Khóa luận Tính toán thiết kế trạm xử lý nước ngầm cho khu dân cư - Tái định cư Trà Long - Ba Ngòi - Thành phố Hồ Chí Minh - Khánh Hòa công suất 800m³/ngày đêm
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM
CHO KHU DÂN CƯ - TÁI ĐỊNH CƯ TRÀ LONG - BA
NGÒI - TP. CAM RANH - KHÁNH HÒA CÔNG SUẤT
800m3/ NGÀY ĐÊM
Ngành:
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Sinh viên thực hiện : Võ Đình Trung Thành
MSSV: 0811080039 Lớp: 08CMT
TP. Hồ Chí Minh, 07/2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KTCN TP HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC
Khoa: Kỹ thuật môi trường
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bộ môn: Kỹ thuật xử lý nước cấp
HỌ VÀ TÊN: VÕ ĐÌNH TRUNG THÀNH
NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp:
MSSV: 0811080039
LỚP: 08CMT
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC NGẦM CHO KHU DÂN CƯ -
TÁI ĐỊNH CƯ TRÀ LONG - BA NGÒI - TP. CAM RANH - KHÁNH HÒA
CÔNG SUẤT 800m3/ NGÀY ĐÊM.
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)
- Xác định đặc tính nước cấp: Lưu lượng, thành phần, tính chất nguồn nước cung
cấp cho khu vực nghiên cứu.
- Lựa chọn và đề xuất dây truyền công nghệ xử lý nước phù hợp với yêu cầu.
- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước ngầm.
- Dự toán chi phí xây dựng và chi phí vận hành tạm xử lý nước.
3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 28/05/2011
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 04/07/2011
5. Họ và tên người hướng dẫn: ThS. Võ Hồng Thi.
Phần hướng dẫn:………………………………..
Nội dung và yêu cầu ĐATN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày ………..tháng……….năm 2011.
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Kí và ghi rõ họ tên)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Kí và ghi rõ họ tên)
Khóa luận tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, bên cạnh sự nỗ lực của bản
than, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của Quý thầy, cô khoa Môi trường &
Công nghệ sinh học – Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh, Phòng Tài
Nguyên và Môi trường Thị xã Cam Ranh - Khánh Hòa.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Quý Thầy, Cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công
Nghệ Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu trong quá trình học
tập.
Cảm ơn các cán bộ phòng Tài Nguyên và Môi trường thị xã Cam Ranh đã tận tình
giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu, tài liệu chất lượng nước nguồn.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong
chặng đường học tập.
Tp. Hồ Chí Minh , ngày 30 tháng 06 năm 2011
Sinh viên
Võ Đình Trung Thành
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV: 0811080039
Khóa luận tốt nghiệp
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU...................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề..................................................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài ....................................................................................................2
1.3 Đối tượng phạm vi nguyên cứu.................................................................................2
1.3.1 Đối tượng nguyên cứu............................................................................................2
1.3.2 Phạm vi nguyên cứu...............................................................................................2
1.4 Nội dung đề tài ..........................................................................................................2
1.5 Phương pháp thực hiện..............................................................................................2
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn...................................................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ- TÁI ĐỊNH CƯ
TRÀ LONG – BA NGÒI ................................................................................................4
2.1 Điều kiện địa lý .........................................................................................................4
2.1.1 Vị trí địa lý .............................................................................................................4
2.1.2 Địa hình..................................................................................................................5
2.1.3 Điều kiện khí hậu ...................................................................................................5
2.1.4 Thủy hải văn...........................................................................................................6
2.1.5 Địa chấn công trình ................................................................................................7
2.2 Hiện trạng sử dụng đất và xây dựng..........................................................................7
2.3 Hiện trạng hạ tầng xã hội và dân cư..........................................................................8
2.4 Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật .......................................................................................8
2.5 Định hướng khu dân cư.............................................................................................9
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ
LÝ NƯỚC NGẦM.........................................................................................................10
3.1 Tổng quan về nước ngầm........................................................................................10
3.2 Tổng quan về các thông số chất lượng nước...........................................................11
3.2.1 Các thông số đánh giá chất lượng nước...............................................................11
3.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống.................................17
3.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước ngầm..................................................18
3.3.1 Đặt trưng của nước ngầm.....................................................................................18
3.3.2 Các thành phần của nước ngầm ...........................................................................20
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
Khóa luận tốt nghiệp
3.3.3 Một số phương pháp xử lý nước ngầm nhiễm sắt...............................................25
3.3.4 Một số công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm Fe điển hình
tại Việt Nam hiện nay ........................................................................................ 27
CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN, ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÙ
HỢP CHO KHU DÂN CƯ – TÁI ĐỊNH CƯ TRÀ LONG – PHƯỜNG
BA NGÒI – TP CAM RANH .......................................................................................29
4.1 Thành phần, tính chất nước ngầm tại phường Ba Ngòi ..........................................29
4.2 Đề xuất công nghệ...................................................................................................30
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG HỆ THỐNG
XỬ LÝ ............................................................................................................................32
5.1 Tính toán công suất thiết kế cho hệ thống cấp nước...............................................32
5.2 Thiết kế các bộ phận của giàn mưa.........................................................................33
5.3 Tính toán bể lọc nhanh............................................................................................38
5.4 Tính toán bể chứa...................................................................................................53
CHƯƠNG 6: KHÁI QUÁT ĐẦU TƯ, VẬN HÀNH HỆ THỐNG...........................58
6.1 Chi phí xây dựng, thiết bị.......................................................................................58
6.2 Chi phí vận hành ....................................................................................................59
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................60
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TCVN
QCVN
TCXD
XLNC
: Tiêu Chuẩn Việt Nam
: Quy chuẩn Việt Nam
: Tiêu chuẩn xây dựng
: Sử lý nước cấp
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV: 0811080039
Khóa luận tốt nghiệp
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1 Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt.
