Đồ án xly nc cấp

Con người và môi trường có mối quan hệ mật thiết với nhau.Trong lịch sử
phát triển

của con người, để giải quyết các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống cũng như
sự gia tăng

dân số một cách nhanh chóng trong thời gian gần đây đã và đang gây ra nhiều
tác động

cân bằng sinh học trong hệ sinh thái. Thiên nhiên bị tàn phá, môi trường
ngày càng xấu

đi, đã ảnh hưởng trực tiếp lên đời sống của con người, mỹ quan đô thị cũng
như các

loài động thực vật, việc xây dựng hệ thống công nghệ xử lí nước cấp

trở thành yêu cầu hết sức cần thiết, đặt biệt là trong giai đoạn đô

thị hóa và phát triển mạnh mẽ như hiện nay.

Chúng em những sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật môi trường tương
lai rất cần
những chuyên đề

như thế này để tự hình thành khái quát trong đầu một hệ thống xử lí nước,
thu thập

thêm nhiều kiến thức cho bản thân. Từ đó có cơ sở tốt để hoàn thành tốt cho
công việc

sau này. Đây là lần đầu tiên em làm một chuyên đề như thế này, do thiếu
kinh nghiệm cũng như kiến

thức, nên không tránh khỏi những sai xót, mong cô có phần góp ý và chỉ dạy
thêm. Thời gian qua nhờ

sự chỉ dạy tận tình của cô TRẦN THỊ MINH HÀ đã giúp em thêm nhiều kiến
thức, kỹ năng

chuyên ngành, cũng như giúp em hoàn thành xong chuyên đề này. Em xin chân
thành cảm

ơn !

CHUYÊN ĐỀ : XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 32000 m3/ngày.đêm

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM………………………………...

1.1.Giới thiệu về nước ngầm……………………………………………………

1.2. Đặc điểm, thành phần và tính chất của nguồn nước ngầm……………...

1.2.1. Đặc trưng của nguồn nước ngầm………………………………………..

1.2.2. Thành phần và tính chất nước ngầm…………………………………..

Chương 2: XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ ………………………………………………………………….

2.1. Các công trình thu nước ngầm……………………………………………

2.2. Công trình vận chuyển nước ngầm……………………………………….

2.3. .Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học………………………………

2.3.1. Hồ chứa và lắng sơ bộ……………………………………………………

2.3.2. Song chắn rác và lưới chắn rác………………………………………….

2.3.3. Bể lắng cát………………………………………………………………...

2.3.4. Lắng……………………………………………………………………….

2.3.5. Lọc…………………………………………………………………………

2.4. Khử sắt trong nước ngầm………………………………………………….

2.4.1. Trạng thái tồn tại của sắt trong nguồn nước ngầm……………………

2.4.2. Các phương pháp khử sắt trong xử lý nước ngầm…………………...

Chương 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH

ĐƠN VỊ…………...……………………………………………………………...

3.1. Đề xuất phương án xử lý………………………………………………….

3.2. Lý do lựa chọn phương án xử lý………………………………………….

3.3. Thuyết minh công nghệ…….…………………………………………….

3.4. Tính toán lượng hóa chất và các công trình đơn

vị……………………………..…………….……………………………………

3.4.1. Tính toán lượng hóa chất...……………………………………………...

3.4.2. Thùng quạt gió…………………………………………………………….

a. Nhiệm vụ ………………………………………………………………...

b. Tính toán…………………………………………………………………

3.4.3. Bể lắng ngang……………………………………………………………...

a. Nhiệm vụ………………………………………………………………....

b. Tính toán…………………………………………………………………

3.4.4. Bể lọc nhanh……………………………………………………………….

a. Nhiệm vụ…………………………………………………………………

b. Tính toán…………………………………………………………………

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………….

6.1. Kết luận…………………………………………………………………….

6.2. Kiến nghị…………………………………………………………………...

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM

1.1.GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC NGẦM

Nước là vai trò và nhu cầu rất cần thiết trong đời sống con người và sinh
vật,nó tham

gia vào mọi hoạt động của quá trình tự nhiên và tác động đến mọi sự biến
đổi của sinh

vật trên trái đất,không có nước sẽ không có sự sống.Xã hội ngày càng phát
triển thì

nhu cầu về nước của con người cũng ngày càng tăng.

