Quy trình xử lý nước giếng khoan đầy đủ

Quy trình xử lý nước giếng khoan bắt đầu từ quá trình làm thoáng, clo hóa sơ bộ, khuấy trộn hóa chất, keo tụ tạo bông, lắng, lọc, khử trùng.

Làm thoáng

Nhiệm vụ của quá trình làm thoáng trong xử lý nước giếng khoan là:

Hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thàng sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxit sắt hóa trị III Fe(OH)₃ và hydroxit mangan hóa trị IV Mn(OH)₄ kết tủa dễ lắng động để loại bỏ khỏi nước bằng quy trình lắng và lọc
Khử khí CO₂, H₂S có 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 năng suất của các công đoạn lắng và lọc.
Quá trình làm thoáng 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 màu của nước.

Có 2 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 (thường áp dụng trong xử lý nước thải)

Trong xử lý nước giếng khoan, áp dụng các dàn làm thoáng theo phương pháp 1 và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa 2 phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước. Đầu tiên tia nước tiếp xúc với không khí, sau khi chạm mặt nước, tia nước kéo theo các bọt khi đi sâu vào khối nước trong bể tạo thành các bọt nhỏ nổi lên.

Hiệu quả của quá trình làm thoáng phụ thuộc vào:

Chênh lệch nồng độ của khí cần trao đổ trong 2 pha khí và nước, độ chênh nồng độ biểu thị thực tế bằng cường độ tưới nếu dùng dàn làm thoáng tự nhiên hoặc bằng tỷ lệ gió/ nước nếu dùng dàn làm thoáng cưỡng bức.
Diên tích tiếp xúc giữa 2 pha khí và nước: Diện tích tiếp xúc càng lớn quá trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh
Thời gian tiếp xúc giữa 2 pha khí nước, thời gian tiếp xúc càng lớn mức độ trao đổi càng triệt để
Nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ tăng lợi cho quá trình khử khí ra khỏi nước và bất lợi cho quá trình hấp thụ và hòa tan khí vào nước và ngược lại
Bản chất của khí được trao đổi

Trạm xử lý nước giếng khoan cs 1250 m3/ngày đêm phục vụ sản xuất

Clo hóa sơ bộ

Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc.

Mục đích của clo hóa sơ bộ là:

Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị 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
Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.
Clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu trong bể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh vật.

Nhược điểm của quá trình clo hóa sơ bộ:

Tiêu tốn lượng clo gấp 3 – 5 lần lượng clo dùng để khử trùng nước sau bể lọc làm tăng chi phí
Nếu trong nguồn nước có nhiều chất hữu cơ hòa tan trong nước, có phản ứng của clo với các chất này tạo ra hợp chất trihalomothene là chất gây ra bệnh ung thư cho người sử dụng.

Khuấy trộn hóa chất

Mục đích cơ bản của quá trình khuấy trộn hóa chất là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý. Quá trình trộn phèn đòi hỏi phải trộn nhanh và đều phèn vào nước xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu không trộn đều và kéo dài sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc và đều trong nước dẫn đến hiệu quả lắng sẽ kém và tốn phèn.

Việc lựa chọn điểm cho hóa chất vào để trộn đều với nước phải căn cứ vào tính chất và phản ứng hóa học tương hỗ giữa các hóa chất với nhau, giữa hóa chất với các chất có trong nước xử lý theo quy trình công nghệ được chọn.

Keo tụ và phản ứng tạo bông cặn xử lý nước giếng khoan

Mục đích của quá trình keo tụ và tạo bông cặn là tạo ra tác nhân có khả năng dính kết các chất làm bẩn nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất.

Khi trộn đều phèn với nước lập tức xảy ra các phản ứng hóa học và lý hóa tạo thành hệ keo dương phân tán đều trong nước, khi được trung hòa, hệ keo dương này là các hạt nhân có khả năng dính kết với các keo âm phân tán trong nước và dính kết với nhau để tạo thành các bông cặn. Quá trình tạo nhân dính kết gọi là quá trình keo tụ, quá trình dính kết cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bông cặn.