Bảng 3.2 Một số quá trình thường được sử dụng trong xử lý nước ngầm.
Bảng 4.1 Một số chỉ tiêu chất lượng nước ngầm của một giếng khoan tại
phường Ba Ngòi.
Bảng 4.2 So sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ xử lý.
Bảng 5.1 Lượng nước phục vụ cho khu dân cư.
Bảng 5.2 Chọn lớp vật liệu lọc.
Bảng 5.3 Chiều cao lớp đỡ.
Bảng 5.4 Bảng tổng hợp nhu cầu dùng nước.
Bảng 5.5 Bảng thể tích bể chứa.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV: 0811080039
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề:
Thành phố Cam ranh là đô thị loại 3 thuộc tỉnh Khánh Hòa, là trung tâm kinh tế
phía Nam của tỉnh Khánh Hòa. Sau nhiều năm hình thành và phát triển theo đồ án quy
hoạch được phê duyệt năm 1999, bộ mặt đô thị đã thay đổi rõ nét, nhiều công trình
kiến trúc và hệ thống kỹ thuật được xây dựng.
Quá trình đô thị hóa của thành phố Cam Ranh đã và đang diễn ra khá mạnh mẽ,
dân số nội thị tăng nhanh, đời sống người dân ngày càng nâng cao việc hình thành các
khu dân cư với đầy đủ tiện nghi, các dịch vụ công cộng và hạ tầng kỹ thuật hoàn
chỉnh là cần thiết.
Việc đưa sân bay Cam Ranh có tầm cỡ quốc gia và quốc tế đi vào hoạt động, phát
triển khu du lịch phía Bắc bán đảo Cam Ranh và phát triển Ba Ngòi thành một cảng
tổng hợp cũng đã tạo tiền đề cho đô thị Cam Ranh một định hướng phát triển mới.
Vì vậy việc xây dựng khu dân cư - tái định cư Trà Long - Ba Ngòi là cần thiết, góp
phần phát triển không gian đô thị, giải quyết nhu cầu bố trí tái định cư của người dân
góp phần đáp ứng nhu cầu cấp bách của các hộ dân bị giải tỏa tại các dự án xây dựng
trong thành phố, giảm áp lực về việc bố trí tái định cư và tạo điều kiện đất sạch để
triển khai thực hiện đầu tư xây dựng, cơ sở hạ tầng cho các dự án được thuận lợi,
đúng tiến độ đề ra nhằm thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội của phường Ba Ngòi nói
riêng và toàn thành phố Cam Ranh nói chung.
Cùng với việc xây dựng khu dân cư – tái định cư Trà Long thì nhu cầu về một
nguồn nước sạch và đạt tiêu chuẩn cũng được đặt ra.
Do đó, việc đầu tư xây dựng một trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư – tái định cư
Trà Long là một yêu cầu cấp thiết cần tiến hành đồng thời với quá trình xây dựng khu
dân cư hướng tới mục tiêu phát triển và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 1
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
1.2. Mục tiêu đề tài
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân cư - tái định cư Trà
Long - Ba Ngòi với công suất 800 m3/ngày đêm.
1.3. Đối tượng và phạm vi nguyên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu.
Công nghệ xử lý nước cấp cho loại hình khu dân cư.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài giới hạn trong việc tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho khu dân
cư - tái định cư Trà Long- Ba Ngòi.
1.4. Nội dung đề tài
Xác định đặc tính nước cấp: Lưu lượng, thành phần, tính chất nguồn nước cung
cấp cho khu vực nghiên cứu.
Lựa chọn và đề xuất dây truyền công nghệ xử lý nước phù hợp với yêu cầu.
Tính toán thiết kế các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước ngầm.
Dự toán chi phí xây dựng và chi phí vận hành trạm xử lý nước.
1.5. Phương pháp thực hiện
- Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu về khu dân cư, tái định cư, tìm
hiểu thành phần, tính chất nước ngầm và các số liệu cần thiết khác.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước ngầm
cho các khu dân cư trong các tài liệu chuyên ngành.
- Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập
và phân tích để đưa ra công nghệ xử lý phù hợp.
- Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề
xuất công nghệ xử lý nước ngầm phù hợp.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 2
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
- Phương pháp toán: Sử dụng công thức toán học để tính toán các công trình đơn vị
trong hệ thống xử lý nước ngầm, dự toán chi phí xây dựng, vận hành trạm xử lý.
- Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc công nghệ xử
lý nước ngầm.
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Xây dựng trạm xử lý nước ngầm đạt quy chuẩn Việt Nam giải quyết được vấn đề
nước sạch cho khu dân cư.
Góp phần nâng cao ý thức về vệ sinh môi trường và nước sạch cho người dân cũng
như Ban quản lý khu dân cư.
Khi trạm xử lý hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ là nơi để các doanh nghiệp, sinh
viên tham quan, học tập.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 3
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ- TÁI ĐỊNH CƯ
TRÀ LONG - BA NGÒI.
2.1. Điều kiện địa lý
2.1.1. Vị trí địa lý
Vị trí khu đất: Tọa lạc tại khóm Trà Long, phường Ba Ngòi, thành phố Cam Ranh.
