Ngoài ra thì nước ta là một nước nông nghiệp nên nhu cầu nước dùng cho sản xuất nông nghiệp là rất lớn;bên cạnh đó nước còn sử dụng cho công nghiệp, giao thông vận tải và các hoạt động k
TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ QUY NHƠN
Điều kiện kinh tế xã hội
Về khí hậu, Quy Nhơn có 2 mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 3 đến tháng 9, mùa mưa từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau; nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 28 độ C.
Quy Nhơn được biết đến như một thành phố giàu tài nguyên thiên nhiên: Về tài nguyên đất có bán đảo Phương Mai với diện tích 100 km 2 , đầm Thị Nại 50 km 2 (trong đó: Quy Nhơn 30 km 2 , huyện Tuy Phước 20 km), có trên 30.000ha rừng Khoáng sản quặng titan (xã Nhơn Lý), đá granít (Trần Quang Diệu, Bùi Thị Xuân), có ngư trường rộng, đa loài và nhiều loại hải sản có giá trị kinh tế cao; đặc sản có yến sào (sản lượng đứng sau tỉnh Khánh Hòa) Nguồn nước ngầm với trữ lượng khá lớn (dọc lưu vực sông Hà Thanh và bán đảo Phương Mai) bảo đảm cung cấp nước sạch cho thành phố.
I.2 Điều kiện kinh tế xã hội:
Hiện nay cơ cấu các ngành kinh tế của Quy Nhơn có sự chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng ngành công nghiệp dịch vụ, giảm tỷ lệ ngành nông lâm ngư nghiệp trong GDP Tỷ trọng nông, lâm, thủy sản - công nghiệp và xây dựng - dịch vụ trong GDP năm
2014 đạt: 5,5% - 47,6% - 46,9% Kim ngạch xuất khẩu ước đạt 918,4 triệu USD, kim ngạch nhập khẩu ước đạt 608 triệu USD Thu nhập bình quân đầu người năm 2018 là 6.052 USD/người.
Theo quyết định 1672/QĐ-TTg 2018 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, mục tiêu phát triển của thành phố là phấn đấu đến năm 2025 trở thành thành phố trực thuộc Trung ương, là trung tâm vùng duyên hải miền trung Đến năm 2035 là trung tâm kinh tế biển quốc gia theo định hướng dịch vụ - cảng biển - công nghiệp - du lịch, trọng tâm là dịch vụ - cảng biển tạo sức lan toả đến hệ thống đô thị toàn tỉnh Bình Định và vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Phát triển khu kinh tế Nhơn Hội làm động lực quan trọng phát triển kinh tế xã hội Đến năm 2050 là một trong những thành phố quan trọng trong hệ thống đô thị quốc gia và Đông Nam Á Để đạt được mục tiêu trên, còn rất nhiều việc phải làm Vì vậy, chính quyền và nhân dân cần có sự chung tay góp sức xây dựng vì mục tiêu chung.
Thương mại - Du lịch - Dịch vụ:
Nhìn từ khách sạn FLC Luxury Hotel Quy Nhơn ra bãi biển.
Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ bình quân tăng 14,3% trên năm. Giá trị kim ngạch xuất khẩu năm 2014 đạt 930,4 triệu USD gấp 1,4 lần so với năm 2010. Tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu trong 5 năm đạt 9,52 tỷ USD, giá trị kim ngạch nhập khẩu đạt 8,764 tỉ USD.
Sản lượng hàng hóa thông qua cảng biển năm 2019 đạt trên 19 triệu tấn, tăng 9% so với năm 2018.
Công tác quy hoạch, quảng bá du lịch được tăng cường, đến nay thành phố có hơn
600 khách sạn-khu nghỉ dưỡng du lịch lớn nhỏ, đặc biệt là các khách sạn 5 sao như FLC Luxury Hotel Quy Nhơn, Avani Quy Nhon Resort & Spa, Anantara Quy Nhon Villas và vô số các khách sạn 4 sao, 3 sao Năm 2018 Quy Nhơn đón hơn 6 triệu lượt khách du lịch Năm 2019, Quy Nhơn đón được hơn 7,8 triệu lượt khách, tổng doanh thu du lịch ước tính đạt 16.000 tỉ đồng Đầu năm 2020 Quy Nhơn dành các danh hiệu "Thành phố du lịch sạch Asean 2020" của diễn đàn du lịch ASEAN (ATF) bình chọn và "Điểm đến hàng đầu thế giới" do Hostelworld bình chọn.
CCN Nhơn Bình (đang di dời, chuyển đổi thành đất dân sinh đô thị)
Triển khai Chương trình hành động thực hiện Nghị quyết Trung ương 7 (khóa X) về nông nghiệp, nông dân, nông thôn và chương trình mục tiêu Quốc gia xây dựng nông thôn mới tại 4 xã Nhơn Lý, Phước Mỹ, Nhơn Hải, Nhơn Châu đạt kết quả tích cực, đã hoàn thành xây dựng nông thôn mới tại 2 xã Nhơn Lý, Phước Mỹ vào năm 2015 và 2 xã Nhơn Hải, Nhơn Châu sẽ hoàn thành trong năm 2020.
Giá trị sản xuất ngành nông, lâm, thủy sản tăng bình quân 3,6% trên năm.
Tính toán công suất trạm xử lí
Nước dung cho dân cư
Tốc độ tăng trưởng dân số: a = 1.42%
=> Dân số sau 10 năm sau
Tính toán lưu lượng nước tiêu dùng
II.2.1 Lưu lượng nước sinh hoạt
Lưu lượng nước sinh hoạt trung bình
Q tb sh = q i × N 1000 i ×k ng max × f i = 200× 337367,84 1000 × 1,3 × 0,99 = 86.838,48 (m 3 /ngđ) Trong đó: qi: Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt
Ni: Số dân tính toán tương ứng với tiêu chuẩn cấp nước fi: Tỷ lệ dân được cấp nước
Theo TCXDVN 33:2006 có: f i = 99%, qi = 200 lít /người.ngày, N i = 337367.84 người
Lưu lượng nước sinh hoạt trong ngày dùng nước lớn nhất
Q ngày.max = K ngày.max × Q tb sh
Theo TCVNXD 33:2006 thì kngày.max = 1,2 – 1,4 nên ta chọn Kngày.max= 1,3
Q ngày.max = K ngày.max × Q tb sh = 1,3 ×86838.48 2890.02 (m 3 /ngđ)
Lưu lượng nước sinh hoạt trong ngày dùng nước ít nhất
Q ngày.min = K ngày.min × Q tb sh
Theo TCVNXD 33:2006 thì kngày.min= 0,7 – 0,9 nên ta chọn K ng.min = 0,8
Q ngày.min = K ngày.min × Q tb sh = 0,8 × 86838.48 = 69470.79(m 3 /ngđ)
Trong đó: Hệ số không điều hòa Kgiờ xác định theo công thức:
Với α: hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình, chế độ làm việc được chọn như sau: αmax = 1,2 ÷1,5 Ta chọn α max = 1,4 αmin = 0,4 ÷ 0,6 Ta chọn α min = 0,5 β: Hệ số kể đến số dân trong khu dân cư lấy bảng 3.2 trong TCVN 33- 2006 như sau: ố dânS
Với dân số là 337.367,84 người ta dùng phương pháp nội suy được: β max = 1,0473 và β min = 0,858
II.2.2 Lưu lượng nước cấp cho bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định Địa chỉ: 106 Nguyễn Huệ, Trần Phú, Thành phố Qui Nhơn, Bình Định
Quy mô bệnh viện: A = 1050 nội trú giường bệnh và 1300 cán bộ nhân viên
Tổng: 2350(người) q bv tc = 300 (l/giường.ngđ) (Theo TCXDVN 33:2006)
Lưu lượng nước sử dụng cho cho bệnh viện
Q bv = q 1000 tc vn × A = 300× 1000 2350 = 705 (m 3 /ngđ) II.2.3 Lưu lượng nước dùng cho trường đại học Quy Nhơn Địa chỉ: 325 Nguyễn Thị Minh Khai, Nguyễn Văn Cừ, Thành phố Qui Nhơn, Bình Định Lưu lượng sử dụng cho trường
Chọn số học sinh: P = 1200 học sinh (2 buổi/ngày) q tc = 75 (l/ngày) (bán trú)
Lưu lượng nước lớn nhất sử dụng lớn nhất của trường:
II.2.4 Lưu lượng nước dùng cho khách sạn THE CENTRAL Địa chỉ: 213 Tăng Bạt Hổ, Phường Lê Lợi, Thành phố Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định
Quy mô: 18 phòng (33 giường) bao gồm 8 giường đơn và 5 giường đôi, (5 gia đình phòng 3 giường)
Tiêu chuẩn dùng nước cho khách sạn 250 l/giường.ngày (TCXD VN 33:2006)
II.2.5 Lưu lượng nước cấp cho công nghiệp
CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ TỔNG HỢP THIÊN ÂN Địa chỉ: Lô B1A, QL1A, Khu công nghiệp Phú Tài, Phường Trần Quang Diệu, Thành phố Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định
Tiêu chuẩn dùng nước: 25 l/người
Q ttr = Q bv + Q th + Q ks + Qcn = 705 + 90 + 8,25 + 50 = 853,25 m 3 /ngd
II.2.6 Lưu lượng nước tưới cây rửa đường
Diện tích cây xanh được tưới: Q t,cx = 25% × 24193 = 6.048,25 m 2
Diện tích đường được tưới: Qt,đ = 25% × 93003,87 = 23.250,97 m 2
Tiêu chuẩn tưới: Chọn q tc = 5 lít/m 2 /ngd
Tiêu chuẩn rửa đường: Chọn q rd = 0,4 lit/m 2 /ngd
Lưu lượng nước sử dụng cho tưới cây, rửa đường:
Cây xanh được tưới từ 5h – 8h và 16h – 19h: 6 tiếng
Đường được rửa từ 8h – 16h: 8 tiếng
II.2.7 Lưu lượng nước dùng cho chữa cháy
Chọn số đám cháy đồng thời n = 3 đám cháy
Chọn nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa nên lưu lượng mỗi đám cháy là qcc = 60 l/s.