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn trong xử lý nước giếng khoan phụ thuộc vào:

Cường độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau
Độ đục của nước thô
Nồng độ cặn đã dính kết từ trước nếu là keo tụ trong lớp vật liệu lọc

Quá trình lắng xử lý nước giếng khoan

Lắng là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biện pháp sau:

Lắng trọng lực trong các bể lắng, khi đó các hạt cặn có tỷ trọng lớn hơn nước ở chế độ thủy lực thích hợp sẽ lắng xuống đáy bể
Bằng lực ly tâm tác dụng vào hạt cặn, trong các bể lắng ly tâm và xiclon thủy lực
Bằng lực đẩy nổi do các bọt khí dính bám vào hạt cặn ở các bể tuyển nổi. Cùng với việc lắng cặn quá trình lắng còn làm giảm được 90 -95% vi trùng có trong nước do vi trùng luôn bị hấp phụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trình lắng.

Có 3 loại cặn cơ bản sau:

Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ, trong quy trình lắng hạt cặn không thay đổi hình dáng, độ lớn, tỷ trọng trong xử lý nước giếng khoan là cặn không pha phèn và được gọi là lắng sơ bộ để giảm độ đục của nước nguồn.
Lắng các hạt cặn dạng keo phân tán, lắng cặn đã được pha phèn. Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng dính kết với nhau thành các bông cặn lớn và ngược lại các bông cặn lớn có thể bị vỡ ra thành các mảnh nhỏ hơn nên trong khi lắng các bông cặn thường bị thay đổi kích thước, hình dạng và tỷ trọng.
Lắng các hạt cặn đã đánh phèn có khả năng dính kết với nhau như loại cặn nêu trên nhưng với nồng độ lớn, các bông cặn này tạo thành đám mây cặn liên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình lắng cặn trong xử lý nước giếng khoan là

Kích thước, hình dáng và tỷ trọng của bông cặn
Độ nhớt và nhiệt độ của nước
Thời gian lưu nước trong bể lắng
Chiều cao lắng cặn
Diện tích bề mặt của bể lắng
Tỷ trọng bề mặt của bể lắng hay tốc độ rơi của hạt cặn
Vận tốc dòng nước chảy trong bể lắng
Hệ thống phân phối nước vào bể và hệ máng thu điều nước ra khỏi bể lắng

Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, bể tạo bông cặn tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao

Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả quá trình lắng

Hiệu quả lắng tăng lên 2 – 3 lần khi tăng nhiệt độ nước 10⁰C

Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt, thời gian lưu nước tủng bình của các phần tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 -80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán, nếu để bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽ bị giảm đi rất nhiều

» Các phương pháp xử lý nước giếng khoan nhiễm sắt mangan

» Phương pháp xử lý nước giếng khoan nhiều sắt

Quá trình lọc trong xử lý nước giếng khoan

Lọc là quá trình giữ lại các hạt cặn lơ lửng trong nước có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ rỗng tạo ra giữa các hạt lọc và giữ lại các hạt keo sắt, keo hữu cơ gây ra độ đục và độ màu – có kích thước bé hơn nhiều lần kích thước các lỗ rỗng nhưng có khả năng dính kết và hấp thụ lên bề mặt hạt lớp vật liệu lọc.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc là:

Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc
Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của cặn bẩn lơ lửng trong nước
Tốc độ lọc, chiều cao lớp lọc, thành phần của lớp vật liệu lọc và độ chênh áp lực dành cho tổn thất của một chu kỳ lọc.
Nhiệt độ và độ nhớt của nước.

