Quy trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt phổ biến tại các nhà máy nước

1. Hồ chứa và lắng sơ bộ

Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tự làm sạch: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do các điều kiện của 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 lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước.

2. Song chắn và lưới chắn rác

Loại trừ vật trôi nổi lơ lửng trong dong nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của công trình xử lý. Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm … khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc rữa làm tăng độ màu, hàm lượng cặn của nước.

3. Bể lắng cát

Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn (>250 mg/L) sau lưới chắn rác, 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.

Tạo điều kiện tốt để lắng các hạt 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.

4. Xử lý nước tại nguồn bằng hóa chất

Để hạn chế sự phát triển của rong rêu tảo và vi sinh vật nước, loại trừ màu, mùi, vị do xác vi sinh vật chết gây ra. Hóa chất thường được sử dụng là: CuSO4, liều lượng 0,12 ÷ 0,3 mg/l. liều lượng và quãng thời gian giữa 2 lần xử lý phụ thuộc vào thành phần nước thô cũng như nồng độ loại vi sinh vật và rêu tảo, nhiệt độ, độ kiềm và hàm lượng CO2.

5. Làm thoáng

Hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxi hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt III, mangan IV tạo thành các hợp chất hydroxit Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng 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 thủy phân sắt và mangan, nâng cao năng suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình xử lý sắt và mangan.

Quá trình làm thoáng hàm 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 quả trình khử mùi và màu của nước.

Có 2 phương pháp làm thoáng là: đưa nước vào không khí và đưa khí vào nước (chủ yếu là đưa nước vào không khí).

Hiệu quả của quá trình làm thoáng phụ thuộc vào:

Chênh lệch nồng độ của khí cần trao đổi trong 2 pha khí và nước.

Diện tích tiếp xúc giữa 2 pha khí và nước, diện tích tiếp xúc càng lớn thì quá trình trao đổi khí diễn ra càng nhanh.

Thời gian tiếp xúc giữa 2 pha khí và nước trong công trình, 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.

Bản chất của khí được trao đổi.

6. Clo hóa sơ bộ

Cho Clo và nước trước bể lắng và bể lọc

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 ammoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài.

Ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trong bể phản ứng và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sinh sản ra các chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc, làm tăng thời gian chu kỳ lọc.

Nhược điểm:

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

Phản ứng của clo với các chất hòa tan trong nước tạo ra hợp chất trihalomotheme là chất gây ra bệnh ung thư cho người sử dụng nước, vì vậy không nên áp dụng cho các nguồn nước mặt chứa nhiều chất hữu cơ.

7. Khuấy trộn hóa chất

Tạo điều kiện phân tán nhanh và đều chất vào toàn bộ khối lượng nước cần xử lý. Quá trình trộn phèn đòi hỏi phải trộn nhanh và đều phèn vào nước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh ( thường nhỏ hơn 1/10s), 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 phèn, các loại hóa chất khác đòi hỏi phải trộn đều còn thời gian trộn đòi hỏi ít nghiêm ngặt hơn phèn.

8. Keo tụ và phản ứng tạo bông cặn

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 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 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.

Thường dùng phèn nhôm và phèn sắt.

9. Lắng

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

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.

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 bám vào hạt cặn ở các bể tuyển nổi. cùng với việc lắng cặn quá trình lắng cong 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.

10. 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.

11. Hấp thụ chất gây mùi, gây màu

Các hạt bột 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 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 2 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 đã tán nhỏ đến kích thước vài chục micromet vào bể trộn nước nguồn cùng với phèn với liều lượng 3 ÷ 15 mg/l để hấp thụ các chất hữu cơ gây ra mùi của nước. Phương pháp này làm tăng hiệu quả quá trình keo tụ, lắng, lọc và cặn lắng ở bể lắng dễ xử lý hơn,

12. Flo hóa nước

Do sau quá trình xử lý làm sạch nước thì lượng flo có trong nước ở mức thấp hơn so với tiêu chuẩn nên cần bổ sung thêm flo vào nước.

13. Khử trùng

Để đảm bảo an toàn về mặt vi trùng học, nước trước khí cấp cho người tiêu thụ phải được khử trùng.

Các biện pháp khử trùng:

Đun sôi nước.

Dùng tia tử ngoại.

Dùng các hóa chất có tác dụng tiệt trùng cao: ozon, clo….

14. Ổn định nước

Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớp màng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống.

Tác dụng:

Chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đường ống.

Không cho nước hòa tan vôi trong thành phần xi măng của lớp tráng mặt trong ống gang và ống gang dẻo, mặt thành trong của các ống bê tông.

Hóa chất được dùng để ổn định nước là: hexametaphotphat, silicat natri, sođa, vôi.