II.2.8 Lưu lượng nước rò rỉ.
Q h.ích = Q sh + Q ttr + Q tc+rđ = 86838.48 + 853,25 + 30,24 + 9,3 = 87.731,27 m3/ngd
Theo TCXDVN 33:2006: Qrr < 20% Qh.ích
Công suất toàn mạng lưới:
Q tml = Q hữu ích + Q rr = 87731,27 + 8773,127 = 96.504,397 (m 3 /ngđ)
II.2.9 Lưu lượng cho bản thân trạm xử lý.
Tổng lưu lượng cung cấp cho khu vực:
Q tổng = Q tml + Q cc + Q bttxl = 96504,397 + 1944 + 5790,27 = 104.238,67 (m 3 /ngđ).
Lựa chọn trạm xử lý có công suất 105000 m 3 /ngd
Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ 1 bậc điều hòa suốt ngày đêm là 4.17%Qngđ
Chọn 32 bơm giếng khoan làm việc song song:
Tổng quan lý thuyết và chất lượng nước
Thành phần và chất lượng nước ngầm
III.1.1 Nước ngầm cấp cho sinh hoạt:
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và khá tốt về chất lượng Nước ngầm tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm của nguồn nước mặt nước mưa…nước ngầm có thể tồn tại cách mặt đất vài mét, vài chục mét, hay hàng trăm mét Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được ưa thích Bởi vì, các nguồn nước nặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo mùa Nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước ngầm hầu như: không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh thấp.
Thông số Nước ngầm Nước bề mặt
Nhiệt độ Tương đối ổn định Thay đổi theo nhiệt độ
Chất rắn lơ lửng Rất thấp hầu như không có (30-
50mg/l) Thường cao và thay đổi theo mùa ( hàm lượng dao động lớn có khi lên tới 3000mg/l)
Chất khoáng hòa tan Ít thay đổi, cao hơn so với nước mặt Thay đổi tuỳ thuộc chất lượng đất, lượng mưa.
Hàm lượng Fe 2+ , Mn 2+ Thường xuyên có trong nước, hàm lượng tùy thuộc vào địa chất của mạch nước
Rất thấp, chỉ có khi nước ở sát dưới đáy hồ
Khí CO2 hoà tan Có nồng độ cao (hàm lượng tùy thuộc vào địa chất của mạch nước) Rất thấp hoặc bằng 0 Khí O2 hoà tan Thường không tồn tại Gần như bão hoà
Khí NH3 Thường có (hàm lượng tùy thuộc vào địa chất của mạch nước) Có khi nguồn nước bị nhiễm bẩn
Khí H2S Thường có Không có
SiO2 Thường có ở nồng độ cao Có ở nồng độ trung bình
NO 3- Có ở nồng độ cao, do bị nhiễm bởi phân bón hoá học Thường rất thấp
Vi sinh vật Chủ yếu là các vi trùng do sắt gây Nhiều loại vi trùng, virut ra gây bệnh và tảo.
Bảng: Một số đặc điểm khác nhau giữ nước ngầm và nước mặt
Các nguồn nước ngầm hầu như không chứa rong tảo, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa, các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất Ngoài ra, nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do tác động của con ng ười Các chất thải của con người và động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, và việc sử dụng phân bón hoá học…tất cả những loại chất thải đó theo thời gian nó sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ pH nước ngầm khá thấp, thường dao động từ 3 – 6.
III.1.2 Thành phần, tính chất nước ngầm
Thành phần chất luợng của nuớc ngầm phụ thuộc vào nguồn gốc của nuớc ngầm, cấu trúc dịa hình của khu vực và chiều sâu dịa tầng nơi khai thác nuớc Ở các khu vực duợc bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nuớc ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và chất luợng khá ổn dịnh Nguời ta chia làm 2 loại khác nhau: a) Nước ngầm hiếu khí.
Thông thuờng nuớc có oxy có chất luợng tốt, có truờng hợp không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho nguời tiêu thụ Trong nuớc có oxy sẽ không có các chất khử như
H2S, CH4, NH4 +,… b) Nước ngầm yếm khí.
Trong quá trình nước thấm qua các tầng đá, oxy bị tiêu thụ Khi lượng oxy hòa tan trong nước bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe 2+ , Mn 2+ sẽ được tạo thành Mặt khác, các quá trình khử NO3 - NH4 +; SO4 2- H2S ; CO2 CH4 cũng xảy ra. b 1 ) Các ion trong nước ngầm.
• Ion mangan. b 2 ) Các chất khí hòa tan trong nuớc ngầm.
• Metan CH4 và khí CO2.
Nồng độ các tạp chất chứa trong nước ngầm phụ thuộc và các vị trí địa lý của nguồn nước, thành phần các tầng đất đá trong khu vực, độ hòa tan của các hợp chất trong nước, sự có mặt của các chất dễ bị phân hủy bằng sinh hóa trong chất đó.
Nước ngầm cũng có thể bị nhiễm bẩn do các tác động của con người như phân bón, chất thải hóa học, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, hóa chất bảo vệ thực vật Do vậy các khu vực khai thác nước ngầm cấp cho sinh hoạt và công nghiệp cần phải được bảo vệ cẩn thận, tránh bị nhiễm bẩn nguồn nước Ðể bảo vệ nguồn nước ngầm cần khoanh vùng khu vực bảo vệ và quản lý, bố trí các nguồn thải ở khu vực xung quanh
Tóm lại, trong nước ngầm có chứa các cation chủ yếu là Na + , Ca 2+ , Mn 2+ , NH4 + và các anion HCO3 -, SO4 2- , Cl -
Trong đó các ion Ca2 + , Mg 2+ chỉ tồn tại trong nước ngầm khi nước này chảy qua tầng đá vôi Các ion Na + , Cl - , SO4 2- có trong nước ngầm trong các khu vực gần bờ biển, nước bị nhiễm mặn Ngoài ra, trong nước ngầm có thể có nhiều nitrat do phân bón hóa học của người dân sử dụng quá liều lượng cho phép Thông thường thì nước ngầm chỉ có các ion Fe2+, Mn2+, khí CO2, còn các ion khác đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN đối với nước cấp cho sinh hoạt. b 3 ) Một số phương pháp xử lý nước ngầm nhiễm sắt.
Tùy thuộc vào hàm lượng Fe 2+ có trong nước ngầm mà người ta lựa chọn các phương pháp khử sắt khác nhau:
Làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để oxy hóa Fe 2+ thành Fe 3+
Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất.
Khử sắt bằng các chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng dể khử sắt là: Cl2, KMnO4, …
Tổng quan về các phương pháp xử lý nước cấp
Các công trình thu nước
Công trình thu nước có nhiệm vụ thu nước từ nguồn nước Công trình thu nước mặt có các dạng kết hợp hoặc phân ly, thu nước sát bờ bằng cửa thu hoặc thu nước giữa dòng bằng ống tự chảy, xiphông Công trình thu nước ngầm thường là giếng khoan, thu nước từ nguồn nước ngầm mạch sâu có áp Chọn vị trí công trình thu nước dựa trên cơ sở đảm bảo lưu lượng, chất lượng, độ ổn định, tuổi thọ công trình và thuận tiện cho việc bảo vệ vệ sinh nguồn nước.
Công trình vận chuyển nước
Trạm bơm cấp I có nhiệm vụ đưa nước thô từ công trình thu lên trạm xử lý nước. Trạm bơm cấp I thường đặt riêng biệt bên ngoài trạm xử lý nước, có trường hợp lấy nước từ xa, khoảng cách đến trạm xử lý có thể tới vài kilomet thậm chí hàng chục kilomet. Trường hợp sử dụng nguồn nước mặt, trạm bơm cấp I có thể kết hợp với công trình thu hoặc xây dựng riêng biệt Công trình thu nước sông hoặc hồ có thể dùng cửa thu và ống tự chảy, ống xiphông hoặc cá biệt có trường hợp chỉ dùng cửa thu và ống tự chảy đến trạm xử lý khi mức nước ở nguồn nước cao hơn cao độ ở trạm xử lý Khi sử dụng nước ngầm, trạm bơm cấp I thường là các máy bơm chìm có áp lực cao, bơm nước từ giếng khoan đến trạm xử lý.
