Cơ sở hạ tầng, đặc biệt là hệ thống thoát nước, thu gom và xử lý nước mặt mặc dù có được quan tâm đầu tư trong những năm vừa qua vẫn còn lạc hậu, xây dựng chắp vá không đồng bộ, chưa đáp
Trang 1Đề xuất sơ đồ công nghệ cho nhà máy xử lý nước cấp tại huyện
Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định Tính toán công trình lắng và lọc trong sơ
đồ công nghệ
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH iii
DANH MỤC BẢNG iii
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục tiêu nghiên cứu 1
3 Nội dung cơ bản của nghiên cứu 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HUYỆN MỸ LỘC 2
1.1 Tổng quan về huyện Mỹ Lộc 2
1.1.1 Điều kiện tự nhiên 2
1.1.2 Kinh tế - xã hội 3
1.1.3 Hiện trạng dân số và lao động 3
1.2 Tổng quan về nước mặt tại huyện Mỹ Lộc 3
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4
2.1 Đối tương nghiên cứu 4
2.2 Phạm vi nghiên cứu 4
2.3 Phương pháp nghiên cứu 4
2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 4
2.3.3 Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu 4
2.3.4 Phương pháp phân tích và trình bày báo cáo 4
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4
3.1 Tính toán công suất 4
3.1.1 Tính công suất trung bình 4
3.1.2 Tính công suất Max, Min 6
3.2 Xác định thành phần nước mặt 7
3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ, thuyết minh 8
3.3.1 Lựa chọn sơ đồ công nghệ cho trạm xử lý nước mặt 8
a Cơ sở lựa chọn 8
b Sơ đồ công nghệ xử lý 8
3.4 Tính toán công trình (Bể lắng ngang và Bể lọc nhanh) 9
3.4.1 Bể lắng ngang 9
3.4.2 Bể lọc nhanh 11
Trang 3CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Bản đồ huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định (nguồn: diaocthongthai.com)
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt
Hình 3.2 Cấu tạo bể lắng ngang
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Các trường học trên địa bàn huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định
Bảng 3.2 Đặc tính của nước mặt
Bảng 3.3 Thông số chất lượng đầu vào
Bảng 3.4 Thông số tính toán bể lắng ngang
Bảng 3.5 Thông số tính toán bể lọc nhanh
Trang 4MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Nước sạch là tài nguyên quý giá, nhưng không phải là vô tận Nước sạch không thể thiếu trong đời sống của con người, hàng ngày chúng ta sinh hoạt đều phải sử dụng nguồn nước sạch từ ăn uống, tắm rửa, giặt giũ, vệ sinh,… Trong những năm gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm môi trường nước nói riêng đang trở thành vấn đề cấp thiết nhất của cả nhân loại Dân số ngày càng tăng dẫn đến việc sử dụng nước cũng tăng theo thời gian Nước được coi là nguồn tài nguyên quý giá có vai trò quan trọng đối với sự sống con người và các loài sinh vật trên Trái Đất Việc bảo vệ và sử dụng nuồn nước hợp lý để cũng cấp cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất, đáp ứng nhu cầu của hiện tại và thỏa mãn những nhu cầu của tương lai đã và đang là một vấn đề nang giải đối với Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung
Nam Định là một tỉnh nằm ở phía Nam đồng bằng Bắc Bộ (còn gọi là đồng bằng Sông Hồng), Việt Nam Tỉnh Nam Định có 10 đơn vị hành chính cấp huyện, bao gồm 1 thành phố và 9 huyện với 226 đơn vị hành chính cấp xã trực thuộc, bao gồm 188 xã, 22 phường và 16 thị trấn Tỉnh lỵ là thành phố Nam Định Trong đó, huyện Mỹ Lộc có diện tích nhỏ nhất và dân số thấp nhất tỉnh
Cơ sở hạ tầng, đặc biệt là hệ thống thoát nước, thu gom và xử lý nước mặt mặc
dù có được quan tâm đầu tư trong những năm vừa qua vẫn còn lạc hậu, xây dựng chắp vá không đồng bộ, chưa đáp ứng được các yêu cầu phát triển của thành phố
Sự lạc hậu về điều kiện cơ sở hạ tầng, nhất là đối với hệ thống thoát nước, thu gom
và xử lý đang tạo ra những rủi ro lớn về sức khỏe người dân, đến môi trường đô thị, cản trở sự phát triển kinh tế xã hội của thành phố
Xuất phát từ những vấn đề trên và nhận thấy được tầm quan trọng của việc
thoát nước và xử lý nước vì thế tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Thiết kế hệ thống
xử lý nước mặt huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định”
2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng nước mặt tại huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định
- Thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cho huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định
3 Nội dung cơ bản của nghiên cứu
Trang 5- Tổng quan về nước mặt và xử lý nước mặt
- Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, dân số tại huyện Mỹ Lộc
- Đưa ra các phương án xử lý và lựa chọn phương án xử lý hiệu quả, thích hợp nhất
để thiết kế hệ thống xử lý nước mặt cho huyện
- Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước mặt trên dây chuyền công nghệ đã đề xuất
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HUYỆN MỸ LỘC
1.1 Tổng quan về huyện Mỹ Lộc
1.1.1 Điều kiện tự nhiên
a Vị trí địa lý
Huyện Mỹ Lộc có vị trí địa lý:
Hình 1.1 Bản đồ huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định (nguồn: diaocthongthai.com)
Huyện có diện tích 72,7 km² với địa hình thấp, bằng phẳng, đất phù sa với Sông Hồng và sông Đào chảy qua là cơ sở cho việc trồng lúa và màu trên địa bàn huyện Huyện Mỹ Lộc cách thành phố Nam Định 7 km, cách thủ đô Hà Nội 83 km [3]
b, Khí hậu
Khí hậu mang tính chất nhiệt đới gió mùa Nhiệt độ không khí trung bình tăng dần
từ bắc xuống nam (mùa đông) , vùng ven biển mùa đông ấm hơn vùng trong nội địa,
Trang 6tháng 1 bình quân từ 16-18 độ, tháng 7 trên 29 độ Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.650 – 1.800 mm, chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau Số giờ nắng trong năm: 1.600 – 1.700 giờ Độ
ẩm tương đối trung bình: 80 – 90 % [3]
1.1.2 Kinh tế - xã hội [3]
- Các ngành kinh tế chính của huyện là cơ khí sửa chữa, vật liệu xây dựng, chế biến
thực phẩm
- Khu công nghiệp Mỹ Trung: thuộc huyện Mỹ Lộc và phường Lộc Hạ, ở phía thành
phố Nam Định, giáp Quốc lộ 10, khu đất quy hoạch có diện tích 150 ha, có thể phát triển lên 190 ha Tổng mức đầu tư khoảng 300 - 350 tỷ đồng
- Mỹ Lộc cũng có rất nhiều làng nghề Nằm trong tỉnh khi chưa có nhiều các khu công
nghiệp nhưng Nam Định bằng sự cần cù, sáng tạo, khéo léo từ đôi bàn tay mà nơi đây
đã hình thành nhiều làng nghề tiểu thủ công nghiệp, làng nghề mới và nhiều nghề phụ
đã đưa Nam Định thành tỉnh thứ hai trong cả nước hoàn thành xây dựng nông thôn mới
1.1.3 Hiện trạng dân số và lao động
Dân số huyện Mỹ Lộc khoảng 75.214 người, có diện tích nhỏ nhất và dân số thấp nhất tỉnh Nam Định và 9% dân số theo đạo Thiên Chúa
Lực lượng lao động ở nhóm tuổi từ 15 – 24 tuổi chiếm 26%; nhóm tuổi 25 -49% chiếm 60,4% và trên 50 tuổi chiếm 13,6% Cơ cấu lao động đang làm việc trên địa bàn huyện có sự chênh lệch giữa các nhóm ngành [3]
1.2 Tổng quan về nước mặt tại huyện Mỹ Lộc
Sông Nhuệ - sông Đáy là những phân lưu của sông Hồng, có đặt tính thùy chế phụ thuộc vào tổng các nguồn nước cấp ở trong, ngoài phân lưu Sông Nhuệ, sông Đáy không chỉ đóng vai trò phân lũ, tiêu thoát nước trong lưu vực mà quan trọng hơn là chức măng cũng cấp phù sa tái tạo dinh dưỡng tự nhiên cho đất, cung cấp nước sinh hoạt cho cư dân trong vùng và các hoạt động phát triển kinh tế
Nước sông Nhuệ bị ô nhiễm bởi nước thải của thành phố Hà Nội Đã xuất hiện nhiều sự cố về môi trường trên sông Nhuệ như cá chết hàng loạt do xả thải thành phố vào mùa cạn Môi trường nước sông Nhuệ - sông Đáy thuộc tỉnh Nam Định đóng vai trò quyết định đến hoạt động sống không chỉ của người dân lao động mà quyết định đến cả chiến lược phát trển kinh tế - xã hội của tỉnh Môi trường nước bị ô nhiễm, sức
Trang 7lao động bị ảnh hưởng, sức tái tạo tài nguyên suy giảm, lợi thế về điều kiện địa lý tự nhiên của tỉnh chưa được khai thác hợp lý
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tương nghiên cứu
- Nước mặt tại huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định
2.2 Phạm vi nghiên cứu
- Huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Nghiên cứu tài liệu về các thiết bị tái sử dụng nước hiện nay.
- Nghiên cứu tài liệu về nước mặt và các công nghệ xử lý nước mặt hiện nay.
- Các văn bản pháp luật về môi trường có liên quan.
- Các số liệu về hiện trạng môi trường của huyện.
- Nghiên cứu công nghệ và các thiết bị đang áp dụng tại huyện Mỹ Lộc.
2.3.3 Ph ương pháp thu thập và tổng hợp số liệu ng pháp thu th p và t ng h p s li u ập và tổng hợp số liệu ổng hợp số liệu ợp số liệu ố liệu ệu
Sử dụng các tài liệu có liên quan đến nội dung nghiên cứu Bao gồm tài liệu liên quan tới môi tường nước để đánh giá khách quan và có những nhận xét phù hợp nhằm làm rõ những ảnh hưởng tiêu cực từ hiện trạng nguồn nước mặt
2.3.4 Phương pháp phân tích và trình bày báo cáo
- Thống kê và tính toán các số liệu thu thập được.
- Sử dụng phần mềm Microsoft Exel để tính toán.
- Sử dụng công cụ Word để soạn thảo văn bản.
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính toán công suất
3.1.1 Tính công suất trung bình
a Nước cấp sinh hoạt:
Huyện Mỹ Lộc năm 2019 có 75214 người trên địa bàn
Qsh = N × q × f1000 =75214 ×100 ×90 %1000 = 6769.26 (m3/ng.đ)
Trong đó: N: là số dân tính toán ứng với tiêu chuẩn cấp nước (N= 75214 người)
q: Tiêu chuẩn cấp nước (TCXDVN 33-2006: Cấp nước mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế - Bảng 3.1 là 100l/ người.ngày)
Trang 8f: Tỷ lệ dân được cấp nước (TCXDVN 33-2006, bảng 3.1 là 90%)
a Nước phục vụ tưới cây
Theo TCXDVN 33:2006 bảng 3.1 nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, )
Qtc = 10% ×Qsh = 10% × 6769.26 = 676.926 m3/ ngày đêm
b Nước phục vụ rửa đường
Theo TCXDVN 33:2006 bảng 3.1 nước phục vụ công cộng (tưới cây, rửa đường, )
Qrd = 10% ×Qsh 10% × 6769.26 = 676.926 m3/ ngày đêm
c Nước phục vụ cứu hỏa
Theo Bảng 12 – TCVN 2622:1995 với dân số 75214 người thì có 2 đám cháy cùng 1 thời gian với lượng nước trong đám cháy là 35l/s trong 2 giờ
Qch = q ch × n× 2× 3600
1000 = 35× 2× 2× 36001000 = 504 m3/ngày đêm
d Nước thất thoát
Theo TCXDVN 33: 2006 lượng nước thất thoát < 20% nước cấp dân cư, cộng đồng
Chọn 5% Qtt = 5% × (Qsh + Qtc +Qrd + Qch) = 431.3556 m3/ngày đêm
e Nước trường học
Bảng 3.1 Các trường học trên địa bàn huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định
Các trường THPT, Trung
tâm GDTX, Trung tâm dạy
nghề
Các trường THCS
Các trường tiểu học
Các trường mầm non
Mầm Non Họa Mi
Tổng: 4700 học sinh Tổng: 4792 hs Tổng: 4864 hs Tổng: 2439 cháu
Tiêu chuẩn cấp nước cho các trường THPT, Trung tâm GDTX, Trung tâm dạy nghề,
Trang 9THCS, trường TH là 15-20 lít/học sinh/ngày đêm Chọn 15 lít
Qth1 = 15 × ( 4700 + 4792 + 4864 ) = 215340 lít/ ngđ = 215.34 m3/ngđ
- Tiêu chuẩn cấp nước cho các trường mẫu giáo, mầm non tối thiểu là 100/cháu/ ngđ
Qth2 = 100 × 2439 = 243900 lít/ ngđ = 243.9 m3/ngđ
Công suất cấp nước cho trường học: Qth = Q1+Q2 = 215.34 + 243.9= 459.24 m3/ ngđ
f Nước bệnh viện
Trên địa bàn huyện Mỹ Lộc tỉnh Nam Định có 1 Bệnh viện Đa khoa huyện Mỹ Lộc với 200 giường bệnh
bệnh viện từ 250 – 300 lít/ ngđ Chọn 250 lít
Qbv = 250 × 200 = 50000 lít/ngđ = 50 m3/ngđ
g Nước cấp riêng cho trạm xử lý
Theo TCXDVN 33:2006 bảng 3.1 lượng nước theo yên cầu nhà máy 5-8% lượng nước cấp cho dân cư, nhà máy, công cộng, thoát nước Chọn 7%
Qtxl = 7% × (Qsh + Qtc+ Qrd + Qch +Qth + Qbv+ Qtt) = 669.74 m3/ ngđ
h Tổng công suất của trạm xử lý nước cấp
Q = Qsh+ Qtc + Qrd+ Qch + Qth + Qbv + Qtt + Qtxl = 10237.45 m3/ ngđ
Q = 10237.45 m3/ngđ = 426.56 m3/h = 0.12 m3/s
3.1.2 Tính công suất Max, Min
Theo TCVN 33:2006 Mục 3.3
- Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất được tính theo công thức sau:
Qngày max = Kngày max× Qngày.tb = 1,3 × 10237.45 = 13308.685 m3/ ngđ
Trong đó: Kngày max = 1,2 -1,4 Lấy 1.2
Qngày min = Kngày min× Qngày.tb = 0,8 × 10237.45 = 8189.96 m3/ ngđ Trong đó: Kngày min = 0,7-0,9 Lấy 0,8
- Lưu lượng giờ tính toán q m3/h, xác định theo công thức:
qgiờ max = K giờ max× Qngày max
Trong đó: Kgiờ max = αmax× bmax = 1.512 (αmax = 1,2; heo bảng 3.2 bmax = 1.26)
qgiờ min = K giờ min× Qngày min
24 = 0,536 × 341,24 = 182.9 m3/ ngđ
Trang 10Trong đó: K giờ max = αmin× bmin = (αmin = 0,4-0,6 Lấy 0,4; theo bảng 3.2 bmin = 1.34)
3.2 Xác định thành phần nước mặt
Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông suối Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặt trưng của nước mặt là:
- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao, đầm, hồ,
do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng còn lại tương đối thấp và chủ yếu
ở dạng keo
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
- Chứa nhiều vi sinh vật
Bảng 3.2 Đặc tính của nước mặt
3 Độ màu Gây ra do đất séc, các chất lơ lững, rong tảo và do nước thải
4 Độ khoáng hóa Thay đổi phụ thuộc vào nền đất, mưa…
5 Sắt và mangan Thường không có hoặc chỉ hiện diện với hàm lượng thấp
7 Ôxi hòa tan Thường xuyên có, đôi khi nhỏ hoặc không có do ô nhiễm
8 Vi sinh vật Nhiều loại vi trùng, virut gây bệnh và tảo
Bảng 3.3 Thông số chất lượng đầu vào STT Chỉ Tiêu Đơn vị Giá trị Giới hạn tối đa cho phép
Trang 11-9 Độ cứng mgCaCO3/l 85
-Dựa vào các số liệu đã có trên bảng, so sánh chất lượng nước thô và QCVN 02:2009/ BYT ta thấy nguồn nước có các chỉ tiêu sau đây chưa đảm bảo yêu cầu: Độ đục; Độ màu; Coliform tổng số
3.3 Đề xuất dây chuyền công nghệ, thuyết minh
3.3.1 Lựa chọn sơ đồ công nghệ cho trạm xử lý nước mặt
a C s l a ch n ơng pháp thu thập và tổng hợp số liệu ở lựa chọn ựa chọn ọn
Công suất xử lý 10237.45 m3/ngđ ¿10000 m3/ng.đ chọn bể lắng ngang
Công suất xử lý cho 2 đơn nguyên 10237.452 m3/ng.đêm = 5118.725 m3/ng.đêm >
Hàm lượng Fe nhỏ nên không sử dụng công trình xử lý sắt
b Sơ đồ công nghệ xử lý
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước mặt
Nước từ nguồn được đưa qua song chắn rác để lại bỏ các vật gây hại cho các công trình phía sau Nước tiếp tục được dẫn vào bể trộn trộn cơ khí tại đây hóa chất keo tụ
và kiềm hóa sẽ được cho vào với lưu lượng thích hợp để tạo ra các hạt keo có khả năng dính lại với nhau và dính với các hạt cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đánh kể Sau đó nước tiếp tục được đưa sang bể phản ứng sau đó nước được dẫn vào bể lắng ngang, nước chuyển động theo phương ngang, các bông cặn dưới tác dụng của trọng lực sẽ lắng từ trên xuống, tại đây các bông cặn to
sẽ bị giữ lại, lượng cặn lưu lại sẽ được xả ra cống Sau đó tiếp tục nước được đưa vào
bể lọc nhanh, nước được phân phối đều vào diện tích bề mặt bể lọc, tại đây bể có nhiệm vụ giữ lại các hạt cặn nhỏ và vi khuẩn mà bể lắng không có khả năng giữ được, vật liệu lọc được dùng là cát thạch anh 1 lớp có đường kính hạt tư 0,5 đến 1,25 mm Nước sau khi qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ được thu vào hệ thống ống thu nước lọc
và được đưa đến bể khử trùng Sau khi các quá trình xử lý hoàn tất nước được đưa vào mạng lưới phân phối để sử dụng
Nước nguồn Song chắn rác
Bể trộn cơ khí
Bể phản ứng
Bể lắng ngang
Bể lọc nhanh
Bể khử trùng Trạm bơm Mạng lưới
Hóa chất Cặn ra Hóa chất
Trang 123.4 Tính toán công trình (Bể lắng ngang và Bể lọc nhanh)
3.4.1 Bể lắng ngang
- Nhiệm vụ: Lắng đọng cặn sinh ra trong các phản ứng, cặn vôi, cặn tạo ra trong
quá trình oxy hóa sắt và mangan.Tăng thời gian để các phản ứng oxy xảy ra hoàn toàn.
Hình 3.2 Cấu tạo bể lắng ngang
Nguyên lý hoạt động: nước được phân phối vào đầu bể lắng sau đó đi qua các lỗ trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng, tại đây các phản ứng oxy hóa tiếp tục xảy ra và tạo kết tủa rồi lắng xuống đáy bể Nước sau khi từ đầu bể đến cuối
bể sẽ đi qua các lỗ thu trên ống thu nước bề mặt và các máng thu nước ở cuối dẫn vào mương thu nước và phân phối nước đi vào các bể lọc Cặn lắng được xả
ra ngoài theo định kỳ bằng áp lực thủy tĩnh qua dàn ống thu xả cặn.
s
Chọn tỉ số L/H0 =15 => K=10, ∝=1,5
Vận tốc trung bình của dòng nước tính theo công thức:
vtb= K×u0= 7,5× 0,55=5,5 mm/ s
Diện tích mặt bằng bể: F=∝× 3,6 × u Q
0 (m2) =1,5 × 426,56
3,6 ×0,55 = 323,15 m2
Trong đó: Q: Lưu lượng nước tính toán (m3/h), Q= 426,56 m3/h
Chọn chiều cao vùng lắng H0 =2,5 m
Số bể lắng ngang N= 2 bể, chiều rộng mỗi bể là
B =3,6 ×Vtb × h Q
0× N =3,6 ×4.125 ×2,8 × 2426,56 = 4,3 m Mỗi bể lắng chia làm 2 ngăn chiều rộng mỗi ngăn là 3,26/2 = 1.63m