Hệ thống hoá quy trình xử lý nước cấp tại nhà máy nước Cầu Đỏ - Thành phố Đà Nẵng

LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nhu cầu sử dụng nước của người dân cho sinh hoạt, cho hoạt động công nghiệp dịch vụ là rất lớn. Hiện nay nước từ thiên nhiên là nguồn cung cấp nước chính, chủ yếu là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Tuy nhiên nguồn nước từ thiên nhiên có chất lượng rất khác nhau và phần lớn bị ô nhiễm từ các hoạt động sinh hoạt công nghiệp của con người. Vì vậy trước khi đưa vào sử dụng cần phải tiến hành xử lý chúng. Nhà máy nước Cầu Đỏ là một trong những thành viên của công ty cấp nước Đà Nẵng, chuyên xử lý và cung cấp các nguồn nước sạch cho thành phố Đà Nẵng. Nhà máy hiện đang sử dụng nguồn nước mặt của sông Cẩm Lệ để xử lý. Do đặc trưng của nguồn nước này luôn thay đổi về thành phần, tính chất nên cần phải giám sát chặt chẽ nguồn nước thô trước xử lý, đồng thời dây chuyền công nghệ luôn luôn phải thay đổi cho phù hợp. Trên nền tảng những kiến thức đã học từ nhà trường và muốn vận dụng vào thực tế em xây dựng tên đề tài:” Hệ thống hoá quy trình xử lý nước cấp tại nhà máy nước Cầu Đỏ - Thành phố Đà Nẵng”. Nhằm mục đích nắm bắt kiến thức, kinh nghiệm từ quá trình thực tập và góp phần cải tiến nâng cao dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp cho sinh hoạt của nhà máy Cầu Đỏ - Đà Nẵng. CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về nước cấp và tầm quan trọng của nước cấp 1.1.1. Công nghệ xử lý nước cấp 1.1.1.1. Xử lý nước cấp Xử lý nước cấp là quá trình loại bỏ các chất bẩn, các chất hòa tan trong nước bằng dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp theo tiêu chuẩn quy định. 1.1.1.2. Tầm quan trọng của nước cấp và xử lý nước cấp Nước là nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò đặc biệt trong việc điều hoà khí hậu và cho sự sống trên trái đất. Hàng ngày cơ thể con người cần 3 -10lít nuớc cho các hoạt động sống, luợng nước này đi vào cơ thể qua con đường thức ăn, nước uống để thực hiện các quá trình trao đổi chất và trao đổi năng lượng, sau đó thải ra ngoài theo con đường bài tiết. Ngoài ra con người còn sử dụng nước cho các hoạt động khác như tắm, rửa,… Nước ta hiện nay nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng do sự phát triển dân số và mức sống ngày càng tăng. Tuỳ thuộc vào mức sống của người dân và tuỳ từng vùng mà nhu cầu sử dụng nước là khác nhau, định mức cấp nước cho dân đô thị là 150 lít/người.ngày, cho khu vực nông thôn là 40 – 70 lít/người.ngày. Hiện nay, Tổ chức Liên Hợp Quốc đã thống kê có một phần ba các điểm dân cư trên thế giới thiếu nước sạch sinh hoạt. Do đó người dân phải dùng các nguồn nước không sạch. Điều này dẫn đến háng năm có tới 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người bị chết, 80% các trường hợp mắc bệnh tại các nước đang phát triển có nguyên nhân từ việc dùng các nguồn nước bị ô nhiễm. Vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch, chống ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt và sản xuất đang là vấn đề đáng quan tâm đặc biệt. Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về chất lượng nước cấp, trong đó các chỉ tiêu cao thấp khác nhau. Nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về số vi trùng có trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Các nguồn nước trong thiên nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn đó. Do tính chất có sẵn của nguồn nước hay bị tác động ô nhiễm. Nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêu cầu về chất lượng nước cấp mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp đảm bảo cung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định chất lượng nước cấp cho các nhu cầu. 1.1.2. Mục đích của các quá trình xử lý nước - Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hoá học, vi trùng học để thỏa mãn các nhu cầu về ăn uống, sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụ sinh hoạt công cộng của các đối tượng dùng nước. - Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẩn đục, gây ra màu, mùi, vị của nước. - Cung cấp nước có đủ thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo vệ sức khoẻ của người tiêu dùng. - Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống sinh hoạt.[1] 1.1.3. Các biện pháp xử lý cơ bản Trong quá trình xử lý nước cấp cần phải áp dụng các biện pháp xử lý sau: + Biện pháp cơ học: Là biện pháp dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như: Song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc. + Biện pháp hoá học: Là biện pháp dùng các hoá chất cho vào nước để xử lý nước như: Dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hoá nước, cho clo vào nước để khử trùng. + Biện pháp lý học: Là biện pháp dùng các tia vật lý để khử trùng nước như: tia tử ngoại, sóng siêu âm, điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hoà tan trong nước...[2]. 1.2. Các loại nguồn nước dùng cho cấp nước 1.2.1. Nguồn nước mặt Nước mặt là nguồn nước được hình thành trên bề mặt trái đất bao gồm: sông suối, ao hồ, kênh mương… Do có sự kết hợp của các dòng chảy từ nơi cao đến nơi thấp. Nước mặt có các đặc trưng: Chứa các khí hòa tan(O2,CO2…), có hàm lượng hữu cơ cao, có độ mặn, có sự xuất hiện của các loài thực vật thủy sinh(tảo, rong). 1.2.2. Nguồn nước ngầm Là nguồn nước được khai thác từ các tầng chứa nằm dưới mặt đất. Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Nước ngầm có các đặc trưng: Độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học ổn định, nước thiếu khí O2 nhưng chứa nhiều khí H2S, CO2,… chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đặc biệt là sắt, Mangan, Flouor. 1.2.3. Nguồn nước mưa Là nguồn nước được hình thành do quá trình tự nhiên như: bay hơi, gió bão, tạo thành mưa rơi xuống mặt đất ở một phạm vi nhất định. Đặc trưng của nguồn nước mưa: Có chất lượng tốt, bão hòa CO2. Tuy nhiên nước mưa hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ trong không khí và bề mặt trái đất, đồng thời lưu lượng không ổn định nên ít được sử dụng và chỉ sử dụng trong một số nơi có khó khăn về nước[1]. 1.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước 1.3.1. Các chỉ tiêu lý học 1.3.1.1. Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh hóa xảy ra trong nước. Nhiệt độ phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh, vào thời gian trong ngày, vào mùa trong năm… Nước mặt có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Ví dụ: ở Miền Bắc Việt Nam nhiệt độ nước thường dao động từ 13oC đến 34o C, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở Miền Nam tương đối ổn định hơn (26 - 29oC). 1.3.1.2. Độ màu Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen. Nước nguyên chất không có màu. Màu sắc mang tính chất cảm quan và gây nên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng. Đơn vị đo độ màu thường dùng là độ theo thang màu platin – coban. Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 độ (PtCo). Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng bị loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước phải dùng các biện pháp hóa lý kết hợp. 1.3.1.3. Độ đục Nước là một môi trường truyền ánh sang tốt, khi trong nước có các vật lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất, cát, các vi sinh vật…thì khả năng truyền ánh sáng bị giảm đi. Nước có độ đục lớn chứng tỏ chứa nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo độ đục là NTU, JTU trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 - 600 NTU. Nước dùng để ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU. Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được (gọi là độ trong) mà ở độ sâu đó người ta vẫn đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Độ đục càng thấp chiều sâu của lớp nước còn thấy được càng lớn. Nước được gọi là trong khi mức độ nhìn sâu lớn hơn 1m (hay độ đục nhỏ hơn 10 NTU). 1.3.1.4. Mùi vị Mùi trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể có mùi tanh hay hôi thối, mùi đất. Nước sau khi khử trùng với các hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol. Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng… 1.3.1.5. Độ nhớt Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng, và giảm khi nhiệt độ tăng. 1.3.1.6. Độ dẫn điện Nước có tính dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4,2µS/m. Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước, và dao động theo nhiệt độ. Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước. 1.3.1.7. Tính phóng xạ Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ có trong nước tạo nên. Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại. Tuy nhiên khi bị nhiễm bẩn phóng xạ từ nước thải và không khí thì tính phóng xạ của nước có thể vượt quá giới hạn cho phép. Hai thông số tổng hoạt độ phóng xạ α và β thường được dùng để xác định tính phóng xạ của nước. Trong đó các hạt α bao gồm 2 proton và 2 nơtron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xuyên vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa, gây tác hại cho cơ thể do tính ion hóa mạnh. Các hạt β có khả năng xuyên thấm mạnh hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể. 1.3.2. Các chỉ tiêu hoá học 1.3.2.1. Độ cứng của nước Độ cứng của nước gây nên bởi các ion đa hóa trị có mặt trong nước. Chúng phản ứng với một số anion tạo thành kết tủa. Các ion hóa trị 1 không gây nên độ cứng của nước. Trên thực tế vì các ion Ca2+ và Mg2+ chiếm hàm lượng chủ yếu trong các ion đa hóa trị nên độ cứng của nước xem như là tổng hàm lượng của các ion Ca2+ và Mg2+ . Người ta phân biệt các loại độ cứng khác nhau : + Độ cứng carbonat (thường được ký hiệu CH : Carbonate Hardness): là độ cứng gây ra bởi hàm lượng Ca2+ và Mg2+ tồn tại dưới dạng HCO3-. Độ cứng carbonat còn được gọi là độ cứng tạm thời vì sẽ mất đi khi bị đun sôi.  + Độ cứng phi carbonat (thường được ký hiệu là NCH : Non-Carbonate Hardness) là độ cứng gây ra bởi hàm lượng Ca2+ và Mg2+ liên kết với các anion khác HCO3- như SO42- , Cl-…Độ cứng phi carbonat còn được gọi là độ cứng thường trực hay độ cứng vĩnh cữu. 1.3.2.2. Độ pH của nước PH có định nghĩa về mặt toán học : pH = -log[H+]. pH là một chỉ tiêu cần được xác định để đánh giá chất lượng nguồn nước. Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat…), các quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước góp phần quyết định phương pháp xử lý nước. pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ. 1.3.2.3. Độ kiềm của nước Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCO3-, CO32- , OH- có trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi các muối của acid yếu, đặc biệt là các muối carbonat và bicarbonat. Độ kiềm cũng có thể gây nên bởi sự hiện diện của các ion silicat, borat, phosphat… và một số acid hoặc bazơ hữu cơ trong nước, nhưng hàm lượng của những ion này thường rất ít so với các ion HCO3-, CO32-, OH- nên thường được bỏ qua. Khái niệm về độ kiềm và độ acid là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá động thái hóa học của một nguồn nước vốn luôn luôn chứa carbon dioxid và các muối carbonat. Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3. Người ta còn phân biệt độ kiềm carbonat (còn gọi là độ kiềm m hay độ kiềm tổng cộng T vì phải dùng metyl cam làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH = 4,5 liên quan đến hàm lượng các ion OH-, HCO3- và CO32- ) với độ kiềm phi carbonat (còn gọi là độ kiềm p vì phải dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH = 8,3 liên quan đến ion OH-). Hiệu số giữa độ kiềm tổng m và độ kiềm p được gọi là độ kiềm bicarbonat. 1.3.2.4. Độ oxi hóa (mg/l O2 hay KMnO4) Là lượng oxi cần thiết để oxi hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Chỉ tiêu oxi hóa là đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Độ oxi hóa của nguồn nước càng cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẩn và chứa nhiều vi trùng. 1.3.2.5. Hàm lượng sunfat và clorua (mg/lít) Ion SO42- có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250 mg/l gây tổn hại cho sức khỏa con người. Ở điều kiện yếm khí, SO42- phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H2S có độc tính cao. Clor tồn tại trong nước dưới dạng Cl-. Nói chung ở mức nồng độ cho phép thì các hợp chất clor không gây độc hại, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250 mg/lít làm cho nước có vị mặn. Nước có nhiều Cl- có tính xâm thực xi măng. 1.3.2.6. Hàm lượng sắt Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe2+ của HCO3-, SO42-, Cl-…, còn trong nước bề mặt, Fe2+ nhanh chóng bị oxy hóa thành Fe3+ và bị kết tủa dưới dạng Fe(OH)3. 