Là khu dân cư mới và tái định cư cùng một số công trình công cộng bố trí mới. Khu đất
có quy mô 359100 ha, với vị trí như sau:
- Phía Bắc giáp
Ngòi.
: Khu dân cư tổ 3, khóm Trà Long, phường Ba
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 4
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
- Phía Đông giáp
: Tuyến đường sắt Thống Nhất và Lạch Cầu
3.
- Phía Nam giáp
- Phía Tây giáp
: Tuyến đường sắt Thống Nhất và Quốc lộ 1.
: Núi Sạn.
2.1.2. Địa hình khu vực
Khu vực nghiên cứu nằm dưới chân núi Sạn có địa hình tương đối phức tạp,
hướng dốc địa hình chủ yếu từ Tây sang Đông với nhiều ao trũng, vườn cây và đất
trống…
Điểm cao nhất:
Điểm thấp nhất:
+25.16m
-1.21m
2.1.3. Điều kiện khí hậu khu vực
a. Nhiệt độ
Nhiệt độ không khí trung bình năm 26,90 C.
Nhiệt độ trung bình cao nhất 28,80 C.
Nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất là 24,30C.
b. Nắng
Tại Cam Ranh có tổng số giờ nắng trung bình năm là 2.658 giờ ( tháng 3 cao nhất
có 290 giờ, tháng 11 thấp nhất 166 giờ). Tổng số ngày không có nắng trung bình năm
15,3 ngày. Số ngày không có nắng ở Cam Ranh rất ít, trong đó tháng mùa mưa và tháng 4
đạt 3,0-3,2 ngày và những tháng còn lại hầu hết dưới 1 ngày.
c. Mưa
Thời gian mưa ngắn, chỉ trong 3 tháng bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc vào tháng 12,
lượng mưa chiếm 70% lượng mưa cả năm. Tổng lượng mưa trung bình năm 1.187mm.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 5
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
Số ngày mưa trung bình năm là 97 ngày.
Lượng mưa ngày lớn nhất trung bình năm là 163,7mm.
d. Lượng bốc hơi
Lượng bốc hơi trung bình năm là 1.586mm bằng 1,34 lần lượng mưa cả năm.
Trong đó lớn nhất là tháng 7 và tháng 8.
e. Độ ẩm
Độ ẩm tuyệt đối trung bình năm 219g/m3.
Độ ẩm tương đối trung bình năm 76%.
Độ ẩm thấp nhất 28%.
2.1.4. Thủy văn
Phía Tây Nam thành phố sông Tà Dục, sông có dòng chảy quanh năm, lưu lượng
mùa kiệt 1501/s. Sông có đặc điểm ngắn, dốc, cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều,
nước sông bị nhiễm mặn, mặt cắt sông bị lấn chiếm làm đìa tôm nên vào mùa mưa gặp
nhiều triều cường sông thường gây ngập lụt cho khu vực Ba Ngòi từ đường sắt trở ra.
Mức độ ngập 0,4+1,2m ảnh hưởng lớn tới giao thông và sinh hoạt.
Gần đây cầu Trà Long đã được cải tạo nâng cao ( 3,7÷4,0m) nên mức độ ngập úng
đã được cải thiện một phần.
Diện tích lưu vực sông: 77km2.
Lưu lượng mùa kiệt: 1501/s.
Chế độ triều của vùng biển Khánh Hòa là nhật triều không đều ( số ngày nhật triều
là 22 ngày và bán nhật triều là 18 ngày), thời gian triều dâng kéo dài hơn triều rút.
Vịnh Cam Ranh là một vịnh nhỏ, kín gió nhưng độ sâu trung bình tương đối lớn
15m. Sự trao đổi nước trong vịnh chủ yếu thông qua một cửa rất hẹp và sâu. Tốc độ dòng
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 6
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
chảy trung bình khoảng 30cm/s. Vịnh Cam Ranh – đầm Thủy Triều có độ mặn đạt cực
đại 34,30% vào mùa hè, còn nhiệt độ thì có giá trị tương tự giữa mùa hè và mùa đông do
trong mùa hè chịu ảnh hưởng khá lớn của vùng nước trồi mạnh Nam Trung Bộ với sự
xâm nhập của khối nước lạnh và nước mặn từ các tầng sâu lên mặt đất.
Mức nước cục đại của thủy triều là 2,0m.
Mức nước trung bình của thủy triều là 1,28m.
Mức nước thủy triều nhỏ nhất 0,5m.
2.1.5. Địa chất công trình
Qua tham khảo tài liệu địa chất của một số mũi khoan tại khu vực, sơ bộ nhận xét
địa chất của khu vực thiết kế: loại đất đỏ vàng trên nền đá Granit có thành phần cơ giới
chủ yếu là đất thịt nhẹ và trung bình, khả năng giữ nước kém.
Nhìn chung điều kiện địa chất của khu vực thiết kế là tương đối thuận lợi. Tuy
nhiên khi xây dựng cần khảo sát cụ thể tại vị trí công trình để có giải pháp thích hợp đối
với móng và cần lưu ý hơn các vị trí khe tụ thủy.
2.2. Hiện trạng sử dụng đất và xây dựng
Đất đai trong khu vực nghiên cứu chủ yếu phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, gồm
đất trồng cây ăn quả, trồng lúa- cây ngắn ngày, và đất trống…
Trong đó:
- Đất nhà ở:
0.41 ha chiếm 1.14%.
5.48 ha chiếm 15.26%.
0.14 ha chiếm 0.39%.
0.04 ha chiếm 0.11%.
3.03 ha chiếm 1.20%.
