Chương 2. Xử lý nước cấp
Công nghệ xử lý nước ngầm tại Nhà máy nước Pháp Vân, Hà Nội Công nghệ xử lý nước mặt tại Nhà máy nước Quảng Tế, Huế
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chương 2. Xử lý nước cấp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 1
2.1. Đại cương
Nguồn nước mặt, nước ngầm thường chứa các tạp chất
không phù hợp mục đích sử dụng (sinh hoạt, sản xuất) ⇒
cần xử lý.
Đối tượng xử lý thường gồm:
Các chất rắn lơ lửng (SS)
Các chất vô cơ hòa tan (Fe2+, Ca2+, Mg2+, NH4+, NO3-,…)
Các chất hữu cơ hòa tan
Màu
Các vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, protozoa,…)
Các quá trình xử lý nước cấp có thể là cơ học, hóa-lý, hóa
học hay sinh học.
Kết hợp các quá trình xử lý theo trình tự nhất định → công
nghệ xử lý.
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 2
Bảng 2.1. Tóm tắt các quá trình xử lý nước
Loại một sô chất nhiễm bẩn vô cơ (như Fe, Mn, radium)Lọc kết hợp oxy hóa
Loại một sô chất nhiễm bẩn vô cơ, gồm các chất tạo đô' cứngTrao đổi ion
Loại hầu hết các chất nhiễm bẩn vô cơThẩm thấu ngược, điện thẩm tách
Ngăn ngừa sư' tạo cắn va+ ăn mònKiểm soát ăn mòn
Loại các VOC, H2S, các khi hòa tan; oxy hóa Fe (II) va+ Mn (II). Thông khi (Làm thoáng)
Loại các chất hữu cơ hòa tan: thuốc trư+ sâu, dung môi, THMs,..Hấp phu' bằng than hoạt tính
Tiêu diệt các sinh vật gây bệnh. Khư2 trùng
Loại các hạt không lắng được, có thê 2 gồm cả các vi sinh vật.Lọc
Loại đô' cứngLàm mềm
Loại các hạt lắng đượcLắng
Chuyển các hạt keo thành các hạt có thê 2 lắng.Keo tụ/Tạo bông
Loại sỏi, cát, bùn va+ các vật liệu hạt khác. Lắng sơ bô '
Loại trư+ tảo, khư2 trùng sơ bô ', oxy hóa sơ bô' Fe, MnXư2 ly hóa học sơ bô' (Cl2, O3)
Loại các mẩu vụn thô (lá cây, cành cây, cá,..) Chắn rác
Mục đích xư lyQuá trình
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
3Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 3
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Lựa chọn công nghệ xử lý phụ thuộc:
Loại nguồn nước (mặt, ngầm) (xem bảng 2.2)
Đặc điểm chất lượng nguồn nước
Yêu cầu chất lượng nước cấp (theo quy chuẩn, tiêu chuẩn – xem Chương 1).