2Fe(HCO3)2 + 0,5 O2 + H2O = 2Fe(OH)3 + 4CO2 Nước thiên nhiên thường hcứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/lít. Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/lít nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt… Các cặn kết tủa của sắt có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước. Trong quá trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thông khí và keo tụ. 1.3.2.7. Hàm lượng mangan (mg/lít) Mangan thường được gặp trong nước ngầm ở dạng Mangan(II), nhưng với hàm lượng nhỏ hơn sắt rất nhiều. Tuy vậy với hàm lượng mangan > 0,05 mg/l đã gây ra các tác hại cho việc sử dụng và vận chuyển nước như sắt. Công nghệ khử mangan thường được kết hợp với khử sắt trong nước. 1.3.2.8. Iốt và Fluo Thường gặp trong nước dưới dạng ion và chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Hàm lượng fluo có trong nước ăn uống nhỏ hơn 0,7 mg/l dễ gây bệnh đau răng, lớn hơn 1,5 mg/lít sinh hỏng men răng. Ở những vùng thiếu iốt thường xuất hiện bệnh bướu cổ, ngược lại nếu iốt quá nhiều cũng gây tác hại cho sức khỏe. 1.3.2.9. Các chất khí hòa tan (mg/lít) Các chất khí O2, CO2, H2S trong nước thiên nhiên dao động rất lớn. Khí CO2 hòa tan đóng vai trò quyết định trong sự ổn định của nước thiên nhiên. Trong kỉ thuật xử lý nước, sự ổn định của nước có vai trò rất quan trọng. Việc đánh giá độ ổn định trong sự ổn định nước được thực hiện bằng cách xác dịnh hàm lượng CO2 cân bằng và CO2 tự do. Lượng CO2 cân bằng là lượng CO2 đúng bằng lượng ion HCO3- cùng tồn tại trong nước[1]. 1.3.3. Các chỉ tiêu vi sinh Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và các loài thủy vi sinh khác. Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước có thể vô hại hoặc có hại. Nhóm có hại bao gồm các loại vi trùng gây bệnh, các loài rong rêu, tảo…Nhóm này cần phải loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng. Các vi trùng gây bệnh như lỵ, thương hàn, dịch tả…thường khó xác định chủng loại. Trong thực tế hóa nước thường xác định chỉ số vi trùng đặc trưng. Trong chất thải của người và động vật luôn có loại vi khuẩn E.Coli sinh sống và phát triển. Sự có mặt của E.Coli trong nước chứng tỏ chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm bởi phân rác, chất thải của người và động vật và như vậy cũng có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác. Số lượng E.Coli nhiều hay ít tùy thuộc mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Đặc tính của khuẩn E.Coli là khả năng tồn tại cao hơn các loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh khác nên nếu sau khi xử lý nước, nếu trong nước không còn phát hiện thấy E.Coli thì điều đó chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định số lượng E.Coli thường đơn giản và nhanh chóng nên loại vi khuẩn này thường được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong nước. Người ta phân biệt trị số E.Coli và chỉ số E.Coli. Trị số E.Coli là đơn vị thể tích nước có chứa 1 vi khuẩn E.Coli. Chỉ số E.Coli là số lượng vi khuẩn E.Coli có trong 1 lít nước. Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến qui định trị số E.Coli không nhỏ hơn 100 ml, nghĩa là cho phép chỉ có 1 vi khuẩn E.Coli trong 100 ml nước (chỉ số E.Coli tương ứng là 10). TCVN qui định chỉ số E.Coli của nước sinh hoạt phải nhỏ hơn 20. [8] 1.4. Tổng quan về công nghệ xử lý nước cấp trên thế giới và Việt Nam 1.4.1. Công nghệ xử lý nước cấp trên thế giới [7] Theo lịch sử ghi nhận hệ thống cấp nước đô thị xuất hiện sớm nhất tại La Mã vào năm 800 TCN. Điển hình là công trình dẫn nước vào thành phố bằng kênh tự chảy, trong thành phố nước được đưa đến các bể tập trung, từ đó theo đường ống dẫn nước đến các nhà quyền quí và bể chứa công cộng cho người dân sử dụng. Khoảng 300 năm TCN đã biết khai thác nước ngầm bằng cách đào giếng. Người Babilon có phương pháp nâng nước lên độ cao khá lớn bằng ròng rọc, guồng nước. Thế kỷ thứ XIII, các thành phố ở châu Âu đã có hệ thống cấp nước. Thời đó chưa có các loại hóa chất phục vụ cho việc keo tụ xử lý nước mặt, người ta phải xây dựng các bể lắng có kích thước rất lớn (gần như lắng tĩnh) mới lắng được các hạt cặn bé. Do đó công trình xử lý rất cồng kềnh, chiếm diện tích và kinh phí xây dựng lớn. Năm 1600 việc dùng phèn nhôm để keo tụ nước được các nhà truyền giáo Tây Ban Nha phổ biến tại Trung Quốc. Năm 1800 các thành phố ở châu Âu, châu Mỹ đã có hệ thống cấp nước khá đầy đủ thành phần như công trình thu, trạm xử lý, mạng lưới … Năm 1810 hệ thống lọc nước cho thành phố được xây dựng tại Paisay- Scotlen.Năm 1908 việc khử trùng nước uống với qui mô lớn tại Niagara Falls, phía Tây Nam New york. Thế kỷ XX kỹ thuật cấp nước ngày càng đạt tới tình độ cao và còn tiếp tục phát triển, các loại thiết bị cấp nước ngày càng đa dạng phong phú và hoàn thiện. Thiết bị dùng nước trong nhà luôn được cải tiến để phù hợp và thuận tiện cho người sử dụng. Kỹ thuật điện tử và tự động hóa cũng được sử dụng rộng rãi trong cấp thoát nước. Có thể nói kỹ thuật cấp nước đã đạt đến trình độ rất cao về công nghệ xử lý, máy móc trang bị thiết bị và hệ thống cơ giới hóa, tự động hóa trong vận hành, quản lý. 1.4.2. Công nghệ xử lý nước cấp ở Việt Nam Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị được bắt đầu bằng khoan giếng mạch nông tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh (Sài Gòn) cũ vào năm 1894. Nhiều đô thị khác như Hải Phòng, Đà Nẵng… hệ thống cấp nước đã xuất hiện, khai thác cả nước ngầm và nước mặt. Hiện nay hầu hết các khu đô thị đã có hệ thống cấp nước.Nhiều trạm cấp nước đã áp dụng công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như Pháp, Phần Lan, Australia…Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa. Hiện nay Đảng và nhà nước đang quan tâm đến vấn đề cấp nước cho nông thôn, đòi hỏi các chuyên gia trong lĩnh vực cấp nước cần phải đóng góp sức mình và sáng tạo nhiều hơn để đáp ứng yêu cầu thức tế. Công nghệ đang áp dụng - Hiện nay ở đô thị sử dụng nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Ngoài ra, một số hộ vùng ven đô và nông thôn có sử dụng cả nước mưa. Trong toàn quốc, tỷ lệ sử dụng nguồn nước mặt khoảng 60%, nước ngầm khoảng 40%. Ở các thành phố lớn, các nhà máy nước (NMN) có công suất khoảng từ vài chục ngàn m3/ngày.