0.43 ha chiếm 1.20%.
23.81 ha chiếm 66.32%.
- Đất trồng cây ăn quả:
- Đất trồng hoa màu:
- Đất trồng bạch đàn:
- Đất bụi rậm:
- Đất nghĩa trang:
- Đất trống:
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 7
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
- Đường giao thông:
0.91 ha chiếm 2.53%.
- Mặt nước:
1.65 ha chiếm 4.60%.
2.3. Hiện trạng hạ tầng xã hội và dân cư
Nhà ở: hiện có 99 căn nhà, trong đó:
- Nhà tole: 57 căn.
- Nhà gạch: 42 căn.
Mộ: hiện có 98 ngôi mộ nằm rải rác trong khu vực quy hoạch.
2.4. Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật
- Đường bộ: Hiện trạng khu đất quy hoạch có đường đất đỏ hướng từ phía Nam
( nối với Quốc lộ 1) lên phía Bắc rộng khoảng 5m.
- Đường sắt: Hiện trạng có tuyến đường sắt Thống Nhất tiếp giáp phía Đông và
Đông Nam khu đất quy hoạch.
- Thoát nước: Hệ thống thoát nước mưa và nước thải sinh hoạt trong khu vực
dân cư hiện trạng chưa được đầu tư xây dựng, nước mưa và nước thải chảy trực tiếp ra
kênh rạch.
- Cấp nước: Khu vực dân cư hiện trạng chưa có nước máy để sinh hoạt, chỉ sử
dụng kết hợp hai nguồn nước là nước mặt tại kênh rạch và nước ngầm từ giếng khoan để
sinh hoạt và sản xuất.
- Cấp điện: Hiện trạng có đường dây cao thế chạy cắt ngang khu đất quy hoạch
và hiện nay người dân trong khu vực sử dụng nguồn điện lưới quốc gia từ hệ thống
đường dây trung hạ thế chạy cặp theo Quốc lộ 1.
- Vệ sinh môi trường: Do chưa có điểm thu gom rác nên rác thải sinh hoạt
thường được người dân đốt hoặc chon lấp tại hộ gia đình gây nên ô nhiễm môi trường và
nguồn nước mặt.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 8
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
2.5. Định hướng khu dân cư
Việc quy hoạch Khu dân cư- Tái định cư Trà Long- Ba Ngòi nhằm mang đến một
môi trường sống tiện nghi – an lành cho cư dân tại khu vực nghiên cứu quy hoạch là
tương đối phức tạp và khó khăn. Tuy nhiên, việc quy hoạch Khu dân cư này được thực
hiện sẽ khai thác hiệu quả quỹ đất hiện có, giải quyết nhu cầu đất ở của nhân dân và bố trí
tái định cư cho các hộ bị giải tỏa bởi các dự án trong địa phương; đồng thời để đầu tư cơ
sở hạ tầng một cách đồng bộ với các dự án liền kề, đáp ứng nhu cầu phát triển trong
tương lai của đô thị thị xã Cam Ranh.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang 9
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC NGẦM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC NGẦM
3.1. Tổng quan về nước ngầm
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và tốt 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 đá hoặc 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 vài trăm mét.
Đối với các hệ thống cấp nước tập trung quy mô nhỏ và vừa thì nguồn nước ngầm
thường được lựa chọn nếu thành phần không quá xấu. Bởi vì các nguồn nước mặt thường
hay bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Trong
khi đó, nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất lượng
nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt xét trên các khía cạnh độ đục và vệ sinh
của nước.
Ngoài ra, các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những
thành phần gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các
tạp chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình
phong hóa và sinh hóa trong khu vực. Ở những vùng có sinh hóa tốt, có nhiều chất bẩn và
lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hòa tan, các chất hữu
cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa thấm vào đất. Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị ô
nhiễm, nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của con người và đông vật,
các chất thải sinh hoạt, chất thải hóa học và việc sử dụng phân bón hóa học… tất cả
những loại chất thải đó theo thời gian sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô
nhiễm nguồn nước ngầm. Đã không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị
ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hóa
chất độc hại như kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ các chất phóng
xạ.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
10
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
3.2. Tổng quan về các thông số chất lượng nước
3.2.1. Các thông số đánh giá chất lượng nước
3.2.1.1. Các chỉ tiêu vật lý
a. Độ đục
Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền ánh sáng
tốt, nhưng khi trong nước có tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, các vi sinh vật và cả các
hóa chất hòa tan thì khả năng truyền ánh sáng của nước giảm đi. Dựa trên nguyên tắc đó
mà người ta xác định độ đục của nước.
- Có nhiều đơn vị đo độ đục, thường dùng : mg SiO2/1, NTU,FTU.
- Nước cấp cho ăn uống độ đục không vượt quá 5 NTU. Nước mặt thường có độ
đục 20 – 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500-600 NTU.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được
gọi là độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn. Đối với
nước sinh hoạt độ sâu phải lớn hơn 30 cm.
b. Mùi, vị của nước
Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị. Nước thiên
nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các hóa chất hòa
tan trong nó như mùi clo, ammoniac, sunfua hydro… Nước có thể có vị mặn, ngọt,
chát… tùy theo thành phần và hàm lượng muối hòa tan trong nước.
c. Hàm lượng chất rắn trong nước
Gồm có chất rắn vô cơ ( các muối hòa tan, chất rắn không tan như huyền phù đất,
cát…), chất rắn hữu cơ ( gồm các vi sinh vật, vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo
và các chất rắn hữu cơ vô sinh như phân rác, chất thải công nghiệp…). Trong xử
lý nước khi nói đến hàm lượng chất rắn, người ta đưa ra các khái niệm:
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
11
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
-Tổng hàm lượng lơ lửng TSS( Total Suspended Solid) là trọng lượng khô
tính bằng miligam của phần còn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách
thủy rồi sấy khô ở 1030C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l.