Ví dụ:
Với nguồn nước mặt – chủ yếu xử lý làm trong, khử màu và khử trùng:
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điển hình xử lý nước mặt Huế
Với nguồn nước ngầm – chủ yếu loại sắt, khử trùng:
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ điển hình xử lý nước ngầm Hà Nội
Keo tụ/
Tạo bôngNước mặt Lắng
Lọc cát
nhanh Khử trùng Nước sạch
Chất keo tụ
Cl2
Làm thoáng
đơn giảnNước ngầm
Lọc cát
nhanh Khử trùng Nước sạch
Cl2
4Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 4
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Các vi khuẩn FeVi khuẩn, virus, tảo,…Các VSV
Thường ở nồng độ caoThấpNO3-
Thường có ở nồng độ caoThường có ở nồng độ TBSiO2
Thường cóKhôngH2S
Thường cóXuất hiện ở các nguồn nước
nhiễm bẩn
NH3/NH4+
Thường không tồn tạiThường gần bão hòaO2 hòa tan
Thường xuyên cóRất thấp, trừ ở đáy hồFe, Mn
Ít thay đổi, cao hơn nước mặt ở
cùng một vùng
Thay đổi theo chất lượng đất,
lượng mưa
Khoáng hòa tan
Thấp hoặc hầu như không cóCao, thay đổi theo mùaChất rắn lơ lửng
Tương đối ổn địnhThay đổi theo mùaNhiệt độ
Nước ngầmNước mặtĐặc điểm
⇒ X
ly : ch yu làm trong, kh trùng ch yu loi st, kh trùng
Bảng 2.2. Một sô đặc điểm khác nhau giữa nguồn nước mặt va+ nước ngầm
5Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 5
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.2. Keo tụ- Tạo bông (Coagulation – Flocculation)
2.2.1. Cơ sở lý thuyết
Kích thước các hạt trong nước và khả năng tách chúng:
Các quá trình cơ học (lắng, lọc, ly tâm) chỉ tách hiệu quả các hạt lơ lửng có đường
kính hạt >10-3 mm (bùn, cát, tảo, protozoa,...)
Đối với các hạt lơ lửng rất nhỏ và dạng keo đường kính 10-6 – 10-3 mm (sét, đại
phân tử hữu cơ,…) thường rất khó lắng lọc (mất thời gian dài); để tách hiệu quả
thường sử dụng biện pháp keo tụ - tạo bông trước khi lắng, lọc.
Đối tượng xử lý chủ yếu của keo tụ là các hạt keo
Hòa tan
10-410-5 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 µm
mm110-3 10-1
Keo Lơ lửng
10-410-6 10-2
Lắng trọng lực, lọc, tuyển nổi…Keo tụ
Thô
1010-510-710-8
Hình 2.3. Kích thước hạt trong nước và khả năng tách
6Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 6
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Cấu tạo hạt keo:
Trong nước tự nhiên, các hạt keo có thể mang điện tích âm
(đa sô ) hoặc dương
Hạt keo mang điện âm hút các
cation đến gần bề mặt để trung hòa
điện tích, phân bố thành 2 lớp:
• Lớp thứ nhất rất mỏng, mang điện tích
dương và liên kết chặt chẽ với hạt keo
gọi là lp Stern.
• Lớp thứ hai dày hơn, là hỗn hợp các ion
(hầu hết là cation), liên kết lỏng lẻo, gọi
là lp khuch tán.
Tập hợp hai lớp trên gọi là lp kép. Thế
điện động xuất hiện giữa 2 lớp gọi là th
zeta.
Ở trạng thái tĩnh, điện tích hạt được bù
bởi điện tích lớp khuếch tán.
Hình 2.4. Cấu tạo hạt keo âm
7Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 7
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Giữa hai hạt keo luôn luôn tồn tại hai loại lực tương tác:
Lực đẩy tĩnh điện Coulomb giữa hai lớp kép có điện tích cùng dấu,
Lực hút van der Waals tác động trong một khoảng ngắn.
Lực tổng hợp quyết định trạng thái ổn định hạt keo:
Khi lực đẩy > lực hút (lực tổng hợp là đẩy): hệ keo bền vững;
Khi lực đẩy ≤ lực hút (lực tổng hợp là hút hay bằng không): không còn
"hàng rào năng lượng“, các hạt keo dính kết với nhau và xảy ra sự keo
tụ. Như vậy, quá trình keo tụ diễn ra khi trạng thái ổn định của hạt keo bị
phá vỡ.
Các hạt keo đã mất ổn định hay tập hợp khởi đầu của chúng
sẽ được tăng cường khả năng tập hợp tạo bông cặn kích
thước lớn khi có mặt các cầu nối – quá trình tạo bông.
Keo tụ (coagulation) là sự phá vỡ trạng thái ổn định của các hạt keo để
tạo ra sự tập hợp khởi đầu các hạt keo .
