Đặc tính nguồn nước cấp và lựa chọn công nghệ xử lý

Chương 4 ĐẶC TÍNH NGUỒN NƯỚC CẤP VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 4.1 ĐẶC TÍNH NGUỒN NƯỚC CẤP Đặc tính nước song long tàu được mô tả trong bảng 4.1 Bảng 4.1 Đặc tính nước song long tàu STT Thành phần Đơn vị Nước nguồn Tiêu chuẩn cho phép 1329/2002 BYT-QĐ 1 pH 7,04 6,5 – 8,5 2 Độ đục NTU 25,1 <2 3 Độ màu TCU 40 <15 4 Độ kiềm mgCaCO3/l 65 - 5 Oxy tiêu thụ mg/l O2 36 <2 6 Amonia mg/l 0,7 <1,5 7 Nitrat mg/l 2,67 <50 8 Nitrit mg/l 0,2 <3 9 Clorua mg/l 8.479 <250 10 Sulfat mg/l 163 <250 11 Natri mg/l 2.814 <200 12 SS mg/l 473 <3 13 TDS mg/l 6.633 <1.000 14 Fe tổng cộng mg/l 0,3 <0,5 15 Magnesi mg/l 695 <0,5 16 Kali mg/l 240 <12 17 Canxi mg/l 138 <100 Nguồn: UBND Huyện Cần Giờ. Những tiêu chuẩn cần xử lý: Độ đục : 25,1 NTU Độ màu : 40 TCU Độ kiềm : 65 mg/l Oxy tiêu thụ : 36 mg/l Clorua : 8.479 ng/l Natri : 2.814 mg/l SS : 473 mg/l TDS : 6.633 mg/l Kali : 240 mg/l Canxi : 138 mg/l Magnesi : 695 mg/l 4.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Khử SS + TDS Bảng 4.2 Các Phương án: Bể lắng, tuyển nổi, lọc. Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Bể lắng Tách loại hiệu quả cặn. Diện tích lớn. Tuyển nổi Tách loại hiệu quả cặn lơ lửng khó lắng và có khả năng lắng thấp. Vận hành phức tạp, phải thiết kế hệ thống cấp khí, khống chế kích thước bọt khí. Lọc Đảm bảo chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp khá tốt. Chỉ làm việc tốt khi hàm lượng chất rắn không quá cao, dễ bị tắt lọc khi hàm lượng chất răn cao Chọn phương án dùng bể lắng Bảng 4.3 Các loại bể lắng. Loại bể Ưu điểm Nhược điểm Bể lắng ngang Hiệu quả lắng tốt hơn so với bể lắng đứng. Áp dụng cho những trạm có công suất lớn , tốn diện tích xây dựng do kích thước bể lớn. Bể lắng đứng Dùng cho công suất nhỏ, tiết kiệm diện tích. Hiệu quả lắng không bằng bể lắng ngang. Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng Tiết kiệm 1 công trình đơn vị (không cần xây dựng bể phản ứng ). Hiệu quả xử lý cao hơn các bể khác, ít tốn diện tích xây dựng hơn. Đòi hỏi độ ổn định cao về lưu lượng và nhiệt độ. Kết cấu phức tạp, chế độ quản lý chặt chẽ. Bể ly tâm Nhờ có thiết bị gạt bùn nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng nên chiều cao công tác nhỏ. Thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao. Hiệu quả lắng kém hơn các bể khác thu nước bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể nên thu nước không đều. Hệ thống gạt bùn có cấu tạo phức tạp làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên chóng hư hỏng. Xiclon thuỷ lực Kích thước gọn nhẹ. Công suất trên 1 đơn vị diện tích rất cao. Hiệu quả lắng tăng lên cùng công suất, xả cặn dễ dàng. Dùng trong nước cấp công nghiệp và xử lý nước thải công nghiệp. Thích hợp cho những trạm có công suất nhỏ và làm việc không liên tục. Hao tốn điện năng. Chọn bể lắng ngang. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước (DO) Oxy hòa tan trong nước sẽ tham gia vào quá trình trao đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các sinh vật sống trong nước. Hàm lượng oxy hòa tan giúp ta đánh giá được chất lượng nước. Về mặt hóa học, oxy không tham gia phản ứng với nước mà độ hòa tan của oxy trong nước phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ Bảng 4.4 Hàm lượng DO bão hòa trong nước sạch ở áp suất 1 atm phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ (0C) 0 5 10 15 20 25 30 35 Nước ngọt (mg/l) Nước biển (mg/l) 14,6 11,3 12,8 10,0 11,3 9,0 10,2 8,1 9,2 7,1 8,4 6,7 7,6 6,1 7,0 - Khi chỉ số DO thấp, trong nước có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxy hóa tăng lên nên tiêu thụ nhiều oxy trong nước. Khi chỉ số DO cao, trong nước có nhiều rong tảo tham gia quá trình quang hợp giải phóng oxy. Chỉ số DO là cơ sở đề xác định nhu cầu oxy sinh học. Các phương pháp xử lý: sục khí, oxy hoá, và hấp phụ trên than hoạt tính…Phương án hấp phụ trên than hoạt tính được sử dụng rộng rãi nhưng chi phí cao, đối với nguồn nước ta cần xử lý thì hàm lượng CHC ít nên có thể dùng clo để oxi hoá. Khử Ca2+; Mg2+ Bảng 4.5 Các phương pháp xử lý Ca2+; Mg2+: Bằng vôi, Vôi và sôda, Trao đổi ion. Phương pháp Đặc điểm Bằng vôi Thường áp dụng