Do đó nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt của con người lại được phân chia
ra nhiều

loại khác nhau:nước cho nhu cầu ăn uống đòi hỏi phải có chất lượng cao,đảm
bảo

không gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người;các nguồn nước dùng cho tắm

giặt,rửa có thể yêu cầu thấp hơn.Ngoài ra thì nước ta là một nước nông
nghiệp nên nhu

cầu nước dùng cho sản xuất nông nghiệp là rất lớn;bên cạnh đó nước còn sử
dụng cho

công nghiệp,giao thông vận tải và các hoạt động khác…Nước dùng để cấp cho
nhu

cầu sinh hoạt và sản xuất có chất lượng rất khác nhau bao gồm nước mặt và
nước

ngầm.Các nguồn nước này hầu như không đáp ứng được các yêu cầu chất lượng
;do

đó phải biết được thành phần tính chất của chúng để tiến hành xử lý nhằm
đạt được

các yêu cầu về chất lượng,đáp ứng mục đích sử dụng nước.Trong mục đích cấp
nước

cho sinh hoạt người ta thường sử dụng nguồn nước ngầm,do đó có rất nhiều
công nghệ

xử lý nước ngầm đã được áp dụng để đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người.

Nước ngầm được con người khai thác và sử dụng từ hàng nghìn năm qua.Qua các
thời

đại,ở khắp mọi miền trên thế giới,loài người đã sang tạo ra nhiều phương
pháp khác

nhau để khai thác nước ngầm,dùng đến đủ mọi năng lượng (sức động vật,sức

người,sức gió,sức nước,năng lượng mặt trời…).Ngày nay , trên toàn thế giới
khoảng

60% nước ăn uống,15% nước dùng trong gia đình và 20% nước tưới lấy từ các
nguồn

nước ngầm.Tại hầu hết các vùng khô cằn trên thế giới,nước ngầm là nguồn
cung cấp

nước chủ yếu .Ngoài ra nó còn cung cấp ít nhất 20% và nhiều khi hơn 30%
tổng khối

lượng nước sử dụng ở các nước công nghiệp.Hiện nay trên thế giới hàng năm
người ta

khai thác khoảng từ 600-700 tỷ m3 nước ngầm,nhiều hơn bất kỳ một nguồn tài
nguyên

nào khác được khai thác từ lồng đất.Còn ở Việt Nam nguồn nước ngầm tương
đối

SVTH: Phạm Thới Đông Trang 4

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp công suất 12000 m3/ngày.đêm cấp
cho

phong phú,nhiều nơi có chất lượng nước tốt có thể khai thác lên sử dụng
trực tiếp mà

1.2.ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NGUỒN NƯỚC NGẦM

1.2.1. 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 mua… Nước ngầm là nước xuất hiện ở tầng sâu dưới dất, thường
từ

30 – 40 m, 60 – 70 m có khi 120 – 150 m và cũng có khi tới 180 m.

Ðối với các hệ thống cấp nước tập trung thì nguồn nước ngầm luôn là loại
nguồn

nước được ua tiên lựa chọn nếu có thể. Bởi vì các nguồn nước mặt thuờng 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 nguời. 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 lo lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh
thấp.

Nước ngầm (nước dưới đất) được hình thành do nước mưa thấm qua các lớp đất
đá

trong lòng đất và được giữ ở tầng chứa nước bên dưới bề mặt đất ở các độ
sâu khác

nhau. Nước ngầm gồm có nước ngầm tầng nông và nước ngầm tầng sâu.

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



cho

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. Ðã 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.

1.2.2. Thành phần, tính chất nước ngầm.

Thành phần chất luợng của nuớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nuớc ngầm,

cấu trúc dịa hình của khu vực và chiều sâu dịa tầng nơi khai thác nuớc. Ở
các khu

vực duợc bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nuớc ngầm nói chung
duợc

dảm bảo về mặt vệ sinh và chất luợng khá ổn dịnh. Nguời ta chia làm 2 loại
khác

Thông thuờng nuớc có oxy có chất luợng tốt, có truờng hợp không cần xử lý
mà

có thể cấp trực tiếp cho nguời tiêu thụ. Trong nuớc có oxy sẽ không có các
chất khử



cho

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 NO 3- -> NH4+; SO42- -> H2S ; CO2 -> CH4 cũng xảy ra.

