Khóa luận Tính toán thiết kế trạm xử lý nước ngầm cho khu dân cư - tái định cư Trà Long, Ba Ngòi, thành phố Cam Ranh - Khánh Hòa công suất 800m3 / ngày đêm

Vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích sử dụng nước trong sinh hoạt. Các sinh vật này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng cần vật chủ để sống kí sinh phát triển và sinh sản. Một số vi khuẩn gây bệnh sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tang. - Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn trong nước thường gây các bệnh về đường ruột như: + Vi khuẩn Shigella spp: chủ yếu gây nên các triệu chứng lỵ. Biểu hiện bệnh từ tiêu chảy nhẹ đến nghiêm trọng như đi tiêu ra máu, mất nước, sốt cao và bị co rút thành bụng. Các triệu chứng này có thể kéo dài 12-14 ngày thậm chí hơn. + Vi khuẩn Salmonella typhii: gây sốt thương hàn. + Vi khuẩn Vibrio cholera: tác nhân gây nên các vụ dịch tả trên toàn thế giới. Dịch tả gây bởi Vibrio cholera thường được lan truyền rất nhanh qua đường nước. - Virus: Các bệnh do virus gây ra thường mang tính triệu chứng và cấp tính với giai đoạn mắc bệnh tương đối ngắn, virus sinh sản với mức độ cao, liều lây nhiễm thấp và giới hạn động vật chủ. Gồm: + Virus Adenovirus bệnh khuẩn xâm nhập từ khí quản: virus đậu mùa, thủy đậu, virus zona,… + Virus Poliovirus: virus bại liệt. + Hepatitis- A Virus ( HAV ): virus viêm gan siêu vi A. + Reovirus, rotavirus, Norwalk virus: viêm dạ dày ruột. - Động vật đơn bào ( protozoa): Các loại động vật đơn bào dễ dàng thích nghi với điều kiện bên ngoài nên chúng tồn tại rất phổ biến trong nước tự nhiên. Trong điều kiện môi trường không thuận lợi, các loại động vật đơn bào thường thường tạo lớp vỏ kén bao bọc (cyst), rất khó tiêu diệt trong quá trình khử trùng. Vì vậy thông thường trong quá trình xử lý nước sinh hoạt cần có công đoạn lọc để loại bỏ các động vật đơn bào có dạng vỏ kén này. + Giardia spp: nhiễm trùng đường ruột. + Cryptosridium spp: gây bệnh thương hàn, ỉa chảy. Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 17 MSSV:0811080039 Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm rác bẩn, phân người và động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự có mặt của E.coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít phụ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli chứng tỏ các vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đạc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước. b. Các loại rong tảo Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có màu xanh. Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó có loại gây hại chủ yếu và khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loại tảo này khi phát triển trong đường ống có thể gây tắc nghẽn đường ống đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic. 3.2.2. Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống Người ta thường sử dụng nước mặt và nước ngầm để cấp nước uống và sinh hoạt . Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt do ít thay đổi hơn theo thời gian và thời tiết, dây chuyền công nghệ cũng đơn giản hơn, cần ít hóa chất hơn và chất lượng sau xử lý cũng tốt hơn. Tuy nhiên nguồn nước ngầm không phải là vô thời hạn nên nếu chỉ sử dụng nước ngầm thì đến lúc nào đó sẽ gây ảnh hưởng xấu đến địa tầng của khu vực. Nước sau xử lý cần bảo đảm an toàn cho sử dụng. Các tiêu chuẩn, quy chuẩn cần phải bảo đảm an toàn về sức khỏe, mùi vị, thẩm mỹ, và phù hợp càng nhiều càng tốt các tiêu chuẩn quốc tế. Nước cấp sinh hoạt phải đảm bảo không có vi sinh vật gây bệnh, nồng Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 18 MSSV:0811080039 độ các chất độc, các chất gây bệnh mãn tính phải đạt tiêu chuẩn. Độ trong, độ mặn, mùi vị và tính ổn định phải cao. Một số quy chuẩn về nước ăn uống sinh hoạt được ban hành kèm theo Thong tư số 04:2009/BYT ngày 17 tháng 06 năm 2009 của Bộ Trưởng Bộ Y Tế như QCVN 01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT… 3.3. Tổng quan về nước ngầm và các phương pháp xử lý nước ngầm 3.3.1 Đặc trưng của nước ngầm Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ 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 là nước xuất hiện ở tầng sâu dưới đất, thường từ 30 – 40 m, 60 – 70 m có khi 120 – 150 m và cũng có khi tới 180m. Đối với các hệ thống cấp nước tập trung thì nguồn nước ngầm luôn là loại nguồn nước được ưa tiên lựa chọn nếu có thể. Bởi vì các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Trong khi đó, nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp. Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 19 MSSV:0811080039 Thông số Nước ngầm Nước mặt Nhiệt độ Tương đối ổn định Thay đổi theo mùa Chất rắn lơ lửng Rất thấp, hầu như không có Thường cao và thay đổi theo mùa Chất khoáng hòa tan Ít thay đổi, cao hơn so với nước mặt Thay đổi tùy thuộc chất lượng đất, lượng mưa Hàm lượng Fe+, Mn+ Thường xuyên có trong nước Rất thấp, chỉ có khi nước ở sát dưới đáy hồ Khí SO2 hòa tan Có nồng độ cao Rất thấp hoặc bằng 0 Khí O2 hòa tan Thường không tồn tại Gần như bão hòa Khí NH3 Thường có Có khi nguồn nước bị nhiễm bẩn Khí H2S Thường có Không có SiO2 Thường có ở nồng độ cao Có ở nồng độ trung bình NO3- Có ở nồng độ cao, do bị nhiễm bẩn bởi phân bón hóa học Thường rất thấp Vi sinh vật Chủ yếu là các vi trùng sắt gây ra Nhiều loại vi trùng gây bệnh và tảo Bảng 3.1. Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 20 MSSV:0811080039 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 chất bẩn và lượng 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. Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…Tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ. 3.3.2 Các thành phần của nước ngầm Thành phần chất lượng của nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nước ngầm, cấu trúc địa hình của khu vực và chiều sâu địa 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 đảm bảo về mặt vệ sinh và chất lượng khá ổn định. Người ta chia làm 2 loại khác nhau: Nước ngầm hiếu khí Thông thường nước có oxy có chất lượng tốt, có trường hợp không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu thụ. Trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4+… Nước ngầm yếm khí Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 21 MSSV:0811080039 Trong quá trình nước thấm qua các tầng đá, oxy bị tiêu thụ. Khi lượng oxy hòa tan trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành. Mặt khác các quá trình khử NO3- → NH4+; SO42- → H2S; CO2 → CH4 cũng xảy ra. 3.3.2.1 Các ion trong nước ngầm Ion canci Ca2+ Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao. Trong đất thường chứa nhiều CO2 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 CO2 hòa tan trong nước mưa theo phản ứng sau: CO2 + H2O ® H2CO3 Axit yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxi cacbonat tạo ra ion Ca2+ 2H2CO3 + 2CaCO3 ® Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3- Ion magie Mg2+ Nguồn gốc của các ion Mg2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối magie silicat và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2. Sự có mặt Ca2+ và Mg2+ tạo nên độ cứng của nước. Ion natri Na+ Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau: 2NaAlSi3O3 + 10H2O ® Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3 Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có độ hòa tan lớn trong nước biển. Ion NH4+ Các ion NH4+ 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. Ion bicacbonat HCO3- Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 22 MSSV:0811080039 Được tạo ra trong nước nhờ quá trình hòa tan đá vôi khi có mặt khí CO2 CaCO3 + CO2 + H2O ® Ca2+ + 2HCO3- Ion sunfat SO42- Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do quá trình oxy hóa FeS2 trong điều kiện ẩm với sự có mặt của