Tạo bông (flocculation) là sự tổ hợp các hạt keo đã bị keo tụ.
8Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 8
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Hình 2.5. Sơ đồ minh họa keo tụ và tạo bông
9Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 9
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Chất keo tu' thường dùng: Al2(SO4)3.18H2O (phèn nhôm);
Fe2(SO4)3.8H2O; FeCl3; Aln(OH)mClx(SO4)y (Polyaluminum
chloride hay PAC).
Cơ chê loại các hạt keo với muối Al (III), Fe (III):
Ion Al3+, Fe3+ đi vào lớp điện kép, trung hòa điện tích hạt keo⇒ giảm thê
zeta ⇒ keo tu '.
Thủy phân tạo các ion phức đa nhân tích điện cao Alx(OH)yn+ (ví dụ
Al8(OH)204+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+…) ⇒ trung hòa điện tích hạt keo
⇒ giảm thê zeta ⇒ keo tu'.
Thủy phân tạo kết tủa Al(OH)3, Fe(OH)3 kéo theo các hạt keo lắng xuống.
Hiệu quả keo tu phu thuộc pH: 4,5 – 7,0 với phèn nhôm; 8,5 -
10,0 với Fe2(SO4)3; 4,5 – 7,5 với PAC.
Các chất tạo bông (hay trơ' keo tu') thường dùng:
Polymer thiên nhiên: dextrin, chitin,…
Polymer tổng hợp: polyacrylamide [–CH2–CH(CONH2)–]n, polyacrylic acid
[–CH2–CH(COOH)–]n,…
10Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 10
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.2.2. Áp dụng
Hai công đoạn xử lý nước bằng keo tụ-tạo bông tiến hành với
các điều kiện khuấy trộn khác nhau:
Keo tụ: Khuấy nhanh trong thời gian ngắn để làm bất ổn định hạt keo
và tạo các bông keo có kích thước nhỏ (gradient vận tốc G = 500 –
1000 s-1, thời gian khuấy t =30 – 120 s)
Tạo bông: Khuấy chậm trong thời gian dài để tạo bông keo lớn (G = 30
– 60 s-1; t = 15 – 45 phút)
Có thể thực hiện khuấy bằng thiết bị khuấy cơ học hay theo
nguyên tắc thủy lực (dùng vách ngăn tạo dòng chảy zikzak).
Trước khi áp dụng thực tế, cần tiến hành thực nghiệm keo tụ
trong PTN để xác định các điều kiện keo tụ: liều keo tụ, liều
trợ keo tụ, pH, tốc độ khuấy, thời gian khuấy,.. Thường sử
dụng hệ thống JAR TEST.
11Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 11
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Hình 2.6. Hệ thống JAR TEST.
12Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 12
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.3. Lắng (Sedimentation/Clarification)
2.3.1. Cơ sở lý thuyết
Lắng (hay làm trong): quá trình tách các chất rắn có thể lắng
được hay các bông cặn sau keo tụ-tạo bông.
Nguyên tắc: dưới tác dụng của trọng lực, hạt có khối lượng
riêng lớn hơn khối lượng riêng của nước sẽ lắng xuống đáy
thiết bị và được loại khỏi nước.
Lý thuyết lắng
Theo nồng độ và sự tương tác giữa các hạt có bốn dạng lắng:
lng loi 1 hay lắng hạt riêng lẻ (discrete particle settling) - hạt không thay
đổi kích thước trong quá trình lắng
lng loi 2 hay lắng tạo bông (flocculent settling) - các hạt kết hợp nhau,
kích thước hạt lớn dần trong quá trình lắng,
lng loi 3 hay lắng vùng (zone settling)
lng loi 4 hay lắng nén (compression settling).
Trong XL nước, lắng hạt riêng lẻ và lắng tạo bông đóng vai trò quyết định
Lý thuyết lắng khá phức tạp, nhất là lắng loại 2, 3, 4.
13Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 13
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Lý thuyết lắng hạt riêng lẻ
Vận tốc lắng của hạt tuân theo phương trình Newton:
[2.1]
hoặc trong trường hợp riêng, theo phương trình Stokes:
[2.2]
vs – vận tốc lắng (m/s)
ρs, ρw- khối lượng riêng của hạt và nước (kg/m3)
ss – tỷ khối của hạt so với nước (không thứ nguyên)
g – gia tốc trọng trường (9,81 m/s2)
d – đường kính hạt (m)
CD – hệ số ma sát
µ – độ nhớt tuyệt đối (N.s/m2)
ν– độ nhớt động học (m2/s)
Ví dụ: hạt có d=0,1 mm và tỷ khối 2,65 sẽ lắng trong nước ở 150C (ν=1,131×10-6
N.s/m2) với vận tốc vs ≈ 8 mm/s (cần khoảng 2 phút để lắng xuống 1 m).
wD
ws
s C
dg
v
ρ
ρρ
3
)(4 −
=
( ) ( ) 22 1
18
hay
18
dsgvdgv sswss −=−= ν
ρρ
µ
14Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 14
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
0.371×10-60.30×10-3963.093
1.568×10-61.57×10-310004
0.687×10-60.68×10-3993.138
0.864×10-60.86×10-3996.627
0.984×10-60.98×10-3998.021
1.131×10-61.13×10-3999.015
1.310×10-61.31×10-3999.710
1.795×10-61.79×10-3999.90
Đô ' nhớt động
học ν, m2/s
Đô ' nhớt tuyệt đối
µ, N.s/m2
Khối lượng riêng
của nước ρ, kg/m3
Nhiệt đô',
0C
Nguồn: Brater et al. (1996)
Bảng 2.3. Khối lượng riêng va + đô ' nhớt của nước ở một sô nhiệt đô' khác nhau
15Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 15
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Bể lắng hình hộp, dòng chảy ngang- một hạt trong bể lắng sẽ chịu:
-chuyển động theo dòng chảy - vận tốc vh (=Q/A = lưu lượng/tiết diện)
-lắng do trọng lực - vận tốc lắng vs (tính như trên).
Điều kiện để hạt bị giữ lại trong bể lắng: vs ≥ v0
v0 : vận tốc lắng tới hạn (ứng với hạt đi vào điểm trên cùng đầu vào đến
điểm dưới cùng đầu ra vùng bể lắng)
[2.3]
(L: dài, B: rộng, H: sâu)
d0 (ứng với vận tốc lắng v0): cỡ hạt thiết kế
Hạt có cỡ hạt ≥ d0 sẽ lắng 100%
Hạt có cỡ hạt dx< d0 sẽ lắng với hiệu quả vx/v0 (vx: vận tốc lắng ứng với dx)
Thời gian lưu nước t = LBH/Q = H/v0
0v
H
v
L
h
= hvL
H
v ×=0
BL
Q
BH
Q
L
H
v
×
=
×
×=0
H
L
vhv0
B
Q
vh
vx
Q
16Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 16
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Bể lắng đứng dòng chảy ngược (dưới lên)
Điều kiện để hạt bị giữ lại trong bể lắng: vs > vu
vu : vận tốc dòng chảy = Q/A
Thời gian lưu cần thiết:
[2.4]
Thực tế: nước chứa nhiều cỡ hạt khác nhau, không thể xác
định cỡ hạt, khối lượng riêng. Thường tiến hành thí nghiệm
lắng để xác định các thông số thiết kế.
uv
H
Q
HAt =×=
A
Q
vu
vs
H
17Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 17
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.3.2. Áp dụng
Vai trò của lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước:
X lý nc ngm
Tách bông cặn Fe(OH)3 sau khi oxi hóa Fe(II) thành Fe(III);
Xử lý nước rửa lọc.
