Đề tài Hệ thống hoá quy trình xử lý nước cấp tại nhà máy nước Cầu Đỏ , thành phố Đà Nẵng

thế hệ mới tồn tại ở dạng cao phân tử (polyme). Hiện nay, PAC được sản xuất lưu lượng lớn và sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến để thay thế cho phèn nhôm sunfat đối với quá trình keo tụ, lắng. Hiệu quả lắng trong cao hơn 4 - 5 lần, thời gian keo tụ nhanh, ít làm biến động độ pH của nước, không cần hoặc dùng rất ít chất hỗ trợ, không cần các thiết bị và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa phèn. PAC có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan cùng các kim loại nặng tốt hơn phèn sufat. Điều này có ý nghĩa đặc biệt trong việc tạo ra nguồn nước chất lượng cao. Với điều kiện thực tế của nhà máy nước Cầu Đỏ mà bể lắng lamella có thời gian lưu nước ở bể rất ngắn (khoảng t = 5phút), chính vì vậy lựa chọn hóa chất PAC để xử lý nước, PAC đặc biệt có thời gian lắng cặn nhanh, giảm tải cho việc xử lý nước ở bể lọc từ đó tăng hiệu suất lọc. Ngoài ra, chất lượng nước sau xử lý sẽ tốt hơn nếu dùng PAC. Phèn: Dùng phèn nhôm PAC bao gồm các thành phần: + Hàm lượng chất không tan ≤ 0,1% + Hàm lượng Al2O3 ≤ 28 % + Hàm lượng Fe2O3 ≤ 0,02 % + H2SO4 tự do ≤ 0,1% Trong điều kiện sử dụng PAC thì độ pH của nước sau khi xử lý ổn định, ít thay đổi. Do đó ngay tại nhà máy ít sử dụng vôi để kiềm hóa nước. Hình 3.4. Nhà pha hoá chất 3.1.2.5. Ngăn trộn Nước từ hồ sơ lắng được trạm bơm cấp I đưa đến và đi vào bể trộn, mục đích là tạo keo tụ các chất cặn có trong nước, với hai máy khuấy 1.500 vòng/phút để khuấy trộn làm liên kết các hạt cặn lại với nhau. Sau đó nước được dẫn vào 4 bể phản ứng để tạo bông cợn, nước có chứa bông cợn tiếp tục chảy qua bể lắng để loại bỏ các tạp chất hữu cơ và vô cơ, giảm độ đục để nước sau khi lắng đạt độ đục < 10NTU. Hình 3.5. Ngăn trộn Định lượng phèn, vôi bằng phương pháp JARTEST: Sử dụng 6 bình thủy tinh, mỗi bình một lít, cho vào mỗi bình một lít nước thô Hình 3.6. Thí nghiệm JARTEST Châm hóa chất vào trong bình với tốc độ gia tăng như bảng (3.1). Bật công tắc cho máy khuấy nhanh, thời gian tiếp xúc giữa nước và hóa chất từ 100 – 120 vòng/phút, mục đích cho chúng gặp nhau, tương ứng với thời gian bơm nước từ trạm bơm 1 lên bể phản ứng. Khi có phản ứng xảy ra, giảm tốc độ từ 30 – 40 vòng/phút. Thời điểm này tương ứng với thời điểm nước tràn qua ngăn phản ứng, bông cặn xuất hiện. Tìm vị trí nào phản ứng tốt nhất( bông cặn xuất hiện nhiều nhất, nước trong nhất), chọn vị trí đó làm kết quả đưa vào sử dụng. Bảng 3.1. Nồng độ phèn theo thí nghiệm JARTEST Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6 Dung dịch phèn chuẩn(mg/l) 20 22 25 28 30 32 Thời gian quay nhanh( 100-120 vòng/phút) 3 3 3 3 3 3 Thời gian quay chậm(30-40 vòng/phút) 15 15 15 15 15 15 Thời gian để tạo bông cặn(phút) 8 8 5 5 2 2 Chấm điểm tạo bông 0 2 4 6 10 8 Thời gian để lắng cặn (phút) 10 10 10 19 10 10 Độ đục lọc qua giấy(NTU) 0.5 Màu lọc qua giấy (Pt-Co) 0 TAC (mg/l) 40 PH 6.5 Ghi chú: Chấm điểm tạo bông cặn 0 : Không có phản ứng 2 : Có nhưng ít 4 : Cặn nhỏ 6 : Trung bình 8 : Tốt 10 : Rất tốt 3.1.2.6. Ngăn phản ứng Trong hệ thống xử lý nước nhà máy nước Cầu Đỏ có 4 ngăn phản ứng với kích thước là 4 x 7,3m. Trong quá trình xử lý nước bằng các chất keo tụ, sau khi hoá chất được trộn đều với nước