Vật liệu lọc là yếu tố quyết định đến hiệu quả quá trình lọc do đó phải chú ý đặc biệt đến việc lựa chọn vật liệu lọc

Hiệu quả của quá trình lọc phụ thuộc nhiều vào cỡ hạt của lớp vật liệu lọc

Nó còn phụ thuộc vào độ đồng nhất về kích thước của các hạt vật liệu lọc biểu thị bằng hệ số đồng nhất của lớp vật liệu

Chiều cao của lớp vật lọc phụ thuộc vào kích thước hạt và vận tốc lọc. Kích thước hạt càng lớn, vận tốc càng cao thì lớp lọc phải càng dày, ngược lại cỡ hạt lọc bé vận tốc lọc thấp có thể chọn chiều dày lớp lọc mỏng hơn nhưng không được nhỏ hơn 0,6m. Lớp vật liệu lọc có thể chỉ là một loại hạt đồng nhất hoặc có thể gồm 2 lớp vật liệu lọc có kích thước và tỷ trọng hạt khác nhau (ví dụ than antraxit có hạt lớn tỷ trọng nhẹ nằm trên, cát có hạt bé tỷ trọng nặng nằm dưới).

Về cơ bản có thể phân bể lọc nước giếng khoan thành 3 loại chính:

Lọc chậm
Lọc nhanh trọng lực gồm bể lọc hở và bể lọc áp lực: 2 loại bể lọc này có chiều dùng nước đi từ trên xuống dưới
Lọc ngược hay lọc tiếp xúc có chiều dòng nước đi từ dưới lên trên

Đặc điểm và so sánh giữa các loại bể lọc nước giếng khoan

Bể lọc chậm có tốc độ lọc từ 0,1 m/h đến 0,5 m/h dùng để xử lý nước giếng khoan độ đục thấp <= 30 mg/l và không phải pha phèn
Bể lọc nhanh trọng lực (hở và áp lực) và bể lọc tiếp xúc dùng để xử lý nước giếng khoan đã pha phèn lắng hoặc có thể lọc trực tiếp không qua quá trình lắng.

Ưu điểm của bể lọc chậm so với bể lọc nhanh trọng lực là:

Không phải pha phèn
Thiết bị đơn giản dễ dàng trong vận hành và quản lý
Cát lọc có cỡ hạt bé rất dễ dàng tìm kiếm
Chất lượng nước lọc luôn đảm bảo và ổn định
Loại trừ được hầu hết vi trùng và vi khuẩn

Nhược điểm của bể lọc chậm

Cần diện tích mặt bằng lớn
Không sử dụng được cho nước giếng khoan có độ đục lớn hơn 30mg/l
Không có tác dụng khử màu và chóng bị tắc khi nước giếng khoan có hàm lượng bùn, sắt mangan cao

Bể lọc nhanh trọng lực và bể lọc tiếp xúc dùng để lọc trực tiếp nước giếng khoan sau khi pha phèn trong các trường hợp:

Độ đục của nước giếng khoan thấp hơn 10 NTU tương đương khoảng 19mg/l, nồng độ sắt và mangan nhỏ hơn 0,3 mg/l và 0,1 mg/l, nước giếng khoan có độ màu thấp

Ưu điểm của phương pháp lọc trực tiếp

Vốn đầu tư thấp
Tốn ít hóa chất
Giảm được chi phí vận hành và quản lý

Nhược điểm

Chu kỳ lọc ngắn
Tốn lượng nước sạch để rửa lọc
Cần có nhân viên thường xuyên giám sát vận hành để đảm bảo chất lượng và công suất lọc.

Khử trùng nước giếng khoan

Để đảm bảo an toàn về mặt vi trùng học, nước trước khi cấp cho người sử dụng phải được khử trùng bằng các phương pháp:

Đun sôi nước
Dùng đèn diệt khuẩn UV
Dùng các hóa chất có tác dụng diệt trùng cao như ozon, clo và các hợp chất của clo, iod, pecmanganat, thuốc tím …

Trong đó khử trùng nước giếng khoan bằng clo là biện pháp khử trùng hiệu quả và thường được sử dụng.

Quá trình khử trùng bằng clo phụ thuộc vào:

Tính chất của nước giếng khoan cần xử lý như số lượng vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ và các chất khử có trong nước
Nhiệt độ nước
Liều lượng clo
Thời gian khuấy trộn và tiếp xúc của clo với nước.

Bài viết tham khảo:

Quy trình xử lý nước giếng khoan đầy đủ

BÀI VIẾT LIÊN QUAN