Công nghệ xử lý nước sạch

1. Khái quát về khái niệm nước cấp và phân loại nước cấp

Nước cấp hay còn gọi là nước sạch là nước sau khi đã qua xử lý và làm sạch bằng công nghệ hiện đại tại các nhà máy nước. Sau đó nước được chuyển đến các trạm trung chuyển bằng hệ thống đường ống để cung cấp cho người sử dụng.

Thông thường nước cấp thường được phân loại theo các tiêu chí như:

Phân loại theo nguồn nước đầu vào: – Nguồn nước ngầm: nước giếng khoan, … – Nguồn nước mặt: nước sông, suối, ao hồ, …

Phân loại theo mục đích sử dụng: – Nước cấp dùng cho mục đích ăn uống (tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT) – Nước cấp dùng cho sinh hoạt (tiêu chuẩn QCVN 02:2009/BYT) – Nước cấp dùng cho sản xuất

2. Các phương pháp/ công nghệ xử lý nước cấp

Đặc điểm của công nghệ xử lý nước cấp là: sử dụng phương pháp cơ học hoặc hóa lý để loại bỏ các tạp chất có trong nước từ các nguồn khác nhau như nước ngầm, nước mặt.

2.1. Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học

Phương pháp này sử dụng các thiết bị hồ chưa và lắng sơ bộ, song chắn rác, lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc. Theo tuần tự từng bước như sau:

– Tạo hồ chứa và lắng sơ bộ

– Lắng bớt cặn lơ lửng

– Đặt 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, giúp bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của các công trình xử lý nước cấp.

– Tạo bể lắng cát: Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt có kích thước lớn, nhằm giảm lượng lắng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng và hạn chế bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí.

– Tạo bể lắng: Bể lắng có nhiệm vụ làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc, góp phần hoàn thành quá trình làm trong nước. Tùy theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng.

– Phần lọc: Bao gồm bể lọc và thiết bị lọc, có tác dụng sàng lọc để tách hoàn toàn các hạt rắn trong nước. Đối với các hệ thống xử lý nước công suất lớn không cần sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt như cát thạch anh, than cốc, sỏi nghiền…. Thiết bị lọc với lớp hạt có thể được phân loại thành thiết bị lọc chậm, thiết bị lọc nhanh, thiết bị lọc hở và thiết bị lọc kín.

2.2. Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý

Phương pháp hoạt động theo cơ chế: Dùng phèn làm chất cao tụ, dùng vôi để kiềm hóa nước, cho clo vào nước để khử trùng. Bao gồm các bước sau:

– Làm thoáng:

Quá trình làm thoáng làm 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 mùi của nước. Có tác dụng:

• Lấy oxy từ không khí để oxy hóa sắt và mangan hóa trị II hòa tan trong nước.
• Khử CO2 nâng cao pH của nước để đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt, mangan trong dây chuyền công nghệ khử sắt và mangan.
• Làm giàu oxy để tăng oxy hóa khử của nước, khử các chất bẩn ở dạng khí hòa tan trong nước.

– Clo hóa sơ bộ:

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

• Giảm lượng vi trùng ở các nguồn nước thô bị nhiễm bẩn nặng.
• Oxy hóa sắt và mangan hòa tan ở các phức chất hữu cơ.
• Loại trừ rong, rêu, tảo phát triển trên thành các bể trộn, tạo bông cặn và bể lắng, bể lọc.
• Trung hòa lượng amoniac dư, diệt các vi khuẩn tiết ra chất nhầy trên mặt lớp cát lọc.

– Quá trình khuấy trộn hóa chất: Giúp phân tán nhanh và đều phèn cũng như các hóa chất khác vào nước cần xử lý.

– Keo tụ – Tạo bông:

Mục đích cơ bản của quá trình keo tụ và tạo bông cặn là tạo ra tác nhân có khả năng dính kết các chất 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 xử lý 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 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.

– Quá trình lắng: Loại trừ ra khỏi nước các hạt cặn và bông cặn có khả năng lắng với tốc độ kinh tế cho phép, làm giảm lượng vi trùng và vi khuẩn.

– Quá trình lọc: Loại trừ các hạt cặn nhỏ không lắng được trong bể lắng, nhưng có khả năng dính kết lên bề mặt hạt lọc.

– Hấp thụ và hấp phụ bằng than hoạt tính: Khử mùi, vị, màu của nước sau khi dùng phương pháp xử lý truyền thống không đạt yêu cầu.

– Flo hóa nước: Nâng cao hàm lượng flo trong nước đến 0,6 – 0.9 mg/l để bảo vệ men răng và xương cho người dùng nước.

– Khử trùng nước:

Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Sau các quá trình xử lý nước cấp 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,…

– Ổn định nước: Khử tính xâm thực và tạo ra màng bảo vệ cách li không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mặt trong thành ống dẫn để bảo vệ ống và phụ tùng trên ống.

– Làm mềm nước: Khử ra khỏi nước ion Ca2+ và Mg2+ đến nồng độ yêu cầu.

– Khử muối: Khử ra khỏi nước các cation và anion của các muối hòa tan đến nồng độ yêu cầu.

2.3. Xử lý nước cấp bằng các phương pháp đặc biệt

Ngoài các phương pháp xử lý trên. Khi chất lượng nước cấp được yêu cầu cao hơn thì trong xử lý nước cấp còn sử dụng một số phương pháp sau:

– Khử mùi và vị bằng làm thoáng, chất oxy hóa mạnh, carbon hoạt tính;

– Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion;

– Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc qua màng, nhiệt hay chưng cất.

Ứng dụng của công nghệ xử lý nước cấp

– Sản xuất nước sạch phục vụ cho mục đích sinh hoạt.

– Nước thô phục vụ cho xử lý nước cấp công nghệ trong các ngành thực phẩm, dược phẩm, giải khát, bia… Tham khảo công nghệ xử lý nước ecobaent