CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH NHU CẦU CẤP NƯỚC CỦA QUẬN Ô MÔN 2.1 HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC CỦA QUẬN Ô MÔN Hệ thống cấp nước hiện tại của quận Ô Môn tức huyện Ô Môn trước đây có 1 nhà máy, tuy nhiên cô
TỔNG QUAN VỀ QUẬN Ô MÔN
Điều kiện tự nhiên
1.1.1 Vị trí Đầu năm 2004, Quận Ô Môn được thành lập trên cơ sở tách ra từ huyện Ô Môn thành quận Ô Môn và huyện Cờ Đỏ theo Nghị định 05/2004 của Chính phủ Quận Ô Môn - Bắc giáp huyện Thốt Nốt.-Nam giáp quận Bình Thủy, huyện Phong Điền.- Đông giáp huyện Lai Vung, tỉnh Đông Pháp.-Tây giáp huyện Cờ Đỏ Ô Môn là một vùng đất có vị trí quan trọng, nằm án ngự phía Bắc thành phố Cần Thơ, cách trung tâm thành phố Cần Thơ 21 km có đường giao thông thủy bộ quan trọng, là huyết mạch nối liền thành phố Cần Thơ đi các tỉnh An Giang, Kiên Giang, Đồng Tháp và nước bạn Campuchia Về giao thông bộ có Quốc lộ 91 nối liền với quốc lộ 1A từ Cần Thơ đi An Giang và Kiên Giang và 4 tuyến Tỉnh lộ tỏa ra các hướng Về đường thủy có sông Hậu nằm về phía Đông Bắc, có đoạn chảy qua quận Ô Môn dài 15 km, các phương tiện trọng tải lớn đi được đến Cảng Cần Thơ, Cảng Cái Cui, các tỉnh lân cận và mối giao lưu thuận tiện đến các tỉnh Kiên Giang, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và hệ thống sông ngồi chằng chịt như: Rạch Tắc Ông Thục, Ba Rích, Cam My, Bà Sự, Tầm Vu, Rạch Bằng Tăng, … rất thuận lợi đi lại, vận chuyển trên địa bàn
Quận Ô Môn hiện có 5 phường (Châu Văn Liêm, Thới Long, Thới An, Phước Thới, Trường Lạc); quận lỵ đặt tại phường Châu Văn Liêm Diện tích tự nhiên 12.540 ha; dân số 128.075 người, gồm các dân tộc Kinh, Hoa, Khmer; mật độ dân số 1.016 người/km2 Ô Môn ngày nay đã có nhiều biến đổi sâu sắc so với Ô Môn của Trấn Giang xưa và có thể nói đã thay da đổi thịt so với Phong Phú năm 1975 Từ trước đây chỉ trồng lúa một vụ, nay Ô Môn đã trồng lúa ba vụ và cây trái, hoa màu cho năng suất cao; hệ thống nhà máy, cơ sở sản xuất công nghiệp, dịch vụ và hệ thống chợ, cơ sở thương mại ngày càng phát triển, đời sống vật chất và văn hóa tinh thần được nâng lên rõ nét Đồng thời, quận không ngừng thúc đẩy công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, đem lại cuộc sống ấm no, hạnh phúc cho người dân.
1.1.3 Địa hình Địa hình quận Ô Môn tương đối bằng phẳng và cao dần từ Bắc xuống Nam Vùng phía Bắc và vùng trũng nên thường bị ngập úng vào mùa mưa lũ tháng 9 hàng năm
Khí hậu nhiệt đới gió mùa của Ô Môn tương đối ôn hòa, với nhiệt độ trung bình từ 24-27°C và ít biến động giữa các tháng Nhiệt độ cao nhất hiếm khi vượt quá 28°C, còn nhiệt độ thấp nhất không dưới 17°C, tạo nên nền nhiệt ổn định quanh năm Mỗi năm Ô Môn có khoảng 2.500 giờ nắng, tương đương 7 giờ nắng mỗi ngày, trong khi độ ẩm trung bình khoảng 82% và dao động theo mùa.
Tài nguyên thiên nhiên và tiềm năng kinh tế
1.2.1.1 Tài nguyên đất Được bồi đắp thường xuyên của Sông Hậu và các sông khác nên đất đai Ô Môn tương đối màu mỡ Diện tích đất phù sa có trên 14,6 vạn ha, chiếm 49,6% diện tích tự nhiên Ngoài ra Ô Môn còn một số loại đất khác, trong đó có đất nhiễm mặn ít, đất nhiễm phèn nhưng không nhiễm mặn Nhìn chung, khí hậu và thổ nhưỡng Ô Môn rất thuận lợi cho việc phát triển một nền nông nghiệp đa ngành với nhiều loại cây trồng và vật nuôi
Ở khu vực Ô Môn, bước đầu đã xác định một số loại khoáng sản phù hợp cho khai thác quy mô công nghiệp Than bùn tại Ô Môn có trữ lượng khoảng 150 nghìn tấn Nước khoáng được phát hiện tại một số điểm với nhiệt độ khoảng 42°C và lưu lượng 16 l/s, cho thấy tiềm năng khai thác và sử dụng cho nhiều ứng dụng.
1.2.2.1 Tiềm năng du lịch Ô Môn có tiềm năng để phát triển du lịch theo hướng du lịch xanh, sinh thái kết hợp với tham quan các di tích văn hóa, lịch sử, nhân văn, phát huy thế mạnh sông nước, miệt vườn của vùng đồng bằng sông Cửu Long Phát triển du lịch theo quy hoạch nhằm đáp ứng nhu cầu tham quan, giải trí, an dưỡng của khách du lịch và ngoài nước
1.2.2.2 Những lĩnh vực lợi thế kinh tế Ô Môn có khoảng 1.000 ha mặt nước nuôi trồng thủy sản, thích hợp với nuôi thủy sản nước ngọt, tập trung đầu tư khai thác nuôi thủy sản nước ngọt để trở thành lĩnh vực có lợi thế trong ngành nông nghiệp của tỉnh Thời kỳ 2001-2005, dự kiến đầu tư khai thác ít nhất 40.000 ha mặt nước nuôi thủy sản, sản lượng nuôi trên 60.000 tấn đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa và khai thác tối đa năng lực chế biến, nâng kim ngạch xuất khẩu thủy sản
Quận Ô Môn đang khai thác hiệu quả lợi thế tự nhiên và sinh thái để phát triển cây ăn quả, tập trung vào các loại chủ lực như xoài, bưởi, sầu riêng, nhãn, chôm chôm, măng cụt, cùng cam và quýt sạch bệnh Việc đầu tư kinh tế vườn được kết hợp với khai thác du lịch thế mạnh, hình thành chuỗi giá trị nông nghiệp - du lịch bền vững Nông dân và doanh nghiệp được ứng dụng công nghệ chăm sóc và quản lý dịch hại để đảm bảo sản phẩm an toàn, sạch bệnh và chất lượng cao Quận Ô Môn đang xây dựng hệ sinh thái nông nghiệp kết nối với du lịch, cho phép du khách tham quan vườn, trải nghiệm hái quả và thưởng thức đặc sản, từ đó tăng thu nhập cho người dân và nâng cao sức cạnh tranh của nông sản Ô Môn trên thị trường.
Ngành công nghiệp tiểu thủ công nghiệp của quận Ô Môn phát triển dựa trên nguồn lao động và nguyên liệu tại chỗ, đảm bảo sự cân đối giữa cung ứng và nhu cầu địa phương Ô Môn tập trung đầu tư vào công nghiệp chế biến và ứng dụng công nghệ hiện đại để chế biến nông sản, đặc biệt chú trọng ngành công nghiệp sau thu hoạch nhằm nâng cao giá trị và sức cạnh tranh cho nông sản địa phương Đồng thời, quận đẩy mạnh xây dựng kết cấu hạ tầng các khu công nghiệp và khu chế xuất để thu hút đầu tư, kích hoạt chuỗi cung ứng và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế địa phương.
Hiện trạng cấp nước Quận Ô Môn
2.1 HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC CỦA QUẬN Ô MÔN
Hệ thống cấp nước tại quận Ô Môn hiện chỉ có một nhà máy duy nhất, với công suất còn rất nhỏ so với nhu cầu ngày càng tăng của người dân và trước tác động của ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng nghiêm trọng Sự gia tăng đăng ký lắp đặt đồng hồ nước máy ở các hộ dân phản ánh nhu cầu nước sạch lớn hơn và khiến nhà máy cũ bị quá tải Điều này cho thấy cần thiết phải xây dựng một trạm cấp nước mới nhằm nâng cao năng lực cấp nước, giảm quá tải và phục vụ tốt hơn cho người dân trên địa bàn quận.
Sự cần thiết của việc cấp nước cho Quận Ô Môn
Nước là nguồn sống thiết yếu, song hành cùng không khí và ánh sáng, đóng vai trò then chốt trong đời sống con người và các hoạt động sinh hoạt hàng ngày Quá trình hình thành và tích lũy chất hữu cơ sơ sinh bắt nguồn từ quang hợp, diễn ra dưới tác động của năng lượng mặt trời với sự tham gia của nước và không khí Trong chu trình trao đổi chất, nước đóng vai trò trung tâm, đáp ứng nhu cầu thiết yếu của con người và toàn nhân loại ở khu dân cư, từ nước phục vụ sinh hoạt đến việc nâng cao đời sống tinh thần và sức khỏe Bên cạnh đó, nước còn đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác, đóng góp vào quá trình phát triển kinh tế và xã hội.
Nước sạch đóng vai trò cốt lõi cho sự phát triển của quận Ô Môn, đặc biệt khi nền kinh tế - xã hội địa phương ngày càng mở rộng và kéo theo nhu cầu sử dụng nước tăng lên Tuy nhiên, hiện trạng của nhà máy nước Ô Môn chưa đáp ứng đủ công suất cho toàn quận, gây áp lực lên hệ thống cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất Trước thực tế này, nhu cầu cấp nước cấp thiết và lâu dài đòi hỏi việc xây dựng trạm xử lý nước và hệ thống cấp nước đáp ứng cho khu vực quận Ô Môn, nhằm phục vụ tốt cho sinh hoạt và sản xuất và đảm bảo an ninh nguồn nước.
Tính toán nhu cầu dùng nước 7-9 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC
2.3.1 Xác định lượng nước tiêu thụ
2.3.1.1 Lượng dùng cho sinh hoạt
Trong đó q tc : q tc = 120 (l/ngd) : Lượng nước 1 người tiêu thụ trong 1 ngày đêm
K : Hệ số dùng nước không đều hoà ( K= 1,2 ; quy phạm K= 1,1÷1,2)
2.3.1.2 Lưu lượng nước tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất và ít nhất max ng max ng TB Sh 18.479,664 1, 4 52.871,5296
Q K Q (m 3 /ngd) min ng min ng Sh TB 18.479,664 0,7 12.935,7648
Với hệ số max/ng từ 1,2 đến 1,4 và hệ số min/ng từ 0,7 đến 0,9, hệ số dùng nước không điều hòa ngày được ước lượng dựa trên tổ chức đời sống xã hội, chế độ làm việc của các xí nghiệp, mức độ tiện nghi và sự biến đổi nhu cầu dùng nước theo mùa.
2.3.1.3 Lưu lượng tính toán theo giờ dùng nước lớn nhất và nhỏ nhất max max 3 max max max max
24 24 24 ng ng h Q h Q q K m h min 3 max min min
Với β_max = 1,4–1,5 và β_min = 0,4–0,6, các hệ số này được dùng để phản ánh mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc của các cơ sở sản xuất và các điều kiện địa phương khác nhau; đồng thời β_max và β_min còn phản ánh số dân trong khu dân cư.
2.3.1.4 Lưu lượng theo giây lớn nhất max max
2.3.1.5 Lưu lượng nước dùng cho tưới đường và cây xanh
2.3.1.6 Lưu lượng nứơc dùng cho các công trình dịch vụ và công cộng
2.3.1.7 Lưu lượng nước dùng cho chữa cháy
Thời gian cấp nước cho chữa cháy được đảm bảo liên tục 3 giờ Lưu lượng dập tắt đám cháy có thể xác định bằng tổng lưu lượng của đám cháy có trị số lớn và một nửa lưu lượng của đám cháy có trị số nhỏ, nhằm đảm bảo cấp nước đủ cho mọi tình huống cháy.
Lưu lượng cho 1 đám cháy là 15 l/s Chọn số đám cháy đồng thời là 2
Lưu lượng chữa cháy trong 1h:
2.3.1.7 Lưu lượng nước cấp cho ngành tiểu thủ công nghiệp và công nghệp nhỏ
2.3.2 Tổng nhu cầu dùng nước
2.3.2.1 Chọn công suất của trạm là: 28.000 (m 3 / ngđ)
Bảng tóm tắt nhu cầu dùng nước
Mục đích sử dụng Nhu cầu dùng nước
Nước tưới cây và rửa đường 923,9832
Nước phục vụ cho các công trình công cộng và dịch vụ
Nước cấp cho các ngành tiểu thủ công nghiệp và cồng nghiệp nhỏ
Tổng công suất của trạm 28.000
Theo tính toán tổng nhu cầu dùng nước sinh hoạt đến năm 2020 của toàn quận là 28.000 m3/ngày đêm Theo quy hoạch trên địa bàn quận có năm khu dân cư tập trung và dự kiến đầu tư xây dựng năm cụm tạm xử lý nước cấp sinh hoạt Cụm trạm xử lý nước được bố trí tại khu vực trung tâm huyện Cờ Đỏ, có công suất lớn tương đương 8.000 m3/ngày đêm.
Trên cơ sở đó luận văn sẽ thiết kế trạm xử lý nước cấp sinh họat với công suất là 8.000 m 3 /ngày đêm
CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN
Tổng quan về tính chất nguốn nước
Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển
Nước mặt là tập hợp các nguồn nước ở trên mặt đất, bao gồm nước từ hồ chứa và nước từ sông suối Do sự kết hợp của các dòng chảy trên bề mặt và sự tiếp xúc thường xuyên với không khí, nước mặt có những đặc trưng nổi bật như oxy hòa tan cao, biến động nhiệt độ và độ đục phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, cùng với sự hiện diện của chất rắn và vi sinh vật từ môi trường xung quanh.
- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là Oxy
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa dưới đất, và chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua Do vậy, nước chảy qua các đại tầng chứa cát hoặc granít thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Ngược lại, khi chảy qua địa tầng chứa đá vôi, nước có độ kiềm bicarbonat khá cao Ngoài ra, các đặc trưng chung của nước ngầm gồm sự biến đổi theo địa tầng mà nước đã đi qua, thể hiện qua mức kiềm, hàm lượng khoáng hòa tan và nhiệt độ nước.
- Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định
- Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2O, CO2
- Chứa nhiều chất khoáng hoà tan, đáng kể đến là sắt, mangan, flour
- Không có sự hiện diện của vi sinh vật
Nước biển thường có độ mặn rất cao và thay đổi tùy theo vị trí địa lý như khu cửa sông, gần hay xa bờ Hàm lượng muối trong nước biển biến đổi theo từng khu vực, ảnh hưởng đến sự phân bố và hoạt động của sinh vật biển Ngoài ra, nước biển thường chứa nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là phiêu sinh động-thực vật.
3.1.1 Tính chất lí học của nước
Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước
Nhiệt độ nước mặt dao động rất lớn, từ 4–40°C, phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước; ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước mặt thường biến thiên từ 13–34°C, trong khi các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn, khoảng 26–29°C Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định, dao động từ 17–27°C.
3.1.1.2 Độ màu Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Đơn vị đo độ màu thương dùng là Platin – Coban Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 Pt.Co Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lí kết hợp
Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt, nhưng khi nước chứa các vật lạ như huyền phù, các hạt cặn đất đá và vi sinh vật, khả năng truyền ánh sáng sẽ bị giảm Độ đục của nước càng lớn chứng tỏ nước chứa nhiều cặn bẩn, làm giảm độ trong và ảnh hưởng đến chất lượng nước Đơn vị đo độ đục phổ biến gồm mgSiO2/L, NTU và FTU; trong đó NTU và FTU được xem là tương đương nhau.
Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước
Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hoặc sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây ra Nước tự nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh và mùi thối, tùy thuộc vào nguồn nước và điều kiện môi trường Sau quá trình tiệt trùng bằng clo, nước có thể bị nhiễm mùi clo hoặc chlorophenol do dư lượng clo và sự hình thành của các hợp chất hữu cơ khi tiếp xúc với clo Việc nhận diện các mùi nước này giúp đánh giá chất lượng nước và định hướng các biện pháp xử lý phù hợp.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thể có vị măn, ngọt, chát, đắng…
3.1.1.5 Độ nhớt Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyền giữ các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lí nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng
Nước có độ dẫn điện thấp và độ dẫn điện của nước tăng lên khi hàm lượng các chất khoáng hòa tan tăng lên, đồng thời còn dao động theo nhiệt độ Nước tinh khiết ở 20°C có độ dẫn điện khoảng 4.2 μS/m, tương ứng với điện trở khoảng 23.8 Ω·cm Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan và dao động theo nhiệt độ.
Tính chất này thường được sử dụng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoà tan trong nước
Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nước tạo nên
Nước ngầm thường nhiểm các phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại
Đối với nước bị nhiễm phóng xạ, hai loại hạt α và β thường được dùng để xác định mức độ phóng xạ Hạt α gồm 2 proton và 2 neutron, có năng lượng xuyên thấu thấp nhưng có thể xâm nhập cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa và gây hại do tính ion hóa mạnh Hạt β có khả năng xuyên thấu cao hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể.
3.1.2 Tính chất hoá học của nước
3.1.2.1 Độ pH Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước
pH của nước xác định tính axit hay kiềm: pH = 7 là trung tính, pH < 7 là axit và pH > 7 là kiềm Độ pH liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước Ở độ pH dưới 5, tùy điều kiện địa chất, một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan và nhôm ở dạng hòa tan và có thể chứa một số loại khí hòa tan.
CO2 và H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước Việc điều chỉnh độ pH và bổ sung tác nhân oxy hóa giúp khử các hợp chất và làm cho kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa, từ đó dễ dàng tách ra khỏi nước bằng phương pháp lắng lọc.
3.1.2.2 Độ kiềm Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicabonat, hydroxit và anion của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước Độ kiềm bicabonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất nhự phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điều chỉnh pH
3.1.2.3 Độ cứng Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion Canxi và Magiê có trong nước Trong kĩ thuật xử lí nước dùng 3 loại khí niệm độ cứng:
- Độ cứng toàn phần biểu thị tổng hàm lượng các ion canxi và magiê có trong nước
- Độ cứng tạm thời biểi thị tổng hàm lượng các muối cacbonat và bicacbanat của Canxi và Magiê có trong nước
- Độ cứng vĩnh cữu biểu thị tổng hàm lượng các muối còn lại của Canxi và Magiê có trong nước
Tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt
2.1 HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC CỦA QUẬN Ô MÔN
Hiện tại, hệ thống cấp nước của Quận Ô Môn (trước đây là huyện Ô Môn) chỉ có một nhà máy nước, nhưng công suất của nhà máy còn nhỏ và chưa đáp ứng được nhu cầu dùng nước ngày càng tăng của người dân Nguồn nước mặt đang ô nhiễm nghiêm trọng khiến số hộ dân đăng ký lắp đặt đồng hồ nước máy ngày càng đông và dẫn đến quá tải cho nhà máy cũ Vì vậy, cần xây dựng thêm một trạm cấp nước mới để đảm bảo phục vụ tốt hơn nhu cầu dùng nước của người dân trong Quận Ô Môn.
2.2 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC CẤP NƯỚC CHO QUẬN Ô MÔN
Giống như không khí và ánh sáng, nước là yếu tố thiết yếu đối với đời sống con người Nguồn gốc của sự hình thành và tích lũy chất hữu cơ sơ sinh là quá trình quang hợp, được thực hiện dưới tác dụng của năng lượng mặt trời với sự tham gia của nước và không khí Trong quá trình trao đổi chất, nước đóng vai trò trung tâm, là nhu cầu thiết yếu cho con người cũng như toàn nhân loại Nước phục vụ cho các mục đích sinh hoạt tại các khu dân cư và nâng cao đời sống tinh thần của người dân Nước còn đóng vai trò quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt ngành công nghiệp khác.
Nước đóng vai trò thiết yếu cho sự phát triển của quận Ô Môn Khi nền kinh tế xã hội của quận ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng nước tăng lên theo từng bước Hiện nay, nhà máy nước Ô Môn chưa có công suất đáp ứng đủ cho toàn quận, gây áp lực lên nguồn nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt Vì vậy, việc xây dựng trạm xử lý nước và hệ thống cấp nước phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất ở quận Ô Môn là vô cùng cấp thiết để đảm bảo nguồn nước ổn định và từ đó thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của khu vực.
2.3 TÍNH TOÁN NHU CẦU DÙNG NƯỚC:
2.3.1 Xác định lượng nước tiêu thụ
2.3.1.1 Lượng dùng cho sinh hoạt
Trong đó q tc : q tc = 120 (l/ngd) : Lượng nước 1 người tiêu thụ trong 1 ngày đêm.
LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO QUẬN Ô MÔN
Đề xuất phương án xứ lý 22-25
3.1 TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển
Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong hồ chứa, sông suối và các thể nước bề mặt khác Do được hình thành từ các dòng chảy trên mặt đất và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên nước mặt có các đặc trưng dễ nhận biết như nhiệt độ biến đổi theo thời tiết và ánh sáng, hàm lượng oxy hòa tan (DO) dao động, pH ở mức trung tính đến kiềm hoặc axit nhẹ, độ đục và màu nước thay đổi tùy nguồn gốc và hoạt động của con người, cùng với hàm lượng chất hữu cơ và sinh vật phù du Những đặc tính này ảnh hưởng tới chất lượng nước mặt, khả năng nuôi trồng nước và đa dạng sinh học, và là căn cứ để đánh giá môi trường nước.
- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là Oxy
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa dưới đất, và chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng nơi nước thấm qua Khi nước chảy qua các đại tầng chứa cát hoặc granít, nó thường có tính axit và chứa ít chất khoáng; ngược lại, khi nước đi qua địa tầng chứa đá vôi, nước thường có độ kiềm bicarbonat khá cao Ngoài ra, các đặc trưng chung của nước ngầm phản ánh sự tương tác giữa nước và địa chất, với sự biến đổi về độ kiềm, nồng độ khoáng và tính axit tùy thuộc vào loại tầng chứa.
- Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định
- Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2O, CO2
- Chứa nhiều chất khoáng hoà tan, đáng kể đến là sắt, mangan, flour
- Không có sự hiện diện của vi sinh vật
Độ mặn của nước biển thường ở mức cao và hàm lượng muối thay đổi tùy vị trí địa lý, từ khu cửa sông và ven bờ đến vùng biển ngoài khơi xa Bên cạnh đó, nước biển chứa nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là các phiêu sinh động-thực vật, đóng vai trò quan trọng trong chu trình dinh dưỡng và hệ sinh thái đại dương.
3.1.1 Tính chất lí học của nước
Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước
Nhiệt độ nguồn nước mặt dao động rất lớn, từ 4–40 °C, phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước Ví dụ ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước mặt thường dao động khoảng 13–34 °C, trong khi ở miền Nam nguồn nước mặt tương đối ổn định hơn, khoảng 26–29 °C Nhiệt độ nước ngầm có biên độ dao động nhỏ hơn và tương đối ổn định, khoảng 17–27 °C.
3.1.1.2 Độ màu Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Đơn vị đo độ màu thương dùng là Platin – Coban Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 Pt.Co Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lí kết hợp
Nước là môi trường truyền ánh sáng tốt, nhưng khi có các vật lạ như chất huyền phù, hạt cặn đất đá và vi sinh vật, khả năng truyền ánh sáng sẽ giảm đi Độ đục càng cao chứng tỏ nước chứa nhiều cặn bẩn và chất bẩn hữu cơ, vô cơ Đơn vị đo độ đục thường gặp là mgSiO2/L, NTU và FTU, trong đó NTU và FTU được xem là tương đương nhau.
Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước
Mùi của nước được hình thành chủ yếu bởi các hợp chất hóa học, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ và các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất Nước tự nhiên thường có mùi đất, mùi tanh hoặc mùi thối do sự hiện diện của các hợp chất này Sau quá trình tiệt trùng bằng clo, nước có thể bị nhiễm mùi Clo hoặc Clophênol, khiến nước có hương vị và mùi khó chịu.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thể có vị măn, ngọt, chát, đắng…
3.1.1.5 Độ nhớt Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyền giữ các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lí nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng
Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20°C có độ dẫn điện khoảng 4.2 μS/m, tương ứng với một điện trở cao Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.
Tính chất này thường được sử dụng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoà tan trong nước
Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nước tạo nên
Nước ngầm thường nhiểm các phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại
Khi nước bị nhiễm phóng xạ, phóng xạ α và β thường được dùng để xác định mức độ phóng xạ Hạt α gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượng xuyên thấu nhỏ, nhưng có thể xâm nhập cơ thể qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa và gây hại do tính ion hóa mạnh Trong khi đó, hạt β có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhưng vẫn có thể bị ngăn lại bởi lớp nước, và cũng gây tác hại cho cơ thể.
3.1.2 Tính chất hoá học của nước
3.1.2.1 Độ pH Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước
Khi pH của nước bằng 7, nước có tính trung tính; pH dưới 7 cho nước có tính axít; pH trên 7 cho nước có tính kiềm Độ pH của nước liên quan mật thiết đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước Ở pH dưới 5, tùy điều kiện địa chất, một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan và nhôm ở dạng hòa tan, kèm theo một số khí như cacbon dioxid (CO2) và sunfua hidro (H2S).
CO2 và H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước Việc điều chỉnh độ pH và bổ sung tác nhân oxy hóa giúp các hợp chất ô nhiễm được khử và kim loại hòa tan chuyển thành dạng kết tủa, từ đó dễ bị tách ra khỏi nước thông qua quá trình lắng lọc.
3.1.2.2 Độ kiềm Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicabonat, hydroxit và anion của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước Độ kiềm bicabonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất nhự phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điều chỉnh pH
Mô tả chức năng và ưu khuyết điểm của các công trình x ử lý chính 25-27 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Dàn mưa có ưu điểm về diện tích và chi phí xây dựng ban đầu, nhưng khi vận hành thì việc quản lý lại tương đối dễ dàng và thuận tiện Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ dàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn, giúp hệ thống hoạt động ổn định Cần tiến hành vệ sinh thường xuyên do các cặn sắt dễ tích tụ và bám trên các lỗ dẫn nước, gây tắc nghẽn và làm giảm hiệu quả của dàn mưa.
Thùng quạt gió mang lại tiết kiệm diện tích xây dựng và chi phí ban đầu, nhưng khi vận hành lại tiêu tốn chi phí hơn so với hệ thống dàn mưa do phải cấp năng lượng cho máy thổi khí Việc quản lý và vận hành tháp quạt gặp nhiều khó khăn hơn, đồng thời công tác duy tu bảo dưỡng cũng khó khăn vì cặn sắt lâu ngày dễ bám chít trên các lớp vật liệu tiếp xúc và sàn tiếp xúc Khi cần vệ sinh, tháp quạt phải ngừng hoạt động để tiến hành làm sạch.
Sau quá trình làm thoáng, Clo và vôi được châm ngay sau khi làm thoáng để xử lý nước Đôi khi hoá chất được châm trước khi làm thoáng, nhưng việc này không mang lại lợi ích vì nước ngầm thường chứa một số khí do quá trình phân huỷ, như H2S; nếu châm hoá chất trước sẽ tiêu tốn thêm hoá chất để khử những chất khí này, trong khi chúng thường là khí dễ bị loại bỏ qua làm thoáng Clo được châm vào nước nhằm mục đích oxy hoá Fe2+ thành Fe3+, còn vôi được châm để nâng pH và độ kiềm, tạo môi trường cho các phản ứng oxy hoá và quá trình xử lý kim loại Fe diễn ra thuận lợi.
Lắng trong có cặn lơ lửng
Bể trộn Bể lọc nhanh
Lượng hoá chất cho vào phải đảm bảo khử hết Fe 2+ có trong nước và pH đầu bể lắng khoảng 8-8,3
Để phản ứng diễn ra thuận lợi, cần trộn đều nước và hoá chất Các công trình trộn có thể được phân thành hai loại chính: khuấy trộn bằng thủy lực và khuấy trộn bằng cơ học Việc sử dụng bể trộn đứng giúp khuấy trộn chủ yếu dựa vào lực của dòng nước đi từ dưới lên, từ đó hạn chế cặn vôi bám trên bề mặt và vẫn đảm bảo trộn đều hoá chất và nước.
Có 2 phương án được đặt ra như sau
Phương án 1 : bể phản ứng và bể lắng ngang Ư u đ i ể m :
- Hiệu quả lắng cao, làm việc ổn định và an toàn
- Quản lí vận hành đơn giản
- Diện tích mặt bằng xây dựng lớn
Phương án 2: Bể lắng trong tầng cặn lơ lửng Ư u đ i ể m:
- Quá trình phản ứng xảy ra ngay trong bể lắng, không phải xây dựng bể phản ứng riêng
- Chiếm ít diện tích mặt bằng
- Việc xả cặn dễ dàng
- Quản lý vận hành phức tạp hơn bể lắng ngang
Sau khi ra khỏi bể lắng, nước được đưa vào bể lọc nhằm loại bỏ các cặn còn sót và khử mangan (Mn); đối với hệ thống xử lý nước công suất lớn, bể lọc nhanh thường được thiết kế với vận tốc lọc khoảng 5–8 m/h để tối ưu hiệu quả và chi phí Tuy nhiên, có thể chọn vận tốc lọc >10 m/h, nhưng khi làm như vậy sẽ tăng chi phí đầu tư và chi phí bảo trì, sửa chữa Vì vậy, phương án này sử dụng bể lọc nhanh hở với 1 lớp cát thạch anh để đạt hiệu quả lọc và giảm thiểu chi phí.
Lựa chọn phương án xử lí
Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các công trình xử lý nước trong sơ đồ công nghệ của các phương án đã nêu và tham khảo ý kiến từ các chuyên gia trong ngành cấp nước, phương án 2 được chọn làm cơ sở thiết kế cho công trình xử lý nước, nhằm đảm bảo hiệu quả vận hành và tối ưu hóa quá trình xử lý nước.
Giếng khoan và trạm bơm
Lắng trong có cặn lơ lửng
Bể trộn Bể lọc nhanh
Thuyết minh công nghệ được chọn
Nguồn nước ngầm được khai thác từ các giếng khoan và đưa về nhà máy xử lý nước Tại đây, nước được xử lý bằng thùng quạt gió để làm thoáng, khử CO2 và hòa tan O2, nâng pH và loại bỏ một phần sắt (Fe) có trong nước Thùng quạt gió được thiết kế để khử Fe còn lại sau quá trình xử lý Clo được sử dụng như một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe và các hợp chất hữu cơ có trong nước, đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn an toàn và chất lượng cho mục đích sử dụng.
Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe, ta cho thêm vôi và Clo nhằm kiềm hóa nước và đẩy nhanh phản ứng oxy hóa sắt Sau khi được làm thoáng và châm clo, nước được đưa sang bể trộn đứng nhằm trộn đều nước và hóa chất để các phản ứng hóa học diễn ra thuận lợi Tiếp theo, nước được đưa vào bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng, nơi có nhiệm vụ giữ lại các cặn phát sinh trong quá trình oxy hóa cũng như cặn vôi sau khi phản ứng kết thúc.
Cuối cùng nước được đưa qua bể lọc nhanh, nơi các cặn nhỏ mà bể lắng chưa loại bỏ được sẽ được giữ lại và đồng thời tiến hành khử Mn để nâng cao chất lượng nước.
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Tính toán các công trình đơ n v ị
Giếng khoan 28-30
- Dự kiến lưu lượng khai thác mỗi giếng 1.000 m 3 /ngày
- Số lượng giếng khoan : Số giếng khoan hoạt động đồng thời
- Mỗi giếng khoan hoạt động 20 giờ/ngày, vậy số lượng giếng khoan cần thiết là:
5.1.2 Cấu tạo thực tế của giếng
Căn cứ vào đặc điểm địa chất thủy văn của vùng và số liệu khảo sát từ giếng khoan thăm dò khu vực, chúng tôi lựa chọn giếng có cấu tạo như sau: giếng được thiết kế để khai thác nước ngầm an toàn và bền vững, với ống vách chống thấm, lớp lọc bằng cát và đá vụn, ống lọc đặt ở tầng chứa nước, vòng lọc và vòng cách ly giữa lớp đất mặt và tầng chứa nước, cùng hệ thống ống thu nước, ống bảo vệ và nắp kín để ngăn nhiễm bẩn Cấu tạo này cho phép đo đạt mực nước, đánh giá áp suất và thải trừ trầm tích, đồng thời giảm rò rỉ và tăng hiệu quả khai thác Trong quá trình đánh giá, các tham số như độ dẫn nước, độ thấm, chiều sâu tầng chứa nước và độ ổn định của thành giếng được xem xét kỹ để đảm bảo an toàn vận hành và tính bền vững của dự án.
- Chiều sâu khai thác khoảng: 180m
Lưu lượng cần thiết là 8000 m 3 /ngđ Vậy ta khoan 8 tiếng với lưu lượng 1.000 m 3 /ngđ và 2 giếng dự phòng, hoạt động luân phiên nhau
Được dùng để đặt bơm lấy nước và phải chịu được sức ép của đất và nước từ phía ngoài Thông thường làm bằng thép đen, hệ thống gồm nhiều đoạn nối lại với nhau để thuận tiện thi công và vận chuyển Độ dày của ống vách phải lớn hơn đường kính ngoài của ống lọc 100mm để đảm bảo khả năng chịu áp lực và sự bền vững trong quá trình lắp đặt và vận hành.
Lưu lượng của mỗi giếng q = 1.000 m 3 /ngay = 1.000 50
- Đường kính ống vách tối ưu: 250mm
- Sử dụng ống PVC hiệu Bình Minh loại chịu áp cao có bề dày 10mm
Dùng côn nối, sử dụng dung dịch vữa sét góc côn là 15 0
5.1.2.2 Ống lọc Ống lọc của giếng khoan hiện nay sử dụng phổ biến là ống lọc khe thu nước làm bằng inox, khe hở 1mm bọc 1 lớp sỏi
Q : Lưu lượng khai thác, Q = 1.000 (m 3 /ng)
V : Vận tốc nước chảy qua ống lọc (m/ngđ)
Theo công thức của Abramov:
Với K = 14,9 (m/ngđ) là hệ số thấm tầng chứa nước
Sử dụng ống lọc inox hiệu Johnson (USA) đường kính ống bằng 110mm
Kiểm tra vận tốc nước chảy qua ống lọc:
Tổn thất mực nước qua ống lọc (Công th ứ c th ự c nghi ệ m Abramov) [4]
Trong đó: a : Hệ số phụ thuộc vào kết cấu ống lọc, đối với ống khoan lỗ cắt khe a= 6 8, chọn a = 6 q : Lưu lượng khai thác, q = 1.000 m 3 /ngđ
S : Độ hạ thấp mực nước khi bơm (m)
K : Hệ số thấm của tầng chứa nước, K = 14,9 (m/ngđ)
: Diện tích xung quanh ống lọc (m 2 )
Công thức tính toán độ hạ mực nước khi bơm của nhóm giếng làm việc đồng thời
Theo công thức A-ba-mốp
Trong đó: m : Chiều dày tầng chứa nước, m = 25 (m) l : Một nửa khoảng cách giữa 2 giếng kề nhau, l = 150m
L : Khoảng cách từ dãy giếng đến mép sông, L = 100m r o : Bán kính ống lọc giếng khoan khai thác (m), r o =0,07m
5.1.2.3 Ống lắng Đặt dưới ống lọc, có đường kính bằng đường kính ống lọc, để chứa khối lượng cát lọt vào giếng giữa hai lần thổi rửa giếng
- Chiều dài ống lắng = 5m (Quy phạm 2 10m)
- Đường kính ống lắng = 140mm
5.1.2.4 Sỏi chèn quanh ống lọc
Có nhiệm vụ ngăn cách tầng chứa nước và ống lọc để cát không chui qua khe vào ống lọc trong khi khai thác nước
- Chiều dày lớp sỏi chèn nhỏ nhất là 50mm, chọn 70mm
D50 là đường kính của các hạt sỏi sao cho các hạt có kích thước nhỏ hơn nó chiếm 50% khối lượng của lớp sỏi chèn d50 là đường kính của các hạt trung bình trong tầng chứa nước Hai tham số này mô tả phân bố kích thước hạt và được dùng để đánh giá khả năng thấm nước, tính chất của lớp sỏi chèn và tầng chứa nước.
- Đỉnh lớp sỏi chèn cao hơn đỉnh ống lọc 0,5m
5.1.2.5 Lớp cát cỡ hạt lớn
Chèn quanh ống vách có chiều dày tối thiểu 50mm, đảm bảo cách ly tốt giữa ống vách và lớp đất bên ngoài, ngăn nước thấm từ trên xuống và bảo vệ ống vách khỏi bị ăn mòn từ bên ngoài.
Hiện nay đều dùng bơm chìm Tại mỗi giếng khoan lắp đặt máy bơm chìm bằng thép không rỉ với các thông số kỹ thuật Q, H như sau
Khoảng cách từ mặt đất tại bơm giếng tới mặt nước động trong giếng (h1) được xác định nhằm tối ưu hóa hiệu suất và an toàn vận hành Tại trạm bơm giếng, tổn thất cục bộ (h2) được ước tính ở mức 5m, ảnh hưởng trực tiếp đến áp lực và lưu lượng nước cấp Chênh lệch cao độ giữa thùng quạt gió và mặt đất tại trạm bơm giếng (h3) ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc và cần được cân chỉnh cho vận hành ổn định Áp lực dự phòng (h4) được đặt ở 8m để đảm bảo hệ thống có độ dự phòng áp lực khi biến động và tăng cường an toàn vận hành.
Thùng quạt gió 31-32
- Diện tích thùng quạt gió m
Q = 8000 m 3 /ngđ = 333,33 (m 3 /h) qm : cường độ mưa tính toán (m 3 /m 2 h)
Chọn vật liệu tiếp xúc là vòng rasiga, qm = 60 (m 3 /m 2 h)
F 60 (m 2 ) Chia làm 3 thùng quạt gió, mỗi thùng có diện tích
- Đường kính mỗi thùng sẽ là
- Chiều cao thùng quạt gió xác định theo công thức:
Hnt : Chiều cao ngăn thu nước ở đáy, lấy bằng 0,5m
Hvltx : Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc (m)
Căn cứ vào độ kiềm của nguồn nước là 0,96 mgđ/l, vật liệu tiếp xúc là vòng rasigs, Hvlt=1,5m
Htm : Chiều cao phun mưa trên lớp vật liệu tiếp xúc, lấy bằng 1m
- Lượng gió đưa vào ứng với tiêu chuẩn là 10m 3 không khi cho 1m 3 nước là
Hgió được tính bằng tổng hvltx, hcb, hsàn và hmáng: Hgió = hvltx + hcb + hsàn + hmáng Trong đó hvltx là tổn thất qua lớp vật liệu tiếp xúc, với kết quả 30 x 1,5 = 45 mm; hcb là tổn thất cục bộ bằng 15 mm; hmáng là tổn thất qua phân phối gió bằng 15 mm; hsàn là tổn thất qua sàn phân phối bằng 10 mm Tổng tổn thất Hgió bằng 85 mm.
Chọn quạt gió theo thông số:
Bể lọc 36- 41
3.1 TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT NGUỒN NƯỚC Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên (thường gọi là nước thô) là nước mặt, nước ngầm và nước biển
Nước mặt là nguồn nước ở trên bề mặt đất, bao gồm các nguồn từ hồ chứa, sông và suối cũng như các nguồn nước tự nhiên khác Do sự kết hợp của dòng chảy bề mặt và sự tiếp xúc thường xuyên với không khí, nước mặt có những đặc trưng điển hình như lưu lượng biến đổi theo mùa, nhiệt độ và nồng độ oxy hòa tan chịu ảnh hưởng của thời tiết; độ trong và thành phần chất dinh dưỡng, chất hữu cơ và vi sinh vật cũng thay đổi tùy nguồn ô nhiễm và hoạt động của con người Những đặc điểm này khiến nước mặt đóng vai trò quan trọng cho cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu và duy trì đa dạng sinh học của khu vực.
- Chứa khí hòa tan, đặc biệt là Oxy
- Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)
- Có hàm lượng chất hữu cơ cao
- Có sự hiện diện của nhiều loại tảo
Nước ngầm được khai thác từ các tầng chứa nước dưới đất, và chất lượng của nó phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng nơi nước thấm qua Do đó, nước thấm qua các đại tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng Ngược lại, khi nước thấm qua địa tầng chứa đá vôi, độ kiềm và hàm lượng bicarbonat thường khá cao Ngoài ra, các đặc trưng chung của nước ngầm phụ thuộc vào thành phần địa chất và quá trình hình thành nước ngầm ở khu vực đó.
- Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định
- Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2O, CO2
- Chứa nhiều chất khoáng hoà tan, đáng kể đến là sắt, mangan, flour
- Không có sự hiện diện của vi sinh vật
Độ mặn của nước biển thường rất cao và dao động tùy vị trí địa lý, đặc biệt ở khu cửa sông, gần bờ hoặc xa bờ Nước biển còn chứa nhiều chất lơ lửng, chủ yếu là phiêu sinh động vật và phiêu sinh thực vật, đóng vai trò quan trọng trong chu trình dinh dưỡng và hệ sinh thái đại dương.
3.1.1 Tính chất lí học của nước
Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý nước Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước
Nhiệt độ nguồn nước mặt dao động rất lớn, từ 4–40 °C, phụ thuộc vào thời tiết và độ sâu nguồn nước Ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước mặt thường dao động từ 13–34 °C, trong khi ở miền Nam các nguồn nước mặt có mức nhiệt ổn định hơn, khoảng 26–29 °C Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định, từ 17–27 °C.
3.1.1.2 Độ màu Độ màu thường do các chất bẩn có trong nước tạo nên Các hợp chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen Đơn vị đo độ màu thương dùng là Platin – Coban Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 Pt.Co Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước (do các chất hòa tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hóa lí kết hợp
Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt Khi nước chứa các chất lơ lửng như huyền phù, các hạt cặn đất đá và vi sinh vật, khả năng truyền sáng bị giảm đi Độ đục của nước càng cao cho thấy nước chứa nhiều cặn bẩn Đơn vị đo độ đục phổ biến là mgSiO2/L, NTU và FTU, trong đó NTU và FTU được xem là tương đương với nhau.
Nước mặt thường có độ đục không vượt quá 5 NTU Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước
Mùi nước thường bắt nguồn từ các hợp chất hóa học, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ và các sản phẩm phân hủy của chúng Nước tự nhiên có thể mang mùi đất, mùi tanh hoặc mùi thối tùy vào thành phần và quá trình sinh hóa diễn ra trong nguồn nước Sau khi tiệt trùng bằng clo, nước có thể vẫn bị nhiễm mùi clo hoặc clorophenol, làm thay đổi cảm nhận về mùi và vị nước.
Tùy theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hòa tan, nước có thể có vị măn, ngọt, chát, đắng…
3.1.1.5 Độ nhớt Độ nhớt là đại lượng biểu thị lực ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyền giữ các lớp chất lỏng với nhau Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lí nước Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hòa tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng
Nước có độ dẫn điện kém Nước tinh khiết ở 20°C có độ dẫn điện là 4.2 μS/m (tương ứng điện trở 23.8 Ω·cm) Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước và dao động theo nhiệt độ.
Tính chất này thường được sử dụng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoà tan trong nước
Tính phóng xạ của nước là do sự phân hủy các chất phóng xạ trong nước tạo nên
Nước ngầm thường nhiểm các phóng xạ tự nhiên, các chất này có thời gian bán phân hủy rất ngắn nên nước thường vô hại
Khi nước bị nhiễm phóng xạ, hai loại hạt α và β được dùng để xác định tính phóng xạ của nước Hạt α gồm 2 proton và 2 neutron có năng lượng xuyên thấu rất nhỏ, nhưng có thể xâm nhập vào cơ thể sống qua đường hô hấp hoặc tiêu hóa và gây tác hại do tính ion hóa mạnh Hạt β có khả năng xuyên thấu cao hơn, nhưng dễ bị ngăn lại bởi các lớp nước và cũng gây tác hại cho cơ thể do quá trình ion hóa và tác động sinh học của chúng.
3.1.2 Tính chất hoá học của nước
3.1.2.1 Độ pH Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước
Khi pH = 7 nước có tính trung tính pH < 7 nước có tính axít pH > 7 nước có tính kiềm Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hòa tan trong nước Ở độ pH < 5, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hòa tan và một số loại khí như
CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất pH và có thêm tác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc
3.1.2.2 Độ kiềm Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion bicabonat, hydroxit và anion của các axit yếu Do hàm lượng các muối này có trong nước rất nhỏ nên có thể bỏ qua Ở nhiệt độ nhất định, độ kiềm phụ thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 tự do có trong nước Độ kiềm bicabonat góp phần tạo nên tính đệm cho dung dịch nước Nguồn nước có tính đệm cao, nếu trong quá trình xử lý có dùng thêm các hóa chất nhự phèn, thì độ pH của nước cũng ít thay đổi nên sẽ tiết kiệm được các hóa chất dùng để điều chỉnh pH
Bể chứa nước sạch
Thiết kế bể chứa nước sạch có dung tích = 20% QCTTN
Chọn chiều cao bể: 4m Diện tích mỗi bể là:
Chọn kích thước mỗi bể là: 15 13,5m
Tính bơm rửa lọc và khí rửa lọc 41- 44
5.7.1 Tính bơm nước rửa lọc
Bơm dùng rửa lọc cho 4 bể lọc có các thông số sau
- Diện tích 1 bể lọc là: 4 x 3,7 = 14,8 m 2
-Vậy lưu lượng nước dùng rửa lọc là: 14,8x 6= 88,8 l/s = 0,0888 (m 3 /s)= 319,68 (m 3 /h)
- Vận tốc nước chảy trong ống (lấy bằng vận tốc nước chảy trong ống dẫn nước rửa), v = 1,5m/s
- Chiều dài đoạn ống tính từ vị trí đặt bơm đến bề lọc: 20m
- Đường kính ống dẫn nước là 250mm
- Khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ làm việc p = 998 kg/m 3
Tính cột áp cần thiết của bơm
Cột áp của bơm được tính theo công thức:
H 1 : Cột áp để khắc phục chiều cao hình học tính từ cột nước thấp nhất trong bể chứa đến mép máng thu nước rửa
Cột áp đóng vai trò quan trọng trong việc khắc phục trở lực trong bể lọc, bao gồm ba thành phần chính: trở lực của lớp sỏi đỡ ở đáy bể, trở lực của lớp vật liệu lọc và trở lực phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc Hiểu rõ từng thành phần trở lực giúp thiết kế và vận hành bể lọc hiệu quả hơn, duy trì lưu lượng nước ổn định và nâng cao hiệu quả lọc, đồng thời giảm nguy cơ biến động áp lực và hỏng cấu trúc lọc.
H3 : Cột áp để khắc phục trở lực trên đường ống
Trong đó: h 2 : Là độ cao từ lớp nước trên cùng của bể chứa đến đáy bể lọc, h2=0,5m h3 : Là chiều cao tính từ đáy bể lọc đến mép máng tràn, h3 = 2m
H sàn : Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối bằng chụp lọc
Hđ : Tổn thất áp lực qua sỏi đỡ
Ls : Chiều dày lớp sỏi đỡ, Ls = 0,2m
Hvl : Tổn thất áp lực trong lớp vật liệu học
- Với a, b là các thông số phụ thuộc vào kích thước hạt lớp cát thạch anh có d = 0,8 mm nên a = 0,76, b = 0,017
- e là độ giãn nỡ của lớp vật liệu lọc, e = 0,2
L là chiều dày lớp vật liệu lọc, L = 1,2
Hbv: áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp vật liệu lọc, lấy bằng 2m
: Hệ số ma sát l : Chiều dài đoạn ống, l m
Chế độ chảy của nước rửa trong ống dẫn được đặc trưng bởi hệ số Re:
Vì Re n