đêm tới vài trăm ngàn m3/ngày.đêm. Tiêu biểu như: NMN Thủ Đức (TP HCM) có tổng công suất 1.200.000 m3/ngày.đêm, các NMN xử lý nước ngầm ở Hà Nội có công suất từ 30.000 - 60.000 m3/ngày.đêm (thường chia thành đơn nguyên 30.000 m3/ngày.đêm, xây dựng thành từng đợt, NMN Sông Đà 600.000 m3/ngày.đêm, giai đoạn 1 đã xây dựng 1 đơn nguyên 300.000 m3/ngày.đêm đã hoạt động). Tại các thành phố, thị xã trực thuộc tỉnh, các nhà máy nước có công suất phổ biến từ 10.000 m3/ngày.đêm tới 30.000 m3/ngày.đêm. Các trạm cấp nước của các thị trấn thường có công suất từ 1000 m3/ngày.đêm tới 5.000 m3/ngày.đêm, phổ biến nhất xung quanh 2.000 m3/ngày.đêm. Công nghệ và công trình xử lý nước - Công nghệ xử lý nước mặt phổ biến là: Keo tụ + lắng + lọc nhanh trọng lực + khử trùng - Công nghệ xử lý nước ngầm chủ yếu là khử sắt ( hoặc khử mangan) bằng phương pháp: Làm thoáng + lắng tiếp xúc + lọc nhanh trọng lực + khử trùng Các công trình đơn vị trong trạm xử lý đa dạng - Các công trình keo tụ ( đa số dùng phèn nhôm, PAC) với bể trộn đứng, trộn cơ khí, bể tạo bông có vách ngăn ziczac, tạo bông có tầng cặn lơ lửng, tạo bông kiểu cơ khí. - Các công trình lắng: bể lắng đứng ( cho trạm công suất nhỏ) bể lắng ngang thu nước cuối bể, thu nước bề mặt được sử dụng khá rộng rãi ở các dự án thành phố, thị xã, bể lắng ngang lamen được sử dụng tại 6 tỉnh miền núi phía Bắc: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hoà Bình, Hưng Yên và sân bay Đà Nẵng. Loại bể đang được phổ biến ở một số địa phương khác như bể lắng Pulsator ( công nghệ Pháp) được dùng ở Nam Định, Cần Thơ và bể lắng ly tâm ( Thái Bình) là 2 loại bể lằng ít được sử dụng. - Các công trình lọc: Bể lọc nhanh trọng lực ( lọc hở với vật liệu lọc là cát) được dùng rộng rãi, được dùng khá nhiều ở các dự án cấp tỉnh, thành phố. - Khử trùng: phổ biến dùng clo lỏng, một số trạm nhỏ dùng nước giaven hoặc ôzôn. - Trạm bơm đợt 2: một số trạm dùng máy biến tần để điều khiển chế độ hoạt động của máy bơm, một vài nơi có dùng đài nước trong trường hợp địa hình thuận lợi, một số nơi tận dụng đài nước đã có trước. - Các công trình làm thoáng: Phổ biến dùng tháp làm thoáng tự nhiên ( Dàn mưa), một số ít dùng thùng quạt gió ( làm thoáng cưỡng bức), một số trạm khác dùng tháp làm thoáng tải trọng cao theo nguyên lý làm việc của Ejector. Chất lượng nước sau xử lý hầu hết đạt tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn cuả tổ chức y tế thế giới. Một số nhà máy còn một vài chỉ tiêu chưa đạt như mangan, amôni, arsenic. Cấp nước nông thôn - Các loại mô hình cấp nước sinh hoạt nông thôn - Người dân nông thôn Việt Nam tuỳ điều kiện của mình đã sử dụng cả 3 loại nguồn nước (nước mưa, nước ngầm và nước mặt) cho nhu cầu cấp nước phục vụ sinh hoạt. Từ những đặc điểm riêng biệt từng vùng ở nông thôn Việt Nam hiện đang tồn tại 2 loại hệ thống công trình cấp nước cơ bản: + Các công trình cấp nước phân tán: Các công trình cấp nước nhỏ lẻ truyền thống phục vụ cho từng hộ gia đình, những nhóm hộ dùng nước hay các cụm dân cư sống độc lập, riêng lẻ mật độ thấp… + Các công trình cấp nước theo kiểu công nghiệp tập trung: Hệ thống dẫn nước tự chảy và hệ thống bơm dẫn nước phục vụ cho các thị trấn, thị tứ, các cụm dân cư sống tập trung của xã... [5] 1.5. Tổng quan về nhà máy nước Cầu Đỏ - Thành phố Đà Nẵng 1.5.1. Vị trí nhà máy Nhà máy nước Cầu Đỏ nằm trên trục đường quốc lộ IA bên cạnh Cầu Đỏ và sông Cẩm Lệ. Nhà máy nước Cầu Đỏ là một trong những thành viên của công ty cấp nước Đà Nẵng. Nhà máy hoạt động với mục đích cung cấp nước sạch cho ăn uống, sinh hoạt, công nghiệp của thành phố Đà Nẵng. Nhà máy có vị trí địa lý gần sông Cầu Đỏ, một nhánh của sông Vu Gia nên rất thuận lợi cho việc thu nước thô để xử lý. - Phía Đông giáp: Quốc lộ IA - Phía Tây giáp: Thôn phong bắc, phường Hòa Thọ Tây - Phía Nam giáp: Sông Cẩm Lệ - Phía Bắc giáp: Thôn Phong Lệ, phường Hòa Thọ Đông 1.5.2. Lịch sử phát triển Trước năm 1954 toàn thành phố Đà Nẵng đều sử dụng nước ngầm với 36 giếng khoan ở độ sâu 30 đến 50 mét. Các giếng khoan này chia thành một số nhóm, mỗi nhóm cung cấp nước cho một khu vực nhỏ và hình thành một mô hình cung cấp nước bao gồm: Giếng khoan - trạm bơm giếng - đài nước và đường ống cấp nước. Do nhu cầu khai thác nước ngày càng tăng và thành phố ngày càng phát triển nên các giếng khoan này càng bị nhiễm mặn, nhiễm bẩn, phải ngừng hoạt động dần. Đến năm 1971, hai nhà máy nước khai thác nước mặt sông Cẩm Lệ được xây dựng, đó là Nhà máy nước Cầu Đỏ, công suất 5.600m3/ngày.đêm, Nhà máy nước Sân Bay công suất 12.000m3/ngày.đêm phục vụ cho Sân Bay và các khu quân sự. Từ năm 1975 đến nay Công ty cấp nước đã từng bước cải tạo, sửa chữa, nâng cấp đưa công suất cấp nước toàn thành phố lên đến 155.000m3/ngày.đêm ở thời điểm hiện nay.[4] Nhà máy nước Cầu Đỏ được xây dựng vào năm 1971, với công suất ban đầu là 5.600m3/ngày.đêm, phục vụ nhu cầu cho một số hộ sinh hoạt của thành phố Đà Nẵng. Năm 1976 công suất cấp nước của nhà máy được tăng lên 12.000m3/ngày.đêm, do cải tạo thêm một hệ thống lọc nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu cấp nước cho người dân. Năm 1980 công suất của nhà máy được nâng lên 50.000m3/ ngày.đêm. Cùng thời điểm đó nhà máy được cải tạo và xây dựng thêm một bể lắng ngang và 8 bể lọc nhanh đồng thời tăng thêm các máy bơm có công suất 250 kw/h để phục vụ nhu cầu cấp nước trong thời điểm thành phố Đà Nẵng phát triển. Đến năm 2000 nhà máy nước Cầu Đỏ mở rộng nâng cấp một dự án xây dựng mới một hệ thống xử lý nước có công suất 120.000m3/ ngày.đêm. Dự kiến năm 2011 nhà máy nước Cầu Đỏ sẽ nâng công suất lên 180.000m3/ ngày.