-Cặn lơ lửng SS( Suspended Solid), phần trọng lượng khô tính bằng
miligam của phần còn lại trên giấy lọc khi 1 lít mẩu nước qua phễu, sấy khô ở
1030C-1050C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/l.
-Chất rắn hòa tan DS( Disolved Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ
lửng TSS và cặn lửng SS.
DS = TSS – SS
-Chất rắn bay hơi VS( Volatile Solid) là phần mất đi khi nung ở 5500C
trong một thời gian nhất định. Phần mất đi là chất rắn bay hơi, phần còn lại là chất
rắn không bay hơi.
3.2.1.2. Các chỉ tiêu hóa học
a. Độ pH
pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được
dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trong
nước, pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả các quá trình xử lý nước. Do vậy rất có
ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường.
b. Độ kiềm
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng của các ion dicacbonat, cacbonat,
hydroxyl và các anion của các muối axit yếu. Do hàm lượng các muối này rất nhỏ
nên có thể bỏ qua.
Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2
tự do có trong nước. Độ kiềm chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ xử lý nước. Để
xác định độ kiềm dùng phương pháp chuẩn độ mẫu nước thử bằng axit clohydric.
c. Độ cứng của nước
Là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước. Trong
xử lý nước thường phân biệt ba loại độ cứng:
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
12
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
-Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi,magie có trong
nước.
-Độ cứng tạm thời: biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie có trong
các muối cacbonat ( hydrocacbonat canxi, hydrocacbonat magie) có trong nước.
-Độ cứng vĩnh cửu: biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi, magie trong các
muối axit mạnh của canxi và magie.
Dùng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xà phòng do
canxi và magie phản ứng với các axit béo tạo thành các hợp chất khó tan. Trong
sản xuất, nước cứng có thể tạo lớp cáu cặn trong các lò hơi hoặc gây kết tủa ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm.
d. Các hợp chất nitơ
Là kết quả của quá trinh phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên, các
chất thải và các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hoặc gián tiếp đưa vào
nguồn nước. Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng ammoniac, nitric, nitrar
và cả dạng nguyên tố nitơ ( N2). Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà
ta có thể biết được mức độ ô nhiễm của nguồn nước. Khi nước mới bị nhiễm bẩn
bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2, NO3. Sau một thời
gian NH3, NO2 bị oxy hóa thành NO3. Nếu nước chứa NH3 và nitơ hữu cơ thì coi
như nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm. Nếu nước chủ yếu có NO3 thì quá trình
oxy hóa đã kết thúc.
Ở điều kiện yếm khí NO3 sẽ bị khử thành N2 bay lên. Amoniac là chất gây
nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá.
Việc xử dụng rộng rãi các nguồn phân bón hóa học cũng làm cho hàm
lượng amoniac trong nước tự nhiên tăng lên. Trong nước ngầm và nước đầm lầy
hay gặp NO3 và amoniac hàm lượng cao. Nếu trong nước uống chứa hàm lượng
cao NO3 thường gây bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ có thể dẫn đến tử vong.
e. Clorua
Tồn tại ở dạng Cl-, ở nồng độ cho phép không gây độc hại, nồng độ
cao(>250mg/l) nước có vị mặn. Nguồn nước ngầm có thể có hàm lượng clo lên tới
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
13
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
500÷1000mg/l. Sử dụng nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận. Nước
chứa nhiều ion Cl- có tính xâm thực đối với bêtông. Ion Cl- có trong nước do sự
hòa tan muối khoáng, do quá trình phân hủy các chất hữu cơ.
f. Các hợp chất của axit silic
Trong thiên nhiên thường có các hợp chất của axit silic, mức độ tồn tại của
chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Ở pH< 8-11 silic chuyển hóa dạng HSiO3,
các hợp chất này có thể tồn tại dạng keo hay dạng ion hòa tan.
Sự tồn tại của các hợp chất này gây lắng đọng cặn silicat trên thành ống,
nồi hơi, làm giảm khả năng vận chuyển và khả năng truyền nhiệt.
2-
g. Sunfat SO4
Ion sunfat thường có nguồn gốc khoáng chất hay nguồn gốc hữu cơ.Nước
có hàm lượng sunfat hơn 250mg/l có tính độc hại cho sức khỏe người sử dụng.
h. Sắt và mangan
2-
Trong nước ngầm sắt tồn tại ở dạng Fe2+, kết hợp với gốc SO4 , Cl-. Đôi
khi tồn tại dưới dạng keo của axit humic hoặc silic. Khi tiếp xúc với oxy không
khí tạo ra Fe3+ dễ kết tủa màu nâu đỏ. Nước mặt thường chứa sắt dạng Fe3+, tồn
tại keo sở hữu cơ hoặc cặn huyền phù. Với hàm lượng sắt>0,5mg/l: nước có mùi
tanh khó chịu, vàng quần áo, hỏng sản phẩm dệt.
Mangan có trong nước ngầm dạng Mn2+. Nước có hàm lượng mangan
khoảng 1mg/l sẽ gây trở ngại giống như khi sử dụng nước có hàm lượng sắt cao.