Trạm bơm cấp II có nhiệm vụ đưa nước sạch đã qua xử lý phân phối đến các hộ trong khư dân cư.
Xử lý nước cấp bằng phương pháp cơ học
IV.3.1 Hồ chứa và lắng sơ bộ.
Chức năng của hồ chứa và lắng sơ bộ nước thô (nước mặt) là: tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch như: lắng bớt cặn lơ lửng, giảm lượng vi trùng do tác động của các điều kiện môi trường, thực hiện các phản ứng oxy hóa do tác dụng của oxy hòa tan trong nước, và làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa dòng chảy từ nguồn nước vào và lưu lượng tiêu thụ do trạm bơm nước thô bơm cấp cho nhà máy xử lý nước.
IV.3.2 Song chắn rác và lưới chắn rác.
Song chắn và lưới chắn 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 các công trình xử lý Vật nổi và vật lơ lửng trong nước có thể có kích thước nhỏ như que tăm nổi, hoặc nhành cây non khi đi qua máy bơm vào các công trình xử lý có thể bị tán nhỏ hoặc thối rữa làm tăng hàm lượng cặn và độ màu của nước Song chắn rác có cấu tạo gồm các thanh thép tiết diện tròn cỡ 8 hoặc 10, hoặc tiết diện hình chữ nhật kích thước 6 x 50 mm đặt song song với nhau và hàn vào khung thép Khoảng cách giữa các thanh thép từ 40 ÷ 50 mm Vận tốc nước chảy qua song chắn khoảng 0,4 ÷ 0,8 m/s.Song chắn rác được nâng thả nhờ ròng rọc hoặc tời quay tay bố trí trong ngăn quản lý.Hình dạng song chắc rác có thể là hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình tròn Lưới chắn rác phẳng có cấu tạo gồm một tấm lưới căng trên khung thép Tấm lưới đan bằng các dây thép đường kính 1 ÷ 1,5 mm, mắt lưới 2 × 2 ÷ 5 × 5 mm Trong một số trường hợp, mặt ngoài của tấm lưới đặt thêm một tấm lưới nữa có kích thước mặt lưới 25 × 25 mm đan bằng dây thép đường kính 2 – 3 mm để tăng cường khả năng chịu lực của lưới Vận tốc nước chảy qua băng lưới lấy từ 0,15 ÷ 0,8 m/s Lưới chắn quay được sử dụng cho các công trình thu cỡ lớn, nguồn nước có nhiều Cấu tạo gồm một băng lưới chuyển động liên tục qua hai trụ tròn do một động cơ kéo Tấm lưới gồm nhiều tấm nhỏ nối với nhau bằng bản lề Lưới được đan bằng dây đồng hoặc dây thép không gỉ đường kính từ 0,2 ÷ 0,4. Mắt lưới kích thước từ 0,3 × 0,3 mm đến 0,2 × 0,2 mm Chiều rộng băng lưới từ 2 ÷ 2,5 m Vận tốc nước chảy qua băng lưới từ 3,5 ÷ 10 cm/s, công suất động cơ kéo từ 2 ÷ 5 kW.
IV.3.3 Bể lắng cát. Ở các nguồn nước mặt có độ đục lớn hơn hoặc bằng 250 mg/l sau lưới chắn, các hạt cặn lơ lửng vô cơ, có kích thước nhỏ, tỷ trọng lớn hơn nước, cứng, có khả năng lắng nhanh được giữ lại ở bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,5; để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể tạo bông và bể lắng.
Quá trình lắng: Lắng là quá trình tách hạt rắn lơ lửng ra khỏi nước dưới tác dụng của trọng lực, nhằm làm sạch sơ bộ nguồn nước trước khi thực hiện quá trình lọc Quá trình lắng phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng của các hạt, đồng thời phụ thuộc vào trạng thái của nước Các hạt rắn không hòa tan này có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước
Bể lắng thường được chia ra thành các loại khác nhau dựa theo chuyển động của dòng nước: Bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm và các loại bể lắng khác như bể lắng lớp mỏng, bể lắng cá cặn lơ lửng… a) Bể lắng ngang.
Nhiệm vụ của bể lắng là tạo điều kiện tốt để lắng các hạt cát kích thước lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm và tỷ trọng lớn hơn hoặc bằng 2,6 để loại trừ hiện tượng bào mòn các cơ cấu chuyển động cơ khí và giảm lượng cặn nặng tụ lại trong bể lắng.
Trong bể lắng ngang, quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn tự do là tổng hợp của lực rơi tự do và lực đẩy của nước theo phương nằm ngang và có dạng đường thẳng. Trường hợp lắng có dùng chất keo tụ, do trọng lực của hạt tăng dần trong quá trình lắng nên quỹ đạo chuyển động của chúng có dạng đường cong và tốc độ lắng của chúng cũng tăng dần Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước lớn hơn 3000 m3/ngày đêm
Bể lắng ngang là bể lắng hình chữ nhật làm bằng gạch hoặc bê tong cốt thép.
Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính: Bộ phận phân phối nước vào bể, vùng lắng cặn, hệ thống thu nước đã lắng, hệ thống thu xả cặn.
Hình: Cấu tạo bể lắng ngang b) Bể lắng đứng.
Bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống Bể lắng đứng thường có mặt bằng hình vuông hoặc hình tròn Ứng dụng cho trạm có công suất nhỏ (Q ≤ 5000 m3/ngđ).
Nước được chảy qua ống trung tâm ở giữa bể rồi đi xuống phía dưới qua bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi đi vào vùng lắng, chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên Các hạt cặn có tốc độ lắng lớn hơn tốc độ chuyển động của nước tự lắng xuống, các hạt còn lại bị dòng nước cuốn lên trên, kết dính với nhau ( trường hợp có sử dụng chất keo tụ) trở thành hạt có kích thước lớn dần, đến khi trọng lực đủ lớn, thắng lực đẩy của nước thì chúng sẽ tự lắng xuống.
Bể lắng đứng được chia thành hai vùng: vùng lắng có dạng hình trụ hoặc hình hộp ở trên và vùng chứa, nén cặn có dạng hình côn ở phía dưới, cặn được đưa ra ngoài theo chu kỳ bằng ống qua van xả cặn.
Nước trong được thu ở phía dưới của bể lắng thông qua hệ thống máng vòng xung quanh bể hoạc các ống máng có đục lỗ hình nan quạt, nước chảy trong ống hoặc trong máng với vận tốc 0.6 – 0.7m/s Hiệu suất thấp hơn bể lắng ngang từ 10 – 20%.
Hình: Cấu tạo bể lắng đứng c) Bể lắng ly tâm
Bể lắng li tâm có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên Thường dùng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao, Co > 2000 mg/l Áp dụng cho trạm có công suất lớn Q ≥ 30.000 m 3 /ngđ và có hoặc không dùng chất keo tụ.
Nước được chuyển động theo nguyên tắc từ phía tâm bể ra phía ngoài và từ dưới lên trên Bể có hệ thống gạt bùn đáy nên không yêu cầu có độ dốc lớn nên chiều cao của bể chỉ cần khoảng 1.5 – 3.5m, thích hợp với khu vực có mực nước ngầm cao, bể có thể hoạt động liên tục vì việc xả cặn có thể tiến hành song song với quá trình hoạt động của bể Tốc độ của dòng nước giảm dần từ phía trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn nên các hạt cặn khó lắng hơn, đôi khi xuất hiện chuyển động khối Mặt khác, phần nước trong chỉ được thu bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể nên thu nước khó đều. Ngoài ra hệ thống gạt bùn cấu tạo phức tạp và làm việc trong điểu kiện ẩm ướt nên chóng bị hư hỏng.
Hình: Bể lắng ly tâm
Hình: Cấu tạo bể lắng ly tâm d) Bể lắng lớp mỏng.
Bể lắng lớp mỏng có cấu tạo giống như bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lớp mỏng được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không gỉ hoặc bằng nhựa Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 450 ÷
Xử lý nước cấp bằng phương pháp hóa lý
Bản chất của quá trình làm thoáng là hòa tan oxy từ không khí vào nước để oxy hóa sắt hóa trị II, mangan hóa trị II thành sắt hóa trị III, mangan hóa trị IV tạo thành các hợp chất hydroxyl sắt hóa trị III và hydroxyl mangan hóa trị IV Mn(OH)4 kết tủa dễ lắng đọng để khử ra khỏi nước bằng lắng, lọc Làm thoáng để khử CO2, H2S có trong nước,làm tăng pH của nước, tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình oxy hóa và thủy phân sắt và mangan, nâng cao công suất của các công trình lắng và lọc trong quy trình khử sắt và mangan Quá trình làm thoáng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước,nâng cao thế oxy hóa khử của nước để thực hiện dễ dàng các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong quá trình khử mùi và mùi của nước Có hai phương pháp làm thoáng: Đưa nước vào trong không khí: cho nước phun thành tia hay thành màng mỏng chảy trong không khí ở các dàn làm thoáng tự nhiên, hay cho nước phun thành tia và màng mỏng trong các thùng kín rồi thổi không khí vào thùng như ở các dàn làm thoáng cưỡng bức. Đưa không khí vào nước: dẫn và phân phối không khí nén thành các bọt nhỏ theo dàn phân phối đặt ở đáy bể chứa nước, các bọt khí nổi lên, nước được làm thoáng Hỗn hợp hai phương pháp trên: làm thoáng bằng máng tràn nhiều bậc và phun trên mặt nước.