và kết thúc giai đoạn thuỷ phân sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn. Ở ngăn phản ứng nhờ có các vách ngăn, nước chuyển động trong ngăn luôn thay đổi chiều dòng chảy, làm cho dòng chảy bị xáo trộn, dẫn đến các hạt keo phèn và hạt cặn trong nước có điều kiện va chạm với nhau và được loại ra khỏi nước nhờ các công trình lắng, lọc ở giai đoạn tiếp theo. Thời gian lưu nước trong bể là 15 đến 30 phút để quá trình thuỷ phân và tạo bông cặn được diễn ra hoàn toàn. Hình 3.7. Ngăn phản ứng 3.1.2.7. Bể lắng Lamen Bể lắng Lamen tiếp nhận nước từ bể phản ứng hòa trộn, các hạt cặn được lắng xuống theo phương thẳng đứng nhờ tấm lamen có độ nghiêng khoảng 45o - 70o, các tấm lamen được làm bằng nhựa cao cấp và đặt cách nhau 0,05 – 0,15m, các hạt cặn đập vào các tấm lamen và trượt xuống. Cặn được lắng vào các hố thu cặn đặt phía dưới rồi được xả ra mương dẫn cặn bằng thủy lực theo chu kỳ đã định sẵn tại nhà máy, mỗi bể xả 2 lần/ngày, mỗi lần 4 phút. Hệ thống bể lắng Lamen gồm có 4 bể kích thước 13 x 12m, mỗi bể có 10 ống thu nước đục lỗ. Nước từ các ống thu sẽ tự chảy vào mương thu nước sau lắng. Từ hai mương này nước được dẫn vào hai ống có D = 1.000mm để đưa đến bể lọc. Sau 1 năm thì bể lắng lamen được vệ sinh một lần và thay mới các tấm lamen bị hỏng. Các hệ thống trong bể lắng Lamen: Hệ thống tấm Lamen. Hệ thống đường ống. Hệ thống van điện. 4 tủ động lực và điều khiển hệ thống van điện đóng mở. Bảng 3.2. Chất lượng nước tối thiểu tại bể lắng STT Nội dung Đơn vị Yêu cầu 1 Độ đục NTU < 10 2 Độ pH 6 - 8 3 Độ dẫn điện µs/cm < 500 4 Độ mặn Cl- Mg/l 20 - 100 5 Độ cứng dH < 10 6 Độ màu Đơn vị Co < 25 7 Chất rắn lơ lửng mg/l < 20 8 Chất rắn hòa tan mg/l < 100 9 Độ oxy hóa mgO2/l < 3 Chất lượng nước ở bể lắng lamen được công nhân vận hành, nhân viên phòng thí nghiệm theo dõi hằng ngày. Đảm bảo khả năng lắng cặn tốt nhất, độ pH trong bể thường giữ ở mức 7,2. Hình 3.8. Bể lắng Lamela Hình 3.9. Mương thu nước 3.1.2.8. Cụm bể lọc nhanh Sau quá trình lắng, nước từ bể lắng sẽ đi qua cụm bể lọc bằng các máng phân phối và đường ống dẫn. Lọc là một quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm mục đích tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và các vi sinh vật có trong nước. Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có được chất lượng nước tốt gấp nhiều lần so với ở bể lắng. Cụm bể lọc nhanh của nhà máy nước Cầu Đỏ gồm có 12 bể, diện tích mỗi bể lọc là 9,50 x 8,50m, các bể này bố trí ở hai dãy đều nhau và hành lang điều khiển, vận hành chính giữa. Nước được thu bằng chụp lọc có chui nhựa và giàn ống phân bố hình x ương cá, chụp lọc được phân bố theo chụp/m3. Cho nước có cặn đi qua lớp vật liệu lọc bao gồm: + Sỏi đỡ dày 20cm, kích thước hạt sỏi đỡ 10 – 12mm. + Cát thạch anh dày 1- 1,2m kích thước hạt 0,8 – 1,2mm, cát lọc được sử dụng có hình lập thể và có độ đồng nhất cao. - Rửa vật liệu lọc: Để đảm bảo tốc độ lọc cần phải thường xuyên rửa vật liệu lọc, vật liệu lọc được rửa sạch bằng phương pháp gió, nước kết hợp. Thời gian rửa lọc 1 lần/ ngày. Hạ mực nước trong bể lọc xuống bằng cách khoá van xả nước vào từ máng phân phối chính đồng thời xả van đáy. Sau đó mở van gió, gió đi từ dưới lên sục vào lớp cát lọc trong vòng 5 đến 7 phút, sau đó cho nước vào, hỗn hợp gió và nước đi qua lớp vật