• Việt nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tôt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đáhoặc do sự thẩm thấu , thấm của nguồn nước mặt , nước mưa nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét hay hàng trăm mét.
• Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn luôn là nguồn nước được ưa thích. Bởi vì các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa . Nguồn nước ngầm ít chịu tác động của con người . Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo tụ hay các hạt lơ lửng và vi sinh , vi trùng gây bệnh thấp.
• 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 trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều hất bẩn v à luợng 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.
47 trang |
Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 8173 | Lượt tải: 6
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án xử lý cấp nước Tính toán hệ thống xử lí nước cấp công suất 40.000m3/ngđ cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án xử lý cấp nước
Tính toán hệ thống xử lí nước cấp công suất 40.000m3/ngđ cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - GIỚI THIỆU
1.1 Tổng quan về nước ngầm 6
Thành phần tính chất nước ngầm 7
Ưu nhược điểm khi sử dụng nước ngầm8
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC NGẦM
2.1 Xử lí nước ngầm bằng phương pháp cơ học 10
2.2 Xử lí nước ngầm bằng phương pháp hóa lí 12
2.3 Đề xuất phương án xủ lí 15
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
3.1 Tính giàn mưa 17
3.2 Tính bể trộn 23
3.4 Bể lắng li tâm 26
3.5 Bể lọc nhanh 30
3.6 Công trình tôi vôi 40
3.8 Khử trùng nước 41
3.9 Bể chứa nước sạch 42
3.10 Trạm bơm cấp 2 42
3.11 Giếng khoan 43
CHƯƠNG 4: CAO TRÌNH CÁC CÔNG TRÌNH
4.1 Cao trình bể chứa nước sạch 43
4.2 Cao trình bể lọc 43
4.5 Cao trình bể trộn 43
4.6 Cao trình giàn mưa 43
TRƯỜNG ĐH TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÍ NƯỚC CẤP
Giáo Viên Hướng Dẫn: Ths. Biện Văn Tranh
Họ Và Tên Sinh Viên: Hoàng Đôn Duyên
MSSV: 0510020058 Lớp: 05KTMT1
Ngành:KỹThuật Môi trường
Khoa: Môi Trường
Bộ Môn: Kĩ Thuật Xử Lý Nước Cấp
Ngày nhận đồ án: 02 – 05 - 2013
Ngày hoàn thành đồ án: 20-06-2013.
Đầu đề đồ án: Tính toán hệ thống xử lí nước cấp công suất 40.000m3/ngđ cấp cho khu dân cư A tại Đồng Nai.
yêu cầu và số liệu ban đầu:
Nguồn nước xử lí : nước ngầm .
Số liếu chất lượng nước nguồn cho bảng sau:
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Nồng độ
1
pH
6.5
2
Độ đục
N.T.U
9
3
Độ màu (Pt – Co)
mgđl/l
5
4
Độ kiềm (CaCo3)
mg/l
5.5
5
Hàm lượng cặn nước nguồn
mg/l
15
6
Tổng hàm lượng các muối hòa tan
mg/l
300
7
Hàm lượng sắt tổng
mg/l
26
8
Độ
Oxi hóa
mg/l
4
9
Hàm lượng CO2 ban đầu có trong nước nguồn
mg/l
160
10
Nhiệt độ nước
0C
20
Tiêu chuẩn nước sau xử lí đạt quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống
Diện tích khu đất dự kiến xây dựng trạm xử lí nước cấp cho khu dân cư là 200m x 600m
5.Nội dung phần tính toán và thuyết minh:
Lập bản thuyết minh và tính toán bao gồm :
Phân tích và đề xuất phương án xử lí nước cấp cho khu dân cư trên.
Tính toán 03 công trình đơn vị chính trong phương án đề xuất .
Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước, thieests bị khuấy trộn,…) cho các công trình đơn vị tính toán trên.