Công nghệ khử mangan thường kết hợp với khử sắt trong nước. Mangan thường
gặp trong nước ngầm nhưng ít hơn sắt nhiều, ít khi lớn hơn 5 mg/l.
k. Các hợp chất photpho
Trong nước tự nhiên các hợp chất ít gặp nhất là photphat, khi nguồn nước
bị nhiễm bẩn bởi rác thải và các chất hữu cơ trong quá trình phân hủy, giải phóng
3-
-
2-
ion PO4 , có thể tồn tại dưới dạng H2PO4 , HPO4 , PO42-, NA3(PO4)3.
Photpho không thuộc loại độc hại với con người nhưng sự tồn tại của chất
này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là
hoạt động của bể lắng.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
14
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
l. Các hợp chất florua
Nước ngầm ở giếng sâu hoặc ở các vùng đất có chứa cặn apatit thường có
hàm lượng các hợp chất florua cao (2÷2,5mg/l), tồn tại dạng cơ bản là canxi florua
và magie florua.
Các hợp chất florua khá bền vững, khó bị phân hủy ở quá trình tự làm sạch.
Hàm lượng florua trong nước cấp ảnh hưởng đến việc bảo vệ răng. Nếu thường
xuyên dùng nước có hàm lượng florua lớn hơn 1,3mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7mg/l đều
dễ mắc bệnh loại men răng.
m. Các chất khí hòa tan
Các chất khí hòa tan thường gặp trong thiên nhiên là khí cacbonic, oxy và
sunfurhydro.
Trong nước ngầm khi pH<5,5 thì nước chứa nhiều CO2. Hàm lượng CO2
trong nước cao thường làm cho nước có tính ăn mòn bêtông ngăn cản sự tăng pH
của nước.
Trong nước ngầm khí H2S là sản phẩm của quá trình khử diễn ra trong
nước. Nó cũng xuất hiện trong nước ngầm mạch nông khi nước ngầm nhiễm bẩn
các loại nước thải. Hàm lượng khí H2S hòa tan trong nước nhỏ hơn 0,5mg/l đã tạo
cho nước có mùi khó chịu và làm cho nước có tính ăn mòn kim loại.
3.2.1.3. Các chỉ tiêu vi sinh
Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó
có các loại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại
liệt,… việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn
và mất nhiều thời gian. Trong thực tế việc xác định E.coli vi đặc tính của nó có
khả năng tồn tại cao hơn các vi trùng gây bệnh khác. Do đó, sau khi xử lý, nếu
trong nước không còn phát hiện thấy E.coli chứng tỏ các loài vi trùng khác cũng
đã bị tiêu diệt, mặt khác cũng đã bị tiêu diệt, mặt khác việc xác định loại vi khuẩn
này đơn giản và nhanh chóng.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
15
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
a. Vi trùng gây bệnh
Vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích sử dụng nước
trong sinh hoạt. Các sinh vật này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng cần vật chủ để
sống kí sinh phát triển và sinh sản. Một số vi khuẩn gây bệnh sống một thời gian khá dài
trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tang.
- Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn trong nước thường gây các bệnh về đường ruột như:
+ Vi khuẩn Shigella spp: chủ yếu gây nên các triệu chứng lỵ. Biểu hiện bệnh từ
tiêu chảy nhẹ đến nghiêm trọng như đi tiêu ra máu, mất nước, sốt cao và bị co rút
thành bụng. Các triệu chứng này có thể kéo dài 12-14 ngày thậm chí hơn.
+ Vi khuẩn Salmonella typhii: gây sốt thương hàn.
+ Vi khuẩn Vibrio cholera: tác nhân gây nên các vụ dịch tả trên toàn thế giới.
Dịch tả gây bởi Vibrio cholera thường được lan truyền rất nhanh qua đường nước.
- Virus: Các bệnh do virus gây ra thường mang tính triệu chứng và cấp tính với giai
đoạn mắc bệnh tương đối ngắn, virus sinh sản với mức độ cao, liều lây nhiễm thấp
và giới hạn động vật chủ. Gồm:
+ Virus Adenovirus bệnh khuẩn xâm nhập từ khí quản: virus đậu mùa, thủy đậu,
virus zona,…
+ Virus Poliovirus: virus bại liệt.
+ Hepatitis- A Virus ( HAV ): virus viêm gan siêu vi A.
+ Reovirus, rotavirus, Norwalk virus: viêm dạ dày ruột.
- Động vật đơn bào ( protozoa): Các loại động vật đơn bào dễ dàng thích nghi với
điều kiện bên ngoài nên chúng tồn tại rất phổ biến trong nước tự nhiên. Trong điều
kiện môi trường không thuận lợi, các loại động vật đơn bào thường thường tạo lớp
vỏ kén bao bọc (cyst), rất khó tiêu diệt trong quá trình khử trùng. Vì vậy thông
thường trong quá trình xử lý nước sinh hoạt cần có công đoạn lọc để loại bỏ các
động vật đơn bào có dạng vỏ kén này.
+ Giardia spp: nhiễm trùng đường ruột.
+ Cryptosridium spp: gây bệnh thương hàn, ỉa chảy.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
16
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm rác bẩn, phân người và
động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sống và phát
triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường. Sự
có mặt của E.coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả năng lớn
tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít phụ thuộc vào mức
độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi khuẩn gây bệnh
khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy vi khuẩn E.coli
chứng tỏ các vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt khác, việc xác định
mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nước qua việc xác định số lượng E.coli
đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đạc trưng
trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệnh của nguồn nước.
b. Các loại rong tảo
Rong tảo phát triển trong nước làm nước bị nhiễm bẩn hữu cơ và làm cho nước có
màu xanh. Nước mặt có nhiều loại rong tảo sinh sống trong đó có loại gây hại chủ yếu và
khó loại trừ là nhóm tảo diệp lục và tảo đơn bào. Hai loại tảo này khi phát triển trong
đường ống có thể gây tắc nghẽn đường ống đồng thời làm cho nước có tính ăn mòn do
quá trình hô hấp thải ra khí cacbonic.