IV.4.2 Clo hóa sơ bộ
Clo hóa sơ bộ là quá trình cho clo vào nước trước bể lắng và bể lọc Clo hóa sơ bộ có tác dụng tăng thời gian khử trùng khi nguồn nước nhiễm bẩn nặng, oxy hóa sắt hòa tan ở dạng hợp chất hữu cơ, oxy hóa mangan hòa tan để tạo thành các kết tủa tương ứng, oxy hóa các chất hữu cơ để khử màu, ngăn chặn sự phát triển của rong, rêu, phá hủy tế bào của các vi sinh sản ra chất nhầy nhớt trên mặt bể lọc.
IV.4.3 Keo Tụ - Tạo Bông
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 đến 10 m Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông.
Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:
Al2(SO4)3, Al2(SO4)2.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O,
NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)2.2H2O, Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)2.7H2O a) Muối Nhôm
Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhât do có tính hòa tan tốt trong nước, chi phi thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 – 7,5 Quá trình điện ly và thủy phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau:
Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau:
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2vàAl2(SO4)3 theo tỷ lệ (10:1) – (20:1) Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O 8Al(OH)3 + 2Na2SO4
Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng như tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông. b) Muối Sắt
Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do:
- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp;
- Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn;
Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hòa tan có màu do phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau:
FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 = HCl+Fe2(SO4)3 + 6H2O+Fe(OH)3 + 3H2SO4
Trong điều kiện kiềm hóa:
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaCl2+FeSO4 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 d) Chất Trợ Keo Tụ Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thường sử dụng các chất trợ keo tụ (flucculant) Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tăng tốc độ lắng của các bông keo Các chất trợ keo tụ nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O) Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùy thuộc vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có điện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc polydiallyldimetyl-amon.
Khử trùng nước là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và khử trùng Sau các quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc, phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng có hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, các tia vật lý, siêu âm, phương pháp nhiệt, ion kim loại nặng… a) Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)2 + H2O = CaO + 2HOCl +2HOCl 2H+ + 2OCl- b) Dùng ozone để khử trùng
Ozone là một chất khí có màu ánh tím ít hòa tan trong nước và rất độc hại đối với con người Ở trong nước, ozone phân hủy rất nhanh thành oxy phân tử và nguyên tử. Ozone có tính hoạt hóa mạnh hơn Clo, nên khả năng diệt trùng mạnh hơn Clo rất nhiều lần Thời gian tiếp xúc rất ngắn do đó diện tích bề mặt thiết bị giảm, không gây mùi vị khó chịu trong nước kể cả khi trong nước có chứa phênol. c) Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Đây là phương pháp khử trùng cổ truyền Đun sôi nước ở nhiệt độ 1000C có thể tiêu diệt phần lớn các vi khuẩn có trong nước Chỉ trừ nhóm vi khuẩn khi gặp nhiệt độ cao sẽ chuyển sang dạng bào tử vững chắc Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này chiếm tỉ lệ rất nhỏ Phương pháp đun sôi nước tuy đơn giản, nhưng tốn nhiên liệu và cồng kềnh, nên chỉ dùng trong quy mô gia đình. d) Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Tia cực tím là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4 – 400 nm, có tác dụng diệt trùng rất mạnh Dùng các đèn bức xạ tử ngoại, đặt trong dòng chảy của nước Các tia cực tím phát ra sẽ tác dụng lên các phân tử protit của tế bào vi sinh vật, phá vỡ cấu trúc và mất khả năng trao đổi chất, vì thể chúng sẽ bị tiêu diệt Hiệu quả khử trùng chỉ đạt được triệt để khi trong nước không có các chất hữu cơ và cặn lơ lửng Sát trùng bằng tia cực tím không làm thay đổi mùi, vị của nước. e) Khử trùng bằng siêu âm
Dòng siêu âm với cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trong nước f) Khử trùng bằng ion bạc
Ion bạc có thể tiêu diệt phần lớn vi trùng có trong nước Với hàm lượng 2 – 10 ion g/l đã có tác dụng diệt trùng Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là: nếu trong nước có độ màu cao, có chất hữu cơ, có nhiều loại muối,…thì ion bạc không phát huy được khả năng diệt trùng.
Khử sắt trong nước ngầm
Trạng thái tồn tại tự nhiên của sắt trong nguồn nước ngầm
Trong nước ngầm sắt thường tồn tại ở dạng ion, sắt có hoá trị II (Fe 2+) là thành phần của các muối hoà tan như: Fe(HCO3)2; FeSO4…hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu. Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước co mùi tanh và có màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất Do đó, khi mà nước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phải tiến hành khử sắt.
Các hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị II: FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4, v.v… Các hợp chất vô cơ của ion sắt hoá trị III: Fe(OH)3, FeCl3 …trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ, dễ dàng lắng đọng trong các bể lắng và bể lọc Vì thế các hợp chất vô cơ của sắt hoà tan trong nước hoàn toàn có thể xử lý bằng phương pháp lý học: làm thoáng lấy oxy của không khí để oxy hoá sắt hoá trị II thành sắt hoá trị III và cho quá trình thuỷ phân, keo tụ Fe(OH)3 xảy ra hoàn toàn trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và các bể lọc Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat, photphat FeSiO(OH)3+3) Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic, funvic,…Các ion sắt hoà tan Fe(OH)2, Fe(OH)3 tồn tại tuỳ thuộc vào giá trị thế oxy hoá khử và pH của môi trường Các loại phức chất và hỗn hợp các ion hoà tan của sắt không thể khử bằng phương pháp lý học thông thường, mà phải kết hợp với phương pháp hoá học Muốn khử sắt ở dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxy hoá như: Cl-, KMnO4, Ozone, đã phá vỡ liên kết và oxy hoá ion sắt thành ion hoá trị III hoặc cho vào nước các chất keo tụ FeCl3, Al(SO4)3 và kiềm hoá để có giá trị pH thích hợp cho quá tr ình đồng keo tụ các loại keo sắt và phèn xảy ra triệt để trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọc trong.
Các phương pháp khử sắt trong xử lý nước
a) Phương pháp oxy hoá sắt
Nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá (II) thành sắt (III) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt (III) Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó dễ dàng thuỷ phân thành sắt (II)hyđroxyt theo phản ứng:
Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3
Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III) hyđroxyt theo phản ứng:
Sắt (III) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách ra khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxy hoá sắt như sau:
4Fe2+ + 8HCO3 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3-
Nước ngầm thường không chứa ôxy hoà tan hoặc có hàm lượng ôxy hoà tan rất thấp Để tăng nồng độ ôxy hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng Hiệu quả của bước làm thoáng được xác định theo nhu cầu ôxy cho quá trình khử sắt. b) Phương pháp khử sắt bằng quá trình ôxy hoá
Làm thoáng đơn giản bề mặt lọc
Nước cần khử sắt được làm thoáng bằng dàn phun mưa ngay trên bề mặt lọc. Chiều cao giàn phun thường lấy cao khoảng 0,7m, lỗ phun có đường kính từ 5-7mm, lưu lượng tưới vào khoảng 10 m3/m2 Lượng ôxy hoà tantrong nước sau khi làm thoáng ở nhiệt độ 250C lấy bằng 40% lượng ôxy hoà tan bão hoà (ở 250C lượng ôxy bão hoà bằng 8,1 mg/l).
Làm thoáng bằng giàn mưa tự nhiên
Nước cần làm thoáng được tưới lên giàn làm thoáng một bặc hay nhiều bặc với các sàn rải xỉ hoặc tre gỗ Lưu lượng tưới và chiều cao tháp cũng lấy như trường hợp trên Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 55% lượng ôxy hoà tan bão hoà Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 50%.
Cũng có thể dùng tháp làm thoáng cưỡng bức với lưu lượng tưới từ 30 đến 40 m3/h Lượng không khí tiếpxúc lấy từ 4 đến 6 m3 cho 1m3nước Lượng ôxy hoà tan sau làm thoáng bằng 70% hàm lượng ôxy hoà tan bão hoà Hàm lượng CO2 sau làm thoáng giảm 75%. c) Khử sắt bằng hoá chất
Khi trong nước nguồn có hàm lượng tạp chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ sẽ tạo ra dạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng hữu cơbảo vệ bằng tác dụng của các chất ôxy hoá mạnh Đối với nước ngầm, khi làm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng ôxy thu được nhờ làm thoáng không đủ để ôxy hoá hết H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng đến hoá chất để khử sắt. d) Biện pháp khử sắt bằng vôi
Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên Ở điều kiện giàu ion OH-, các ion Fe2+ thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế ôxy hoá khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt (II) dễ dàng chuyển hoá thành sắt (III) Sắt (III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt và nước ngầm. Nhược điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh, quản lý phức tạp, cho n ên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử lý ổn định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa.