X lý nc mt
Xử lý sơ bộ trước khi lọc nhanh và chậm;
Lắng bông cặn sau keo tụ - tạo bông, trước khi vào bể lọc nhanh
Xử lý nước rửa lọc nhằm cô đặc bùn từ thiết bị lọc.
Các loại bể lắng trong xử lý nước:
Bể lắng ngang – dạng hình hộp (Hình 2.7)
Bể lắng đứng – dạng hình trụ (Hình 2.8)
Bể lắng với các ống nghiêng (tube settler) hay tấm nghiêng (lamellar settler)
(Hình 2.9)
Bể lắng tiếp xúc (contact clarifier) hay bể lắng tạo bông (clariflocullator) (Hình
2.10)
18Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 18
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Hình 2.7. Bể lắng ngang
1: cửa phân dòng vào; 2: Vách ngăn dòng vào; 3: Bộ phận gom váng;
4: Vách điều chỉnh dòng ra; 5: Vách chắn; 6: Băng tải cào bùn; 7: Hố
chứa bùn; 8: Ống dẫn bùn ra
Thông số thiết kế:
v0 = 20 – 60 m3/m2/d
= 0,23 – 0,70 mm/s
t = 2 – 4 h
H = 3 – 5 m
Tỷ lệ L/H = 3/1 – 5/1
Độ dốc đáy: 5 -8 %
19Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 19
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Thông số thiết kế:
t = 2 - 4 h
H = 3 – 5 m
D = 10 – 30 m (đường kính)
Độ dốc đáy = 5 – 10 %
Hình 2.8. Bể lắng đứng
20Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 20
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Thông số thiết kế:
Độ nghiêng = 40 – 600
Khoảng cách giữa các tấm = 2,5 - 5 cm
Hình 2.9. Bể lắng lamellar
21Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 21
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Xảy ra đồng thời keo tụ-tạo bông-lắng trong 1 bể
Áp dụng được với nước có độ đục cao, chi phí thấp
Thông số thiết kế: vận tốc chảy ngược ≤ 5 m/h
Hình 2.10.
Bể lắng tiếp xúc
22Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 22
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.4. Lọc (Filtration)
2.4.1. Cơ sở lý thuyết
Lọc được sử dụng để tách các hạt lơ lửng nhỏ và các vi sinh vật không loại
được trong quá trình lắng ra khỏi nước.
Lọc là quá trình tách các chất rắn lơ lửng khỏi nước bằng cách cho chảy
qua vật liệu lọc (VLL).
Cơ chế giữ chất rắn trong lớp vật liệu lọc phức tạp, bao gồm các quá trình
vật lý-hóa học và đôi khi cả sinh học. Ví dụ các cơ chế:
sàng (straining) – hạt bị giữ do kích thước lớn hơn khe hở giữa các VLL
lắng (sedimentation) – hạt nhỏ hơn sẽ lắng trọng lực lên bề mặt VLL
chặn (interception) – dòng nước mang hạt chuyển động đến gần bề mặt VLL
trong khoảng cách 1 bán kính hạt sẽ bị va đập và chặn lại
hấp phụ (adsorption) – hạt bị hấp phụ lên bề mặt VLL bởi các lực vật lý (hấp
dẫn, hút tĩnh điện) hay tạo liên kết hóa học.
hoạt động sinh học (biological action) – chất bẩn hữu cơ trong nước nằm lại
trên bề mặt lớp VLL sẽ giữ các vi sinh vật và tạo lớp nhầy
23Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 23
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Theo thời gian, SS bám trên VLL tăng dần⇒ khoảng hở cho dòng chảy
giảm dần⇒ tổn thất áp lực (head loss, hL) tăng dần. Khi hL tăng đến giá trị
giới hạn phải làm sạch, phục hồi khả năng lọc của VLL.
Vật liệu lọc
VLL sử dụng: cát, than anthracite, các loại khoáng (ilmenite, diatomit…), than
hoạt tính, hạt chất dẻo (nhựa tổng hợp)…
Các đặc trưng quan trọng của VLL:
Tỷ khối (ss) hay khối lượng riêng (ρs)
Cỡ hạt hiệu quả (ES: Effective size, d10) – cỡ rây (mm) cho phép 10%
khối lượng VLL lọt qua.
Hệ số đồng nhất (UC: Uniformity coefficient) – tỷ số giữa cỡ rây cho phép
60% VLL lọt qua và cỡ hạt hiệu quả. UC = d60/d10
Tùy theo vận tốc lọc, phân biệt 2 loại bể lọc:
Lọc nhanh (Rapid filter)
Lọc chậm (Slow filter).
24Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 24
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.4.2. Áp dụng
2.4.2.1. B lc ch m
Đối tượng:
Ở quy mô nhỏ (nông thôn)
Nguồn nước có độ đục thấp (<40 NTU hay <50 mg-SS/L).
Ưu điểm: Xử lý trực tiếp nước tự nhiên với hiệu quả loại SS và vi khuẩn
cao, thiết bị và vận hành đơn giản.
Nhược điểm: tốn diện tích, khối lượng xây dựng lớn
Cấu tạo bể lọc chậm (Hình 2.11), gồm (từ trên xuống):
Lớp cát làm VLL (cỡ hạt hiệu quả 0,2 – 0,35 mm) (đơn lớp)
Lớp sỏi để đỡ cát lọc, hoặc nhiều lớp mỏng có cỡ hạt lớn dần (lớp trên gấp 4
lần cỡ hạt cát, lớp tiếp theo gấp 4 lần cỡ hạt lớp trên,…)
Máng thu nước lọc có độ dốc.
Làm sạch: Cào lớp cát bẩn trên bề mặt 3-5 cm để rửa, sau 10-15 lần rửa
cần bổ sung cát sạch; sau nhiều năm phải thay cát sạch.
Thường lắp 2 hay nhiều bể lọc hoặc chia nhiều ngăn để luân phiên làm
sạch.
25Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 25
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Hình 2.11. Cấu tạo bể lọc chậm
26Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 26
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.4.2.2. B lc nhanh
Đối tượng:
Ở quy mô lớn (các nhà máy nước)
Xử lý nước mặt: sau keo tụ-tạo bông-lắng; nếu độ đục thấp có thể bỏ qua lắng.
Xử lý nước ngầm: sau làm thoáng
Ưu điểm:
xử lý được nước có độ đục cao
tải trọng lọc cao
diện tích lọc nhỏ
Nhược điểm: hiệu quả loại SS và vi khuẩn không cao, cần xử lý tiếp theo
(lọc chậm, khử trùng)
Cấu tạo bể lọc nhanh (Hình 2.12)
VLL: có thể 1 lớp cát; tuy nhiên tốt hơn sử dụng 2 lớp (dual-media) hay nhiều
lớp (multi-media), ví dụ: than anthracite-cát
Hệ thống thu nước lọc (có thể dùng lớp sỏi)
Hệ thống rửa ngược (back-washing)
27Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 27
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Hình 2.12. Cấu tạo bể lọc nhanh
Mơ)
Mơ)
Mơ)
Mơ)
Đóng
Đóng
Đóng
Đóng
28Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 28
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
V t li u lc
Các VLL thường dùng trong lọc nhanh:
Cát: ss = 2,6 - 2,65; ES = 0,45 – 0,55 mm; UC = 1,2 – 1,7.
Than antracite: ss= 1,4 - 1,6; ES = 0,7 mm; UC < 1,75
Sa khoáng (ilmenit): ss = 4,2
Plastics: ss = 1,05
Nguyên tắc xếp lớp: lớp trên có cỡ hạt lớn hơn, khối lượng riêng (hay tỷ
khối) nhỏ hơn lớp dưới.