3.2.2. Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống
Người ta thường sử dụng nước mặt và nước ngầm để cấp nước uống và sinh hoạt .
Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt do ít thay đổi hơn theo
thời gian và thời tiết, dây chuyền công nghệ cũng đơn giản hơn, cần ít hóa chất hơn và
chất lượng sau xử lý cũng tốt hơn. Tuy nhiên nguồn nước ngầm không phải là vô thời
hạn nên nếu chỉ sử dụng nước ngầm thì đến lúc nào đó sẽ gây ảnh hưởng xấu đến địa
tầng của khu vực.
Nước sau xử lý cần bảo đảm an toàn cho sử dụng. Các tiêu chuẩn, quy chuẩn cần
phải bảo đảm an toàn về sức khỏe, mùi vị, thẩm mỹ, và phù hợp càng nhiều càng tốt các
tiêu chuẩn quốc tế. Nước cấp sinh hoạt phải đảm bảo không có vi sinh vật gây bệnh, nồng
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
17
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
độ các chất độc, các chất gây bệnh mãn tính phải đạt tiêu chuẩn. Độ trong, độ mặn, mùi
vị và tính ổn định phải cao.
Một số quy chuẩn về nước ăn uống sinh hoạt được ban hành kèm theo Thong tư số
04:2009/BYT ngày 17 tháng 06 năm 2009 của Bộ Trưởng Bộ Y Tế như QCVN
01:2009/BYT, QCVN 02:2009/BYT…
3.3. Tổng quan về nước ngầm và các phương pháp xử lý nước ngầm
3.3.1 Đặc trưng của nước ngầm
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá
tốt về chất lượng. Nước ngầm tồn tại trong các lỗ và các khe nứt của đất đá, được
tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn
nước mặt, nước mưa… Nước ngầm là nước xuất hiện ở tầng sâu dưới đất, thường từ
30 – 40 m, 60 – 70 m có khi 120 – 150 m và cũng có khi tới 180m.
Đối với các hệ thống cấp nước tập trung thì nguồn nước ngầm luôn là loại nguồn
nước được ưa tiên lựa chọn nếu có thể. Bởi vì các nguồn nước mặt thường bị ô
nhiễm và lưu lượng khai thác phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Trong khi đó,
nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các 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 hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
18
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
Thông số
Nhiệt độ
Nước ngầm
Nước mặt
Tương đối ổn định
Thay đổi theo mùa
Rất thấp, hầu như không Thường cao và thay đổi
có theo mùa
Chất rắn lơ lửng
Ít thay đổi, cao hơn so Thay đổi tùy thuộc chất
với nước mặt lượng đất, lượng mưa
Chất khoáng hòa tan
Hàm lượng Fe+, Mn+
Thường xuyên có trong Rất thấp, chỉ có khi
nước
nước ở sát dưới đáy hồ
Rất thấp hoặc bằng 0
Gần như bão hòa
Có nồng độ cao
Thường không tồn tại
Thường có
Khí SO2 hòa tan
Khí O2 hòa tan
Khí NH3
Có khi nguồn nước bị
nhiễm bẩn
Thường có
Không có
Khí H2S
SiO2
Thường có ở nồng độ Có ở nồng độ trung bình
cao
Có ở nồng độ cao, do bị Thường rất thấp
nhiễm bẩn bởi phân bón
NO3-
hóa học
Chủ yếu là các vi trùng Nhiều loại vi trùng gây
Vi sinh vật
sắt gây ra
bệnh và tảo
Bảng 3.1. Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
19
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
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 chất bẩn và lượng 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.
Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con người. Các
chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và
việc sử dụng phân bón hoá học…Tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ
ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không
ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu
cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim
loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ.
3.3.2 Các thành phần của nước ngầm
Thành phần chất lượng của nước ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nước ngầm,
cấu trúc địa hình của khu vực và chiều sâu địa tầng nơi khai thác nước. Ở các khu
vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được
đảm bảo về mặt vệ sinh và chất lượng khá ổn định. Người ta chia làm 2 loại khác
nhau:
Nước ngầm hiếu khí
Thông thường nước có oxy có chất lượng tốt, có trường hợp không cần xử lý mà
có thể cấp trực tiếp cho người tiêu thụ. Trong nước có oxy sẽ không có các chất khử
+
như H2S, CH4, NH4 …
Nước ngầm yếm khí
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
20
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
Trong quá trình nước thấm qua các tầng đá, oxy bị tiêu thụ. Khi lượng oxy hòa
tan trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành.
-
+
Mặt khác các quá trình khử NO3 → NH4 ; SO42- → H2S; CO2 → CH4 cũng xảy ra.
3.3.2.1 Các ion trong nước ngầm
Ion canci Ca2+
Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao. Trong đất thường chứa nhiều CO2
do quá trình trao đổi chất của rễ cây và quá trình thủy phân các tạp chất hữu cơ dưới
tác động của vi sinh vật. Khí CO2 hòa tan trong nước mưa theo phản ứng sau:
CO2 + H2O ® H2CO3
Axit yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxi cacbonat tạo ra ion Ca2+
-
2H2CO3 + 2CaCO3 ® Ca(HCO3)2 + Ca2+ + 2HCO3
Ion magie Mg2+
Nguồn gốc của các ion Mg2+ trong nước ngầm chủ yếu từ các muối magie silicat
và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí CO2. Sự có mặt Ca2+ và
Mg2+ tạo nên độ cứng của nước.