Biện pháp khử sắt bằng Clo
Quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện nhờ phản ứng sau:
2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O → 2Fe(OH)3CaCl2 + 6H+ + 6HCO3-
Biện pháp khử sắt bằng Kali Permanganat (KMnO4)
Khi dùng KMnO4 để khử sắt, qua trình xảy ra rất nhanh vì cặn mangan (IV) hyđroxyt vừa được tạo thành sẽ là nhân tố xúc tác cho quá trình khử Phản ứng xảy ra theo phương trình sau:
Biện pháp khử sắt bằng cách lọc qua lớp vật liệu đặc biệt Các vật liệu đặc biệt có khả năng xúc tác, đẩy nhanh quá trình ôxy hoá khử Fe2+ thành Fe3+ và giữ lại trong tầng lọc Quá trình diễn ra rẩt nhanh chóng và có hiệu quả cao Cát đen là một trong những chất có đặc tính như thế.
Biện pháp khử sắt bằng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng khi kết hợp với quá trình khử cứng Khi sử dụng thiết bị trao đổi ion để khử sắt, nước ngầm không được tiếp xúc với không khí vì Fe3+ sẽ làm giảm khả năng trao đổi của các ionic Chỉ có hiệu quả khi khử nước ngầm có hàm lượng sắt thấp.
Biện pháp khử sắt bằng phương pháp vi sinh
Một số loại vi sinh có khả năng ôxy hoá sắt trong điều kiện m à quá trình ôxy hoá hoá học xảy ra rất khó khăn Chúng ta cấy các mầm khuẩn sắt trong lớp cáy lọc của bể lọc, thông qua hoạt động của các vi khuẩn sắt được loại ra khỏi nước Thường sử dụng thiết bị bể lọc chậm để khử sắt.
Đề xuất công nghệ
Phân tích chất lượng nguồn nước
Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 28 độ C Về mùa lũ thành phố Quy Nhơn vừa chịu ảnh hưởng của thủy triều, vừa chịu ảnh hưởng lũ của vùng miền núi Vân Canh đổ về mùa khô bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8 mùa này các sông cạn kiệt thiếu nước tưới Nên không thể dùng cho sản xuất và sinh hoạt
Trên cơ sở tài liệu thăm dò địa chất thủy văn tại khu vực nghiên cứu cho thấy địa tầng khu vực sông Hà Thanh rất tốt, gồm các lớp: đất phù sa châu thổ sâu 0-0,5m lớp cát và thấu kính pha cát pha sét dày từ 1,0 m – 15,0m ở độ sâu từ 0,5 đến 20m; lớp cát thô và cuội sỏi ở độ sâu từ 20m đến 25m; lớp đá gốc ở độ sâu 25m trở xuống.
Một khu vực nhiều tiềm năng với trữ lượng ở lưu vực sông Côn cách thành phố Quy Nhơn 12km về phía bắc.
Chất lượng nước ngầm tại nguồn
Bảng: Chất lượng nước ngầm của bãi giếng Hà Thanh
Stt Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị Kết quả xác định Tiêu chuẩn
18 Độ dẫn điện μ S/cm 67 ÷ 619 Không qui định
19 Độ kiềm tổng mg/l CaCO3 17,5 ÷ 95,5 Không qui định
20 Độ cứng tổng mg/l CaCO3 12 ÷ 163 300
25 Phosphat mg/l < 001 ÷ 0,03 Không qui định
27 Canxi mg/l 2,2 ÷ 38,8 Không qui định
VI.1.3 Lựa chọn nguồn nước
Nguồn nước ngầm lưu vực sông Hà Thanh và lưu vực sông Côn được bổ cập trực tiếp từ nguồn nước của hai con sông này và thấm qua tầng cát lọc tự nhiên Chất lượng nguồn nước ngầm của các giếng khoan của Công ty cấp thoát nước Bình.
Cho thấy nguồn nước ngầm của các giếng có các đặc tính sau đây :
- Hàm lượng sắt của tất cả các giếng rất thấp , nằm trong khoảng từ 0.01- 0.28mg/l Hàm lượng mangan trong nước trừ giếng G3B có giá trị 0.6mg/l ( cao hơn tiêu chuẩn cho phép ) còn tất cả các giếng còn lại đều thấp và có giá trị nằm trong quy định của tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt theo 1329/2002/BYT/QĐ.
- Hàm lượng các hợp chất của Nitơ như amoni , nitrat, nitrit , độ ooxy hóa đều thấp và đạt tiêu chuẩn vệ sinh quy định
Vì vậy, nước ngầm được lựa chọn làm nguồn nước cho hệ thống xử lý.
Đề xuất công nghệ xử lý
Tháp làm thoáng cưỡng bức
Bể lắng ngang Bể lắng ly tâm Bể lọc sơ bộ
Nguồn nước chứa hàm lượng sắt là chủ yếu nên công nghệ chỉ cần xử lý được lượng sắt này Với hàm lượng sắt tổng số trung bình là 11,42 mg/l lớn hơn 10 mg/l nên sử dụng công nghệ làm thoáng cưỡng bức – lắng hoặc lọc sơ bộ – lọc tinh Lượng sắt không quá cao nên không sử dụng thêm các hóa chất khác.
Thuyết minh công nghệ
Nước thô được bơm từ các bơm giếng khoan vào đường ống chung về nhà máy xử lý Tại đây nước được bơm lên tháp làm thoáng cưỡng bức để cung cấp Oxygen cho quá trình Oxy hóa Fe 2+ thành Fe(OH)3 Sau khi làm thoáng, cặn sắt được tách khỏi nước bằng
1 trong 3 phương pháp: sử dụng bể lắng ngang, sử dụng bể lắng ly tâm hoặc sử dụng bể lọc nhanh có cấp phối hạt lớn Sau khi qua các bể tách cặn sắt, nước được dẫn qua bể lọc nhanh có cấp phối hạt nhỏ để lọc lại các hạt cặn chưa loại bỏ triệt để trong quá trình trước Nước sau xử lý được đưa vào bể chứa và châm hóa chất khử trùng, sau đó đưa vào mạng lưới cấp nước bằng trạm bơm cấp 2.
Thiết kế tính toán hệ thống
Tháp làm thoáng cưỡng bức
VII.1.1 Diện tích Tháp làm thoáng cưỡng bức
- Diện tích tháp làm thoáng cưỡng bức:
F: Diện tích của tháp làm thoáng cưỡng bức: (m 2 );
Q: Công suất của trạm xử lý, Q = 4375 (m 3 /h); qm: Cường độ mưa tính toán, qm = 50 (m 3 /m 2 h) (Theo TCXD 33 – 2006, mục 6.246).
• Khi vật liệu tiếp xúc là gỗ, tre: qm= 40 ÷ 50 m 3 /m 2 h
• Khi dùng vật liệu tiếp xúc là Rasiga: qm= 60 ÷ 90 m 3 /m 2 h
- Chia làm 8 tháp, diện tích mỗi tháp: f = N F = 88 8 (m 2 )
chọn tháp làm thoáng cưỡng bức có đường kính: D= √ 4 × f π = 3,8 m
Dòng nước tuần hoàn
- Lưu lượng nước qua mỗi tháp: q t = Q
VII.1.2 Chiều cao của tháp làm thoáng cưỡng bức
VII.1.2 1 Chiều cao của lớp vật liệu tiếp xúc
- Phụ thuộc vào độ kiềm toàn phần của nước nguồn; Chiều cao lớp vật liệu tiếp xúc phụ thuộc vào độ kiềm toàn phần của nước nguồn, lấy theo TCXD 33: 1895 (bảng 2-22)
Loại vật liệu tiếp xúc
Chiều cao vật liệu (m) khi độ kiềm toàn phần (mgdl/l)
- Theo TCXD 33 – 2006, độ kiềm nhỏ hơn 2 mgdl/l thì HVLTX = 1,5 m.
VII.1.2.2 Chiều cao toàn bộ của tháp làm thoáng cưỡng bức
+ Hnt: Chiều cao ngăn thu nước ở đáy tháp, Hnt = 0,8m; Hnt ≥ 0,5m
+ Hvl: Chiều cao của lớp vật liệu tiếp xúc, HVLTX = 1,5m.
+ Hp: khoảng cách từ hệ thống phun mưa tới bề mặt vật liệu tiếp xúc, Hp = 1m;
VII.1.3 Hệ thống phân phối nước
- Vận tốc: vc= 1,19 m/s (QĐ: 1 ÷ 2 m/s) Đường kính ống chính:
Chọn ống chính có đường kính 400mm.
- Được bố trí theo hai bên của ống chính của mỗi tháp.
- Khoảng cách giữa 2 ống nhánh theo quy định (0,2- 0,3)m, chọn 0,3m Số ống nhánh cần thiết: m= 0,3 L × 2$ ống
- Lưu lượng nước qua mỗi ống nhánh: qn= 24 qt = 0,15 24 =6,25.10 -3 m 3 /s
- Vận tốc ống nhánh: vn= 2 m/s
Chọn ống nhánh có đường kính 70mm
VII.1.3.3 Số lỗ trên ống nhánh:
- Tiết diện ngang ống chính:
- Để nước có thể phân phối đều khắp diện tích của tháp, trên ống nhánh ta khoang các lỗ có đường kính dl= 10mm ( quy định 5-10mm) Tổng diện tích các lỗ này lấy bằng (30- 35%) diện tích tiết diện ngang của ống chính Chọn 35%.