6. Các bản vẽ kĩ thuật
Vẽ bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án chọn: 01 bản vẽ khổ A1
TP.HCM, ngày 02 tháng 05 năm 2013
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN-GIỚI THIỆU
1.1TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM
Việt nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tôt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đáhoặc do sự thẩm thấu , thấm của nguồn nước mặt , nước mưa… nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét hay hàng trăm mét.
Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn luôn là nguồn nước được ưa thích. Bởi vì các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa . Nguồn nước ngầm ít chịu tác động của con người . Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo tụ hay các hạt lơ lửng và vi sinh , vi trùng gây bệnh thấp..
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 trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều hất bẩn v à luợng 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.
Nước ngầm có nguồn gốc từ nước mưa, nước mặt và hơi nước trong không khí ngưng tụ lại và thẩm thấu cào lòng đất.
Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào thành phần khoáng hóa và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Do vậy nước chảy qua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi nước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra nước ngầm còn có những đặc tính chung:
Độ đục thấp.
Nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định.
Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S,…
Chứa nhiều khoáng chất hòa tan chủ yếu là: Fe, Mn, Ca, Mg,…
Không có hiện diện của vi sinh vật.
Hàm lượng cặn nhỏ.
THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC NGẦM
Đặc tính chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hóa trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần của nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa.
Thành phần, tính chất nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc, cấu trúc địa tầng của khu vực và chiều sâu của lớp nước ngầm… Trong nước ngầm không chứa rong, tảo là yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chúng lại chứa các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, mưa nhiều hoặc bị ảnh hưởng của nguồn thải thì trong nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ. Bản chất địa chất của khu vực ảnh hưởng lớn đến thành phần hoá học của nước ngầm vì nước luôn tiếp xúc với đất đá trong đó nó có thể lưu thông hoặc bị giữ lại. Giữa nước và đất luôn hình thành nên sự cân bằng về thành phần hoá học, vì vậy thành phần của nước thể hiện thành phần của địa tầng khu vực đó. Tuy vậy, nước ngầm có một số đặc tính chung là: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hoá học ít thay đổi theo thời gian, ngoài ra nước ngầm thường chứa rất ít vi khuẩn, trừ trường hợp nguồn nước bị ảnh hưởng của nước bề mặt.
Các đặc tính của nước ngầm:
Nhiệt độ của nước ngầm tương đối ổn định.
Độ đục thường thay đổi theo mùa.
Độ màu: Thường thì không có màu, độ màu gây ra do chứa các chất của acid humic.
Độ khoáng hoá thường không thay đổi.
Sắt và mangan thường có mặt với các hàm lượng khác nhau.
CO2 thường xâm thực với hàm lượng lớn.
Ôxi hoà tan thường không có.
H2S thỉnh thoảng có mặt trong nước ngầm.
NH4+ thường có mặt trong nước ngầm.
Nitrat, Silic có hàm lượng đôi khi cao.
Ít bị ảnh hưởng bởi các chất vô cơ và hữu cơ.
Clo có thể bị ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng tuỳ theo khu vực.
Vi sinh vật: Thường có vi khuẩn sắt.
Trong nước ngầm thường không có mặt oxi hoà tan nhưng có hàm lượng CO2 cao, thường có hàm lượng sắt tổng cộng với các mức độ khác nhau, từ vài mg/l đến 100 mg/l hoặc lớn hơn, vượt xa tiêu chuẩn cho phép với nước ăn uống sinh hoạt ( tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt trong nước ăn uống sinh hoạt là 0,3 mg/l, đối với khu vực đô thị là 0,5 mg/l đối với khu vực nông thôn). Do đó cần phải xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Một đặc điểm khác cần quan tâm là pH trong nước thường khá thấp, nhiều nơi pH giảm đến 3 – 4 ( do hàm lượng CO2 cao), không thuận lợi cho việc sử lý nước.
1.3ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM KHI SỬ DỤNG NƯỚC NGẦM
1.3.1. Ưu điểm
Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như hạn hán.
Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước mặt.
Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau.
Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay. Ngoài ra nước ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân cư. Đây là ưu điểm nổi bật của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn.
Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt.
1.3.2. Nhược điểm
Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa. Và tầng nước này nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế. Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt.
Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng.
Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng xuống gây hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân gây hiện tượng lún sụt đất.
Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC NGẦM
2.1. XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
Công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại sau:
Giếng khoan:là công trình thu nước nầm mạch sâu. Độ sâu khoan phụ thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, thường nằm trong khoảng 20 – 200m, đôi khi có thể lớn hơn. Giếng khoan được sử dụng rộng rãi trong mọi trạm xử lý. Hiện nay có 4 loại giếng khoan đang được sử dụng:
Giếng khoan hoàn chỉnh, không áp
Giếng khoan không hoàn chỉnh, không áp
Giếng khoan hoàn chỉnh, có áp
Giếng khoan không hoàn chỉnh có áp
Cấu tạo giếng khoan gồm
Miệng giếng
Ống vách để gia cố và bảo vệ giếng
Ống lọc
Ống lắng
Giếng khơi: là công trình thu nước ngầm mạch nông, thường không áp đôi khi áp lực yếu, chỉ áp dụng đối với các điểm dùng nước nhỏ hoặc hộ gia đình lẻ.
Đường hầm thu nước: được áp dụng để thu nước ngầm mạch nông, độ sâu tầng chứa nước không quá 8m, cung cấp cho những điểm dùng nước với lưu lượng nhỏ.
Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên
Công trình thu nước thấm
Bể lắng:
Mục đích của bể lắng là nhằm lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước đi đư nước vào bể lọc để hoàn than quá trình làm trong nước. Trong thực tế thường dùng các loại bể lắng sau tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử dụng
Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >30000m3/ng đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và áp dụng với bất kì công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn.
Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn (đến 3000 m3/ng). Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với bể phản ứng xoáy hình trụ.
Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và tốn ít diện tích xây dựng hơn nhưng bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước. Bể chỉ áp dụng đối với các trạm có công suất đến 3000m3/ng.
Bể lắng li tâm: có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên. Bể thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước có hàm lượng cặn cao(>2000mg/l) với công suất >=30000 m3/ng thì có hoặc không dùng chất keo tụ
Bể lọc
Bể lọc chậm: dùng để xử lý cặn bẩn, vi trùng có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc. Ngoài ra bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lý vận hành đơn giản. Nhược điểm lớn nhất là tốc độ lọc nhỏ, khó cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc. Bể lọc chậm thường sử áp dụng cho các nhà máy có công suất đến 1000m3/ng với hàm lượng cặn đến 50mg/l, độ màu đến 50 độ
Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh. Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ hay trong dây chuyền xử lý nước ngầm
Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể.
Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm. Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông
Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhanh kín, thương được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn. Loại bể này được áp dụng trong dây chuyề xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m3/ng, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất <500m3/ng và dùng máy nén khí cho công suất bất kì.
Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m3/ng.
Bể chứa nước sạch
Bể chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II. Nó còn có nhiệm vụ dự trữ nước chữa cháy trong 3 giờ, nước xả cặn bể lắng, nước rửa bể lọc và nước dùng cho các nhu cầu khác của nhà máy.
Bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng. Bể có thể xây dựng chìm, nổi hoặc nửa chìm nửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể.
XỬ LÍ NƯỚC NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÍ
Xử lí nước ngầm bằng phương pháp làm thoáng
Mục đích làm thoáng là làm giàu oxy cho nước và tăng pH cho nước.
Làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước. Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe. Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất để khử Fe có trong nước. Hóa chất sử dụng ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H2S. Ngoài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo. Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn
Có thể làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng nhân tạo.