khi cần khử độ cứng và độ kiềm của nước. Dùng vôi và xôđa Nếu sử dụng vôi để khử được độ cứng magiê, nhưng độ cứng toàn phần không giảm. Để khắc phục điều này cho thêm sôđa vào nước. Dùng trao đổi ion Hiệu quả xử lý cao nhưng đắt tiền do độ cứng của nguồn nước là độ cứng canxi nên ta sử dụng vôi khử làm mềm đầu tiên sau đó cho qua cột trao đổi ion. Dùng vôi hoặc chọn phương pháp Trao đổi ion. Khử vị mặn trong nước Bảng 4.6 Các phương pháp xử lý muối: trao đổi ion; điện phân; chưng cất và lọc qua màng bán thấm. Phương pháp Xử lý kinh tế khi nguồn nước có độ mặn Trao đổi ion 2.000 – 3.000mg/l Lọc qua màng bán thấm 10.000 – 35.000mg/l Chọn phương pháp lọc qua màng bán thấm. 4.3 CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT Với tính chất nước nguồn đã phân tích ở trên ta có các phương án xử lý nước như sau: 4.4.1 Phương Án 1 Quy trình xử lý Nước sông Lòng Tàu Bể lắng ngang Bể lọc nhanh Bể trộn cơ khí Bể phản ứng tạo bông Bể chứa bùn Sân phơi bùn Bãi chôn lấp Nước rửa lọc Trạm bơm cấp I Song chắn rác Clo Phèn Khử trùng Trạm bơm cấp II Lọc RO Bể chứa nước sạch Hình 4.1 Sơ lược quy trình xử lý theo phương án 1. Ưu điểm Hoá chất được khuấy trộn đều trong bể trộn cơ khí. Bể trộn cơ khí có thể điều chỉnh cường độ khuấy, thời gian khuấy ngắn nên dung tích nhỏ tiết kiệm vật liệu xây dựng. Bể lắng ngang có hiệu quả lắng cặn tốt. Nhược điểm Quy trình rửa lọc đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp. Chi phí cao. 4.3.2 Phương Án 2 Quy trình xử lý Lọc qua than hoạt tính Bể trộn đứng Bể phản ứng tạo bông Bể lắng ngang Clo Phèn Bể chứa bùn Sân phơi bùn Bãi chôn lấp Nước rửa lọc Trạm bơm cấp I Nước sông Lòng Tàu Song chắn rác Khử trùng Trạm bơm cấp II Trao đổi ion Bể chứa nước sạch Hình 4.2 Sơ lược quy trình xử lý theo phương án 2. Ưu điểm Vận hành dễ dàng. Tiết kiệm diện tích. Nhược điểm Quy trình hoàn nguyên nhựa phức tạp. Tốn chi phí cao 4.4.3 Phương Án 3 Quy trình xử lý Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng Bể lọc nhanh Bể trộn cơ khí Lọc RO Khử trùng Trạm bơm cấp II Clo Phèn Trạm bơm cấp I Nước sông Lòng Tàu Song chắn rác Bể chứa bùn Sân phơi bùn Bãi chôn lấp Bể chứa nước sạch Hình 4.3 Sơ lược quy trình xử lý theo phương án 3. Ưu điểm Hiệu quả xử lý ở bể lắng trong và bể lọc nhanh rất cao. Tiết kiệm được diện tích (không cần bể phản ứng). Nhược điểm Đòi hỏi nhiều thiết bị kỹ thuật cho bể lọc và kết cấu bể lắng phức tạp. Quy trình vận hành phức tạp. 4.3.4 Phương Án 4 Quy trình xử lý Nước sông Lòng Tàu Lọc RO Bể trộn đứng Bể lọc tiếp xúc Bể chứa nước sạch Trạm bơm cấp II Clo Phèn Bể chứa bùn Sân phơi bùn Bãi chôn lấp Trạm bơm cấp I Song chắn rác Khử trùng Hình 4.4 Sơ lược quy trình xử lý theo phương án 4. Ưu điểm Dây chuyền đơn giản. Tiết kiệm được diện tích (không cần bể phản ứng). Nhược điểm Đòi hỏi chế độ quản lý chặt chẽ, do khả năng tắt lọc cao. Kết luận: So sánh ưu, nhược điểm của từng phương án ta chọn phương án 1 để tính toán thiết kế Chức năng của các công trình đơn vị Song,lưới chắn rác: 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 công trình xử lý. Trạm bơm cấp 1: Cấp nước cho hệ thống xử lý theo chế độ làm việc điều hòa. Bể trộn: Trộn đều hoá chất trước khi đưa vào bể lắng, tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất và toàn bộ khối lượng nước cần xử lý. Bể keo tụ tạo bông: Xảy ra các phản ứng hoá học của các quá trình làm mềm, khử độ cứng, kiềm hoá…Tạo ra tác nhân có khả năng kết dính các chất bẩn trong nước ở dạng hòa tan, lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và kết dính trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất . Bể lắng ngang: Lắng các cặn hình thành trong bể phản ứng tạo bông. Bể lọc nhanh: Khử các cặn lơ lửng nhỏ không lắng được trong bể lắng nhưng có khả năng kết dính trên bề mặt vật liệu lọc,khử độ màu,một số ion như Fe2+,Mn2+... Bể lọc nhanh lọc nước sau khi đã pha phèn. Lọc thẩm thấu ngược: Khử triệt để muối và các tạp chất không mong muốn. Khử trùng: Khử trùng bằng Clo có thể tiêu diệt hầu hết các vi khuẩn và vi trùng có trong nước trước khi cung cấp, kinh tế hơn những cách khử trùng khác. Tuy nhiên cần phải điều chỉnh lượng Clo phù hợp vì những tác dụng phụ không mong muốn.