Số lỗ trên mỗi ống nhánh: ống khoảng cách ống với tâm tháp L ống số lỗ trên ống
- Các lỗ trên ống nhánh xếp thành 2 hàng so le nhau hướng xuống dưới và nghiên một góc 45 o so với phương nằm ngang.
VII.1.4 Tính hệ thống cung cấp khí
Lượng gió cần thiết cấp vào theo tiêu chuẩn là 10m 3 /l m 3 nước
Lưu lượng gió đưa vào 1 tháp:
Dùng 2 quạt gió để cung cấp khí, mỗi quạt cấp cho 4 tháp Lưu lượng mỗi quạt : 6 m 3 /s Áp lực gió được tính theo công thức:
- HVLTX: tổn thất áp lực qua lớp VLTX, lấy bằng 30mm/1m chiều cao lớp VLTX.
- Hcb: tổn thất cục bộ, Hcb= 15-20mm => chọn Hcb= 20mm
- Hpp: tổn thất ống phân phối, Hpp= 15mm.
Áp lực gió: Hg= 45+20+15= 80mm= 0,8m
Vậy ta cần chọn máy quạt gió đáp ứng yêu cầu:
- Hg ≥ 0,8m Ống cấp gió chính:
Bể lắng ngang (Phương án 1)
Xây dựng 4 bể, lưu lượng 1 bể: 4375/4 = 1093,7 m 3 /h
VII.2.1 Thiết kế vùng lắng
• U0: tốc độ lắng cặn sắt = 0,65 (mm/s) = 0,00065 (m/s)
• α: hệ số kể đến sự ảnh hưởng của dòng chảy rối (trang 149 sách)
- Chia bể lắng thành 3 ngăn, cách nhau bằng vách ngăn, mỗi ngăn rộng 3,2m.
- Chiều sâu vùng lắng: chọn H=3 (m) (quy phạm H = 3 - 5 m),
- Tốc độ dòng chảy v0 = BH Q < 16,3
- Bán kính thủy lực R= B + HB 2 H
- Hệ số reynold: Re=0,9997* 0,00131 vo R 1,5
Làm việc bình thường Ngưng một bể sửa chữa Vượt công sức 1,6 lần
VII.2.2 Ngăn phân phối nước đầu bể
Ngăn phân phối nước rộng 2 m, trên vách ngăn đục các lỗ để phân phối nước
+ Q: lưu lượng nước vào bể (m 3 /s)
+Vlỗ: vận tốc nước qua lỗ (m/s)
Các lỗ bố trí đều trong 3 ngăn, mỗi ngăn 100 lỗ được sắp xếp thành 10 hàng và 10 dãy. Mỗi lỗ cách nhau 25 cm, cách vách 30 cm, cách vùng chứa bùn 50 cm (có thay đổi )
VII.2.3 Máng thu nước bề mặt cuối bể:
Chiều dài tối thiểu cần thiết:
Bố trí máng dọc theo các ngăn bể lắng, số máng là 3
Chiều dài một máng là l= 45/3= 15 (m). Để đảm bảo thu toàn bộ nước trên toàn bộ máng, khoét thành các chữ V có chiều cao 5 cm, đáy là 10 cm đặt liên tiếp nhau.
- Tải lượng thu nước trên 1m máng: q= Q
Chiều cao mực nước trong khe chữ V: q o = q
Rút ra h= 3,5 cm < 5 cm đặt yêu cầu.
VII.2.4 Chiều cao bể lắng
Trong đó: Ht: chiều cao tổng bể lắng
Hbv: chiều cao bảo vệ lấy bẳng 0,5m
Hcb: chiều cao phần chứa bùn lấy bằng 0,5m
Tính toán bể lắng ly tâm
Xây dựng 4 bể, lưu lượng 1 bể : 4375/4 = 1093,7 m 3 /h
VII.3.1 Thiết kế vùng lắng
Tính toán - Diện tích bề mặt vùng lắng:
Q: Lưu lượng nước vào bể (m 3 /h) u0: Tốcđộ lắng cặn, uo = 0.65mm (u0 = 0.4 – 1.5mm) r: Bán kính ống trung tâm (m)
Trong đó: h: chiều cao vùng lắng: chọn bằng 1,8m i: độ dốc đáy bể: Theo QCVN 33/2006-BXD bằng 0,08
VII.3.2 Kiểm tra thông số:
- Tốc độ dòng chảy: v 0 = π∗N∗R∗h Q = π∗4∗29∗1,8 4375 = 6,7 (mm/s) < 16,3
- Bán kính thủy lực bể: R TL = h= 1,8
- Hệ số Reynold: Re= R 1000 TL ∗v 0 ¿ ∗p v = 1,8∗6,7∗999,7
VII.3.3 Máng răng cưa thu nước
Bố trí máng thu nước thành vòng quanh chu vi bể
Trên máng khoét thành các khe chữ V cao 5cm , đáy rộng 10cm Trên 1m chiều dài máng khoét thành 10 khe Tổng số lượng khe là 910.
VII.3.4 Hệ thống cào bùn
Hệ thống cào bùn thiết kế theo dạng dầm cầu chạy theo bán kính bể, động cơ đặt trên thanh ray chạy trên chu vi bể, ở tâm đặt khớp xoay 360 o , tốc độ chuyển động 2 vòng / giờ.
VII.4 Hồ cô đặc, nén và phơi bùn
- Lượng bùn xả ra hằng ngày
C2: lượng cặn giữ lại ở bể lọc
C3: lượng cặn xả ra từ quá trình rửa lọc
- Lượng cặn xả ra trong 3 tháng #55,15x3x30!1983,5 kg
110 27 m 2 a: diện tích mặt hồ tính theo tải trọng bùn trong thời gian 3- 5 tháng từ 100-120 kg/m 2
- Hồ hỡnh chữ nhật chọn chiều rộng bằng ẳ chiều dài
- Thể tích bùn trong bể
- Lượng cặn khô xả ra hằng ngày G#55,15 kg, nồng độ cặn: 0,4 tỉ trọng 1,011t/ m 3
- Tỉ trọng dung dịch xả cặn hằng ngày:
- Thể tích bùn loãng xả ra hằng ngày
- Chiều cao lớp bùn loãng h 1 = V
- Đáy hồ có lớp sỏi đỡ cỡ hạt 20mm dày 200mm, lớp sỏi thứ hai cỡ hạt 8mm dày 100mm, lớp thứ ba cỡ hạt 2mm dày 100mm
- Đường kính ống chính 400 mm
- Khoảng cách các ống nhánh 1m
- Đường kính ống nhánh 150mm
- Số lỗ trên một ống nhánh 134, các ống khoan thành 2 hàng lỗ hướng xuống dưới góc 45o so với phương ngang.
VII.5 Bể tuần hoàn nước sau rửa lọc
- Thể tích nước sau rửa lọc
- Vận tốc nước vào bể 1,8m/s
- Thể tích bể điều hòa lưu lượng
Trong đó n: số bể lọc rửa trong một ngày
Qth: lưu lượng bơm tuần hoàn (m 3 /h) t: thời gian giữa hai lần rửa các bể kế tiếp nhau thường 0,45-1h
- Thiết kế bể tròn cao 5m.
Bể lọc nhanh chọn lớp vật liệu lọc là Cát dày 700mm có: d = 0,5 - 1,25 mm d td = 0,6 - 0,65 mm
Vbt: tốc độ lọc theo chế độ bình thường (m/h)
T: thời gian làm việc ngày đêm (h)
W: cường độ rửa lọc (l/s.m 2 ) W= 12-14 l/s.m 2 a: số lần rửa lọc trong 1 ngày đêm ở chế độ bình thường t1: thời gian rửa lọc (h) t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa, kể cả xả nước lọc đầu (h)
Số bể lọc cần thiết:
Tốc độ lọc tính theo chế độ tăng cường:
VII.7.1 Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc
Lưu lượng nước rửa lọc:
Ống chính của hệ thống phân phối lấy dc`0mm, dày 20mm, vận tốc vc=2m/s (cho phép 1-2m/s)
Ống nhánh lấy dn 0mm, dày 7mm, vận tốc vn =1,9m/s (cho phép 1,8-2,2m/s)
Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh khoan lỗ là 0,35m (cho phép 0,25-0,35m)
Số ống nhánh cần thiết: n = 0,35 8 × 2 = 46 (ống)
Lưu lượng nước qua 1 ống nhánh: q n = 730,4 46 = 16 (l/s)
Ống nhánh hàn vào tim ống chính, chiều cao từ đáy bể đến tim ống nhánh =
Tổn thất áp lực qua lỗ trên hệ thống phân phối để đảm bảo độ phân phối đều 95% :
Đường kính lỗ chọn d = 10mm
Diện tích lỗ: f lỗ = π × R n 2 = 3,14 × 0,5 2 = 0,785 (cm 2 )
Tỷ số d δ = 10 7 =¿ 1,43 Tra bảng hệ số lưu lượng chọn à = 0,68
Tổng diện tích lỗ trên các ống nhánh:
Tổng số lỗ cần thiết: n = ∑ f f lỗ = 0,785 1100 = 1402 (lỗ)
Số lỗ trên một ống nhánh: n = 1402 46 = 31 (lỗ) Lấy 32 lỗ
Bố trí các lỗ thành 2 hàng đối xứng nhau, các lỗ hướng xuống góc 45 0 so với phương ngang.