Các công trình làm thoáng gồm:
Làm thoáng đơn giản: phun hoặc tràn trên bề mặt bể lọc có chiều cao từ trên đỉnh tràn đến mực nước cao nhất > 0,6m
Hiệu quả:
Khử được 30 – 35% CO2
Tốc độ lọc 5 – 7m/h; d = 0,9 – 1,3mm; Hvll = 1,0 – 1,2m
Cường độ rử lọc bằng nước 10 – 12l/s.m2; bằng khí 20l/s.m2
Fe 6,8
Dàn mưa: làm thoáng tự nhiên. Khử được 75 – 80% CO2, tăng DO (55% DO bão hòa)
Cấu tạo dàn mưa gồm:
Hệ thống phân phối nước
Sàn tung nước (1 – 4 sàn), mỗi sàn cách nhau 0,8m
Sàn đỡ vật liệu tiếp xúc
Sàn và ống thu nước
Thùng quạt gió: làm thoáng tải trọng cao(làm thoáng cưỡng bức) nghĩa là gió và nước đi ngược chiều. Khử được 85 – 90% CO2, tăng DO lên 70 – 85% DO bão hòa.
Cấu tạo:
Hệ thống phân phối nước
Lớp vật liệu tiếp xúc
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 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 sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian cua chu kì lọc.
Keo tụ - tạo bông
Keo tụ và bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính các chất làm bẩn nước ở dạng lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng được trong bể lắng hay kết dính trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanh và kinh tế nhất.
Khi trộn đều phèn với nước cần xử lý, các phản ứng hóa học và hóa lý xảy ra 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 với nhau tạo thành các bông cặn. Do đó, quá trình tạo nhân kết dính gọi là quá trình keo tụ còn quá trình kết dính cặn bẩn và nhân keo tụ gọi là quá trình phản ứng tạo bông cặn.
Trong kỹ thuật xử lý thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt FeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4. Nhưng hiện nay ở Việt Nam thường sử dụng phèn nhôm, còn phèn sắt có hiệu quả keo tụ cao, nhưng các quá trình khác như sản xuất, vận chuyển, phức tạp và trong quá trình xử lý dễ làm nước có màu vàng nên ít được sử dụng trong kỹ thuật xử lý nước cấp.
Hiệu quả của quá trình tạo bông phụ thục vào cường độ và thời gian khuấy trộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và kết dính vào nhau.
Để tăng cường quá trình tạo bông, thường cho vào bể phản ứng tạo bông cặn chất trợ keo tụ polyme. Khi tan vào nước, polymer sẽ tạo ra liên kết dưới loại anion nếu trong nước cần xử lý thiếu ion đối (như SO22-,…) hay loại trung tính nếu thành phần ion và độ kiềm của nước nguồn thỏa mãn điều kiện keo tụ.
Khử trùng nước
Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng. Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng,…
Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Quá trình tiêu diệt vi sinh vật xảy ra như sau: đầu tiên chất diệt trùng đi qua màng tế bào của vi sinh vật, sau đó phản ứng với men bên trong màng tế bào cản trở quá trình trao đổi chất bên trong nhân tế bào và kết quả là tế bào sẽ bị diệt vong. Tốc độ của quá trình khử trùng sẽ tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ của nước tăng, ngoài ra còn phụ thuộc vào hàm lượng các tạp chất khác trong nước, nồng độ các tạp chất trong nước cao thì hiệu quả của quá trình khử trùng sẽ giảm đi đáng kể.
Hiệu quả khử trùng phụ thuộc vào nồng độ chất khử trùng, tức nồng độ HClO.
Trong kỹ thuật xử lý nước chất diệt trùng được dùng phổ biến nhất là clo và các hợp chất của clo vì rẻ. dễ kiếm và quản lý vận hành đơn giản.
Dùng ozone để khử trùng
Ozon (O3) là chất khí màu lam nhạt (trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn),có mùi hắc đặc trưng.Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần. Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol.
Khử trùng bằng phương pháp nhiệt
Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền. Đun sôi nước ở nhiệt độ 100oCcó thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước. Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc. Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt trùng rất mạnh. Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước. Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt. Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước.
Khử trùng bằng siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước.
Khử trùng bằng ion b