đêm, để cải tạo lại hệ thống xử lý của nhà máy nước cũ đặt tại Cầu Đỏ và phục vụ cho mùa hè năm 2011 và các khu dân cư mở rộng của thành phố Đà Nẵng. Với khả năng cấp nước hiện nay Công ty đã đáp ứng được nhu cầu dùng nước sạch của người dân thành phố với áp lực nước trong mạng lưới hệ thống cấp nước Đà Nẵng đang ở mức từ 0,5 – 2,7 bar (tương đương 5 – 27 mét cột nước) và chất lượng nước cấp đạt Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống. 1.5.3. Cơ cấu tổ chức 1.5.3.1. Các cấp quản lý Tổng số cán bộ công nhân viên của nhà máy nước Cầu Đỏ là 55 người. Trong đó phòng thí nghiệm có 10 người, phòng hành chính có 4 người, tổ chức bảo dưỡng 5 người và 36 nhân viên vận hành máy. Nhà máy hoạt động liên tục 24/24h, chế độ hoạt động của nhà máy được chia làm 3 ca: Ca 1: 6h00 – 14h00 Ca 2: 14h00 – 22h00 Ca 3: 22h00 – 6h00 Các ca sản xuất liên tục hoạt động nhịp nhàng chặt chẽ dưới sự quản lý của cán bộ vận hành, đảm bảo quy trình xử lý hoạt động tốt nhất. Sơ đồ 1.1. Sơ đồ các cấp quản lí và các phòng ban trong nhà máy Cầu Đỏ 1.5.3.2. Chức năng của các phòng ban trong nhà máy a) Giám đốc xí nghiệp: Chịu tránh nhiệm với giám đốc công ty, chỉ đạo hoạt động của nhà máy nước. b) Phó giám đốc xí nghiệp: Chịu trách nhiệm với giám đốc công ty và giám đốc xí nghiệp, chỉ đạo quá trình xử lý và phân phối nước của nhà máy nước Cầu Đỏ, điều hành các ca sản xuất nước theo chế độ. c) Phòng thí nghiệm: Kiểm soát chất lượng nước và nghiên cứu, đề xuất hóa chất sử dụng để xử lý nước đạt tiêu chuẩn. d) Phòng hành chính, vật tư: Xây dựng kế hoạch sản xuất, cấp nước. Phục vụ vật tư, hóa chất sử dụng , quá trình vận hành máy. e) Tổ sửa chữa, bảo dưỡng: Bảo dưỡng, sửa chữa các thiết bị, hệ thống xử lý tại nhà máy. f) Vận hành máy: Vận hành máy bơm theo chế độ, xử lý nguồn nước theo phòng thí nghiệm. CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu - Quy trình xử lý nước nhà máy nước Cầu Đỏ - Thành phố Đà Nẵng 2.2. Phạm vi nghiên cứu - Nhà máy xử lý nước Cầu Đỏ, phường Hòa Thọ Tây, quận Cẩm Lệ, thành phố Đà Nẵng. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Ngoài thực địa Quan sát thu thập số liệu thực tế từ quá trình thực tập tại nhà máy nước Cầu Đỏ. Tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động, vận hành, kiểm soát của nhà máy. 2.3.2. Hồi cứu số liệu Tiến hành thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau: Tư liệu về nhà máy Cầu Đỏ, sách báo chuyên ngành, tài liệu nghiên cứu khoa học có nội dung liên quan. 2.3.3. Phỏng vấn Trong quá trình thực tập tại nhà máy nước Cầu Đỏ em đã đặt các câu hỏi nhanh đối với cán bộ lãnh đạo, vận hành, nhân viên trong toàn nhà máy để thu thập thông tin, số liệu trong quá trình vận hành xử lý nước của nhà máy. 2.4. Thời gian nghiên cứu Từ ngày 25/12/2010 đến 15/5/2011 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 3.1. Hệ thống hóa quy trình xử lý nước nhà máy nước Cầu Đỏ- Thành phố Đà Nẵng 3.1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp nhà máy nước Cầu Đỏ- Thành phố Đà Nẵng (công suất 120.000 m3/ngày.đêm) 3.1.1.1. Sơ đồ Sơ đồ 3.1. Sơ đồ quy trình xử lý nước nhà máy nước Cầu Đỏ 3.1.1.2. Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ Nước từ sông Cẩm Lệ sẽ tự chảy vào cửa thu nước đặt sát mép sông. Cửa thu nước được lắp đặt có van đóng mở, lưới chắn rác phía ngoài và song chắn rác phía trong có tác dụng cản rác không cho vào đường ống. Tiếp đến nước sẽ tự chảy vào hồ sơ lắng xây dựng phía trong cửa thu nước theo đường ống D = 900mm. Tại đây nước được trung hoà và lắng sơ bộ. Sau đó nước được các máy bơm của trạm bơm cấp I bơm lên và đẩy lên ngăn trộn. Hoá chất được châm vào trong đường ống từ trạm bơm cấp I lên bể hoà trộn bằng bơm định lượng có Q = 2.000l/h và áp lực đẩy 4kg/cm. Nước từ bể trộn sẽ chảy qua 4 ngăn phản ứng. Nhờ các vách ngăn nước chuyển động trong bể luôn thay đổi theo chiều dòng chảy làm cho dòng chảy bị xáo trộn, dẫn đến các hạt cặn trong nước có điều kiện va chạm với nhau tạo thành các bông cặn lơ lửng. Sau đó nước có chứa các bông cặn lơ lửng được đưa sang bể lắng lamella. Tại đây nước được chuyển động từ dưới lên tạo với phương ngang theo chiều nghiêng 60o. Nước được di chuyển trong các tấm lamen nhờ đó dòng chảy không bị xáo trộn và các bông cặn được liên kết tạo các bông cặn lớn và lắng xuống đáy bể. Tiếp đến nước từ phần trên của bể lắng lamella được đưa qua cụm bể lọc nhanh một lớp vật liệu với chiều cao lớp cát lọc 1,2m. Trong quá trình lọc cặn sẽ được giữ lại trong lớp vật liệu lọc. Nước lọc sẽ được thu bằng các chụp lọc. Nước sau lọc được clo hoá với định lượng 20 kg/h để diệt tất cả vi khuẩn trong nước và đưa vào bể chứa nước sạch để dự trữ. Từ đó trạm bơm cấp II sẽ cung cấp cho mạng lưới cấp nước của thành phố. Vào mùa nắng hạn trong năm từ tháng 4 đến tháng 8 nguồn nước cấp cho nhà máy Cầu Đỏ bị nhiễm mặn, lúc này nước được lấy từ đập An Trạch cách điểm lấy nước Cầu Đỏ 8km về hồ sơ lắng. 3.1.2. Các thiết bị và quá trình xử lý công nghệ xử lý nước cấp 3.1.2.1. Công trình thu nước Công trình thu nước sông Cầu Đỏ được xây dựng từ năm 1985 có nhiệm vụ thu nước phục vụ cho cả hai nhà máy nước Sân bay và Cầu Đỏ. Công trình thu nước gồm lưới chắn rác và song chắn rác. Lưới chắn rác là loại lưới B40 đặt ở phía ngoài cửa thu có tác dụng ngăn cản các vật lơ lửng, trôi nổi không đi vào cửa thu nước. Sau đó nước sẽ đi qua song chắn rác và theo 2 đường ống có kích thước D = 900mm vào hồ sơ lắng, có van đóng mở.

Hình 3.1. Công trình thu nước ở nhà máy nước Cầu Đỏ 3.1.2.2. Hồ sơ lắng Hồ sơ lắng được xây dựng gần cửa thu nước, cách bờ sông Cẩm lệ chừng 50m. Hồ có kích thước theo chiều dài, rộng, sâu là 100m x 50m x 8m. Nước từ sông Cẩm lệ được dẫn vào hồ theo hai đường ống D = 900mm. Hồ có nhiệm vụ lắng sơ bộ các cặn lơ lửng, tạp chất trong nước thô.

Hình 3.2. Hồ sơ lắng 3.1.2.3. Trạm bơm cấp I Trạm bơm này có tác dụng đưa nước từ hồ sơ lắng đi đến bể phản ứng. Trạm bơm gồm 5 máy bơm với công suất 2.560 m3/h. Gồm hai máy cung cấp nước thô cho nhà máy nước Sân Bay và ba máy còn lại cung cấp cho nhà máy nước Cầu Đỏ. Ba máy bơm cung cấp nước cho nhà máy Cầu Đỏ có công suất và lưu lượng như nhau, trong đó có 1 bơm sử dụng máy biến tầng nên gọi là bơm biến tầng, có tác dụng biến đổi tần số, tốc độ quay của máy bơm nên có thể điều chỉnh được lưu lượng. Bơm biến tầng hoạt động với công suất 160kw, hai bơm còn lại hoạt động với công suất 75kw, thường xuyên có hai máy bơm chạy. Trạm bơm cấp I chưa lắp đặt máy bơm dự phòng. Tất cả các máy bơm được bố trí thấp hơn mực nước thấp nhất trong hồ sơ lắng sau đó đi qua ống đẩy D700 dài 72m đến bể phản ứng.
