Tổng quát, nước giếng lấy từ các giếng cạnh nhà máy nước ngầm Hóc Môn có chất lượng trung bình, đạt tiêu chuNn dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt và có thể xử lý để sử dụng cho sinh ho
Trang 1Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU
1.1.MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN
Tình hình phân phối và tiêu thụ nước sạch tại thành phố Hồ Chí Minh
Hiện tại thành phố Hồ Chí Minh có các hình thức sử dụng nước sau đây:
- Sử dụng nước qua đồng hồ nước: chiếm đa số trong nội thành (80% trong nội thành cũ và 56% trong nội thành mới) Tuy nhiên ở khu vực ngoại vi tỉ lệ
hộ sử dụng đồng hồ nước của công ty cấp nước chỉ có 21% bởi vì mạng lưới cấp nước rất kém hoặc không có mạng lưới cấp nước Ngoài ra còn tồn tại tình trạng nhiều hộ sử dụng chung một đồng hồ nước do chưa cấp được đồng
hồ riêng
- Sử dụng nước từ giếng tư nhân hoặc đổi nước Đây là loại hình sử dụng
nước khi hệ thống phân phối nước không tới được các khu vực này hoặc có
tới nhưng không cấp đủ nước tiêu dùng Giếng tư nhân là loại hình cấp nước chính ở nội thành mới và vùng ngoại vi (chiếm từ 34 – 45%) Đổi nước (hoặc dùng nước của láng giềng) là giải pháp chủ yếu trong khu vực nội thành cũ
nơi mà điều kiện nhà cửa không thuận lợi cho việc khoan giếng Tỷ lệ này
khá cao trong vùng ngoại vi (34%), đặc biệt là ở Bình Chánh và Nhà Bè (nơi
mà chất lượng nước ngầm xấu)
Nhìn chung, hiện trạng phân phối nước của thành phố Hồ Chí Minh vẫn còn nhiều tồn tại sau:
- Không phân phối đủ lượng nước cần cho các đối tượng tiêu thụ
- Ý thức sử dụng nước của người tiêu dùng kém, nhiều vùng cuối mạng nhân dân tự đục ống xây bể ngầm, lắp máy bơm hút trực tiếp từ đường ống gây tụt áp cho toàn mạng
- Phân bố không đầu dẫn đến hệ thống chênh lệch lớn trong tiêu thụ
- Khả năng cung cấp nước của các nhà máy không đáp ứng nhu cầu dùng nước cho người dân
- Tỷ lệ thất thoát lớn (1985: lượng thất thoát chiếm 29%,1993 – 1994 là 40%, hiện nay lượng thất thoát giảm còn 31.56%)
- Phần lớn hệ thống phân phối quá cũ do tuổi thọ từ 50 năm trở lên, chưa được cải tạo và thay thế
- Ống bị đục, bị vỡ, làm tăng rò rỉ và sụt áp lớn
- Các thiết bị phụ tùng van, đồng hồ, vòi công cộng hư hỏng không được bảo dưỡng gây thất thoát nhiều
http://nuoc.com.vn
Trang 2Chương 1: TỔNG QUAN – GIỚI THIỆU
- Hệ thống bể chứa và thuỷ đài chưa được sử dụng để tăng thêm công suất vào giờ cao điểm sử dụng nước
- Mạng cấp I và II chưa phát triển theo yêu cầu qui hoạch và tình hình đô thị hóa tăng nhanh nên nhu cầu nước lớn lên rất nhiều
Tóm lại, tình hình cung cấp nước hiện tại là cung không đủ cầu Hệ thống cấp nước quá cũ và quá tải, hệ thống mạng phân phối chưa đủ để đưa nước tới các khu vực mới phát triển Vì vậy cần thiết phải cải tạo và mở rộng hệ thống cấp nước
Tiêu chuNn dùng nước và tỷ lệ dân được cấp nước cho các giai đoạn
Tiêu chuNn dùng nước (l/người.ngày)
% được cấp nước
Tiêu chuNn dùng nước (l/người.ngày)
Trang 3Chương 1: TỔN G QUAN – GIỚI THIỆU
III Các huyện ngoại
Dựa trên tiêu chuNn cấp nước (nước cấp cho sinh hoạt, sản xuất, công cộng
và các mục đích khác), cũng như tỉ lệ dân số được cấp nước, dự kiến nhu cầu nước sạch cho năm 2010 là 2.500.000 m3/ngày Qua dự báo nhu cầu nước sạch cho tương lai ta nhận thấy nhu cầu nước trong vài năm tới là rất lớn Vì vậy việc mở rộng công suất cấp nước của các nhà máy nước trong thành phố
là rất cần thiết Do đó đồ án này nghiên cưú cải tạo và nâng công suất cấp nước lên 100.000 m3/ngày Vấn đề quan tâm là nguồn nước phải thỏa mãn về
số lượng lẫn chất lượng Để có thể mở rộng được công suất cấp nước của nhà máy thì trước hết cần phải đánh giá được trữ lượng nước ngầm có thể dùng cung cấp cho sinh hoạt
Mục tiêu cụ thể của đồ án là:
- Đánh giá hiện trạng của hệ thống xử lý hiện tại
- Đề xuất các phương án cải tạo để nâng công suất nhà máy lên 100000m3/ngày
- Thiết kế hệ thống xử lý dụa vào các phương án cải tạo
1.2 QUI MÔ – CÔNG SUẤT XỬ LÝ
- Tên ban đầu là nhà máy nước ngầm Hóc Môn được thành lập và sử dụng năm 1992
