ĐỒ án xử LÝ nước cấp THIẾT kế hệ THỐNG xử LÝ nước cấp sử DỤNG NGUỒN nước mặt CHO KHU dân cư PHÚ XUÂN, dân số 2500 NGƯỜI

Tầm quan trọng của nước cấpNước sạch không thể thiếu trong đời sống của con người, hàng ngày chúng ta sinhhoạt đều phải sử dụng nguồn nước sạch từ ăn uống, tắm rửa, g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC MẶT CHO KHU DÂN CƯ PHÚ XUÂN, DÂN SỐ 2500 NGƯỜI

SVTH: TRẦN THÀNH NHÂN

MSSV: 00950020010

LỚP: 09LTĐHV.MT HỌC KỲ: HK2 – NK 2020 -2021 GVHD: TS TÔN THẤT LÃNG

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC CẤP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC MẶT CHO KHU DÂN

CƯ PHÚ XUÂN, DÂN SỐ 2500 NGƯỜI

TRẦN THÀNH NHÂN

TP.HCM, 06/2021

Mục lục

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 4

Danh mục hình 7

Danh mục bảng 7

Danh mục từ viết tắt 7

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN VÀ NGUỒN NƯỚC CẤP 9

1.1.Thông tin dự án 9

1.2.Tầm quan trọng của nước cấp 9

1.3.Các loại nguồn nước sử dụng làm nước cấp 10

1.3.1.Nước mặt 10

1.3.2.Nước ngầm 12

1.3.3.Nước mưa 14

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC 15

2.1.Hồ chứa và lắng sơ bộ 15

2.2.Song chắn rác và lưới chắn 15

2.3.Quá trình làm thoáng 15

2.4.Clo hóa sơ bộ 16

2.5.Quá trình khuấy trộn hóa chất 16

2.6.Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn 16

2.7.Quá trình lắng 17

2.8.Quá trình lọc 18

2.9.Flo hóa 19

2.10.Khử trùng nước 19

2.11.Ổn định nước 20

2.12.Làm mềm nước 20

CHƯƠNG 3:ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VỚI NGUỒN NƯỚC LÀ SÔNG SÀI GÒN 21

3.1.ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT NƯỚC SÔNG SÀI GÒN 21

3.1.1.Vị trí địa lý 21

3.2.ĐỀ XUẤT – PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 25

3.2.1.Đề xuất công nghệ xứ lý 25

3.2.2.Kết luận 32

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ TRONG TRẠM XỬ LÝ 33

4.1.TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG CẤP NƯỚC CỦA NHÀ MÁY 33

4.1.1.Dân số khu dân cư Phú Xuân 33

4.1.2.Lưu lượng nước cấp của trạm cấp nước cho khu dân cư Phú Xuân 33

4.2.XÁC ĐỊNH LƯỢNG HÓA CHẤT ĐƯA VÀO 33

4.2.1.Liều lượng Poly Aluminium Chloride (PAC) 33

4.2.2.Liều lượng vôi 35

4.3.Tính toán công trình 35

4.3.1.Bể trộn cơ khí 35

4.3.2.Bể lắng đứng 37

4.3.3.Bể lọc áp lực 40

CHƯƠNG 5:Kết luận và kiến nghị 43

5.1.Kết luận 43

5.2.Kiến nghị 43

Tài liệu tham khảo 44

Phụ lục 44

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Họ và tên sinh viên: Trần Thành Nhân

Lớp : 09LTĐHV_MT

Ngành :Kỹ Thuật Môi Trường

1 Ngày giao đồ án: 22/05/2022

2 Ngày hoàn thành đồ án: 20/07/2022

3 Nhiệm vụ đồ án: Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho

Khu dân cư Phú Xuân quy mô 2500 người

4 Yêu cầu và số liệu ban đầu:

- Số liệu chất lượng nước nguồn cho trong bảng 01 Tiêu chuẩn nước sau xử lý đạtQuy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống QCVN 01-1:2018/BYT

- Diện tích khu đất dự kiến xây dựng trạm xử lý nước cấp cho khu dân cư là 50m x100m

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:

 Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước cấp cho khu dân cư trên, từ đóphân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

 Tính toán 03 công trình đơn vị sau: bể trộn cơ khí, bể lắng đứng, bể lọc áplực của phương án chọn

6 Các bản vẽ kỹ thuật:

- Vẽ bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án chọn: 01 bản vẽ khổ A2

- Vẽ chi tiết 02 công trình đơn vị hoàn chỉnh: 02 bản vẽ khổ A2

TP.HCM, ngày 20 tháng 07 năm 2022

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Tôn Thất Lãng

Bảng1: Số liệu chất lượng nước nguồn

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình làm đồ án, chúng em luôn nhận được sự quan tâm, tận tìnhtruyền đạt những kiến thức chuyên môn cần thiết và quý báu nhất từ phía giáo viênhướng dẫn- Thầy Tôn Thất Lãng Đến hôm nay, với sự dẫn dắt của thầy mà chúng em

đã hoàn thành đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt

cho khu dân cư Phú Xuân dân số 2500 người”

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến - Thầy Tôn Thất Lãng đã giúp đỡ, chỉ bảo vàhướng dẫn tận tình trong suốt quá trình làm đồ án Chúng em cũng xin chân thành cảm

ơn quý Thầy, Cô Khoa Môi Trường, Trường Đại học tài nguyên và môi trường thànhphố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ, chỉ bảo và truyền đạt kiến thức, chuyên môn trong thờigian qua để chúng em có điều kiện và đủ kiến thức thực hiên đồ án này

Với kiến thức còn hạn chế, em mong rằng qua đồ án môn học này, em sẽ nhận đượcnhiều đóng góp quý báu của thầy cô nhằm giúp chúng em hiểu thêm và vận dụng kiếnthức đó để có thể đạt được kết quả tốt hơn về sau

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 năm 2022

Danh mục hình

Hình 1.1 Vị trí khu dân cư Phú Xuân

Hình 3.1 Công nghệ xử lý nước cấp theo phương án 1

Hình 3.2 Công nghệ xử lý nước cấp theo phương án 2

Hình 4.1 Hình dạng bể trộn cơ khí và cánh khuấy

Hình 4.2 Thiết kế bể lắng đứng

Hình 1-1 Vị trí khu dân cư Phú Xuân

Hình 4.3 Thiết kế bồn lọc

Danh mục bảng

Bảng 1.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt

Bảng 1.2 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm

Bảng 3.1 Số liệu chất lượng nước sông Sài Gòn trạm bơm Phú Hòa ( khu vực BếnThan) quý 4 năm 2010 [5]

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu cần xử lý trong nước sông Sài Gòn

Bảng 4.1 Liều lượng phèn để xử lý nước

Bảng 4.2 Các thông số thiết kế bể trộn cơ khí

Bảng 4.3 Các thông số thiết kế bể tạo bông

Bảng 4.4 Các thông số thiết kế bể lắng đứng

Bảng 4.5 Các thông số thiết kế bể trung gian

Bảng 4.6 Các thông số thiết kế bồn lọc áp lực

Bảng 4.7 Các thông số thiết kế bể chứa nước sạch

Danh mục từ viết tắt

TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh

WHO: Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization)

KDC: Khu dân cư

TCXDVN: Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam

TSS: Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solids).

PAC: phèn nhôm (POLY ALUMINIUM CHLORIDE)

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

Lời mở đầu

Hiện nay cũng như nhiều nước trên thế giới và trong khu vực, Việt Nam đang phảiđối mặt với nhiều thách thức liên quan đến nguồn nước Nguồn nước, ở nhiều nơi suygiảm nghiêm trọng; mặt khác, tình trạng lũ lụt, nước biển dâng, triều cường, sạt lở bờbiển ngày càng trầm trọng ; phát triển kinh tế, xã hội, tăng dân số, làm phát sinhnhững mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng, bảo vệ tài nguyên nước và đang đứng trướcnguy cơ suy thoái, cạn kiệt do tác động của biến đổi khí hậu và gia tăng khai thác, sửdụng nước ở quốc gia ở thượng nguồn

Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên - Môi trường, hiện mỗi năm, cókhoảng 9.000 người tử vong do nguồn nước và vệ sinh kém, gần 250 ngàn người nhậpviện vì bị tiêu chảy cấp bởi nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm, khoảng 200.000 ngườimắc bệnh ung thư mỗi năm mà một trong những nguyên nhân chính là do ô nhiễmnguồn nước Theo một báo cáo gần đây của Bộ Tài nguyên và Môi trường vẫn cóđến 30% dân số chưa nhận thức được tầm quan trọng của sử dụng nước an toàn Vìnhững lý do đó, WHO xếp Việt Nam vào số những nước có tình trạng an ninh nguồnnước đáng báo động, nhất là ở khu vực nông thôn

Ở nhưng huyện vùng ven của Thành phố Hồ Chí Minh là huyện Củ Chi, BìnhChánh và Hóc Môn, phần lớn người dân sử dụng nước giếng làm nước sinh hoạt Theokết quả nghiên cứu của Trung tâm Y tế dự phòng Tp.HCM thì trong 1.400 mẫu nướcgiếng khoan tại bảy quận, huyện (12, Bình Tân, Thủ Đức, Hóc Môn, Nhà Bè, BìnhChánh, Củ Chi) đã xét nghiệm có 1.125 mẫu lấy tại các khu phố chưa phủ mạng lướicấp nước sạch và 275 mẫu tại các điểm có nguy cơ ô nhiễm Tuy nhiên, tỷ lệ hộ dânđược sử dụng nước sạch rất thấp