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:

Axít yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxicacbonat tạo ra ion Ca2+.

2H2CO3 + 2CaCO3 -> Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3-.

Nguồn gốc của các ion Mg 2+ 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+

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



cho

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

Được tạo ra trong nước nhờ quá trình tan đá vôi khi có mặt khí CO2

CaCO3 + CO2 + H2O ->Ca2+ + 2HCO3-

Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do quá trình oxy hóa FeS2 trong điều
kiện ẩm

2FeS2 + 2H2O +7O2 -> 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh hoạt.

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 ttrong điều kiện yếm khí
sau:

4Fe(OH)3 + 8H+ ->4Fe2+ + O2 + 10H2O

Sau 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 màu đỏ

Trong các nguồn nước mặt sắt thường tồn tại thành phần của các hợp chất hưu
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



cho

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.

Với hàm lượng sắt cao hơn 0.5mg/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 cắp cho nồi
hơi.Một số

ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm lượng sắt như
dệt,giấy,sản

Nước có chứa ion sắt,khi trị số pH<7.5 là diều kiện thuận lợi để vi khuẩn
sắt phát triển

trong các đường ống dẫn,tạo ra cặn lắng gồ ghề bám vào thành ống làm giảm
khả năng

vận chuyển và tăng sức cản thủy lực của ống.

4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O –> 4Fe(OH)3 + 8CO2

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

hydroxyt kết tủa, quá trình oxy hóa diễn ra như sau:

2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O -> 2Mn(OH)4 + 4HCO3-

Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong nước xuất hiện cặn hydroxyt 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



cho

hydroxyt 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.

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 nuớc chứa sắt với hàm lượng cao.

b2. Các chất khí hòa tan trong nuớc ngầm .

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 ngầm 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

+ Nước dư luợng oxy hòa tan: trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như
NH4+,

H2S, CH4. Ðó chính là nước ngầm mạch nông. Thường khi nước có dư lượng oxy
sẽ có

chất luợng tốt. Tuy nhiên, nuớc ngầm mạch nông phụ thuộc nhiều vào nguồn
nước

mặt, nếu nước mặt bị ô nhiễm thì nó cũng sẽ bị ảnh hưởng.

Hydrosunfua được tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic
với

2SO42- + 14H+ + 8e- -> 2H2S + 2H2O + 6OH-



cho

Ðược tạo thành trong điều kiện yếm khí từ các hợp chất humic với sự tham
gia

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 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. Ðể bảo vệ nguồn nước
ngầm

cần khoanh vùng khu vực bảo vệ và quản lý, bố trí các nguồn thải ở khu vực
xung

Tóm lại, trong nước ngầm có chứa các cation chủ yếu là Na+, Ca2+,Mn2+, NH4+
và các

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 dụngquá 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.

b3. 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

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



cho

kính 5-7 mm; lưu lượng 10m3/m2h. Lượng oxy hòa tan sau làm thoáng =40 %
lượng

oxy hòa tan bão hòa ( ở 250C 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- 6m3/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 Fe 2+còn có HS- , S2-(H2S) có tác dụng khử dối với
sắt

nên ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa sắt.

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 dủ
oxy hóa Fe2+

thành Fe3+ để đạt tiêu chuẩn cấp nước.

Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất.

+ Khử sắt bằng các chất oxi hóa mạnh.

Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng dể khử sắt là: Cl2, KMnO4,O3…Khi cho

các chất oxi hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

3Fe2+ + Cl2 + 6H2O -> 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+

2Fe 2+ + KMnO4 + 7H2O -> 3Fe(OH)3 + MnO 2 + K+ + 5H+

Trong phản ứng, để oxy hóa 1 mg Fe 2+, cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 mg KMnO4
và

đồng thời độ kiềm của nước giảm di 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 hon (pH < 6). Nếu trong nước
tồn

tại các hợp chất như: H2S, NH3 thì chúng sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình khử
sắt.


Đồ án xly nc cấp

Recommend Documents