Anthracite
d =1 mm
Cát
d =0,5 mm
50 cm
25 cm
Anthracite
d=1,0 – 1,5 mm
Cát
d = 0,5 mm
Sa khoáng
d=0,2 – 0,4 mm
45 cm
20 cm
10 cm
Hình 2.13. Ví dụ bố trí các cột lọc 2 và 3 lớp
Lý do?
29Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 29
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Ra ng c
Khi hL tăng đến 2,5 – 3,0 m
Khi rửa: khóa van nước vào; cho mức nước ngập bề mặt 15 – 20 cm; đóng
van nước sạch ra; mở van nước rửa; nước rửa chảy ngược mang theo cặn
bẩn tràn qua máng thu.
Các thông số:
Thời gian rửa ngược = 4 - 10 phút
Độ giãn nỡ thể tích lớp VLL: 10 – 30 %
Lượng nước dùng cho rửa ngược = 3 - 6 % công suất xử lý
Phương pháp rửa ngược: nước hay nước + không khi
Vận tốc rửa ngược: quá lớn sẽ làm trôi VLL hoặc trộn lẫn 2 lớp VLL; quá nhỏ
không đủ rửa sạch VLL. Thực tế:
vW = 0,3 ~ 10d60 m/min đối với cát
0,3 ~ 4,7d60 m/min đối với than anthracite
(d60: cỡ rây cho phép 60% khối lượng hạt lọt qua)
Tìm hiểu thêm qua bài tập nhóm
30Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 30
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Bảng 2.4. So sánh bể lọc cát chậm và lọc nhanh
CaoThấpChi phí vận hành
Thấp hơn (~90 – 99 %)Cao (~99,9 %)Hiệu quả xử lý vi khuẩn
Nhanh chóngKhóKhả năng điều chỉnh đầu ra
CaoCaoChi phí đầu tư
3 – 6 % nước sạch0,2 – 0,6 % nước sạchTiêu thụ nước làm sạch
đơn lớp, 2 lớp hoặc đa lớpđơn lớpCấu trúc VLL
Rửa ngượcCào, rửa lớp bề mặtPhương pháp làm sạch
1 – 2 ngày20 – 90 ngàyThời gian làm việc
≤ 3 m≤ 1 mTổn thất áp lực (hL)
0,5 – 1,5 mm0,2 – 0,35 mm Cỡ hạt
nhỏ, ≤ 100 m2lớn, 100 – 2.000 m2Tiết diện lọc
5 – 10 m/h
(120 – 250 m3/m2/d)
0,1 – 0,4 m/h
(2,5 – 10 m3/m2/d)
Vận tốc lọc
Tải trọng lọc
Lọc nhanhLọc chậmThông số
31Khoa Môi trng – Trng ĐHKH Hu Bài gi ng Công ngh Môi trng 2 - 31
Chương 2. XỬ LÝ NƯỚC CẤP
2.5. Khử trùng
Trong nguồn nước thô chứa nhiều VSV, trong đó có các VSV gây bệnh.
Các quá trình keo tụ-tạo bông, lắng, lọc loại được một phần các VSV.
Khử trùng: tiêu diệt các VSV gây bệnh trong nước còn lại để phù hợp nhu
cầu sử dụng nước. (khư% trùng: disinfection – vô trùng: sterilize)
2.5.1. Các phương pháp khử trùng
2.5.1.1. Các PP v t lý
(1). Khử trùng bằng nhiệt: ở nhiệt độ sôi của nước (1000C) hầu hết VSV bị
tiêu diệt; 1 số ít sống sót do tạo bào tử.
(2). Khử trùng bằng tia UV: cho nươc chảy qua thiết bị có đèn UV (Hình
2.14); hiệu quả khử trùng giảm nếu hàm lượng chất hữu cơ và độ đục
cao.
(3). Khử trùng bằng siêu âm
(4). Khử trùng bằng vi lọc: dùng lớp lọc có kích thước khe lọc < 1 µm – giữ
các VSV