O2 2FeS2 + 2H2O + 7O2 ® 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ Ion clorua Cl- Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh hoạt. Ion sắt Sắt trong nước ngầm thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với gốc bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic. Các ion Fe2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước trong điều kiện yếm khí sau: 4Fe(OH)3 + 8H+ ® 4Fe2+ + O2 + 10H2O Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ 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 trị II của các hợp chất sunfat và clorua. Nếu trong nước tồn tại đồng thời đihyđrosunfua (H2S) và sắt thì sẽ tạo ra cặn hòa tan sunfua sắt FeS. Khi làm thoáng khử khí CO2, hyđrocacbonat sắt hóa trị II sẽ dễ dàng bị thủy phân và bị oxy hóa để tạo thành hyđroxyt sắt hóa trị III. 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O ® 4Fe(OH)3¯ + 8CO2­ Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 23 MSSV:0811080039 Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp. Trên giàn làm nguội, trong các bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị 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 trị 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. Ion mangan Mangan thường tồn tại song song với sắt ở dạng ion hóa trị 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: 6MnO2 + 12H+ ® 6Mn2+ + 3O2 + 6H2O Mangan II hòa tan khi bị oxy hóa sẽ chuyển dần thành mangan IV ở dạng hyđroxyt kết tủa, quá trình oxy hóa diễn ra như sau: 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O ® 2Mn(OH)4¯ + 4H+ + 4HCO3- Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong nước xuất hiện cặn hyđroxyt sắt sớm hơn vì sắt dễ bị oxy hóa hơn mangan và phản ứng oxy hóa sắt bằng oxy hòa tan trong nước xảy ra ở trị số pH thấp hơn so với mangan. Cặn mangan hóa trị cao là chất xúc tác rất tốt trong quá trình oxy hóa khử mangan cũng như khử sắt. Cặn hyđroxyt mangan hóa trị 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. Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 24 MSSV:0811080039 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. 3.3.2.2 Các chất khí hòa tan trong nước ngầm v O2 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 bị tiêu thụ, khi lượng oxy bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ tạo thành nhanh hơn. + Nước dư lượng oxy hòa tan: trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như NH4+, H2S, CH4. 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 bị ô nhiễm thì nó cũng sẽ bị ảnh hưởng. v H2S Hyđrosunfua được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic với sự tham gia của vi khuẩn 2SO42- + 14H+ + 8e- ® 2H2S + 2H2O + 6OH- v Metan CH4 và khí CO2 Được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic với sự tham gia của vi khuẩn: 4C10H18O10 + 2H2O ® 21CO2 + 19CH4 Nồng độ các tạp chất chứa trong nước ngầm phụ thuộc và các vị trí địa 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 bị phân hủy bằng sinh hóa trong chất đó. Nước ngầm cũng có thể bị 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. Do Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 25 MSSV:0811080039 vậy các khu vực khai thác nước ngầm cấp cho sinh hoạt và công nghiệp cần phải được bảo vệ cẩn thận, tránh bị 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+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, NH4+ và các anion HCO3-, SO42-, Cl-. Trong đó các ion Ca2+, Mg2+ chỉ tồn tại trong nước ngầm khi nước này chảy qua tầng đá vôi. Các ion Na+, Cl-, SO42- có trong nước ngầm trong các khu vực gần bờ biển, nước bị 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 Fe2+, Mn2+, khí CO2, còn các ion khác đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN đối với nước cấp cho sinh hoạt. 3.3.3 Một số phương pháp xử lý nước ngầm nhiễm sắt Tùy thuộc vào hàm lượng Fe2+ có trong nước ngầm mà người ta lựa chọn các phương pháp khử sắt khác nhau: 3.3.3.1 Làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ Làm thoáng đơn giản trên bề mặt lọc: dàn phun nước cao 0.7m, lỗ phun đường kính 5-7 mm; lưu lượng 10m3/m2h. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng =40 % lượng oxy hòa tan bão hòa ( ở 25oC 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 CO2 giảm 50%. Làm thoáng cưỡng bức: tháp làm thoáng cưỡng bức lưu lượng 30 – 40 m3/h, lượng không khí tiếp xúc 4 – 6 m3/m3 H2O. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng = 70% lượng oxy hòa tan bão hòa. Hàm lượng CO2 giảm 75%. Trong nước ngầm, ngoài Fe2+ còn có HS-, S2- (H2S) có tác dụng khử đối với sắt nên ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa sắt. Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 26 MSSV:0811080039 2H2S + O2 → 2S + 2H2O Nếu trong nước có oxy hòa tan thì phản ứng oxy hóa S2- xảy ra trước sau đó mới tiếp tục oxy hóa Fe2+ thành Fe3+. Vì vậy, ta tính toán lượng oxy cung cấp để đủ oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ để đạt tiêu chuẩn cấp nước. 3.3.3.2 Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất Khử sắt bằng các chất oxi hóa mạnh Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt là: Cl2, KMnO4, O3…Khi cho các chất oxi hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn ra như sau: 2Fe2+ + Cl2 +6H2O = 2 Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+ 3Fe2+ + KMnO4 +7H2O = 3Fe(OH)3+ MnO2 + K+ + 5H+ Trong phản ứng, để oxy hóa 1 mg Fe2+, cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 mg KMnO4 và đồng thời độ kiềm của nước giảm đi 0,018 mgđl/l. So sánh với phương pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxy hóa mạnh phản ứng nhanh hơn, pH môi trường thấp hơn (pH < 6). Nếu trong nước tồn tại các hợp chất như: H2S, NH3 thì chúng sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình khử sắt. Khử sắt bằng vôi Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng độc lập, mà kết hợp với các quá trình làm ổn định nước hoặc làm mềm nước. Khi cho vôi vào nước, quá trình khử sắt xảy ra theo 2 trường hợp: Trường hợp nước có oxy hòa tan: vôi được coi là chất xúc tác , phản ứng khử sắt diễn ra như sau: 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O +4Ca(OH)2 → 4Fe(OH)3↓ + 4 Ca(HCO3)2 Sắt (III) hydroxit được tạo thành, dễ dàng lắng lại trong bể lắng và giữ lại hoàn toàn trong bể lọc. Trong trường hợp không có oxy hòa tan: khi cho vôi vào nước phản ứng diễn ra như sau: Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 27 MSSV:0811080039 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → FeCO3 + CaCO3 +H2O. 3.3.4 Một số công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm Fe điển hình tại Việt Nam hiện nay 3.3.4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước tại trạm Qui Đức 2 huyện Bình Chánh + Sơ đồ công nghệ Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước tại trạm Quy Đức 2 huyện Bình Chánh. Giếng khoan Giàn mưa khử sắt Bể lọc Mạng lưới đạt QCVN 01:2009/BYT Bể chứa + khử trùng Clorine sông Cặn Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 28 MSSV:0811080039 3.3.4.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước tại trạm cấp nước Hà Lan xã Trường Bình, huyện cần Guộc + Sơ đồ công nghệ Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước tại trạm cấp nước Hà Lan xã Trường Bình, huyện cần Guộc Giếng khoan Bồn nâng pH Mạng lưới đạt QCVN 01:2009/BYT Bồn lọc áp lực Bể chứa nước sạch Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 29 MSSV:0811080039 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN, ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP CHO KHU DÂN CƯ – TÁI ĐỊNH CƯ TRÀ LONG – PHƯỜNG BA NGÒI – TP CAM RANH 4.1. Thành phần, tính chất nước ngầm tại phường Ba Ngòi Các chỉ tiêu Kết quả phân tích QCVN 01:2009/BYT pH 6,25 6,5 – 8,5 Độ ôxy hóa (mg O2/l) 