Khoảng cách tim các lỗ = 3,19 32 × 2 = 0,2 (m) = 200 (mm)
VII.7.2 Tính toán thu nước rửa:
Máng có đáy hình tam giác lấy a=1,5; K=2,1 qm: lưu lượng nước rửa tháo qua máng: q m =W × d × l= 14 × 2 × 8 = 208 (l/s) = 0,208 (m 3 /h)
W: cường độ rửa lọc (l/s.m 2 ) d: khoảng cách giữa các tâm máng (m) l: chiều dài của máng (m)
Chiều cao phần chữ nhật: h =0,75; B=0,45 (m)
Chiều cao toàn bộ máng: h =1,25 B=0,75 (m)
Máng có độ dốc 1% về phía cuối Chiều cao cuối máng: h = 0,75 + 100 8 = 0,83 (m)
Chiều cao phần chữ nhật phía cuối máng: h = 0,45 + 100 8 = 0,53 (m)
Khoảng cách từ mép máng đến mặt lớp vật liệu lọc:
L: chiều dày lớp vật liệu lọc e: độ dãn nở của lớp vật liệu lọc
Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: h m =1,75 √ 3 g A q m 2 2 + 0,2 = 1 (m)
A: chiều rộng máng tập trung, A = 1m g: gia tốc trọng trường
VII.7.3 Tính toán ống phân phối gió
Lưu lượng gió cần thiết khi rửa 1 bể lọc: q gió = W gió × f × 56,1875 = 955,2 l/s = 955,2 (m 3 /s)
Wgió: cường độ gió rửa (l/s.m 2 ) (cho phép 15 – 20 l/s.m 2 ) f: diện tích bể lọc (m 2 )
Tốc độ trong ống dẫn gió vào chọn v = 20m/s (15 – 20m/s)
Diện tích tiết diện ống gió vào: f v = Q V = 0,9552 20 = 0,04776 (m 2 )
Đường kính ống gió vào:
Gió phân phối trong bể theo 2 ống chính qc = q g 2 = 955,2 2 = 477,6 (l/s) = 0,4776 (m 3 /s)
Các ống nhánh đặt cách nhau 350 mm Tổng số ống nhánh cần thiết cho 1 ống chính n = 0,35 8 × 2 = 46 (ống)
Lưu lượng gió đi vào 1 ống q n = 477,6 46 ,38 (l/s) = 0,01038 m 3 /s
Vận tốc ống nhánh chọn v = 25m/s
Diện tích tiết diện cần thiết của ống nhánh: f = Q V = 0,01038 25 = 0,0004152 (m 2 )
Vận tốc gió qua lỗ phân phối chọn 25m/s (cho phép 20 – 25m/s)
Tổng diện tích lỗ cần thiết:
Lỗ chọn đường kính d = 3mm (cho phép 2 – 5mm) Diện tích 1 lỗ: f = 3,14.R 2 = 0,07065 (cm 2 )
Tổng số lỗ cần thiết: n = 0,07065 191,04 = 2704 (lỗ)
Số lỗ trên 1 ống nhánh: n = 2704 46 = 60 (lỗ)
Bố trí các lỗ thành 2 hàng đối xứng nhau, các lỗ hướng xuống góc 45 0 so với phương ngang.
Khoảng cách giữa các lỗ: (1,49/60) × 2 = 0,05 (m) = 50 mm
VII.7.4 Tổng chiều cao của bể lọc tính từ đáy bể:
Hđ: chiều cao lớp đỡ
HL: chiều cao lớp vật liệu lọc
Hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (cho phép 1,5 – 2m)
Hbv: chiều cao dự trữ (chiều cao từ mặt nước đến mặt bể lọc)
Lượng Clo sử dụng một ngày = 1g/m 3 × Q = 105000g (theo TCVN 33 :2006/BXD lượng Clo lấy từ 0,7-1mg/l đối với xử lý nước ngầm)
Lượng Clo sử dụng trong 1 giờ: 4375g/h = 4,375kg/h
Dòng nước áp lực từ bơm đến, đi qua ejecter, tạo ra chân không trong clorator. Nhờ độ chênh lệch áp lực trước và sau van chân không làm cho màng nằm trên rãnh chân không di chuyển, nén lò xo để mở van an toàn ở cửa vào Khí clo từ bình chứa đi qua hệ van an toàn và giảm áp lực, lọc qua bộ lọc giữ lại clo nước còn lại khí clo, đi vào rãnh chân không, định lượng qua rotamet, đi tiếp vào óng dẫn chân không rồi được hút vào rãnh ejector, theo đường óng dẫn nước áp lực đến nơi hòa trộn với nước Khi ejector không làm việc, trong clorator không còn chân không, độ chênh áp bằng không, màng giãn ra, lò xo không bị nén, van an toàn ở cửa đóng lại, toàn bộ hệ thống ngừng làm việc Để cấp nước cho ejector hoạt động, lưu lượng và áp lực nước trước ejector, thường dùng máy bơm riêng, lấy nước từ bể chứa nước sạch bơm về
Chọn bơm cấp nước cho ejector có lưu lượng 5000l/h áp lực đầu vào 3,5 bar (chọn theo bảng)
Chọn bình chứa Clo lỏng có dung tích 2000l
Một bình sử dụng trong 20 ngày
Trạm clorator Tổ hợp các thiết bị gồm bình đựng clo, cân, ống và cloratorr được lắp ráp thành hệ thống đặt trong một hoặc hai phòng để định lượng clo vào nước gọi là trạm clo Do tính độc hại của hơi clo, trạm phải được cách li với môi trường xung quanh bằng các cửa kính và có hệ thống thông gió riêng Trong trạm có clorator, đường dẫn clo, bình clo lỏng dặt trên bàn Diện tích trạm clrator tính theo tiêu chuẩn 3m 2 cho một clorator và 4m 2 cho một bàn cân Trạm phải được thông gió thường xuyên bằng quạt tầng suất tuần hoàn 12 tuần hoàn/h trạm được bố trí ở cuối hướng gió trong trạm đặt 2 clorator
1 hoạt động và 1 dự phòng
Do chế độ làm việc khác nhau giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II nên cần phải xây dựng bể chứa nước để dự trữ một lượng nước do trạm bơm cấp I bơm đến khi trạm bơm cấp II không bơm hết và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II bơm nhiều hơn.
Lượng nước từ đường ống cấp nước là: Qb = 4.17% Qngđ.
Khi đó trạm bơm cấp II làm việc theo 3 cấp:
Từ 1 - 6h và 20 - 23h: chạy 2 bơm = 3,8% Qngđ
Bảng 3 Xác định thể tích điều hòa của bể chứa nước (tính theo % Q ngđ )
Lưu lượng từ trạm bơm cấp I
Lưu lượng từ trạm bơm cấp II
Lượng nước còn lại trong bể
Theo bảng 3, dung tích điều hòa lớn nhất của bể chứa 4,25 % Qngđ.
Dung tích bể được tính theo công thức W t đ =W b đh +W CC +W bt (m 3 )
W đh b là thể tích điều hòa của bể chứa nước
Wcc: thể tích chứa lượng nước để dập tắt đám cháy của phạm vi thiết kế trong 3h
Chọn nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa nên lưu lượng mỗi đám cháy là qcc = 60 l/s.
Wbttxl: lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý
Vậy tổng dung tích của bể chứa nước là:
Chọn chiều cao của bể 5 (m), chiều rộng 45 (m), chiều dài 56 (m), chiều cao bảo vệ 1 (m)
VII.9 Trạm bơm cấp 1 – Trạm bơm cấp 2
Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ 1 bậc điều hòa suốt ngày đêm là 4.17%Qngđ
Chọn 32 bơm giếng khoan làm việc song song:
Căn cứ vào biểu đồ tiêu thụ nước có thể chọn chế độ bơm trong trạm bơm cấp II gồm 3 cấp:
Từ 1-6h và 20-23h : chạy 2 bơm = 3,8% Qngđ
Bể lọc tinh
Tốc độ lọc tính theo chế độ tăng cường:
VII.7.1 Tính toán hệ thống phân phối nước rửa lọc
Lưu lượng nước rửa lọc:
Ống chính của hệ thống phân phối lấy dc`0mm, dày 20mm, vận tốc vc=2m/s (cho phép 1-2m/s)
Ống nhánh lấy dn 0mm, dày 7mm, vận tốc vn =1,9m/s (cho phép 1,8-2,2m/s)
Chọn khoảng cách giữa các ống nhánh khoan lỗ là 0,35m (cho phép 0,25-0,35m)
Số ống nhánh cần thiết: n = 0,35 8 × 2 = 46 (ống)
Lưu lượng nước qua 1 ống nhánh: q n = 730,4 46 = 16 (l/s)
Ống nhánh hàn vào tim ống chính, chiều cao từ đáy bể đến tim ống nhánh =
Tổn thất áp lực qua lỗ trên hệ thống phân phối để đảm bảo độ phân phối đều 95% :
Đường kính lỗ chọn d = 10mm
Diện tích lỗ: f lỗ = π × R n 2 = 3,14 × 0,5 2 = 0,785 (cm 2 )
Tỷ số d δ = 10 7 =¿ 1,43 Tra bảng hệ số lưu lượng chọn à = 0,68
Tổng diện tích lỗ trên các ống nhánh:
Tổng số lỗ cần thiết: n = ∑ f f lỗ = 0,785 1100 = 1402 (lỗ)
Số lỗ trên một ống nhánh: n = 1402 46 = 31 (lỗ) Lấy 32 lỗ
Bố trí các lỗ thành 2 hàng đối xứng nhau, các lỗ hướng xuống góc 45 0 so với phương ngang.