Hình 3.3. Trạm bơm cấp I 3.1.2.4. Nhà hóa chất Bao gồm: Kho chứa hóa chất, thùng hòa trộn, bơm định lượng. Mục đích: Hòa trộn hóa chất và vận hành bơm định lượng để tạo phản ứng keo tụ đạt hiệu quả xử lý nước tốt nhất tại bể lắng lamen. Bơm định lượng có tất cả 5 bơm: + Hai bơm hóa chất chính có công suất 1,5kw lưu lượng 2.500l/h + Hai bơm hỗ trợ + 1 bơm dự phòng Thùng hòa trộn: Cấu tạo gồm + Thùng làm bằng inox, đường kính 3m, chiều cao 4m, đáy hình nón. + Máy khuấy, trục khuấy, cánh khuấy, ống xả nước, ống xả tràn. Có 4 thùng hòa trộn hóa chất Hóa chất dùng để keo tụ là PAC, là loại phèn nhôm thế hệ mới tồn tại ở dạng cao phân tử (polyme). Hiện nay, PAC được sản xuất lưu lượng lớn và sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến để thay thế cho phèn nhôm sunfat đối với quá trình keo tụ, lắng. Hiệu quả lắng trong cao hơn 4 - 5 lần, thời gian keo tụ nhanh, ít làm biến động độ pH của nước, không cần hoặc dùng rất ít chất hỗ trợ, không cần các thiết bị và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa phèn. PAC có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan cùng các kim loại nặng tốt hơn phèn sufat. Điều này có ý nghĩa đặc biệt trong việc tạo ra nguồn nước chất lượng cao. Với điều kiện thực tế của nhà máy nước Cầu Đỏ mà bể lắng lamella có thời gian lưu nước ở bể rất ngắn (khoảng t = 5phút), chính vì vậy lựa chọn hóa chất PAC để xử lý nước, PAC đặc biệt có thời gian lắng cặn nhanh, giảm tải cho việc xử lý nước ở bể lọc từ đó tăng hiệu suất lọc. Ngoài ra, chất lượng nước sau xử lý sẽ tốt hơn nếu dùng PAC. Phèn: Dùng phèn nhôm PAC bao gồm các thành phần: + Hàm lượng chất không tan ≤ 0,1% + Hàm lượng Al2O3 ≤ 28 % + Hàm lượng Fe2O3 ≤ 0,02 % + H2SO4 tự do ≤ 0,1% Trong điều kiện sử dụng PAC thì độ pH của nước sau khi xử lý ổn định, ít thay đổi. Do đó ngay tại nhà máy ít sử dụng vôi để kiềm hóa nước.

Hình 3.4. Nhà pha hoá chất 3.1.2.5. Ngăn trộn Nước từ hồ sơ lắng được trạm bơm cấp I đưa đến và đi vào bể trộn, mục đích là tạo keo tụ các chất cặn có trong nước, với hai máy khuấy 1.500 vòng/phút để khuấy trộn làm liên kết các hạt cặn lại với nhau. Sau đó nước được dẫn vào 4 bể phản ứng để tạo bông cợn, nước có chứa bông cợn tiếp tục chảy qua bể lắng để loại bỏ các tạp chất hữu cơ và vô cơ, giảm độ đục để nước sau khi lắng đạt độ đục < 10NTU.

Hình 3.5. Ngăn trộn Định lượng phèn, vôi bằng phương pháp JARTEST: Sử dụng 6 bình thủy tinh, mỗi bình một lít, cho vào mỗi bình một lít nước thô Hình 3.6. Thí nghiệm JARTEST Châm hóa chất vào trong bình với tốc độ gia tăng như bảng (3.1). Bật công tắc cho máy khuấy nhanh, thời gian tiếp xúc giữa nước và hóa chất từ 100 – 120 vòng/phút, mục đích cho chúng gặp nhau, tương ứng với thời gian bơm nước từ trạm bơm 1 lên bể phản ứng. Khi có phản ứng xảy ra, giảm tốc độ từ 30 – 40 vòng/phút. Thời điểm này tương ứng với thời điểm nước tràn qua ngăn phản ứng, bông cặn xuất hiện. Tìm vị trí nào phản ứng tốt nhất( bông cặn xuất hiện nhiều nhất, nước trong nhất), chọn vị trí đó làm kết quả đưa vào sử dụng. Bảng 3.1. Nồng độ phèn theo thí nghiệm JARTEST Mẫu  M1  M2  M3  M4  M5  M6   Dung dịch phèn chuẩn(mg/l)  20  22  25  28  30  32   Thời gian quay nhanh( 100-120 vòng/phút)  3  3  3  3  3  3   Thời gian quay chậm(30-40 vòng/phút)  15  15  15  15  15  15   Thời gian để tạo bông cặn(phút)  8  8  5  5  2  2   Chấm điểm tạo bông  0  2  4  6  10  8   Thời gian để lắng cặn (phút)  10  10  10  19  10  10   Độ đục lọc qua giấy(NTU)      0.5    Màu lọc qua giấy (Pt-Co)      0    TAC (mg/l)      40    PH      6.5    Ghi chú: Chấm điểm tạo bông cặn 0 : Không có phản ứng 2 : Có nhưng ít 4 : Cặn nhỏ 6 : Trung bình 8 : Tốt 10 : Rất tốt 3.1.2.6. Ngăn phản ứng Trong hệ thống xử lý nước nhà máy nước Cầu Đỏ có 4 ngăn phản ứng với kích thước là 4 x 7,3m. Trong quá trình xử lý nước bằng các chất keo tụ, sau khi hoá chất được trộn đều với nước và kết thúc giai đoạn thuỷ phân sẽ bắt đầu giai đoạn hình thành bông cặn. Ở ngăn phản ứng nhờ có các vách ngăn, nước chuyển động trong ngăn luôn thay đổi chiều dòng chảy, làm cho dòng chảy bị xáo trộn, dẫn đến các hạt keo phèn và hạt cặn trong nước có điều kiện va chạm với nhau và được loại ra khỏi nước nhờ các công trình lắng, lọc ở giai đoạn tiếp theo. Thời gian lưu nước trong bể là 15 đến 30 phút để quá trình thuỷ phân và tạo bông cặn được diễn ra hoàn toàn.
Hình 3.7. Ngăn phản ứng 3.1.2.7. Bể lắng Lamen Bể lắng Lamen tiếp nhận nước từ bể phản ứng hòa trộn, các hạt cặn được lắng xuống theo phương thẳng đứng nhờ tấm lamen có độ nghiêng khoảng 45o - 70o, các tấm lamen được làm bằng nhựa cao cấp và đặt cách nhau 0,05 – 0,15m, các hạt cặn đập vào các tấm lamen và trượt xuống. Cặn được lắng vào các hố thu cặn đặt phía dưới rồi được xả ra mương dẫn cặn bằng thủy lực theo chu kỳ đã định sẵn tại nhà máy, mỗi bể xả 2 lần/ngày, mỗi lần 4 phút. Hệ thống bể lắng Lamen gồm có 4 bể kích thước 13 x 12m, mỗi bể có 10 ống thu nước đục lỗ. Nước từ các ống thu sẽ tự chảy vào mương thu nước sau lắng. Từ hai mương này nước được dẫn vào hai ống có D = 1.000mm để đưa đến bể lọc. Sau 1 năm thì bể lắng lamen được vệ sinh một lần và thay mới các tấm lamen bị hỏng. Các hệ thống trong bể lắng Lamen: Hệ thống tấm Lamen. Hệ thống đường ống. Hệ thống van điện. 4 tủ động lực và điều khiển hệ thống van điện đóng mở. Bảng 3.2. Chất lượng nước tối thiểu tại bể lắng STT  Nội dung  Đơn vị  Yêu cầu   1  Độ đục  NTU  < 10   2  Độ pH   6 - 8   3  Độ dẫn điện  µs/cm  < 500   4  Độ mặn Cl-  Mg/l  20 - 100   5  Độ cứng  dH  < 10   6  Độ màu  Đơn vị Co  < 25   7  Chất rắn lơ lửng  mg/l  < 20   8  Chất rắn hòa tan  mg/l  < 100   9  Độ oxy hóa  mgO2/l  < 3   Chất lượng nước ở bể lắng lamen được công nhân vận hành, nhân viên phòng thí nghiệm theo dõi hằng ngày. Đảm bảo khả năng lắng cặn tốt nhất, độ pH trong bể thường giữ ở mức 7,2.

Hình 3.8. Bể lắng Lamela Hình 3.9. Mương thu nước 3.1.2.8. Cụm bể lọc nhanh Sau quá trình lắng, nước từ bể lắng sẽ đi qua cụm bể lọc bằng các máng phân phối và đường ống dẫn. Lọc là một quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm mục đích tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và các vi sinh vật có trong nước. Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có được chất lượng nước tốt gấp nhiều lần so với ở bể lắng. Cụm bể lọc nhanh của nhà máy nước Cầu Đỏ gồm có 12 bể, diện tích mỗi bể lọc là 9,50 x 8,50m, các bể này bố trí ở hai dãy đều nhau và hành lang điều khiển, vận hành chính giữa. Nước được thu bằng chụp lọc có chui nhựa và giàn ống phân bố hình x ương cá, chụp lọc được phân bố theo chụp/m3. Cho nước có cặn đi qua lớp vật liệu lọc bao gồm: + Sỏi đỡ dày 20cm, kích thước hạt sỏi đỡ 10 – 12mm. + Cát thạch anh dày 1- 1,2m kích thước hạt 0,8 – 1,2mm, cát lọc được sử dụng có hình lập thể và có độ đồng nhất cao. - Rửa vật liệu lọc: Để đảm bảo tốc độ lọc cần phải thường xuyên rửa vật liệu lọc, vật liệu lọc được rửa sạch bằng phương pháp gió, nước kết hợp. Thời gian rửa lọc 1 lần/ ngày. Hạ mực nước trong bể lọc xuống bằng cách khoá van xả nước vào từ máng phân phối chính đồng thời xả van đáy. Sau đó mở van gió, gió đi từ dưới lên sục vào lớp cát lọc trong vòng 5 đến 7 phút, sau đó cho nước vào, hỗn hợp gió và nước đi qua lớp vật liệu lọc đẩy cặn bẩn ra, chất bẩn theo dòng nước ra ngoài. Quá trình rửa lọc được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng lại, thông thường là 10 đến 15 phút, thời gian 8h/lần. Hiệu suất lọc nước càng cao nếu nếu quá trình rửa bể lọc kĩ.

Hình 3.10. Bể lọc 3.1.2.9. Trạm khử trùng Khử trùng là khâu bắt buộc và cuối cùng trong quá trình xử lý, nhằm tiêu diệt hết tất cả các vi sinh vật gây bệnh có trong nước. Khử trùng là khâu quyết định đến chất lượng nước cấp. Trạm khử trùng nhà máy nước Cầu Đỏ được bố trí có một máy châm chlorator công suất 20kg/h, sử dụng clo lỏng để khử trùng nước, clo lỏng được châm vào nước thông qua một hệ thống Ejector, lượng clo thêm vào phải đảm bảo các yêu cầu: + Khử trùng tuyệt đối + Đảm bảo lượng clo dư ngay tại đầu nguồn từ 0,5 - 0,7 mg/l. Phương pháp xác định clo dư bằng chỉ thị màu: Dùng hóa chất là O.Toludine( O.T.O). Cho 5ml nước đã xử lý vào ống thủy tinh nhỏ, cho vào tiếp hai giọt O.T.O, nếu dung dịch không có màu vàng thì trong nước không có clo dư, nếu dung dịch chuyển sang màu vàng thì chứng tỏ trong nước có clo dư. Mức độ clo dư nhiều hay ít tùy thuộc vào chỉ thị màu đậm hay nhạt. Đặc điểm của trạm khử trùng là: + Trạm được bố trí nơi cuối hướng gió. + Trạm có gian đặt bình clo và gian Clorato riêng, có cửa dự phòng thoát hiểm. + Trạm có hệ thống trung hoà clo lúc bị xì bằng phương pháp Cruber gồm: tháp trung hoà, bơm hút gió, bơm tuần hoàn dung dịch NaOH.

Hình 3.11. Nhà pha clo Hình 3.12. Máy bơm clo 3.1.2.10. Bể chứa nước sạch Gồm 2 bể xây dựng bằng bê tông cốt thép theo kiểu nửa chìm nửa nổi có dung tích mỗi bể là 10.000m3. Phía trên được lắp đặt các ống thu khí, bể chứa phục vụ các nhu cầu: + Nước rửa bể lắng, bể lọc, pha hóa chất, chứa nước sinh hoạt cung cấp cho công nhân của nhà máy, rửa các thiết bị của phòng thí nghiệm, rửa đường, tưới cây trong khuôn viên nhà máy. + Chứa lượng nước dự trữ cứu hỏa khi cần. + Chứa lượng nước điều hòa giữa trạm bơm nước nguồn và trạm bơm nước sạch. + Cung cấp lượng nước sinh hoạt cho thành phố Đà Nẵng.

Hình 3.13. Bể chứa nước sạch 3.1.2.11. Trạm bơm cấp II Trạm bơm này có nhiệm vụ bơm nước từ bể chứa và phân phối về mạng lưới cấp nước cho thành phố Đà Nẵng. Trạm gồm 6 bơm có trục ngang có công suất 320 KW bơm nước cấp cho thành phố. Ba bơm cấp nước rửa lọc.

