Quy trình xử lý nước sông suối ao hồ – Quy trình xử lý nước mặt

Quy trình xử lý nước sông suối ao hồ – Quy trình xử lý nước mặt sẽ bắt đầu từ hồ chứa nước và lắng sơ bộ – Song chắn và lưới chắn – Bể lắng cát – Xử lý nước tại nguồn bằng hóa chất – Clo hóa sơ bộ – Khuấy trộn hóa chất, keo tụ và phản ứng tạo bông cặn – Lắng – Lọc – Khử màu khử mùi – Khử trùng nước.

Do đặc điểm của nước mặt là:

• Chứa khí hòa tan đặc biệt là oxy
• Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại trong nước có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo
• Có hàm lượng chất hữu cơ cao
• Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
• Chứa nhiều vi sinh vật

Nên quy trình xử lý nước sông suối ao hồ – Quy trình xử lý nước mặt sẽ diễn ra như sau:

Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho trạm xử lý nước.

Hồ chứa nước dẫn từ sông vào tại trạm xử lý nước nhà máy sản xuất gạch granite Thạch Bàn – Bắc Giang

Song chắn và lưới chắn

Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ 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 các công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước như các que tăm nổi, hoặc nhành cây con khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước.

Bể lắng cát

Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạt cặn lơ lửng vô cơ có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát.

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,6 để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng.

Xử lý nước tại nguồn bằng hóa chất

Xử lý nước tại nguồn bằng hóa chất (thường là nước trong hồ chứa, trong kênh dẫn nội đồng và ở khu vực quanh công trình thu nước sông có vận tốc dòng chảy rất nhỏ trong một thời gian dài của năm) để hạn chế sự phát triển của rong, rêu, tảo và vi sinh vật nước để loại trừ màu, mùi, vị do xác vi sinh vật chết gây ra. Liều lượng và quãng thời gian giữa 2 lần xử lý phụ thuộc vào thành phần của nước thô như nồng độ loại vi sinh và rêu tảo, nhiệt độ, độ kiềm và hàm lượng CO₂ trong nước.

Clo hóa trước hay còn gọi là 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:

1. Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn nặng
2. Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng
3. Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu
4. Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất khử trùng kéo dài
5. 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, làm tăng thời gian của chu kỳ lọc.

Nhược điểm của clo hóa sơ bộ:

Tiêu tốn lượng clo thường gấp 3 -5 lần lượng clo dùng để khử trùng nước sau lọc, làm tăng giá thành nước xử lý

Ngoài ra có phản ứng của clo với các chất hữu cơ hòa tan trong nước tạo ra hợp chất trihalomethene là chất gây ra bệnh ung thư cho người sử dụng nước, vì vậy không nên áp dụng quy trình clo hóa sơ bộ cho các nguồn nước mặt chứa nhiều chất hữu cơ.

Quá trình khuấy trộn hóa chất

Mục đích cơ bản của quá trình khuấy trộn hóa chất là tạo điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý. Quà trình trộn hóa chất keo tụ đòi hỏi phải trộn nhanh và đều vào nước vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh thường nhỏ hơn 1/10 giây, nếu không trộn đều và trộn kéo dài sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc và đều trong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tốn hóa chất. Việc lựa chọn điểm cho hóa chất vào để trộn đều với nước xử lý 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 để quyết định.

Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn

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 lơp svaatj liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất.

Khi trộn đều hóa chất keo tụ với nước lập tức xảy ra 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 các keo âm phân tán trong nước và dính kết với nhau để tạo thành các bông cặn, do đó 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 keo tụ phụ thuộc vào điều kiện khuấy trộn (càng nhanh càng đều càng tốt), phụ thuộc vào nhiệt độ nước ( nhiệt độ càng cao càng tốt), phụ thuộc vào PH của nước (PH để keo tụ bằng phèn nhôm nằm trong khoảng từ 5,7 – 6,8 ) phụ thuộc vào độ kiềm của nước (độ kiềm của nước sau khi pha phèn còn lại >= 1 mđlg/l).