Khoảng cách tim các lỗ = 3,19 32 × 2 = 0,2 (m) = 200 (mm)
VII.7.2 Tính toán thu nước rửa:
Máng có đáy hình tam giác lấy a=1,5; K=2,1 qm: lưu lượng nước rửa tháo qua máng: q m =W × d × l= 14 × 2 × 8 = 208 (l/s) = 0,208 (m 3 /h)
W: cường độ rửa lọc (l/s.m 2 ) d: khoảng cách giữa các tâm máng (m) l: chiều dài của máng (m)
Chiều cao phần chữ nhật: h =0,75; B=0,45 (m)
Chiều cao toàn bộ máng: h =1,25 B=0,75 (m)
Máng có độ dốc 1% về phía cuối Chiều cao cuối máng: h = 0,75 + 100 8 = 0,83 (m)
Chiều cao phần chữ nhật phía cuối máng: h = 0,45 + 100 8 = 0,53 (m)
Khoảng cách từ mép máng đến mặt lớp vật liệu lọc:
L: chiều dày lớp vật liệu lọc e: độ dãn nở của lớp vật liệu lọc
Khoảng cách từ đáy máng thu đến đáy máng tập trung: h m =1,75 √ 3 g A q m 2 2 + 0,2 = 1 (m)
A: chiều rộng máng tập trung, A = 1m g: gia tốc trọng trường
VII.7.3 Tính toán ống phân phối gió
Lưu lượng gió cần thiết khi rửa 1 bể lọc: q gió = W gió × f × 56,1875 = 955,2 l/s = 955,2 (m 3 /s)
Wgió: cường độ gió rửa (l/s.m 2 ) (cho phép 15 – 20 l/s.m 2 ) f: diện tích bể lọc (m 2 )
Tốc độ trong ống dẫn gió vào chọn v = 20m/s (15 – 20m/s)
Diện tích tiết diện ống gió vào: f v = Q V = 0,9552 20 = 0,04776 (m 2 )
Đường kính ống gió vào:
Gió phân phối trong bể theo 2 ống chính qc = q g 2 = 955,2 2 = 477,6 (l/s) = 0,4776 (m 3 /s)
Các ống nhánh đặt cách nhau 350 mm Tổng số ống nhánh cần thiết cho 1 ống chính n = 0,35 8 × 2 = 46 (ống)
Lưu lượng gió đi vào 1 ống q n = 477,6 46 ,38 (l/s) = 0,01038 m 3 /s
Vận tốc ống nhánh chọn v = 25m/s
Diện tích tiết diện cần thiết của ống nhánh: f = Q V = 0,01038 25 = 0,0004152 (m 2 )
Vận tốc gió qua lỗ phân phối chọn 25m/s (cho phép 20 – 25m/s)
Tổng diện tích lỗ cần thiết:
Lỗ chọn đường kính d = 3mm (cho phép 2 – 5mm) Diện tích 1 lỗ: f = 3,14.R 2 = 0,07065 (cm 2 )
Tổng số lỗ cần thiết: n = 0,07065 191,04 = 2704 (lỗ)
Số lỗ trên 1 ống nhánh: n = 2704 46 = 60 (lỗ)
Bố trí các lỗ thành 2 hàng đối xứng nhau, các lỗ hướng xuống góc 45 0 so với phương ngang.
Khoảng cách giữa các lỗ: (1,49/60) × 2 = 0,05 (m) = 50 mm
VII.7.4 Tổng chiều cao của bể lọc tính từ đáy bể:
Hđ: chiều cao lớp đỡ
HL: chiều cao lớp vật liệu lọc
Hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (cho phép 1,5 – 2m)
Hbv: chiều cao dự trữ (chiều cao từ mặt nước đến mặt bể lọc)
Lượng Clo sử dụng một ngày = 1g/m 3 × Q = 105000g (theo TCVN 33 :2006/BXD lượng Clo lấy từ 0,7-1mg/l đối với xử lý nước ngầm)
Lượng Clo sử dụng trong 1 giờ: 4375g/h = 4,375kg/h
Dòng nước áp lực từ bơm đến, đi qua ejecter, tạo ra chân không trong clorator. Nhờ độ chênh lệch áp lực trước và sau van chân không làm cho màng nằm trên rãnh chân không di chuyển, nén lò xo để mở van an toàn ở cửa vào Khí clo từ bình chứa đi qua hệ van an toàn và giảm áp lực, lọc qua bộ lọc giữ lại clo nước còn lại khí clo, đi vào rãnh chân không, định lượng qua rotamet, đi tiếp vào óng dẫn chân không rồi được hút vào rãnh ejector, theo đường óng dẫn nước áp lực đến nơi hòa trộn với nước Khi ejector không làm việc, trong clorator không còn chân không, độ chênh áp bằng không, màng giãn ra, lò xo không bị nén, van an toàn ở cửa đóng lại, toàn bộ hệ thống ngừng làm việc Để cấp nước cho ejector hoạt động, lưu lượng và áp lực nước trước ejector, thường dùng máy bơm riêng, lấy nước từ bể chứa nước sạch bơm về
Chọn bơm cấp nước cho ejector có lưu lượng 5000l/h áp lực đầu vào 3,5 bar (chọn theo bảng)
Chọn bình chứa Clo lỏng có dung tích 2000l
Một bình sử dụng trong 20 ngày
Trạm clorator Tổ hợp các thiết bị gồm bình đựng clo, cân, ống và cloratorr được lắp ráp thành hệ thống đặt trong một hoặc hai phòng để định lượng clo vào nước gọi là trạm clo Do tính độc hại của hơi clo, trạm phải được cách li với môi trường xung quanh bằng các cửa kính và có hệ thống thông gió riêng Trong trạm có clorator, đường dẫn clo, bình clo lỏng dặt trên bàn Diện tích trạm clrator tính theo tiêu chuẩn 3m 2 cho một clorator và 4m 2 cho một bàn cân Trạm phải được thông gió thường xuyên bằng quạt tầng suất tuần hoàn 12 tuần hoàn/h trạm được bố trí ở cuối hướng gió trong trạm đặt 2 clorator
1 hoạt động và 1 dự phòng
Do chế độ làm việc khác nhau giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II nên cần phải xây dựng bể chứa nước để dự trữ một lượng nước do trạm bơm cấp I bơm đến khi trạm bơm cấp II không bơm hết và bổ sung lượng nước thiếu khi trạm bơm cấp II bơm nhiều hơn.
Lượng nước từ đường ống cấp nước là: Qb = 4.17% Qngđ.
Khi đó trạm bơm cấp II làm việc theo 3 cấp:
Từ 1 - 6h và 20 - 23h: chạy 2 bơm = 3,8% Qngđ
Bảng 3 Xác định thể tích điều hòa của bể chứa nước (tính theo % Q ngđ )
Lưu lượng từ trạm bơm cấp I
Lưu lượng từ trạm bơm cấp II
Lượng nước còn lại trong bể
Theo bảng 3, dung tích điều hòa lớn nhất của bể chứa 4,25 % Qngđ.
Dung tích bể được tính theo công thức W t đ =W b đh +W CC +W bt (m 3 )
W đh b là thể tích điều hòa của bể chứa nước
Wcc: thể tích chứa lượng nước để dập tắt đám cháy của phạm vi thiết kế trong 3h
Chọn nhà hỗn hợp các tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa nên lưu lượng mỗi đám cháy là qcc = 60 l/s.
Wbttxl: lượng nước dự trữ cho bản thân trạm xử lý
Vậy tổng dung tích của bể chứa nước là:
Chọn chiều cao của bể 5 (m), chiều rộng 45 (m), chiều dài 56 (m), chiều cao bảo vệ 1 (m)
VII.9 Trạm bơm cấp 1 – Trạm bơm cấp 2
Trạm bơm cấp I làm việc theo chế độ 1 bậc điều hòa suốt ngày đêm là 4.17%Qngđ
Chọn 32 bơm giếng khoan làm việc song song:
Căn cứ vào biểu đồ tiêu thụ nước có thể chọn chế độ bơm trong trạm bơm cấp II gồm 3 cấp:
Từ 1-6h và 20-23h : chạy 2 bơm = 3,8% Qngđ
Trạm bơm cấp 1 – Trạm bơm cấp 2
3 bơm làm việc đồng thời: α = 0,88
2 bơm làm việc đồng thời: α = 0,9
Chọn 4 bơm có lưu lượng 500 l/s, đặt 3 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng.