đồ án thiết kế nhà máy xử lý nước ngầm cấp nước cho ấp tân hòa, xã đức lập hạ, huyện đức hòa, tỉnh long an

Ưu điểm: Bể lắng lớp mỏng thường có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắnglóp mỏng được đặt trê

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 5

1.1 Sự cần thiết của cấp nước cho khu vực 5

1.2 Mục đích 5

1.3 Nội dung 5

1.4 Cấu trúc của thuyết minh 6

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC THIẾT KẾ 7

2.1 Giới thiệu về khu vực thiết kế 7

2.1.1 Vị trí địa lý 7

2.1.2 Diện tích khu vực thiết kế (mặt bằng của khu vực) 7

2.1.3 Điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực thiết kế 7

2.1.4 Điều kiện khí hậu và thủy văn tại khu vực thiết kế 8

2.2 Lưu lượng thiết kế 8

2.3 Thành phần nguồn nước cấp 8

2.4 Yêu cầu thiết kế 14

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP 15

3.1 Lý thuyết 15

3.1.1 Thiết bị làm thoáng 15

3.1.2 Bể trộn 15

3.1.3 Bể lắng 17

3.1.4 Bể lọc 18

3.1.5 Bể chứa 21

3.2 Phương án công nghệ 21

3.2.1 Phương án 1 21

3.2.2 Phương án 2 23

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 27

4.1 Dàn mưa 27

4.1.1 Dữ liệu đầu vào 27

4.1.2 Tính toán thiết bị làm thoáng 27

4.2.3 Tính hệ thống ống dẫn 29

4.2 Tính toán lượng hóa chất 31

4.2.1 Tính lượng vôi cần dùng 31

4.2.2 Bể tiêu thụ vôi 31

4.3 Bể trộn đứng 33

4.3.1 Bể trộn 33

4.3.2 Máng thu nước 34

4.4 Bể lắng ngang 35

4.4.1 Thiết kế vùng lắng 35

4.4.2 Thể tích bể lắng 36

4.4.3 Vùng chứa cặn 37

4.4.4 Vùng phân phối nước vào 38

4.4.5 Vùng phân phối nước ra 38

4.5 Bể lọc nhanh 40

4.5.1 Bể lọc 40

4.5.2 Chu kỳ lọc 42

4.5.3 Hệ thống phân phối gió, nước rửa lọc 42

4.5.4 Tính toán máng phân phối nước và máng thu nước 45

4.5.5 Tính toán chụp lọc 46

4.6 Tính lượng Clo cần dùng 48

4.7 Bể chứa 50

4.7.1 Bể chứa 50

4.7.2 Phễu hút 51

4.8 Tính toán thiết kế trạm bơm: 52

4.8.1 Trạm bơm cấp I 52

4.8.2 Trạm bơm cấp II 53

4.8.3 Đường kính ống hút, ống đẩy: 53

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KINH TẾ 55

5.1 Vốn đầu tư 55

5.2 Hóa chất 56

5.3 Năng lượng (Điện) 56

5.4 Nhân công vận hành 56

5.5 Thời gian hoàn lại vốn 58

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH

2.1 Thành phần nguồn nước cấp và QCVN 01:2009/BYT

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống 8

2.2 Thành phần nguồn nước cấp vượt Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lượng nước ăn uống 14

4.6 Thông số thiết kế trạm châm Clo ở nhà máy xử lý 50

3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm theo phương án 1 22

3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm theo phương án 2 24

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG1.1 Sự cần thiết của cấp nước cho khu vực

Nước là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật trên trái đất Nhu cầu sử dụng nước củacon người cho các hoạt động cuộc sống là rất cần thiết Nước cấp dung cho nhu cầu ănuống, vệ sinh, các hoạt động giải trí,… Ngoài ra, hầu hết mọi ngành công nghiệp đều cầnđến nước cấp như nguồn nguyên liệu không thể thay thế trong sản xuất

Ở khu vực Ấp Tân Hòa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An ngày nay, pháttriển sản xuất đã góp phần cải thiện cuộc sống Nhưng bên cạnh đó cũng tạo ra nguồn thảitrực tiếp hay gián tiếp làm ô nhiễm nguồn nước cấp cho chính con người

Nước bề mặt là nguồn nước tự nhiên gần gũi với con người nhất và cũng chính vì vậynước bề mặt là cũng là nguồn nước bị ô nhiễm nhất Do hàm lượng cao của các chất cóhại cho sức khỏe nên nguồn nước này không đảm bảo hoàn toàn đạt tiêu chuẩn chấtlượng nước cấp Đối với nước sông thì chất lượng nước phụ thuộc vào các yếu tố xungquanh như mức độ phát triển công nghiệp, mật độ dân số trong lưu vực, hiệu quả củacông tác quản lý các dòng thải vào sông Ngoài ra chất lượng nước sông còn phụ thuộcvào điều kiện thủy văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực Có thểthấy nguồn nước sông không đảm bảo hoàn toàn đạt lượng nước cấp vì tính ổn địnhkhông cao Vì vậy, Nước ngầm là nguồn nước mà có thể khai thác để cấp nước cho khuvực Ấp Tân Hòa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An

Vấn đề được đặt ra là làm thế nào cung cấp nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất ở khuvực Ấp Tân Hòa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An một cách tốt nhất vàhiệu quả Vậy nên, việc thiết kế nhà máy xử lý nước ngầm cấp nước là rất cần thiết

1.2 Mục đích

Thiết kế nhà máy xử lý nước cấp Mặt trời mọc cấp nước cho Ấp Tân Hòa, Xã Đức Lập

Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An với quy mô công suất 150 000 m3/ngày đạt QCVN01:2019/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

1.3 Nội dung

Để đạt được mục tiêu đề ra cần thực hiện những mục tiêu sau:

- Thu thập các thông tin, số liệu và tài liệu cần thiết cho việc tính toán thiết kế nhà máy

xử lý

- Xác định lưu lượng, thành phần và tính chất nguồn nước của khu vực

- Đưa ra quy trình vận hành nhà máy xử lý nước cấp

- Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp phù hợp với điều kiện kinh tế của khuvực

- Tính toán thiết kế nhà máy xử lý nước cấp.

- Tính toán chi phí xây dựng và vận hành

- Thể hiện các bản vẽ thiết kế

1.4 Cấu trúc của thuyết minh

- Chương 1: Sự cần thiết cấp nước cho khu vực, mục đích, nội dung

- Chương 2: Tổng quan về khu vực thiết kế:

- Chương 3: Phương án công nghệ xử lý nước cấp

- Chương 4: Tính toán thiết kế Nhà máy xử lý nước cấp

- Chương 5: Dự toán chi phí xây dựng và vận hành

- Chương 6: Kết luận

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC THIẾT KẾ2.1 Giới thiệu về khu vực thiết kế

2.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực đặt nhà máy: Ấp Tân Hòa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An.Nhà máy cấp nước cho khu vực: Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An

Hình 2.1 Vị trí địa lý khu vực thiết kế

2.1.2 Diện tích khu vực thiết kế (mặt bằng của khu vực)

Diện tích mặt bằng nhà máy Mặt trời mọc: S = 56800 m2

2.1.3 Điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực thiết kế.

- Địa hình Ấp Tân Hòa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An tương đối bằngphẳng nhưng có xu thế thấp dần từ phía Bắc - Đông Bắc xuống Nam - Tây Nam

- Địa chất: Về phương diện địa chất - trầm tích thì chỉ có nhóm đất xám (phù sa cổ) thuộctrầm tích Pleistocene, phần còn lại có nguồn gốc từ lắng tụ của phù sa trẻ, trầm tíchHolocene Phần lớn đất đai Long An được tạo thành ở dạng phù sa bồi lắng lẫn nhiều tạpchất hữu cơ nên đất có dạng cấu tạo bời rời, tính chất cơ lý rất kém, các vùng thấp, trũngtích tụ nhiều độc tố làm cho đất trở nên chua phèn

2.1.4 Điều kiện khí hậu và thủy văn tại khu vực thiết kế.

- Điều kiện khí hậu: Huyện Đức Hòa chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa, mưa nhiều,với lượng mưa trung bình hàng năm là 1.805 mm, nhiệt độ trung bình là 27,7 °C Nhìn

chung, khí hậu của huyện Đức Hòa có những thuận lợi cơ bản so với nhiều địa phươngkhác, độ chiếu sáng, độ ẩm cao, thuận lợi cho phát triển nhiều loại cây trồng, ít bị ảnhhưởng của thiên tai Nguồn nước ngầm chủ yếu cung cấp cho sinh hoạt của nhân dân, đặcbiệt là dân cư các khu vực đô thị.

- Thủy văn: Long An chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều từ biểnĐông qua cửa sông Soài Rạp Thời gian một ngày triều là 24 giờ 50 phút, một chu kìtriều là 13 - 14 ngày Vùng chịu ảnh hưởng của triều nhiều nhất là các huyện phíaNam Quốc lộ 1A, đây là nơi ảnh hưởng mặn từ 4 đến 6 tháng trong năm

- Đất phèn tập trung với 2084,49 km2 Lũ thường bắt đầu vào trung tuần tháng 8 và kéodài đến tháng 11,mưa tập trung với lưu lượng và cường độ lớn nhất trong năm gây khókhăn cho sản xuất và đời sống

2.2 Lưu lượng thiết kế

I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ

II Hàm lượng của các chất hữu cơ

Thành phần nguồn nước ngầm được phân tích là nguồn nước giếng ở khu vực Ấp TânHòa, Xã Đức Lập Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An.

Đánh giá chất lượng nguồn nước: Dựa vào bảng số liệu về thành phần nguồn nước ngầm,đạt QCVN 09-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dướiđất để làm nguồn nước cho trạm xử lý nước cấp Riêng các thông số như pH, Sắt ¿) cầnđược xử lý để đạt QCVN 01:2019/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước

ăn uống trước khi đưa vào sử dụng

Bảng 2.2 Thành phần nguồn nước cấp vượt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống.

Gía trị thành phần

Giới hạn tối đa cho phép (QCVN 09:2015/BTNMT)

Giới hạn tối đa cho phép (QCVN 01:2009/BTNMT)

2.4 Yêu cầu thiết kế

Thiết kế nhà máy xử lý nước cấp Mặt Trời Mọc đạt QCVN 01:2019/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

3.1 Lý thuyết

3.1.1 Thiết bị làm thoáng

Làm thoáng đơn giản trên bề mặt lọc: người ta dùng giàn ống khoan lỗ phun mưa trên bềmặt lọc, lỗ phun mưa có đường kính từ 5mm đến 7mm, tia nước dung áp lực phun lên với

độ cao 0,5 đến 0,6 m Lưu lượng phun vào khoảng 10 m3/m2.h Làm thoáng trực tiếp trên

bề mặt lọc chỉ nên áp dụng khi nước nguồn có hàm lượng sắt thấp và không phải khử

CO2

Làm thoáng bằng dàn mưa tự nhiên: sử dụng tháp làm thoáng tự nhiên ( giàn mưa ) khicần làm giàu O2 kết hợp với khử khí CO2 Do khả năng trao đổi của O2 lớn hơn CO2 nêntháp được thiết kế cho trường hợp khử CO2 Giàn mưa có khả năng thu được lượng O2hòa tan bằng 55% lượng O2 bão hòa và có khả năng khử CO2 từ 75% đến 80% lượng CO2

có trong nước nhưng lượng CO2 còn lại sau khi làm thoáng không xuống thấp hơn 5 - 6mg/l

Làm thoáng cưỡng bức: cấu tạo của tháp làm thoáng cưỡng bức cũng gần giống với tháplàm thoáng tự nhiên, ở đây không khí được đưa vào tháp cưỡng bức bằng quạt gió.Không khí đi ngược chiều với chiều rơi của các tia nước Lưu lượng tưới thường lấy từ

30 đến 40 m3/m2.h Lượng không khí cấp vào từ 4 đến 6 m3 trên 1m3 nước cần làmthoáng

Làm thoáng bằng vòi phun trực tiếp trên mặt nước: dòng tia nước rơi tự do ở độ cao H vàngập sâu xuống mặt nước với chiều sâu bằng 2/3 H Diện tích tiếp xúc giữa 2 pha nước,khí ngoài diện tích của dòng tia nước, khi rơi tự do tiếp xúc với không khí, khi đi sâu vàothể tích nước kéo theo một lượng khí, tạo thành bọt phân tán trong thể tích nước làm cho

bề mặt tiếp xúc đơn vị F/V tăng lên, tăng hiệu quả làm thoáng

3.1.2 Bể trộn

3.1.2.1 Trộn thủy lực

Trộn thủy lực về bản chất là phương pháp dùng các loại vật cản để tạo ra sự xáo trộntrong dòng chảy của hỗn hợp nước và hóa chất Giá trị gradien vận tốc trong trường hợpnày được tính theo năng lượng cần tiêu hao để thắng sức cản thủy lực do các vật cản tạo

ra

Tùy theo cấu tạo, quá trình trộn thủy lực được thực hiện bằng máy bơm, thiết bị trộntrong ống dẫn, bể trộn vách ngăn và bể trộn đứng

Thiết bị trộn trên đường ống dẫn có ưu điểm là gọn, không có bộ phận chuyển động,

chiều dài khuấy trộn l = 1,5 D (D là đường kính ống), thời gian trộn nhanh, không cầnđưa năng lượng từ ngoài vào và không cần tốn cao công trình Thời gian trộn 1 – 3s, tổnthất áp lực qua thiết bị 0,4 – 0,6 m

 Khuấy trộn bằng máy bơm: ở các trạm xử lý nước có công suất nhỏ có thể cho

dung dịch hóa chất vào đầu hút của máy bơm nếu chiều dài ống dẫn từ máy bơm đếncông trình xử lý ≤ 200 m tốc độ nước trong ống dẫn phải bằng hoặc lớn hơn 1,2 m/s để

có thể xới và tải cặn lắng bám vào đường ống trong thời gian bơm ngừng hoạt động

 Trộn trong ống dẫn: thường được sử dụng như khâu trộn sơ bộ khi cần cho hai

hoặc nhiều loại hóa chất đồng thời vào nước Biện pháp đơn giản nhất là sau điểm cho hóachất, thay một đoạn ống dẫn nước nguồn đến bể trộn chính bằng đoạn ống có đường kínhnhỏ hơn Nếu ống nước nguồn không đủ chiều đài cần thiết, dùng thiết bị trộn vành chắnthay cho đoạn ống trộn vành chắn tạo ra dòng chảy rối trong ống

Gần đây trên thị trường xuất hiện nhiều loại thiết bị trộn đặt trên đường ống dẫn, ưu điểm

là gọn, không có bộ phận chuyển động, thời gian trộn nhanh, không cần đua năng lượng

từ ngoài vào và không cần tôn cao công trình

 Bể trộn vách ngăn: còn được gọi là bể trộn ngang gồm có một đoạn mương bê

tông cốt thép có các vách trộn chắn ngang, số lượng vách thường lấy là 3 Để tạo nên sựxáo trộn dòng chảy, trên các vách ngăn có thể khoét các hàng cửa so le hoặc các hàng lỗcho nước đi qua Bể trộn vách ngăn thường được áp dụng để trộn nước với các dung dịchchứa ít hóa chất như phèn, so đa Thời gian trộn từ 1 – 2 phút, không nên dùng trộn váchngăn để trộn dung dịch vôi sữa vì khi trộn cặn vôi có thể lắng xuống và đống thành lớptrước các vách ngăn

 Bể trộn đứng: thường được sử dụng trong các nhà máy nước có xử lý bằng vôi

sữa với chiều nước chảy từ dưới lên, các hạt sẽ được giữ ở trạng thái lơ lửng và hào tandần cấu tạo bể trộn gồm hai phần, phần thân trên thường có tiết diện vuông hoặc tròn,phần đáy có dạng hình côn với góc hợp thành giữa các tường nghiêng trong khoảng 30-

400

Ưu điểm :Phương pháp trộn thủy lực có cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy và

thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp

Nhược điểm : Không điều chỉnh được cường độ khuấy trộn và do tổn thất áp lực lớn nên

công trình phải xây dựng cao hơn

3.1.2.2 Bể trộn cơ khí : Thay bằng năng lượng dòng nước, trộn cơ khí dùng năng

lượng cánh khuấy tạo ra dòng chảy rối cánh khuấy có hình dạng khác nhau

Việc khuấy trọn thường được tiến hành trong các bể hình vuông hoặc hình tròn, với tỉ lệchiều cao và chều rộng là 2:1 Nước và hóa chất đi vào từ đáy bể, sau khi hòa trộn đượcthu lại ở trên mặt bể và đua lên bể phản ứng cánh khuấy có thể là cánh tuabin hoặc làcánh phẳng gắn trên trục quay, tốc độ quay của trục được chọn theo kiểu cấu tạo và kíchthước của cánh khuấy, tường lấy theo vạn tốc giới hạn của điểm xa nhất trên cánh khuấy

Ưu điểm: so với bể trộn thủy lực, trộn cơ khí có nhiều ưu điểm hơn, có thể điều chỉnh

cường độ khuấy trộn theo ý muốn thồi gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể trộn nhỏ,tiết kiệm được vậy liệu xây dựng

Nhược điểm: chính là cần có máy khuấy và các thiết bị cơ khí khác, đòi hỏi trình độ

quản lí và vận hành cao Vì vậy bể trộn cơ khí chỉ nên áp dụng cho các nhà máy có mức

độ cơ giới hóa cao Thường là các nhà máy có công suất vừa và lớn

3.1.2.3 Trộn bằng dòng tia áp lực

Ưu điểm:

- Không có tổn thất thủy lực trên dòng nước thô

- Có hiệu quả cao vì tỷ lệ giữa hai dòng chính và dòng tia là 2-3% đảm bảo trộn đều vànhanh, có thể điều chỉnh được cường độ khuấy trộn

- Có thể thay thế máy bơm tạo tia áp lực tại chỗ bằng dòng nước lấy từ đài rửa lọc, từtrạm bơm nước kỹ thuật trong nhà máy, từ trạm bơm II quay về

3.1.3 Bể lắng

3.1.3.1 Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn dùng để lắng cặn thô và cặn keo tụ

So với bể lắng đứng, hiệu quả xử lí theo bể lắng ngang đạt hiệu quả cao hơn Thu nước

bề mặt bằng các máng đục lỗ, bể được xây dựng kế tiếp ngay sau bể phản ứng, được sửdụng trong các trạm xử lý có công suất hơn 3000m3/ngày đêm đối với trường hợp có xử

lý nước có dùng phèn

Trong bể lắng ngang có 4 vùng riêng biệt Vùng phân phối đảm bảo đưa nước vào và phânphối điều nước, cặn trên toàn bộ mặt cắt ngang đầu bể; vùng lắng: vùng chứa cặn: vùngthu nước Có 2 loại bể lắng ngang: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang thunước đều trên bề mặt Bể phản ứng ngang thu nước ở cuối thì được kết hợp với bể phảnứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

3.1.3.2 Bể lắng lớp mỏng, lắng trong các ống hình trụ đặt nghiêng (Bể lắng lamen)

Bể lắng lamen có cấu tạo như bể lắng ngang nhưng được lắp đặt thêm hệ thống tắmlamen bên dưới máng thu nước răng cưa và đặt dọc theo máng thu nước răng cưa Tắmlamen được thiết kế đặt nghiên 60◦ và nước sẽ đi từ dưới lênh qua tắm lemen nước sạch

sẽ đi lênh bên trên và vào máng răng cưa đi vào ngăn thu, còn phần cặn lắng sẽ rơi trên

bề mặt tắm lamen và sẽ trượt xuống bên dưới đáy bể tại đây sẽ bố trí máy cào bùn và hútbùn ra bên ngoài

Ưu điểm: Bể lắng lớp mỏng thường có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường

nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắnglóp mỏng được đặt trên các bản vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa Do cấutạo có bản vách nghiêng, nên bể lắng lớp mỏng có hiệu suất cao hơn so với bể lắngngang Vì vậy, kích thước bể lắng lớp mỏng nhỏ hơn bể lắng ngang, tiết kiệm diện tíchđất xây dựng và khối lượng xây dựng công trình Tuy nhiên do phải đặt nhiều bản váchngăn song song ở vùng lắng nên việc lắp ráp phức tạp và tốn vật liệu là vách ngăn

Nhược điểm: Khối hình trụ trong bê lắng dễ bị xệ, cong vênh nếu các dàn đỡ không thật

chắc chắn, việc xả cặn, rửa cặn từ các ống lắng hình trụ đặt nghiêng còn chưa đượcnghiên cứu kĩ, các chỉ số quản lý còn chưa được công bố nhiều, do vậy cần phải nghiêncứu tiếp dể hoàn thiện loại bể lắng này

Nhược điểm: Kết cấu phức tạp và chế độ quản lý chặt chẽ Đòi hỏi công trình làm việc

suốt ngày đêm và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước

Có 2 loại bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng:

Loại thứ nhất: kiểu bể có quá trình phản ứng tạo bông cặn và lắng xảy ra đồng thời Khi

nước chuyển động từ dưới lên trên đi qua lớp cặn với tốc độ ddue lớn để giữ cặn trongtình trạng lơ lửng, nhưng bé hơn tốc độ lắng tự do của từng bông cặn trong môi trườngtĩnh, để những bông cặn này không bị cuốn ra khỏi bể lắng

Loại thứ hai: kiểu bể có quá trình phản ứng bông cặn và lắng tách rời, ngăn phản ứng đặt

- Nước có áp lực nên không xảy ra hiện tượng chân không trong lớp lọc, chiều cao lớpnước trên mặt cát lọc chỉ cần 0,4 – 0,6 m, đủ để thu nước rửa không kéo cát lọc ra ngoài.

- Do tổn thất qua lớp lọc có thể lấy từ 3 – 10 m, nên có thể tăng chiều dày lớp lọc lên đểtăng vận tốc lọc

 Khi lọc trong vận tốc từ 8 – 12 m/h

 Khi lọc nước tuần hoàn vận tốc lọc từ 20 – 35 m/h

 Khi lọc sơ bộ và khử sắt trong nước ngầm, vận tốc từ 8 – 20 m/h

Khuyết điểm:

- Khi xử lý nước sông đã đánh phèn và qua lắng phải dùng bơm, bơm vào bể lọc áp lực,cánh bơm làm phá vỡ bông cặn nên hiệu quả kém

- Do bể lọc kín, khi rửa không quan sát được nên không khống chế được lượng cát mất

đi, bể lọc làm việc kém hiệu quả dần

- Do bể lọc làm việc trong hệ kín nên không theo dõi quá trình hiệu quả của quá trình rửalọc

- Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng, hay rò nước hoặc xảy ra tình trạngrửa ngược, đưa cát lọc về bơm

- Do khuyết điểm trên nên ở nhiều nước không dung bể lọc áp lực để lọc nước đã đánhphèn và đã qua bể lắng, chỉ dung để lọc sơ bộ nước sông và lọc nước ngầm cấp cho côngnghiệp, đòi hỏi chất lượng không cao và công suất trạm giới hạn ở mức dưới 5000

m3/ngày hoặc lọc nước tuần hoàn bể bơi

3.1.4.3 Bể lọc hai lớp vật liệu lọc

Thường dung lớp vật liệu lọc nằm trên là than antraxit còn lớp dưới là cát thạch anh Lớpvật liệu lọc hạt lớn nằm trên nên trong bể 2 lớp không tạo ra màng lọc rắn chắc nhưthường thấy trong các bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là các hạt bé Trong lớp vật liệulọc hạt lớn các lỗ rỗng có thể kích lớn nên dung tích chứa cặn của bể lọc 2 lớp lớn hơndung tích chứa cặn của bể lọc nhanh thông thường 2 - 2,5 lần Do đó có thể tăng tốc độlọc hoặc thời gian của 1 chu kì lọc

3.1.4.4 Bể lọc phá (Lọc sơ bộ)

Bể lọc phá dùng để lọc nước đục 50 - 250 mg/l trước khi cho nước vào bể lọc chậm Lớpcát lọc có chiều dày 600 - 700 mm, và kích thước hạt 1 - 2 mm Tốc độ lọc trong các bểlọc phá không được lớn hơn 5m/h khi lọc nước có hàm lượng cặn dưới 100mg/l và khônglớn hơn 3m/h, khi hàm lượng cặn 100 - 200 mg/l, rửa bể lọc phá bằng nước đi từ dưới lênvới cường độ 12 - 14 l/s.m2, thời gian rửa lọc không lớn hơn 6 - 7 phút Nước rửa có thểdùng nước nguồn hoặc nước đã qua lọc Để thu nước lọc hoặc phân phối nước rửa dùng

hệ thống phân phối trở lực lớn Nếu dùng nước nguồn để rửa lọc, đề phòng tắc ống phânphối, lỗ trên hệ thống ống phân phối phải có đường kính lớn hơn 5mm và nước nguồnphải được qua lọc qua lưới lọc có mắt lưới 2 mm x 2 mm Thu nước rửa lọc bằng hệ

thống máng có mép tràn cao hơn mặt cát lọc 40 – 50 mm Rửa bằng gió nước kết hợp cóthể thay đổi cho bể lắng và đặt trước bể lọc chậm Khi rửa bể lọc phá, đầu tiên sục giótrong 7 - 10 phút với cường độ 18 l/s.m2, sau đó giảm cường độ gió xuống 5 - 7 l/s.m2đồng thời dẫn nước rửa vào bể, rửa gió nước phối hợp trong 5 - 7 phút, sau đó ngừng thổigió và rửa nước thuần túy với cường độ 10 - 12 l/s.m2 trong thời gian 5 - 7 phút

3.1.4.5 Bể lọc có dòng nước đi từ dưới lên còn gọi là lọc ngược hay lọc tiếp xúc

Khi rửa bể lọc nhanh bằng nước thuần túy hoặc gió trước nước sau, xảy ra hiện tượng phân loại thủy lực Các hạt bé nằm trên, hạt lớn nằm dưới, các lớp cát lọc nằm dưới có độchứa cặn cao hơn các lớp trên Sau khi trộn đều phèn vào nước với liều lượng đủ để giảmthế năng của hạt keo, cho tiếp xúc ngay với môi trường hạt, quá trình dính kết giữa các hạt keo do phèn tạo ra trên bề mặt hạt vật liệu lọc diễn ra nhanh và hiệu quả hơn keo tụ trong môi trường thể tích Vì 2 lý do trên, trong kĩ thuật xử lý nước đã áp dụng bể lọc tiếpxúc kết hợp làm nhiệm vụ của bể tạo bông cặn, bể lắng, bể lọc trong 1 công trình xử lý nước có độ đục thấp mmax ≤ 150 mg/l và độ màu cao

3.1.4.6 Bể lọc không có van điều chỉnh tốc độ lọc

Bể lọc không có van điều chỉnh tốc độ lọc thường được xây dựng ở vùng nông thôn,miền núi, các trạm lẻ có công suất nhỏ Tốc độ lọc dao động theo lưu lượng nước đưa vào

bể, nếu lưu lượng nước thô không thay đổi, tốc độ lọc cũng không thay đổi

- Ống thu nước lọc dẫn về bể chứa có cốt miệng tràn cao hơn cốt đỉnh lớp cát lọc 0,2 m

để đảm bảo đầu chu kỳ và trong khi ngừng làm việc lớp cát lọc không bị khô

- Ống dẫn nước thô vào bể lọc đặt song song với mặt cát lọc và cao hơn mặt cát 0,2 m đểcho mặt cát lọc không bị xói và phẳng đều

- Trong quá trình lọc, tổn thất qua lớp lọc tăng lên làm cho lớp nước trên mặt cát lọc tăngcao dần, khi mực nước đạt tới độ chênh giới hạn từ 1,8 đến 2 m so với miệng tràn củaống thu nước lọc thì rửa bể Do tổn thất qua lớp lọc được bù ngay bằng mực nước dângcao trong bể, nên không xảy ra hiện tượng tạo chân không trong lớp lọc

- Rửa lọc và cấu tạo các bộ phận chi tiết tính toán như đối với bể lọc nhanh bình thường

3.1.4.7 Bể lọc chậm

Lọc nước qua lớp cát lọc với vận tốc v ≤ 0,5 m/h là lọc chậm Do vận tốc v≤ 0,5 m/h nênlớp trên cùng của cát lọc dày khoảng 2 - 3 cm, cặn bẩn tích lại tạo thành màng lọc Trongmàng lọc chứa vô số các loại vi sinh vật có khả năng lọc và diệt 97 - 99% vi khuẩn cótrong nước thô khi lọc qua màng

Ưu điểm:

- Cấu tạo và quản lí đơn giản, giá thành thấp

- Chất lượng nước lọc tốt và luôn ổn định

- Không đòi hỏi người vận hành có trình độ nghề nghiệp cao, không tốn năng lượng.

- Bể lọc chậm có thể chịu được những đợt sốc ngắn hạn (2 - 3 ngày) do tăng hàm lượngchất bẩn trong nước thô, cũng như tăng lưu lượng nước thô

Nhược điểm:

- Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn

- Mau bị tắc, trít khi hàm lượng rong, tảo trong nước thô vượt quá mức cho phép

- Nếu thời gian ngường hoạt động liên tục quá 1 ngày đêm, xảy ra hiện tượng phân hủyyếm khí màng lọc, tạo ra bọt khí và mùi hôi làm xấu chất lượng nước lọc

Nước thảiNước giếng khoan

Nhà Clo

Bùn

Bể chứa bùn

Bể lắng ngang

Nước sau rửa lọc

Bể lọc nhanhNước rửa lọc

- Thuyết minh công nghệ: Nước ngầm được bơm từ giếng lên qua trạm bơm cấp 1 sau đó

được phân phối vào giàn mưa làm thoáng để khử khí CO2, nâng pH của nước và oxy hóa(lấy đủ oxy từ không khí) để oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ và thủy phân Fe3+ thành bông cặnFe(OH)3 dễ lắng đọng và dược tách ra khỏi nước bằng quá trình lọc:

4Fe2+ + O2 + 2H2O + 8OH-  4Fe(OH)3Sau khi được cung cấp O2 ở giàn mưa nước sẽ được đưa vào bể trộn đứng dẫn nước từdưới lên giúp trộn đều với vôi, vôi tiếp xúc với Fe3+ kết tủa thành những bông cặn để dễhơn cho quá trình lắng cặn phía sau Sau khi trộn đều hóa chất , nước dâng lên máng thunước ở trên bể và đi qua bể lắng ngang

Ở bể lắng ngang , cặn sẽ lắng xuống đáy bể, nước sau khi lắng được thu qua máng rangcưa, sau đó dẫn nước qua mương thu nước chung và phân phối vào bể lọc nhanh Bùnlắng khi cần xả, mở van ống xả nhờ hệ thống khoan lỗ đặt dưới đáy bể lắng, áp lực nướctrong bể lắng ép bùn đi qua ống thu bùn dẫn vào bể chứa bùn và được mang đi xử lý.Nước từ bể lắng phân phối đều vào các bể lọc, lớp vật liệu lọc sẽ giữ lại cặn chưa lắngđược ở bể lắng

Cuối cùng nước sạch được đưa vào bể chứa để điều hòa lượng nước giữa trạm bơm cấp I

và cấp II, dự trữ nước chữa cháy, nước rửa bể lắng và bể lọc của trạm xử lý Trong quátrình đi vào bể chứa, nước sẽ được châm Clo vào để khử các vi sinh vật có hại trong nướcrồi đưa ra trạm bơm cấp 2, sau đó vào mạng lưới cấp nước cho người dân

3.2.2 Phương án 2

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm theo phương án 2

Nước thảiNước giếng khoan

- Thuyết minh công nghệ: Nước ngầm được bơm từ giếng lên qua trạm bơm cấp 1 sau đó

được phân phối vào giàn mưa làm thoáng để khử khí CO2, nâng pH của nước và oxy hóa(lấy đủ oxy từ không khí) để oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ và thủy phân Fe3+ thành bông cặnFe(OH)3 dễ lắng đọng và dược tách ra khỏi nước bằng quá trình lọc:

4Fe2+ + O2 + 2H2O + 8OH-  4Fe(OH)3Sau khi được cung cấp O2 ở giàn mưa nước sẽ được đưa vào bể trộn cơ khí dùng cánhkhuấy để trộn đều với vôi, vôi tiếp xúc với Fe3+ kết tủa thành những bông cặn để dễ hơncho quá trình lắng cặn phía sau Sau khi trộn đều hóa chất , nước được thu lại ở trên mặt

bể và đi qua bể lắng ngang

Ở bể lắng ngang , cặn sẽ lắng xuống đáy bể, nước sau khi lắng được thu qua máng rangcưa, sau đó dẫn nước qua mương thu nước chung và phân phối vào bể lọc nhanh Bùnlắng khi cần xả, mở van ống xả nhờ hệ thống khoan lỗ đặt dưới đáy bể lắng, áp lực nướctrong bể lắng ép bùn đi qua ống thu bùn dẫn vào bể chứa bùn và được mang đi xử lý.Nước từ bể lắng phân phối đều vào các bể lọc, lớp vật liệu lọc sẽ giữ lại cặn chưa lắngđược ở bể lắng

Cuối cùng nước sạch được đưa vào bể chứa để điều hòa lượng nước giữa trạm bơm cấp I

và cấp II, dự trữ nước chữa cháy, nước rửa bể lắng và bể lọc của trạm xử lý Trong quátrình đi vào bể chứa, nước sẽ được châm Clo vào để khử các vi sinh vật có hại trong nướcrồi đưa ra trạm bơm cấp 2, sau đó vào mạng lưới cấp nước cho người dân

- Chi phí vận hành và thi công thấp

- Không cần máy móc, thiết bị

- Không đòi hỏi người vận hành cótrình độ cao

- Thời gian khuấy trộn ngắn và cóthể điều hỉnh tốc độ khuấy

- Tiết kiệm diện tích mặt bằng

Nhược

điểm

- Không thể điều chỉnh tốc độkhuấy

- Bể phải xây cao để đảm bảo tổnthất áp lực nước

- Cần lắp đặt các thiết bị cơ khí:cánh khuấy

- Yêu cầu người vận hành và quản

lý có trình độ cao

- Chi phí vận hành cao

 Kết luận: Từ bảng so sánh trên, ta thấy phương án 1 tối ưu hơn Chọn phương án

1 làm phương án thiết kế

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 4.1 Dàn mưa

4.1.1 Dữ liệu đầu vào

- Độ oxy hóa: 2 mgO2/L;

 Nhu cầu oxy = độ oxy hóa + 0,47 H2S + 0,15 Fe2+ = 2 + 0,47 × 0,2 + 0,15 × 4,9 =2,829 mg/L;

Dựa vào 3 trường hợp làm thoáng Trịnh Xuân Lai (trang 311)

 Áp dụng sơ đồ làm thoáng đơn giản: dàn mưa

4.1.2 Tính toán thiết bị làm thoáng

Chọn kiểu dàn làm thoáng: Phun qua lỗ, qua khe hẹp rơi trực tiếp xuống sàn.

 Tính hàm lượng CO2 còn lại sau giàn mưa:

C= Cs - (Cs – C0) e-k2t+ C0: Hàm lượng CO2 có trong nước

+ C: hàm lượng CO2 còn lại sau khi qua 1 sàn tung

+ k2t = 0,357.2 = 0,714

 Hiệu quả khử khí CO2 là 65−16,365 ×100=75 % , nênsẽ chọn 2 sàn tung.

 Oxy hấp thụ qua 2 sàn tung: Co2 = 8,4 – (8,4 – 2,829).e-1,12*2 = 7,8 mg/l

 Hiệu quả hấp thụ oxy qua 2 sàn tung: 7,8−2,8298,4 = 59,18 %

Kiểm tra lại pH và độ kiềm dựa vào biểu đồ xác định hàm lượng CO2 tự do trong nước(Sách Trịnh Xuân Lai trang 21):

- Độ kiềm: 1,2 mgđl/L

- pH = 7

4.1.3 Tính toán dàn mưa

- Chiều cao dàn mưa: (Theo Trịnh Xuân Lai)

+ Khoảng cách từ ống phun nước đến sàn tung thứ nhất: 0,6 m

+ Khoảng cách giữa các sàn tung: 0,6 m

+ Chọn sàn thu nước hình chóp: khoảng cách từ sàn tung thứ 2 đến sàn thu nước: 0,5 m + Chiều cao dàn mưa = 0,6 m + 0,6 m + 0,5 m = 1,7 m

+ Chiều cao chân đỡ: 6 m

 Chiều cao tổng dàn mưa: 7,7 m

- Sàn tung inox dày 8 mm, trên sàn có đục lỗ d = 25 mm, khoảng cách giữa các tâm lỗ là

- Ống chính dẫn nước vào một dàn mưa:

+ Thiết kế dàn mưa dùng hệ thống phun nước để phân phối đều nước

+ Lưu lượng nước vào 1 dàn : Q = 3125 m3/h = 0,868 m3/s = 868 l/s

+ Đường kính ống chính dẫn nước lên dàn mưa với tốc độ chảy trong ống từ v = 1,2 m/s (Trịnh Xuân Lai: v = 0,8 - 1,2 m/s): D = 900 mm (Tra bảng tính toán thủy lực)

+ Trên các ống nhánh, khoan các lỗ có đường kính d = 7 mm (d = 5 mm – 10 mm)

+ Tổng diện tích các lỗ bằng 30 - 35% diện tích tiết diện ngang của ống nhánh

+ Tiết diện ngang của ống là:

f' = × D nhánh2

2

4 = 0,0076 m2