Ion natri Na+
Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau:
2NaAlSi3O3 + 10H2O ® Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3
Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có độ hòa tan lớn
trong nước biển.
+
Ion NH4
Các ion NH4+ có trong nước ngầm có nguồn gốc từ các chất thải rắn và nước
sinh hoạt, nước thải công nghiệp, chất thải chăn nuôi, phân bón hóa học và quá
trình vận động của nitơ.
-
Ion bicacbonat HCO3
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
21
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
Được tạo ra trong nước nhờ quá trình hòa tan đá vôi khi có mặt khí CO2
-
CaCO3 + CO2 + H2O ® Ca2+ + 2HCO3
2-
Ion sunfat SO4
Có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do quá trình oxy hóa FeS2 trong điều
kiện ẩm với sự có mặt của O2
2FeS2 + 2H2O + 7O2 ® 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+
Ion clorua Cl-
Có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải sinh hoạt.
Ion sắt
Sắt trong nước ngầm thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với gốc
bicacbonat, sunfat, clorua, đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic.
Các ion Fe2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước trong điều kiện yếm khí sau:
4Fe(OH)3 + 8H+ ® 4Fe2+ + O2 + 10H2O
Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hóa, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion
Fe3+ và kết tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.Vì vậy, khi vừa bơm ra
khỏi giếng, nước thường trong và không màu, nhưng sau một thời gian để lắng
trong chậu và cho tiếp xúc với không khí, nước trở nên đục dần và đáy chậu xuất
hiện cặn lắng màu đỏ hung.
Trong các nguồn nước mặt sắt thường tồn tại thành phần của các hợp chất hữu
cơ. Nước ngầm trong các giếng sâu có thể chứa sắt ở dạng hóa trị II của các hợp
chất sunfat và clorua. Nếu trong nước tồn tại đồng thời đihyđrosunfua (H2S) và sắt
thì sẽ tạo ra cặn hòa tan sunfua sắt FeS. Khi làm thoáng khử khí CO2,
hyđrocacbonat sắt hóa trị II sẽ dễ dàng bị thủy phân và bị oxy hóa để tạo thành
hyđroxyt sắt hóa trị III.
-
4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + 2H2O ® 4Fe(OH)3¯ + 8CO2•
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
22
Khóa luận tốt nghiệp
___________________________________________________________________________________
Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5 mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần
áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt may, giấy, phim ảnh, đồ hộp.
Trên giàn làm nguội, trong các bể chứa, sắt hóa trị II bị oxy hóa thành sắt hóa trị III,
tạo thành bông cặn, các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận
chuyển của các ống dẫn nước. Đặc biệt là có thể gây nổ nếu nước đó dùng làm nước
cấp cho các nồi hơi. Một số ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm
lượng sắt như dệt, giấy, sản xuất phim ảnh….
Nước có chứa ion sắt, khi trị số pH < 7,5 là điều kiện thuận lợi để vi khuẩn sắt
phát triển trong các đường ống dẫn, tạo ra cặn lắng gỗ ghề bám vào thành ống làm
giảm khả năng vận chuyển và tăng sức cản thủy lực của ống.
Ion mangan
Mangan thường tồn tại song song với sắt ở dạng ion hóa trị II trong nước ngầm
và dạng keo hữu cơ trong nước mặt. Do vậy việc khử mangan thường được tiến
hành đồng thời với khử sắt. Các ion mangan cũng được hòa tan trong nước từ các
tầng đất đá ở điều kiện yếm khí như sau:
6MnO2 + 12H+ ® 6Mn2+ + 3O2 + 6H2O
Mangan II hòa tan khi bị oxy hóa sẽ chuyển dần thành mangan IV ở dạng
hyđroxyt kết tủa, quá trình oxy hóa diễn ra như sau:
-
2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O ® 2Mn(OH)4¯ + 4H+ + 4HCO3
Khi nước ngầm tiếp xúc với không khí trong nước xuất hiện cặn hyđroxyt sắt
sớm hơn vì sắt dễ bị oxy hóa hơn mangan và phản ứng oxy hóa sắt bằng oxy hòa tan
trong nước xảy ra ở trị số pH thấp hơn so với mangan. Cặn mangan hóa trị cao là
chất xúc tác rất tốt trong quá trình oxy hóa khử mangan cũng như khử sắt. Cặn
hyđroxyt mangan hóa trị IV Mn(OH)4 có màu hung đen.
Trong thực tế cặn và chất lắng đọng trong đường ống, trên các công trình là do
hợp chất sắt và mangan tạo nên. Vì vậy, tùy thuộc vào tỷ số của chúng, cặn có thể
có mà từ hung đỏ đến màu nâu đen.
SVTH: Võ Đình Trung Thành
MSSV:0811080039
trang
23
Tải về để xem bản đầy đủ
68 trang
21/11/2024
110
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Tính toán thiết kế trạm xử lý nước ngầm cho khu dân cư - Tái định cư Trà Long - Ba Ngòi - Thành phố Hồ Chí Minh - Khánh Hòa công suất 800m³/ngày đêm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- khoa_luan_tinh_toan_thiet_ke_tram_xu_ly_nuoc_ngam_cho_khu_da.pdf