Vì vậy, để góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, đáp ứng nhu cầu nước sạchcho người dân ở khu dân cư Phú Xuân, cần xây dựng một hệ thống xử lý nước cấp với

đề tài án “Xây dựng hệ thống xử lý nước cấp sử dụng nguồn nước mặt cho người

dân ở khu dân cư Phú Xuân dân số 2500 người”.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN VÀ NGUỒN NƯỚC CẤP

1.1 Thông tin dự án

Với tổng diện tích 258.005m2, Khu dân cư Phú Xuân – Nhà Bè là một khu đô thịmới có cơ cấu tổ chức hiện đại, đồng bộ về hệ thống hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xãhội, có tiêu chuẩn cao đáp ứng được nhu cầu về ở, sinh hoạt làm việc và nghỉ ngơi củangười dân

Diện tích xây dựng toàn khu chiếm 60.889,2m2, tổng diện tích sàn xây dựng là121.778m2 sẽ phục vụ cho khoảng 2.500 người dân

KDC Cotec Phú Xuân nằm ngay mặt tiền đường 15B Nguyễn Lương Bằng nối dài

lộ giới 40m và nằm bên cạnh trục đường Huỳnh Tấn Phát.KDC Cotec Phú Xuân còn

sở hữu vị trí “cận giang” view hai con sông lớn là sông Nhà Bè và sông Mương Chuối

Hình 1.1 Vị trí khu dân cư Phú Xuân.

1.2 Tầm quan trọng của nước cấp

Nước sạch không thể thiếu trong đời sống của con người, hàng ngày chúng ta sinhhoạt đều phải sử dụng nguồn nước sạch từ ăn uống, tắm rửa, giặt giũ, vệ sinh,… Ngoài

ra, việc sử dụng nước sạch trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp để tạo ra các thựcphẩm sạch cũng là yếu tố quan trọng quyết định sức khỏe của con người

Hiện nay, tổ chức Liên Hiệp Quốc đã thống kê có một phần ba điểm dân cư trên thếgiới thiếu nước sạch sinh hoạt, do đó người dân phải dùng đến các nguồn nước nhiễmbẩn Điều dẫn đến hàng năm có 500 triệu người mắc bệnh và 10 triệu người (chủ yếulà trẻ em) bị chết, 80 % trường hợp mắc bệnh là người dân ở các nước đang phát triển

có nguyên nhân từ việc dùng nguồn nước bị ô nhiễm

Mỗi quốc gia đều có những tiêu chuẩn riêng về nước cấp, trong đó các chỉ tiêu caothấp khác nhau nhưng nhìn chung các chỉ tiêu này phải đảm bảo an toàn vệ sinh về sốlượng vi sinh có trong nước, không có chất độc hại làm ảnh hưởng đến sức khỏe conngười, các chỉ tiêu về pH, nồng độ oxy hòa tan, độ đục, độ màu, hàm lượng các kimloại hòa tan, độ cứng, mùi vị… Tiêu chuẩn chung nhất là của Tổ chức sức khỏe thếgiới WHO hay của cộng đồng châu Âu Ngoài ra nước cấp cho công nghiệp bên cạnhcác chỉ tiêu chung về nước cấp thì tùy thuộc từng mục đích mà đặt ra những yêu cầuriêng

Các nguồn nước trong tự nhiên ít khi đảm bảo các tiêu chuẩn do tính chất có sẵncủa nguồn nước hay bị gây ô nhiễm nên tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước và yêucầu về chất lượng nước mà cần thiết phải có quá trình xử lý nước thích hợp, đảm bảocung cấp nước có chất lượng tốt và ổn định

1.3 Các loại nguồn nước sử dụng làm nước cấp

Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi lànước thô) từ nước mặt, nước ngầm, nước biển

Theo địa hình và các điều kiện môi trường xung quanh mà các nguồn nước tự nhiên

có chất lượng nước khác nhau Như ở những vùng núi đá vôi, điều kiện phong hóamạnh, nguồn nước sẽ chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+, nước có độ cứng cao, hàm lượng hòatan lớn…

1.3.1 Nước mặt

Bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông, suối Do kết hợp từdòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng củanước mặt là:

 Chứa khí hoà 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 trong nước cónồng độ 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

Nguồn nước mặt tiếp nhận nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất hữu

cơ và vi khuẩn gây bệnh Nguồn nước tiếp nhận các dòng thải công nghiệp thường bị ônhiễm bởi các chất độc hại như kim loại nặng, các chất hữu cơ và các chất phóng xạ.Thành phần và chất lượng của nguồn nước mặt chịu ảnh hưởng của các yếu tố tựnhiên, nguồn gốc xuất xứ và tác động của con người trong quá trình khai thác và sửdụng

Nước mặt là nguồn nước tự nhiên mà con người thường sử dụng nhất nhưng cũng lànguồn nước rất dễ bị ô nhiễm Do đó nguồn nước mặt tự nhiên khó đạt yêu cầu để đưavào trực tiếp sử dụng trong sinh hoạt hay phục vụ sản xuất mà không qua xử lý

Hàm lượng các chất có hại cao và nhiều vi sinh vât gây bệnh cho con người trongnguồn nước mặt nên nhất thiết phải có sự quản lý nguồn nước, giám định chất lượngnước, kiểm tra các thành phần hóa học, lý học, mức độ nhiễm phóng xạ thường xuyên

Bảng 1.1 Thành phần các chất gây nhiễm bẩn nước mặt [1]

Chất rắn lơ lửng

Cát

Keo Fe(OH)3

Các chất thải hữu

cơ, vi sinh vật

Tảo

Đất sétProteinSilicat SiO2

Chất thải sinh hoạt hữu cơCao phân tử hữu cơ

Tổ chức thế giới đưa ra một số nguồn ô nhiễm chính trong nước mặt như sau:

 Nước nhiễm bẩn do vi trùng, virus và các chất hữu cơ gây bệnh Nguồn nhiễm bẩnnày có trong các chất thải của người và động vật, trực tiếp hay gián tiếp đưa vàonguồn nước Hậu quả là các bệnh truyền nhiễm như tả, thương hàn, lỵ… sẽ lây quamôi trường nước ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng

 Nguồn ô nhiễm là các chất hữu cơ phân hủy từ động vật và các chất thải trong nôngnghiệp Các chất này không trực tiếp gây bệnh nhưng là môi trường tốt cho các visinh vật gây bệnh hoạt động Đó là lý do bệnh tật dễ lây lan qua môi trường nước.

 Nguồn nước bị nhiễm bẩn do chất thải công nghiệp, chất thải rắn có chứa các chấtđộc hại của các cơ sở công nghiệp như phenol, cyanur, crom, cadimi, chì, … Cácchất này tích tụ dần trong nguồn nước và gây ra các tác hại lâu dài

 Nguồn ô nhiễm dầu mỡ và các sản phẩm từ dầu mỏ trong quá trình khai thác, sảnxuất và vận chuyển làm ô nhiễm nặng nguồn nước và gây trở ngại lớn trong côngnghệ xử lý nước

 Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp được sử dụng và thải ra trong sinh hoạtvà công nghiệp tạo ra lượng lớn các chất hữu cơ không có khả năng phân hủy sinhhọc cũng gây ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước mặt

Tóm lại, các yếu tố địa hình, thời tiết là yếu tố khách quan gây ảnh hưởng đến chấtlượng nước mặt; còn xét đến một yếu tố khác chủ quan hơn là các tác động của conngười trực tiếp hay gián tiếp vào quá trình gây ô nhiễm môi trường nước mặt

1.3.2 Nước ngầm

Được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, chất lượng nước ngầm phụ thuộcvào thành phần khoáng hoá và cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy nước chảyqua các địa tầng chứa cát và granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Khinước ngầm chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và độ kiềmhydrocacbonat khá cao Ngoài ra đặc trưng chung của nước ngầm là:

 Độ đục thấp

 Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định

 Không có oxy nhưng có thể chứa nhiều khí như: CO2, H2S, …

 Chứa nhiều khoáng chất hoà tan chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, flo…

 Không có hiện diện của vi sinh vật

Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt do đó nước ngầmthường có chất lượng tốt hơn Thành phần đáng quan tâm của nước ngầm là sự có mặtcủa các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa vàsinh hóa trong khu vực Những vùng có nhiều chất bẩn, điều kiện phong hóa tốt vàlượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan và các chấthữu cơ

Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, các chỉ tiêu visinh cũng tốt hơn so với nước mặt Ngoài ra nước ngầm không chứa rong tảo là nhữngnguồn rất dễ gây ô nhiễm nước

Bảng 1.2 Các đặc tính của nước mặt và nước ngầm [1]

Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định

Chất khoáng hòa tan Thay đổi theo chất lượng đất,

lượng mưa

Ít thay đổi, cao hơn so với nướcmặt ở cùng một vùng

Fe2+ và Mn2+ Rất thấp (trừ dưới đáy hồ) Thường xuyên có

Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp hoặc không có Nồng độ cao

NH4+ Xuất hiện ở những vùng nước

nhiễm bẩn Thường xuyên có mặt

SiO2 Thường có ở nồng độ trung

bình Thường có ở nồng độ cao

Nitrat Thường thấp Thường có ở nồng độ cao do sựphân hủy hóa học

Vi sinh vật Vi trùng (nhiều loại gây bệnh),

virus các loại và tảo

Các vi khuẩn do sắt gây rathường xuất hiện

Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm,nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất, nó tạonên sự cân bằng giữa thành phần của nước và đất

Nước chảy dưới lớp đất cát hay granite là axit và ít muối khoáng Nước chảytrong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi

Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải nhiễm bẩn, nước ngầm nóichung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định Người ta chia nướcngầm ra hai loại khác nhau:

 Nước ngầm hiếu khí (có oxy): thông thường loại này có chất lượng tốt, cótrường hợp loại này không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu dùng.Trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như H2S, CH4, NH4…

 Nước ngầm yếm khí (không có oxy): trong quá trình nước thấm qua đất đá oxy

bị tiêu thụ, lượng oxy hòa tan tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạothành

 Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao cùng với sự có mặt của ion Mg2+

sẽ tạo nên độ cứng cho nước Ngoài ra trong nước còn chứa các ion như Na2+, Fe2+,

Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42-, Cl-,…

Đặc tính chung về thành phần, tính chất nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt

độ, tính chất ít thay đổi và không có oxy hòa tan Các lớp nước trong môi trường khépkín là chủ yếu, thành phần nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ônhiễm khác nhau Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi của lưu lượng của lớpnước sinh ra do nước mưa Ngoài ra một tính chất của nước ngầm là thường không cómặt của vi sinh vật, vi khuẩn gây bệnh

1.3.3 Nước mưa

Nước mưa có thể xem như nước cất tự nhiên nhưng không hoàn toàn tinh khiết bởivì nước mưa có thể bị ô nhiễm bởi khí, bụi, và thậm chí cả vi khuẩn có trong khôngkhí Khi rơi xuống, nước mưa tiếp tục bị ô nhiễm do tiếp xúc với các vật thể khácnhau Hơi nước gặp không khí chứa nhiều khí oxit nitơ hay oxit lưu huỳnh sẽ tạo nêncác trận mưa axit Hệ thống thu gom nước mưa dùng cho mục đích sinh hoạt gồm hệthống mái, máng thu gom dẫn về bể chứa Nước mưa có thể dự trữ trong các bể chứa

có mái che để dùng quanh năm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC

Trong quá trình xử lí nước cấp, cần phải thực hiện các biện pháp như sau:

 Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị làm sạch như: song chắn rác,lưới chắn rác, bể lắng, bể lọc

 Biện pháp hoá học: dùng hoá chất cho vào nước để xử lí nước như: dùng phènlàm chất keo tụ, dùng vôi kiềm hoá nước, cho Clo vào nước để khử trùng

 Biện pháp lí học: dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóngsiêu âm Điện phân nước biển để khử muối Khử khí CO2 hoà tan trong nước bằngphương pháp làm thoáng

Trong ba biện pháp xử lí nêu ra trên đây thì biện pháp cơ học là biện pháp xử línước cơ bản nhất Có thể dùng biện pháp cơ học để xử lí nước một cách độc lập hoặckết hợp với các biện pháp hoá học và lý học để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quảxử lí nước Trong thực tế để đạt được mục đích xử lí một nguồn nước nào đó một cáchkinh tế và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lí bằng việc kết hợp của nhiềuphương pháp

2.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ

Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tácđộng của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng củaoxy hòa tan trong nước, và điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn vào và lưulượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm

2.2 Song chắn rác và lưới chắn

Được đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại trừ vật nổi, vật trôi

lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả làm sạch của cáccông trình xử lý

2.3 Quá trình làm thoáng

Đây là giai đoạn trong dây chuyền công nghệ xử lý nước có nhiệm vụ hòa tan oxytừ không khí vào nước để oxy hóa sắt, mangan hóa trị (II) thành sắt (III) và mangan(IV) tạo thành các hợp chất Fe(OH)3, Mn(OH)4 kết tủa để lắng và đưa ra khỏi nướcbằng quá trình lắng, lọc Ngoài ra quá trình làm thoáng còn làm tăng hàm lượng oxyhòa tan trong nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa chất hữu cơ trong quátrình khử mùi và màu của nước

Có hai phương pháp làm thoáng:

 Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏngtrong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên hay trong các thùng kín rồi thổi khôngkhí vào thùng như các giàn làm thoáng cưỡng bức.

 Đưa không khí vào trong nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọtnhỏ theo giàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làmthoáng

Trong kĩ thuật xử lý nước thường người ta áp dụng các giàn làm thoáng theophương pháp đầu tiên và các thiết bị làm thoáng hỗn hợp giữa hai phương pháp trên:làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước Đầu tiên tia nước tiếpxúc với không khí sau khi chạm mặt tia nước kéo theo bọt khí đi sâu vào khối nướctrong bể tạo thành các bọt khí nhỏ nổi lên

2.4 Clo hóa sơ bộ

Là quá trình cho clo vào nước trong giai đoạn trước khi nước vào bể lắng và bể lọc,tác dụng của quá trình này là

 Kéo dài thời gian tiếp xúc để tiệt trùng khi nguồn nước bị nhiễm bẩn

 Oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạothành các kết tủa tương ứng

 Oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu

 Trung hòa amoniac thành cloramin có tính chất tiệt trùng kéo dài

Ngoài ra Clo hóa sơ bộ còn có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của rong rêu trongbể phản ứng tạo bông cặn và bể lắng, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra các chấtnhầy nhớt trên mặt bể lọc làm tăng thời gian của chu kỳ lọc…

2.5 Quá trình khuấy trộn hóa chất

Mục đích là tạo ra điều kiện phân tán nhanh và đều hóa chất vào toàn bộ khối lượngnước cần xử lý vì phản ứng thủy phân tạo nhân keo tụ diễn ra rất nhanh, nếu khôngtrộn đều và trộn kéo dài thì sẽ không tạo ra được các nhân keo tụ đủ, chắc, và đềutrong thể tích nước, hiệu quả lắng sẽ kém và tiêu tốn hóa chất nhiều hơn

2.6 Quá trình keo tụ và phản ứng tạo bông cặn

Keo tụ và tạo bông cặn là quá trình tạo ra các tác nhân có khả năng kết dính cácchất làm bẩn nước ở dạng hòa tan hay lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắngđược trong các bể lắng hay kết dính trên bề mặt của lớp vật liệu lọc với tốc độ nhanhvà kinh tế nhất

Trong kĩ thuật xử lý nước thường dùng phèn nhôm Al2(SO4)3 hay phèn sắtFeCl3, Fe2(SO4)3 và FeSO4 Quá trình sản xuất, pha chế định lượng phèn nhôm thườngđơn giản hơn đối với phèn sắt nên tuy phèn sắt hiệu quả cao hơn nhưng vẫn ít được sửdụng.

Hiệu quả của quá trình tạo bông cặn phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấytrộn để các nhân keo tụ và cặn bẩn va chạm và dính kết vào nhau Để tăng hiệu quảcho quá trình tạo bông cặn người ta thường cho polyme được gọi là chất trợ lắng vàobể phản ứng tạo bông Polyme sẽ tạo liên kết lưới anion nếu trong nước thiếu các ionđối như SO42-, nếu trong nước có thành phần ion và độ kiềm thỏa mãn thì điều kiệnkeo tụ thì polyme sẽ tạo ra liên kết trung tính

2.7 Quá trình lắng

Đây là quá trình làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước nguồn bằng các biệnpháp:

 Lắng trọng lực trong các bể lắng khi đó các hạt cặn có tỉ trọng lớn hơn sẽ lắngxuống đáy bể

 Lực li tâm sẽ tác dụng vào các hạt cặn trong bể lắng li tâm và cyclon thủy lựclàm các hạt cặn lắng xuống

 Lực đẩy nổi do các hạt khí dính bám vào các hạt cặn ở các bể tuyển nổi

Cùng với việc lắng cặn, quá trình lắng còn làm giảm được 90  95% vi trùng cótrong nước (vi trùng luôn bị hấp thụ và dính bám vào các hạt bông cặn trong quá trìnhlắng)

Có ba loại cặn thường được xử lý trong quá trình lắng như sau:

 Lắng các hạt cặn phân tán riêng rẽ: trong quá trình lắng không thay đổi hìnhdáng, độ lớn, tỷ trọng Trong quá trình xử lý nước ta không pha phèn nên công trìnhlắng thường có tên gọi là lắng sơ bộ

 Lắng các hạt ở dạng keo phân tán: thường được gọi là lắng cặn đã được phaphèn Trong quá trình lắng các hạt cặn có khả năng kết dính với nhau thành bông cặnlớn khi đủ trọng lực sẽ lắng xuống, ngược lại các bông cặn có thể bị vỡ thành các hạtcặn nhỏ, do đó trong khi lắng các bông cặn có thể bị thay đổi kích thước, hình dạng, tỷtrọng

 Lắng các hạt cặn đã đánh phèn: các hạt có khả năng kết dính với nhau nhưngnồng độ lớn hơn (thường lớn hơn 1000 mg/l), các bông cặn này tạo thành lớp mây cặnliên kết với nhau và dính kết để giữ lại các hạt cặn bé phân tán trong nước

Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, trongbể tạo bông tạo ra các hạt cặn to, bền, chắc và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao.Nhiệt độ nước càng cao, độ nhớt càng nhỏ, sức cản của nước đối với các hạt cặn cànggiảm làm tăng hiệu quả của quá trình lắng Hiệu quả lắng tăng lên 2  3 lần khi nhiệt

độ nước tăng 1000C

Thời gian lưu nước trong bể lắng cũng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệuquả của bể lắng Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của các phần tửnước trong bể lắng thường phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tínhtoán Nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽgiảm đi rất nhiều Vận tốc dòng nước trong bể lắng không được lớn hơn trị số vận tốcxoáy và tải cặn đã lắng lơ lửng trở lại dòng nước

2.8 Quá trình lọc

Quá trình lọc là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ đểgiữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc hạt cặn và vi trùng cótrong nước Sau một thời gian dài làm việc, lớp vật liệu lọc bị khít lại làm giảm tốc độlọc Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặcgió hoặc gió kết hợp nước để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc

Trong dây chuyền xử lý nước cấp cho sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làmtrong nước triệt để Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua lọc phải đạt tiêuchuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l)

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể có nguyên tắc làmviệc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau; cơ bản có thể chia ra cácloại bể lọc sau:

 Theo tốc độ lọc:

+ Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1  0.5 m/h

+ Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5  15 m/h

+ Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36  100 m/h

 Theo chế độ dòng chảy:

+ Bể lọc trọng lực: bể lọc hở, không áp

+ Bể lọc áp lực: bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệulọc

 Theo chiều dòng chảy:

+ Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống dưới như bểlọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…

+ Bể lọc ngược: là bể lọc có chiều nước chảy qua lớp vật liệu lọc là từ dưới lên trênnhư bể lọc tiếp xúc…

+ Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống vàtừ dưới lên, nước được thu ở tầng giữa như bể lọc AKX…

 Theo số lượng lớp vật liệu lọc: bể lọc có 01 lớp vật liệu lọc hay 02 lớp vật liệulọc hoặc nhiều hơn

 Theo cỡ hạt vật liệu lọc:

+ Bể lọc có hạt cỡ nhỏ: d < 0.4 mm

+ Bể lọc có hạt cỡ vừa: d = 0.4  0.8 mm

+ Bể lọc có hạt cỡ lớn: d > 0.8 mm

 Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc:

+ Bể lọc có vật liệu lọc dạng hạt

+ Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu lọc dạng xốp

+ Bể lọc có màng lọc: nước đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ haylớp vật liệu rỗng

Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinhtế của quá trình lọc Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến là cát thạch anh tựnhiên Ngoài ra cón có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đáhoa nghiền, than antraxit, polyme… Các vật liệu lọc cần phải thỏa mãn các yêu cầu vềthành phần cấp phối tích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định vềhóa học

Ngoài ra trong quá trình lọc người ta còn dùng thêm than hoạt tính như là một hoặcnhiều lớp vật liệu lọc để hấp thụ chất gây mùi và màu của nước Các bột than hoạt tính

có bề mặt hoạt tính rất lớn, chúng có khả năng hấp thụ các phân tử khí và các chất ởdạng lỏng hòa tan trong nước

2.9 Flo hóa

Khi cấp nước cho sinh hoạt và ăn uống có hàm lượng flo < 0.5 mg/l thì cần phảithêm flo vào nước Để flo hóa có thể dùng các hóa chất như sau: silic florua natri,florua natri, silic florua amoni…

2.10 Khử trùng nước

Là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống Sau cácquá trình xử lý, nhất là sau khi nước qua lọc thì phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại,song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh thì cần phải tiến hành khử trùngnước

Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như dùng các chất oxy hóa mạnh,các tia vật lý, siêu âm, dùng nhiệt hoặc các ion kim loại nặng… Hiện nay ở Việt Namđang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh (sửdụng phổ biến là clo và các hợp chất của clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành vàquản lý đơn giản).

2.11 Ổn định nước

Là quá trình khử tính xâm thực của nước đồng thời cấy lên mặt trong thành ống lớpmàng bảo vệ để cách ly không cho nước tiếp xúc trực tiếp với vật liệu làm ống Tácdụng của lớp màng bảo vệ này là để chống gỉ cho ống thép và các phụ tùng trên đườngống Hóa chất thường dùng để ổn định nước là hexametephotphat, silicat natri, soda,vôi…

2.12 Làm mềm nước

Làm mềm nước tức là khử độ cứng trong nước (khử các muối Ca, Mg có trongnước) Nước cấp cho một số lĩnh vực công nghiệp như dệt, sợi nhân tạo, hóa chất, chấtdẻo, giấy… và cấp cho các loại nồi hơi thì cần phải làm mềm nước Các phương pháplàm mềm nước phổ biến là: phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháptrao đổi ion

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VỚI

NGUỒN NƯỚC LÀ SÔNG SÀI GÒN

3.1 ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT NƯỚC SÔNG SÀI GÒN

3.1.1 Vị trí địa lý

3.1.1.1 Bắt nguồn

Sông Sài Gòn bắt nguồn từ Krachê - Campuchia ở độ cao tiên 200 m so với mựcnước biển, chảy đến hồ Dầu Tiếng (tỉnh Tây Ninh) - nơi đây đã khai thác sử dụng côngtrình thuỷ lợi Dầu Tiếng - sau đó chảy ngang địa phận tỉnh Bình Dương đến Thànhphô' Hổ Chí Minh và sau cùng hợp lưư với sông Đồng Nai tại Mũi Đèn Đỏ (Nhà Bè).Chiều dài sông từ thượng nguồn đến Mũi Đèn Đỏ khoảng 280 km, độ dóc trung bìnhcủa sông là 0,69%, hệ số uốn khúc 2,27, lưu lượng vào mùa kiệt là 6 m3/s và lưulượng trung bình là 69 m3/s Đoạn thượng lưu có lòng sông hẹp với chiều rộng trungbình 20 m, uốn khúc quanh các triền đồi đến hồ Dầu Tiếng, tại đây có đập thuỷ lợingăn vùng, độ cao nước lên đến 25 m, tạo nên hồ chứa nước có diện tích 260.000 havà dung tích chứa khoảng 1,45 tỷ m3, phục vụ tốt cho các nhu cầu sản xuất nôngnghiệp ở tỉnh Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh Diện tích của lưu vực sông SàiGòn khoảng 4.500 km2, bao gồm 1 phần của tính Tây Ninh, Bình Dương và Thành phốHồ Chí Minh.[2]

Sông Sài Gòn nối với sông Đồng Nai thông qua hệ thông sông Rạch Chiếc ở đoạngần hợp lưu của 2 sông

Bộ là phần chìm sâu của các thành hệ hoạt hoá Mezozoi thuộc đới Đà Lạt, chỉ ở phầncực Tây là phần móng Paleozoi, móng của đồng bằng bị các đứt gãy theo hướng TâyBắc - Đông Nam và Đông Bắc - Tây Nam phân tách thành các khối tảng nâng hạ khácnhau Các hoạt động kiến tạo trẻ làm cho đặc điểm địa chất - thuỷ văn của miền đồngbằng Nam Bộ thêm phức tạp

Đặc điểm địa hình cùng với các yếu tố khác như đất đai, thảm phủ thực vật có ảnhhưởng lớn đến quá trình xói mòn, rửa trôi trên mặt đất và từ đó ảnh hưởng đến chấtlượng nước sông cũng như hoạt động lâu bền của các hồ chứa Đặc điểm địa hình còn

có mối quan hệ khăng khít với đặc điểm khí hậu, ảnh hưởng chi phối đến lưu vực hứngnước và môđun dòng chảy bề mặt Ngoài ra, độ dốc bề mặt địa hình còn liên quan đếntiềm năng thuỷ điện của các dòng sông

Do nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa cao nguyên Nam Trung Bộ và đồng bằng sôngCửu Long, lại tiếp giáp với thềm lục địa biển Đông nên địa hình lưu vực sông Sài Gòn

- Đồng Nai vừa mang đặc điểm của một cao nguyên, vừa có dáng dấp, sắc thái củamột đồng bằng, lại vừa có nét đặc trưng của một vùng duyên hải Nhìn tổng thể, lưuvực sông có địa hình nghiêng dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam với độ dốc trung bìnhtoàn lưu vực là 4,6% Điểm chung của khối địa hình này là cao nguyên Lang BiangNam Trường Sơn có độ cao khoảng 2.000 m và thấp dần cho tới khi gặp sông Vàm Cỏ

có độ cao từ 1 - 3 m Càng lên phía Bắc và Đông Bắc, địa hình càng cao, mức độ chiacắt từ trung bình đến mạnh Mặc dù độ dốc bình quân của lưu vực chỉ đạt 4,6% nhưngtrên dòng chính sông Đồng Nai có nhiều thác ghềnh tạo nên tiềm năng thủy điện rấtlớn Một cách tổng quát có thể phân chia địa hình lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Naithành 4 dạng hình thái:

 Địa hình rừng núi: hầu hết thuộc cao nguyên Lâm Viên và Di Linh trong địaphận tỉnh Lâm Đồng, một ít ở Ninh Thuận, Bình Thuận, Đồng Nai, Bình Phước, TâyNinh và liền một dãy với cao nguyên Nam Đăk Lăk Có thể chia vùng này ra ba loạiđịa hình riêng:

+ Vùng núi ven các đồng bằng sát biển với những dãy núi nhỏ có địa hình cắt xẻmạnh

+ Vùng núi bao quanh Đà Lạt nằm trên 1 nền cao nguyên có độ cao trung bình

1200 -1700 m, địa hình khá phức tạp với nhiều đồi cùng các lòng chảo nhỏ.Đây là vùng của cao nguyên Lâm Viên, đỉnh mái nhà của lưu vực Độ caotuyệt đối của vùng này là đỉnh Bidoup - 2287 m

+ Vùng cao nguyên Nam Đăk Lăk có cao độ khoảng 600-1000m và địa hìnhthoải dần về phía Nam và Tây - Nam Đây là vùng của cao nguyên Xnaro và 1phần của cao nguyên Di Linh

 Địa hình trung du: vùng trung du bao gồm phần lớn các tình Đồng Nai, BìnhDương, Bình Thuận và thành phố Hồ Chí Minh

 Địa hình đồng bằng: phân bố chủ yếu trên lưu vực sông Vàm cỏ, hạ lưu sôngĐồng Nai, hạ lưu sông Sài Gòn và thượng - trung lưu của 1 số lưu vực sông độc lậpven biển Đông Nam Bộ