- Đến năm 1999 đổi tên là Công ty khai thác và xử lý nước ngầm thành phố
- Công ty gồm 5 phòng và 2 xí nghiệp: là xí nghiệp khai thác và xử lý nước Tân Bình và xí nghiệp cấp nước ngoại thành gồm mười mấy trạm nhỏ cung cấp cho các cụm dân cư quận 8, Bình Chánh, Hóc Môn
- N hà máy nước Tân Bình được sử dụng năm 1992 với nhiệm vụ là xử lý nước ngầm Các bãi giếng tập trung chủ yếu ở quận Tân Bình Hiện tại tổng giếng hoạt động là 38 giếng Công suất thiết kế ban đầu giai đoạn 1 là 50000
m3/ngày, giai đoạn 2 nâng cấp công suất lên 100000 m3/ngày Đồ án này cũng phù hợp với khả năng nâng cấp công suất của công ty
http://nuoc.com.vn
Trang 4Chương 1: TỔN G QUAN – GIỚI THIỆU
1.3.THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THÔ
Chất lượng nước thô của các giếng theo báo cáo của phòng thí nghiệm vẫn
ổn định trong nhiều năm qua Độ pH dưới 6, hàm lượng sắt khoảng 13 – 15 mg/l Hệ thống xử lý hiện hữu của nhà máy có thể xử lý nguồn nước này đạt tiêu chuNn nước cấp cho sinh hoạt Về độ cứng nước của các giếng thuộc loại mềm (hàm lượng CaCO3 từ 38 – 43 mg/l) Độ khoáng hóa của nước giếng cũng khá thấp Tổng quát, nước giếng lấy từ các giếng cạnh nhà máy nước ngầm Hóc Môn có chất lượng trung bình, đạt tiêu chuNn dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt và có thể xử lý để sử dụng cho sinh hoạt bằng hệ thống xử
lý hiện tại
Chất lượng nước có 3 thành phần cần xử lý:
pH: giá trị pH ít thay đổi theo các mùa và nguồn nước giếng hiện đang khai thác có giá trị pH thấp Giá trị pH thường thay đổi từ 5,66 Æ 5,83, vào các tháng chuyển tiếp pH thường có giá trị cao hơn
Fe: hàm lượng Fe của các giếng vào mùa khô thường cao hơn chút ít so với mùa mưa Hàm lượng Fe thường từ 14,6Æ 15,1 mg/l Hàm lượng Fe ngày thấp nhất là 10,8 mg/l, còn ngày cao nhất có khi lên đến 19,2 mg/l Đối với nguồn nước ngầm, hàm lượng Fe như vậy là tương đối cao, phải sử dụng thêm hóa chất mới có thể xử lý nước đạt yêu cầu nước cấp
Mn trong nước thô khoảng 0,8 – 0,9 mg/l Hàm lượng Mn thấp và rất ít biến động
N hư vậy, hiện nay lưu lượng nước khai thác tương đối ổn định về chất lượng
1.4.TIÊU CHUẨN NƯỚC ĐẦU RA
Vì mục đích của công ty là khai thác và xử lý nước ngầm để cung cấp nước sinh hoạt cho người dân nên nước đầu ra phải theo tiêu chuNn nước ăn uống
Tiêu chuNn vệ sinh đối với nước cấp sinh hoạt
Thông số Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép
Đô thị Trạm lè & nông thôn
http://nuoc.com.vn
Trang 5Chương 2: LỰA CHỌN CÔN G N GHỆ
2.1.CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Giả sử rằng nguồn nước ngầm của hệ thống xử lý mới có chất lượng tương
tự như nguồn nước ngầm hiện tại:
• Các chỉ tiêu khác đều nằm trong quy phạm cho phép
N hận xét về chất lượng nguồn nước: đối với nước ngầm có chất lượng như trên thì hệ thống xử lý chủ yếu là dùng để khử Fe và Mn N hư vậy hệ thống
xử lý được thiết kế dưới đây sẽ dùng xử lý cả Fe và Mn Ta nhận thấy nguồn nước trên đây có độ kiềm thấp đồng thời lượng CO2 trong nước nguồn rất cao,
do đó sơ đồ dây chuyền đề nghị sử dụng ở đây là: làm thoáng – lắng tiếp xúc – lọc
Do trong nước nguồn hàm lượng Fe cao, độ kiềm thấp do đó ta sẽ phân tích chất lượng nước trong hệ thống xử lý hiện tại đồng thời sử dụng công thức để kiểm tra xem có nên sử dụng thêm hóa chất trong quá trình xử lý hay không
- Kiểm tra độ kiềm của nước sau khi làm thoáng
Ki = Ki0 – 0,036 × CFe02+
Trong đó:
Ki0 là độ kiềm ban đầu của nước nguồn, Ki0 = 0,98
CFe02+ là hàm lượng Fe của nước nguồn, CFe02+ = 14,8
⇒ Ki = 0,98 – 0,036 × 14,8 = 0,4472
- Kiểm tra hàm lượng CO2 còn lại trong nước sau khi làm thoáng:
C(CO2) = C(CO2)0 × (1 – a) + 1,6 × CFe02+
Trang 6Chương 2: LỰA CHỌN CÔN G N GHỆ
Trong đó:
C: hàm lượng CO2 sau làm thoáng = 77,68 mg/l
Ki: độ kiềm sau làm thoáng = 0,4472
⇒pH =
68,7710
31,4
4472,044
N hư vậy với chất lượng nước nguồn hiện tại ta sẽ thiết kế hệ thống xử lý khử Fe có hóa chất Hệ thống xử lý bao gồm:
- Thiết bị pha dung dịch và định lượng hóa chất
- Công trình làm thoáng và trộn hóa chất
- Bể lắng
- Bể lọc