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn 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 nếu là keo tụ trong môi trường thể tích, phụ thuộc vào độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được dính kết từ trước nếu là keo tụ trog lớp vật liệu lọc.

Để tăng cường quá trình tạo bông cặn thường cho vào bể phản ứng tạo bông cặn chất trợ keo tụ polymer, khi hòa tan vào nước polymer sẽ tạo ra liên kết lưới loại anion hoặc loại trung tính nếu thành phần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ.

Quá trình lắng

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

1. 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
2. Bằng lực ly tâm tác dụng vào hạt cặn trong các bể lắng ly tâm và xiclon thủy lực
3. 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.

Quá trình lọc

Lọc là quá trình không chỉ 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 mà còn 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 nước qua bể lọc hạt là:

1. Kích thước hạt lọc và sự phân bố các cỡ hạt trong lớp vật liệu lọc
2. Kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng, nồng độ và khả năng dính kết của cặn bẩn lơ lửng trong nước xử lý.
3. 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
4. Nhiệt độ và độ nhớt của nước

Về cơ bản có thể phân bể lọc làm 3 loại chính: lọc chậm, lọc nhanh trọng lực gồm bể lọc hở và bể lọc áp lực (hai loại bể lọc này có chiều dùng nước đi từ trên xuống dưới), và lọc ngược hay lọc tiếp xúc có chiều dòng nước đi từ dưới lên trên.

Bể lọc chậm có tốc độ lọc từ 0,1 – 0,5m/h dùng để lọc nước có 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 lọc nước đã pha phèn hoặc có thể lọc trực tiếp không qua quá trình lắng.

Bể lọc nhanh trọng lực và bể lọc tiếp xúc dùng để lọc trực tiếp nước nguồn sau khi pha phèn trong các trường hợp: Độ đục của nước ngầm thấp hơn 10NTU tương đương khoảng 19mg/l, nồng độ sắt và mangan nhỏ hơn 0,3mg/l và ,1mg/l, nước nguồn có độ màu thấp và hàm lượng rêu tảo thấp.

Thiết bị lọc trọng lực tự rửa tại trạm xử lý nước nhà máy sản xuất gạch granite Thạch Bàn – Bắc Giang

Quá trình khử màu khử mùi của nước

Than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn, có khả năng hấp phụ các phân tử khí và phân tử các chất ở dạng lỏng hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị và màu, lên bề mặt của hạt than sau khi loại các hạt than này  ra khỏi nước, nước  được khử mùi vị và màu. Để khử mùi vị, màu của nước bằng than hoạt tính có thể dùng hai phương pháp:

Đưa nước sau xử lý theo dây chuyền công nghệ truyền thống vào lọc trực tiếp qua bể lọc than hoạt tính

Pha bột than hoạt tính đẫtns nhỏ vào bể trộn nước nguồn cùng với phèn với liều lượng từ 3 -15mg/l để hấp thụ các chất hữu cơ gây ra mùi vị, màu của nước.

Khử trùng nước

Để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh, nước trước khi cấp cho người tiêu thụ phải được khử trùng. Để khử trùng thường dùng các biện pháp như:

• Đun sôi nước
• Dùng tia tử ngoại bằng đèn khử trùng nước UV
• Dùng siêu âm
• Dùng các hóa chất có tác dụng diệt trùng cao như ozon, clo và các hợp chất của clo, iod, pecmanganat kali…

Trong xử lý nước thường sử dụng clo để khử trùng và sử dụng đèn UV. Quá trình khử trùng bằng clo phụ thuộc vào:

• Tính chất của nước 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 tự do với nước: Thời gian tiếp xúc phải trên 30 phút, liều lượng clo dùng để khử trùng phải được xác định sao cho sau thời gian tiếp xúc 30 phút lượng clo tự do còn lại trong nước là 0,3mg/l.