 , PAC có tác dụng tạo môi trường để ion Al 3+ chuyển qua dạng keo như Al(OH)SO 4 , Al 2 (OH) 4 SO 4 . Sau khi xử lý, lượng SO 4 2- trong nước giảm đi, nâng hiệu quả keo tụ và lắng. Đặc biệt hóa chất này tạo được bông cặn to, nặng và dễ lắng. Nước sau khi lắng đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống sinh hoạt. Tuy nhiên khi trong nước nhiễm phèn có hàm lượng sunfat cao thì hiện nay các nhà khoa học chưa tìm được cách xử lý triệt để. 3. Xử lý nước ngầm nhiễm sắt: Tùy thuộc vào hàm lượng Fe 2+ có trong nước ngầm mà ta có thể lựa chọn các phương pháp khử sắt khác nhau: a. Làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để oxy hóa Fe 2+ thành Fe 3+ + Làm thoáng đơn giản trên bề mặt lọc: dàn phun mưa cao 0.7m, lỗ phun đường kính 5- 7mm; lưu lượng 10m 3 /m 2 h. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 40% lượng oxy hòa tan bão hòa (Ở 25 0 C lượng oxy bão hòa = 8.4 mg/l). + Làm thoáng bằng dàn mưa tự nhiên: dàn một bậc hay nhiều bậc với sàn rải xỉ hoặc tre gỗ. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 55% lượng oxy hòa tan bão hòa. Hàm lượng CO 2 giảm 50%. Hình 1.2: Dàn làm thoáng tự nhiên GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 7 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 1-ống dẫn nước 2-máng phân phối chung 3-máng tràn răng cưa 4-lớp vật liệu tíếp xúc 5-sàn thu nước 6-ống thu nước 7-nan chớp lấy không khí Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt + Làm thoáng cưỡng bức: tháp làm thoáng cưỡng bức lưu lượng 30 – 40 m 3 /h, lượng không khí tiếp xúc 4 – 6 m 3 /m 3 H 2 O. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 70% lượng oxy hòa tan bão hòa. Hàm lượng CO 2 giảm 75%. Trong nước ngầm, ngoài Fe 2+ còn có HS - , S 2- (H 2 S) có tác dụng khử đối với sắt nên ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa sắt. 2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O Nếu trong nước có oxy hòa tan thì phản ứng oxy hóa S 2- xảy ra trước sau đó mới tiếp tục oxy hóa Fe 2+ thành Fe 3+ . Vì vậy, ta phải tính toán lượng oxy cung cấp để đủ oxy hóa Fe 2+ thành Fe 3+ để đạt tiêu chuẩn cấp nước. b. Khử sắt bằng hóa chất: Nguồn nước có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các hợp chất hữu cơ này tạo lớp màng dạng keo bảo vệ ion sắt nên cần phá vỡ màng hữu cơ bảo vệ bằng chất oxy hóa mạnh. Trong nước ngầm, hàm lượng Fe 2+ quá cao, tồn tại đồng thời cả H 2 S thì lượng oxy thu được bằng làm thoáng không đủ để oxy hóa toàn bộ H 2 S và sắt nên cần dùng hóa chất để khử bổ sung. + Khử sắt bằng vôi: Khi cho vôi vào, pH của dung dòch tăng, Fe 2+ thủy phân thành Fe(OH) 2 , thế oxy hóa khử tiêu chuẩn của Fe(OH) 2 /Fe(OH) 3 giảm, Fe 2+ chuyển thành Fe 3+ . Fe(OH) 3 kết thành bông cặn, lắng trong bể lắng và được tách riêng. Phương pháp này đòi hỏi thiết bò pha chế cồng kềnh, quản lý phức tạp. Tuy nhiên có thể kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác (Ổn đònh nước bằng kiềm hóa, làm mềm nước bằng vôi kết hợp sôđa …) + Khử sắt bằng Clo: Khi cho clo vào nước, clo sẽ oxy hóa sắt (II) thành sắt (III) 2Fe(HCO 3 ) 2 + Cl 2 + Ca(HCO 3 ) 2 + 6H 2 O → 2Fe(OH) 3 + CaCl 2 + 6H + + 6HCO 3 - Quá trình oxy hóa bằng clo tăng nhanh khi giảm [H + ], tức là pH tăng. Do clo là chất oxy hóa mạnh nên phản ứng vẫn xảy ra nhanh ở pH ≥ 5. GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 8 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt Hình 1.3: Tốc độ oxy hóa sắt II trong nước bằng oxy của không khí, clo, cloramin Ngoài ra, trong nước còn có amoni hòa tan, clo sẽ kết hợp tạo thành cloramin làm quá trình oxy hóa chậm lại. Ở pH =7, quá trình oxy hóa sắt (II) bằng cloramin kết thúc sau 60 phút. Vì vậy, với nước có hàm lượng hợp chất amoni hòa tan nồng độ đáng kể, sử dụng clo để khử là hoàn toàn không hiệu quả. Liều lượng clo cần thiết phụ thuộc hàm lượng chất hữu cơ có trong nước, cần bổ sung lượng clo đề khử tạp chất hữu cơ. M Cl = 0.5 [O 2 ] (mg/l) [O 2 ]: độ oxy hóa bằng kali permanganat của muối tính chuyển ra oxy. + Khử sắt bằng KMnO 4 : Khi khử sắt bằng KMnO 4 , quá trình khử sắt kết thúc rất nhanh vì cặn mangan (IV) hroxit vừa được tạo thành là nhân tố xúc tác cho phản ứng khử. 5Fe 2+ + MnO 4 - + 8H + → 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O Trong quá trình oxy hóa sắt, các ion Fe 3+ được tạo thành sẽ bò thủy phân và tạo bông cặn ngay nên nồng độ Fe 3+ hòa tan trong nước còn lại không đáng kể. Do đó, phản ứng trên là phản ứng không thuận nghòch, xảy ra nhanh và triệt để. Vì vậy, khử sắt bằng KMnO 4 là quá trình khử sắt tốt nhất, tuy nhiên, nó có nhược điểm là gây ra nước có màu, nên ít được mọi người dùng. GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 9 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Thời gian oxy hóa (phút) Hàm lượng Fe²+ trong nước (mg/l) 2 2 O2 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt Ngoài ra, còn có nhiều phương pháp khử sắt khác nhau như phương pháp điện phân, trao đổi ion. Các công nghệ này khử sắt tốt hơn, xử lý nhiều hơn nhưng có nhược điểm là đắt tiền nên đối với nhà máy có công suất nhỏ ít sử dụng. GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 10 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 [...]...Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ  I CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ: Để lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp có thể dựa vào các điều kiện sau : - Dựa vào lưu lượng, thành phần, tính chất nguồn nước - Yêu cầu mức độ xử lý đạt tiêu chuẩn cấp nước cho ăn uống sinh hoạt của bộ y tế - Các điều kiện tự nhiên, khí tượng... án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .1 I Giới thiệu nước ngầm 1 II Các thành phần trong nước ngầm .1 III Các công nghệ xử lý nước ngầm .5 CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 10 I Cơ sở lựa chọn công nghệ 10 II Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý .10 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ .13 I Làm thoáng... được, ta đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý cần thiết để khử sắt, mangan GVHD: Phan Xuân Thạnh SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 11 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm Hóa chất khử trùng Nước ngầm Dàn mưa Tiếp xúc Clo Chỉnh pH Bể trộn đứng Bể lắng đứng Bể lọc Bể chứa Trạm bơm cấp II Bể nén bùn Mạng lưới cấp nước Đem đi đổ Máy ép bùn III Các... Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 26 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt 0,7.45 + 0,25 = 0,565 m ≈ 57 cm 100 Theo quy phạm, khoảng cách giữa đáy dưới cùng của máng dẫn nước rửa phải nằm cao hơn lớp vật liệu lọc tối thiểu 0,07m Chiều cao toàn phần của máng thu nước rửa H m = 0,53 m Vì máng dốc về phía máng là i = 0,01, máng dài 2m nên chiều cao máng ở phía máng tập trung là: 0,53 + 0,01.2 = 0,55... tích bể lắng đến 12 m 2 thì làm 1 máng vòng xung quanh thành bể + Khi diện tích lớn hơn thì làm thêm các ống hoặc máng có đục lỗ nan quạt tập trung vào máng chính + Diện tích đến 30 m2 làm 4 nhánh; lớn hơn làm 6 – 8 nhánh GVHD: Phan Xuân Thạnh SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 21 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt - Nước chảy trong ống hoặc máng với tốc độ 0,6 – 0,7 m/s Khi các... Gió Nước Nước Nước 14-16 16-18 18-20 15-20 8-11 15-20 9-12 15-20 10-13 15-20 15-20 2-3 5-6 15-16 7-5 7-5 7-5 6-5 7-5 6-5 7-5 6-5 7-5 Bể lọc lớp hai 50 3-2 4-3 6-5 8-6 (Nguồn: Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung) t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa (giờ), theo tiêu chuẩn lấy bằng t 2 = 0,35 giờ GVHD: Phan Xuân Thạnh SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 23 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt. .. các tuyến cấp điện, ống hút và ống đẩy, chừa hành lang sữa chữa thiết bò ống - Trước trạm bơm phải có vò trí để đặt các thiết bò hoặc tháp chống va - Trạm bơm và nhà điều hành là hai công trình tạo dáng kiến trúc và cảnh quan chung cho nhà máy xử lý nước GVHD: Phan Xuân Thạnh SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 13 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ... là sự xâm nhập mặn của nước biển mà nguyên nhân chính là do khai thác quá mức trữ lượng nước ngầm GVHD: Phan Xuân Thạnh SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 32 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt TÀI LIỆU THAM KHẢO oOo 1 Bộ Xây Dựng – TUYỂN TẬP TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG CỦA VIỆT NAM tập VI – Nhà xuất bản Xây Dựng – Hà Nội – 1997 2 Nguyễn Ngọc Dung – XỬ LÝ NƯỚC CẤP – Nhà xuất bản Xây... HÓA HỌC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 2002 4 Trònh Xuân Lai – CẤP NƯỚC Tập 2 – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 2002 5 Trònh Xuân Lai – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH TRONG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC SẠCH – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Hà Nội – 2003 6 Trần Hiếu Nhuệ và các đồng nghiệp – CẤP NƯỚC VÀ VỆ SINH NÔNG THÔN – Nhà xuất bản khoa học. .. 4-Ống nước vào 5-Vòi phun 6-Tấm hướng dòng 7-Máng thu 8-Ống nước ra 9-Ống xả cặn Tính toán bể lắng đứng: GVHD: Phan Xuân Thạnh SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Trang: 17 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt - Hàm lượng cặn trong nước khi đưa vào bể lắng đứng: C = Cn + KP + 0,25M + V (mg/l) Với: Cn: Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l) P: liều lượng phèn tính theo sản phẩm không chứa nước (g/m3) . 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt phục vụ cho các nhu cầu đời sống hàng ngày. Nước dưới đất nhìn chung là nguồn nước tốt, thuận lợi khi khai thác sử dụng cho các mục đích sinh hoạt, . Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ  I. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ: Để lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp có thể dựa vào các. nghệ xử lý cần thiết để khử sắt, mangan GVHD: Phan Xuân Thạnh Trang: 11 SVTH: Lê Thống Nhất - MSSV: 90101831 Đồ án môn học xử lý nước ngầm cấp cho sinh hoạt Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm III.