2.2.CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Công nghệ xử lý được mô tả như sau:
Tiến hành làm thoáng trước để khử CO2, hòa tan O2 và nâng giá trị pH của nước Công trình làm thoáng được thiết kế với mục đích chính là khử CO2 vì lượng CO2 trong nước cao sẽ làm giảm pH mà môi trường pH thấp không tốt cho quá trình oxy hoá Fe Sau khi làm thoáng ta sẽ châm hóa chất
để khử Fe có trong nước Hóa chất sử dụng ở đây là clo – một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa Fe, các chất hữu cơ có trong nước, Mn, H2S N goài ra để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình oxy hóa Fe thì ta phải cho thêm vôi cùng với clo Mục đích cho thêm vôi là để kiềm hóa nước giúp cho tốc độ phản ứng oxy hóa Fe diễn ra nhanh hơn Công trình làm thoáng trong các hệ thống xử lý nước ngầm là giàn mưa và tháp oxy hóa Sau khi làm thoáng và châm hóa chất thì nước được đưa sang công trình kế tiếp là công trình trộn Công trình này có mục đích là trộn đều nước và hóa chất để các phản ứng hóa học diễn ra thuận lợi Các công trình trộn thường được sử dụng là bể trộn cơ khí, máng trộn có vách ngăn, bể trộn đứng Sau đó nước đuợc tiếp tục đưa sang bể lắng hay lọc tiếp xúc Thông thường trong các công trình xử lý nước ngầm lớn người ta thường hay sử dụng bể lắng tiếp xúc Bể lắng tiếp xúc có nhiệm vụ giữ lại các cặn tạo ra trong quá trình oxy hóa cũng như cặn vôisau khi các phản ứng xảy ra Thời gian lưu nước trong bể lắng thường là 90 phút
Và công trình cuối cùng là bể lọc nhanh Bể lọc này có nhiệm vụ giữ lại các cặn nhỏ mà không thể giữ lại trong bể lắngcũng như là để khử Mn
http://nuoc.com.vn
Trang 7Chương 2: LỰA CHỌN CÔN G N GHỆ
Lựa chọn các công trình trong hệ thống xử lý
Trước hết, đối với quá trình làm thoáng có thể sử dụng giàn mưa hoặc tháp oxy hóa
• N ếu sử dụng giàn mưa thì tốn diện tích cũng như chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi hoạt động thì việc quản lý tương đối dễ dàng và thuận tiện Việc duy tu, bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ giàn mưa cũng không gặp nhiều khó khăn Cần tiến hành vệ sinh thường xuyên do các cặn Fe dễ dàng bám trên các sàn tung làm chít các lỗ dẫn đến giảm hiệu quả giàn mưa
• N ếu sử dụng tháp oxy hóa thì sẽ tiết kiệm được mặt bằng xây dựng và chi phí xây dựng ban đầu nhưng khi vận hành thì tốn chi phí hơn so với sử dụng giàn mưa (do phải cung cấp điện năng để hoạt động máy thổi khí), quản lý cũng gặp khó khăn hơn Việc duy tu bảo dưỡng cũng khó khăn
do lâu ngày cặn Fe dễ bám chít trên lớp vật liệu tiếp xúc (hay sàn tiếp xúc) Lúc này phải ngừng hoạt động của tháp để tiến hành vệ sinh
Sau quá trình làm thoáng là châm hóa chất (clo và vôi) Hóa chất được châm ngay sau khi làm thoáng Cũng có khi hóa chất được châm trước khi làm thoáng nhưng điều này không có lợi Bởi vì trong nước ngầm thường
có một số khí do quá trình phân hủy kị khí trong đất sinh ra (H2S), nếu cho hóa chất vào trước thì sẽ hao tốn thêm hóa chất để khử các chất này trong khi các chất này thường là các chất khí dễ dàng bị khử qua làm thoáng Clo cho vào nước nhằm mục đích oxy hóa Fe2+ thành Fe3+, còn vôi cho vào nước với mục đích là nâng pH và độ kiềm trong nước tạo môi trường cho phản ứng oxy hóa và thủy phân Fe diễn ra dễ dàng Lượng hóa chất cho vào phải đảm bảo khử hết Fe2+ có trong nước và pH đầu bể lắng khoảng 8 – 8,3
Sau đó ta tiến hành trộn đều nước và hóa chất để phản ứng diễn ra thuận lợi Các công trình dùng để trộn có thể chia ra làm 2 loại là khuấy trộn bằng thủy lực và khuấy trộn bằng cơ học Ta nên sử dụng bể trộn đứng vì việc khuấy trộn chủ yếu do lực của dòng nước đi từ dưới lên sẽ tránh được tình trạng cặn vôi bám trên bể mà vẫn đảm bảo trộn đều hóa chất và nước
Sau khi trộn đều với hóa chất, nước được đưa sang công trình kế tiếp là công trình lắng hay lọc tiếp xúc Mục đích của công trình này là tạo thời gian để các phản ứng diễn ra và thu hồi cặn của các phản ứng này Đối với hệ thống xử lý nước công suất lớn thì ta nên sử dụng bể lắng tiếp xúc và thời gian lưu trong bể tốt nhất là 90 phút Bể lắng thường được sử dụng trong
hệ thống xử lý nước ngầm là bể lắng ngang với hệ thống thu nước bề mặt
Sau khi ra khỏi bể lắng nước tiếp tục sang công trình cuối là bể lọc
Bể lọc có nhiệm vụ giữ lại các cặn còn sót lại sau bể lắng đồng thời khử Mn Đối với hệ thống xử lý nước có công suất lớn người ta thường sử dụng bể lọc nhanh với vận tốc lọc khoảng 5 – 8 m/h Ở đây ta có thể sử dụng bể lọc áp lực
http://nuoc.com.vn
Trang 8Chương 2: LỰA CHỌN CÔN G N GHỆ
với vận tốc > 10 m/h nhưng nếu sử dụng loại bể lọc này sẽ tốn chi phí đầu tư cao đồng thời chi phí bảo trì, sửa chữa cũng là 1 vấn đề
Tóm lại hệ thống xử lý của nhà máy bao gồm:
Trang 9- làm giàu oxy trong nước tạo điều kiện để Fe2+ oxy hóa thành Fe3+
Dạng giàn mưa: làm thoáng tự nhiên
Cấu tạo: giàn mưa bao gồm:
Hệ thống phân phối khí: sử dụng ống phân phối có đục lỗ gồm:
• ống chính phun mưa làm bằng inox có đường kính 160 mm
Số tấm inox theo chiều ngang là 4
Số tấm inox theo chiều dọc là 32
Diện tích của giàn mưa là (0,8 × 0,4) × (0,8 × 32) = 81,92 m2
• đường kính lỗ trên tấm inox là 14 mm, trên mỗi tấm có 14 × 14
= 196 lỗ Tỷ số So/S là tỷ số giữa tổng diện tích lỗ và diện tích sàn tung
http://nuoc.com.vn
Trang 10Chương 3: HIỆN TRẠN G TRẠM XỬ LÝ
Sàn thu nước: sàn thu nước làm bằng bêtông cốt thép được đặt dưới giàn mưa có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước qua bể trộn
Ống dẫn và thu nước trên giàn mưa:
Mỗi giàn mjưa còn bao gồm hai ống inox dẫn nước lên giàn mưa đường kính 400 mm, một ống thu nước từ giàn mưa qua bể trộn đường kính
600 mm, hai ống PVC thu nước xả, rửa giàn mưa đường kính 150 mm, các ống dẫn vôi, clo và các vòi phục vụ cho công tác vệ sinh
Kích thích giàn mưa
Kích thước mỗi giàn mưa: dài × rộng × cao = 27,2 × 5 × 8,6 m
Giàn thiết kế với hình dạng mỏng
Cường độ mưa
Qtưới = Diện tích tưới = Lưu lượng
292,81
2083
× = 12,714 m3/m2.h ∈ (10 ÷ 15 m3/m2.h)
Hoạt động của giàn mưa:
N ước thô được dẫn từ ống góp chung đường kính 1000 mm rồi qua các ống đường kính 400 đưa lên giàn mưa Trên giàn mưa gồm một hệ thống các ống xương cá trong đó các ống chính đường kính 160 mm và các ống nhánh
có đường kính 40 mm N ước từ giàn phân phối sẽ phun ra ngoài qua các lỗ trên ống nhánh và rơi xuống qua từng sàn tung nước N ước từ các sàn tung nước di chuyển dẫn xuống dưới do trọng lượng bản thân và tập trung tại sàn thu nước, tại đây nước sẽ chảy vào ống thu nước có đường kính 600 mm để đưa sang bể trộn Tại đầu ống thu nước clo và vôi đồng thời được cho vào để khử Fe, Mn
Đánh giá hiệu quả xử lý của giàn mưa
Hiệu quả loại trừ CO2 của giàn mưa khoảng 68 % Hiệu quả loại trừ thấp nhất là 60,6% Hiệu quả loại trừ cao nhất là 72,3% N goài hiệu quả khử CO2 thì giàn mưa còn nhằm mục đích hòa tan oxy vào nước để oxy hoá Fe
Với quá trình xử lý nước ngầm đặc biệt là quá trình khử Fe trong nướn ngầm thì việc khử CO2 đồng thời hòa tan O2 vào nước bằng giàn mưa có tác dụng quan trọng vì nó làm tăng pH trong nước ngầm và oxy làm cho Fe2+ bị oxy hóa N ếu pH có tăng cao thì mới tạo môi trường tốt để phản ứng oxy hóa
Fe và Mn diễn ra N hưng trong nguồn nước hiện đang khai thác có hàm lượng
Fe cao đồng thời độ kiềm nhỏ do đó lượng oxy hòa tan không đủ để oxy hóa
Fe nên phải sử dụng thêm clo để oxy hóa hết Fe N hiệm vụ chính của giàn mưa sử dụng ở đây là đuổi CO2 và nâng pH
http://nuoc.com.vn
Trang 11Chương 3: HIỆN TRẠN G TRẠM XỬ LÝ
3.2.BỂ TRỘN
N hiệm vụ: trộn đều nước, clo và vôi
Cấu tạo: bể có đáy dạng hình chóp, mặt bằng hình vuông
2× × =
=
Q V
N guyên lý hoạt động
N ước từ giàn mưa sang đáy bể trộn dâng lên trên bề mặt bể trộn, tràn qua máng thu nước sang bể lắng ngang
2Fe2+ + Cl2 + 6H20 = 2Fe(OH)3 + 2Cl- + 6H+
Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 = FeCO3 + CaCO3 + H2O
Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8CO2
2Mn(HCO3)2 + O2 +H2O = 2Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3
-Phản ứng oxy hóa Mn thường diễn ra với pH cao (8Æ 9) Do đó việc khử
Mn diễn ra chủ yếu trong bể lọc thông qua lớp màng bám trên cát lọc
Xác định lượng clo cho vào
Phản ứng oxy hóa Fe xảy ra tại giàn mưa:
4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8 CO2
Độ kiềm của nước giảm: 0,95 – 0,4472 = 0,5028
Hàm lượng Fe còn lại sau khi qua giàn mưa:
717608,7
http://nuoc.com.vn
Trang 12 Tăng thời gian để các phản ứng oxy hóa diễn ra hoàn toàn
Cấu tạo: là dạng bể lắng ngang thu nước cuối
Các thông số của bể lắng:
• Kích thước bể lắng: dài × rộng × cao = 27 × 4 × 4,65 m
• Dung tích: 502,2 m3
• Chiều dài ngăn thu nước cuối: 2 m
• Chiều dài làm việc của bể lắng: 25,5 m
• Thời gian lắng (thời gian lưu nước trong bể)
Q
V
8,57602083
42,
502 × × =
Bộ phận phân phối nước vào bể: là vách ngăn bằng bêtông có đục lỗ
• Số lỗ trên mỗi vách ngăn của mỗi bể: 11
• Kích thước tường phân phối: dài x rộng = 4 × 4,65 m
• Tường phân phối cách đầu bể lắng: 1,5 m
Hệ thống thu nước đã lắng
Khi mơí xây dựng thì sử dụng hệ thống thu nước cuối nhưng công
ty đã lắp đặt thêm hệ thống thu nước bề mặt Đối với hệ thống thu nước bề mặt gồm các ống thu nước được đặt ngập dưới mực nước khoảng 12 cm, trên mỗi ống có bố trí 2 hàng lỗ ở hai bên thành ống
• Số ống thu cho mỗi bể :4
• Chiều dài ống thu: 17,6 m
Trang 13và các máng thu nước cuối dẫn vào mương thu nước phân phối nước đi vào các bể lọc Cặn lắng sẽ được định kì xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh qua giàn ống thu xả cặn
Đánh giá hiệu quả xử lý của bể lắng:
Hiện tại bể lắng hoạt động chưa đạt được hiệu quả cao, hàm lượng Fe tổng cộng ra khỏi bể lắng còn cao PH đầu bể lắng từ 8 – 8,4, hiệu quả khử Fe 74 – 77% là vẫn còn thấp, hiệu quả khử Mn 60% Dù cấu tạo của các bộ phận phụ trong bể lắng đều đạt yêu cầu trong quy phạm nhưng bể vẫn chưa hoạt động tốt do thời gian lưu trong bể lắng chưa đủ để lắng bông cặn hay nói cách khác diện tích bề mặt bể lắng nhỏ
3.4.BỂ LỌC NHANH
N hiệm vụ:
Loại bỏ triệt để các cặn chưa lắng và không lắng được ở bể lắng
Khử Mn nhờ lớp oxit mangan trên bề mặt cát lọc
Chiều cao lớp vật liệu lọc (cát): 1,2 m
Chiều cao lớp sỏi đỡ: 0,4 m
Tốc độ lọc:
http://nuoc.com.vn
Trang 14Chương 3: HIỆN TRẠN G TRẠM XỬ LÝ
v = Diện tích bề mặt lọc =Lưu lượng xử lí
5 , 4 8 12
Khoảng cách giữa hai chụp lọc là 125 mm
Chụp lọc được bố trí đều trên các tấm đan, bên dưới đan là các trụ
đỡ bằng bêtông cốt thép
Hệ thống thu nước sạch của các bể lọc
N ước sau khi lọc đi qua siphông đồng tâm dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh (siphông có tác dụng điều chỉnh tốc độ lọc) và sau đó chảy vào ống thu nước sạch (gồm hai ống trong đó 1 ống dẫn từ đơn nguyên thứ nhất và 1 ống dẫn từ đơn nguyên thứ hai) có đường kính thay đổi dần từ 300 mm Æ
450 mm Æ 600mm, trong đó:
Đầu ống có đường kính 300 mm thu nước từ hai bể lọc
Đoạn kế tiếp đường kính 450 mm nối tiếp với đoạn đầu
Đoạn cuối đường kính 600 mm nối tiếp vào đoạn thứ hai
Cấu tạo của siphông đồng tâm là hai ống thép lồng vào nhau N ước lọc
từ ống thu nước được đưa vào ống thép phía trong của siphông, tràn ra rìa mép phía trên của ống và ra ống thép ngoài, rồi chảy xuống hố thu nước Việc điều chỉnh tốc độ lọc được thể hiện tự động nhờ phao đặt trong bể Khi mực nước trong bể dâng lên, phao nổi lên theo giúp cho van gió đóng bớt khe gió làm giảm lượng khí vào siphông làm độ chân không trong siphông tăng lên, làm tăng lượng nước lọc vào siphông
Hệ thống phân phối nước: cấp vào đường ống đường kính 500 mm lấy nước từ bể chứa nước sạch Đường ống này được đưa vào ngăn thu nước lọc
ở đáy bể N ước đưa vào đây đi qua các chụp lọcvà thực hiện quá trình rửa ngược
Hệ thống thổi khí: các ống thổi khí của mỗi bể lọc được lắp đặt phía trên chụp lọc:
Gồm một ống gió chính đường kính 250 mm cho mổi bể, ống này được nối từ ống gió chung cho 12 bể lọc
Trên mỗi ống gió chính trong bể lọc có lắp các giàn ống nhánh đường kính 30 mm Số ống nhánh là 32 ống Các ống gió được lắp đặt theo kiểu xương cá
http://nuoc.com.vn
Trang 15Chương 3: HIỆN TRẠN G TRẠM XỬ LÝ
Hệ thống thu nước rửa lọc:
Mỗi bể lọc có 2 máng thu nước rửa lọc bằng bêtông cốt thép
Hai máng thu nước được đặt song song nhau và song song với thành
bể
Đáy máng thu có độ dốc 0,01 về phía mương xả
Chiều cao phần chữ nhật của máng: 0,3 m Chiều cao phần tam giác
ở đáy máng: 0,3 m
Chiều rộng máng: 0,6 m
Khoảng cách giữa hai tâm máng: 2,3 m
Khoảng cách từ tâm máng đến thành bể: 1,1 m
Lượng nước rửa lọc trung bình cho 1 bể là 150 – 160 m3/ 1 lần
N ước rửa lọc từ các máng thu chảy vào máng tập trung ở đầu bể rồi thải ra các mương xả
N guyên lý hoạt động:
Khi lọc: nước được dẫn từ bể lắng ngang qua máng phân phối vào các bể lọc qua siphông phân phối, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước sạch vào bể chứa nước sạch
Khi rửa: nước rửa được bơm từ bể chứa nước sạch qua hệ thống phân phối nước rửa lọc kết hợp với hệ thống phân phối gió, qua lớp sỏi đỡ và lớp vật liệu lọckéo theo các cặn bNn tràn vào máng thu nước rửa về mang tập trung rồi được xả ra ngoài theo mương thoát nước Trong quá trình rửa, gió được cấp vào trước để xáo trộn vật liệu lọc làm cho hạt cát tách ra (thời gian sục gió khoảng 5 phút) sau đó nước đưa từ dưới lên để cuốn cặn bNn ra ngoài, quá trình được tiến hành đến khi nước rửa hết đục thì ngưng rửa (10 phút)
N ước sau khi ra bể lọc sang bể chứa, trên đường ống về bể chứa nước được châm clo để khử trùng lần cuối và đảm bảo yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt
Hiệu quả xử lý: hiệu quả xử lý Fe 92%, hiệu quả xử lý Mn 98% Chu kì hoạt động 22 – 24 giờ Lượng nước hao phí cho rửa lọc cao (150 – 160
m3/lần) vì rửa chưa tự động hóa và các chụp lọc cũ Các chụp lọc không được gắn cố định trên sàn đỡ do vậy gây khó khăn cho việc rửa lọc do không tiến hành rửa với cường độ lớn được
http://nuoc.com.vn
Trang 16Chương 4 : CÁC PHƯƠN G ÁN CẢI TẠO N ÂN G CẤP CÔN G SUẤT
CÔNG SUẤT
4.1.PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO BỂ TRỘN
Ta thấy phương án trộn thủy lực có ưu điểm là cấu tạo công trình đơn giản không cần máy và thiết bị phức tạp, giá thành quản lý thấp N hưng khi công suất nhà máy tăng lên 100.000 m3/ngày thì bể trộn thủy lực không đảm bảo trộn đều vôi, clo và nước Do đó ta phải bố trí thêm cánh khuấy vào bể trộn hiện hu để có thể đảm bảo khả năng khuấy trộn đều nước và hoá chất trong
bể Mặc dù không có sự thay đổi nào về kích thước của bể nhưng đường ống dẫn nước ra vào bể thì phải thay đổi kích thước để phù hợp với lưu lượng nước vào bể Các tính toán bể trộn cho hệ thống nâng cấp sẽ được trình bày
cụ thể ở chương sau
4.2.PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO BỂ LẮNG
Bể lắng được sử dụng ở đây là bể lắng ngang với hệ thống thu nước cuối
Bể chua hoạt động tốt do thời gian lưu nước trong bể lắng chưa đủ để lắng bông cặn Do đó khi tăng công suất lên gấp đôi thì bể lắng càng hoạt động không hiệu quả Vì thế có hai phương án cải tạo bể lắng:
- phương án một là xây thêm bể lắng
- phương án hai là sử dụng thêm các vách lắng nghiêng
Cả hai phương án trên đều có thể thực hiện được Tuy nhiên do diện tích đất của trạm xử lý là hạn hữu nên viêc xây thêm bể lắng không hiệu quả bẳng
sử dụng các vách lắng nghiêng N ên ta chọn phương án hai là sử dụng thêm các vách lắng nghiêng trong các bể lắng hiện hữu Đây là phương án khả thi
vì ta bố trí các vách nghiêng theo dạng các modul Điều này thuận lợi cho việc vệ sinh các modul và vệ sinh bể lắng Việc xây dựng thêm các vách nghiêng không làm tăng thời gian lưu nước trong các bể lắng nhưng lại làm tăng diện tích bề mặt lắng Sử dụng thêm vach nghiêng cũng không làm tăng nhiều tổn thất áp lực qua bể lắng cho nên khi đưa vào vận hành không làm ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống xử lý Tuy nhiên, sử dụng các vách nghiêng
sẽ làm khó khăn hơn trong công tác quản lý cũng như trong quá trình xây dựng khung đỡ cho các vách nghiêng có thể sẽ lám giảm công suất cấp nước trong thời gian xây dựng
http://nuoc.com.vn
Trang 17Chương 4 : CÁC PHƯƠN G ÁN CẢI TẠO N ÂN G CẤP CÔN G SUẤT
4.3.PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO BỂ LỌC
4.3.1.Thay vật liệu lọc mới
Công nghệ cũ của nhà máy là sử dụng vật liệu lọc là cát thạch anh Để tăng công suất của nhà máy thì ta sử dụng bể lọc hai lớp vật liệu lọc: lớp trên là than antraxit còn lớp dưới là cát thạch anh Lớp vật liệu lọc hạt lớn nằm trên nên trong bể hai lớp không tạo ra màng lọc rắn chắc như thường thấy trong các bể lọc nhanh một lớp vật liệu lọc là cát hạt bé Trong lớp vật liệu lọc hạt lớn các lỗ rỗng có thể tích lớn nên dung tích chứa cặn của bể lọc hai lớp lớn hơn dung tích chứa cặn của bể lọc nhanh thông thường 2 – 2,5 lần Do đó có thể tăng tốc độ lọc hoặc thời gian của một chu kì lọc Khi lọc cùng một nguồn nước, thời gian của một chu kì lọc ở bể lọc hai lớp hầu như gấp hai lần so với
ra khỏi cặn bNn trên nó hơn là cát Chính vì vậy mà thời gian rửa sạch than trong thực tế lại nhỏ hơn của cát Thời gian rửa cát là 8 – 10 phút, trong khi
đó than chỉ cần 6 – 7 phút
- Trong quá trình rửa ngược bể lọc nhiều lớp, chúng ta nhận thấy một điểm
là chỉ có một khoảng tốc độ rửa ngược thích hợp tức là trong khoảng tốc độ rửa đó bể lọc được rửa tốt nhất, sự sắp xếp các lớp vật lêịu sau khi rửa là tốt nhất Khi tốc độ rửa ngược nằm ngoài khoảng đó thì một số lớp lọc không được rửa hoặc là có vật liệu lọc bị đNy ra ngoài và các lớp lọc bị xáo trộn Điều này chỉ ra rằng chế độ rửa lọc cần phải tuân thủ một chế độ nghiêm ngặt
- Bể lọc sử dụng nhiều lớp do đặc điểm của lớp vật liệu lọc antraxit có nhiều hình dạng khác nhau nên khoảng trống được tăng lên, điều này cho phép vật liệu lọc antraxit lọc được nhiều tạp chất hơn không chỉ phần trên bề mặt lớp vật liệu lọc mà nó còn lọc được ở cả tầng dưới của lớp lọc Mặt khác lớp vật liệu lọc cát được sắp xếp ở lớp dưới cùng có tác dụng lớn đến việc hấp phụ Fe2+, Mn2+ chưa kịp phản ứng cho nên hiệu quả về mặt xử lý của mỗi chu
kì lọc được kéo dài gấp hai lần so với công nghệ sử dụng một lớp vật liệu lọc cát
http://nuoc.com.vn
Trang 18Chương 4 : CÁC PHƯƠN G ÁN CẢI TẠO N ÂN G CẤP CÔN G SUẤT
Sử dụng loại chụp lọc đuôi dài có ren thay cho chụp lọc đuôi ngắn hình nấm đang được sử dụng tại công ty Các chụp lọc ngắn đuôi hiện đang sử dụng tại công ty cần được thay thế do đã cũ, không được gắn cố định lên sàn thu nước nên cường độ rửa lọc lớn dễ làm bung chụp lọc lên, không thể kết hợp rửa nước và khí đồng thời N gược lại loại chụp lọc đuôi dài có thể gắn cố định bằng ren lên sàn đỡ cho nên khi rửa có thể cho nước và khí qua với cường độ cao N ếu sử dụng loại chụp lọc này thì có thể bỏ giàn phân phối khí hiện tại mà đưa đường ống khí xuống sàn thu nước dưới bể lọc cùng với ống thu nước rửa lọc Khi rửa lọc thì cả khí và nước cùng được đưa vào một lúc như vậy sẽ tiết kiệm cả nước và khí mà vẫn đảm bảo độ giãn nở của lớp vật liệu
Đối với loại chụp lọc này, khi rửa vật liệu lọc bằng biện pháp gió, nước kết hợp rất có hiệu quả, bởi vì loại chụp lọc này có ống thu nước dài và trên ống
có lỗ hoặc khe để thu gió vào nên đã tạo khả năng thu gió và nước riêng biệt
N ước có áp theo đầu dưới ống đi lên, khí nén vào lỗ ở phía trên đuôi chụp lọc
và sẽ hòa trộn với nước trước khi ra ngoài phía đầu chụp lọc Cũng chính vì vậy, khi sử dụng loại chụp lọc có ống phân phối dài (dài đuôi), thì có thể không cần thiết kế giàn ống phân phối nước và gió như loại chụp ngắn đuôi
Trang 19Chương 4 : CÁC PHƯƠN G ÁN CẢI TẠO N ÂN G CẤP CÔN G SUẤT
4.3.3.Thu hồi nước rửa lọc
Trước đây toàn bộ nước rửa lọc của công ty không dược thu gom mà xả thẳng ra kênh Tham Lương Việc xả này vừa không kiểm soát được chất lượng nước thải vào kênh làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước của kênh vừa lãng phí một lượng nước khá lớn (lượng nước rửa lọc thường chiếm từ 3 – 5% lượng nước lọc) Trong việc tăng công suất của nhà máy thì sử dụng lại nước rửa lọc cũng là một giải pháp Thu hồi nước rửa lọc là biện pháp nhằm làm giảm thất thoát nước trong quá trình xử lý bằng cách tận dụng lại nguồn nước rửa đồng thời cũng là thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường, kiểm soát nguồn nước thải từ công ty
N ước thải từ các bể lọc trong quá trình rửa lọc chủ yếu là các cặn sắt Fe(OH)3 Hàm lượng sắt cuối lắng thường từ 3,1 – 3,5 mg/l và các cặn này được giữ lại trong các bể lọc Để tận dụng lại nước này thì vấn đề chủ yếu là loại bỏ các cặn này ra khỏi nước
Bể nén cặn
Cặn
Máy ép dây đai
http://nuoc.com.vn
Trang 20Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
24
50000
m q
Q S
- Khoảng cách giữa các sàn tung là 0,7 m
⇒ Chiều cao phần làm thoáng:
0,7 × 3 = 2,1 m
- Chọn sàn tung là các tấn inox khoan lỗ có kích thước 1 × 1 m
- Đường kính lỗ khoan 14 mm, bước lỗ là 50mm
- Số tấm inox theo chiều ngang là 4
Số tấm inox theo chiều dọc là 52
⇒ kiểm tra lại cường độ tưới = 10,016 m3/m2h
- Số lỗ khoan theo chiều rộng
64
50 1000
1 + − = lỗ
Số lỗ khoan theo chiều dài là 16 lỗ
http://nuoc.com.vn
Trang 21Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
- Mỗi sàn tung khoan:
16 × 16 = 256 lỗ
Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước
• Góc nghiêng của cửa chớp với mặt phẳng là 45o, khoảng cách giữa 2 cửa kế tiếp là 200 mm Cửa chớp được bố trí ở xung quanh trên toàn bộ chiều cao giàn mưa nơi có bề mặt tiếp xúc với không khí Các cửa chớp này được xây dựng cách các mép ngoài của sàn tung là 0,6 m để làm lối đi xung quanh giàn mưa khi tiến hành vệ sinh
• Sàn thu nước: đặt dưới đáy giàn mưa có độ dốc 0,02 về phía ống dẫn nước xuống bể trộn.Kết cấu sàn thu là bêtông cốt thép
• Hệ thống thu nước của giàn mưa: ống thu nước đặt ở đáy sàn thu nước cao hơn mặt đáy sàn ít nhất là 100 mm Vận tốc nước trong ống dẫn là 1m/s
- Diện tích ống dẫn nước là:
2
3
5787 , 0 /
1 /
864000
/ 50000
m s
m ngày s
ngày m
Trang 22Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
Chọn ống có đường kính là 850 mm
- Kiểm tra lại vận tốc H2O chảy trong ống
s m S
Q
40,8686400
• Hệ thống xả cặn của giàn mưa: Mỗi ngăn một ống xả cặn, ống này
có thể lấy là ống PVC đường kính ống tùy thuộc vào vận tốc nước trong ống và lượng nước cần xả khi tiến hành rửa giàn mưa Chọn ống xả cặn là ống PVC có đường kính 150 mm đặt ở giữa ngăn và sát sàn thu nước phía đáy thấp Toàn giàn mưa có 4 ống xả cặn
Hệ thống phân phối nước
Chọn mỗi ngăn của giàn mưa có 1 ống dẫn nước chính có điều kiện 400
mm vận tốc nước trong mỗi ống dẫn chính là:
s m ngày
s
ngày m
86400
/000.50
⇒ Số ống phân phối chính là:
86,
Trang 23Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
m s
m ngày
s
ngày m
v
Q
/1/
864008
/500004
- Chọn ống phân phối chính có đường kính 150mm
⇒ Kiểm tra vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính
m
ngày m
Q
y86400s/ngà0,15
32
/500004
D32
- Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh là 300 mm (theo quy phạm là
250 ÷ 300 m)
⇒ Số ống nhánh là: 1 28,67
3,0
ongchinh ngan
ngày s
ngày m
288
4/
400.86
/000
m
s m q
/2
/1046,64v
m q
0,02m)(
/1046,64d
0,153
Trang 24Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
⇒ Số lỗ = Tổng diện tích lỗDiện tích 1 lỗ =
4/01,0
0053,0
h
81,9
1,22
000.100
8,
- N ăng lượng khuấy:
P=μ×G2×V =0,89×10− 3×7002×27,8=12.124W =12,1kW
Hệ số truyền động là η = 0,8
http://nuoc.com.vn
Trang 25Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
- Công suất động cơ là
P P 15 , 15 kW
8 , 0
1 , 12 /
P D
T
75,099760
/1203,6
124.12
- Đường kính máy khuấy = 1/2 chiều rộng bể = 1/2 ×3,5 = 1,75 m
- Chiều dài bản cánh khuấy = 1/4 đường kính máy khuấy
.86
000.504
.86
000.5044
- Chọn vận tốc nước từ bể trộn sang bể lắng là 0,8 m/s (theo qui phạm vận tốc này nằm trong khoảng 0,8 – 1 m/s) Diện tích máng thu xung quanh bể trộn là:
8,0400.86
000.50
m v
Trang 26Chương 5 : THIẾT KẾ TÍN H TOÁN HỆ THỐN G CẢI TẠO
- Đường kính ống dẫn nước từ bể trộn sang bể lắng:
.86
000.5044
ππ
- Chọn các ống vách nghiêng là các ống PVC hình trụ vuông cạnh có chiều dài mỗi cạnh là 100 mm Chiều dài mỗi ống là 1,5 m Các ống được bố trí với góc nghiêng so với phương ngang là 600
- Chọn tốc độ rơi của hạt cặn trong bể lắng là uo = 0,5 mm/s = 0,0005 m/s (tốc độ này chọn theo quy phạm lấy đối với nước ít đục, hàm lượng cặn < 50 mg/l, xử lý không dùng phèn và thu nước bề mặt)
http://nuoc.com.vn