Hình 3.14. Trạm bơm cấp II Hình 3.15. Máy bơm gió rửa lọc 3.1.3. Quy trình kiểm soát: 3.1.3.1. Sơ đồ kiểm soát
 Sơ đồ 3.2. Sơ đồ quy trình kiểm soát dây chuyền xử lý nước 3.1.3.2. Thuyết minh sơ đồ a) Xử lý nước nguồn: Nếu nguồn nước bị nhiễm mặn: - Chỉ tiêu yêu cầu để kiểm tra độ mặn: + Nồng độ NaCl. + Độ dẫn điện của nguồn nước. - Quy trình công nghệ: Điều chỉnh cửa thu nước để giảm nồng độ NaCl. Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống: NaCl ≤ 250. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Phao chắn nước. + Phao gỗ chắn nước. + Máy đo độ mặn. + Máy đo độ dẫn điện. - Quy trình kiểm tra: Theo tần suất dự báo thủy văn trung trung bộ. - Phương tiện kiểm tra: + Thao tác đóng, mở phao. + Theo dõi độ mặn, độ dẫn điện bằng máy đo. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: Kiểm tra. + Ca trưởng: Vận hành, công nhân vận hành trạm bơm I, và nhà định lượng phèn trực tiếp chịu trách nhiệm. b) Nếu nước không bị nhiễm mặn - Chỉ tiêu yêu cầu để kiểm tra: + Độ đục. + Độ pH. + Độ dẫn điện. + T.D.S. + Hữu cơ. - Quy trình công nghệ: + Định lượng phèn theo Jartest. + Đảm bảo nước trước khi đi vào bể lọc: Độ đục ≤ 5NTU. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Bơm định lượng phèn. + Q = 2000 l/h - Qui trình kiểm tra + Sáng : 1 lần lúc 8h30 + Chiều : 1 lần lúc 14h30 + Tối : 1 lần lúc 20h30 - Phương tiện kiểm tra:. + Máy đo độ đục HACH2100P. + Máy Sension5. + Máy đo pH. + Hóa chất + thuốc thử. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: kiểm tra. + Ca trưởng: Vận hành và công nhân vận hành nhà định lượng phèn trực tiếp chịu trách nhiệm. c) Bể lắng: - Thông tin mô tả sản phẩm: Các chỉ tiêu yêu cầu kiểm tra + Độ đục. + Độ pH. + Độ dẫn điện . + Hữa cơ. + T.D.S. - Quy định công nghệ: Khả năng tạo bông cặn tốt và độ pH của nguồn nước trong quá trình sử dụng phèn theo kết quả định lượng của phòng thí nghiệm. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Máy đo độ đục. + Máy đo pH. + Máy đo E.C, T.D.S. + Hóa chất. - Qui định kiểm tra: + Sáng : 1 lần lúc 8h30 + Chiều : 1 lần lúc 14h30 + Tối : 1 lần lúc 20h30 - Phương tiện kiểm tra: + Máy đo độ đục HACH2100P. + Máy Sension5. + Máy đo pH. + Hóa chất + thuốc thử. - Trách nhiệm:. + Phòng thí nghiệm: kiểm tra, theo dõi. + Ca trưởng: Vận hành và công nhân vận hành nhà định lượng phèn trực tiếp chịu trách nhiệm. d) Bể lọc - Thông tin mô tả sản phẩm: + Đảm bảo nguồn nước sau khi đi qua bể lọc nhanh (một lớp vật liệu lọc) đạt tiêu chuẩn yêu cầu ăn, uống của Bộ y tế. + Đảm bảo độ đục < 2NTU. - Qui định công nghệ: Súc rửa bể lọc nhanh phải tiến hành theo đúng quy định sau: + Cạo rửa bề mặt lớp cát lọc. + Chùi rửa rêu, mốc xung quanh bể lọc. + Vận hành bơm gió súc, rửa bể lọc thời gian 3 - 5 phút, với P = 0,2 kg/cm3. + Súc rửa bể lọc bằng nước từ đài rửa, cho đến khi nước đạt yêu cầu. + Xả nước lọc đầu thời gian 3 - 5 phút. + Ngưng lọc 15 phút sau đó cho bể lọc hoạt động. - Thiết bị sử dụng sản xuất: + Bơm gió có cường độ gió: P = 0,1- 0,5 kg/cm3. + Đài rửa lọc: H = 10m, Q = 90 m3. - Qui định kiểm tra: Thời gian súc rửa bể lọc: 1 bể/1 lần/1 ngày. - Phương tiện kiểm tra: Theo quy trình vận hành bể lọc nhanh TCXD76/179. - Trách nhiệm: Ca trưởng và công nhân vận hành hồ lọc: trực tiếp chịu trách nhiệm. e) Khử trùng - Thông tin mô tả sản phẩm: Đảm bảo nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống theo quy định của bộ Y tế. - Qui định công nghệ: Sử dụng clo lỏng để châm vào nước với nồng độ thích hợp, mục đích là tiêu hủy các hợp chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh trong nước để nguồn nước sau khi xử lý đạt yêu cầu. Nồng độ clo dư 0,3 - 0,7 mg/l. - Thiết bị sử dụng sản xuất: Sử dụng máy châm clo lỏng hiệu ECOCHLOR với nồng độ châm từ 1 - 5 kg/h. - Qui định kiểm tra: Kiểm tra nồng độ clo dư 1 giờ/ lần. - Phương tiện kiểm tra: Sử dụng thuốc thử chỉ thị màu Ortotholudine để nhận biết lượng clo dư trong nước. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: Kiểm tra, theo dõi. + Ca trưởng và công nhân vận hành nhà định lượng phèn: Trực tiếp chịu trách nhiệm. f) Bể chứa - Thông tin mô tả sản phẩm: Chất lượng nước tại bể chứa phải đạt yêu cầu về vệ sinh nước ăn uống của bộ Y tế 1329/2002/BYT – QĐ. - Qui định công nghệ: Chất lượng nước tại bể chứa: + Độ đục: < 2NTU. + Clo dư: 0,3 – 0,7 mg/l. + Hữu cơ: 0 mg/l. + pH: 6,5 - 8,5 và các chỉ tiêu lý hóa liên quan đến chất lượng nước đã xử lý. - Thiết bị sử dụng sản xuất: Bể chứa nước bằng bêtông cốt thép. + Bể 1: 10.000 m3 + Bể 2: 10.000 m3 - Qui định kiểm tra: + Kiểm tra bể chứa nước sạch hằng ngày. + Vệ sinh, súc xả bể chứa 1 bể/1 lần/năm. - Phương tiện kiểm tra: + Máy đo độ đục. + Hóa chất kiểm tra nồng độ clo dư. + Hóa chất, thuốc thử. - Trách nhiệm: + Phòng thí nghiệm: Kiểm tra trực tiếp. + Ca trưởng và công nhân vận hành nhà bơm 2: Trực tiếp chịu trách nhiệm. Phân tích lượng nước - Thông tin mô tả sản phẩm: Phân tích chất lượng nước nguồn và nguồn nước sau khi xử lý để đánh giá chất lượng nước trong quá trình xử lý. - Qui định công nghệ: Phân tích nước bằng các thiết bị đo tại phòng thí nghiệm và các hóa chất thử. - Thiết bị sử dụng sản xuất: Phân tích nước bằng các thiết bị đo tại phòng thí nghiệm và các hóa chất thử. - Qui định kiểm tra + Sáng : 1 lần lúc 8h30 + Chiều : 1 lần lúc 14h30 + Tối : 1 lần lúc 20h30 Phương tiện kiểm tra: + Máy đo độ đục HACH2100P. + Máy Sension5. + Hóa chất + thuốc thử. - Trách nhiệm: Phòng thí nghiệm chịu trách nhiệm. + Phân tích nguồn nước trước xử lý và sau xử lý + Lấy mẫu và xét nghiệm mẫu + Xử lý mẫu sau phân tích + Kiểm tra chất lượng nước đã xử lý trước khi cấp nước cho người sử dụng. 3.2. Lựa chọn và đề xuất công nghệ xử lý nước cấp cho nhà máy nước Cầu Đỏ - Đà Nẵng 3.2.1. Các quá trình xử lý nước mặt 3.2.1.1. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học a) Hồ chứa và lắng sơ bộ Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô 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 nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước. b) Song chắn và lưới chắn rác 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 nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non 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. Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép. Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm. Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s. Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý. Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn. Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép. Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2x2 ÷ 5x5 mm. Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25 x 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới. Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s. Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều. Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo. Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề. Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm. Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m. Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW. c) 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 2,5, 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. [9]