1 2 Cl- (mg/l) 44 250 NO2- (mg/l) KPH 3 NO3- (mg/l) 0,34 50 SO42- (mg/l) 46,4 250 PO43- (mg/l) KPH KQĐ Sắt tổng (mg/l) 5,59 0,5 Độ kiềm tổng (mg CaCO3/l) 126 KQĐ Độ cứng tổng (mg CaCO3/l) 118 300 Chất hữu cơ (mg/l) 0,96 KQĐ Coliform tổng (Khuẩn lạc/100ml) 0 KPH Bảng 4.1. Một số chỉ tiêu chất lượng nước ngầm của một giếng khoan tại phường Ba Ngòi (Nguồn: Phòng tài nguyên môi trường TP.Cam Ranh) Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 30 MSSV:0811080039 4.2. Đề xuất công nghệ Phương án 1 Phương án 2 G giếng Bơm Cl Clo Nước ngầm Bể lọc nhanh Dàn mưa Trạm bơm cấp I Bể chứa nước sạch Mạng cấp nước Trạm bơm cấp II Xả cặn Thùng quạt gió Lắng tiếp xúc Lọc hai lớp Bể chứa Hố thu cặn Nước ngầm Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 31 MSSV:0811080039 STT Các chỉ tiêu so sánh Phương án 1 Phương án 2 1 Hàm lượng sắt của nguồn < 25 mg/l < 25 mg/l 2 Khả năng lắng Tốt Tốt 3 Chi phí xây dựng Thấp Tương đối 4 Khả năng vận hành Đơn giản Đơn giản 5 Độ bền của công trình Cao Cao 6 Diện tích mặt bằng trạm Nhỏ Tương đối 7 Mỹ quan Tốt Tốt Bảng 4.2. so sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ xử lý Sau khi phân tích ưu nhược điểm của hai dây chuyền công nghệ khử sắt như trên ta thấy phương án 1 là phương án phù hợp nhất cho trạm xử lý này vì hàm lượng sắt trong nước nguồn không cao. Các hạng mục công trình ít làm giảm chi phí xây dựng và diện tích mặt bằng . Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 32 MSSV:0811080039 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ 5.1. Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống cấp nước à . à = ∑ . . 1000 + Trong đó: qn : tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (lấy theo bảng 3.1/5 TCXD 33:2006) Nn: số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước qn fn: tỷ lệ dân được cấp nước (lấy theo bảng 3.1/5 TCXD 33:2006) D: lượng nước phục vụ công cộng, dịch vụ, công nghiệp, thấp thoát, nước cho trạm xử lý nước và lượng nước dự phòng( lấy 5-10% tổng lượng nước phục vụ ăn uống) Bảng 5.1 lượng nước phục vụ cho khu dân cư Tiêu chuẩn nước sinh hoạt (a) Tỷ lệ dân được cấp nước (a’) Nước công trình công cộng (b) Nước tưới cây, rửa đường (c) Nước thất thoát (d) 120 l/người.ngày 85% 25%x a 10%x a 25%x (a+b+c) - Nước dự trữ phòng cháy, chữa cháy cho 2 đám cháy xảy ra trong 3h với lưu lượng 20l/s = 216 m3 - Nước dự phòng : 10% x a - Số dân Nn= 4000 dân - Nước dung ăn uống sinh hoạt: = ∗ ∗ . = 408 à - Nước công trình công cộng: = 0.25 ∗ = 0.25 ∗ 408 = 102 à - Nước tưới cây rửa đường: = 0.1 ∗ = 0.1 ∗ 408 = 40,8 à - Nước thất thoát: = 0.25 ∗ ( + + ) = 0.25 ∗ (408 + 102 + 40.8) = 137,7 / à - Nước dự phòng: = 0.1 ∗ = 0.1 ∗ 408 = 40.8 / à Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 33 MSSV:0811080039 → = 102 + 40,8 + 137,7 + 40,8 = 321,3 / à → à . = 408 + 321 = 729,3m3/ngày.đêm Chọn công suất trạm xử lý là 800 m3/ngày.đêm 5.2. Thiết kế các bộ phận của giàn mưa v Diện tích mặt bằng giàn mưa Diện tích mặt bằng giàn mưa được tính theo công thức: F = Qq (m ) Trong đó: Q - Lưu lượng nước xử lý (m3/h), Q = 33.33 (m3/h) qm - Cường độ phun mưa theo mục 6.246 TCXD 33-2006 nằm trong khoảng 10 - 15 (m3/m2.h), chọn qm = 10,5 (m3/m2.h) F = Qq = 33.3310,5 = 3.17(m ) Chọn kích thước giàn mưa a×b = 3.17×1(m) v Hệ thống phân phối nước của giàn mưa Dùng hệ thống phân phối bằng ống dạng xương cá gồm: ü Ống phân phối chính - Chọn vận tốc nước chảy trong ống theo mục 6.246 TCXD 33-2006 lấy từ 0,8 - 1,2 (m/s), chọn vc= 1(m/s). - Đường kính ống phân phối chính: D = 4 × Qv × pi = 4 × 33.331 × 3600 × pi = 0,108(m) = 108 (mm) Khóa luận tốt nghiệp ___________________________________________________________________________________ SVTH: Võ Đình Trung Thành trang 34 MSSV:0811080039 Vậy chọn đường kính ống là D= 110mm và ống bằng nhựa PVC. Kiểm tra lại vận tốc nước chảy trong ống: v = 4 × Qpi × D = 4 × 33.33(m h)⁄pi × 0.11 ×