liệu lọc đẩy cặn bẩn ra, chất bẩn theo dòng nước ra ngoài. Quá trình rửa lọc được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng lại, thông thường là 10 đến 15 phút, thời gian 8h/lần. Hiệu suất lọc nước càng cao nếu nếu quá trình rửa bể lọc kĩ. Hình 3.10. Bể lọc 3.1.2.9. Trạm khử trùng Khử trùng là khâu bắt buộc và cuối cùng trong quá trình xử lý, nhằm tiêu diệt hết tất cả các vi sinh vật gây bệnh có trong nước. Khử trùng là khâu quyết định đến chất lượng nước cấp. Trạm khử trùng nhà máy nước Cầu Đỏ được bố trí có một máy châm chlorator công suất 20kg/h, sử dụng clo lỏng để khử trùng nước, clo lỏng được châm vào nước thông qua một hệ thống Ejector, lượng clo thêm vào phải đảm bảo các yêu cầu: + Khử trùng tuyệt đối + Đảm bảo lượng clo dư ngay tại đầu nguồn từ 0,5 - 0,7 mg/l. Phương pháp xác định clo dư bằng chỉ thị màu: Dùng hóa chất là O.Toludine( O.T.O). Cho 5ml nước đã xử lý vào ống thủy tinh nhỏ, cho vào tiếp hai giọt O.T.O, nếu dung dịch không có màu vàng thì trong nước không có clo dư, nếu dung dịch chuyển sang màu vàng thì chứng tỏ trong nước có clo dư. Mức độ clo dư nhiều hay ít tùy thuộc vào chỉ thị màu đậm hay nhạt. Đặc điểm của trạm khử trùng là: + Trạm được bố trí nơi cuối hướng gió. + Trạm có gian đặt bình clo và gian Clorato riêng, có cửa dự phòng thoát hiểm. + Trạm có hệ thống trung hoà clo lúc bị xì bằng phương pháp Cruber gồm: tháp trung hoà, bơm hút gió, bơm tuần hoàn dung dịch NaOH. Hình 3.11. Nhà pha clo Hình 3.12. Máy bơm clo 3.1.2.10. Bể chứa nước sạch Gồm 2 bể xây dựng bằng bê tông cốt thép theo kiểu nửa chìm nửa nổi có dung tích mỗi bể là 10.000m3. Phía trên được lắp đặt các ống thu khí, bể chứa phục vụ các nhu cầu: + Nước rửa bể lắng, bể lọc, pha hóa chất, chứa nước sinh hoạt cung cấp cho công nhân của nhà máy, rửa các thiết bị của phòng thí nghiệm, rửa đường, tưới cây trong khuôn viên nhà máy. + Chứa lượng nước dự trữ cứu hỏa khi cần. + Chứa lượng nước điều hòa giữa trạm bơm nước nguồn và trạm bơm nước sạch. + Cung cấp lượng nước sinh hoạt cho thành phố Đà Nẵng. Hình 3.13. Bể chứa nước sạch 3.1.2.11. Trạm bơm cấp II Trạm bơm này có nhiệm vụ bơm nước từ bể chứa và phân phối về mạng lưới cấp nước cho thành phố Đà Nẵng. Trạm gồm 6 bơm có trục ngang có công suất 320 KW bơm nước cấp cho thành phố. Ba bơm cấp nước rửa lọc. Hình 3.14. Trạm bơm cấp II Hình 3.15. Máy bơm gió rửa lọc 3.1.3. Quy trình kiểm soát: 3.1.3.1. Sơ đồ kiểm soát Kiểm tra chất lượng Bể lắng Kiểm tra chất lượng Kiểm tra chất lượng Kiểm tra chất lượng Mạng lưới Nguồn nước Bể lọc Bể chứa Điều chỉnh cửa thu Định lượng phèn, vôi Định lượng Clo Nhân viên thí nghiệm Ca trưởng theo dõi sản xuất Nhân viên thí nghiệm Ca trưởng Công nhân vận hành trạm bơm Nhân viên thí nghiệm Ca trưởng Công nhân vận hành trạm bơm Nhân viên thí nghiệm Ca trưởng Công nhân vận hành trạm bơm Sơ đồ 3.2. Sơ đồ quy trình kiểm soát dây chuyền xử lý nước 3.1.3.2. Thuyết minh sơ đồ a) Xử lý nước nguồn: Nếu nguồn nước bị nhiễm mặn: - Chỉ tiêu yêu cầu để kiểm tra độ mặn: + Nồng độ NaCl. + Độ dẫn điện của nguồn nước. - Quy trình công nghệ: Điều chỉnh cửa thu nước để giảm nồng độ NaCl. Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống: NaCl ≤ 250. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Phao chắn nước. + Phao gỗ chắn nước. + Máy đo độ mặn. + Máy đo độ dẫn điện. - Quy trình kiểm tra: Theo tần suất dự báo thủy văn trung trung bộ. - Phương tiện kiểm tra: + Thao tác đóng, mở phao. + Theo dõi độ mặn, độ dẫn điện bằng máy đo. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: Kiểm tra. + Ca trưởng: Vận hành, công nhân vận hành trạm bơm I, và nhà định lượng phèn trực tiếp chịu trách nhiệm. b) Nếu nước không bị nhiễm mặn - Chỉ tiêu yêu cầu để kiểm tra: + Độ đục. + Độ pH. + Độ dẫn điện. + T.D.S. + Hữu cơ. - Quy trình công nghệ: + Định lượng phèn theo Jartest. + Đảm bảo nước trước khi đi vào bể lọc: Độ đục ≤ 5NTU. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Bơm định lượng phèn. + Q = 2000 l/h - Qui trình kiểm tra + Sáng : 1 lần lúc 8h30 + Chiều : 1 lần lúc 14h30 + Tối : 1 lần lúc 20h30 - Phương tiện kiểm tra:. + Máy đo độ đục HACH2100P. + Máy Sension5. + Máy đo pH. + Hóa chất + thuốc thử. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: kiểm tra. + Ca trưởng: Vận hành và công nhân vận hành nhà định lượng phèn trực tiếp chịu trách nhiệm. c) Bể lắng: - Thông tin mô tả sản phẩm: Các chỉ tiêu yêu cầu kiểm tra + Độ đục. + Độ pH. + Độ dẫn điện . + Hữa cơ. + T.D.S. - Quy định công nghệ: Khả năng tạo bông cặn tốt và độ pH của nguồn nước trong quá trình sử dụng phèn theo kết quả định lượng của phòng thí nghiệm. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Máy đo độ đục. + Máy đo pH. + Máy đo E.C, T.D.S. + Hóa chất. - Qui định kiểm tra: + Sáng : 1 lần lúc 8h30 + Chiều : 1 lần lúc 14h30 + Tối : 1 lần lúc 20h30 - Phương tiện kiểm tra: + Máy đo độ đục HACH2100P. + Máy Sension5. + Máy đo pH. + Hóa chất + thuốc thử. - Trách nhiệm:. + Phòng thí nghiệm: kiểm tra, theo dõi. + Ca trưởng: Vận hành và công nhân vận hành nhà định lượng phèn trực tiếp chịu trách nhiệm. d) Bể lọc - Thông tin mô tả sản phẩm: + Đảm bảo nguồn nước sau khi đi qua bể lọc nhanh (một lớp vật liệu lọc) đạt tiêu chuẩn yêu cầu ăn, uống của Bộ y tế. + Đảm bảo độ đục < 2NTU. - Qui định công nghệ: Súc rửa bể lọc nhanh phải tiến hành theo đúng quy định sau: + Cạo rửa bề mặt lớp cát lọc. + Chùi rửa rêu, mốc xung quanh bể lọc. + Vận hành bơm gió súc, rửa bể lọc thời gian 3 - 5 phút, với P = 0,2 kg/cm3. + Súc rửa bể lọc bằng nước từ đài rửa, cho đến khi nước đạt yêu cầu. + Xả nước lọc đầu thời gian 3 - 5 phút. + Ngưng lọc 15 phút sau đó cho bể lọc hoạt động. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Bơm gió có cường độ gió: P = 0,1- 0,5 kg/cm3. + Đài rửa lọc: H = 10m, Q = 90 m3. - Qui định kiểm tra: Thời gian súc rửa bể lọc: 1 bể/1 lần/1 ngày. - Phương tiện kiểm tra: Theo quy trình vận hành bể lọc nhanh TCXD76/179. - Trách nhiệm: Ca trưởng và công nhân vận hành hồ lọc: trực tiếp chịu trách nhiệm. e) Khử trùng - Thông tin mô tả sản phẩm: Đảm bảo nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống theo quy định của bộ Y tế. - Qui định công nghệ: Sử dụng clo lỏng để châm vào nước với nồng độ thích hợp, mục đích là tiêu hủy các hợp chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh trong nước để nguồn nước sau khi xử lý đạt yêu cầu. Nồng độ clo dư 0,3 - 0,7 mg/l. - Thiết bị sử dụng sản xuất: Sử dụng máy châm clo lỏng hiệu ECOCHLOR với nồng độ châm từ 1 - 5 kg/h. - Qui định kiểm tra: Kiểm tra nồng độ clo dư 1 giờ/ lần. - Phương tiện kiểm tra: Sử dụng thuốc thử chỉ thị màu Ortotholudine để nhận biết lượng clo dư trong nước. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: Kiểm tra, theo dõi. + Ca trưởng và công nhân vận hành nhà định lượng phèn: Trực tiếp chịu trách nhiệm. f) Bể chứa - Thông tin mô tả sản phẩm: Chất lượng nước tại bể chứa phải đạt yêu cầu về vệ sinh nước ăn uống của bộ Y tế 1329/2002/BYT – QĐ. - Qui định công nghệ: Chất lượng nước tại bể chứa: + Độ đục: < 2NTU. + Clo dư: 0,3 – 0,7 mg/l. + Hữu cơ: 0 mg/l. + pH: 6,5 - 8,5 và các chỉ tiêu lý hóa liên quan đến chất lượng nước đã xử lý. - Thiết bị sử dụng sản xuất: Bể chứa nước bằng bêtông cốt thép. + Bể 1: 10.000 m3 + Bể 2: 10.000 m3 - Qui định kiểm tra: + Kiểm tra bể chứa nước sạch hằng ngày. + Vệ sinh, súc xả bể chứa 1 bể/1 lần/năm. - Phương tiện kiểm tra: + Máy đo độ đục. + Hóa chất kiểm tra nồng độ clo dư. + Hóa chất, thuốc thử. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: Kiểm tra trực tiếp. + Ca trưởng và công nhân vận hành nhà bơm 2: Trực tiếp chịu trách nhiệm. Phân tích lượng nước - Thông tin mô tả sản phẩm: Phân tích chất lượng nước nguồn và nguồn nước sau khi xử lý để đánh giá chất lượng nước trong quá trình xử lý. - Qui định công nghệ: Phân tích nước bằng các thiết bị đo tại phòng thí nghiệm và các hóa chất thử. - Thiết bị sử dụng sản xuất: Phân tích nước bằng các thiết bị đo tại phòng thí nghiệm và các hóa chất thử. - Qui định kiểm tra + Sáng : 1 lần lúc 8h30 + Chiều : 1 lần lúc 14h30 + Tối : 1 lần lúc 20h30 Phương tiện kiểm tra: + Máy đo độ đục HACH2100P. + Máy Sension5. + Hóa chất + thuốc thử. - Trách nhiệm: Phòng thí nghiệm chịu trách nhiệm. + Phân tích nguồn nước trước xử lý và sau xử lý + Lấy mẫu và xét nghiệm mẫu + Xử lý mẫu sau phân tích + Kiểm tra chất lượng nước đã xử lý trước khi cấp nước cho người sử dụng. 3.2. Lựa chọn và đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho nhà máy nước Cầu Đỏ - Đà Nẵng 3.2.1. Các quá trình xử lý nước mặt 3.2.1.1. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học a) Hồ chứa và lắng sơ bộ Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô là tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước. b) Song chắn và lưới chắn rác Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước. Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s. Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý. Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn. Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2x2 ÷ 5x5 mm. Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới. Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s. Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều. Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW. c) Bể lắng cát Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát. Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5, để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng. [9] d) Quá trình lắng Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng. Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 16,3 mm/s. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3.000 m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,3 - 0,5 mm/s. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 đến 20%. Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷ 600 so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau. Do có cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắng ngang. Diện tích bể lắng lớp mỏng giảm 5,26 lần so với bể lắng ngang thuần túy. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 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 kiện keo tụ tiếp xúc, ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng. Hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn. Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, kỹ thuật vận hành cao. Vận tốc nước đi từ dưới lên ở vùng lắng nhỏ hơn hoặc bằng 0,85 mm/s và thời gian lưu nước khoảng 1,5 – 2 giờ. e) Quá trình lọc Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tăng tổn thất áp lực, tốc độ lọc giảm dần. Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Tốc độ lọc là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/h). Chu kỳ lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc T (h). Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Thiết bị lọc có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo đặc tính như lọc gián đoạn và lọc liên tục; theo dạng của quá trình như làm đặc và lọc trong; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không (áp suất 0,085 MPa), lọc áp lực (từ 0,3 đến 1,5 MPa) hay lọc dưới áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng… Trong các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chí cả than nâu hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điều kiện địa phương. Quá trình lọc xảy ra theo những cơ chế sau: - Sàng lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học. - Lắng trọng lực - Giữ hạt rắn theo quán tính - Hấp phụ hóa học - Hấp phụ vật lý - Quá trình dính bám - Quá trình lắng tạo bông. Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín. Chiều cao lớp vật liệu lọc trong thiết bị lọc hở dao động trong khoảng 1- 2 m và trong thiết bị lọc kín từ 0,5 – 1m. 3.2.1.2. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý a) Quá trình làm thoáng Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc. Làm thoáng để khử CO2, H2Scó trong nước, làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan. Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của nước. Có hai phương pháp làm thoáng: - Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng bức. - Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng. - Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. b) Clo hóa sơ bộ Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc. Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước 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, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc. c) Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10m. Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông. Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như: - Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O. - FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O. Muối Nhôm: Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5. Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau: Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+ AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2 + H2O = Al(OH)3(s) + H+ Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+ Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau: