ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƢỚC CẤP THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC MẶT CÔNG SUẤT 4000 M 3 NGÀY ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC CÁT DI ĐỘNG GVHD PGS TS BÙI XUÂN THÀNH Sinh viên thực hiện 1 Trần Khải Nguyên 1712397 2 Nguyễn Nhật Mỹ 1712224 TP HCM, tháng 07 năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN KỸ.
GIỚI THIỆU
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, Việt Nam đang đối mặt với ô nhiễm môi trường và gia tăng dân số, đặc biệt tại Bình Dương, nơi tập trung nhiều khu công nghiệp và có dân số lên tới 2.426.561 người, với gần 80% sống ở khu vực thành thị Điều này tạo ra áp lực lớn lên nguồn nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất Nước, tài nguyên quý giá, đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn, làm gia tăng độ mặn của nguồn nước sông, gây khó khăn cho việc cấp nước trong tương lai Do đó, việc thiết kế hệ thống xử lý nước phù hợp với thực tiễn và có tầm nhìn xa là vô cùng cần thiết để đảm bảo an ninh nguồn nước cho cộng đồng.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Lựa chọn công nghệ và thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước cấp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn Hệ thống cần đáp ứng nhu cầu sử dụng nước một cách hiệu quả, đồng thời tối ưu hóa chi phí đầu tư và áp dụng công nghệ phù hợp nhất.
TỔNG QUAN
ĐẶC TÍNH CỦA NGUỒN NƯỚC CẤP
1 Giới thiệu khái quát về nước mặt
Nước mặt dùng để chỉ các loại nước lưu thông hoặc chứa trên bề mặt lục địa, mặt nước tiếp xúc với không khí: nước sông, suối, ao, hồ…
Chất lượng nước mặt phụ thuộc vào thành phần hóa học của đất đai mà dòng nước chảy qua, cũng như các quá trình tự nhiên như mưa lũ và sự sống của hệ sinh vật nước Ngoài ra, hoạt động của con người cũng ảnh hưởng đến chất lượng nước Trên cùng một con sông, chất lượng nước thường xuyên biến đổi đáng kể theo thời gian và không gian.
Ôxy hòa tan trong nước là yếu tố quan trọng cho sự sống của các thủy sinh vật, vì nó cung cấp nguồn năng lượng cần thiết cho quá trình hô hấp của chúng Sự hiện diện của ôxy trong môi trường nước ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và sự phát triển của hệ sinh thái thủy sinh.
Nước mặt thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng với kích thước khác nhau, trong đó một số có khả năng lắng tự nhiên Các hạt lơ lửng có kích thước keo thường là nguyên nhân chính gây ra độ đục trong nước sông và hồ.
- Có nhiều chất hữu cơ do sinh vật bị phân hủy
- Có nhiều rong tảo, thực vật nổi, động vật nổi
- Chất lượng nước thay đổi theo mùa
- Bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hoạt động hai bên bờ của con người (công nghiệp, nông nghiệp…)
2 Các đặc trưng chính của nguồn nước cấp a Tính chất lý học của nguồn nước
Nhiệt độ của nước phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu, ảnh hưởng đến các quá trình xử lý nước cũng như nhu cầu tiêu thụ Nước mặt thường có nhiệt độ biến đổi theo môi trường, trong khi nhiệt độ của các nguồn nước mặt ở miền Nam thường ổn định trong khoảng 26 đến 29 độ C.
Độ màu của nước thường xuất phát từ các chất bẩn như hợp chất sắt và mangan không hòa tan, gây ra màu nâu đỏ, trong khi các chất mùn humic tạo màu vàng và thực vật thủy sinh làm nước có màu xanh lá cây Nước bị ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt hoặc công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Độ màu biểu kiến trong nước chủ yếu do các chất lơ lửng gây ra và có thể dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Tuy nhiên, để loại bỏ màu thực của nước do các chất hòa tan, cần áp dụng các biện pháp hóa lý kết hợp.
Nước có chứa các chất huyền phù, hạt cát và vi sinh vật sẽ làm giảm khả năng truyền ánh sáng, dẫn đến độ đục cao Độ đục lớn của nước cho thấy sự hiện diện của nhiều cặn bẩn, và đơn vị đo độ đục thường được sử dụng là mgSiO2/L, NTU hoặc FTU.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước
Mùi vị của nước thường xuất phát từ các hợp chất hóa học, chủ yếu là hợp chất hữu cơ hoặc sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất Nước tự nhiên có thể mang theo những mùi như mùi đất, mùi tanh, hoặc mùi hôi thối.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các mối khoáng hòa tan, nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng…
Độ nhớt là đại lượng thể hiện lực ma sát nội tại giữa các chất lỏng, ảnh hưởng đến tổn thất áp lực trong quá trình xử lý nước Nó tăng khi hàm lượng muối hòa tan trong nước cao và giảm khi nhiệt độ tăng Tính chất hóa học của nguồn nước cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ nhớt và hiệu quả xử lý nước.
Độ pH là chỉ số thể hiện nồng độ ion H+ trong dung dịch, phản ánh tính axit và kiềm của nước Độ pH của nước liên quan đến sự hiện diện của các kim loại và khí hòa tan Khi độ pH dưới 5, một số nguồn nước có thể chứa Sắt, Mangan, và Nhôm ở dạng hòa tan, cũng như các khí như CO2 và H2O, tùy thuộc vào điều kiện địa chất.
Trong nước, các kim loại hòa tan có thể chuyển đổi thành dạng kết tủa nhờ vào độ pH và sự có mặt của các tác nhân oxy hóa, từ đó dễ dàng loại bỏ chúng khỏi nước thông qua phương pháp lắng lọc.
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion Bicacbonat, Hydroxyt và anion của các muối axit yếu, trong đó hàm lượng các muối này trong nước thường rất nhỏ Độ kiềm phụ thuộc vào pH và hàm lượng CO2 tự do trong nước ở nhiệt độ nhất định Bicacbonat đóng vai trò quan trọng trong việc tạo tính đệm cho dung dịch nước Nguồn nước có tính đệm cao giúp ổn định độ pH trong quá trình xử lý, đặc biệt khi sử dụng hóa chất như phèn, từ đó tiết kiệm hóa chất điều chỉnh pH.
Độ cứng của nước phản ánh hàm lượng ion Canxi và Magie có trong nước Sử dụng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt có thể dẫn đến lãng phí xà phòng, do Canxi và Magie phản ứng với axit béo, tạo ra các hợp chất khó tan.
Độ oxy hóa là chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, phản ánh lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong nước.
Nguồn nước có độ oxy hóa lớn hơn 10mgO2/L có nguy cơ bị nhiễm bẩn Việc sử dụng Clo tự do hoặc hợp chất Hypoclorit trong quá trình xử lý nước có thể tạo ra các hợp chất Clo hữu cơ, dẫn đến nguy cơ gây ung thư Để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, cần xem xét thêm nhiều yếu tố khác nhau.
Độ oxy hóa trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước ngầm
Khi nước bị nhuộm màu do sự phát triển của rong tảo, hàm lượng oxy hòa tan trong nước sẽ tăng cao, dẫn đến việc độ oxy hóa có thể thấp hơn so với thực tế.
KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC SÔNG SÀI GÒN
1 Vị trí địa lý nguồn nước
Hình 2.1 (a) Địa phận tỉnh Bình Dương và (b) Hồ Dầu Tiếng
Sông Sài Gòn, một phụ lưu của sông Đồng Nai, bắt nguồn từ rạch Chàm tại huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước, với độ cao khoảng 150m Sông chảy qua các tỉnh Bình Phước, Tây Ninh, và Bình Dương, tạo thành ranh giới tự nhiên giữa Bình Dương và Thành phố Hồ Chí Minh, trước khi hợp nhất với sông Đồng Nai và đổ ra biển Với chiều dài 256 km, sông Sài Gòn chảy theo hướng Bắc-Nam ở thượng lưu và Tây Bắc - Đông Nam ở trung lưu và hạ lưu Tại Thành phố Hồ Chí Minh, sông có chiều dài khoảng 80 km, với lưu lượng trung bình khoảng 54 m³/s, bề rộng từ 225m đến 370m, độ sâu đạt tới 20m, và diện tích lưu vực trên 5000 km².
Hồ Dầu Tiếng có diện tích lưu vực là 270 km 2 và 45,6 km 2 đất bán ngập nước, dung tích chưa 1,58 tỷ m 3 nước
2 Thành phần và tính chất nguồn nước
Bảng 2.1 Kết quả quan trắc nguồn nước Hồ Dầu Tiếng, sông Sài Gòn tháng 04/2019
Thông số Đơn vị Kết quả Độ đục NTU 37
Bảng 2.2.Nồng độ N-NH 3 của nguồn nước Hồ Dầu Tiếng, thuộc sông Sài Gòn từ tháng 4/2018 đến tháng 4/2019
Bảng 2.3 Nồng độ COD của nguồn nước Hồ Dầu Tiếng, thuộc sông Sài Gòn từ tháng
Nguồn nước có tính chất ổn định với lưu lượng dồi dào, chỉ số cặn lơ lửng thấp và chỉ tiêu Nitơ tương đối ổn định, chỉ có sự dao động nhẹ.
Do vậy, phù hợp với mục đích cấp nước cho sinh hoạt và công nghệ được áp dụng
3 Quy chuẩn về nước cấp sau khi xử lý Áp dụng QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống
Bảng 2.4 Tóm tắt QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị
Giới hạn tối đa cho phép Phương pháp thử Mức độ giám sát
2 Mùi vị (*) - Không có mùi, vị lạ
7 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (*) mg/l 1000 SMEWW 2540 C B
8 Chỉ số Pecmanganat mg/l 2 TCVN 6186:1996 hoặc ISO
9 Độ cứng, tính theo CaCO 3 (*) mg/l 300 TCVN 6224 - 1996 hoặc
TCVN6194 - 1996 (ISO 9297 - 1989) hoặc SMEWW 4500 - Cl- D
12 Hàm lƣợng Asen tổng số mg/l 0,01 TCVN 6626:2000 hoặc
14 E.coli hoặc Coliform chịu nhiệt
Ghi chú: (*) Là chỉ tiêu cảm quan
(**) Áp dụng đối với vùng ven biển và hải đảo
4 Phân tích nguồn nước để áp dụng công nghệ
Dựa vào quy chuẩn cấp nước, kết quả quan trắc cho thấy nguồn nước có độ đục lên tới 37 NTU, vượt xa mức chuẩn 2 NTU, do đó cần thiết phải tiến hành xử lý nguồn nước này.
- Hàm lƣợng COD lớn nhất trong năm là 30 mg/l, nên cần loại bỏ chất ô nhiễm này
- Hàm lượng Nitơ tương đối ổn định, và dưới quy chuẩn, nên không cần thiết phải loại bỏ
Để đạt tiêu chuẩn cấp nước, cần phải thực hiện quá trình khử trùng cuối cùng nhằm tiêu diệt các chỉ số Coliform và E coli, đồng thời duy trì lượng Clo dư trong khoảng 0,3-0,5 mg/l trong hệ thống ống dẫn.
Do vậy, nguồn nước cần xử lý, chủ yếu là loại bỏ độ đục và các chất rắn lơ lửng, vi sinh vật là đạt yêu cầu cấp nước
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHO NGUỒN NƯỚC SÔNG SÀI GÒN
1 Hồ chứa và lắng sơ bộ:
Các hồ chứa nước lớn đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ lượng nước lớn trước khi xử lý Chúng hỗ trợ các quá trình tự làm sạch như lắng cặn lơ lửng, giảm vi khuẩn nhờ vào các yếu tố môi trường, và thực hiện các phản ứng oxy hóa từ oxy hòa tan trong nước Bên cạnh đó, các hồ này còn giúp điều hòa lưu lượng nước từ nguồn cấp vào và lưu lượng tiêu thụ của trạm bơm nước thô cung cấp cho nhà máy xử lý nước.
2 Song chắn và lưới chắn cát:
Thiết bị bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả làm sạch tại các công trình xử lý nước, giúp loại trừ các vật nổi và vật lơ lửng Những vật thể này có thể bao gồm các mảnh nhỏ như que tăm hoặc nhành cây non, khi đi qua máy bơm sẽ làm giảm hiệu quả xử lý Nếu không được loại bỏ kịp thời, chúng có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa, dẫn đến tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước, ảnh hưởng đến chất lượng nước xử lý.
Song chắn rác được cấu tạo từ các thanh thép có tiết diện tròn (8 hoặc 10 mm) hoặc hình chữ nhật (6 x 50 mm), được đặt song song và hàn vào khung thép với khoảng cách giữa các thanh từ 40 đến 50 mm Vận tốc nước chảy qua song chắn dao động từ 0,4 đến 0,8 m/s Thiết bị này có thể được nâng hạ nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay, được bố trí trong ngăn quản lý, và có hình dạng đa dạng như hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn.
Lưới chắn rác phẳng được cấu tạo từ một tấm lưới căng trên khung thép, với tấm lưới được đan bằng các dây thép có đường kính từ 1 đến 1,5 mm và mắt lưới có kích thước từ 2 x 2 đến 5 x 5 mm Để tăng cường khả năng chịu lực, có thể lắp thêm một tấm lưới bên ngoài với kích thước 25 x 25 mm, được đan bằng dây thép có đường kính từ 2 đến 3 mm Vận tốc nước chảy qua băng lưới dao động từ 0,15 đến 0,8 m/s.
Lưới chắn quay là thiết bị quan trọng cho các công trình thu cỡ lớn, đặc biệt là ở những nguồn nước dồi dào Nó được cấu tạo từ một băng lưới hoạt động liên tục, di chuyển qua hai trụ tròn nhờ vào một động cơ.
Tấm lưới kéo gồm nhiều tấm nhỏ liên kết bằng bản lề, được chế tạo từ dây đồng hoặc dây thép không gỉ với đường kính từ 0,2 đến 0,4 mm Kích thước mắt lưới dao động từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm, trong khi chiều rộng băng lưới từ 2 đến 2,5 m Vận tốc nước chảy qua băng lưới nằm trong khoảng 3,5 đến 10 cm/s, và công suất động cơ kéo dao động từ 2 đến 5 kW.
Nhiệm vụ chính là tạo điều kiện thuận lợi để lắng các hạt cát có kích thước từ 0,2 mm trở lên và tỷ trọng từ 2,6 trở lên, đồng thời ngăn chặn hiện tượng bào mòn ở các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm thiểu lượng cặn nặng tích tụ trong bể tạo bông và bể lắng.
Băng lưới được cấu tạo từ một hệ thống lưới chuyển động liên tục, kéo bởi hai trụ tròn và một động cơ có công suất từ 2 đến 5 kW Tấm lưới bao gồm nhiều tấm nhỏ liên kết với nhau bằng bản lề, được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ với đường kính từ 0,2 đến 0,4 mm Kích thước mắt lưới dao động từ 0,3 x 0,3 mm đến 0,2 x 0,2 mm, trong khi chiều rộng băng lưới từ 2 đến 2,5 m Vận tốc nước chảy qua băng lưới nằm trong khoảng từ 3,5 đến 10 cm/s.
4 Quá trình keo tụ - tạo bông
Trong nguồn nước, các hạt thường tồn tại dưới dạng keo mịn với kích thước từ 0,1 đến 10 m, không nổi và không lắng, làm cho việc tách loại chúng trở nên khó khăn Với kích thước nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của các hạt này rất lớn, khiến hiện tượng hóa học bề mặt trở nên quan trọng.
Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt
Lực đẩy tĩnh điện giúp duy trì trạng thái phân tán của các hạt keo bằng cách tạo ra sự đẩy giữa các hạt mang điện tích, cho phép chúng không dính kết ngay cả khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ do va chạm Va chạm này xảy ra nhờ chuyển động Brown và sự xáo trộn trong môi trường Các hạt có thể mang điện tích âm hoặc dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa, từ đó bền hóa trạng thái lơ lửng của chúng.
Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng Quá trình này đƣợc gọi là quá trình keo tụ
Quá trình tạo bông diễn ra khi các hạt keo bị trung hòa điện tích liên kết với nhau, hình thành các bông cặn lớn hơn và nặng hơn, từ đó lắng xuống Quá trình này bao gồm nhiều giai đoạn, trong đó thủy phân các chất keo tụ đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành bông cặn.
Me(OH) 2+ + H-OH Me(OH) + + H +
Me(OH) + + H-OH Me(OH) 3 + H +
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
Muối Nhôm: Al2(SO 4 ) 3 , Al 2 (SO 4 ) 2 18H 2 O, NaAlO 2 , Al 2 (OH) 5 Cl,
KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O, NH 4 Al(SO 4 ) 2 12H 2 O
Phèn nhôm Al2(SO4)3 là loại phèn nhôm phổ biến nhất nhờ tính hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hiệu quả hoạt động trong khoảng pH từ 5,0 đến 7,5 Quá trình điện ly và thủy phân của Al2(SO4)3 đóng vai trò quan trọng trong ứng dụng của nó.
Muối sắt như FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O và Fe2(SO4)2.7H2O được sử dụng để nâng cao hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông Việc áp dụng chất trợ keo tụ giúp giảm liều lượng chất keo tụ cần thiết, rút ngắn thời gian keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ có nguồn gốc thiên nhiên thường gặp bao gồm tinh bột, dextrin, các ete, cellulose và dioxit silic hoạt tính.
Các chất trợ keo tụ tổng hợp phổ biến bao gồm polyacrylamit (CH2CHCONH2)n, với tính chất điện tích phụ thuộc vào các nhóm ion khi phân ly Những chất này có thể mang điện tích âm hoặc dương, như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n và polydiallyldimetyl-amon.
Nhiệm vụ làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước bằng các biện pháp sau:
Lắng trọng lực trong các bể lắng, khi đó các hạt cặn có tỉ trọng lớn hơn nước ở chết độ thủy lực thích hợp, sẽ lắng xuống đáy bể
Trong quá trình xử lý nước, lực ly tâm tác động lên hạt cặn trong các bể ly tâm và xiclon thủy lực, kết hợp với lực đẩy nổi từ các bọt khí bám vào hạt cặn trong các bể tuyển nổi Ngoài ra, quá trình lắng cặn không chỉ giúp loại bỏ cặn mà còn giảm đến 90% đến 95% vi trùng có trong nước, do vi trùng bị hấp phụ và bám dính vào các hạt cặn trong quá trình lắng.
Dựa theo chiều dòng chảy, bể lắng đƣợc phân thành: Bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng lớp mỏng và bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐƢỢC ÁP DỤNG THỰC TẾ
1 Nhà máy nước Thủ Đức
Sơ đồ 1 Quy trình công nghệ nhà máy nước Thủ Đức
Nước chảy qua song chắn được thu gom và bơm dẫn về nhà máy xử lý thông qua hệ thống ống dẫn nước thô Trước khi đến hầm giao liên, nước thô sẽ được xử lý bằng phương pháp clo hóa sơ bộ.
Hầm giao liên đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận nước thô trước khi đưa vào khu xử lý Tại đây, nước thô sẽ tự chảy vào khu xử lý của nhà máy, sau đó đi qua ngăn tiếp nhận để giảm bớt năng lượng.
Tiến hành xử lý nước bằng cách thêm Cl 2 và chất PAC vào quá trình tiền xử lý Sau đó, hỗn hợp được đưa qua bể trộn nhanh để đảm bảo phân tán đồng đều và điều hòa hóa chất Cuối cùng, hỗn hợp được chuyển vào ngăn phản ứng, bao gồm hai ngăn trộn: trộn sơ cấp và trộn thứ cấp.
Sau khi được đưa vào vùng đệm, nước sẽ đi qua bể lắng được thiết kế với hệ thống Lamella có góc nghiêng từ 45° đến 60° Bùn cặn thu được từ bể lắng sẽ được dẫn về bể chứa bùn, trong khi nước sau quá trình lắng đạt độ đục dưới 5 NTU.
Nước trong sau khi lắng được phân chia thành 10 ngăn lọc thông qua hệ thống vách tràn thủy lực tại cửa phai, với độ đục của nước sau lọc đạt dưới 1 NTU Toàn bộ quy trình này diễn ra trong khoảng 4 giờ, và nước rửa lọc sẽ được thu gom vào bể tuần hoàn để tái sử dụng trong bể tiếp nhận.
Nước sau khi được lọc sẽ được bổ sung Clo để khử trùng, Flo để tăng hàm lượng Flo trong nước uống, và vôi để ổn định thành phần nước Sau đó, nước sẽ được đưa vào bể tiếp xúc và bể chứa, với thời gian lưu nước từ 3 đến 4 giờ.
Nước được dẫn qua trạm bơm nước sạch để vận chuyển nước sạch qua trạm phân phối
2 Nhà máy xử lý nước Tân Hiệp
Sơ đồ 2 Quy trình công nghệ nhà máy nước Tân Hiệp
Thuyết minh sơ công nghệ
Nước mặt được thu thập và dẫn qua trạm xử lý để thực hiện quá trình xử lý sơ bộ Tại đây, nước sẽ được chuyển đến bể trộn, nơi có thêm chất keo tụ nhằm hỗ trợ quá trình keo tụ và tạo bông diễn ra hiệu quả hơn.
Sau khi trộn, nước sẽ được dẫn qua bể lắng, bể có dạng hình tròn và có những cánh gánh gạt quay để lắng các cặn lơ lửng
Nước sau khi lắng sẽ được lọc qua bể lọc nhanh sử dụng cát thạch anh với kích thước hạt trung bình 0,8 mm, giúp loại bỏ các hạt cặn nhỏ Sau quá trình lọc, nước sẽ được clo hóa để khử trùng trước khi được chuyển vào bể chứa nước sạch, sau đó phân phối và sử dụng.
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LỌC CÁT DI ĐỘNG
1 Sơ lƣợc về bể lọc cát di động
DynaSand là một bộ lọc cát thẳng đứng, hoạt động với dòng nước liên tục để lọc và xử lý nước thải cấp ba Sản phẩm này được thiết kế ban đầu bởi Viện Johnson tại Thụy Điển vào cuối những năm 1900.
Vào năm 1970, việc tối ưu hóa xử lý nước đã được cho phép, dẫn đến sự cải thiện đáng kể về chất lượng nước Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn giúp giảm chi phí vận hành trong suốt thời gian đầu tư.
Bộ lọc đã được cải tiến qua nhiều năm để phục vụ cho nhiều ứng dụng như khử nitrat hóa và loại bỏ phốt pho hiệu quả Chế độ hoạt động liên tục của bộ lọc mang lại nhiều lợi thế so với bộ lọc cát rửa ngược truyền thống Trong khi bộ lọc cát thông thường tích lũy chất rắn dẫn đến tổn thất áp suất và yêu cầu rửa ngược thường xuyên, bộ lọc cải tiến giúp duy trì thời gian hoạt động hiệu quả lâu hơn, giảm thiểu tần suất rửa ngược và tối ưu hóa khả năng xử lý.
Bảng 3.1 Khả năng xử lý của bể lọc cát di động
Tốc độ dòng chảy tối đa 29 l/s
(Nguồn: David & Alkhaddar.(2010) High-quality suspended particle filtration from a small-footprint filter bed with no moving parts or backwash equipment requirements)
Hình 3.1 Thông số TP trước và sau xử lý Dynasand hằng tháng năm 2007
Hình 3.2 Thông số TSS trước và sau xử lý Dynasand qua các năm (1996-2012)
2 Sơ đồ thử nghiệm và các mô hình thực tế
Sơ đồ thử nghiệm trên bể lọc cát di động nhỏ (đường kính 300mm, thể tích nước khoảng 60 lít) được xây dựng bằng Perspex® nhằm tái hiện các tính năng chính của bể lọc cát di động, với nền cát nông hơn đáng kể Kích thước của thiết bị được phác thảo và minh họa trong Hình 2.
Figure 3.3 illustrates the experimental setup of a mobile sand filter with an operational water volume of approximately 60 liters This setup is referenced from the work of Loffill, E., Phipps, Rafid, and Faram, Mike (2009), which focuses on the assessment of hydraulic and filter bed movement in a continuously backwashed upflow filter.
Dựa vào kích thước phác thảo của sơ đồ thử nghiệm, cho phép thiết kế và xây dựng những mô hình bể lọc cát di động trong thực tế
Hình 3.4 Mô hình Dynasand trên thực tế
Hiện nay, nhiều tập đoàn lớn trên thế giới như Nordic Water, Parkson và KWC đã phát triển các mô hình bể lọc cát di động đa dạng Những mô hình này được thiết kế để đáp ứng các lưu lượng, nhu cầu và mục đích xử lý khác nhau của khách hàng.
Bảng 3.2 Một số mẫu Dynasand thực tế của Nordic Water trên thị trường
Chủng loại Diện tích lọc
Trọng lƣợng bể đầy nước (tấn)
(Nguồn: Overview of sand amount in freestanding filters by Nordic Water)
Bể lọc cát di động hoạt động theo nguyên tắc dòng chảy ngược, trong đó nước cần xử lý được đưa vào hệ thống phân phối nước ở phần dưới của bể Nước sau đó được làm sạch khi chảy ngược lên qua lớp vật liệu lọc bằng cát và được dẫn ra ngoài qua đường ra ở phía trên bể lọc.
− Cát bị bám bẩn sẽ rơi xuống phía dưới đáy
(3), đƣợc nâng từ đó lên bởi một bơm nâng khí
(4) vào hệ thống rửa cát (5) ở phía trên
Quá trình rửa cát bắt đầu ngay từ khi bơm, giúp tách các chất bẩn ra khỏi hạt cát nhờ vào sự chuyển động khuấy trộn hỗn loạn của cát.
− Cát bẩn tràn từ đầu đẩy của bơm vào đường dẫn để rữa cát, ở đây cát đƣợc rửa bằng dòng chảy ngược dòng bằng nước sạch
Chất bẩn được tách ra khỏi cát và xả ra ngoài qua ống xả nước bẩn, trong khi các hạt cát sạch hơn sẽ quay trở lại lớp cát lọc Quá trình này dẫn đến việc lớp cát lọc dần dần chuyển các lớp bẩn xuống dưới, tạo ra lớp cát sạch ở phía trên.
− Khí nén cho bơm cát đƣợc cung cấp từ máy nén khí đƣợc điều khiển qua một tủ điều khiển (9)
Việc lọc nước và rửa cát diễn ra đồng thời và liên tục, giúp bể lọc hoạt động liên tục mà không cần dừng lại để rửa lọc.
Trước khi khởi động hệ thống, cần chắc chắn rằng tất cả chất thải xây dựng và bụi bẩn đã được loại bỏ khỏi các đường ống, đảm bảo toàn bộ hệ thống đã được làm sạch hoàn toàn.
Công suất của bể lọc chịu ảnh hưởng lớn từ lưu lượng nước đầu vào, đặc điểm và nồng độ của các cặn lơ lửng, cùng với yêu cầu về chất lượng nước cần xử lý.
Khi lần đầu tiên bể lọc được đầy nước, việc sử dụng nguồn nước đầu vào sạch là rất quan trọng, tốt nhất là nước có hàm lượng cặn lơ lửng dưới 50 ppm Nên tránh sử dụng nước quá bẩn ngay từ đầu để đảm bảo hiệu quả lọc tốt nhất.
4 Đánh giá ƣu và nhƣợc điểm công nghệ lọc cát di động
- Hiệu quả xử lý lọc cao
- Công nghệ xử lý đơn giản
- Tiêu thụ năng lƣợng thấp
- Chi phí vận hành và bảo trì thấp
- Không cần dừng khi rửa ngƣợc
- Ít xảy ra hiện tƣợng bẩn lớp vật liệu
- Hệ thống đơn giản để xây dựng và nâng cấp, mở rộng hoặc kết hợp với công trình khác
- Không có khả năng xử lý nước có hàm lượng cặn lơ lửng cao (giới hạn đầu vào độ đục nhỏ hơn 50 NTU) nếu không tiền xử lý
- Cần thêm công trình phụ trong quá trình xử lý nếu chất lượng nước không đạt yêu cầu
- Chi phí đầu tư cao do công nghệ được sản xuất và nhập từ nước ngoài
ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1 Sơ đồ công nghệ truyền thống
Sơ đồ 3 Quy trình công nghệ truyền thống Đánh giá quy trình công nghệ truyền thống:
- Chi phí vận hành và bảo dƣỡng thấp
- Qui trình công nghệ đơn giản, dễ vận hành
- Không làm phát sinh các tác động khác, gây ảnh hưởng đến môi trường
- Hiệu quả xử lý cao
- Quản lý, vận hành đơn giản
- Chiếm diện tích lớn đối với bể lọc nhanh
- Không tiết kiệm nước khi rửa ngược
- Khó tự động hóa và cơ giới hóa, phải quản lý bằng thủ công, nặng nhọc
- Bể lắng có kết cấu phức tập, nhạy cảm với sự dao động và nhiệt độ của nước
2 Sơ đồ công nghệ khi ứng dụng bể lọc cát di động Để đơn giản hóa quy trình công nghệ, tiết kiệm nước khi rửa ngược, tự động hóa và cơ giới hóa, ta có thể áp dụng công nghệ mới – bể lọc cát di động
Sơ đồ 4 Quy trình công nghệ ứng dụng lọc cát di động
Trước khi nước mặt được đưa vào bể lọc cát di động, nó phải trải qua quá trình lọc qua song chắn rác để loại bỏ các vật nổi lớn Sau đó, nước tiếp tục qua lưới chắn rác nhằm loại trừ các vật nổi nhỏ hơn, giúp bảo vệ bơm và các công trình xử lý phía sau khỏi hư hại.
Nước từ trạm bơm cấp 1 được chứa trong các bể chứa nước thô và sau đó được trộn với dung dịch PAC để điều chỉnh độ đục trước khi vào bể lọc cát di động Bể lọc cung cấp điều kiện lý tưởng để hình thành các bông cặn và hoạt động như một lò phản ứng keo tụ, loại bỏ sự cần thiết của bể keo tụ Nhiệm vụ chính của bể lọc là giữ lại các hạt cặn nhỏ, vi khuẩn và loại bỏ chất hữu cơ khỏi nước Vật liệu lọc sử dụng là cát thạch anh với kích thước hạt từ 1,0 đến 2,0 mm Sau khi nước đi qua lớp vật liệu lọc, nó được thu vào hệ thống xiphông, giúp điều chỉnh tốc độ lọc và cuối cùng tràn vào bồn chứa dưới xiphông để đưa đến bể chứa.
Tại bể chứa, nước được khử trùng bằng hóa chất clo trước khi được bơm vào hệ thống phân phối Trạm bơm cấp 2 sẽ đảm nhận việc bơm nước từ bể chứa vào mạng lưới phân phối nước của các xã, thị trấn, nhằm cung cấp nước đến từng hộ gia đình.
Rửa lọc bằng nước, việc rửa lọc được diễn ra liên tục Nước rửa lọc được thu vào máng tập trung và dẫn đến bể thu nước rửa lọc
Bùn cặn từ bể lắng và bể thu hồi rửa lọc sẽ được chuyển đến bể cô đặc để phơi khô Sau khi phơi, bùn sẽ được thu gom và xử lý bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh.
TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
CÔNG TRÌNH THU
1 Song và lưới chắn rác bố trí tại họng thu
Công trình thu nước được thiết kế với buồng thu đặt ở bờ và trạm bơm tách biệt Khi bờ sông có độ dốc thoải và lòng sông xa bờ, họng thu và trạm bơm sẽ được bố trí cách xa nhau, với công trình thu nằm ở lòng sông và trạm bơm ở trên bờ.
Lưới chắn rác được lắp đặt ở đầu ống loe của ống chảy, với mắt lưới có kích thước 5 mm × 5 mm, làm từ sợi dây đồng đường kính 2 mm Khung thép của lưới có thể tháo lắp dễ dàng, giúp việc làm sạch và thay thế trở nên thuận tiện khi cần thiết.
Diện tích lưới chắn rác (trang 29, sách Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp, Trịnh Xuân Lai):
F 1 : diện tích lưới chắn rác, m 2
K 1 : hệ số thu hẹp diện tích do các dây làm lưới choáng chỗ và rác bám, K 1 = 1,5 – 1,6, chọn K 1 = 1,5
Q: lưu lượng cần thu, m 3 /ngày v: vận tốc nước chảy qua lưới, v 0,6m/s để tránh hiện tượng kéo rác vào ống, chọn v = 0,5 m/s
Kích thước lưới chắn rác,
Kích thước lưới chắn rác: 400mm x 400mm
2 Ống tự chảy, dẫn nước vào ngăn thu
Vận tốc trong ống dẫn v = 0,7 – 1,5 m/s (trang 29, sách Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp, Trịnh Xuân Lai), ta chọn v = 1 m/s
Chiều dài ống dẫn nước vào ngăn thu, L < 100m, ta chọn L = 80 m
Q: lưu lượng vào, m 3 /ngày v: vận tốc chảy trong ống, m/s
Chọn theo kích thước ống nhựa có trên thị trường hiện nay theo tiêu chuẩn ISO 4422:1996/TCVN 6151:2002
Kiểm tra lại vận tốc ống dẫn,
Đường ống phải được bảo vệ khỏi xói mòn do bùn cát và va chạm với neo tàu khi đặt trong lòng sông, với vận tốc trong ống dẫn từ 0,7 đến 15 m/s Để đảm bảo an toàn, ống cần được chôn sâu ít nhất 0,5 m dưới đáy sông hoặc được ốp bằng đất có gia cố chống xói lở, phù hợp với tiêu chuẩn TCXD 33:2006.
Công suất của trạm bơm,
Trong đó, q b : lưu lượng bơm, q b = 0,045 m 3 /s
: khối lƣợng riêng của dung dịch, g: gia tốc trọng trường, m/s 2 , g = 9,81 m/s 2
: hiệu suất chung của bơm = 0,72 – 0,93 Chọn = 0,8
Chọn máy bơm Tsurumi TOS 150B 411, có công suất là 11 Kw, lưu lượng 276 m 3 /h
(Nguồn: http://lachongcorp.vn/san-pham/may-bom-tsurumi-tos-150b-411)
Máy bơm lắp đặt là hệ thống bơm chìm bao gồm hai bơm, trong đó có một bơm chính và một bơm dự phòng, với công suất mỗi bơm đạt 15HP Hai bơm này được kết nối song song để đảm bảo hiệu suất hoạt động liên tục và ổn định.
4 Bể chứa nước thô (bể sơ lắng)
Thiết kế bao gồm ba bể, mỗi bể có thể tích 1000 m³ với kích thước B×L×H×25×4,m, phù hợp với công nghệ thiết kế Tuy nhiên, các bể này chỉ là bể chứa, không phải là công trình xử lý, do đó cần được cải tạo nếu muốn sử dụng cho mục đích tiền xử lý nước.
CÔNG TRÌNH CHUẨN BỊ DUNG DỊCH PHÈN
Chất keo tụ PAC (Poly Aluminium Chloride) là một loại phèn nhôm có cấu trúc cao phân tử, với công thức phân tử [Al 2 (OH) n Cl 6-n ] m Hiện nay, PAC đang được sản xuất với quy mô lớn và được sử dụng phổ biến tại các nước phát triển, nhằm thay thế phèn nhôm sunfat trong quá trình xử lý nước sinh hoạt và nước thải.
Có 2 loại PAC đó là PAC rắn và PAC dạng lỏng Dạng rắn là bột màu trắng ngà ánh vàng, tan hoàn toàn trong nước Người sử dụng chỉ cần pha PAC bột thành dung dịch 10% hoặc 20% bằng nước trong, cho lượng dung dịch tương ứng với chất keo tụ vào nước cần xử lý, khuấy đều và để lắng trong Ở điều kiện bảo quản thông thường (bao kín, để nơi khô ráo, nhiệt độ phòng) có thể giữ lâu dài
PAC dạng lỏng màu nâu vàng được bảo quản lâu dài trong chai hoặc can nhựa Liều lượng PAC cần sử dụng cho 1m³ nước sông, ao, hồ tùy thuộc vào mức độ đục của nước: 1-4g cho nước đục thấp (50-400 mg/l), 5-6g cho nước đục trung bình (500-700 mg/l), và 7-10g cho nước đục cao (800-1200 mg/l) Để xác định liều lượng sử dụng chính xác, cần tiến hành thử nghiệm trực tiếp với nguồn nước cần xử lý.
Ta chọn sử dụng PAC dạng lỏng vì có nhiều ƣu điểm hơn so với phèn nhôm khô:
Không phải pha chế, tốn thời gian và chi phí công nhân
Dễ quản lý chất lƣợng và nồng độ sử dụng
Hiệu quả lắng trong cao hơn 4 – 5 lần, thì gian keo tụ nhanh Tăng độ trong của nước, kéo dài chu kỳ lọc, tăng chất lượng nước sau lọc
Ít làm biến động độ pH của nước nên có thể không cần bổ sung vôi như khi dùng phèn nhôm khô
Không cần hoặc dùng rất ít chất trợ lắng, không cần các thiết bị và thao tác phức tạp
Có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng kim loại nặng tốt hơn phèn sunfat
Giảm thể tích bùn khi xử lý
Liều lƣợng sử dụng thấp, bông cặn to, dễ lắng
Ít ăn mòn thiết bị
PAC hoạt động hiệu quả trong khoảng pH từ 5 đến 8.5, giúp kết tủa các ion kim loại nặng, làm chúng chìm xuống đáy hoặc bám vào các hạt keo Cần lưu ý rằng PAC có hiệu quả mạnh ngay cả ở liều lượng thấp, vì vậy việc sử dụng quá nhiều PAC có thể dẫn đến tình trạng tan rã của các hạt keo.
(Nguồn: http://hethonglocnuoc.vn/index.php/tu-van/67-mot-so-hoa-chat-thuong- su-dung-trong-xu-ly-nuoc-cap.html)
2 Hướng dẫn sử dụng khi dùng PAC
Pha chế thành dung dịch 5% - 10% châm vào nước nguồn cần xử lý
Hàm lượng PAC cần thiết để xử lý nước được xác định dựa trên độ đục và hàm lượng chất lơ lửng của từng loại nước Liều lượng khuyến nghị để xử lý nước mặt dao động từ 1 đến 10 g/m³.
Nước nguồn có hàm lượng cặn lơ lửng là 29 mg/l nên ta chọn 4g PAC sử dụng cho 1 m 3 nước sông Lượng PAC dùng trong 1 ngày: 4000 m 3 /ngày × 2g/m 3 000 g/ngày = 16 kg/ngày
Dạng PAC lỏng ngoài thị trường có nồng độ là 10% PAC, ta cần pha loãng ra để dùng cho xử lý nguồn nước với nồng độ 5% PAC
BỂ LỌC CÁT LIÊN TỤC
Tổng diện tích bể lọc tiếp xúc của trạm xử lý xác định theo công thức,
F: Tổng diện tích bể lọc (m 2 )
Q: công suất trạm xử lý (m 3 /ngày đêm), Q = 4000 m 3 /ngày đêm
T: thời gian làm việc của trạm trong một ngày đêm (giờ) T = 24 giờ v bt : tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường (m/h), chọn v bt = 8,5 m/h
(tốc độ lọc thay đổi trong phạm vi 3 – 5 gpm/ft 2 (7,3 – 12,2 m/h), Wastewater Reclamation and Reuse, Filtration Rates, trang 243)
Vậy ta tính đƣợc tổng diện tích bể lọc của trạm xử lý là,
Chọn 4 bể lọc cát liên tục
Lưu lượng qua mỗi bể, Q’= Q/4 = 4000/4 = 1000 m 3 /ngày đêm
Kiểm tra lại tốc độ lọc tăng cường với điều kiện đóng một bể để rửa,
(Công thức 6-21, tại điều 6.105, TCXDVN 33:2006)
Trong đó, v tc : tốc độ lọc tăng cường, m/h
N 1 : số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa, N 1 = 1 bể h m v tc 11 , 3 /
Đảm bảo do không quá 12,2 m/h
Diện tích mỗi bể lọc là,
Chọn đường kính bể lọc: D = 2,5 m
Diện tích bể lọc sau đó: F bể = 5 m 2
Từ đó, chọn bể lọc Dynansand loại DS5000 AD STD
Bảng 4.1 Thông số thiết kế của hệ thống Dynasand
Nồng độ chất rắn lơ lửng (TSS) đầu vào TSS = 29 mg/L
Thể tích vật liệu lọc 13,2 m 3
Tải trọng thủy lực (tốc độ lọc) HLR = 8,5m 3 /m 2 h
Lưu lượng nước rửa ngược 3-4 m 3 /h
Thời gian lưu nước HRT = 0,72 h
Chiều dày lớp vật liệu lọc 2,0 m Đặc tính lớp vật liệu Cát thạch anh, d = 1,0 – 2,0 mm
Lưu lượng khí nén 140 l/phút Áp lực khí 5 bar
Chọn đường kính đáy là 0,8 m
Chọn đường kính đĩa phân phối nước = 2,0 m
Chiều cao toàn phần của bể lọc xác định theo công thức,
Chiều cao tổng cộng của bể lọc được tính theo công thức H = h v + h n + h p + h đ, trong đó h p là chiều cao lớp bảo vệ, được chọn là 0,5 m; h n là chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc, với giá trị tối thiểu là 2 m, chọn h n = 2,0 m; h v là chiều dày lớp vật liệu lọc (cát thạch anh), được chọn là 2,0 m; và h đ là chiều cao phần đáy hình nón ngược, được chọn là 1,5 m.
(Những chiều cao trên được chọn dựa trên Sơ đồ thử nghiệm và TCXDVN 33:2006)
Vậy chiều cao của bể là,
Kiểm tra lại chiều cao theo HRT = 0,72 h
Chiều cao bể: H = V/Fbể = 30m 3 / 5 m 2 = 6 m (phù hợp với chiều cao đã chọn và
Cát thạch anh (Silica Sand) là vật liệu lọc hiệu quả với hàm lượng SiO2 vượt 95%, chuyên dùng trong xử lý nước Vật liệu này có khả năng giữ lại các chất bẩn lơ lửng như phù xa, phù du mà không làm kết tủa trong nước, chỉ cho phép nước sạch đi qua.
Vật liệu Đường kính hạt (mm)
Chiều dày lớp vật liệu (m)
Thể tích vật liệu lọc (m 3 )
Khối lƣợng vật liệu lọc (d tb =1,5mm) (tấn) Cát thạch anh 1,0-2,0 2,0 13,2 19,3
Chiều dày lớp cát lọc L = 2 m (phù hợp điều 6.149, TCXDVN 33:2006)
Cát thạch anh, cỡ hạt d td = 1-2 mm , hệ số không đồng nhất k = 2, độ nở tương đối của vật liệu lọc e = 50% (tại điều 6.149, TCXDVN 33:2006)
Thông thường, cát trong bộ lọc không cần thay thế nhưng có thể cần một lượng nhỏ nạp lại vào bể hàng năm (khoảng 0,3 khối lƣợng ban đầu)
Hình 4.1 Cát mới và cát đã qua sử dụng
Cát mới Cát qua sử dụng
2 Tính đường ống dẫn nước vào và ra Đường kính ống dẫn nước từ bể lắng sang các bể lọc liên tục được tính theo công thức, v
Với Q’ = 1000 m 3 /ngày đêm = 41,67 m 3 /h v: vận tốc nước trong đường ống, chọn v = 1 m/s (Xem điều 6.120, TCXDVN 33:2006)
Vậy chọn ống dẫn nước vào và ra của bể lọc bằng thép, có đường kính D = 200 mm Tính lại vận tốc nước chảy trong ống, s m s
Chọn hộp rửa cát lọc Sandwasher DST 30 với đường kính 1m để tối ưu hóa quá trình rửa cát Nước được sử dụng để rửa ngược, giúp cát nặng lắng xuống trong khi cặn nhẹ hơn bị giữ lại nhờ áp lực thủy lực của dòng nước chảy ngược, đảm bảo hiệu quả lọc sạch tối đa.
Tốc độ nước rửa lọc > 80 gpm / ft 2 = 196 m/h
Lưu lượng nước rửa ngược V = 3-4 m 3 /h
Diện tích ống dẫn rửa lọc, Đường kính ổng dẫn rửa lọc,
Chọn đường kính ống dẫn rửa lọc theo tiêu chuẩn Drl = 150 mm
Chọn đường kính ống thu nước rửa lọc D thu 0 mm
Hệ thống bơm airlift với lưu lượng khí nén V0l/ phút, áp lực khí nén = 5 bar
KHỬ TRÙNG
Khử trùng nước là bước quan trọng cuối cùng trong quy trình xử lý nước uống Nước tự nhiên chứa nhiều vi sinh vật và vi trùng gây bệnh như tả, lỵ và thương hàn Mặc dù quá trình xử lý cơ học, đặc biệt là khi nước được lọc qua bể, giúp loại bỏ phần lớn vi trùng, nhưng để tiêu diệt hoàn toàn các tác nhân gây bệnh, khử trùng nước là cần thiết.
Liều lƣợng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ đƣợc tính theo công thức,
C: liều lƣợng Clo hoạt tính cần thiết sử dụng trong một giờ, kg/h
Q: lưu lượng nước nguồn xử lý, m 3 /h Q max = 166,67 m 3 /h a: liều lƣợng Clo hoạt tính, mg/l (Lấy tại điều 6.162, TCVN 33:2006) Tiêu chuẩn chọn từ 2 – 3 mg/l
Chọn a = 3 mg/l = 3 g/m 3 Vậy lƣợng Clo hoạt tính cần thiết dùng để khử trùng trong một giờ là, kg/h
Liều lƣợng Clo cần thiết sử dụng trong một ngày là,
BỂ CHỨA NƯỚC SẠCH
Nước đã lọc sau khi đã cho hoá chất (clo) để khử trùng được đưa vào bể chứa nước sạch
Bể chứa nước sạch đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và cấp II Ngoài ra, bể còn dự trữ nước cho các mục đích như chữa cháy, xả cặn bể lắng, rửa bể lọc và phục vụ nhu cầu khác của nhà máy nước.
Tại bể chứa, nước cấp được tiếp xúc với dung dịch Clo nhằm loại bỏ vi trùng còn sót lại trước khi đưa vào mạng lưới cấp nước.
Các yêu cầu về cấu tạo và trang thiết bị cho bể chứa:
Yêu cầu cơ bản về kết cấu bể chứa là phải vững chắc, chịu được tải trọng đất và nước, không rò rỉ để ngăn chặn thất thoát nước và ô nhiễm Công nghệ xây dựng hiện đại yêu cầu bể chứa bằng bê tông cốt thép đổ toàn khối không được trát Cần áp dụng biện pháp chống thấm từ bên ngoài bằng các lớp vải công nghiệp, quét nhựa đường, giấy dầu, và có thể chèn bằng đất sét Đồng thời, cần tuân thủ các yêu cầu về cấu tạo khi thi công các đường ống qua thành bể để đảm bảo không xảy ra rò rỉ.
Bể chứa nước sạch cần được thiết kế với đáy có độ dốc hướng về hố thu, nơi đặt ống hút của máy bơm, nhằm thuận tiện cho việc vệ sinh bể Kích thước hố thu phải đảm bảo khả năng hút nước hiệu quả của máy bơm và tối ưu hóa dung tích của bể chứa.
Bể chứa nước sạch được trang bị các bộ phận thiết yếu như ống dẫn nước sạch, ống hút, ống tràn, ống xả cặn và ống thông hơi Ống dẫn nước sạch được kết nối với van đóng mở và có cổng mở rộng để đảm bảo nước vào bể đạt độ cao thiết kế Ống hút của máy bơm cần có kết cấu đỡ để duy trì sự ổn định Ống tràn được thiết kế cao hơn mực nước trong bể từ 5 đến 10 cm, trong khi ống xả cặn giúp thoát nước thải ra mạng lưới thoát nước bên ngoài Nếu không thể lắp đặt ống xả cặn, cần thiết phải có hố thu với bơm thoát nước xách tay để thực hiện việc thau rửa định kỳ Cuối cùng, ống thông hơi có nhiệm vụ thông khí cho bể, đặc biệt là khí clo.
Lớp đất phủ: để chống đẩy nổi và ổn định nhiệt độ của nước trong bể, lớp phủ với chiều dày 1 m
Bể chứa nước sạch được thiết kế với nhiều ngăn, giúp tạo dòng chảy lưu thông và ngăn ngừa hiện tượng nước chết Điều này không chỉ tối ưu hóa chất lượng nước mà còn đảm bảo thời gian tiếp xúc đủ để xử lý hiệu quả.
42 xúc giữa nước và chất khử trùng Thời gian tiếp xúc giữa dung dịch Clo với nước lấy
Vậy thể tích tối thiểu của bể chứa là,
W tối thiểu = Q × t = 166,67 × (30/60) = 83,34 m 3 Xác định dung tích của bể chứa:
Bể chứa nước có vai trò quan trọng trong việc điều hoà lưu lượng giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II, đồng thời cung cấp nước dự trữ cho công tác chữa cháy trong vòng 3 giờ cho khu dân cư Do đó, dung tích của bể chứa cần được xác định một cách chính xác để đảm bảo hiệu quả hoạt động và an toàn cho cộng đồng.
W bc = W đh +W cc 3 h , Trong đó,
W bc : dung tích của bể chứa, m 3
W đh : dung tích phần điều hoà của bể chứa, dựa vào phương pháp lập bảng ta ƣớc lƣợng đƣợc dung tích nhƣ sau:
W cc 3 : nước cần cho việc chữa cháy trong 3 giờ, m 3
Chọn kiểu nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa,
Vậy dung tích bể chức nước,
W bc = W đh + W cc 3 h = 600 + 108 = 708 m 3 Chọn chiều cao công tác của bể là 5 m, chiều cao an toàn 1 m
Tổng diện tích của bể,
Mỗi bể chia làm 3 ngăn, diện tích mỗi ngăn: 47,2 m 2 / ngăn
Chọn kích thước mỗi ngăn là,
